红外多路遥控系统

h1654155977.6506 2018-05-25 1419

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描述

摘要

目前遥控技术分为两种，一种是有线遥控，另一种是无线遥控。而不需要连线的遥控技术出现后，更是遥控技术能够得到人们普遍使用的一个分水岭。目前社会上普遍使用的无限遥控方式主要分为三种，从表面上看它们的工作方式很相似，但实际上它们各种遥控工作原理都是不一样的。红外线遥控方式:它主要利用红外线作为信号的传输媒介；其优点在于价格低、滤除杂波能力强、信号的可靠性高、信号处理效率高、控制内容多、体积小、消耗电量小等；其缺点在于控制距离短、无法绕开障碍、信号接收具有一定的局限性等；无线电遥控方式：它主要是利用无线电作为信号的传输媒介；其优点在于可以实现超越距离传输、可以无视障碍传输、信号的可靠性高，处理信号效率高等；其缺点在于易受金属的屏蔽等。超声波遥控方式：它主要是利用高于人类听觉范围的机械波（频率大于20KHz）作为传输媒介；其优点在于反射性能好、穿透障碍物能力强、信号处理效率高等；其缺点在于速度慢、传播距离短、易受障碍物的材质影响等。

关键词：遥控电路；红外发射；红外接收；单片机

ABSTRACT

At present, remote control technology is divided into two types, one is a wired remote control and the other is a wireless remote control. Without the need for wired remote control technology, remote control technology is a watershed that people can use universally. Currently, there are three types of infinite remote control methods commonly used in the society. On the surface, their working methods are very similar. However, in fact, all of their remote control working principles are different. Infrared remote control mode: It mainly uses infrared as the transmission medium of the signal; its advantages are low price, strong clutter filtering ability, high signal reliability, high signal processing efficiency, control content, small size, low power consumption, etc.; Its disadvantages are short control distance, inability to bypass obstacles, and signal reception with certain limitations. Radio remote control method: It mainly uses radio as a signal transmission medium; its advantage is that it can achieve transmission beyond the distance, and can be transmitted without regard to obstacles. The reliability of the signal is high and the signal processing efficiency is high; the disadvantage is that it is vulnerable to metal shielding and the like. Ultrasonic remote control: It mainly uses mechanical waves (frequency greater than 20KHz) higher than the human hearing range as the transmission medium; its advantages are good reflection performance, strong ability to penetrate obstacles, and high signal processing efficiency; its disadvantages are slow speed and spread. The distance is short and is easily affected by the material of the obstacle.

Key words:Remote Control Circuit ;Infrared Emission;Infrared Receiver ;Mcu

目前社会上普遍使用的无限遥控方式主要分为三种，从表面上看它们的工作方式很相似，但实际上它们各种遥控工作原理都是不一样的。它们的分类、工作原理以及优缺点可归总如下面三点：

1)红外线遥控方式:它主要利用红外线作为信号的传输媒介；其优点在于价格低、滤除杂波能力强、信号的可靠性高、信号处理效率高、控制内容多、体积小、消耗电量小等；其缺点在于控制距离短、无法绕开障碍、信号接收具有一定的局限性等。

2)无线电遥控方式：它主要是利用无线电作为信号的传输媒介；其优点在于可以实现超越距离传输、可以无视障碍传输、信号的可靠性高，处理信号效率高等；其缺点在于易受金属的屏蔽等。

3)超声波遥控方式：它主要是利用高于人类听觉范围的机械波（频率大于20KHz）作为传输媒介；其优点在于反射性能好、穿透障碍物能力强、信号处理效率高等；其缺点在于速度慢、传播距离短、易受障碍物的材质影响等。

前言

随着高度集成电路技术的飞跃进步，人们的日常起居生活发生了很大的变化。利用集成电路技术，把各种设备体积做到更小，而且操作起来也更简便，为人类带来了极大的便利，因此遥控技术被应用到社会的各个领域。目前遥控技术分为两种，一种是有线遥控，另一种是无线遥控。而不需要连线的遥控技术出现后，更是遥控技术能够得到人们普遍使用的一个分水岭。在无线遥控的众多领域中，被使用得最为广泛是利用红外线作为传输信号的红外遥控。这种技术的应用，在我们日常生活中随处可见，例如电视机，空调，各种无线遥控玩具等。

人们日常生活中所使用的遥控设备大多是在家里短距离范围内，这就决定了红外方式是普遍适应电商市场的一大因素。因此，人眼无法看见的红外线被更多的应用到短距离控制和数据通信系统，把它作为传输媒介进行数据信号交流。从而构成我们常见的红外遥控通信系统。

摘要.................................................................. I

ABSTRACT................................................................. II

第1章绪论............................................................ 1

1.1设计任务要求....................................................... 1

1.2红外技术发展历史背景............................................... 1

1.3 本章小结.......................................................... 2

第2章设计方案与论证.................................................... 3

2.1系统方案比较....................................................... 3

2.2 硬件电路的方框图.................................................. 4

2.3 红外多路遥控控制的红外光介绍...................................... 6

2.4 本章小结.......................................................... 6

第3章多路红外遥控硬件电路设计.......................................... 7

3.1 多路遥控红外发射电路.............................................. 7

3.1.1 键盘电路..................................................... 7

3.1.2 单片机小系统................................................. 8

3.1.3 数码显示电路................................................ 12

3.1.4 编码电路.................................................... 14

3.1.5 多谐震荡电路................................................ 16

3.1.6 调制与发射电路.............................................. 18

3.2 多路遥控红外接收控制电路......................................... 20

3.2.1 多路红外接收电路............................................ 20

3.2.2 放大电路.................................................... 22

3.2.3 解码电路.................................................... 23

3.2.4 显示电路.................................................... 25

3.3 红外多路遥控发射与接收系统整机电路............................... 26

3.4 本章小结......................................................... 26

第4章软件设计......................................................... 27

4.1 软件设计概述..................................................... 27

4.2 流程框图......................................................... 27

4.2.1 发射部分流程框图............................................ 27

4.2.2 接收部分流程框图............................................ 31

4.3 程序清单......................................................... 34

4.4 本章小结......................................................... 34

第5章使用软件介绍..................................................... 35

5.1 KELL的使用....................................................... 35

5.2 Proteus的使用.................................................... 38

5.3 本章小结......................................................... 41

第6章系统的调试与仿真................................................. 42

6.1发射系统的调试.................................................... 42

6.2 接收系统的调试................................................... 43

6.3 整机联调及数据分析............................................... 44

6.4 仿真结果......................................................... 44

6.5本章小结.......................................................... 44

第7章结束语............................................................ 45

致谢................................................................... 46

参考文献................................................................. 47

附录................................................................... 49

附录I：红外多路遥控发射系统.......................................... 49

附录II：红外遥控多路接收系统......................................... 50

附录III：红外多路遥控发射系统仿真.................................... 51

附录IV：红外多路遥控接收系统仿真..................................... 52

附录V：程序清单...................................................... 53

发送程序.......................................................... 53

接收程序.......................................................... 56

第1章绪论

1.1设计任务要求

本设计要求完成通过空间的传播实现对受控设备的控制，发射部分完成遥控指令的发射，接受部分完成遥控指令的接受。

功能要求：发射端用数字显示所控的路数和状态级别，接受端用数码管作为被控对象并显示受控对象及工作状态。遥控距离：不小于3m。即红外遥控发射机与红外接收机之间距离不小于3m；

