北京工业大学电子工程设计--三阶

电子工程设计第三阶段报告题目：红外遥控系统

专业：通信工程

小组： 14

姓名学号：

09024126

09024129

指导教师：司农

完成日期：2012.4.11

摘要：

电子工程设计第三阶段的任务是完成基于单片机的红外遥控系统硬件电路设计，并编程实现按键控制，数据显示，最终实现通过红外发射管发射39KHz ASK 信号，与模板红外接收单元的简单通信联系（测试通信协议），进行闭环温控的启动/停止控制，接收模板红外发送单元发出的温度数据并进行显示这几项功能，分别是读取模板当前温度、修改模板数/模转换值、启动模板闭环温度控制或打印功能、设置模板闭环控制温度、设置模板闭环温度控制启动延时时间、读取模板闭环温度控制设置值、读取模板闭环温度控制启动延时时间、读取模板当前控制状态的项功能。在调试成功基础上，可进行程序固化，从而真正完成红外遥控系统开发。

完成硬件电路的设计焊接，包括以下几个单元：单片机的编程处理，完成与各个单元的数据，控制线连接，编程实现对各单元控制，最终实现遥控；显示：显示键控定义的值和测温结果；按键控制：控制显示和协议的收发，以及4060完成的分频器设计（提供ASK信号载频）与串行数据运算产生ASK信号。

完成软件编程实现测试模块的基本功能，运行完整程序完成各个协议的收发，从而实现对模板的遥控。经不断调试及排障，使各个模块基本达到了相应要求，且编程联调实现了遥控的功能。在实验的具体操作焊接、编程、纠错等步骤中，自主学习其中的概念原理以及相应的具体实验操作方式与真实的问题分析等实用方法。

目录

一．实验目的 (4)

二．设计实验及其原理 (4)

三．程序设计 (7)

四．组装（焊接），调试与测试 (13)

五．实验心得与体会 (16)

六．致谢 (17)

七．参考文献 (17)

红外遥控系统实验

一．实验目的

电子工程设计第三阶段的任务是完成基于单片机的红外遥控系统，用以代替系统小键盘的部分功能，通信格式和通信协议同串行通信。完成硬件电路设计，并编程实现按键控制，数据显示，最终实现通过红外发射管发射39KHz ASK信号，与模板红外接收单元的简单通信联系（测试通信协议），进行闭环温控的启动/停止控制，接收模板红外发送单元发出的温度数据并进行显示这几项功能。完成相应软件编程，实现遥控功能。

二．设计实验及其原理

1.原理电路图

上图为系统完整电路图

显示部分原理图

单片机P2，P3口直接与共阳极数码管相连

a1b1c1d1e1f1g1dp1a2b2

c2d2e2f2g2dp2

+5+5

由于为了更方便的编译数字，我们依旧沿用上一次二阶段所使用的数码管的接线焊接方式来完成，如上图所示。

键盘部分原理图：

四个键值分别与单片机P10—P13连接

ASK信号的产生及红外接收

1.载波的产生

其中为5M的晶体振荡器，上下分别为101的电容，中间加一个1M的电阻，对于6管脚的输出约为一个频率为39KHZ的方波。

2.ASK信号的产生

红外发光二极管的发射距离是同消耗在管子上的瞬时功率呈单调递增关系。在红外发光二极管最大功耗一定的情况下，要想增大发射距离，只能把信号调制到一个小占空比的脉冲载波上。脉冲载波的占空比越小，红外发光二极管的瞬时功率才能越大，发射距离才能越远。

2.红外接收

采用红外一体化接收头HS0038。

三、程序设计

源代码：

#include "C8051F020.h"

#include "absacc.h"

#include "data_define.c"

#define TIMER 0x8000

#include "Init_IR_Device.c"

#define DP1 P3

#define DP2 P2

#define TIM_L 0xe8 /*T/C1计数值*/

#define TIM_H 0xe8

#define uchar unsigned char

unsigned char table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,

0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

sbit P1_0=P1^0;

sbit P1_1=P1^1;

sbit P1_2=P1^2;

sbit P1_3=P1^3;

int count=-1;

void delay(unsigned int x) //延时子程序

{

unsigned char i;

for(i=0;i

}

void display(uchar x) /*显示子程序*/ {uchar h,l;

h=x/10;

l=x%10;

DP1=table[h];

DP2=table[l];

}

void showtem() //A0功能，查询当先温度{uchar x;

x=0;

