2 红外遥控系统的设计
红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。设计的电路由如下的几个基本模块组成：直流稳压电源，红外发射电路，红外接收电路及控制部分。
系统框图如图3－1所示。
图2－1 红外遥控电路框图 （a）发射电路框图
图2－1 红外遥控电路框图 （b）接收电路框图
3 红外收发电路的设计
3.1 主要芯片——闪电存储型单片机AT89S52的介绍
3.1.1 AT89S52具有下列主要性能：
(1) 8KB可改编程序Flash存储器
（可经受1，000次的写入/擦除周期）
(2) 三级程序存储器保密
(3) 256 *8字节内部RAM
(4) 32条可编程I/O线
(5) 3个16位定时器/计数器
(6) 6个中断源
(7) 可编程串行通道
(8) 片内时钟振荡器
AT89S52是用静态逻辑来设计的，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式和掉电方式。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，一切功能暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。
3.1.2 AT89S52的引脚及功能
89S52单片机的管脚说明如图3－1所示。
(1) 主要电源引脚
① VSS 电源端
② GND 接地端
(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
① XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
图3－1 AT89C51的引脚
3.4 红外发射电路
遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。P1口作为按键部分，P3.5口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。电路如图3－5所示。
图3－5 发射电路图4 直流稳压电源的设计
直流稳压电源主要功能是为后两个部分提供电压的输出。在设计中分出了2个支路，一个输出的电压为9V，另外一个输出的电压为5V。
直流稳压电源的主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。框图如图4－1所示。
图4－1 直流稳压电源的方框图4.1直流稳压电源采用单相桥式整流电路
整流电路主要实现将交流电变换成直流电。实现这一目标主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。我采用的是单桥式整流电路。本设计整流电路如图4－2所示。
图4－2 单桥式整流电路图
在图中，输入电压V1通过电源变压器成V2。它的作用是将交流电电压V1变成整流电路要求的交流电压V2。其中的电阻是要求支流供电的负载电阻。四个整流二极管D1到D4接成电桥的形式。通过负载R的电流I以及电压V3的波形如图4－3。它们都是单方向的全波脉动波形。
4.2 滤波电路
在整流电路输出波形中由于含有较多的纹波成分，与所要求的波形不太符合。所以在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。而滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。本电路采用的是电容滤波电路。如图4－4所示。
图4－3 单相桥式整流电路波形图
5 LED显示电路的设计
LED显示主要是显示所发射的所发送的信号的个数，它就实现以下的作用。当按下某一按键比方说2键，LED会显示01，如果再按下2键，LED就显示00。如果同时按下2个键，那么LED就显示02。下面介绍LED的主要性能。
LED显示器由7个发光二极管组成，又叫7段LED显示器，显示器中还有一个圆点型发光二极管，用于显示小数点。通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。
LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：
(1) 共阳极接法
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。
(2) 共阴极接法
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。
在设计的电路中，采用了共阳极接法，原理图如5－1所示。它显示十六进制数的字形代码如表5－2所示。
图5－1 LED显示原理图
6 控制部分
在控制部分采用了隔离驱动电路，用光电器件作为隔离元件，利用光耦来隔离强电，以防止强电影响单片机的工作。光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合起来的器件，发光二极管是把输入边的电信号变换成相同规律变化的光，而光敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号，因此，光起着媒介的作用。由于光电耦合器抗干扰能力强，容易完成电平匹配和转移，又不受信号源是否接地的限制。所以应用日益广泛。
光电隔离的目的是割断两个电路的电气联系，使之相互独立，从而也就割断了噪声从一个电路进入另一个电路的通路。光电隔离是通过光电耦合器实现的。外壳有金属的或塑料的两种。发光二极管和光敏三极管之间用透明绝缘体填充，并使发光管与光敏管对准，以提高其灵敏度，光电耦合器的电路符号如图6－1所示。
图6－1 光电耦合器原理图
输入信号使用权发光二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递又实现了电气上的隔离。光电耦合的响应时间一般不超过几个微秒。
光电耦合器的输入 端与输出 端在电气上是绝缘的，且输出端对输入端也无反馈，因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能。通常使用光电耦合器是为实现以下两个主要功能：
电平转换：TTL电路与电源电路之间不需另加匹配电路就可以传输信号，从而实现了电平转换。
隔离：这时由于信号电路与接收电路之间被隔离，因此即使两个电路的接地电位不同，也不会形成干扰。
光电耦合器中光敏三极管的基极有引出和不引出两种形式。基极引出通常是经一个电阻接地。
通过接地电阻可以控制耦合的响应速度和灵敏度。总的来说，电阻越小，响应速度越高。电路如图6－2所示。
图6－2 控制电路图通过光耦后，利用继电器就可以实现对不同的设备或者其他要控制的设备进行控制，从而实现了弱电来控制强电的功能，也能控制不同的设备。这里用发光二极管来代替，实际上可以控制多个不同的强电设备。
7 调试结果及其分析
本电路总共设计了8个输入按键，7，8为特殊按键。
当输入一个按键5时，通过红外发射和接收电路，对应的继电器5的设备工作即5号发光二极管发光，而数码管显示工作的设备的个数，就显示1。当再次按下按键5时，5号发光二极管灭，数码管显示0。
当同时按下两个键3和4时，3号和4号二极管亮，数码管显示2。
当按下按键7时，所有设备都不工作，数码管显示0，发光二极管都不发光。
当按下按键8时，所有设备都工作，数码管显示6，发光二极管都发光。
本设计在调试过程中也遇到很多问题。
(1) 电路要求遥控控制距离为4—6m，在利用38KHz的接收头时，虽然能接收到信号，但是接收的距离很有限。经过反复调试，换用40KHz的接收头时基本满足了设计需求。
(2) 由于将3ms的接收脉冲放在1ms的后面，编码解调出现错误，导致接受端无信号输出。解决方法是将3ms的接收脉冲放在前面就可以接收到信号。因为在电路的解码过程中，单片机进行数码帧的接收处理，首先是对3ms的脉冲检验，当第一位低电平码的脉宽小于2ms时就会错误处理。
在初始化过程中，将P1口全置0，但是继电器仍工作，通过反复调试，将初始化的P1口全置1，通过反向使得输出全为0，从而满足上电复位，继电器掉电，满足初始化要求。
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