基于单片机的红外遥控开关系统

王瑞

摘要：本次研究设计的是基于单片机的红外遥控开关系统，对红外遥控系统的方案进行深入讨论，对单片机的选型分析，并设计了系统的硬件电路。由于Proteus软件的限制，在仿真中采用光耦对红外收发器件进行模拟，并且将数字温度信号进行发送和接收，并通过LCD1602显示进行数据发送和接收正确性的验证，同时也可以在仿真软件的示波器中对发送数据、接收数据的波形进行对比验证。

关键词：红外;单片机; 遥控器

红外遥控是最早应用于无线传输中的通讯方式，由于红外线的波长要比无线电波小，对其余的无线电设备不会产生干扰。并且红外线遥控工作原理十分简单，而且所需要的元器件少，功耗低的特点。而现在随着物联网技术、5G技术等的飞速发展，相信基于红外技术、单片机控制技术的智能控制系统会起到重大影响。

1.红外遥控开关系统的硬件电路设计

红外遥控系统主要包括发射和接收两个部分，其中发射部分使用到了脉冲的个数编码，把待要發射出的信号进行调制。而接收的部分，主要是利用红外的接收管对接收到的数据进行解码，之后单片机再利用接收到的信号做出合理分析，继而最终输出控制信号。

1.1 发射部分电路设计

其电路设计的原理见下图1，其控制核心主要是单片机，控制的端口为P26，控制此端口发出编码驱动发光二极管进行数据发送。

1.2接收部分电路设计

这一部分的电路主要是依据一体化红外接收装置进行设计的，内部包括光敏三极管、增益放大电路、检波以及整形的功能，可以输出TTL 信号，这一信号单片机可以进行识别[12-13]，这种设计可以简化接收部分的复杂度，方便电路的设计和操作。本次课题的研究设计选择的接收头型号为HS0038，接收红外线的信号频率可达38 kHz、其周期约为26μs，能够实现对信号的检波、放大以及整形等功能。

2红外遥控开关软件设计

2.1 发射主程序流程

在软件的过程中，首先要做初始化处理，之后再利用调用键对子程序进行处理。要看控制键是否被按下了，若已经确定控制键被按下那么开始进入扫描阶段，要逐行进行处理。通过按键号查询到发射的子程序，之后红外信号作发射处理，具体流程为：第一步要装入发射的脉冲个数，如果脉冲的个数是1，那么做返回处理，回到主程序。如果不是1，则需发出1ms的脉冲，此时发射的过程便结束了。

2.2 遥控接收控制流程图

首先为初始化状态，遥控的接收部分主要程序进行延时处理或初始化均为初始化状态。在接收过程这部分，采取的方式为中断形式。

3 系统仿真测试

3.1 仿真模型建立

选择软件Proteus，用DS18B20的数字温度传感器代替输入量，并且在数据发送和接收端分别添加示波器来观察发送数据和接收数据的波形观测，同时在LCD上将温度的值显示出来。

仿真模型分为数据发送、光耦转换、数据接收三个部分。其中光耦转换部分用来模拟红外的收发。该模块的输入端接发送模块的单片机的TXD1端，输出接收模块单片机的RXD2端，通过此模块完成两个部分的数据传送。

3.2 仿真结果及分析

在仿真模型中，设置DS18B20的数据为4.9，在发送端的LCD上能够显示出此时温度值是4.9，同时在接收端也能显示温度值是4.9。证明数据的传输是正确的。为了能够更直接地观测数据传输过程，在发送模块的发送端和接收端分别检测波形，即通道A和通道C。通道A和通道C的数据完全一致，因此可以保证红外遥控过程中能够使得编码和解码出一样的数据。证明了本系统中单片机编程的正确性。

总结

在仿真中在发射端按下一个键值后，经编码器产生遥控编码脉冲，这些指令信号由调制电路调制成38kHz的信号，经调制后输出;接收端接收到红外线信号后解调成38kHz的信号并送入单片机，单片机解码后在LED显示器显示相应的按键值，验证了程序的正确性。

参考文献：

[1]王朋.基于单片机红外遥控刷卡电路的设计[J].电脑迷，2018（11）：256.

[2]吴琼.基于单片机的空调红外遥控器设计[J].电子世界，2018（16）：157+159.

[3]李红冰.基于STC11L04E的红外空调遥控系统的设计[J].电子世界，2018（11）：197-198.

[4]纪鹏.基于BY8001-16P的红外遥控音乐播放器[J].数字技术与应用，2018，36（06）：98-99.

[5]李云强.基于单片机的红外遥控电子密码锁设计与仿真[J].南阳理工学院学报，2018，10（02）：29-33.

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