紅外多路遙控系統(tǒng)

自從20世紀(jì)以來(lái)，由于世人對(duì)于科學(xué)堅(jiān)持不懈的專(zhuān)研與探索，不僅使得各種科學(xué)技術(shù)得到有史以來(lái)最快速度的進(jìn)步，同時(shí)也帶動(dòng)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著高度集成電路技術(shù)的飛躍進(jìn)步，人們的日常起居生活發(fā)生了很大的變化。利用集成電路技術(shù)，把各種設(shè)備體積做到更小，而且操作起來(lái)也更簡(jiǎn)便，為人類(lèi)帶來(lái)了極大的便利，因此遙控技術(shù)被應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。目前遙控技術(shù)分為兩種，一種是有線(xiàn)遙控，另一種是無(wú)線(xiàn)遙控。而不需要連線(xiàn)的遙控技術(shù)出現(xiàn)后，更是遙控技術(shù)能夠得到人們普遍使用的一個(gè)分水嶺。目前社會(huì)上普遍使用的無(wú)限遙控方式主要分為三種，從表面上看它們的工作方式很相似，但實(shí)際上它們各種遙控工作原理都是不一樣的。紅外線(xiàn)遙控方式:它主要利用紅外線(xiàn)作為信號(hào)的傳輸媒介；其優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格低、濾除雜波能力強(qiáng)、信號(hào)的可靠性高、信號(hào)處理效率高、控制內(nèi)容多、體積小、消耗電量小等；其缺點(diǎn)在于控制距離短、無(wú)法繞開(kāi)障礙、信號(hào)接收具有一定的局限性等；無(wú)線(xiàn)電遙控方式：它主要是利用無(wú)線(xiàn)電作為信號(hào)的傳輸媒介；其優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)超越距離傳輸、可以無(wú)視障礙傳輸、信號(hào)的可靠性高，處理信號(hào)效率高等；其缺點(diǎn)在于易受金屬的屏蔽等。超聲波遙控方式：它主要是利用高于人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍的機(jī)械波（頻率大于20KHz）作為傳輸媒介；其優(yōu)點(diǎn)在于反射性能好、穿透障礙物能力強(qiáng)、信號(hào)處理效率高等；其缺點(diǎn)在于速度慢、傳播距離短、易受障礙物的材質(zhì)影響等。在無(wú)線(xiàn)遙控的眾多領(lǐng)域中，被使用得最為廣泛的是利用紅外線(xiàn)作為傳輸信號(hào)的紅外遙控。

隨著高度集成電路技術(shù)的飛躍進(jìn)步，人們的日常起居生活發(fā)生了很大的變化。利用集成電路技術(shù)，把各種設(shè)備體積做到更小，而且操作起來(lái)也更簡(jiǎn)便，為人類(lèi)帶來(lái)了極大的便利，因此遙控技術(shù)被應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。目前遙控技術(shù)分為兩種，一種是有線(xiàn)遙控，另一種是無(wú)線(xiàn)遙控。而不需要連線(xiàn)的遙控技術(shù)出現(xiàn)后，更是遙控技術(shù)能夠得到人們普遍使用的一個(gè)分水嶺。在無(wú)線(xiàn)遙控的眾多領(lǐng)域中，被使用得最為廣泛是利用紅外線(xiàn)作為傳輸信號(hào)的紅外遙控。這種技術(shù)的應(yīng)用，在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)，例如電視機(jī)，空調(diào)，各種無(wú)線(xiàn)遙控玩具等。

目前社會(huì)上普遍使用的無(wú)限遙控方式主要分為三種，從表面上看它們的工作方式很相似，但實(shí)際上它們各種遙控工作原理都是不一樣的。它們的分類(lèi)、工作原理以及優(yōu)缺點(diǎn)可歸總?cè)缦旅嫒c(diǎn)：

1)紅外線(xiàn)遙控方式:它主要利用紅外線(xiàn)作為信號(hào)的傳輸媒介；其優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格低、濾除雜波能力強(qiáng)、信號(hào)的可靠性高、信號(hào)處理效率高、控制內(nèi)容多、體積小、消耗電量小等；其缺點(diǎn)在于控制距離短、無(wú)法繞開(kāi)障礙、信號(hào)接收具有一定的局限性等。

2)無(wú)線(xiàn)電遙控方式：它主要是利用無(wú)線(xiàn)電作為信號(hào)的傳輸媒介；其優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)超越距離傳輸、可以無(wú)視障礙傳輸、信號(hào)的可靠性高，處理信號(hào)效率高等；其缺點(diǎn)在于易受金屬的屏蔽等。

