畢業(yè)設計（論文）設計（論文）題目基于單片機的紅外開關設計學院名稱通信與信息工程學院摘要隨著人們生活水平的不斷提高，科技的不斷進步。人們對生活的享受也越來越看重了。作為家庭最不可或缺的電燈，也正在隨著科技的進步改變其帶給人們的舒適度。最基本的照明已經不能滿足人們在現(xiàn)代生活的要求了。因此一盞能遙控并且能隨意改變其亮暗程度的燈是十分重要的。本次畢業(yè)設計的就是基于單片機的紅外開關控制，能有效的便捷的通過紅外線來控制家庭普通照明燈的開關和控制照明燈的亮度了，這樣一來人們就可以根據(jù)房間的亮度需求和氛圍來控制燈光了。本設計是對等的開關進行紅外遙控控制，總的系統(tǒng)分為紅外遙控發(fā)射端和接收端，中間涉及到進行紅外的編碼與解碼，矩陣鍵盤，電源電路，可控硅調光電路，過零檢測的設計，數(shù)碼管顯示的設計。發(fā)射端和接收端都是采用89C51單片機作為核心芯片。通過各種論證和仿真最后實現(xiàn)了對對8路小燈的開關進行控制，對其中一個小燈進行了調光控制，可以改變8種亮度，方便人們的需求。遙控和接收端都設置了顯示按鍵值得數(shù)碼管，方便人們知道當前控制的是哪個燈。這種紅外開關在人們的日常生活中使用性是比較好的，也是比較可靠的，能滿足人們對生活方便，快捷，使用性的追求?！娟P鍵詞】單片機紅外遙控編解碼燈ABSTRACTWITHTHECONTINUOUSIMPROVEMENTOFPEOPLESLIVINGSTANDARDS,TECHNOLOGICALPROGRESSPEOPLEENJOYLIFEMOREANDMOREATTENTIONTOITASMOSTINDISPENSABLEHOUSEHOLDLAMPS,ALSOWITHADVANCESINTECHNOLOGYTOBRINGPEOPLETOCHANGETHEIRCOMFORTTHEMOSTBASICLIGHTINGCANNOTMEETPEOPLEINMODERNLIFEDEMANDSITTHUSONECANREMOTECONTROLANDCANARBITRARILYCHANGETHEIRLIGHTORDARKLIGHTISVERYIMPORTANTTHISGRADUATIONDESIGNISBASEDONSINGLECHIPINFRAREDSWITCHCONTROL,ANDCONVENIENTTOBEABLETOEFFECTIVELYCONTROLTHEBRIGHTNESSOFORDINARYHOUSEHOLDLIGHTINGSWITCHESANDCONTROLSTHROUGHANINFRAREDILLUMINATOR,SOTHATPEOPLECOULDBEBASEDONTHENEEDSANDATMOSPHEREOFTHEROOMBRIGHTNESSCONTROLLIGHTSUPTHISDESIGNISTHEEQUIVALENTINFRAREDREMOTECONTROLSWITCH,THETOTALSYSTEMISDIVIDEDINTOINFRAREDREMOTECONTROLTRANSMITTERANDRECEIVER,THEMIDDLEINFRAREDINVOLVESENCODINGANDDECODING,MATRIXKEYBOARD,POWERSUPPLYCIRCUITS,SCRDIMMINGCIRCUITS,ZEROCROSSINGDETECTIONOFDESIGN,DIGITALDISPLAYDESIGNTRANSMITTERANDRECEIVERAREUSED89C51MICROCONTROLLERASTHECORECHIPFINALLY,THROUGHAVARIETYOFDEMONSTRATIONANDSIMULATIONTOACHIEVETHE8PAIRSOFSMALLLIGHTSWITCHCONTROLSONESMALLLAMPONADIMMERCONTROL,YOUCANCHANGETHEEIGHTKINDSOFBRIGHTNESS,EASYTOPEOPLESNEEDSREMOTECONTROLANDRECEIVERARESETTODISPLAYBUTTONSWORTHOFDIGITALCONTROL,EASYFORPEOPLETOKNOWTHECURRENTCONTROLWHICHLIGHTSTHISINFRAREDSWITCHINPEOPLESDAILYLIVESISABETTERUSABILITY,BUTALSOMORERELIABLE,EASYTOMEETPEOPLESLIVES,FAST,USABILITYPURSUIT【KEYWORDS】MICROPROCESSORINFRAREDREMOTECONTROLENCODINGANDDECODINGLIGHT目錄前言1第一章單片機與紅外線概述2第一節(jié)單片機系統(tǒng)簡介2一、發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢2二、單片機結構2第二節(jié)紅外線簡介3一、紅外線簡介3二、紅外線發(fā)射原理3第二章系統(tǒng)總體設計6第一節(jié)方案選擇6一、功能需求6二、方案論證6第二節(jié)總的遙控設計7第三章系統(tǒng)硬件設計9第一節(jié)硬件介紹9一、定時器計數(shù)器9二、鍵盤開關12三、數(shù)碼管13四、CD4511譯碼器14五、可控硅15第二節(jié)電路設計15一、發(fā)射電路15二、接收電路16三、電源電路17四、過零檢測電路18五、亮度控制電路19第四章系統(tǒng)軟件設計21第一節(jié)發(fā)射和接收部分的工作原理21一、發(fā)射部分工作原理21二、接收部分工作原理21第二節(jié)遙控發(fā)射及接收程序控制流程圖21一、發(fā)射部分流程圖22二、接收部分流程圖26結論31致謝32參考文獻33附錄34一、英文原文34二、英文翻譯40三、工程設計圖紙46四、源程序48前言隨著科技的不斷發(fā)展，單片機技術，紅外線技術也在飛速發(fā)展。