简单红外收发器设计
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1、单片机课程设计第1章 概述简单红外收发器是在红外遥控的基础上，利用红外线进行点对点的数据通信装置。目前，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它是把红外线作为载体的遥控方式。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有结构简单、制作方便、成本低廉、抗干扰能力强、信息传输可靠、易实现，同时，由于采用红外线收发器件时，工作电压低、功耗低、外围电路简单等优点，因此，被诸多电子设备，特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。系统要实现的功能：红外发射器、红外接收器，要实现远距离（10米）的发射与接收。红外收发的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般
2、不需任何调试即可投入工作；编解码容易。信息可以直接通过红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进行调制，接收端去掉载波，取到信息。第2章 设计目的及设计要求2.1 设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。2.2 设计要求： 本次单片机课程设计的设计要求如下：1、 应用MCS-51单片机设计简单红外收发器；2、 选用红外发射、红外接收器，红外发射、接收距离大于10M；3、 硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路
3、。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4、 软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5、 原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。第3章 红外收发器硬件设计电路及描述按照系统设计的功能的要求，确定设计系统主要由发射模块与接收模块两部分组成。发送模块先由输入信号，以二进制信号的形式，传送给单片机，然后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。红外接收模块普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时
4、对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再传送给单片机，经单片机解码并由数码管显示接收到的数据。输入信号单片机红外发射电路红外接收头单片机输出显示图1：总体设计框图3.1 输入信号输入信号要以二进制信号输入，送给单片机，让单片机进行识别。若输入信号不是二进制的，需要进行信号的编码解码转换。3.2 单片机简介单片机就是在一块半导体硅片上集成了未处理器（CPU），存储器（RAM,ROM,EPROM）和各种输入、输出接口（定时器/计数器，并行I/O口，串行口，A/D转换器以及脉宽调制器PWM等），这样一块集成电路芯片具有一台计算机的属性。MCS-51单片机的类型包含：基本型、增强型、低
5、功耗型、专用型、超8位型、片内闪烁存储器型。MCS-51单片机的硬件结构：微处理器、数据存储器、程序存储器、4个8位并行I/O口、1个串行口、2个16位定时器/计数器、中断系统、特殊功能寄存器。 图2：AT89C20513.2.1 芯片内部结构AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器，ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决办法
6、。 3.2.2 芯片功能AT89C2051提供以下标准功能：2K字节闪速存储器，128字节RAM，15根I/O口，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选 的软件节电工作方式。空闲方停止CPU工作但允许RAM、定时器/计数器、串行工作口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位。3.2.3 芯片复位复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时, 还是断电后或者发生故障后都要复位。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输人
7、到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时, 且振荡器稳定后, 如果RST引脚有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）, 则CPU就可响应并且将系统复位。复位分为手动复位和上电复位。本设计系统采用的是手动复位, 当按下按钮时, 即使人的动作很快, 也会使按钮保持通达数十毫秒，所以, 手动复位能确保复位时间要求。3.3 红外收发模块3.3.1 红外接收硬件设计红外接收电路主要由单片机、红外接收头和显示部分组成，发射端发射的红外信号经过接受处理，传给单片机。接收电路使用一体化的红外接装置，将发送的信号接收，放大、检波、整形，并且经P1.0传输可以让单片机识别的TTL信号，经单片机解
8、码由数码管显示。HS0038一体化红外接收头，接收频率为38kHz1kHz管脚依次为：如下图3。连接时，在VCC与GND之间并入一个0.1uF的电容有助于改进信号质量。其可以用于编码接收，也可以用于低码率的数据通讯。其中，它的圆形面为红外接收面，它与SE304红外发射管的有效收发直射距离可达35M。不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率38.0kHz。 图3：HS0038HS0038 信号电平:38kHz 红外发射接收到时：OUT低电平输出38kHz 红外发射接收不到时：O
9、UT高电平输出 3.3.2 红外发射硬件设计根据系统设计要求，红外发送、接收距离10M，即要提高红外线作用距离，那么就应该提高发射管的瞬时发射功率，降低其平均功率。而采用一定的占空比的脉冲发射是解决发射功率与作用距离的有效途径。同时，加装聚光透镜，以改善其发射指向性能，提高作用距离。红外光束编码收发系统的有效作用距离是由馈送进发射LED的电流峰值所决定的，电流平均值越小，其功率越高。改变R2的值，可以改变发射的距离。 ， 公式（1） 为电路工作电压，为管的工作电压，为发射管的正向电流，为发射管的耗损功率。SE304红外发射管特性：耗损功率：=100mW； 正向电流：=50mA； 反向电压：=5
10、V;图4：红外发射二极管电路简图3.4 输出显示显示电路，可以才有数码管，得出接收到的数据。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管； 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用
11、时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。第4章 红外收发器软件设计流程及描述4.1 红外发射电路主程序流程图首先是初始化出入信号和红外发射端口的参数值，然后让单片机扫描检测信号，如果有信号输入就让红外发射管发射出去。开始输入信号初始化，红外发射端口信号扫描红外数据发射图5：发射主程序流程图4.2 红外接收电路主程序流程图 首先初始化红外接收端口，然后检测是否接收红外信号，如果接收到红外信号就调用接收子程序，然后就通过数码管显示当前LED灯熄灭的状态如此循环。开始初始化红外接收端口接收到红外信号调用接收