a) 遥控路数：8路。即可对8个受控设备进行开关控制；

b) 工作频率：40kHz。即红外发射和接收的载频为40kHz；

c) 功能要求：由1台红外发射机和1台红外接收机实现对8个设备的控制。

每次发射只控制一个数码管的亮的路数和亮的方式；用数码管的亮的路数和亮的方式表示受控设备的开、关状态；要求用单片机完成设计。

1.2红外技术发展历史背景

红外光线就是波长介于0.75～3µm到1000µm之间的电磁辐射。在红外技术领域中，由于不同波长的红外辐射在地球大气层中传播特性的不同，通常又把整个红外辐射分成下列几个波段，分别称为:近红外：波长范围0.75～3µm；中红外：波长范围3～6µm；远红外：波长范围6～15µm；极远红外15～1000µm。红外实验和理论的发展，促进了红外技术的建立。二十世纪初，科学工作者开创了红外学谱和精密辐射学的应用，对恒星和行星的温度进行了辐射测量并把红外光源用于医疗过程。1920年到1950年间粗线了红外探测、保密通讯、放到预警、温度遥测等设备的专利文献。近五十年以来，半导体工艺以及激光技术为它提供了了高灵敏度，响应速度快的光子探测器和单色性好、能量集中的相关光源，使得红外技术的得到了突飞猛进的发展。到了今天，广泛应用工业、农业、国防、医疗、交通等各行各业，已经逐步形成了一个相对独立的红外线系统工程领域。

红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合，进行点对点的直线数据传输。红外数据协会(IRDA)将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内。

红外通讯以红外线作为通讯载体，通过红外光在空中的传播来传输数据，它由红外发射器和红外接收器来完成。在发射端，发送的数字信号经过适当的调制编码后，送入电光变换电路，经红外发射管转变为红外光脉冲发射到空中；在接收端，红外接收器对接收到的红外光脉冲进行光电变换，解调译码后恢复出原信号。

红外通讯有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。

1.3 本章小结

本章主要讲述本设计的要求和红外线的发展历史。

第2章设计方案与论证

2.1系统方案比较

方案一:用专用调制、解调芯片组成的红外发射、接收系统的核心——编码、解码电路。代码产生电路由按键与其它元器件组成。本设计通过VD5026对键盘电路产生的控制信号进行并/串转换，由17脚输出编码数据，再将编码数据通过脉调制电路调制在较高的载波上通过红外光发射。红外接收管将光信号转换为电信号，由解码器进行解调，再由VD5027对解调出来的串行数据进行解码，使其成为控制代码去控制各电路。红外发射/接收系统组成方框图如图2-1。

图2-1 红外发射/接收系统组成方框图

方案二:代码是按键组成的键盘电路产生，然后施密特触发器对按键信号进行整形所得，编码和调制用AT89C51单片机的定时器将按键信号调制在40KHz的载波信号上，然后通过功率放大后通过红外发射管发射出去。接收电路用红外线接收二极管实现光电转换，然后用高频模拟锁相环进行信号解调，解调后的串行数据送单片机进行解码，同时实现对后续电路的控制功能。红外发射/接收电路框图如图2-2所示。

(a) 红外发射电路框图

(b) 红外接收电路框图

图2-2 红外发射/接收电路框图

方案一中采用专用芯片组成编码解码电路，可实现对16×211路电路的控制，其电路简单，抗干扰能力强，编码调制全部用硬件实现，各分支电路相互独立，设计调试比较简单、成本低，组装方便，易于推广。容易发生故障，不易变换功能。

方案二利用AT89C51单片机对信号进行编码、解码，同时用单片机的定时器将信号进行调制，需用软件完成，其编程工作量大，要求严格，尤其是高频信号，程序稍有差错便使接收部分不能正常工作成本高，控制方便，易变换功能。

综上所分析，本次设计采用方案二。

2.2 硬件电路的方框图

该系统通过利用红外线作为数据信号传送的媒介，把按键键值转换成数据脉冲并调制加载高频载波后从发射端的红外发射头把信号发射出去。然后利用接收端的红外接收头探测空间中的红外信号，并且把红外线信号接收进来进行放大它波形的幅度，再对其进行选择适合频率信号，最后对其进行调制成脉冲送入控制芯片，实现系统利用低功率器件控制高功率设备工作的开关状态。本次红外线遥控系统主要是利用STC89C52单片机作为核心控制部分，从而设计出一个具有红外发射部分和红外接收部分的红外多路遥控系统。

系统设计中的发射部分电路采用了TC9012作为控制核心的芯片，芯片可以把需要发送的信号调制成脉冲信号。采用红外发射管作为发射端的发射部分模块，可将已调制的脉冲信号发射出去。系统设计中的接收部分采用了STC89C52单片机作为核心。采用1838红外线的一体接收模块作为红外接收头。该接收头内部有红外线监测电路、信号幅度放大电路、信号幅度稳定电路、信号频率选择电路等，故而它是一种高度集成电路。接收端的红外线监测二极管探测到由发射端发送到空间的红外线信号后会把它接收进来处理，然后把处理过的信号送入系统的控制核心部分（即单片机）做出相应的反应。

。

图2-4 红外多路遥控接收方框图

发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。
　　由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。此次遥控系统的设计要求载波频率为40KHz。

2.3 红外多路遥控控制的红外光介绍

多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发射端松开键时，接收端“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。