單片機誕生于1971年，隨之得到飛速發(fā)展，被運用在各種領域，工業(yè)、農業(yè)、國防、科研、機關、教育、商業(yè)以及家電等。紅外遙控也是20世紀70年代才開始逐漸發(fā)展起來的一種遠程控制技術，原理是利用紅外線來傳遞信號，對控制對象進行遠距離控制。經過幾十年的發(fā)展，遙控器已經出現(xiàn)在了我們生活中的每一個角落。我們會發(fā)現(xiàn)，在我們當今的生活中已經離不開遙控器了，家用電器都配有一個遙控器。這樣一來我們會發(fā)現(xiàn)，我們家中隨處都是遙控器，如電視，電風扇，空調，冰箱等的遙控器。但是帶有遙控器的照明燈還沒有流行起來，雖然市場上也有很多這樣的照明燈。也正是這樣我觸發(fā)我想對這以課題的研究，如果我們能把家用的所有遙控器都解碼出來，用一個遙控器來控制較多電器，這樣我們就不需控制家用電器的時候到處找相應的遙控器了，這個技術在目前市場上還沒有流行起來，中間還存在許多技術難題，也許在將來會進入我們的家庭生活。本次設計主要是用遙控器來控制家庭的多路開關，能用一個遙控器來控制家中較多的電器電源開關。主要是針對家庭照明燈來設計的，由于我們家中電燈是比較多的，每一個燈都需要設計專門的電路開關來控制，這樣以來，浪費了很多電路設計也不利于家庭整體設計的美觀。而且每一個燈的亮度都是固定死了的，我們主要是設計一個遙控器來控制我們家中的電燈，并且可以通過可控硅調控電燈的亮度。根據(jù)市場需求，這種設計在當今生活中需求性是很高的，其實用價值也是很高的。第一章單片機與紅外線概述第一節(jié)單片機的發(fā)展歷史及趨勢一、單片機的發(fā)展過程單片機誕生于20世紀70年代末,單片機的發(fā)展歷史可劃分為以下幾個階段第一階段1974年1976年為單片機初級階段,即SCM單片微型計算機SINGLECHIPMICROCOMPUTER階段。主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構。第二階段1976年1978年為低性能單片機階段,即單片機的控索階段。以INTEL公司的MCS48為代表。MCS48的推出是在工控領域的控索,參與這一控索的公司還有MOTOROLA、ZILOG等,都取得了滿意的效果?！皢纹瑱C”一次由此得來。此時的單片機由一塊芯片構成,但性能低、品種少。第三階段1978年1982年單片機的完善階段。INTEL公司在MCS48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS51。第四階段1982年1990年8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段,是單片機向微控制器發(fā)展的階段。INTEL公司推出的MCS96系列單片機,將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調制器等納入片中,體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。第五階段1990年微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用,出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位16位32位通用型單片機,以及小型廉價的專用型單片機。二、單片機的發(fā)展趨勢90年代后期至今單片機的發(fā)展可以說是進入了一個新的階段,單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展,發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方面發(fā)展。其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面制作工藝CMOS化。更小的光刻工藝提高了集成度，使芯片更小、成本更低、工作電壓更低、功耗更低。CPU的改進。采用雙CPU結構增加數(shù)據(jù)總線的寬度，提高數(shù)據(jù)處理的速度和能力。增大存儲容量。提高并行口驅動能力，以減少外圍驅動芯片。以串行方式為主的外圍擴展。外圍電路的內裝化。和互聯(lián)網連接已是一種明顯的走向?？煽啃约皯盟皆絹碓礁叩诙?jié)紅外線簡介一、紅外線的認識紅外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長范圍為001UM1000UM根據(jù)波長的不同可分為可見光和不可見光，波長為038UM076UM的光波可為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。光波為001UM038UM的光波為紫外光線，波長為076UM1000UM的光波為紅外光線。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠紅外、極紅外4類。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為076UM15UM。用近紅外作為遙控光源，是因為目前紅外發(fā)射器件紅外發(fā)光管與紅外接收器件光敏二極管、三極管及光電池的發(fā)光與受光峰值波長一般08UM094UM，在近紅外光波段內，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。二、紅外線的發(fā)射原理紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種實現(xiàn)方案方案一脈寬調制的串行碼。家用電器如電視機、VCD,DVD等的遙控器都是用這種編碼方式。但是本次設計不采用這種編碼方式，因為這種編碼方式要用到專用的集成電路芯片來進行編解碼，不是很方便。