2831.A 多功能家居控制系统及应用设计

1、摘 要随着科学技术的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。本论文介绍的是以单片机对红外线控制家用电器的多功能设计。介绍了红外线的发送与接收的工作原理及软件方法的实现；结合单片机对数据处理的相关知识；分析了系统的软、硬件结构及工作原理；画出详细的程序流程图。系统由stc8952rc单片机及其复位、晶振电路、红外数据收发电路、1602lcd液晶显示电路、at24c08数据存储芯片、键盘控制、电器设备控制电路组成。使得红外线对家用电器的控制电路简单、控制精确、多功能。

2、本设计书共分为四章，对系统的每一部分组成，及电路的结构、原理进行了详细的说明，通俗易懂。【关键词】 单片机 红外数据发送与接收 lcd1602液晶显示 键盘控制 at24c08数据存储器abstractwith the development of science and technology，mcu is widely used in many fields，such as smart domestic appliances，instrucments etc due to its relialility，low prices and high quality. nowdays，the dev

3、eloping trend of the mcu which is used in the control of domestic appliances tends to have simple appearance，multiple functions and supere inner componenils.the thesis predicts the multiple desgne that mcu controls the domestic applinces through infrared ray. it also describes infrared ray sending a

4、nd receiing working proess and its program to operate its software.in this thesis，i anlyzed the systems software and hardware structure and its working process，using relatives knowledge of mcus data analysis.i also drew a picture of the detailed process working program. i think the design will be be

5、tter than that. before，my system onsists of stc89c52rc mcu and its recovered circuit 、xtxal、circuit 、1602lcd screen datas snding and receiving circuit,1602lcdscreen、keyboard control，appliances control circuit，which makes the control circuit thrugh intfrace ray on domestic appliances simple，accurate

6、and multiple .in the thesis, i divided ti into four parts. in each part , i described respectvely the systems structure and working process in detail . im sure it will be easy to understand . keyword: mcu nfrary ray datas sending and receiving keyboard controlkey control 前 言随着社会的不断进步和科技的不断发展，各种多媒体系统

7、已经成为人们工作、学习、生活中不可缺少的工具。如空调机、彩色电视机等。但是，所有这些设备都各自带遥控器，而且不同的设备所遵循的红外传输规则也不尽相同，操纵这些设备得使用多种遥控器，这给使用者带来了诸多不便。 红外遥控器具用使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点，因此它的应用前景是不可估量。市场上的各种家电的红外遥控系统技术成熟、成本低廉，但是，为了避免不同品牌、不同型号的设备之间产生误操作，人们在不同的设备中使用不同的传输规约或者识别码，这就使得各个型号的遥控器都只适用于各自的遥控对象，容易在实际使用中造成遥控器多而杂，经常搞混的现象。本课题就是本着解决这一矛盾的目的，而提出了一种红外遥控器集中

8、控制的方案加以论证，论述重点在红外数据的发射与接收部分。 根据红外遥控器的基本原理将多个常用的红外家用遥控识别码集成在数据存储芯片中，再根据控制指令来对其数据读取。本人制定出了一种可行的方案，在理论上进行了论证，解决当前多功能红外遥控所存在的技术问题。实际应用上，还需调试和作进一步的改进，更好地适应工业生产的需要。 目录前言 第一章 系统设计1 1.1 设计要求11.2 总体设计方案11.2.1 设计思路11.2.2 总体设计框图31.3 方案的可行性论证4第二章 硬件设计52.1 单片机及其硬件电路设计52.2 时钟电路及rc复位电路72.3 矩阵键盘、按键菜单复用功能9 2.3.1 初始化