SBUF0=0xA0;

while(TI0==0); TI0=0;

while(RI0==0); RI0=0;

delay(500);

x=SBUF0;

display(x);

RI0=0;TI0=0;

}

void da() //A1功能，数模

{

uchar h=0,l=0,size;

delay(200);

SBUF0=0xa1;

DP1=DP2=table[0];

while(1){

while(P1_2==0) //判断按键

{

if(P1_2==1)

{

h++;

h=h%16;

DP1=table[h];

}

}

while(P1_3==0)

{

if(P1_3==1)

l++;

l=l%16;

DP2=table[l];

}

}

if(P1_1==0) break;

}

size=h*16+l; //拼数，十位加个位 DP1=0xc0;DP2=0x89;

delay(200);

SBUF0=size;

delay(200);

}

void close() //A2功能，闭环

{int flag=0;

SBUF0=0xa2;

flag++;

flag=flag%2;

while(TI0==0); TI0=0;

while(RI0==0); RI0=0;

SBUF0=0x02;

TI0=0; RI0=0;

}

void set() //A3功能，设定温度

{

uchar h=0,l=0,size;

delay(200);

SBUF0=0xa3;

DP1=DP2=table[0];

while(1){

while(P1_2==0)

{

if(P1_2==1)

{

h++;

h=h%10;

DP1=table[h];

}

}

while(P1_3==0)

if(P1_3==1)

{

l++;

l=l%10;

DP2=table[l];

}

}

if(P1_1==0) break;

}

size=h*10+l;

DP1=0x89;DP2=0x86;

delay(200);

SBUF0=size;

delay(200);

}

void timing() //A4功能，定时{

uchar h=0,l=0,size;

delay(200);

SBUF0=0xa4;

DP1=DP2=table[0];

while(1){

while(P1_2==0)

{

if(P1_2==1)

{

h++;

h=h%10;

DP1=table[h];

}

}

while(P1_3==0)

{

if(P1_3==1)

{

l++;

l=l%10;

DP2=table[l];

}

}

if(P1_1==0) break;

}

size=h*10+l;

DP1=0x89;DP2=0x89;

delay(200);

SBUF0=size;

delay(200);

}

void re_set() //A5功能，查询闭环保持温度{

uchar x;

x=0;

SBUF0=0xA5;

while(TI0==0); TI0=0;

while(RI0==0); RI0=0;

delay(500);

x=SBUF0;

display(x);

RI0=0;TI0=0;

}

void re_timing() //A6功能，查询延时

{

uchar x;

x=0;

SBUF0=0xA6;

while(TI0==0); TI0=0;

while(RI0==0); RI0=0;

delay(500);

x=SBUF0;

display(x);

RI0=0;TI0=0;

}

void re_close() //A7功能，查询系统当前状态{

uchar x;

x=0;

SBUF0=0xA7;

while(TI0==0); TI0=0;

while(RI0==0); RI0=0;

delay(500);

x=SBUF0;

display(x);

RI0=0;TI0=0;

}

void showtime(int c) //在数码管上显示此事时A？功能{

DP1=0x88; //A的七段码

DP2=table[c]; //0至7

}

void starts(int c)

{ switch(c) {

case 0:showtem();break;

case 1:da();break;

case 2:close();break;

case 3:set();break;

case 4:timing();break;

case 5:re_set();break;

case 6:re_timing();break;

case 7:re_close();break;

default:break;

}

}

void main(void)

{ Init_IR_Device();

DP1=0x89; /*清除显示*/

DP2=0x88;

TMOD=0x20; /*T/C1方式2*/

TH1=TIM_H; /*T/C1重装填值*/

TL1=TIM_L; /*T/C1计数值*/

TR1=1; /*启动T/C1*/

SCON0=0x50; /*串口方式1*/

while(1)

{

while(P1_0==0) //判断按键

{

if(P1_0==1)

{

count++;

count=count%8;

showtime(count);

}

}

while(P1_1==0)

{DP1=0xc0;DP2=0x89;starts(count);}

}

}

四．组装（焊接），调试与测试

组装与焊接：根据protel99se绘制原理图，在插件布局时，尽量使电路中逻辑相邻元件靠近，以减少线数量，合理布局。焊接时，注意镀锡以保证无短路，连线起始点与终点距离适当，保证与其他不想相连焊点的有一定距离。