但是原始想法還是采用這種編碼方式的，在此也簡單的介紹下這種編碼方式。這種編碼采用的是0和1來編碼，遙控器按鍵按下后，便有遙控碼發(fā)出，按鍵不同，遙控編碼也不同。它是以脈寬0565MS，間隔位056MS，周期為1125MS來表示0；以脈寬0565MS，間隔1685MS，周期225MS表示二進制1。波形如圖圖21串行碼編碼遙控器發(fā)射信號由一串的0和1二進制代碼組成，由于芯片的不同，對0和1的編碼也不同。TC9012采用的是脈沖寬度調制。在編寫解碼程序時，通過判斷脈沖的寬度便可得到0和1UPD6121G產生的遙控編碼是連續(xù)32位二進制碼，其中前16為碼為用戶識別碼，其特點是能區(qū)別不同電器設備，防止不同遙控碼的相互干擾。這種芯片的用戶識別碼為固定的十六進制01H；后16位為8位操作碼和其反碼。當遙控器按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108MS。按鍵的編碼當我們按下遙控器的按鍵后，遙控器發(fā)出如圖2的一串二進制代碼。根據(jù)各部分的功能。它們可分為5部分引導碼、用戶識別碼、用戶識別碼反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時都是低位在前，高位在后。由圖3可以得到引導碼高電平為45MS，低電平為45MS，當接收到此碼時，表示一幀數(shù)據(jù)的開始。單片機便可以準備接收下面的數(shù)據(jù)了。用戶識別碼是由8位二進制組成，共256種圖中地址碼重發(fā)了一次，主要是為了加強遙控器的可靠性如果兩次地址碼不相同，則說明本幀數(shù)據(jù)出錯，應丟棄。不同的設備可用戶識別碼也是不同的由于地址碼的不同，不同設備間是不會產生相互干擾的。同一個遙控器中，所有按鍵發(fā)出的地址碼是相同的。數(shù)據(jù)碼為8位，可編碼256種狀態(tài)，代表用戶所按下的鍵。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼的求反，通過比較數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼，便可判斷接收的數(shù)據(jù)是否正確。若數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼不是相反的關系則本次遙控接收有錯，數(shù)據(jù)應丟棄。由于其編碼和解碼方式很復雜，故不選用這種方案。方案二碼分制。采用脈沖個數(shù)編碼，不同的脈沖個數(shù)代表不同的被控對象，最小為2個脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3MS，其余為1MS，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10MS，如圖22所示。圖22碼分制編碼波形圖本設計采用方案二，碼分制編碼編程非常簡單，在按鍵較少的情況下優(yōu)勢明顯，實用性比較強。在簡單的紅外遙控器設計中，用的按鍵并不是很多，所以沒必要用串行碼來編碼，雖然串行編碼的穩(wěn)定性和保密性比較高，但是這些要求我們并不是很需要。我們只是做家用電燈開關的控制，如果能做到最簡單，成本越低這樣越實用。不需要像專業(yè)領域那樣，比如一個品牌的遙控器就必須有他們自己的編碼方式。綜合各方面考慮，最終決定用碼分編碼來設計遙控器。電器0的遙控輸出碼電器1的遙控輸出碼第二章單片機系統(tǒng)總的設計第一節(jié)方案選擇一、功能需求我們來設計紅外遙控開關，首先得有一個遙控信號輸出端，也得有一個專門的接收端，來根據(jù)遙控信號做專業(yè)的處理。所以就必須得用到單片機，我用一個單片機片控制發(fā)射端，另外一個單片機控制接收端。遙控器最基本的組成就得有很多按鍵，來作為我們人為信號的輸入，像單片機輸入信號，從簡單的角度出發(fā)，易操作，易實行，我選用44矩陣鍵盤，這樣便可以控制16路電器的開關，但是我實際只用到8個按鍵開關，另外8個開關按鍵本次設計中沒用到，用法其實都一樣，這里暫且不用，可以作為需要時的擴展處理。要對電燈開關控制，僅僅只有遙控器也是不行的，必須在燈的控制端設計專門的遙控設計處理設備，這里是用單片機作為主要控制芯片，外接單片機電源電路，燈光亮度調節(jié)電路，這樣我們就能有效的來控制我們的家用電燈了。二、方案論證目前市場上一般都是采用的專用的遙控編碼及解碼集成電路。此方案具有制作簡單易行的特點。本次設計單片機遙控應用系統(tǒng)采用紅外線脈沖個數(shù)編碼，具有編碼靈活，操作碼個數(shù)可隨意設定的優(yōu)點實現(xiàn)對8個小燈的開關控制，其中一路為一個交流電燈，可以進行亮度遙控。其設計原理框圖如圖21。圖21紅外開關系統(tǒng)組成遙控發(fā)射端的數(shù)據(jù)輸入是我們人來控制遙控器上面的按鍵，通過按鍵的電平變化來指示單片機，我們此時是按的哪個鍵。單片機接收到我們按鍵信號，再根據(jù)我們向單片機置入的程序，根據(jù)程序來進行相應的脈沖編碼，通過紅外發(fā)射管向空間發(fā)射脈沖信號。接收端，首先紅外接收器不停的對空間的紅外信號進行檢查，一旦檢測到與我們人為要求相符合的脈沖信號時，此時通知單片機，進行信號檢測，如果是我們需要的信號，此時便進行信號接收。然后單片機對接收到的信號進行處理，然后根據(jù)我們向單片機置入的程序進行相應的子程序操作。最后便進行燈光亮滅和燈光亮度控制。本系統(tǒng)設計了對小燈的亮度進行調節(jié)，使小燈能在07這8個亮度間隨任務調節(jié)而改變。這里我初期有兩個選擇一是用PWM調光原理來進行調光控制；二是用物理的可控硅進行調光控制。1PWM調光控制調光脈寬調制（PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調制來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。