单片机红外控制发射器设计

摘要

随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的遥控系统开始进入了人们的生活。传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只实用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随便设定等优点。

本设计主要应用了STC89C54单片机作为核心，以NEC红外码为主要识别的操作对象，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，。根据对功能按键的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控接收、解码、发射的过程。

其优点硬件电路简单，体积小，软件功能灵活，性价比较高等特点，具有较高的的实用和参考价值。

关键词：单片机，红外遥控，中断，定时，计数，频率

Abstract

With the development of our society and the gradual improvement of science and technology, various kinds of help remote control systems have began to enter people’s life. The traditional remote controllers adopt special remote control code and decode integrated circuits, though this kind of method is simply and easily, it is only the practical application of some certain special electric equipments because of the counted functional keys is counted and the restricted function, so the range of application is limited. But the remote controllers which adopt the microprocessors have many advantages such as flexible operating and unceremonious manipulative keys.

The design has used AT89C2051 microprocessor as core, integratively apply the interruptive system, timer , counter ,etc. mainly to design originally and also take the advantage of the infrared light. The remote control launcher distinguishes different operation through the control on frequency of infrared emission of light. The remote control receiver judges control operation by adopting the discerned frequency of the received infrared light to finish the whole launching and receiving course.

Its advantage is that the hardware circuit is simple, the software is with perfect function, have certain use and reference value

Keywords:Microprocessor, Infrared remote control，Interrupt，Timing，Counting，Frequency

目录

摘要 (2)

目录 (4)

一、功能简介 (5)

二、硬件设计............................................................................. 错误！未定义书签。

2.1 硬件设计方案 (5)

2.2单片机STC89C54及其电路 (5)

2.3 电源模块 (6)

2.4按键模块 (7)

2.5液晶显示模块 (8)

2.6蜂鸣器模块 (9)

2.7红外接收及发射模块 (10)

2.8 PCB图................................................................................................... (10)

三、软件开发 (11)

3.1Altium Designer 6开发环境 (12)

3.2 NEC协议 (12)

3.3主程序 (14)

四、使用说明 (26)

参考文献 (30)

附录 (31)

一、功能简介

1、通过红外接收装置和对应功能按键，对矩阵按键中的不同按键实现遥控功能学习；

2、对各按键已经学习的功能进行红外解码，并将8位用户码1+8位用户码2+8位数据码+8位数据反码以16进制数，显示在LCD1602上；

3、通过各独立按键已学习的功能，对外部设备进行红外遥控；

4、在按键及红外接收成功时蜂鸣器有提示音；

二、硬件设计

2.1硬件设计方案

红外接收

矩阵键盘单片机主控芯片电源系统

液晶显示红外发射

图2-1

2.2单片机STC89C54及其电路

2.2.1单片机STC89C54简介

STC89C54系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路。

2.2.2 STC89C54管脚及封装2.3电源模块

电源模块采用5V供电，主要包括5V圆孔式电源接口，自锁式电源开关，发光二极管电源指示灯等。

电路图如下所示：

图2-3 电源指示灯图2-4 圆孔电源口图2-5 自锁式开关

图2-2

2.4矩阵键盘及功能按键模块

矩阵键盘电路如图所示：

功能按键电路如图所示

： 图2-6 图2-7

矩阵键盘与功能按键使用时互有联系，单片机首先进行功能按键扫描，若有按键按下，则进入相应按键的中断，进入矩阵键盘的扫描和识别；

4*3矩阵键盘共4行，3列，12个按键，各个按键之间相互独立，每当有按键按下时，通过键盘扫描及键值处理程序，锁定所按下的按键。

按键编码从矩阵键盘的左上角开始，初始时刻，设置键盘的行线（低4位）为低电平，列线（高四位）为高电平，第一次在读状态下检测，列线一定有一位为低电平，第二次再有按键按下时，列信号锁定，并开始逐行扫描，扫描至闭合键所在的行时，按键确定，停止扫描。

2.5 LCD1602液晶显示模块

电路图如下所示：

图2-8 LCD显示电路

本设计采用的是长沙人电子公司的SMC1602A液晶屏，7——14引脚与单片机P0_0——P7_0引脚相连，并连接排阻，RS,RW为读写控制端，电位器可以控制液晶显示屏的亮度，VCC供电。

参数及接口说明：

2.6 蜂鸣器模块

蜂鸣器电路如图所示：

图2-9

蜂鸣器电路起提示作用，在红外接收装置成功接收信号源并保存，或者在按键有效按下时，蜂鸣器会发出提示音，提示相应操作成功，是操作更加清晰。

2.7 红外接收及发射装置

红外发射电路红外接收电路

图2-10 图2-11

红外发射装置采用直径为5毫米的红外二极管及其外围电路，二极管经过放大电路与单片机的P2_3端口相连，单片机通过红外二极管将每个按键对应扇区内已学习和解码的码制信息发射出去，控制外部设备；

