单片机设计
论文
姓名：
学号：1010111064 系别：机械工程学院班级： 10机自2班授课老师：
2013年5月12日
机械工程系
基于单片机的电器遥控器设计
摘要：基于单片机的电器遥控器设计是在单片机应用的基础上进行设计的。

它联系了实际生活中的电器遥控器，通过控制电器遥控器，来对电灯的亮度进行控制。

关键字：单片机，控制电路。

方案一：（简易红外遥控电路）
在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。

这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。

红外发射部分
图1.1
考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率，再通过红外发光二极管发射出去。

红外接收部分
图1.2
当红外接收头接收到控制频率时，由一个电路对其进行解调并产生相应的控
制功能。

方案二：（利用红外遥控开关电路）
红外线发射/接收控制电路均采用单片机来实现，输出控制方式可选择，实用性强。

方案结构图：
红外发射部分：
图1.3
当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。

红外接收部分：
图1.4
当红外接收器接收到控制脉冲后，由控制方式选择开关选择是“互锁”还是单路控制，再由单片机处理后，对相应的受控电器产生控制。

方案三：利用红外遥控开关电路
用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制5个电器的电源开关，和一个电灯开关，并且可以对电灯进行亮度的调光控制。

红外发射部分结构图如下：
图1.5
当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。

红外接收部分结构如下：
图1.6
当红外接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号，并判断是否对电灯进行调光，如需调光则经调光电路处理后实现调光功能。

方案比较
综上所述通过比较三套方案，方案一未采用单片机控制，功能过于单一，仅能对一路电器进行简单的遥控；方案二和方案三的红外线发射/接收控制电路采用单片机来实现，电路简单，实用性强。

方案二虽可虽可控制多个电器，但控制功能过于单调，仅能实现电器开关的控制，实用价值不大；方案三不仅可用控制键实现对电器的控制，而且可对一路电灯进行亮度控制，方便实用。

且本设计用到的元器件较少，电路相对简单实用。

所以本设计采用方案三作为设计蓝本。

系统硬件电路设计
1器件选择
1.1 单片机的选择
本设计所用的单片机可以用C－31,AT89C－51,羚羊单片机等多种单片机来实现。

但是C－31没有内部存储器，本设计需要编写程序，那么就要用外部扩展，比较麻烦。

本设计所编写的程序比较简单，功能也比较少，如用羚羊单片机过于麻烦，大材小用，本设计所用到的输入输出端口也不是很多，所以我们决定用AT89C －51单片机来完成本设计，及方便也很实用。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁
存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

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
1.2 显示器件选择
在单片机应用系统中,使用的显示器主要有LED(发光二极管)和LCD(夜晶显示器)。

这两种显示器成本低廉，配置灵活，与单片机接口方便。

但是他们也是各有特点的：LED接口非常简单，不需要专用的驱动程序，在设计程序时也非常的简单；LCD显示的字比较丰富，也比较清楚，给人的感觉很好，但是他接口复杂，且要自己造字库，难度不小。

对于万用表来说，在配置一些指示灯的前提下，只显示数字就够了，故没必要采用LCD，用LED就够了。

1.3调光器件选择
因为所用到的调光功能仅仅是调节电灯的亮暗，所以无需使用复杂的调光控
制系统，可直接使用一个光电藕合器，来实现此功能。

光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强。

无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，因而在各种电子设备上得到广泛的应用。

光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中。

光电耦合器的种类较多,但在家电电路中,常见的只有3种结构:
1.第一类,为发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器,结构为双列直插4引脚塑封,,主要用于开关电源电路中。

2.第二类,为发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器,主要区别引脚结构不同,结构为双列直插6引脚塑封,,用于开关电源电路中。

3.第三类,为发光二极管与光电晶体管(附基极端子)封装的光电耦合器,结构为双列直插6引脚塑封,,主要用于AV转换音频电路中。

2. 电路设计
用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制5个电器的电源开关。

并且可以对其中一路电灯进行亮度的调节控制。

2.1 发射电路部分
（1）遥控发射器遥控方式
本遥控发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。

当不同的指令键被按下时，指令信号电路产生不同脉冲编码的指令信号，也就是进行编码，然后经调制电路调制，变为编码脉冲编码脉冲调制信号，再由驱动电路驱动红外发射器发射红外信号。

整体过程如下：
图2.1
（2）发射电路的设计
本发射电路采用一个12M的晶体振荡器，产生相对应受控开关的脉冲频率，通过红外发射管发射出去。

发射电路图如下：
图2.2
其中第9脚（RST）所接的是一个最简单的RC上电复位电路。

P3.5接一个三级管发光二级管利用红外光为介质，将控制信以红外光脉冲的形式发射出去，由接收电路再进行放大，解调，信号还原。

晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，本设计采用的是一个NPN型的三级管9013，为了得到更大的放大倍数，采用了类似共射级接法。

因为从p3.5口出来的为高电压，而三级管9013不能承受此电压，所以采用了一个阻值较大的电阻来起分压作用，从而缓冲了加到三级管上的电压。

总结
单片机应用广泛，尤其在现实生活中更是随处可见。

因为它是超大规模集成电路，所以在电路应用中也有重要的用途。

参考文献：
[1]万福君潘松峰. 单片机原理与应用.北京: 清华大学出版社,2008.04
[2]梁延贵. 遥控电路可控硅触发电路语音电路分册北京: 科学技术文献出版社，2002.10
[3] 李华. MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京: 航天航空大学出版社,2005.06
[4] 张肃文,陆兆文. 高频电子电路.高等教育出版社.2003.11。