毕 业 设 计
学生姓名： 学 号： 学 院： 信息学院 专 业： 通信工程 题 目： 智能红外遥控暖风机的设计 指导教师： 评阅教师：
2012 年 6 月
毕 业 设 计 中 文 摘 要
目 录
1 引言 . ..................................................................................................................................... 1
1．1 红外遥控技术简介 . ....................................................................................................... 1
1．2 红外遥控的发展及现状 . ............................................................................................... 2
1．3 设计任务 . ....................................................................................................................... 3
2 系统总体设计 . ..................................................................................................................... 3
3 系统硬件电路设计 . ............................................................................................................. 4
3．1 单片机系统电路 . ........................................................................................................... 4
3．2 遥控器键盘电路 . ........................................................................................................... 8
3．3 红外遥控发射电路 . ....................................................................................................... 9
3．4 红外遥控接收电路 . ..................................................................................................... 11
3．5 暖风机控制电路 . ......................................................................................................... 12
3．6 红外遥控暖风机总电路 . ............................................................................................. 14
4 系统软件程序设计 . ........................................................................................................... 15
4．1 Keil软件 . .................................................................................................................... 15
4．2 红外遥控发射系统程序设计 . ..................................................................................... 16
4．3 红外遥控接收系统程序设计 . ..................................................................................... 17
5 系统仿真 . ........................................................................................................................... 19
5．1 Proteus软件 . .............................................................................................................. 19
5．2 Proteus仿真过程 . ...................................................................................................... 20
5．3 Proteus仿真结果 . ...................................................................................................... 20
结 论 . ..................................................................................................................................... 23
致 谢 . ..................................................................................................................................... 24