3)超聲波遙控方式：它主要是利用高于人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)范圍的機(jī)械波（頻率大于20KHz）作為傳輸媒介；其優(yōu)點(diǎn)在于反射性能好、穿透障礙物能力強(qiáng)、信號(hào)處理效率高等；其缺點(diǎn)在于速度慢、傳播距離短、易受障礙物的材質(zhì)影響等。

人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫倪b控設(shè)備大多是在家里短距離范圍內(nèi)，這就決定了紅外方式是普遍適應(yīng)電商市場(chǎng)的一大因素。因此，人眼無(wú)法看見(jiàn)的紅外線(xiàn)被更多的應(yīng)用到短距離控制和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，把它作為傳輸媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)交流。從而構(gòu)成我們常見(jiàn)的紅外遙控通信系統(tǒng)。?

21世紀(jì)的人類(lèi)追求便捷且舒適的生活，為達(dá)這一目的而出現(xiàn)越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)遙控家用設(shè)備。在多種無(wú)線(xiàn)遙控方式中，紅外線(xiàn)無(wú)線(xiàn)遙控被應(yīng)用得最廣泛，它充斥了我們生活的很多方面。它的應(yīng)用對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)既陌生又熟悉，說(shuō)它是熟悉的，那是因?yàn)樵谄綍r(shí)生活中我們經(jīng)?？梢月?tīng)到很多設(shè)備的名字里都帶有紅外線(xiàn)，例如紅外遙控器、紅外遙感器等。然而又說(shuō)它陌生的，那是因?yàn)槲覀儙缀趺刻於家玫脚c它相關(guān)的設(shè)備，但我們卻不知道它的作用以及它的工作原理，例如智能電視、空調(diào)、冰箱以及我們小時(shí)候的玩的遙控玩具車(chē)等。

這些常用的遙控設(shè)備中大多都有一共同特點(diǎn)，那就是采用了紅外遙控通信系統(tǒng)。采用這種系統(tǒng)可以很大程度上減少了家用設(shè)備的連接電線(xiàn)，再加上現(xiàn)在集成電路的應(yīng)用，更是最大程度上減少了設(shè)備的占地面積，極大簡(jiǎn)便了人們的生活。紅外線(xiàn)遙控系統(tǒng)功耗小、造價(jià)便宜、性能優(yōu)越，廣泛使用可以為人們節(jié)約生活成本。

基于這一原因，我打算利用本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似于遙控器的紅外多路遙控系。通過(guò)利用我已經(jīng)掌握到的紅外線(xiàn)以及由高度集成電路構(gòu)成的單片的相關(guān)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)通過(guò)利用紅外線(xiàn)作為數(shù)據(jù)信號(hào)傳送的媒介，把按鍵鍵值轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)脈沖并調(diào)制加載高頻載波后從發(fā)射端的紅外發(fā)射頭把信號(hào)發(fā)射出去。然后利用接收端的紅外接收頭探測(cè)空間中的紅外信號(hào)，并且把紅外線(xiàn)信號(hào)接收進(jìn)來(lái)進(jìn)行放大它波形的幅度，再對(duì)其進(jìn)行選擇適合頻率信號(hào)，最后對(duì)其進(jìn)行調(diào)制成脈沖送入控制芯片，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)利用低功率器件控制高功率設(shè)備工作的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。本次紅外線(xiàn)遙控系統(tǒng)主要是利用STC89C52單片機(jī)作為核心控制部分，從而設(shè)計(jì)出一個(gè)具有紅外發(fā)射部分和紅外接收部分的紅外多路遙控系統(tǒng)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的發(fā)射部分電路采用了TC9012作為控制核心的芯片，芯片可以把需要發(fā)送的信號(hào)調(diào)制成脈沖信號(hào)。采用紅外發(fā)射管作為發(fā)射端的發(fā)射部分模塊，可將已調(diào)制的脈沖信號(hào)發(fā)射出去。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的接收部分采用了STC89C52單片機(jī)作為核心。采用1838紅外線(xiàn)的一體接收模塊作為紅外接收頭。該接收頭內(nèi)部有紅外線(xiàn)監(jiān)測(cè)電路、信號(hào)幅度放大電路、信號(hào)幅度穩(wěn)定電路、信號(hào)頻率選擇電路等，故而它是一種高度集成電路。接收端的紅外線(xiàn)監(jiān)測(cè)二極管探測(cè)到由發(fā)射端發(fā)送到空間的紅外線(xiàn)信號(hào)后會(huì)把它接收進(jìn)來(lái)處理，然后把處理過(guò)的信號(hào)送入系統(tǒng)的控制核心部分（即單片機(jī)）做出相應(yīng)的反應(yīng)。