红外调试电路板作为PC机与遥控板之间的数据转发设备，需要与调试台配合

使用。

如上图，调试时，红外遥控调试电路板应插在1的位置，遥控板插在2

位置。使用串口连线将调试台的串口（如下图所示）与PC机COM1口相连。

（注意：只能使用COM1口）

COM口不支持热插拔，因此，在进行连接之前，请先关闭PC机和调试台

的电源，连接好之后再打开电源，以免发生设备COM口损坏的情况。

测试功能作用如下：

1、电源指示灯（POWER）：电源接通时，绿色电源指示灯不停闪烁，则证明

红外遥控调试电路板运行正常。

2、接收指示灯（REC）：当红外接收组件接收到红外信号时，该指示灯闪烁。

3、关键字指示灯（REC_R）：当接收到命令字A1~A7时，该指示灯闪烁。

4、发送指示灯（SEND）：当红外遥控调试电路板向遥控板发送数据时该指示

灯闪烁。

5、串口接收指示灯（UART_REC）：当接收到ＰＣ机发送的数据时该指示灯闪

烁。

6、串口发送指示灯（UART_SEND）：当向ＰＣ机发送数据时该指示灯闪烁。

7、数码管（DS1、DS2）：随时以十六进制显示最后一次从遥控板接收到的数

据，和向遥控板发送的数据。

通信部分

1.PC调试环境及其设计功能

（1）本机控制模式

系统启动后默认为“本机控制模式”，在此工作模式下，可以通过点击“数/模转换数据显示”二侧的按钮改变数模转换数据，“当前温度”显示窗口中的数据将随之变化。

（2）远程控制模式

点击“本地控制/远程控制”按钮（按钮变为红色）进入远程控制模式，远程控制模式时红外遥控板的调试模式，可以进行红外遥控板的电路调试和功能调试。

（3）电路调试包括数据接收调试和数据发送调试。

数据发送调试，主要测试ASK电路、红外发送电路、单片机数据发送电路

的功能。调试时，可以编写一段连续发送某一数据的程序，如果电路工作正常，红外遥控调试电路板上的接收指示灯（REC）将闪烁，2位数码管将显示该数据，同时PC机模板仿真环境界面上“接收数据显示”窗口中也显示该数据。

如果红外遥控板的上述电路工作不正常，将会有不同的现象发生。主要包括2种情况，一种情况是红外发送电路不工作或ASK电路无法产生调制输出或者单片机没有进入正常的数据发送状态，在这种情况下，红外遥控调试电路板和PC机模板仿真环境不会有接收到数据回应。第二种情况是ASK电路设计有误，发送的数据不正确，此时红外遥控调试电路板的接收指示灯（REC）会闪烁，数码显示管可能会显示一个不正确的数据。出现以上现象时，可以用示波器仔细检查各主要电路的输出信号的波形，确定故障部位，排除故障。

数据接收调试，主要测试红外接收组件、单片机数据接收控制电路的功能。调试时，可以编写一段连续接收数据并显示的的程序，然后在PC机模板仿真环境界面上的“发送数据显示”窗口中填入任意数据，点击“数据连续发送”按钮。此时，PC机模板仿真环境将通过红外遥控调试电路板连续发送在“发送数据显示”窗口中填入的数据，如果，红外遥控板接收电路和现实电路工作正常的话，将会在数码管上显示PC机模板仿真环发送的数据。如果红外遥控板的数码管上没有相应的数据显示，可以用示波器一次检查红外接收组件有无信号输出，单片机是否进入正常的数据接收状态，以确定故障的部位并排除故障。