簡單的說就是占空比越大，平均電壓越大，燈也就越亮，占空比越小，平均電壓越小，燈也就越暗。這種調光技術的優(yōu)點在于應用簡單、效率高、精度高，且調光效果好，確定是由于一般LED驅動器都基于開關電源原理，如果PWM調光的頻率在20020KHZ之間時，LED驅動器周圍的電感和輸出電容容易產生人耳聽得見的噪聲。2可控硅調光可控硅調光是目前白熾燈調光應用中最普遍的一種調光方式。其原理是將輸入電壓的波形通過導通角切波之后，產生一個切向的輸出波形。即是通過改變可控硅導通角來改變燈光亮度的。本次設計采用的便是可控硅調光技術。可控硅調光是一種物理的調光，PWM調光是通過脈沖調光，其原理不一樣。因為我們選擇家用白熾燈進行調光對象，選可控硅調光更佳。PWM調光技術一般是針對直流LED燈。而白熾燈燈是交流燈，選用可控硅控制比較好，具體優(yōu)點有如下兩點調節(jié)精度高、效率高可控硅調光器電路簡單，可以對白熾燈進行調光，而且可以把電路的體積做很小，其電路中加入過濾器后可以使得通過電路的電流更加穩(wěn)定，調節(jié)的燈光柔和穩(wěn)定，無頻閃現(xiàn)象。在光的強度調節(jié)過程中，光線的強弱會平穩(wěn)調節(jié)，調節(jié)準確、效率高。開機亮度記憶如今的調光器除了具有調節(jié)精度高、體積小等優(yōu)點外，還具備開機亮度記憶功能。這個功能可以記住上一次開燈時燈光的亮度，將照明亮度穩(wěn)定在一個舒適的程度，不必每次打開電燈時都重新調節(jié)?？梢员苊饷}寬調光過程中產生的大量噪聲和高次諧波。第二節(jié)總的遙控設計首先本次設計題目基于單片機的紅外控制，核心控制芯片便是AT89C51單片機，然后便是用到紅外線，設計到紅外線的編碼解碼。發(fā)射端遙控設計如圖22，矩陣鍵盤是必須的硬件用于輸入數(shù)據(jù)，5V電源電壓是由普通電池來提高，發(fā)射端的結構很簡單。圖22為發(fā)射遙控設計圖接收端的遙控設計如圖23。5V電源是由220V交流電變壓轉換而來的，因為單片機是需要5V電源電壓來驅動的，而此時接收端是與電燈結合在一起的，我們就沒必要和發(fā)射端那樣，用電池來驅動，直接可以用家用交流電變壓而得到，這樣更方便安裝和控制，所以我設計了一個專門的5V電源電壓電路。50HZ交流過零檢測電路也是由220V交流電提供的，用來控制可控硅。紅外接收電路用來接收發(fā)射端發(fā)射的脈沖信號，經單片機處理后，控制8個小燈的電源開關和一個交流燈的亮度，同時對按鍵值進行顯示。具體硬件電路和軟件程序設計在后面章節(jié)進行詳細敘述。圖23為接收遙控設計圖。第三章系統(tǒng)硬件設計第一節(jié)硬件介紹一、定時器計數(shù)器它的組成是由兩個16位的定時器TO和T1，以及他們的工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON等組成。定時器/計數(shù)器T0和T1都是由兩個8位特殊功能寄存器THO、TLO、TH1、TL1構成的。工作方式寄存器TMOD是用于設置定時器的工作模式和工作方式；控制寄存器TCON是用于啟動和停止定時器的計數(shù)，控制定時器的狀態(tài)。當單片機復位時，兩個寄存器的所有位都被清0。AT89C51單片機的定時器/計數(shù)器的結構如圖31圖3189C51定時器/計數(shù)器結構圖（1）工作方式寄存器TMOD定時器/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD的各位定義如如表31。標31定時器/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD位序號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0如表，TMOD的高4位用于設置定時器1，低4位用于設置定時器0，對應的4位符號含義如下GATE門控制。GATE0，定時器/計數(shù)器啟動與停止僅受TCON寄存器中TRX（X0，1）來控制；GATE1，定時器/計數(shù)器啟動與停止受TCON寄存器中TRX（X0，1）和外部中斷引腳（TNT0或TNT1）上的電平狀態(tài)來共同控制。C/T定時器模式和計數(shù)器模式選擇位。C/T1為計數(shù)器模式，計數(shù)脈沖為外部引腳T0或T1的引入的外部脈沖信號；C/T0，為定時器模式，計數(shù)脈沖由內部提供，計數(shù)周期等于機器周期。M1M0工作方式選擇位（2）控制寄存器TCON定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON如表33表32定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON位序號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1定時器1溢出標志位。當定時器1計滿溢出時，由硬件使TF1置1，并且申請中斷。進入中斷服務程序后，由硬件自動清0TR1定時器1運行控制位。由軟件清0關閉定時器1當GATE1，且INT1為高電平時，TR1置1啟動定時器1；當GATE0時，TR1置1啟動定時器1TF0定時器0溢出標志，其功能及操作方法同TF1。TR0定時器1運行控制位，功能及操作方法同TR1。IE1外部中斷1請求標志。當IT10時，為電平觸發(fā)方式，每個機器周期的S5P2采樣INT1引腳，若INT1腳為低電平，置1，否則IE1清0當IT11，表示外部中斷1正在向CPU申請中斷。當CPU響應中斷，轉向中斷服務程序時，該位由硬件清0（3）4種工作方式每個定時器/計數(shù)器都有4種工作方式，它們由MIM0設定，對應關系如表31。