红外接收装置为金属封装的红外接收头，型号1828t,可以将收到的红外信号转化为数字信号并存储与单片机内，2、3号引脚分别接电源和地，1号引脚为数据传送脚。

2.8 PCB图

图2-12

三、软件开发

3.1 Altium Designer 6

Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化 PCB 设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。

特点：

●在PCB部分，实现了自动引脚优化和非凡的布线效果，提供了对高密度封装（如BGA）的交互布线功能, 总线布线功能，器件精确移动，快速铺铜等功能；

●在原理图部分，新增加“灵巧粘帖”可以将一些不同的对象拷贝到原理图当中；

●在嵌入式设计部分，增强了JTAG器件的实时显示功能，增强型基于FPGA的逻辑分析仪，可以支持32位或64位的信号输入。

3.2 NEC协议

特征：

●8位地址码，8位命令码

●完整发射两次地址码和命令码，第二次均为反码，提高可靠性

●脉冲时间长短调制方式

●38kHz载波频率

●位时间1.12ms或者2.25ms

调制：

NEC 协议根据脉冲时间长短解码，每个脉冲时间为560us 长的38kHZ 载波

（约21个载波周期）。逻辑“1”脉冲时间为2.25ms,逻辑“0”脉冲时间为1.12ms 。

推荐的载波周期为1/4或1/3。

协议：

上图为NEC 脉冲的典型脉冲链。协议规定低位首发先送，如上图所示的情况，发送

的地址码为”59”，命令码为”16”。每次发送的信息首先是用于调整红外接

收器增益的9msAGC （自动增益控制）高电平脉冲，接着是4.5ms 的低电平，接

下来便是地址码和命令码。地址码和命令码发送两次，第二次发送的是反码（如：

11110000的反码为00001111），用于验收接收信息的准确性。因为每位都发射

一次反码，所以总体的发送时间是恒定的（即每次发送时，无论是1还是0,发

送时间都是它及它的反码发送时间的总和）。这种以发送反码验证可靠性的手

段，可以扩展地址码和命令码为16位，这样可以扩展整个系统的命令容量。

即使一直按住按键，一串信息只能发送一次，发送的是以110ms

为周期的

图

3-1

图3-2

重复码，重复码是由9ms的AGC高电平和4.5ms的低电平及一个560us的高电平组成。

图3-3

图3-4 110ms循环码

3.3主程序：

#include

#include "LCD1602.h"

#include "EEPROM.h"

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define KEY_OUT P1

sbit KEY_send=P2^0;

sbit KEY_code=P2^1;

sbit KEY_study=P2^2;

sbit BEEP = P2^4;

sbit IR_T=P2^3;

sbit IR_R=P3^3;

uchar KEY_H_scan,KEY_V_check,KEY_value;

uchar KEY_temp;

uchar KEY;

uchar KEY_flag;

uchar KEY_send_f;

uchar KEY_code_f;

uchar KEY_study_f;

uchar LCD1602key[2];

uchar LCD1602temp[8];

uint EPROM_add;

uchar EPROM_temp[4];

static bit IR_send_op;

static uint IR_send_time;

static uint IR_send_endtime;

static uchar IR_send_flag;

uchar IR_send_code[4];

uchar IR_receive_time;

uchar IR_receive_flag;

uchar IR_receive_data[33];

uchar IR_receive_bit;

uchar IR_receive_OK;

uchar IR_receive_code[4];

uchar IR_receive_end;

void Delay1ms(uint i)

{

uchar j;

while(i--)

{

for(j=0;j<125;j++)

{ ; }

}

}

void EEPROM_read(uint R_add,uchar *R_dat) {

uchar i;

for(i=0;i<4;i++)

{

*R_dat=Byte_Read(R_add);

R_add++;

R_dat++;

}

}

void EEPROM_write(uint W_add,uchar *W_dat) {

uchar i,edat;

Sector_Erase(W_add);

for(i=0;i<4;i++)

{

edat=*W_dat;

Byte_Program(W_add,edat);

W_add++;

W_dat++;

}

}

void time0(void) interrupt 1

{

TH0=0xFF;

TL0=0xE6;

IR_send_time++;

if(IR_send_flag==1)

{

IR_send_op=~IR_send_op;

}

else

{

IR_send_op=1;

}

IR_T=IR_send_op;

}

void IR_send_init(void)

{

IR_send_time=0;

IR_send_flag=0;

IR_send_op=1;

IR_T=1;