参 考 文 献 . ........................................................................................................................... 25
附录 A 程序清单 . ................................................................................................................... 26
1 引言
1．1 红外遥控技术简介 红外遥控技术是红外技术、红外通讯技术和遥控技术的结合。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其他电器设备。由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体。红外遥控技术近年来得到了迅猛发展，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用。随着生活水平的提高，人们对产品的追求是使用更方便、更具智能化，红外遥控技术正是一个重点的发展方向。
1．1．1 红外技术
红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01μm ～1000μm 。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38μm ～0.76μm 的光波为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01μm ～0.38μm 的光波为紫外光（线），波长为0.76μm ～1000μm 的光波为红外光（线）。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。
红外技术的优点：
1）隐蔽性好，不易被干扰；
2）环境适应性好，在夜间和恶劣天气下的工作能力优于可见光；
3）红外系统的体积小，重量轻，功耗低；
4）成本低、速度快，而且带宽几乎不受限制；
5）由于是靠目标和背景之间目标各部分之间的温度形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光。
1．1．2 红外通讯技术
红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、移动电话之间进行数据交换，电视机、空调、暖风机的遥控等。
红外通讯技术一般采用红外光波段内的近红外线，波长在0.75μm 至25μm 之间。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力较差，所以红外通讯技术更适合应用在短
距离无线通讯的场合。目前，红外通讯主要应用于数据通信和遥控这两方面。数据通信具有数据传输量大，传输速率高等特点，但距离较近，至多可达到1m ；红外遥控所需传输的数据量较小，一般仅为几个至几十个字节的控制码，传输距离相对较远（小于10米）。
1．1．3 遥控技术
到底是谁发明了第一个遥控器已无可考证了。最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比，超声传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作。较为理想的是光控方式，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。
由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰 ，是很好的信息传输媒体。信息可以直接对红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进调制，接收端再去掉载波，取到信息从信息的可靠传输来说，后一种方法更好，这就是目前大多数红外遥控器所采用的方法。
1．2 红外遥控的发展及现状
红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式，在车载影音导航系统也被广泛的应用。红外遥控的特点是不影响周边环境不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。
自2005年起，台湾与中国大陆遥控设备产量约占全球总产量的80%，且受海外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求的快速增长的刺激，其出口总值仍在上升。近年来，随着遥控制造产业的不断成熟，遥控器市场竞争十分激烈，遥控器的价格也出现下滑趋势，但高端产品的价格上升势头较好，因此，在未来一两年内，国内供应商主要生产中低端红外产品，而技术较强的台湾同行则将把重点集中在高端红外线或转向射频遥控器。由于国内及香港供应商可提供多种规格的红外线遥控器，而台湾制造商则转向采用更新的技术，因此，中国制造商可为海外买家提供各种规格的遥控器。
国内自身的需求量十分巨大。就拿福建省来说，福建是国内的电子大省之一，厦华、厦新、万利达和灿坤等电子厂商对红外遥控设备需求量十分巨大，而福建省内主要的红外遥控设备厂商是厦门华联，其每年对红外遥控芯片的需求量在两千万以上。由此可见，发展红外遥控技术，不但有巨大的市场前景，促进整个相关行业的发展。
1．3 设计任务
1）以单片机为核心设计一个红外遥控系统并进行仿真；
2）用红外遥控器对暖风机进行控制，实现暖风机的开/关，定时，温度高低的转换等功能；
3）遥控距离可达8～9米。单片机的工作电压为5V ，遥控器的工作电压为4.5V ，可用三节电池代替。
2 系统总体设计
本设计是以单片机为控制器，利用红外遥控来控制暖风机的开关及运行。
其红外遥控装置主要包括红外发射系统和红外遥控接收系统。发射系统实际就是由单片机控制的一个遥控器，把待发送的数据转换成一定格式的脉冲，然后驱动红外发射管向外发送数据，通过发射电路对数据进行调制，将已调信号通过红外发射管进行发射；接收电路的接收头对已调信号进行接收、放大、解调，还原成与同步发射格式相同的脉冲信号，最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现信号的传输。数据的编码和解码由AT89S51的内部定时器和外部中断功能实现。
发射系统包括51单片 机、操作键盘、编码芯片、红外发射电路等模块，如图1。其中核心器件是单片机AT89S51，该芯片主要完成红外遥控编码，按键采用4×4矩阵式编码，发射电路主要元件为红外发光二极管，发射指示灯用来表示红外遥控码已经发出。