表33定時器/計數(shù)器4中工作方式M1M0工作方式00方式0，為13位定時器/計數(shù)器01方式1，為16為定時器/計數(shù)器10方式2,8位初值自動重裝的8位定時器/計數(shù)器11方式3，僅實用于T0，分成兩個8為計數(shù)器，T1停止計數(shù)在這里簡單介紹下定時器/計數(shù)器工作方式0和2方式0通過設置TMOD寄存器中的M1M0位為00選擇定時器方式0，方式0的計數(shù)位數(shù)是13位，對T0來說，由TL0寄存器的低5位（高3位沒用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時向TH0進位，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標志，向CPU發(fā)出中斷請求。其邏輯結構框圖如圖32。圖32定時器方式0邏輯結構框圖由于定時器方式0為13位計數(shù)器，最多能裝載的數(shù)為8192個，當TL0和213TH0的初值為0時，最多經過8192個機器周期該計數(shù)器就會溢出一次，向CPU申請中斷。當用定時器的方式0工作時，設機器周期為，定時器產生一次中斷時間為T，那么需要計數(shù)的個數(shù)NT/，裝入THX和THX的數(shù)分別為THX（8192N）/32，TLX（8192N）32計數(shù)機器周期，用12MHZ晶振時，機器周期為12X1/120000001US,如果T5MS，那么N5000/15000。方式2在定時器的方式0和方式1中，當計數(shù)溢出后，計數(shù)器變?yōu)?，因此在循環(huán)定時或循環(huán)計數(shù)時必須要用軟件反復設置計數(shù)初值，這必然影響到定時的精度，同時也給程序設計帶來很多麻煩。定時器方式2變可解決軟件反復裝初值所帶來的問題。方式2被稱為8位自動重裝的8位定時器/計數(shù)器，THX被作為常數(shù)緩沖器，當TLX計數(shù)溢出時，在溢出標志TFX置1的同時，還自動地將THX中的常數(shù)重裝入TLX中，使TLX從初值開始重新計數(shù)，這樣避免了人為軟件重裝初值帶來的時間誤差，從而提高了定時的精度。定時器方式2的邏輯結構框圖如圖33。圖33定時器方式2邏輯結構圖由于定時器方式2為8位計數(shù)器，最多可以裝載的數(shù)為256個，當TL0和28TH0的初值為0時，最多經過256個機器周期該計數(shù)器就會溢出，若使用12MHZ晶振，也只有256US的時間。當用定時器方式2時，設機器周期為，定時器產生一次中斷的時間為T，那么需要計數(shù)的個數(shù)NT/THX256NTLX256N機器周期12X（1/12000000）1US，以1S為列，當計256個數(shù)時，需耗時1X256256US。再來計算定時1S計數(shù)器需一次多少次，即1000000/2563906。由于定時器方式2能有效降低時間誤差，故本次設計采用的是方式2的工作方式。二、鍵盤開關鍵盤實際上是組按鍵，在單片機外圍電路中，通常用到的按鍵都是機械彈性開關，當開關閉合時，線路導通，開關斷開時，線路斷開。因此鍵盤也能在單片機中充當數(shù)據(jù)輸入的作用。單片機按鍵檢測的原理是單片機的I/O口既可以作為輸出也可以作為輸入使用，當檢測按鍵時用的是它的輸入功能，我們把按鍵的一端接地，另外一端與單片機的I/O口相連，開始時先給I/O口賦一高電平，然后讓單片機不斷的檢測該I/O是否變?yōu)榈碗娖?，當按鍵閉合時，即相當于該I/O口通過按鍵與地相連，變成低電平，程序一旦檢測到I/O口變?yōu)榈碗娖絼t說明按鍵被按下，然后執(zhí)行相應指令。矩陣鍵盤的工作原理此處用到的是44矩陣鍵盤如圖34，將16個按鍵排成4行4列，一行將每個按鍵的一端連接在一起構成行線，第一列將每個按鍵的另外一端連接在一起構成列線，我們將8根線連接到單片機的8個I/O端口上，本設計接的是P3口。檢測時先送一列為低電平，其余全為高電平，然后立即輪流檢測各行是否有低電平，若檢測到某一行為低電平，便可知道被按下的是哪個鍵了。圖3444矩陣鍵盤三、數(shù)碼管數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個（8）可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。如圖35（A）所示，一位數(shù)碼管的引腳是10個，顯示8字需要7個小段，另外還有一個小數(shù)點，所以其內部一共有8個小的發(fā)光二極管，最后還有一個公共端，由于其公共端，它又可以分為共陰極和共陽極，圖35（B）為共陰極內部結構原理圖，圖35（C）為共陽極內部結構原理圖。我選用的是共陰極的。對于共陰極，8個發(fā)光二極管的陰極在數(shù)碼管內部全部鏈接在一起，他們的陽極是相互獨立的，通常把陰極接地。當我們把陽極加高電平時，此時數(shù)碼管就亮了。如果要讓數(shù)碼管按我們的想法去實現(xiàn)相應的顯示，我們就得編寫程序來控制數(shù)碼管使它的8個發(fā)光二極管按要求來點亮，顯示我們需要的數(shù)字。如果我們用到比較多的數(shù)碼管，而單片機又沒有這么多I/O接口時，就會用到鎖存器來控制數(shù)碼管，進行短選和位選，控制相應的數(shù)碼管顯示我們需要的數(shù)值。要控制數(shù)碼管就必須涉及到數(shù)碼管的編碼。（A）引腳（B）共陰極（C）共陽極圖35數(shù)碼管內部原理圖表34就是共陰極的數(shù)碼管編碼方式，不同的電路編碼方式是不同的，共陰極和共陽極的編碼方式也是不一樣的，這里我們簡單的了解下共陰極的編碼方式。表21中就是不同的字符對應一個編碼值，要想顯示出準確的數(shù)值，就要用單片機向數(shù)碼管輸出其對應的編碼值。表34共陰極數(shù)碼管編碼符號編碼符號編碼00X3F80X7F10X0690X6F20X5BA0X7730X4FB0X7C40X66C0X3950X6DD0X5E60X7DE0X7970X07F0X71四、CD4511譯碼器CD4511是一片CMOSBCD鎖存/7段譯碼/驅動器，用于驅動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼七段碼譯碼器。