EA=1;

TMOD=0x11;

ET0=1;

TH0=0xFF;

TL0=0xE6;

TR0=1;

}

void IR_send_data(uchar *p_irdata)

{

uchar i,j;

IR_send_endtime=223;

IR_send_flag=1;

IR_send_time=0;

do{}while(IR_send_time

IR_send_endtime=117;

IR_send_flag=0;

IR_send_time=0;

do{}while(IR_send_time

for(j=0;j<4;j++)

{

for(i=0;i<8;i++)

{

IR_send_endtime=10;

IR_send_flag=1;

IR_send_time=0;

do{}while(IR_send_time

if(*p_irdata&0x01)

{

IR_send_endtime=41;

}

else

{

IR_send_endtime=15;

}

IR_send_flag=0;

IR_send_time=0;

do{}while(IR_send_time

*p_irdata=*p_irdata>>1;

}

p_irdata++;

}

IR_send_endtime=10;

IR_send_flag=1;

IR_send_time=0;

do{}while(IR_send_time

IR_send_flag=0;

IR_T=1;

TR0=0;

ET0=0;

EA=0;

}

void IR_receive_init(void)

{

IR_receive_time=0;

IR_receive_flag=0;

IR_receive_bit=0;

IR_receive_OK=0;

IR_receive_end=0;

TMOD=0x20;

TH1=0x00;

TL1=0x00;

ET1=1;

EA=1;

TR1=1;

}

void int1init(void)

{

IT1=1;

EX1=1;

EA=1;

}

void time1(void) interrupt 3

{

IR_receive_time++;

}

void int1() interrupt 2

{

if(IR_receive_flag)

{

if(IR_receive_time>32&&IR_receive_time<63)

{

IR_receive_bit=0;

}

IR_receive_data[IR_receive_bit]=IR_receive_time;

IR_receive_time=0;

IR_receive_bit++;

if(IR_receive_bit==33)

{

IR_receive_bit=0;

IR_receive_OK=1;

}

}

else

{

IR_receive_flag=1;

IR_receive_time=0;

}

}

void IR_code(void)

{

uchar k,i,j,value;

k=1;

for(j=0;j<4;j++)

{

for(i=0;i<8;i++)

{

value=value>>1;

if(IR_receive_data[k]>6)

{

value=value|0x80;

}

k++;

}

IR_receive_code[j]=value;

}

IR_receive_end=1;

void IntToStr(uchar k,uchar *buf) {

uchar i,j, a[2];

a[0]=(k/10)%10;

a[1]=(k/1)%10;

for(i=0; i<2; i++)

a[i]=a[i]+'0';

for(i=0; a[i]=='0' && i<=1; i++);

for(j=0; j

{ *buf='-'; buf++; }

for(; i<2; i++)

{ *buf=a[i]; buf++; }

*buf='\0';

}

void HtoStr(uchar *buf,uchar *dis) {

uchar i,DH,DL;

for(i=0;i<4;i++)

{

DL=*buf&0x0F;

DH=*buf>>4;

if(DH>9)

{ *dis=DH+0x37;}

else

{ *dis=DH+0x30;}

dis++;

if(DL>9)

{ *dis=DL+0x37;}

else

{ *dis=DL+0x30;}

dis++;

buf++;

}

}

void SET_KEY_choose(void)

{

if(KEY_send==0)

{

Delay1ms(30);

if(KEY_send==0)

{

KEY_send_f=1;

KEY_code_f=0;

KEY_study_f=0;

GotoXY(0,0);

Print(" IR KEY Send ");

GotoXY(0,1);

Print("KEY--:-------- H");

}

}

if(KEY_code==0)

{

Delay1ms(30);

if(KEY_code==0)

{

KEY_code_f=1;

KEY_send_f=0;

KEY_study_f=0;

IR_receive_init();

int1init();

GotoXY(0,0);

Print(" IR KEY code ");

GotoXY(0,1);

Print(" -------- H ");

}

}

if(KEY_study==0)

{

Delay1ms(30);

if(KEY_study==0)

{

KEY_study_f=1;

KEY_code_f=0;

KEY_send_f=0;

TR1=0;

ET1=0;

EX1=0;

EA=0;

GotoXY(0,0);

Print(" IR KEY Study ");

GotoXY(0,1);

Print("KEY--:-------- H");

}

}

}

uchar keyscan(void)

{

KEY_OUT=0xf0;

KEY_V_check=KEY_OUT&0xf0;

if(KEY_V_check!=0xf0){

Delay1ms(30);

KEY_V_check=KEY_OUT&0xf0;

if(KEY_V_check!=0xf0){

KEY_flag=1;

KEY_H_scan=0xfe;