除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。

2.4 本章小结

本章是通过方案比较来确定方案，将方案用方框图来细化本方案的结构，最后简单介绍什么是多路红外遥控控制。

第3章多路红外遥控硬件电路设计

3.1 多路遥控红外发射电路

多路红外发射电路是由键盘电路、单片机小系统、振荡器、编码电路、调制与发射电路和显示电路组成。

3.1.1 键盘电路

由4×4开关组成，其中四行路是与单片机的P1.0~P1.3口相连，四列路是与单片机的P1.4~P1.7口相连。键盘电路如下图3-1。

逐点扫描法：设 P1口的低 4 位置为 0，高 4位置为 1，当无按键时 P1口的数据始终保持F0H 不变。当有按键时，高位中的高电平会和低位中的低电平短路。此时高位中的高电平就会被拉低（任何高电平遇到低电平都为低），即高 4 位中有 0出现。当单片机读 P1 口的值不为 F0H 时则表示有键按下，经过去抖处理后就开始扫描这一个键的位置了。先把 P1 的高 4 位置 0，低 4 位置 1，下面置低第 1 列线并置高第 1 行，之后再读第 1 行的电平，为高说明不是第 1 行第 1 列的键被按下，跳到下一个点的扫描（第 1列第 2 列）。当其为 0时表示第 1 行第 1列的键被按下，调用相应处理程序。

逐点扫描的优点是它的编程简单，易于理解，可以作同时按多个键的识别。缺点是它的速度慢，处理程序代码较长。

逐行扫描法：

和逐点扫描的方法相似，只是数据的处理是以一行的 4 位数据直接处理，也就是先使能第 1 行（置低电平），然后看哪一列的数据变成低电平了，如果高4 位数据没有变为低电平则使能下一行。找到了按键所在的行并测出列数据就可以调用相应处理程序。

逐行扫描的照逐点扫描要好的多，程序相对简单，速度快，也支持同时多按键处理。一般的扫描键盘多用此法。

全局扫描法：

全局扫描是只先设 P1的高 4位为 1，低 4位为 0，即 F0H，然后读取 P1 口的数据如果不为 F0H 说明有键按下，经过延时去抖处理后读出 P1 口的值，因为低 4 位是 0 无论按键如果都不会影响它，只有高 4 位被改变。将数据寄存起来后再把 P1 的状态反过来，将 P1的高 4 位置0，低 4位置 1，即 0FH，再读一次数据。这时高 4 位的值是 0 依然不变。这样两次读取我们就得到了 2 个字节的数据（XXXX0000和 0000XXXX，X为读到的数据），最后我们将这两个数相或（将两个半字节数据溶合为一个字节），就得到了一个新的字节，用这个字节和我们的设定的数据比较来决定键值。

全局扫描只用两次扫描，速度快，易学易用，程序简单，可是它不支持同时多键处理，最佳适用 4*4扫描键盘，可以用在一般的用途。

其键盘功能：见表3-1。

表 3-1 键盘功能表

图3-1多路遥控红外发射键盘电路

3.1.2 单片机小系统

STC89系列单片机是由STC公司生产制造的新型单片机。它与AT89系列单片机拥有的功能一样，都利用了8051技术制作芯片的CPU。以AT89C51为例，它采用了两排直插式的封装（PDIP），如图2-7。它的各管脚分别有不同的作用，具体说明如下：

1）40脚（VCC）：连接电源的正极，为芯片提供工作所需要的电压(5V)。

2）20脚（VSS）：连接电源的负极，即接地。

3)19脚（XTAL1）:连接芯片外部晶振体的

图2-7 TA89C51

一个管脚。在芯片内部，它作为反向放大器的输入端。

4)18脚（XTAL2）：连接芯片外部晶振体的另一个管脚，从而形成一个芯片外部的时钟振荡器。在芯片内部，它作为放大器的输出端，与前述的输入端一起构成芯片内部的振荡器。

5)30脚（ALE/PROG）:地址锁存允许/编程信号接口。芯片需要对片外存储器进行访问时，该接口就作为数据地址的锁存信号ALE。它作为锁存信号输出时，对数据地址的低8位进行锁存。不论芯片是否对片外的存储器进行访问，ALE接口端都以不变的频率（即振荡器的频率的1/6）周期性地产生正脉冲信号。由于这一原因，该接口端也可以被用作对芯片外部输出时钟信号，或者是被用作定时等。

6）29脚（PSEN）：是访问芯片外部存储程序的存储器的选通信号接口端。当芯片需要对外部程序存储器进行访问时，在每个机器周期内PSEN接口端会产生两次有效的信号（即输出了两个有效脉冲）。而当芯片需要对外部数据存储器进行访问时，该接口端不会产生有效的信号。

7)31脚（EA/Vpp）：外部程序存储器访问允许/编程电压输入接口端。当只需要芯片对外部程序存储器（地址范围从0000H到FFFFH）进行访问时，EA接口端就必须保持低电平（接地）。而该接口端保持高电平时，芯片则会执行来自内部程序存储器的程序指令。

8)9脚（RESET）：是复位信号的输入接口端。在振荡器工作期间，如果有两个机器周期的高电平输入该接口端，将会使芯片复位。

10）输入/输出脚（P0口、P1口、P2口、P3口）

（1）P0脚（P0.0至P0.7，共有8个管脚）：它是一种双向并且具有8位的输入/输出接口端。在访问芯片外部的存储器时，可以分时用作低八位地址线和八位数据线。它能驱动八个LSTTL负载。

（2）P1脚（P1.0至P1.7，共有8个管脚):一种内部自带上拉电阻的8位双向输入/输出接口端。它可以驱动四个LSTTL负载。

（3）P2脚（P2.0至P2.7，共有8个管脚):一种内部自带上拉电阻的8位双向输入/输出接口端。在访问芯片外部的存储器时，可以送出高八位地址。它可以驱动 4个LSTTL负载。

（4）P3脚（P3.0至P3.7，共有8个管脚):一种内部自带上拉电阻的8位双向输入/输出接口端。这八个管脚都具有第二功能。它可以驱动4个LSTTL负载。

图3-3 单片机小系统电路

3.1.3 数码显示电路

单片机应用系统中，的数码显示器件有LED(发光二极管显示器)和LCD（液晶显示器）。这两种器件都具有成本低、配置灵活、与单片机接口方便的特点。在本系统接分部分采取接入共阳极数码管的方式，用于显示当前正在进行遥控工作的路数，这样方便于了解系统的工作状态。

市面上流行的LED显示器里包含有8个发光二极管，被称为数码管。数码管又被分为两类，一类是共阴极数码管，另一类是共阳极数码管。它里面的8个发光二极管被设置成一个有七段“日”字形，右下角还有一位小数点，加起来共有八段，故而其又称为八段显示器,如图3-9。这样一来，用来显示它的构造形态的数据刚好占一个字节。其对应关系如表3-3.