图 1 红外遥控发射系统
接收部分包括51单片机，一体化红外接收头、指示灯、数码管显示以及暖风机的定时、调温控制等模块，如图2。其中核心器件是单片机AT89S51，用来红外遥控解码，并且对暖风机的定时、指示灯以及调温进行控制，一体化红外接收头为集成模块。
图 2 接收控制系统
红外遥控基本原理框图如图3：
图 3红外遥控基本原理图 3 系统硬件电路设计
系统电路主要由发射电路和接收电路组成。发射电路由单片机，矩阵键盘，红外线发射电路组成；接收电路由单片机，指示灯，暖风机控制部分组成。下面对各个模块逐一分析。
3．1 单片机系统电路
此系统采用通用的51系列单片机，即AT89S51。它是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机，其内存为4KB ，它是由ATMEL 公司生产的，该单片机兼容MSC-51指令系统及80C51引脚结构。这种单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多
见，价格便宜, 技术比较成熟且容易实现。
3．1．1 AT89S51的特点
•MCS-51产品指令系统完全兼容
•32个可编程I/O口线
•2个16位定时/计数器
•全双工串行UART 通道
•6个中断源
•中断唤醒省电模式
•看门狗（WDT ）及双数据指针
•灵活的在系统编程（ISP 字节或页写模式）
•4K 字节在系统编程（ISP ）Flash 闪速存储器
•4.0V ～5.5V 的工作电压范围
•1000次擦写周期
•时钟频率0Hz ～33MHz
•3级加密 图 4 单片机引脚
•128×8字节内部RAM •低功耗空闲和掉电模式
•中断可从空闲模唤醒系统 •看门狗（WDT ）及双数据指针
•电标识和快速编程特性 •灵活的在系统编程（ISP 字节或页写模式）
3．1．2 引脚功能
AT89S51的引脚图如图4，各引脚功能如下：
•Vcc ：电源电压，芯片供电输入端子
•GND ：地
•P0口：是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。内部无上拉电阻，需要外接。在作为一般I/O输出口时，每位能驱动8个TTL 逻辑门电路；在扩充外部数据存储器时，分时输出数据和低8位地址；在 F1ash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
•P1口:是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。Pl 口作输出时，可带4 个TTL 逻辑门电路。作输入口使用时，必须先向该引脚写1。
•P2口：是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O口。做一般I/O口时，用法同P1。
扩充外部存储器时，做高8位地址。 •P3口：除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表1所示。P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
表 1 P3口第二功能 •RST ：复位输入。正常工作时，该引脚必须加低电平，若加两个机器周期以上的高电平，则单片机复位。
•ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。
•PSEN ：是外部程序存储器的读选通信号线。当 AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN 信号。
•EA /VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH ），EA 端必须保持低电平（接地）。
•XTALl ：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
•XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3．1．3 时钟电路
AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTALl 和XTAL2分别是该放大器的输入端输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，本系统振荡电路均采用内部振荡，如图5所示：
图 5 时钟电路
外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路。在使用石英晶体时，电容一般使用30pF ±10pF ，而使用陶瓷谐振器一般使用40pF ±10pF 。本系统采用石英晶体谐振器。
3．1．4 复位电路
AT89S51复位引脚RST/VP通过片内一个施密特触发器(抑制噪声作用) 与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。当振荡电路工作，并且在RST 引脚上加一个至少保持2个机器周期的高电平时，就能使AT89S51完成一次复位。
复位不影响RAM 的内容。复位后，PC 指向0000H 单元，使单片机从起始地址0000H 单元开始重新执行程序。所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。
51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。上电复位利用电容器充电来实现。按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。前者将复位端通过电阻与Vcc 相接；后者利用RC 微分电路产生正脉冲来达到复位目的。复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。电路图如图6：
图 6 复位电路
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3．2 遥控器键盘电路
3．2．1 键盘种类
遥控器所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。
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编码键盘又叫独立键盘，键与键之间相互独立。编码键盘基本任务是识别按键，提供按键读数。编码键盘的优点是使用比较方便，亦不需要编写太复杂的程序。其缺点是使用的硬件较复杂。