其特點是具有BCD轉換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域寗覮ED顯示器。其引腳圖36。圖36CD4511引腳圖其功能介紹如下A、B、C、D為8421BCD碼輸入端。QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。BI4腳是消隱輸入控制端，當BI0時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT3腳是測試輸入端，當BI1，LT0時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。LE鎖定控制端，當LE0時，允許譯碼輸出。LE1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE0時的數(shù)值。CD4511的內部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻在本次設計中就用到了CD4511來驅動數(shù)碼管顯示交流電燈的亮度值。五、可控硅可控硅，是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件，亦稱為晶閘管。具有體積小、結構相對簡單、功能強等特點，是比較常用的半導體器件之一。該器件被廣泛應用于各種電子設備和電子產品中，多用來作可控整流、逆變、變頻、調壓、無觸點開關等。家用電器中的調光燈、調速風扇、空調機、電視機、電冰箱、洗衣機、照相機、組合音響、聲光電路、定時控制器、玩具裝置、無線電遙控、攝像機及工業(yè)控制等都大量使用了可控硅器件。本次設計正是用它來控制交流電燈的亮度的。圖37可控硅實物圖與結構圖第二節(jié)電路設計一、發(fā)射電路圖38是發(fā)射部分的電路原理圖。其組成是由一塊AT89C51單片機為控制核心，5V電源電路，4X4矩陣鍵盤，數(shù)碼管顯示端和紅外發(fā)射電路。其中紅外發(fā)射電路如圖。其工作原理是單片機的定時器1中斷產生40KHZ紅外方波信號，再由單片機的P34口輸出，由三極管放大后向接收端發(fā)射。數(shù)碼管顯示的值是矩陣鍵盤的按鍵值，以讓我們使用時能清楚的知道當前按下的是那個鍵。數(shù)碼管是與單片機的P0口相接的，由于單片機P0口是沒有拉高電阻的，不能正常地輸出高低電平，所以此端要外接拉高電阻，一般我們選擇介入10K的上拉電阻。P2作為鍵掃描端口，我選擇了44矩陣鍵盤，因此可以控制16個按鍵，可分別控制單片機發(fā)出16種不同脈沖，執(zhí)行16種操作，本次設計實際只用其中8個按鍵開關，另外8個作擴展用。P35XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0/AD03901/138P02/AD23703/336P04/AD43505/534P06/AD6307/732P10/T211/2EX2P123134P145156P167178P30/RXD1031/T1P32/IN0123/IT113P34/014P37/RD1736/W1635/T115P27/A1528P20/A82121/92P2/A102323/124P24/A122525/132626/1427U1AT89C52234567891RP110KC130PFC230PFX1CRYSTALC310UR110K圖38發(fā)射部分原理圖二、接收電路圖39是接收端的電路原理圖。其主要組成有AT89C51單片機，帶有CD4511的譯碼管的顯示電路，5V電源電路，按鍵顯示電路，過零檢測電路，7個小燈和一個可以控制亮度的交流燈。接收端的紅外接收管接收來自于發(fā)射端發(fā)射的紅外信號，然后反饋給單片機做處理，單片機根據(jù)不同的脈沖信號個數(shù)對8個小燈做不同的處理。P0和P2端口接的是小燈，其中P27接的是可以改變亮度的交流電燈。P1端口接的是數(shù)碼管顯示按鍵值，當控制的是可以改變亮度的交流電燈的時候，數(shù)碼管顯示亮度的值，方便人們清晰的知道當前電燈的亮度。當控制的是其他7個小燈時由另外的數(shù)碼管顯示按鍵值。P30為50HZ的交流市電相位基準輸入，50HZ交流信號由50HZ過零檢測電路提供。P37P37P20P21P2P2021P2P07P35XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0/AD03901/138P02/AD23703/336P04/AD43505/534P06/AD6307/732P10/T211/2EX2P123134P145156P167178P30/RXD1031/T1P32/IN0123/IT113P34/014P37/RD1736/W1635/T115P27/A1528P20/A82121/92P2/A102323/124P24/A122525/132626/1427U2AT89C52C430PFC530PFX2CRYSTALC610UR210KDEMODULATORIRL1IRLINKD0213D2435D4657D6879Q019118Q217316Q415514Q613712LE1O1U374HC573D10D1D12D13D14D15D16R11KR21KR31KR41KR51KR61KR71K234567891RP2A7BCD6LT3BI4LE/STB5QA13B12QC1D10QE9F15QG14U4451圖39接收部分電路原理圖三、電源電路圖310中是本次設計用到的電源電路圖。220V交流電經過變壓器變壓后，再經過由4個二極管組成的橋式電路整流成直流電壓，再由一個極性電容來濾波。