9、单片机i/o端口112.3.2 读取键的状态确定选择设备112.3.3 键值数据选择112.4 红外发射模块13 2.4.1 红外发射二极管的主要技术参数13 2.4.2 38khz载波实现电路的比较142.4.2.1 单片机t0定时产生38khz载波142.4.2.2 硬件晶振电路产生38khz载波152.4.3 红外编码、发射原理162.5 红外接收模块212.5.1红外接收管lt0038主要技术参数21 2.5.2lt0038内部结构框图232.5.3 lt0038接收原理232.6 1602lcd液晶显示模块.272.6.1 1602lcd技术参数272.6.2 1602lcd内部结构

10、.292.6.3 1602lcd读写控制.302.6.4 1602lcd液晶显示原理332.7 at24c08数据存储、读写352.7.1 at24c08管脚描述352.7.2 i2c总线协议372.7.3 at24c08读写原理392.7.4 选择、随机读402.7.5 连续读412.8 电磁式继电器42第三章 程序设计433.1 主程序流程图433.2 红外发射模块443.2.1 红外发射电路流程图443.2.2 红外遥控发射电路程序453.3 红外接收模块483.3.1 红外接收电路程序流程图483.3.2 红外接收电路程序49第四章 系统调试544.1 系统调试所用工具544.1 红外

11、发射模块调试544.1.1 红外发射距离的测量544.1.2 红外线辐射扇形区的测量554.2 红外数据接收与数据处理554.3 红外返回信号判断、处理58结束语致谢参考文献附录系统电路原理图第一章 系统设计1.1 设计要求 1.1.1 对整个控制系统的设计要求1、被控设备的控制反映及时，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于1s。2、整个系统的抗干扰能力强，防止误动作。3、整个系统的安装、操作简单，维护方便。4、总体成本低。1.1.2 红外载波、编码电路设计要求 1、单片机定时器精确产生38khz红外载波。2、根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。1.1.3红外解码

12、电路设计要求1、精确接收红外信号对信号解码、放大、整形、解调，输出ttl电平信号。2、对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。1.1.41602lcd液晶显示要求控制电路要求简单，显示质量高、体积小、重量轻、功耗低。1.1.5设备处理控制模块直流控制交流，抗干扰能力强，反应迅速不产生误动作， 能承受大电流冲击。1.2 总体设计方案1.2.1 设计思路红外数据发射电路，键盘采用矩阵键盘，44矩阵键盘中p1.0-p1.3为采集数据入口,p1.4-p1.7采集数据出口。根据扫描到不同的按键值转至相对应的at24c08地址读取数据。确认设备及菜单选择键后stc89c52rc将从at24c08读取出来的值，

13、按照数据处理要求从p1.1输出控制脉冲与t0产生的38khz的载波（周期是26.3us）进行调制,经npn三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。遥控电路的显示采用1602lcd液晶显示，用来提醒用户根据提示菜单操作。红外数据接收则是采用lt0038一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据采集、解码的功能,只要在接收端int0检测头信号低电平的到来,就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。红外遥控、接收电路约定，在发送数据时定时器t1定时6秒钟，防止遥控电路发射的数据被本机的lt0038接收。红外接收电路对数据接收处理并对控制p1.1 、p1.2、p1.3脚检测，当确

14、认设备正常工作后返回一个数据位“1”，在遥控发射电路定时6秒时间后，接收到返回数据位“1”停止发送按下键的对应控制指令数据，否则数据循环发送10次，当数据发送大于10次后，认为被控电路非正常工作。被控设备的电源是由电磁继电器控制，当红外发射遥控的红外线辐射范围内的所有红外接收电路接收到红外信号时，stc89c52rc的p1.1、p1.2、p1.3输出低电平，使得电磁式继电器吸合被控电路处于待机状态，在接收到正确的控制识别信号后电路正常工作。1.2.2 总体设计框图stc89c52rc单片机4 x4矩阵键盘1602lcd液晶显示红外接收电路红外发射电路红外接收电路红外发射电路stc89c52rc