图3-4 数码管电路图

利用数码管和芯片接口简单这一特性，把它的八个管脚与芯片相对应的八个并行输出口对接。然后要想得到不同数字就只需要芯片输出不同的数据即可。用来实现这种操作的八位字节数据被称为段选码。

设计要求用数字显示所控制的路数，即将发送的键值转换成与数码管显示相对应的字符码。选89C51的P2口作为字符码输出端口。因为51单片机I/O口输出低电平时输出的电流很小，数码管不会太亮，所以用锁存器74HC537来驱动数码管发光，数码管显示1~8数字时，P2口应送出的字符值分别为：F9H、A4H、B0H、99H、92H、83H、F8H、80H。并用89C51的P3.4、P3.5口分别控制74HC373允许输入G与输出控制/OE。

74HC573特点：

·三态总线驱动输出

·置数全并行存取

·缓冲控制输入

·使能输入有改善抗扰度的滞后作用

原理说明： M54HC563/74HC563/M54HC573/74HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出

将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，

新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。74HC563引脚图如3-5：

图3-5 74HC573引脚图

数码显示电路图3-6。

图3-6 数码显示电路

3.1.4 编码电路

编码电路是采用红外专用编码M145026。用双列16脚DIP封装形式，电压为4.5~18V，静态电流为0.01UA。

主要特点如下：

（1） M145026在遥控应用中分别作为编码器使用。

（2）能与射频，超声波或红外的调制器接口。

（3）在二进制（0和1）或三元（0、1、开路）数据中，能按址操作。

（4）为提高安全性，每个编码序列数据字传送两次。

（5）采用RC振荡器，无需使用晶振振荡器。

（6）对外部元件的精度要求不高，允许有5%的误差。

（7）内部电源接通后使自动复位，迫使译码器输出高电平。

（8）应用领域范围广，如防盗系统，数据传输，无线电路，安装监控及遥控等。

在M145026构成编码电路中，一组编码开关A1~A3端确定出5个地址码，在D6~D9端子可确定4位二进制数据码，形成9行信息，这些信息通过在IC1的（14）脚上的控制开关S进行发送。当按下S时（14）脚接地；使能端TE输入低电平信号，启动发射时序，IC1的（15）脚将串行向IC2译码器发送这些信息。

电路中采取编码的发送与译码器直接有线传输工作方式，若需进行长距离的有线传输还在增加一些输入、输出电路等。若进行无线控制，还应增加调制发射，接收解调及控制电路，在实际应用中，根据实际应用的需要来选择使用的载体。

M145026是DIP18脚双列直插芯片，1~8脚是8位地址编码输入端。每个脚有3个状态，即“0” 、“1”、“悬空”。这样8个脚组合在一起可有（3的8次方）6561个地址编码。10~13脚是数据编码输入端，每个脚有2个输入状态即“0” 、“1”。14脚是发射命令控制端。17脚是编码输出端。M145026引脚图如图3-7。M145026工作原理图如图3-8。

图3-7 M145026引脚图

图3-8 M145026工作原理图

编码电路如图3-9。

图3-9 编码电路

3.1.5 震荡器

555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。

555集成电路是8脚封装，双列直插型，其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。

我们也可以把555电路等效成一个带放电开关的R-S触发器，这个特殊的触发器有两个输入端：阈值端(TH)可看成是置零端R，要求高电平，触发端(TR)可看成是置位端S，要求低电平，有一个输出端Vo，Vo可等效成触发器的Q端，放电端(DIS)可看成是由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的Q端控制：Q=1时DIS端接地，Q=0时DIS端悬空。另外还有复位端MR，控制电压端Vc，电源端VDD和

地端GND。这个特殊的触发器有两个特点：

(1)两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端R即阈值端(TH)要求高电平，而置位端s即触发端(TR)则要求低电乎;

(2)两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也不同，当Vc端不接控制电压时，对TH(R)端来讲，>2/3VDD是高电平1,<2/3VDD是低电平0：而对TR(S)端来讲，>1/3VDD是高电平1，<1/3VDD是低电平0。如果在控制端(Vc)上控制电压Vc时，这时上触发电平就变成Vc值，下触发电平就变成1/2Vc值，可见改变控制端的控制电压值就可以改变上下触发电平值。

3.1.5.1. 电路组成及工作原理：用施密特触发器构成的多谐振荡器图3-10。

图3-10 用施密特触发器构成的多谐振荡器

3.1.5. 2. 振荡频率的估算

（1）电容充电时间T1。电容充电时，时间常数τ1=（R1+R2）C，起始值vC（0+）=，终了值vC（∞）=VCC，转换值vC（T1）=，带入RC过渡过程计算公式进行计算：

（3-1）

（2）电容放电时间T2

电容放电时，时间常数τ2=R2C，起始值vC（0+）=，终了值vC（∞）=0，转换值vC（T2）=，带入RC过渡过程计算公式进行计算：

（3-2）

（3）电路振荡周期T

T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C （3-3）

（4）电路振荡频率f

（3-4）

（5）输出波形占空比q

定义：q=T1/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。

（3-5）

带入公式可以得到电阻R1=10M，R2=8M,电容的取值为1UF.多路遥控红外发射多谐震荡电路如图3-11。

图3-11 红外遥控多路发射中多谐震荡电路

3.1.6 调制与发射电路

发射电路是由74HC00、三极管Q1和红外发射管组成。使用74HC00的与非门4和与非门3构成调制电路。其作用是：经过红外专用编码器M145026编码的调制信号和由555构成的多谐震荡电路产生的40KHZ的载波信号，将二信号调制成已调信号。调制的波形如图3-12，其中A是调制信号，B是载波，C是已调信号。74HC00引脚功能图如图3-13。74HC00内部结构图如图3-14。

图3-12 红外多路遥控调制的波形

图3-13 74HC00引脚功能

图3-14 74HC00内部结构图

红外发射电路工作过程：是将红外专用编码器输出的调制信号送入74HC00的12脚和555构成的多谐振荡电路产生的40KHZ载波送入74HC00的13脚，经过两个与非门的调制形成已调信号。其中这两个与非门还有隔离的作用。将已调信号送入以Q2 为核心组成的功率放大器放大，在红外发光二极管将电信号转化为光信号并发射出去。红外发射电路如图3-15。

图3-15 红外发射电路

3.2 多路遥控红外接收控制电路

多路遥控接收电路主要是由多路红外接收电路、放大电路、红外解码电路、单片机接收小系统和数码显示电路组成。

3.2.1 多路红外接收电路

由光敏二极管和CX20106红外线遥控接收前置放大电路. 光敏二极管主要是接收由发射电路发射的信息，送给CX20106进行前置放大。CX20106红外线遥控接收前置放大电路，多适用于电视机。内部电路由前置放大器，自动偏置电平控制电路（ABLC）、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整形电路等组成。CX20106是CX20106的改进型，二者之间的主要差别在于电参数略有不同。CX20106也同样适用于超声波测试，主要频率在38KHZ~41KHZ，在超声波应用中通常选取40KHZ。