非编码键盘的按键是排列成行、列矩阵形式的，又叫矩阵键盘。按键的作用只是简单地实现接点的接通或断开，须有一套相应的程序与之配合，才能产生相应的键码，非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路。非编码键盘硬件电路简单，但需要通过软件来解决按键的识别、防抖动以及如何产生键码的问题。
本系统采用非编码键盘，如图7：
3．2．2 键盘的延时抖动
当按键开关的触点闭合或断开到其稳定，会产生一个短暂的抖动和弹跳，这是机械式开关的一个共性问题。其抖动图如图8所示：
图 7 非编码键盘电路
图 8 延时抖动波形
消除由于按键抖动和弹跳产生的干扰可采用硬件方法，也可以采用软件延迟的方法。硬件消抖，也就是采用电子元器件所构成的电子电路来消除按键触点抖动，应用于按键数量较少的键盘。软件消抖，也就是利用软件程序来消除按键触点抖动，应用于按键较多的键盘。
独立键盘采用硬件法消除延时抖动，矩阵键盘采用软件法消除延时抖动。
3．3 红外遥控发射电路
红外遥控发射端由编码电路、载波信号产生电路和发射管驱动电路组成。其中编码由单片机软件编程实现。 3．3．1 红外遥控信号的编码 1）编码的定义
遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类。本红外遥控器就是采用脉冲相位调制进行编码的。当发射器按键按下后，既有遥控码发出，其遥控码编码定义为：引导码由9ms 的低电平和4.5ms 的高电平组成，引导吗也叫起始码；0码由0.56ms 低电平和0.56ms 高电平组合而成，脉冲宽度为1.12ms ；1码由1.68ms 低电平和0.56ms 高电平组合而成，脉冲宽度为2.24ms ，如图9所示：
引导码
0码
1码
4.5ms
9ms
0.56ms
0.56ms
1.68ms
0.56ms
图 9 遥控编码定义
2）按键的编码
当我们按下遥控器按键时，遥控器将发出如表2所示的一串二进制代码，我们称之为一帧数据。根据其功能的不同，可将他们分为5部分，分别为引导码、用户码、用户反码、数据码、数据反码。遥控器发射代码时，均是低位在前，高位在后。
表 2 遥控编码格式
引导码作为接收数据的准备脉冲，当接收到引导码时，表示一帧数据的开始。 用户码由8位二进制组成，共256种，用于区分不同厂家的遥控器，可以有效防止多个遥控设备之间的干扰。在同一个遥控器中用户码是一样的。
用户反码是用户码的各位取反，主要是为了加强遥控器的可靠性。如果用户码与用户反码不匹配，则说明本帧数据出错，应丢弃。
数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。在同一个遥控器上，所有按键的数据码均不相同。
数据反码是数据码的得各位取反。通过数据码与数据反码的比较，可判断接收到的数据是否正确。如果数据码与数据反码不满足相反的关系，则说明本次遥控接收有误，数据应丢弃。
3．3．2 载波信号产生、调制电路
红外发射管需以38kHz 的载波发射信号。为了减少定时器资源，减轻单片机CPU 的工作负担，通过石英晶体多谐振荡器产生38kHz 的载波信号。其电路图如图10所示：
图 10 载波产生电路
二进制信号的调制仍由发送单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率的38kHz 的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为38kHz 的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。 3．3．3 红外发射管驱动电路
发射电路的主要元器件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm 左右。
由于红外发射管的驱动电流I f 决定了红外发射的距离，因此，红外发射二极管需要构建驱动电路，如图11所示。三极管的选用主要考虑最大集电极电流Icm 要大于红外
发射管的I fm ，9013符合。
三极管基极偏流R2由下式选取: R2=(Vbes+Ubes-U的)/(Ic/β)
其中，Vbes 为三极管基极-发射级的饱和导通压降，一般取-0.7V ；Ud 为三极管导通时输入低电平电压，其值小于0.5V ，一般取0.3V ；Ic 为三级管的集电极电流，因为本模块电路中，红外发射管工作时以通断比1:1的方式发射信号，为获得最佳的发射距离，可取Ic 约等于2I fm ，但不要超过2I fm ，否则易损坏红外发射管；β为三极管的电流放大系数，一般取50左右较为可靠。若Vcc 为5V ，发射管的I fm 为0.1A ，则
R2≧1k Ω，可取R2=1 kΩ。 限流电阻R3由下式选取： R3=(Vcc+Uces-Vf)/Ic
其中，Uces 为三极管集电极-发射级的饱和导通压降，一般取-0.3V ；若Vcc 为5V ，则
R3≧17.5Ω，可取R3=75Ω。
图 11 红外发射管驱动电路
3．4 红外遥控接收电路
红外遥控发射的二进制代码，在接收端需要对其进行解码，其接收模块具有自动滤除载波的功能，完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出的信号遥控器的编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜、性能可靠的一体化红外接头（HS0038，它接收红外线信号频率为38kHz ，周期为26μs ）接收红外信号，再送给单片机，经单片机解码去执行控制相关对象。
3．5 暖风机控制电路
红外遥控器的按键控制暖风机的功能。暖风机的的控制部分包括暖风机的定时、指示灯以及调温进行控制等模块。其功能由遥控器键盘控制：1键控制冷风，2键控制低热风，3键控制高热风，4键用于定时控制，5键用作关机键。 3．5．1 指示灯电路
如图12，D1表示冷风指示灯，D2表示低热风指示灯，D3表示高热风。功能表如表3：
表 3 温度控制指示灯
图 12 指示灯电路
D4-D6表示定时处理指示灯，共设定五种时间，即15分钟，30分钟，45分钟，60分钟，90分钟。
按键第1次按下，表示定时15分钟，D4指示灯亮； 按键第2次按下，表示定时30分钟，D5指示灯亮； 按键第3次按下，表示定时45分钟，D6指示灯亮； 按键第4次按下，表示定时60分钟，D4、D6指示灯亮； 按键第5次按下，表示定时90分钟，D4、D5、D6指示灯亮；
按键第6次按下，表示定时取消，D4、D5、D6指示灯全灭；之后又重复以上过程。
其功能表如表4:
3．5．2 温度控制电路
P0口接温度控制电路，主要实现冷风，低热风，高热风的控制，其电路图如图13：
图 13 暖风机的温度控制电路