15、单片机设备控制电路红外线 图1-1 电路设计整体框图1.3 方案的可行性论证1.3.1 实用性本系统具有多功能控制的特点，具有实时、灵活性、稳定性好，方便用户对多个设备的控制。以现有的单一红外线对家用电器的控制为平台而扩展，可对已存储识别信号在at24c08存储器中的任意红外家用电器进行控制。1.3.2 经济可行性对于有多个红外遥控家电的用户来说可以防止误用遥控及遥控的误操作，生产商可节约了大部分的硬件资源减少了投资。只要能通过技术验证 就有很大的经济价值。1.3.3 技术可行性stc89c52rc对数据进行处理，定时器产生38khz的载波对红外信号调制，采用一体红外接收头对红外信号放大、解码

16、、电平转换；lcd液晶显示按键的功能提供给用户选择，使得控制电路直观。本红外遥控设计是当今技术研究的热点，也是一大难点，作为本人的论文的设计是对自己知识的综合及巩固加深。第二章 硬件设计2.1单片机及其硬件电路设计2.1.1 stc89c52rc单片机介绍stc89c52rc系列单片机是有超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟机器周期可任意选择，最新的d版本内部集成max810专用复位电路。特点：1、增强型6时钟机器周期，12时钟机器周期8051 cpu2、工作电压：5.5v-3.4v（5v单片机）/3.8v - 2.0v（3v单片机）3

17、、工作频率范围:0-40mhz，相当于普通8051的080mhz.实际工作频率可达48mhz.4、用户应用程序空间4k/8k/16k/20k/32k/64k字节5、片上集成1280字节/512字节 ram6、通用i/o口（32个），复位后为：p1/p2/p3/p4是准双向口/弱上拉（普通8051传统i/o口）p0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为i/o口用时，需加上拉电阻。7、isp（在系统可编程）/iap（在应用可编程），无需专用编程器、仿真器，可通过串口（p3.0/p3.1）直接下载用户程序，8k程序3秒即可完成。8、eeprom 功能9、看门狗10、内部集成max810

18、专用复位电路（d版本），外部晶体20m以下时，可省外部复位电路。11、共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可当成2个8位定时器使用。12、外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断,power down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。13、通用异步串行口(uart)，还可用定时器软件实现多个uart。14、工作温度范围：0 - 75/-40 - +85。15封装： pdip-40，plcc-44,pqfp-44。16内部结构框图见图2-1，外部封装图见图2-2。 图2-1 stc89c52rc内部结构框 图2-2 stc89c52rc 外部封装2.1.2 超低功耗- stc89c5

19、2rc系列单片机1、掉电模式典型功耗0.1ua,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。2、空闲模式：典型功耗2mw。3、正常工作模式：典型功耗4mw - 7mw。4、掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备2.1.3 超强抗干扰- stc89c52rc/rd+系列单片机1、 i/o口输入/输出口经过特殊处理，很多干扰是从i/o口进去的,每个i/o口均有对vcc、gnd及二极管钳位保护功能。2、单片机内部的电源供电系统需要经过特殊处理。3、单片机内部的时钟电路经过特殊处理，很多干扰是从时钟部分进去的。4、 单片机内部的看门狗电路经过特殊处理，打开后无法关闭，可放

20、心省去外部看门狗5、复位电路单片机内部的复位电路经过特殊处理， stc89c52rc系列单片机为高电平复位。推荐外置复位电路为max810/stc810，stc6344，stc6345，813l，06p；也可用r/c复位，10uf电容/10k电阻,22uf/8.2k等。 6、宽电压，不怕电源抖动5v: 5.5v - 3.4v3v: 3.8v - 2.0v。7、高抗静电(高esd保护)，通过4000v快速脉冲干扰(严格的日本及欧洲eft标准)。8、外部时钟频率降一半，6t模式: 传统的8051为每个机器周期12时钟，如将stc的增强型8051单片机在isp烧录程序时设为双倍速（即6t模式，每个机