CX20106A红外线遥控接收前置放大电路，多适用于电视机。内部电路由前置放大器，自动偏置电平控制电路（ABLC）、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整形电路等组成。CX20106A是CX20106的改进型，二者之间的主要差别在于电参数略有不同。CX20106A也同样适用于超声波测试，主要频率在38KHZ~41KHZ，在超声波应用中通常选取40KHZ。

CX20106内部图3-16。

图3-16 CX20106内部结构框图

CX20106引脚功能：

1脚-----超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2脚-----该脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R1=4.7Ω，C1=1μF。
3脚-----该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μf。
4脚-----接地端。
5脚-----该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率F0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，F0≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率F0≈38kHz。
6脚-----该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7脚-----遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为22kΩ，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。
8脚-----电源正4.5～5.5V 极。

红外多路遥控接收电路的工作过程：由光敏二极管将红外发射电路发射的光信号转化为电信号，从1脚输入到CX20106里面，CX20106的2脚是由电阻R1和C1组成的负反馈电路，将得到电信号进行预放大。CX20106的三脚是外接C2的电解电容，作用是将经过预放大的电信号进行滤波，从而得到的纯正的电信号。最后经过CX20106的8脚输出。红外接收电路如图3-17。

图3-17 红外接收电路

3.2.2 放大电路

放大电路采用的同向比例运放。放大电路如图3-18。

图3-18 放大电路

信号电压通过电阻R16加到运放的同相输入端，输出电压vo通过电阻R14和R11反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放大电路。

同相比例运算电路的特点如下：

1．输入电阻很高，输出电阻很低。

2．由于，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。

根据虚短、虚断的概念有, (3-6)

(3-7)

于是求得

(3-8)

要使放大器的放大倍数达到60倍，根据上述的公式可以得到电阻的阻值。

3.2.3 解码电路

解码电路是采用和编码芯片M145026成对的解码芯片M145027芯片为核心和外围电路组成。主要是对光敏二级管接收到信息经过前置放大、放大器的放大已经达到解码器的倍率，从而恢复出发射电路发出的信息和功能，去控制控制电路。

M145027需与M155026配合使用，管脚排列图与M155026象似，也是DIP18脚双列直插芯片。其1~8脚是8位地址编码输入端，使用时其状态与M155026的1~8脚地址状态完全对应，否则M145027不译码。14脚是信息码输入端。10~13脚及17脚是译码输出端。15、16脚是内置振荡器电阻输入端，使用时必须与M155026的15、16脚的电阻保持一致。当M145027译码到的地址（M155026的地址编码）与自己的地址编码对应时，接收到的M155026的10~13脚的输入状态就锁存到M145027的10~13脚，直到M155026的10~13脚的输入状态再次改变并被M145027接收到。同时当M145027译码到的地址与自己的地址编码对应时，17脚就输出高电平，但不保持，一旦M145027接收不到该信息，17脚就返回到底电平。根据这一特点，设计者可以根据自己的逻辑需要选择合适的控制端。

根据以上介绍可以知道，同一个由M155026组成的遥控发射器，通过选择不同的地址编码，可以控制6561个由M145027组成的遥控接收器，进而可以控制多达6561个对象。应用非常方便。

M145027引脚功能图3-19。M145027内部功能如图3-20。

图 3-19 M145027引脚功能

图 3-20 M145027内部功能

多路遥控红外接收解码电路如图3-21。

图3-21 多路遥控红外接收解码电路

3.2.4 显示电路

显示电路是由于MAX7219和八只数码管组成。

MAX7219是MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片，一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。MAX7219的外部引脚分配如图3-22所示及内部结构如图3-23所示。

图3-22 MAX7219的外部引脚分配

图3-23 MAX7219的内部引脚分配

各引脚的功能为：

DIN：串行数据输入端

DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展

LOAD：装载数据输入

CLK：串行时钟输入

DIG0~DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流

SEG A~SEG G DP：7段驱动和小数点驱动

ISET：通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流

控制显示电路如图图3-24。

图3-24 红外接收控制显示电路

3.3 红外多路遥控发射与接收系统整机电路

红外多路遥控发射电路见附录I，红外多路遥控接收电路见附录II。

3.4 本章小结

本章主要是针对第二章的系统方框图对应来设计各个小部分的。最后达到将本系统设计全面。本系统主要分为两个大部分，一是多路红外遥控发射部分，二是多路红外接收电路。

第4章软件设计

4.1 软件设计概述

软件设计有两种方法：一种是自上而下，逐步细化；一种是自下而上，先设计出每一个具体的模块（子程序），然后再慢慢扩大，最后组成一个系统。在本设计中我用自下而上的设计方法。首先设计出一个延时子程序，再设计显示子程序，最后组成一个按键查询程序。当然在编程之前要先画程序流程图。

画程序流程图是程序设计的一个重要组成部分，而且决定成败的关键部分。画程序流程图的过程就是进行程序的逻辑设计过程，这中间的任何错误或忽视均将导致程序出错或可靠性下降。因此，真正的程序设计过程是流程图设计，而上机编程是将设计好的程序流程图转换成程序设计语言而已。

正确的流程图画法是先粗后细、一步一个足印，只考虑逻辑结构和算法，不考虑或少考虑具体指令。这样画流程图就可以集中精力考虑程序的结构，从根本上保证程序的合理性和可靠性。接下来就是进行指令代换，这时只要消除语法错误，一般就能顺利编出源程序。

4.2 流程框图

4.2.1 发射部分流程框图

主控程序的设计思想：发射控制程序主要用到了独立式按键查询程序、延时程序和查表显示程序。用89C51单片机的P1口作为按键的输入，P0口作为显示输出，P2口作为键值的BCD码输出和控制输出。用寄存器R0作为计数器，初值为零，在每次测试有无按键按下之前加1，直到加到7为止，然后又从零开始加，是为了显示查表子程序中查表的目的。主程序流程框图如图4-1。

图4-1 主程序流程框图

由于此系统要求是对8路信号的遥控，在编程时没有用到八位二进制数到四位BCD码的转换。只判断输入健值，然后将其对应的四位BCD码送P3口的低四位输出。P5用做锁存器74HC573和编码器 M145026的输出控制，当有信号要发射时此端口为低电平。P3.4用做控制74HC573的允许输入端，高电平有效。键盘扫描程序流程框图4-2。

图4-2 4*4矩阵键盘按键查询程序框图

图4-3 延时程序框图

查表显示电路的程序如下：

DISP: ；显示子程序

PUSH SP

PUSH PSW

MOV DPTR，#TAB

MOV A，R0

MOVC A，@A+DPTR ；查表

MOV P2，A ；将测试到的信号的十六进制送P2口，显示输出

POP PSW

POP SP

RET ；返回

TAB:

DB 0F9H，0A4H，0B0H，99H，92H，83H，0F8H，80H

END

如下是延时子程序：

DELAY: ；延时子程序

MOV R7， #01H

D1:

MOV R6， #0FFH

D2:

DJNZ R6，$ ；R6减于1不等于零则转移

DJNZ R7，D1 ；R7减于1不等于零则转移

RET ；返回

4.2.2 接收部分流程框图

译码的工作过程是，由AT89C51将解调后的编码读入，再由内部程序将读入的编码译成相应的路控制信号，由于编码的就是键值，因此可用查表程序将键值转换成相应的控制信号并用识别标志位的方法，识别键值所对应的控制方式，译码程序流程如图4-4。

图4-4 译码程序流程

红外多路遥控接收显示程序，由于要求是多路，所以接收显示采用八只数码管来作为接收显示。本电路采用多个数码管驱动芯片MAX7219。只需单片机的三个端口就可以控制，及DIN：串行数据输入端、LOAD：装载数据输入、CLK：串行时钟输入。就可以同时控制八只数码管的不同的显示，大大减少硬件电路的复杂度。

下面介绍MAX7219的芯片的程序要求和用法。

MAX7219内部的寄存器如图3-4，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可工作。

分别介绍如下：

（1）译码控制寄存器（X9H）

MAX7219有两种译码方式：B译码方式和不译码方式。当选择不译码时，8个数据为分别一一对应7个段和小数点位；B译码方式是BCD译码，直接送数据就可以显示。实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。

（2）扫描界限寄存器（XBH）

此寄存器用于设置显示的LED的个数（1~8），比如当设置为0xX4时，LED 0~5显示。

（3）亮度控制寄存器（XAH）

共有16级可选择，用于设置LED的显示亮度，从0xX0~0xXF

（4）关断模式寄存器（XCH）

共有两种模式选择，一是关断状态，（最低位 D0=0）一是正常工作状态（D0=1）。

（5) 显示测试寄存器（XFH）

用于设置LED是测试状态还是正常工作状态，当测试状态时（最低位 D0=1）各位显示全亮，正常工作状态(D0=0)。

各寄存器具体操作见驱动程序详解。

读写时序说明

MAX7129是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。

要想与MAX7129通信，首先要先了解MAX7129的控制字。MAX7129的控制字格式如图4-5。

图4-5 控制字（即地址及命令字节）

如图，工作时,MAX7219规定一次接收16位数据，在接收的16位数据中：D15~D12可以与操作无关，可以任意写入，D11~D8决定所选通的内部寄存器地址，D7~D0为待显示数据或是初始化控制字。在CLK脉冲作用下，DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿作用下，锁存到内部的寄存器中。注意在接收时，先接收最高位D16，最后是D0，因此，在程序发送时必须先送高位数据，在循环移位。工作时序图见图4-6。

由于51是8位单片机故需要分两次来送数据。具体操作见驱动程序详解。

图4-6 数据读写时序

接收部分的程序设计

设计思想：接收控制的输入用89C51的P1口低四位（P1.3~P1.0），P0.0是MAX7219串行数据输入端，P0.1是MAX7329装载数据输入端，P0.2是MAX7219串行时钟输入端，判断P0.1口和P0,.2口就可以知道是哪路信号，MAX7219就可以控制对应数码管。MAX7219控制真值表4-7：

表4-7 MXA7219控制真值表

图4-6中X表示任意状态；CS表示装载数据输入端低电平有效；CLK表示串行时钟上升沿有效；DIN-H表示串行数据的高八位，其中高四位是任意状态、底四位是数码管的位选信号；DIN-L表示串行数码的底八位，及是数码管的段选信号。红外多路遥控接收的程序流程框图如图4-8。

图4-8 红外多路遥控接收程序流程框图

4.3 程序清单

红外多路发射与接收系统的程序清单见附录V。

4.4 本章小结

本章主要是对多路红外遥控发射与接收系统的软件设计。先绘出各个部分的程序流程图和部分的子程序设计。

第5章使用软件介绍

5.1 KELL的是使用

双击桌面上的Keil uVision2 图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Keil uVision2”，随后就进入了Keil uVision2 集成环境。

Keil uVision2的工作界面是一种标准的Windows界面，包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、代码窗口等。

关于该软件的使用，与学习其他软件的方法没有多大区别，当然我们也不是每个功能都使用，没必要逐一介绍，下面举一个例子说明使用就行了，如果想详细了解，请搜索其详细使用资料。

①建立一个新工程

单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中New Project选项图5-1。

图5-1 New Project选项

②确定之后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字,比如保存到“多路红外发射与接收系统”目录里,工程文件的名字为“多路红外发射与接收系统”，然后点击保存。

③随后会弹出一个对话框，要求你选择单片机的型号，你可以根据你使用的单片机来选择，KeilC51几乎支持所有的52核的单片机，由于Proteus选用AT89C52原理图，那么选择AT89C52之后，右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击确定即可，选择单片机的型号图5-2。

图5-2 选择单片机的型号

④)完成上一步骤后，工程到此就已经创建起来了，其屏幕如下图5-3所示。

图5-3 已创建好的工程

⑤工程虽然已经创建好，即已经建立好了一个工程来管理多路红外发射与接收系统这样一个项目，但我们还没写一行程序，因此还需要建立相应的C文件或汇编文件。下面我们就来新建一个C文件，新建之后并保存。

⑥添加文件到工程

把刚才新建的led.c添加到工程来。

⑦打开led.c文件，输入C代码，完成之后输入源代码图5-4。

图5-4 输入源代码

⑧单击“Project”菜单，再在下拉菜单中单击“ ” 在下图中，单击“Output”中单击“Create HEX File” 选项，使程序编译后产生HEX代码，以便在Proteus里加载可执行代码，并单击“Target”选项，更改晶振频率（本例使用12M晶振），修改晶振频率图5-5。所示。

图5-5 修改晶振频率

到此，设置工作已完成，下面我们将编译、链接、转换成可执行文件（.HEX的

件）。

⑨编译、链接、生成可执行文件

图5-6 编译、链接、生成可执行文件图标

依次单击图5-6所示图标，如果没有语法错误，将会生成可执行文件，即本例可执行文件为“多路红外发射程序.hex”。

5.2 Proteus的使用

双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Proteus 7 Professional” →“ISIS 7 Professional”，随后就进入了Proteus ISIS集成环境。

Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。Proteus ISIS的工作界面图5-7。

图5-7 Proteus ISIS的工作界面

①将所需元器件加入到对象选择器窗口。Picking Components into the Schematic单击对象选择器按钮，添加元器件图5-8。

图5-8 添加元器件

弹出“Pick Devices”页面，在“Keywords”输入AT89C，系统在对象库中进行搜索查找，并将搜索结果显示在“Results”中。添加元器件图5-8。