暖风机只要开机，不论处于何种工作状态，风扇电机都必须送风工作，无风干烧会造成相关塑料件的热变形损坏。实现开机送风的方法是单片机中的P0.0～P0.2口，可用三支二极管D10、D11、D12组成三与门电路。其工作原理是：
按调温键K1，暖风机启动并进入冷风工作状态，单片机的P0.0口输出低电平，通过三与门的D8～D13支路使三极管Q1导通，Q2饱和，并触发可控硅SCR 导通，使风扇电机通电工作，冷风发光二极管导通。
按调温键K2，暖风机进入低热送风工作状态，单片机的P0.0口恢复高电平，P0.1输出低电平，该低电平一路通过三与门的D8-D11-D13支路维持可控硅SCR 的导通，即维持风扇电机工作，另一路通过二与门的D8支路到达三极管Q3的基极而使Q3导通，继电器J1通电吸合，其常开触点J1-1吸合，VR1（1200W ）通电加热，低热发光二极管
导通，从而实现低热送风功能，此时，PTC 暖气机只相当于一个1200W 的暖风机。
按调温键K3，暖气机进入高热送风工作状态，P0.1口恢复高电平，P0.2输出低电平，该低电平分三路去控制，一路通过三与门的D12、D13支路维持风扇电机工作，一路通过二与门的D9支路维持Q3的导通，即维持继电器J1的吸合和VR1（1200W ）的通电工作，第三路直接到达三极管Q4基极，使Q4导通，继电器J2通电吸合，其常开触点J2-1吸合，VR2（600W ）通电加热，高热发光二极管导通，此时二组VR 同时加热，相当于一个1800W 的暖风机。
3．6 红外遥控暖风机总电路
该红外遥控暖风机系统包括发射系统和接收系统。发射系统电路图如图14，接收系统电路图如图15。
图 14 发射系统电路图
图 15 接收系统电路图
4 系统软件程序设计
4．1 Keil软件
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件。本设计选择使用Keil 作为开发工具。Keil 作为一种专门的单片机应用开发软件，它具有很强大的功能。它集成了C 编译器，汇编编译器等。本设计使用汇编语言进行开发，产生*.asm文件，然后将*.asm文件加载到Proteus 中的单片机中，生成*.hex文件，在Protues 中调试运行。
Keil 软件是目前最流行开发80C51系列单片机的软件工具，这从近年来各单片机仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil C51即可看出。Keil C51提供了包括C 语言编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。掌握这一软件对于使用80C51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，即使不使用C 语言而使用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令开发者事半功倍。软件系统程序清单见附录 A。
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4．2 红外遥控发射系统程序设计
发送系统总体流程图如图16： 第 16 页 共 39 页
发射数据流程图如图17：
图 16 发送系统总体流程图
图 17 发射数据流程图
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键盘扫描流程图如图18所示：
图 18 键盘扫描流程图
4．3 红外遥控接收系统程序设计
接收系统总流程图如图19所示：
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第 18 页 共 39 页
图 19 接收系统总流程图
按
键处理流程图如图20所示：
图 20 按键处理流程图
接收数据流程：
1）初始化外部中断0为下降沿中断； 2）进入外部中断，关闭外部中断；
3）对引导码进行判断。如果引导码正确，准备接收下面一帧遥控数据，以查询方式判断遥控数据的0和1，如果非引导码，则退出外部中断；
4）数据接收顺序：用户码，用户反码，数据码，数据反码；
5）当接收到32位数据时，说明一帧数据接收完毕。比较数据码和数据反码，若数据码取反后与数据反码不同，则表示为无效数据，应放弃；
6）开启外部中断，准备下一次遥控接收。
5 系统仿真
5．1 Proteus软件
本系统最后采用Proteus 软件进行了系统仿真。
Proteus 软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的EDA 工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件采用虚拟仿真技术，具有强大的设计和仿真功能，很好地解决了单片机及其外围电路的设计和协同仿真问题，可以在没有单片机实际硬件的条件下，利用PC 实现单片机软件和硬件同步仿真，仿真结果可以直接应用于真实设计，极大的提高了单片机应用系统的设计效率，同时也使单片机的学习和应用开发过程变得容易和简单。Proteus 软件包括了丰富的元器件库，可以根据不同的要求设计各种单片机应用系统。
Proteus 软件具有4大功能：
智能原理图设计丰富的器件库。超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；
智能化的连线功能。自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间，并且支持总线结构，使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；
可输出高质量图纸。通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP 图纸，可以方便地供WORD 、POWERPOINT 等多种文档使用。
完善的电路仿真功能。
5．2 Proteus仿真过程
单片机仿真过程大致分以下3步：
1）在ISIS 平台上进行系统的电路设计、元器件选择、接插件、链接电路和电气检测等。
2）在ISIS 平台上进行系统的程序设计、编译、代码调试，最后生成目标代码文件(*.hex)。
3）在ISIS 平台上把目标代码文件加载到单片机系统中仿真运行，并实现系统的实时交互、协同仿真。相当程度的反映了实际系统的运行情况。
使用Proteus 软件仿真，可以有效验证程序的可执行性，并能在设计中实时作出调整，其流程图如图21、图22所示。
图 22 Proteus 仿真与设计流程图
图 21 Proteus 设计流程图
5．3 Proteus仿真结果