STC89系列單片機(jī)是由STC公司生產(chǎn)制造的新型單片機(jī)。它與AT89系列單片機(jī)擁有的功能一樣，都利用了8051技術(shù)制作芯片的CPU。以AT89C51為例，它采用了兩排直插式的封裝（PDIP），如圖2-7。它的各管腳分別有不同的作用，具體說(shuō)明如下：

1）40腳（VCC）：連接電源的正極，為芯片提供工作所需要的電壓(5V)。

2）20腳（VSS）：連接電源的負(fù)極，即接地。

3)19腳（XTAL1）:連接芯片外部晶振

一個(gè)管腳。在芯片內(nèi)部，它作為反向放大器的輸入端。

4)18腳（XTAL2）：連接芯片外部晶振體的另一個(gè)管腳，從而形成一個(gè)芯片外部的時(shí)鐘振蕩器。在芯片內(nèi)部，它作為放大器的輸出端，與前述的輸入端一起構(gòu)成芯片內(nèi)部的振蕩器。

5)30腳（ALE/PROG）:地址鎖存允許/編程信號(hào)接口。芯片需要對(duì)片外存儲(chǔ)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，該接口就作為數(shù)據(jù)地址的鎖存信號(hào)ALE。它作為鎖存信號(hào)輸出時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)地址的低8位進(jìn)行鎖存。不論芯片是否對(duì)片外的存儲(chǔ)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，ALE接口端都以不變的頻率（即振蕩器的頻率的1/6）周期性地產(chǎn)生正脈沖信號(hào)。由于這一原因，該接口端也可以被用作對(duì)芯片外部輸出時(shí)鐘信號(hào)，或者是被用作定時(shí)等。

6）29腳（PSEN）：是訪(fǎng)問(wèn)芯片外部存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)器的選通信號(hào)接口端。當(dāng)芯片需要對(duì)外部程序存儲(chǔ)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)PSEN接口端會(huì)產(chǎn)生兩次有效的信號(hào)（即輸出了兩個(gè)有效脈沖）。而當(dāng)芯片需要對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，該接口端不會(huì)產(chǎn)生有效的信號(hào)。

7)31腳（EA/Vpp）：外部程序存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)允許/編程電壓輸入接口端。當(dāng)只需要芯片對(duì)外部程序存儲(chǔ)器（地址范圍從0000H到FFFFH）進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，EA接口端就必須保持低電平（接地）。而該接口端保持高電平時(shí)，芯片則會(huì)執(zhí)行來(lái)自?xún)?nèi)部程序存儲(chǔ)器的程序指令。

8)9腳（RESET）：是復(fù)位信號(hào)的輸入接口端。在振蕩器工作期間，如果有兩個(gè)機(jī)器周期的高電平輸入該接口端，將會(huì)使芯片復(fù)位。

10）輸入/輸出腳（P0口、P1口、P2口、P3口）

（1）P0腳（P0.0至P0.7，共有8個(gè)管腳）：它是一種雙向并且具有8位的輸入/輸出接口端。在訪(fǎng)問(wèn)芯片外部的存儲(chǔ)器時(shí)，可以分時(shí)用作低八位地址線(xiàn)和八位數(shù)據(jù)線(xiàn)。它能驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。??

（2）P1腳（P1.0至P1.7，共有8個(gè)管腳):一種內(nèi)部自帶上拉電阻的8位雙向輸入/輸出接口端。它可以驅(qū)動(dòng)四個(gè)LSTTL負(fù)載。

（3）P2腳（P2.0至P2.7，共有8個(gè)管腳):一種內(nèi)部自帶上拉電阻的8位雙向輸入/輸出接口端。在訪(fǎng)問(wèn)芯片外部的存儲(chǔ)器時(shí)，可以送出高八位地址。它可以驅(qū)動(dòng) 4個(gè)LSTTL負(fù)載。

（4）P3腳（P3.0至P3.7，共有8個(gè)管腳):一種內(nèi)部自帶上拉電阻的8位雙向輸入/輸出接口端。這八個(gè)管腳都具有第二功能。它可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。