功能如下：

（1）读取模板当前温度，命令字为A0

（2）修改模板数/模转换值，命令字为A1

（3）启动模板闭环温度控制或打印功能，命令字为A2

（4）设置模板闭环控制温度，命令字为A3

（5）设置模板闭环温度控制启动延时时间，命令字为A4

（6）读取模板闭环温度控制设置值，命令字为A5

（7）读取模板闭环温度控制启动延时时间，命令字为A6

（8）读取模板当前控制状态，命令字为A7

2.调试过程及数据

首先连接仿真器，打开仿真程序

其次示波器测试载波输出，看是否为39KHZ方波

之后测试通信：

a. A0，打开仿真，远程控制，查询当前温度，看显示块上是否显示刚才设定的温度值，以测试接收模块的好坏。

b. A1，保持闭环远程，看仿真程序是否收到发出信号，仿真版是否显示相应值。

c. A2，当发送为A2时看仿真程序是否启动闭环温度控制。

d. A3，设定闭环保持温度，看仿真程序是否收到发出信号，仿真版是否显示相应值。

e. A4，设定启动闭环延时，看仿真程序是否收到发出信号，仿真版是否显示相应值。

f. A5，查询当前温度，看显示块上是否显示刚才设定的温度值，以测试接收模块的好坏。

e. A6，查询启动闭环延时时间，看显示块上是否显示刚才设定的时间值，以测试接收模块的好坏。

五．实验心得与体会

在这次的实验过程中，硬件电路部分并不难，在焊接时，应适时检查有无漏接，错接，分模块检查，而不应再都焊完后检查。检查硬件电路时，从电源，接地查起，进而检查数据线等等。另外，焊接时应尽量避免串线跨线等不良的焊线方法，按照一定的顺序来焊接以方便查线和改接。但是在最后我们依然在硬件焊接的时候出现了一些问题，那就是由于在实验电路原理图的一些芯片并没有把芯片的地和高电平画上去，致使我们焊接的过程中漏先，这种原因突出了我们的焊接习惯还不够娴熟，以及对于芯片并不够很好的理解与认识，提醒我们在以后的学习生活中，还要更加的细心。

在本阶段调试时，首先分模块调试显示与键控部分，分别测试键盘是否焊接成功，按键是否正确，显示是否与自己编的数字库对应，以上确认无误后进行总体测试，我组刚对于通信部分怎么也传不过来，发现接收端始终无反应，在程序中也没有相应的数，但是对于程序改为连发之后就能接收到相应的程序温度，但在不连发的情况下都无法接收，我们曾经以为是在由于两个接收端与发送端的距离原因导致接收不到等原因，最后通过示波器，一个个的波形分析，我们把最后的问题锁定在于与非门上，发现与非门74SL00坏了这耽误了我们很多时间，究其原因，还是因为自己的潜意识里，就没有想到与非门会出现问题，在各种的调试测试其他芯片的过程中，最后才排除到与非门上，实验中还是不能以自己想的方式来处理问题，应该以科学的角度一一测试，并且综合运用示波器测管脚波形，万用表测通断，结合软件调试的理论结果比较，按排障方案的步骤进行逐级排障。这样就不会出现漏查的现象了。之后在调试时，观察不能从发送端发送数据到模板，但可以从仿真程序中看到所设定的温度值160， A0查询无法读取。调整模板发光二极管与遥控板发送部分的位置，仍无法正常发送与接收到数据

经分析，由于仿真程序可以接收到发送数据，但模板上显示不正确，发现在程序中我们没有把管脚定义正确。经过查书等方法，我们修改了这个问题。

电子工程第三阶段这是对于我们一个完全新的实验内容，以求能学到更多的知识，并通过第二阶段设计单片机系统的经验和编程经验进行进一步的尝试,有了一定的经验积累。对于单片机设计系统的思路和基本方法，硬件电路部分,大部分电路设计老师在课件中已给出，但自己动脑选择，思考设计原理一是对知识的一次深层理解。可以说理论的学习流于纸面，通过实际应用对知识的理解又深了一层。但在编程及设计。通过第二阶段的显示及键控的程序调试，在本阶段分块测试阶段很顺利，但是在此次编程的主要目的，就是整合键控与显示，设定相应延时等，可说此次编程，是对单片机设计系统编程流程的一次熟悉和实际演练，通过编程，锻炼了思考主程序与各子程序连接及中断程序的设计等的思维方法。

在调试环节，我有很多的问题，在定义管脚和实验板子的过程中有所出入。在实验的过程中，我们调试过程中也出现了很多问题，比如在按键之后出现8.5等出现的乱码，已经在A2的功能的实现的过程中，有跳转不出来等现象。经过各种的分析与实践，我们发现是由于中断的选择方式有所问题，没有很好的中断下来相应的结果而出现乱码。因此我们修改了实验编程方式。

在这次实验中，锻炼了我们的实践能力，使我们知道不是在理论上可以计算出来的电路，而在焊接在板子上之后又是另一种情况，同时在自己编程的过程中实践过程中，我们了解了更多的单片机的知识。今后我们要培养我们的耐心，不断的锻炼自己的实践能力。感谢老师对我们的耐心指导。

六．致谢

感谢司农老师及其他为我组排疑解惑，提供帮助的同学。

七．参考文献

（1）清华大学电子学教研组编，高等教育出版社，《模拟电子技术基础（第四版）》（2）《电子工程设计任务书》

（3）其他元器件参数及简介书目