课程设计基于单片机的红外遥控系统设计学院：计算机与通信工程学院专业：通信工程班级：通信11-3班姓名：学号：天津理工大学摘要本设计采用51单片机作为遥控发射接收芯片，HS003B作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控系统。
系统包括接收和发射两大部分，发射部分有16个按键，接收部分含有8盏彩色LED灯、一片二位数码管和蜂鸣器系统。
发射部分通过键盘扫描判断哪个键被按下，经过单片机编码程序进行编码，控制红外发射电路发送信号。
接收部分解码信号，实现相应的输出。
本设计方案结合红外遥控设计简单、作方便、成本低廉等特点。
关键字：红外遥控信号调制编码解码天津理工大学目录摘要................................................................................................................................................... I I 1.绪论 (1)1.1课题目的和意义 (1)1.2红外线简介 (1)1.3红外遥控系统简介 (1)2 课题方案和设计思路 (2)2.1总体方案 (2)2.2红外发射器设计 (3)2.2.1红外发射器原理 (3)2.2.2红外编码 (3)2.3红外接收端设计 (4)3硬件结构设计与介绍 (5)3.1AT89C51系列单片机功能特点 (5)3.1.1主要特性 (5)3.1.2管脚说明 (5)3.1.3基本电路 (7)3.2红外发射电路 (8)3.3红外接收电路设计 (9)3.3.1红外接收模块 (9)3.3.2数码管 (9)3.3.3彩灯系统 (10)3.3.4蜂鸣器系统 (11)3.3.5红外接收端电路图 (12)4 软件设计 (12)4.1定时/计数器功能简介 (12)4.2遥控码的发射 (13)4.3红外接收 (14)5.课程设计总结和心得 (15)参考文献 (16)附录 (17)附录1P ROTEUS仿真图 (17)附录2发射程序 (17)附录3接收程序 (20)1.绪论1.1课题目的和意义随着科技的发展，人们生活的节奏也越来越快，随之人们对方便，快捷的要求也随之不断增高。
遥控器的出现，在一定程度上满足了人们这个要求。
遥控器是由高产的发明家Robert Adler在五十年代发明的[1]。
而红外遥控是20世纪70年代才开始发展起来的一种远程控制技术，其原理是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制，具体来讲，就是有发射器发出红外线指令信号，有接收器接收下来并对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的远程控制。
红外遥控具有独立性、物理特性与可见光相似性、无穿透障碍物的能力及较强的隐蔽性等特点。
随着红外遥控技术的开发和迅速发展，很多电器采用该项技术，使人们的生活更加便捷。
本小组通过红外遥控技术来控制多盏彩灯的亮灭情况，实现各种花型以及数码管的数值显示。
通过本课题的设计，更好的理解红外线的编码解码方式及其红外遥控系统的其他工作原理。
1.2红外线简介红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01um~1000um。
根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38um~0.76um的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。
光波为0.01um~0.38um 的光波为紫外光(线)，波长为0.76um~1000um的光波为红外光(线)。
红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。
红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um~1.5um。
用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um~0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。
1.3红外遥控系统简介红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成，遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。
遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。
使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。
红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。
发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。
红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL。
2 课题方案和设计思路2.1总体方案红外遥控系统一般由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成，图2为所示为结构框图。
OUT图2-1 系统结构框图红外发射装置又由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成。
红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成。
2.2红外发射器设计2.2.1红外发射器原理由于指令数据时间周期较长，信号频率很低，直接发射传送效率和距离受限，抗干扰性差，因此，必须采用二次调制方式，将指令数据通过载波信号进行调制，形成较高频率的复合信号，在通过红外发射二极管产生红外线发射出去。
图2-2 红外遥控发射原理框图2.2.2红外编码红外编码有很多种方式，本课题采用脉冲宽度调制方案，这种遥控码具有以下特征：以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。
波形如下图。
位“0”位“1”图2-3 位“0”和位“1”波形图在此介绍较普遍使用的NEG标准。
其数据格式包括引导码、用户码、数据码和数据反码，编码共占32位。
数据反码是数据码反相后的编码，编码用于对数据的纠错。
9ms 4.5ms C0-C7 C0’-C7’ D0-D7 D0’-D7’图2-4 数据格式2.3红外接收端设计接收端主要包括红外接收模块和解调单片机。
其中，红外线接收模块包括光电转换放大器和解调电路。
当红外线发射信号进入模块后，在其输出端得到原先的数字控制编码，再经过单片机解码程序进行解码，便知按下那个键，实现相应输出。
P0.0连接蜂鸣器系统，每成功接收到信号，蜂鸣器发出一声响声。
P1口连接8盏彩灯，接收数据不同彩灯的花色不同，P2口、P3.0和P3.1连接一片二位数管，数码管显示从01到16的数值，分别对应发射部分的16个按键。
图2-5 接收部分原理框图3硬件结构设计与介绍3.1 AT89C51系列单片机功能特点3.1.1 主要特性·与MCS-51 兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路3.1.2 管脚说明—VCC：供电电压。
—GND：接地。
—P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。
—P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
—P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
—P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)，也是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)INT(外部中断0)P3.2 0INT(外部中断1)P3.3 1P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
—RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存—PROG地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
—PSEN：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期PSEN两次有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号将不出现。
EA/：当EA保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，EA —VPP将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，访问内部ROM。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
—XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。