如果要想得到一個穩(wěn)定的電壓，需要用到比較常用的LM7805三端穩(wěn)壓器來穩(wěn)壓后再經過電容濾波和阻尼作用后才可以輸出5V電源電壓，用來驅動我們的單片機。圖310電源電路圖四、過零檢測電路交流電過零檢測電路如圖311圖311過來檢查電路圖本次設計用到了可控硅來控制電燈的亮度，因此必須用到過零檢測電路，來使可控硅在過零點關斷。過零檢測電路的組成主要有橋式整流電路，和兩個9013三極管。其中P30是與單片機端口相連的，向單片機輸入50HZ的正旋波形。當07V時，Q2三極管導通，Q1三極管截止，B點為低電平，P30為高電平；當UAUBE0MDELAYMS1/停1毫秒ET11TR11DELAYMS1ET10TR10REMOTEOUT0/40KHZ發(fā)1毫秒DELAYMS10TX發(fā)射的脈沖用PROTUES軟件波形如圖45。這是我們用PROTUES進行仿真，用示波器觀察到的我們碼分編碼的脈沖波形，從波形中我們能觀察到是按照我們要求來發(fā)射脈沖的，首先先是發(fā)射的3MS脈沖，然后是發(fā)射1MS脈沖。圖45遙控編碼輸出脈沖波形二、接收部分流程圖圖46遙控接收控制主流程圖圖46是遙控接收端的主程序，首先還是要進行初始化，然后依據(jù)設定的顯示亮度數(shù)據(jù)設定調光脈沖延時值。P30是來自過零檢測電路提供的50HZ過零檢測脈沖波形。如果P30為1則調用延時程序，P07口輸出調光脈沖。這里設置的燈光亮度總共有8個檔位，分別是07。在前面硬件部分已經介紹了，控制小燈亮度是通過控制可控硅的導通角來控制的，控制可控硅的導通角又是由軟件延時來控制觸發(fā)脈沖，達到控制可控硅的。在軟件部分就必須設置觸發(fā)脈沖的延時值，具體的程序如下LOOPWHILE1WHILESIN0DELAY1MSSK80DELAY1MS1K81上面一段程序是在初始化后，主函數(shù)執(zhí)行的程序，首先調用了LOOP（）子程序，LOOP子程序主要功能是進行亮度顯示，和延時時間的裝載，程序如下LOOPSWITCHDISOUTBREAKCASE1S2BREAKCASE2S3BREAKCASE3S4BREAKCASE4S5BREAKCASE5S6BREAKCASE6S7BREAKCASE7S8BREAKDEFAULTBREAK在LOOP子程序中對不同亮度進行了延時值得設定，主程序中，當接收到過零檢測信號為1時，開始執(zhí)行延時程序，然后輸出調光脈沖，來控制可控硅的導通時間。達到控制燈光亮度。圖47遙控接收中斷流程圖NY圖47是中斷過程進入中斷后，先判斷接收到的低電平脈寬度是否大于2MS，若不是，直接中斷返回；若低電平大于2MS了，則接收并計數(shù)器對低電平脈沖進行計數(shù)。然后判斷高電平脈沖寬度是否大于3MS，若不是，則返回計數(shù)過程；若高電平脈寬大于3MS了，則按照所得脈沖個數(shù)進入相應的功能程序。此時中斷返回。程序編寫如下VOIDINTT0VOIDINTERRUPT0EX00KEYVOL0IFREMOTEIN0DELAY1MS1IFREMOTEIN0WHILE1WHILEREMOTEIN0KEYVOLK0WHILEREMOTEIN1DELAY1MS1KIFK3XIANSHIGOTOOOUUTT同樣我們能用示波器觀察到接收端的脈沖波形。波形如下圖48接收到的脈沖波形由圖48可以看出，接收的脈沖波形與發(fā)射的脈沖波形是相反的。由圖可知，當高電平大于3MS時，我們可以判斷此時接收脈沖發(fā)射已經結束。通知單片機做相應的處理，按脈沖個數(shù)做相應的操作。此處我們先進行等的開關控制，控制程序如下SWITCHKEYVOLCASE2K1K1BREAKCASE3K2K2BREAKCASE4K3K3BREAKCASE5K4K4BREAKCASE6K5K5BREAKCASE7K6K6BREAKCASE8K7K7BREAKCASE9IFDISOUT0X00DISOUT0XFFELSEDISOUTLOOPBREAKDEFAULTBREAK由程序可知，我們可以根據(jù)不同的脈沖個數(shù)來控制不同的電器開關。遙控端第一次按下按鍵，發(fā)送脈沖，接收端接收脈沖，根據(jù)脈沖個數(shù)進行開關控制，此時開關打開，仿真我們用LED顯示，此時LED亮，如圖49。當遙控端再次按下同一個按鍵時，接收端便關閉了電器開關，仿真中此時LED滅如圖410。圖49仿真中LED點亮圖圖410仿真中LED熄滅圖圖411顯示流程圖本次設計中用到了兩個數(shù)碼管進行按鍵值和調光燈亮度的顯示。流程圖如圖411。當接收到的低電平脈沖值是9的時候，顯示按鍵值得那個數(shù)碼管繼續(xù)顯示當前的脈沖值，另外一個數(shù)碼管對調光燈的當前亮度值進行顯示，隨按鍵按下進行改變，仿真圖如圖412和圖413。如果不等于9，數(shù)碼管顯示按鍵值，顯示亮度值得數(shù)碼管顯示當前的亮度值，不隨按鍵改變，仿真圖如圖414和圖415。圖412顯示仿真圖圖413顯示仿真圖圖414顯示仿真圖圖415顯示仿真圖結論本次系統(tǒng)設計是基于單片機的紅外遙控家用電器，主要針對的是照明燈。首先是對家用電器的開關進行遙控控制。其次是對家用照明燈進行燈光亮度調節(jié)。具有控制簡單、實施方便、成本低廉、實用性強等特點。有效的解決了家用照明燈開關等麻煩，開關控制電路多，亮度不能調節(jié)，室內裝修不美觀等問題。本單片機遙控設計方案符合絕大多數(shù)要應用到遙控的電器系統(tǒng)，是自行設計遙控器的理想方案。這是本次設計解決的問題，但是由于個人能力有限，還沒有完全實現(xiàn)全部的設計思路。1、還沒有完全實現(xiàn)用一個遙控器來控制家庭全部的電器，包括電視機，電冰箱，空調等各功能控制。2、編碼方式沒有用市場遙控器所采用的串行碼編碼，而是采用更簡單的碼分編碼方式，這種方式編碼方式簡單，可行性強，但是在實際運用中存在誤差，只適用于遙控按鍵比較少的遙控器編碼。3、該系統(tǒng)只能適用于短距離的遙控控制（10M以內），而且紅外線不能穿透墻，門等，故遙控范圍受到打得限制。