基于单片机红外线遥控控制 LED灯显示系统设计与制作课程设计

单片机与接口技术课程设计

题目: 基于单片机红外线遥控控制

LED灯显示系统设计与制作班级：电子科学与技术1101

姓名：李婷

学号： 110803025

2013年12月11日

目录

第一章设计要求 (3)

第二章硬件系统设计 (3)

2.1基于单片机红外线遥控控制LED灯显示系统框架图 (3)

2.2单片机控制系统及其基本电路 (4)

2. 2.1 单片机最小系统 (4)

2.2.2时钟电路 (5)

2.2.3复位电路 (5)

2.3基于单片机红外遥控控制LED系统的设计原理 (6)

2.3.1单片机红外遥控控制LED显示系统原理 (6)

2.3.2单片机红外遥控控制LED系统码分制原理 (7)

2.4红外遥控发射系统电路设计 (8)

2.4.1指令按键电路 (8)

2.4.2 发射电路 (9)

2.4.3 显示模块 (9)

2.5红外遥控接收系统电路设计 (11)

2.5.1接收电路 (11)

2.5.2 LED灯显示电路 (11)

2.6硬件原理图 (12)

第三章软件系统设计 (12)

3.1 红外线发射电路程序流程图设计 (12)

3.2 红外线接收电路程序流程图设计 (13)

第四章系统测试与分析 (14)

4.1 利用Proteus和keil进行仿真调试 (14)

4.2 仿真图 (15)

第五章总结 (17)

附录1 (18)

附录2 (22)

参考文献 (25)

赣南师范学院 2013 — 2014 学年第_1_学期课程论文行政班级：电子科学与技术1101 学号：110803025 姓名：李婷

2.2单片机控制系统及其基本电路

2.2.1单片机最小系统

单片机晶振电路：对于MSC-51一般的晶振频率可以在1.2MHz—12MHz 之间选择，这是电容C可以对应的选择10pF—30pF。当使用89C55时晶振频率可以提高到24MHZ。对于本设计的电容C用30pF，晶振选用11.0592MHz。晶振电路如下图3-1所示，一条引脚接在XTAL1，另一条接在XTAL2。单片机的复位电路：为了防止程序执行过程中失步或运行紊乱，此处采用了上电复位及手动复位电路，电路图如下图2-1所示：

图2-2-1 单片机最小系统图

当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据接收时，先对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理；否则认为是起始码，累加器A 加1。当间隔位的高电平大于3ms 时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应的输出操作。图2-3-2.2为红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。

10ms 1ms 10ms

停止位

第一位

3ms 1ms

图2-3-2.2 一帧遥控码波形图

2.4红外遥控发射系统电路设计

2.4.1指令按键电路

本设计中通过单片机的P2口外接按键，对外部按键进行扫描，通过按键产生外部中断，并把按键的指令发送只单片机内，经单片机对各个按键进行编码后经信号指令发送至红外发射管，单片机与按键连接电路如下：

图2-4-1 指令按键电路图

2.4.2 发射电路

本设计中利用一体化红外收发二极管作为作为红外线的收发接口；红外线发射电路中，单片机将已编码完成的指令通过P3.7连接红外线发射机二极管发射出去，单片机与红外二极管接线图如下：

图2-4-2 发射电路连接图

2.4.3 显示模块

发射电路设计中增加了一个数码管对发送的按键键码进行显示，进一步加强发射电路的功能。单片机将已接收到的按键键码值，通过IO口P00-P03发送到七段译码器CD4511，再通过七段译码器CD4511对按键码进行解码，并显示到一位7段数码管。

CD4511是一个用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD 码—七段码译码器，具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流；可直接驱动LED显示器。

CD4511驱动数码管显示原理：

CD4511 是一片CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，引脚排列如图2 所示。其中a b c d 为BCD 码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7 段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511 和LED 数码管即可。所谓共阴LED 数码管是指7 段LED 的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。

图2-4-3 CD4511

2.5红外遥控接收系统电路设计

2.5.1接收电路

本设计中通过单片机的P3.2口外接一体化红外线收发二极管的红外线接收二极管，并把红外线接收二极管接收到的指令信号送入单片机内进行解码等处理。红外接收二极管与单片机接线图如下：

2.5.2 LED灯显示电路

LED灯通过与单片机P1口进行连接，单片机根据接收到不同的按键码，通过控制P1口的电平，把相应的LED灯点亮或者熄灭，连接图如下：

图2-5-2 LED灯显示电路

2.6硬件原理图

硬件原理图如图所示：

图2-6 硬件原理图

第三章软件系统设计

3.1 红外线发射电路程序流程图设计

说明：

当单片机上电的时候程序开始执行，首先进行初始化工作，然后开启中断，接着单片机对接有按键的引脚电平进行扫描，当发现有按键被按下的时候，将该按键的按键码发送到单片机内部，按键码经单片机进行处理，并进行编码，编码完成后将该编码经由单片机的P3.7发送到红外线发送二极管进行信号发射：

图3-1 红外线发射电路流程图

3.2 红外线接收电路程序流程图设计

说明：

当单片机上电的时候程序开始执行，首先进行初始化工作，然后开启中断；

此时单片机对连接红外线接收二极管的P3.2端口进行扫描；当红外接收二极管接收到信号的时候，经该信号进行解码还原，并点亮指令的LED灯：

图3-2 红外线接收电路流程图

第四章系统测试与分析

4.1 利用Proteus和keil进行仿真调试

应用系统设计完成之后，要进行硬件调试和软件调试。软件调试可以利用开发及仿真系统进行。

1．先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。

（1）利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各元件以及引脚是否连接正确，是否有短路故障。

（2）先要将单片机AT89C51芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没问题，则直接上仿真机进行联机调试观察各接口线路是否异常。

2．软件调试

软件调试是利用仿真工具Proteus和keil进行在线仿真调试，不但可以发现和解决程序错误外，而且可以发现硬件中存在的问题.

单片机AT89C51是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC是否为（40脚）+5V、晶振是否正常工作（可用示波器测试，也可以用万用表检测，两引脚电压一般为1.8~2.3V之间）、复位引脚RST（复位时为高电平，单片机工作时为低电平）、EA是否为高电平，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，检测故障就很容易了。

4.2 仿真图

4.2.1按下第一个键

4.2.2按下第二个键

4.2.3.按下第三个键

4.2.4再次按下第二个键

第五章总结

通过这次课程设计，提升了我的自学能力，通过不断的查阅资料，通过与同学的交流，来解决其中遇到的困难，比如如何解决无线通信问题，如何解决控制问题等。我在设计中改变了比较传统的固定式开关元件，利用单片机无线遥控控制室内灯光取得了良好的效果，为人们提供了很大的方便，在社会生活越来越现代化的同时，我认为灯具电器等家具实现智能化控制是一个很大的趋势，同时也应总结经验，逐步完善室内灯光智能控制，例如可以增加室内灯具的自动巡检与电脑联网功能，灯具故障即可自动发出报修信号，灯具的各种使我们第一时间得知灯具的工作状况，还可以对灯具加入很多的场景模式等。在设计中也体会到我的知识面还是很狭窄，作为电子系学生，在学好本专业的基础前提下，还要不断的学习其他领域的科学技术知识，拓宽自己的知识面，才能胜任新设备、新技术的工作，更好发挥本专业的作用。