基于单片机的红外线遥控设计

韦孟艳

摘要：红外线摇控系统一般由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成，通过红外发光二极管发射，对38的方波进行脉冲幅度调制（PAM）而产生的红外串行数据，通过4×4键盘扫描和七段数码管显示出来。要求能够在发送端按下按键时获取其键值，然后在接受端8位七段数码管上正确显示按下的键值，如0～9和A～f数据、时间、闹铃、日历和星期显示等功能，通过8位七段数码管显示出来，实现功能。

關键字：红外发光二极管;4×4键盘;红外接收头;单片机;8位数码管。

中图分类号：G4 文献标识码：A

一、设计思想

红外遥控是利用红外遥控器产生的红外线作为在空间传递遥控信息的媒，实现对设备的远距离操作。遥控发射器发射红外线控制信号，遥控指令通过识别电路后.由单片机判定输入的功能码究竟属于按键所控制功能中的哪一种，查找相应的编码程序，从而实现对相应的控制功能进行编码和解码。

红外线遥控要求能发送0～9和A～f数据，能进行相应读取红外遥控器的信号，显示接收到的数据，实现红外发送接收双向功能、闹铃设置、时间设置、0～9和A～f数据显示，能正常显示时间、日历和星期等功能。

二、设计方案

我们可以选择AT89S52单片机和4*4键盘共同实现。其中4*4键盘主要掌控实现0～9、A～f数据控制及闹铃设置、时间设置，使得在接收端数据能正常显示，通过2个4位数码管，即8位数码管显示出来。每当按下遥控器的按键时红外线遥控器将发送一连串红外线代码，红外线遥控器上不同的按键对应不同的编码，数码管显示对应的数据按键。每按键一次，原先显示的值整体左移，新的键值出现在8个七段码管的最右边，如初始时间为“00-00-00”，闹铃时间设置“12-30-00”、时间设置开始调为“12-29-00”，按确定键后，时间开始运行，当运行60秒后，即一份钟后时间为“12-30-00”，CPU发出中断命令振动闹铃，推动蜂鸣器响，大约响4秒后即停，但时间还是正常运行，以此类推依次实现红外线遥控器其他功能。

三、硬件电路设计

根据红外线遥控设计的实际要求，电路主要由发射部分和接收部分组成，发射部分电路框图，由51单片机、4×4 键盘、红外发光二极管等组成。键盘用于输入指令， 51单片机检测键盘上按键的状态，并对红外信号进行调制，发光二极管产生红外线，数码管用来显示发送的键值。

发射电路设计如下图所示：

此电路主要由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成，发送端采用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。红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并调解出遥控编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜性能可靠地一体化红外接收头（HS0038，它接收红外频率为38KHZ，周期约26us）接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形得到TTL电平的编码信号，再发送给单片机，经单片机解码并执行去控制相关对象。AT89S52单片机具有4个8位I/O口，本设计中主要是用了P0口显示模块的数码管段码输出接口;P1口用于按键和ISP下载口模块;P2.5、P2.6作为红外线发射;P3.3为外部中断1入口，也是红外线输入的数据接口，用HS0038红外线接收器进行读写操作。

接收电路共由51单片机、一体化红外接收头HS0038和7段数码管组成，51单片机检测HS0038，并对HS0038接收到的数据解码，通过数码管显示接收到的键值。数据通过红外接收头接收后，经过AT89S52单片机解码后，通过8位七段数码管显示出来，与此同时4*4键盘发送什么，通过接收解码后都能经过数码管共同实现。我们采用8位七段共阳数码管，在它公共端也就是位码接电源，段码接到单片机的I/O口，当段码中为低电平时，数码管就点亮。其中数码管的驱动电路为8个PNP型三极管，限流电阻为8个470欧姆电阻，共同作用驱动数码管显示相应的数据，主要为时间的显示、闹铃的显示、0～9、A～f等数据的显示。

四、 软件程序设计

程序分为发射部分和接收部分。用AT89S51单片机制作红外遥控器，一般输出都是用编码后串行数据对38kHz的方波进行脉冲幅度调制而产生的。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。

采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。将“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制，然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。接收方一般使用HS0038红外线接收器进行接收解码，当HS0038接收到38kHz红外信号时，输出端输出低电平，否则为高电平。所以红外遥控器发送红外信号时，在低电平处发送38kHz红外信号，高电平处则不发送红外信号。

五、总结和反思

本次制作的红外线传感器作品实现了发送和接收双功能，达到了作品的设计要求，能够应用到实际生活中。在整个作品的制作中，比较困难的就是怎样合理的焊接不出现虚焊、短路等现象，使两个电路板看起来美观、整齐，同时发射和接收达到最佳效果。

调制过程中把偏置电阻1.1K电阻换成470欧姆的限流电阻，可以增强8位七段数码管的亮度。在对红外遥控器的发射部分组装和调试中，红外辐射接收信号差，甚至数码管都没有任何显示，这些情况都需要我们耐心去思考和解决，怎样做到既能接收数据又能兼顾长距离传输，而且发送和接收互不影响，这是我们要考虑的问题。

参考文献

[1].王贤勇、赵传申 主编《单片机原理与接口技术应用教程》. [M]. 清华大学出版社.2003

[2].彭为、黄科等编著. 《单片机典型系统设计实例精讲》. [M].电子工业出版社.2004

[3].孟立凡、郑宾编著.《传感器原理及技术》. [M]. 国防工业出版社，2007.

[4].边春元、李文涛等编著.《C51单片机典型模块设计与应用》[M]. 机械工业出版社，2007.