如果是采用調頻或調幅等發(fā)射和接收編碼，可大大提高遙控距離，并且不受角度影響。由于本人水平有限上述這些問題還沒有得到有效解決，只有在不斷學習和探索中再進行解決。致謝歷時將近三個月畢業(yè)設計和畢業(yè)論文終于完成了，首先在此感謝我的指導老師朱治國老師在整個畢業(yè)設計和畢業(yè)論文的完成中給予我很大的幫助。在畢業(yè)設計初期研究方向，研究過程中遇到的各種問題，朱老師都對我提出了很多寶貴的意見，細心為我講解遇到的各種問題。在后期論文制作中，更是嚴格把關，認真審查，給我指出了論文中存在不足的地方，提出了很多建設性的指導意見。我能順利完成本論文和朱老師的認真指導，辛苦批閱是離不開的。參考文獻1郭天祥51單片機C語言教程M北京電子工業(yè)出版社，20132楊局義，楊堯，楊曉琴等單片機課程設計指導M北京清華大學出版社，20093謝維成楊加國單片機原理與應用及C51程序設計M北京清華大學出版社，20064譚浩強C程序設計M北京清華大學出版社，20055ONLINECOMPUTERLIBRARYCENTER，INCHISTORYOFOCLCEB/OL20000108AHTTP/WWWOCLCORG/ABOUT/HISTORY/DEFAULTHTM6郭愛民淺談提高圖書的綜合質量C/王君仁主編編輯出版文集大連大連理工大學出版社，199370827陶建人動接觸減振法及其應用D大連大連理工大學，1988A。附錄一、英文原文PACKETDELIVERYPERFORMANCEOFSIMPLECOOPERATIVERELAYINGINREALWORLDCARTOCARCOMMUNICATIONSABSTRACTWEEVALUATETHEPACKETDELIVERYPERFORMANCEOFLOWCOMPLEXCOOPERATIVERELAYINGINCARTOCARCOMMUNICATIONSBYREALWORLDMEASUREMENTSTHERATIOANDTEMPORALCORRELATIONOFPACKETDELIVERYAREEVALUATEDFORSUBURBANANDHIGHWAYENVIRONMENTSUSINGTHREECARSEQUIPPEDWITHPROGRAMMABLERADIOSANDSERVINGASSENDER,RELAY,ANDDESTINATIONWECOMPARETHERELAYINGPERFORMANCETOTHATOFPURETIMEDIVERSITYANDSHOWHOWTEMPORALAUTOCORRELATIONOFPACKETDELIVERYISAKEYFACTORINWHETHERORNOTRELAYINGEXHIBITSBENEFITSRESULTSARERELEVANTINTHEDESIGNOFRELAYSELECTIONPROTOCOLS,ASTHEYGIVEGUIDELINESFORTHEAFFORDABLESELECTIONDELAYINDEXTERMSCOOPERATIVERELAYING,VEHICULARCOMMUNICATIONS,TIMEDIVERSITY,MEASUREMENTS,TESTBED,VANETIINTRODUCTIONANDMOTIVATIONOOPERATIVEDIVERSITYTECHNIQUESHAVEBEENDEVELOPEDTOMITIGATETHENEGATIVEEFFECTSOFSMALLSCALEFADINGCAUSEDBYMULTIPATHPROPAGATION1THEYAPPLYRELAYNODESTHATOVERHEARTRANSMISSIONSFROMASENDERTOADESTINATIONANDFORWARDTHEOVERHEARDDATATOTHEDESTINATIONSUCHCOOPERATIVERELAYINGEXPLOITSTHEBROADCASTNATUREOFTHECHANNELANDEMPLOYSTHECONCEPTOFSPACETIMEDIVERSITYAHUGEAMOUNTOFRESEARCHHASBEENDONEINTHEPASTTENYEARSTOASSESSTHEBENEFITSANDDRAWBACKSOFCOOPERATIVERELAYINGBYSIMULATIONSANDANALYTICALMEANSSEE25ANDREFERENCESTHEREINGIVENTHEGREATBODYOFPUBLICATIONSINTHISDOMAIN,ITISSURPRISINGTHATONLYFEWSTUDIESASSESSINGCOOPERATIVERELAYINGWITHREALWORLDMEASUREMENTSINREALISTICENVIRONMENTSWEREPUBLISHEDSOFAR69INPARTICULAR,THEAUTHORSOFTHISLETTERARENOTAWAREOFANYPUBLICATIONINVESTIGATINGCOOPERATIVERELAYINGINAREALENVIRONMENTFORVEHICULARADHOCNETWORKSTHISLACKOFPRACTICALRESULTSISPARTLYDUETOTHEFACTTHATIMPLEMENTATIONSOFCOOPERATIVERELAYINGREQUIRECHANGESINTHEDATALINKLAYERAND/ORPHYSICALLAYEROFTHEPROTOCOLSTACKPROGRAMMABLEHARDWAREPLATFORMSENABLINGSUCHIMPLEMENTATIONSHAVEBEENCOMMERCIALLYAVAILABLEFORREASONABLEPRICESFORJUSTAFEWYEARSTHEGOALOFOURWORKISTOCONTRIBUTETOWARDCLOSINGTHISRESEARCHGAPBASEDONANIMPLEMENTATIONOFALOWCOMPLEXCOO