在“Results”栏中的列表项中，双击“AT89C52”，则可将“AT89C52”添加至对象选择器窗口。

接着在“Keywords”栏中重新输入LED。双击“LED-BLUE”，则可“LED-BLUE”(LED数码管)添加至对象选择器窗口，使用同样的方法，把10WATT470R电阻添加至对象选择器窗口。

经过以上操作，在对象选择器窗口中，已有了AT89C52、LED-BLUE、10WATT470R三个元器件对象，若单击AT89C52，在预览窗口中，见到AT89C51的实物图，单击其他两个器件，都能浏览到实物图。此时，我们已注意到在绘图工具栏中的元器件按钮处于选中状态。

②放置元器件至图形编辑窗口Placing Components onto the Schematic

在对象选择器窗口中，选中AT89C52，将鼠标置于图形编辑窗口该对象的欲放位置、单击鼠标左键，该对象被完成放置。。同理，将LED-BLUE和10WATT470R放置到图形编辑窗口中。

若对象位置需要移动，将鼠标移到该对象上，单击鼠标右键，此时我们已经注意到，该对象的颜色已变至红色，表明该对象已被选中，按下鼠标左键，拖动鼠标，将对象移至新位置后，松开鼠标，完成移动操作。

单击绘图工具栏中的总线按钮，使之处于选中状态。将鼠标置于图形编辑窗口，单击鼠标左键，确定总线的起始位置；移动鼠标，屏幕出现粉红色细直线，找到总线的终了位置，单击鼠标左键，再单击鼠标右键，以表示确认并结束画总线操作。此后，粉红色细直线被蓝色的粗直线所替代。

④元器件之间的连线Wiring Up Components on the Schematic

Proteus的智能化可以在你想要画线的时候进行自动检测。下面，我们来操作将电阻R1的上端连接到D1数码管下端。当鼠标的指针靠近R1上端的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”号，表明找到了R1的连接点，单击鼠标左键，移动鼠标(不用拖动鼠标)，将鼠标的指针靠近D1的下端的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“×”号，表明找到了D1的连接点，同时屏幕上出现了粉红色的连接，单击鼠标左键，粉红色的连接线变成了深绿色，那么，就完成了本次连线。

Proteus具有线路自动路径功能(简称WAR)，当选中两个连接点后，WAR将选择一个合适的路径连线。WAR可通过使用标准工具栏里的“WAR”命令按钮来关闭或打开，也可以在菜单栏的“Tools”下找到这个图标。

同理，我们可以完成其它连线。在此过程的任何时刻，都可以按ESC键或者单击鼠标的右键来放弃画线。

⑤元器件与总线连接

单击绘图工具栏中的导线标签按钮，使之处于选中状态。将鼠标置于图形编辑窗口的元件的一端，移动鼠标，然后连接到总线上，在接着移动鼠标到元件与总线连接线上的某一点，将会出现一个“×”号。元器件与总线的连接图5-9。

图5-9 元器件与总线的连接

表明找到了可以标注的导线，单击鼠标左键，弹出编辑导线标签窗口，在“string”栏中，输入标签名称，单击“OK”按钮，结束对该导线的标签标定。同理，可以标注其它导线的标签。注意，在标定导线标签的过程中，相互接通的导线必须标注相同的标签名。我们知道，具有相同的标号，电气是连接的，这一点在protel绘制原理图时，体现得尤为明显。导线标签窗口图5-10。

图5-10 导线标签窗口

至此，我们便完成了整个电路图的绘制。

5.3 本章小结

本章主要针对本设计使用的主要两个软件KELL和Proteus的简单的使用方法。

第6章系统的调试与仿真

根据设计计算的元件参数组装电路（应尽量按照电路的形式与顺序布线）。通电前，先用万用表检测连接导线是否接触良好，然后接触电源。在安装电路时要注意将数字信号与模拟信号隔离，即两部分不能交叉安装，数字信号的地线也应与模拟信号的地线分开，电源间要加去耦电路。晶体谐振器形成的干扰一般很大，应将其外壳接地。

整机电路的设计计算顺序一般是从末级单元电路开始，向前逐级进行。而电路的装调顺序一般从前极单元电路开始，向后逐级进行。电路的调试顺序为先分级调整单元电路的静态工作点，测量其性能参数；然后再逐级进行联调，直到整机调试；最后进行整机技术指标测试，由于功放运用的是折线分析方法，其理论计算为近似值。

调试分为程序调试与电路调试。在程序调试时，一定要注意各条指令执行过程中的时序配合。可按各子程序的功能设置若干个断点，先分步调试，然后再逐级联调。待联调合格后再进行发端和收端的有线调试，即把发射部分的输出信号Dout送到接收部分的Din，依次按控制键，收，发两端应有与所按键一致的路显示或状态显示。

6.1发射系统的调试

软件调试的顺序是子程序、中断程序、算法功能模块和主程序。

本系统中所涉及的子程序都与外部的芯片相关，利用仿真器在环境下调试，检查它们是否驱动硬件正常工作。

在发射电路仿真调试中，任意输入一个想要显示的数字，编写到一个简单的程序看数码管能否显示这个数。显示，则显示电路问题。如显示4的程序:

ORG 0000H

START:

MOV P2, #99H

MOV P3, #0D4H

END

P2口的功能是送出所显示的数字，P3口功能是控制锁存器工作和输出控制信号的BCD码。用万用表和示波器等测试各个管脚是否输出正确。显示部分的测试从89C51的P2口开，经锁存器到数码管各管脚；红外发射部分从89C51的P3口查，依次到M145026输入端、输出端，再到脉码调制的输出，最后到红外发射电路。能得到结果，则电路正确，否则相反，要改之。红外发射系统的调试可按照控制代码→编码→脉码调制→红外发射的顺序进行调试。

6.2 接收系统的调试

在接收电路中编写以下简单程序可测试接收能否正确控制。

ORG 0000H

START:

MOV P2, #0FFH

CLR P2.0/ (P2.1~P2.7) ；P2.0~P2.7中任意一个清零

END

此程序的功能是将P2口的任意一端清零。目的是使与之相连的二几极管发亮，即能否控制被控制设备工作。红外接收机的调试应先调接收电路的增益和接收中心频率。从CX20106第1脚送入，频率为40KHz，峰峰值为0.2mV的信号（可将信号源输出分压）用示波器在第5脚测输出，其增益应大于70dB。保持信号源输出幅度不变，调节信号源频率在30KHz至50KHz之间变化，输出电压应在频率为40KHz点最大，否则调整R2使其在频率为40KHz时输出最大。注意：信号源输出，分压电路以及与电路的连线应尽可能短，以免引入干扰影响测量。