21、器周期6时钟），则可将单片机外部时钟频率降低一半，有效的降低单片机时钟对外界的辐射。 2.2 时钟电路及rc复位电路stc89c52rc芯片内部有一高增益反相放大器,用于构成振荡器.反相放大器的输入端为xtal1,输出端为xtal2。在xtal1、xtal2（第19、18引脚）两端跨接一个石英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路，如图2-2所示。它的频率为11.0592mhz。c12，c13是两个瓷片电容，与晶体xt构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对频率进行微调，一般取30-45pf左右。使用该电路可产生稳定的11.0592mhz频率，受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图2

22、-3所示：图2-3 晶振电路复位是单片机初始化操作,其主要功能是把pc初始化为0000h,使单片机从0000h单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。该复位电路如图2-4所示。复位电路采用了按键与上电复位。上电与按键均可以有效复位。上电瞬间rst引脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的c8的充电，rst引脚的高电平逐渐下降。rst引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻

23、r1、r2分压到达reset引脚，实现复位操作。图2-4 复位电路图 2.3 矩阵键盘、按键菜单复用功能 本课题设计的键盘功能复用按键，开机时所有按键功能是对设备选择，设备选择确认对应的设备菜单键。44矩阵键盘的工作原理:矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用4条i/o线作为行线，4条i/o线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上，设置一个按键。这样键盘中按键的个数是44个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中i/o口的利用率。图2-5为矩阵键盘电路图，图2-6键盘工作流程，行线接p1.0 p1.3，列线接p1.4 p1.7。图2-5 矩阵键盘开机键盘端口初始化设备选择键按下?确认

24、按键特征码在存储的特征码内?按此键超时?关闭此设备菜单选择键按下?按键扫描确认特征码发出控制指令按键扫描nynyynyn图2-6 键盘工作流程2.3.1 初始化单片机i/o端口红外遥控开机后,初始化键盘端口，定时器，1602lcd显示端口，红外发送、接收端口，at24c08存储器端口,同时向红外辐射区域发送数据。使得被控机处于待机状态.下面以空调机为例对红外数据的发送与接收进行说明。2.3.2 读键状态确定选择设备 从p1口的高四位输出低电平，低四位输出高电平，从p1口的低四位读取键盘状态。再从p1口的低四位输出低电平，高四位输出高电平，从p1口的高四位读取键盘状态。将两次读取结果组合起来就可

25、以得到当前按键的特征编码。根据特征码得出当前选择的是红外家用电器的第几个设备。1602lcd对当前的选择显示确认如。图2-7所示。 如2-7 设备选择键按下显示举例：假设s1键被按下，找其按键的特征编码。从p1口的高四位输出低电平，即p1.4p1.7为输出口。低四位输出高电平，即p1.0p1.3为输入口。读p1口的低四位状态为“ 1110”，其值为“0eh”。再从p1口的高四位输出高电平，即p1.4p1.7为输入口。低四位输出低电平，即p10p13为输出口，读p1口的高四位状态为“1110”，其值为“e0h”。将两次读出的p0口状态值进行逻辑或运算就得到其按键的特征编码为“eeh”。程序跳转至

26、存储器at24c08中设定的地址段，调用c语言编译后的汇编语言段发送出红外初始化数据。用同样的方法可以得到其它15个按键的特征编码。2.3.3 键值数据选择按下s1键经过键盘扫描程序读取值当前输入的键值,表明选择的是空调设备，调用存储在at24c08中对应码的数据，此时空调机的电源被电磁继电器接通，处于待机状态，p12端口输入控制信号控制家用电器设备。如2-8图所示。 图2-8 设备待机控制电路红外遥控电路中1602lcd液晶显示屏显示出存储在at24c08中设备1控制数据，对设备1的数据进行菜单提示。如2-9图当红外区域中任一设备接收到的是本机的确认数据时,该被控机进入工作状态。 图2-9

27、1602lcd显示菜单举例：s1键特征码值为“eeh”，设定电器的设备选择特征码值（空调机 彩电vcd）存放的地址是“260h”、“560h”、“980h”，当s1键按下后程序跳转至“560h”地址单元，读取空调机的菜单功能将数据显示在1602lcd上提示用户继续操作。当用户按相同的键超过2秒钟,系统默认为取消此次操作,将当前选择的空调关闭。完成上面的工作后按键转变为复用功能键，键盘扫描程序继续读取键值。根据1602lcd显示可知，s1温度设定键，s2湿度设定键，s3为风速设定键（部分键省略），s8、s9对温度、湿度、风速进行增，减。按键扫描程序确认s1-s3键按下，扫描s8，s9键等按键按下

28、后程序转至“560h”，根据存储在at24c08内空调机的调制码要求与38khz的载波调制后向遥控指向区域发送控制指令数据。2.4 红外发射模块红外光发射管sir333和红外光接收管lt0038来实现发送和接收信号的功能，以实现半双工双向通讯功能，通讯距离8-10米，设异步通讯波特率1200。38khz载波调制键盘输出的信号，搭成红外遥控模块，作为控制系统的输出设备，使用灵活、易购买、价格便宜，由单片机软件解码，单片机控制系统能直接使用，且其有效性不易受外界环境影响。2.4.1 红外发射二极管的主要技术参数sir333是gaalas红外发射二极管，其特点是体积小、功耗低、高发射强度、高可靠性、

29、发射角度45、sir333管子直径5mm。广泛应用于仪器、仪表、电气设备近距离红外数据传输、电视机、空调机等家用电器红外遥控信号发射其红外发射距离为8-10米。sir333技术参数如2-1表，光电特性如表2-2所示。表2-1 sir的主要技术参数参 数 符号 值 单位 备注 耗散功率 pd 100 mw 正向电流 if 50 ma 脉冲电流（脉宽=100us 占空比=1） ifp 1 a 反向电压 vr 5 v 工作温度 topr -20-85 储存温度 tstg -30-85 焊接温度 tsol 260 （距引脚根部4mm， 焊接时间最长5s） 表2-2光电特性 （ta=25）参数符号测试条

30、件最小典型最大单位发光强度eeif=20 ma7.810-mw/srif=100 ma,tp=100 us,tp/t=0.01-45-if=1 a,tp=100 us,tp/t=0.01-450-峰值波长pif=20 ma-940-nm带宽 if=20 ma-45-nm正向电压vfif=20 ma-1.21.5vif=100 ma,tp=100 us,tp/t=0.01-1.41.85if=1 a,tp=100 us,tp/t=0.01-2.64.0反向电流irvr=5v-10ua发射角度21/2if=20 ma-45-deg发射距离 if=20 ma-5-m2.4.2 38khz载波实现电路

31、的比较红外发射电路利用载波对信号调制减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。以下对产生38khz载波的单片机软件与硬件电路进行比较。2.4.2.1 单片机t0定时产生38khz载波电路原理:stc89c52rc定时器t0产生周期性的26.3us的矩形脉冲,即每隔13us定时器t0产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期的38khz脉冲信号。计算公式如2-1所示，脉冲图如2-10所示。 t=1/38mhz （公式 21）图 2-10 38khz载波信号2.4.2.2 硬件晶振电路产生38khz载波电路原理: 晶振y1,电容c1、c2、u1a、r2 、r3组成38khz载波振荡电路，mc

32、14011是逻辑与非门。u1b对38khz的振荡信号取反，同时隔离前后级的信号干扰。如图2-11所示。p11属于单片机p1口用于单片机对空调机控制信号处理后的数据输出口，数据与38khz信号与p11端数据逻辑或非门输出，完成信号的调制。 图2-11 脉冲产生的硬件电路图 对于产生38khz脉冲信号的软、硬件电路的实现进行比较选择，软件实现经济有利于产品开发使用，加密性强，电路板元件少，经济实用，便于产品的推广。因而用软件定时产生38khz的载波信号。2.4.3 红外编码、发射原理将指令脉冲编码信号调制在载波振荡器产生的载波上（也称脉码调制），然后用这脉码调制信号去驱动红外发光二极管，以发出经过