系统发射器与接收器的编码器M145026／M145027是配对使用，因此必需保持二者信号匹配。首先在电路中二者第(15)、(16)脚外接的振荡电阻要求一致，误差最好小于1％。此外，发射器与接收器的中心频率也必需相一致。图中发射器载频可以通过RP调整到约为40KHZ，接收器的接收中心频率可以通过RP1调整。系统安装好后，在3米左右调整发射接收正常，然后拉开距离，仔细调整发射机RP的电阻，最终使控制距离在10米以上。为了要达到远距离遥控，除了增加发射机的发射功率外，还采取了增加发射扇区的措施，并对接收机接收到的红外控制信号进行了一定的聚焦处理，使达到接收机较分散的红外光束能聚焦于一个较小的面积，以提高接收功率，增强接收效果。为了提高电路的可靠性，对电路中使用的元件进行了认真的性能挑选，并进行了老化处理，采用了光电隔离，增加抗干扰能力及其它保护性措施。

整个电路装在金属屏蔽、密封箱内，具有较好的抗电磁干扰和防潮能力。对电源功率模块进行了散热处理。

测试译码显示电路时，首先应该测试笔段工作是否正常，如共阴极的发光二极管显示器，可以将阴极接地，再将各笔段通过1千欧电阻接电源正极+VDD，各笔段应亮。再将译码器的数据输入端依次输入0001~1001，则显示器对应显示1~9数字。

6.3 整机联调及数据分析

在所有的子程序和中断服务程序都调试完毕后，还需要用主程序将它们连接在一起，进行整体调试，检查各个模块之间、各中断服务程序之间是否存在相互影响，是否会出现程序之间的交叉错误。整体调试采用逐步扩大的方法，每次只增加一个功能模块，在调试正确后再加入下一个模块，直至将所有程序都与主程序连接起来。若整体调试通过，则说明软件系统基本正确:若不能通过，则需要按照连接时的相反的顺序逐次将子程序模块与主程序分离，直到发现出错原因。程序调试正确后将其写进AT89C51，最后进行系统联调。

系统在联调时，可先将编、解码电路进行有线联调，即将红外发射机编码器的输出与红外接收机解码器的输入直接相连，按各路按键，所对应的发光二极管能亮、灭转换。有线联调正确后，则可进行无线联调。

在无线联调时常见的故障是遥控距离较短，不满足要求，一般可通过增大红外发射电流，或将几个红外发射管串联发射等增强红外发射光的方法来解决；也可以使几个红外接收管并联接收，以提高接收灵敏度。还可以将红外发射管和红外接收管放入黑盒屏蔽，仅在发射和接收处开个小窗口，这样可消除杂散红外光的干扰，使有用信号增强。

在系统联调时，常会出现遥控距离达不到指标，接收信号出错等问题。这可能是发射机末级输出电路与天线阻抗不匹配，发射效率低所致。市面上常见的75欧拉杆天线（1米）在10MHz时呈容性，因此应使发射机输出阻抗呈感性，才能与天线匹配，还有一种可能是接收机灵敏度低，故应调整接收天线与输入回路的匹配。

6.4 仿真结果

红外多路遥控发射系统的仿真效果见附录III，红外多路遥控接收系统仿真效果见附录IV。

6.5本章小结

本章是对系统的调试和检测，先对多路红外遥控发射电路检测和调试，在对接收部分检测和调试，最后整体调试，经过反复的调试最后达到要求。

第7章结束语

设计时间为十五周，前三周主要完成了对整个系统的总规划，前三周复习相关知识，查找相关资料，第四周到第六周熟悉PROTEL99的使用、熟悉通用编程器的使用、学习单片机编程方面的知识。接下来三周编写硬件调试软件、仿真软件，第十周到第十二周编写软件、并在线调试，完成整个系统的设计；第十三周到第十四周进行软硬件联合调试，完成整个系统的设计。

本红外多路遥控发射，接收系统是以红外线为传送信息媒体的短距离无线控制系统，可对八个受控对象的工作状态进行遥控。此系统由发射和接收两部分组成，发射部分完成遥控指令的发射，接收部分完成遥控指令的实施，设计时可将其分开设计。发射控制部分电路主要分为：

a) 键盘及其代码产生电路产生表示控制信号的BCD代码;

b) 编码电路对控制信号代码和地址代码进行编码，并转换成串行发送数据;

c) 显示器标明受控对象及其受控状态类别;

d) 调制振荡电路产生频率为40kHz的振荡信号，并由发送的数据对其进行脉冲调制，形成发射信号;

e) 红外发射电路将编码信号调制到高频信号上并将高频信号进行功率放大，使天线上获得满足要求的发射功率，并转换成红外光信号;

f) 红外接收电路将接收到的红外光信号转换成电信号，并放大，解调出串行数据;

g) 解码电路将接收到的串行数据转换成控制信号;

h) 译码电路将控制代码译成控制信号;

i) 控制电路对受控设备进行控制。

在电路图设计过程中，应尽量使电路简单化，以方便硬件的顺利进行，本次设计用PROTEL99编程、调试与仿真。编程结束先用伟福软件模拟器进行调试，调试成功之后再连接硬件，进行软硬件联合调试。

在本文即将结束之际，我要由衷地感谢在我毕业设计阶段，乃至本科四年学习生活中帮助过我的师长与同学。

致谢

在本次设计中，我得到了老师和同学的热心帮助和鼎力支持。他们对本设计提出了宝贵意见，并在精神上给予我大力支持，使得整个设计系统得以基本成型和完善。恩师的细心指导和同学的互助互爱为本设计的成功提供了坚实的基础和重要的保障。

本设计主要是在伍乾永老师的精心指导下完成的。他给予我耐心、细致的指导，不厌其烦地为我解决设计工作中所遇到的问题。在学习、论文设计期间，伍老师给予我深深的教诲和无数的帮助，让我终生难忘。伍老师那严谨的治学作风、忘我的工作精神和以人为本的教学理念时时激励着我，鼓舞着我。

在这段过程中遇到了很多困难，在伍老师的指导，去图书馆查阅资料，回来和室友们认真的探讨。最终将每个问题都一一解决。特别指出在程序调试时，张昌文同学给予我积极热情的帮助，在与之交谈的过程中，我思维得以拓展，最后将问题解决。

在此，我要感谢我的母校--四川理工学院,是她为我们的成长、成才提供了良好的环境！使得“厚的连理，励志勤工”的我校校训融入我生生不息的血脉，菩提成我“无私奉献，终生学习，不断进取”的血性。

最后，向伍乾永老师和其他任课老师以及其他帮助过我的老师致以最崇高的敬意和深深地祝福！向对我伸出援助之手的同学表示衷心的感谢！

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