33、调制的红外光波。接收部分则是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式相同（但高、低电位刚好相反的脉冲信号），输出ttl兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成脉冲数据，从而实现数据的传输。图2-12是一个红外线遥控制系统的原理框图。 图2-12 红外遥控系统电路框图红外编码原理: 通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38khz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是pwm码(脉冲宽度调制码)和ppm码(脉冲位置调制码）。前者以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位

34、窄的代表0。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”。如图2-13所示。本课题是以pwm码（脉冲宽度调制码）对红外数据的发送进行论证。图2-13 指令脉冲遥控编码脉冲信号由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码，由宽度为9ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成（不同的红外家用设备在高低电平的宽度上有一定区别），用来标志遥控编码脉冲信号的开始。如图2-14所示。系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控系统，防止各

35、遥控系统的误动作功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中数据是否产生差错。如图2-15所示。 图2-14 信号引导码脉宽表示的“0”和“1”组成的32位二进制码前16位控制指令，控制不同的红外遥控设备。而不同的红外家用电器又有不同的脉宽调控方式，后16位分别是8位的功能码和8位的功能反码用于核对数据是否接收准确。本论文的设计采用的是数据位和校验法，将所接收到的“0”、“1”数据相加的总和进行校验。串行数据码时序图如2-15所示。图2-15 串行数据码时序图将要发

36、送的指令脉冲编码信号调制在单片机定时器t0产生的载波上，可以增加信号的抗干扰能力，提高信号传输效率。信号调制时序如2-16所示。图2-16 信号调制p11是根据红外遥控键对家用电器控制的特征码经stc89c52rc处理的数据输出端口。红外发射原理，红外数据发射流程图如2-17所示。举例：在确认按键选择的是空调机并根据菜单选择适当按键后,stc89c52rc单片机根据按键对相应的数据处理并编译成相应的代码,从p11端口与定时器t0产生的38khz载波进行调制,经三极管v6对信号放大，驱动sis333红外发光管将数据发送出去。在红外数据发射时接收电路与发射电路达成协议，在数据发射时将遥控电路的lt

37、0038红外接收管关闭并t1产生6秒钟的定时，6秒钟对于单片机控制电路来说有足够的时间对接收的信号进行确认、处理。而在接收电路对接收到的信号进行分析，确认、处理后在检测到接收电路中的控制电路动作并保证空调机工作后返回信号“1”，否则，不返回信号。当红外发射电路发送出数据，定时6秒后还没有接收到数据“1”，就是默认为空调机没有工作，再向接收电路发送控制指令，如此反复，直至红外发射电路重复发送10次控制指令数据。红外发射与接收电路的数据传送是半双工通信方式。原p11口输出的数位“0”和数位“1”经或非门与38khz载波信号调制信号加在v6的基极信号如2-16图。数位“1”变成低电平，三极管将信号放

38、大经红外管发送数据时再倒相，数位“1”的低电平又成为高电平。接收端只要将信号解调、反相对低电平检测就可得到控制指令。开始红外数据发送廷时60秒检测到返回信号?键盘扫描准备对另一设备控制结束yn数据发射10次？ny图2-17 红外数据发射流程图 在收到按键确认信号后,发送数据时先发同步头,9ms的高电平与4.5ms的低电平然后再发送8个系统位码、8个系统反码与8个数据位码、8个数据反码,其中系统反码与数据反码用于lt0038对接收到的数据进行校对，防止接收误码发生误动作。本论文设计采用的是数据位和校验法，将所接收到的“0”、“1”数据相加的总和进行校验。在红外数据发射过程中，由于发送信号时的最大

39、平均电流需几十ma（对应mw级发射功率）,所以需要三极管放大后去驱动红外光发射二极管（又称电光二极管）。同时也将信号取反。输出信号与原信号相位相反，对应的在接收信号时加个非门将信号还原。 如图2-18所示。软件编程将数据从p2口第6脚（p25）将数据输出。t0定时产生38khz载波信号。红外数据射发射流程图如2-18所示。图2-18 红外数据发射电路红外线在传输过程中不能穿透物体，绕过物体，容易被物体反射。为防止在发射红外数据时被本机的lt0038接收，在数据发送时关闭lt0038并廷时6秒钟，接收电路在返回信号时也一样的做法。防止数据接收与发射不协调，采用波特率1200。在空调机接收电路中的

40、发射模块只向红外的扇形区域回送一个信号，当遥控电路的红外数据被lt0038接收对信号放大、译码后，stc89c52rc执行后并检测信号，当信号被正确接收、执行向发射模块返回一个确认信号“1”，否则返回“0”。当遥控发射电路接收到“1”后停止重复信号发送。否则继续向红外遥控指向电路发射控制数据直到返回“1”。2.5 红外接收模块 lt0038是用于红外遥控接收的小型一体化接收头,集成红外线的接收、放大、解调，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与ttl电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率38.0khz。接收器对外只有

41、3个引脚：out、gnd、vcc与单片机接口非常方便，如图2-19所示。图2-19 lt0038外型图1脚接电源（+vcc），2脚gnd接系统的地线（0v），3脚脉冲信号输出，经非门u6缓冲与p24的判断信号进行逻辑与使得进入int0的信号恰好是红外数据发射电路输出端p25的相反相信号，只要检测到int0信号下降沿从而测出控制指令的功能。2.5.1 红外接收管lt0038主要技术参数表2-3 极限值参数 符号 数值范围 单位 备注 电源电压 vcc 6 v 工作温度 topr -25 - +70 储存温度 tstg -40 - +100 焊接温度 tsd 260 最长时间5秒 表2-4 光电特

42、性参数 符号 最小 典型 最大 单位 测试条件 电源电流（2脚） isd 0.4 0.5 0.8 ma vcc=5v,ev=0 电源电流（2脚） ish 1.0 2.0 ma vcc=5v,ev=40 传送距离 d 8 12 m ev=0，红外接收二极管ifp=250map-p 在暗光条件下的测试信号，把红外接收二极管调到ie=50m/w 输出低电压（3脚） vosl 250 mv losl=0.5ma,ee=0.7mw/m2 红外照射强度 ee最小 0.3 0.5 mw/m2 脉宽承受tpo-tpi160ms ee最大 20 w/m2 方向性 1/2 16 55 deg 半角发送距离 带通滤

43、波中心频率 f0 36.1 38.0 39.9 khz 光谱反应 950 nm 特性u 光电检测和前置放大器集成在同一封装上u 内带pcm频率滤波器u 对于自然光有较强的抗干扰性u 改进了对电场干扰的防护性u 电源电压5v，低功耗u 输出电平兼容ttl，cmos 封装尺寸图2-20 sir333尺寸2.5.2 lt0038内部结构框图图2-21 lt0038内部结构工作流程2.5.3 lt0038接收原理红外线接收是把遥制发送的数据(已调信号)转换成一定格式的控制指令脉冲(调制信号、基带信号)，是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式（高、低电位刚好相反）的脉冲信号。这些工作通常由一体化

44、的接收头来完成，输出ttl兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现数据的传输。图 2-22是一个红外线接收电路框图。图2-22 红外接收及控制电路框图红外数据处理原理： 本课题的核心部分在于红外发射、接收及lcd显示。其中红线数据接收是对红外二进制脉冲的宽度进行测量，从面获得红外遥控的脉冲信息。怎样才能实时、准确地对红外二进制脉冲波形进行测量呢？采用外部中断成为了理所当然的选择，但是外部中断只有低电平和下降沿触发两种方式，这就使得单片机只能一次性对脉冲的高电平或低电平进行测量，而一连串的脉冲是不可能分开多次测量的，因此，为了解决这一问题，本人将从接收头出来的红外二进制脉冲信号先与取

45、反再与标志位（p24）进行逻辑与，然后再输入到int0（p3.2）引脚，经非门u6缓冲与p24的判断信号进行逻辑与，使得输入int0的信号恰好是红外数据发射电路输出端p25的相反信号，只要检测到int0信号下降沿到上升沿的这段时间。只需要在同一个高（低）电平脉冲里，将低电平去掉（脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制“0”中的脉宽为0.565ms去掉；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”中的脉宽为0.565ms 去掉）。因此，脉冲电平的每一次跳变都会形成一次中断，在中断服务子程中即可实现一次性对一连串连续波

46、形的测量，在测量后对0和1的个数据统计从而测出控制指令的功能。硬件非门的反应速度是纳秒级的，满足实时要求。举例:在接收到红外数据信号对信号放大，解调后将脉冲信号经u6反相，实现脉冲信号与遥控发射电路p1.1经38khz信号相同。u6输出信号与标志位p2.4进行逻辑与，将信号输入到int0,只要检测到低电平与0.56ms、1.685ms进行比较从而得出控制信息，完成信号的解码。红外接收电路工作流程图如2-23所示。开始检测是设备特征码？数据处理廷时6秒检测设备工作？n结束yn图2-23 红外数据接收流程图stc89c52rc及外围电路在完成数据接收与处理后根据控制指令的要求对空调机控制电路进行控

47、制，空调机红外接收电路在接到红外遥控信号后，电磁式继电器吸合，空调机被除唤醒，整机处于待机状态。在接收到红外数据后，对数据进行分析、处理、确认是对空调机信号控制的指令后，空调机开始工作，在空调机工作期间定时器t1定时6秒钟同时关闭lt0038接收电路，6秒钟对于控制电路来说是有足够的时间对数据处理、电路控制，t1定时6秒钟时间内反复对单片机对控制电路的输出信号进行检测，多次检测都为正常时在t1的6秒钟时间一来就产生返回一个数据位“1”，否则红外接收电路一直处于接收状态，直到控制电路正常工作。2.6 1602lcd液晶显示模块2.6.1 1602lcd技术参数1、单5v微功耗、体积小、显示内容丰

48、富、超薄轻巧、高可靠性2、内置192 种字符（160个57点阵字符和32个510点阵字符）具有64个字节的自定义字符ram，可自定义8个58点阵字符或四个511点阵字符3、显示方式：stn、半透、正显驱动方式： 1/16duty，、1/5bias视角方向：6点背光方式：底部led通讯方式：4位或8位并口可选1602lcd液晶显示屏对应的控制表格如2-3表。表2-3 控制表12345678910111213141516000102030405060708090a0b0c0d0e0f第一行404142434445464748494a4b4c4d4e4f第二行表2-4 接口定义管脚号符号1vss电源地 （gnd）2vdd电源电压(+5v)3vllcd背光对比度调节(可调)4rs寄存器选择输入端，输入 mpu 选择模块内部寄存器类型信号： rs=0，当 mpu 进行写模块操作，指向指令寄存器；当 mpu 进行读模块操作，指向地址计数器；rs=1，无论 mpu 读操作还是写操作，均指向数据寄存器5r/w读写控制输入端，输入mpu 选择读/写模块操作信号： r/w=0读操作； r/w=1 写操作6e使能信号，输入 mpu 读/写模块操作使能信号：读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿触发7db0数据输入/输出口， mpu 与模块之间的数据传送通道 4位