由于仿真软件本身器件的缺乏，这里只对红外遥控编码、解码进行仿真。 编码部分由示波器进行显示，发射时先发送低位，在发送高位；解码部分通过8个黄色的LED 灯显示，D0-D7的顺序是从低到高，灯亮表示为1码，灯灭表示为0码。1-5键的编码、解码仿真图。
键1的编码、解码仿真图如图23、24：
图23 键1的编码数据
键2的编码、解码仿真图如图25、26：
图 25 键2的编码数据
键3的编码、解码仿真图如图27、28：
图 27键2的编码数据
图 23 键1的解码显示
图 25键2的解码显示
图 27键2的解码显示
键4的编码、解码仿真图如图29、30：
图 29
键
4的编码数据
键5的编、解码仿真图如图31、
32：
图 31 键5的编码数据
图 29 键4的解码显示 32 键5的编码数据
图
结 论
该设计以51单片机为核心实现红外遥控的发送和接收，实现红外遥控信号的编码和解码。同时以单片机为核心控制暖风机的简单的功能。
发射系统包括51单片机、操作键盘、编码芯片、红外发射电路等模块。其中核心器件是单片机AT89S51，该芯片主要完成红外遥控编码，按键采用4×4矩阵式编码，发射电路主要元件为红外发光二极管，发射指示灯用来表示红外遥控码已经发出。其工作过程是把待发送的数据转换成一定格式的脉冲，然后驱动红外发射管向外发送数据，通过发射电路对数据进行调制，将已调信号通过红外发射管进行发射；
接收系统包括51单片机，一体化红外接收头、指示灯、数码管显示以及暖风机的定时、调温控制等模块，如图2。其中核心器件是单片机AT89S51，用来红外遥控解码，并且对暖风机的定时、指示灯以及调温进行控制，一体化红外接收头为集成模块。其工作过程是接收头对已调信号进行接收、放大、解调，还原成与同步格式相同的脉冲信号，最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现信号的传输。
数据的编码和解码由AT89S51的内部定时器和外部中断功能实现。
通过Proteus 的仿真，实现了红外遥控的编码和解码，以及暖风机的一些基本功能，不足之处就是由于器件的限制，有些仿真未能实现，在现实生活中可以用一些集成芯片来改善这些不足。
另外，可以添加一些暖风机的功能，例如实时显示暖风机的温度，通过温度检测，对暖风机进行智能控制。
致 谢
此次毕业设计每个阶段的工作都得到了指导老师的悉心指导，她的尽业精神，谆谆教导都给我留下了深刻的印象，老师治学严谨，学识渊博，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，使我不仅接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。我无法用准确的语言来表达感谢之情，在此，我忠心地对崔老师表示真诚地感谢与祝福。
参 考 文 献
1 肖金球. 单片机原理与接口技术. 北京：清华大学出版社，2004.12
2 范洪刚，魏学海，任思璟.51单片机自学笔记. 北京：北京航空航天大学出版社，2010.1
3 张元良，王建军. 单片机开发技术实例教程. 北京：机械工业出版社，2010.8 4 王守中. 一读就通51单片机开发. 北京：电子工业出版社.2011.2 5 罗平.PTC 暖风机原理分析. 家用电器，[期刊论文].2001.1
6 李拥军，方卫民. 单片机在暖风机中的应用. 国外电子元器件，[期刊论文].2000.2
7 沙占友. 单片机外围电路设计[M].北京：电子工业出版社.2006.6 8 向丹. 用于暖风机的温度测控系统设计. 广东技术师范学院学报.2010.3 9 刘同法，陈忠平，彭继卫，眭仁武. 单片机外围接口电路与工程实践. 北京：北京航空航天大学出版社，2009.3
10 陈尔绍. 电子控制电路实例. 北京：电子工业出版社.2004.11
11 周润景，张丽娜，丁莉. 基于PROTEUS 的电路及单片机设计与仿真. 第2版. 北京：北京航空航天大学出版社，2010
12 谢宜仁. 单片机接口技术实用宝典. 北京：机械工业出版社.2010.7
13 薛小玲，刘志群，贾俊荣. 单片机接口模块应用与开发实例详解. 北京：北京航空航天大学出版社.2010.1
附录 A 程序清单
略
毕 业 设 计
学生姓名： 学 号： 学 院： 信息学院 专 业： 通信工程 题 目： 智能红外遥控暖风机的设计 指导教师： 评阅教师：
2012 年 6 月
毕 业 设 计 中 文 摘 要
目 录
1 引言 . ..................................................................................................................................... 1
1．1 红外遥控技术简介 . ....................................................................................................... 1
1．2 红外遥控的发展及现状 . ............................................................................................... 2
1．3 设计任务 . ....................................................................................................................... 3
2 系统总体设计 . ..................................................................................................................... 3
3 系统硬件电路设计 . ............................................................................................................. 4
3．1 单片机系统电路 . ........................................................................................................... 4
3．2 遥控器键盘电路 . ........................................................................................................... 8
3．3 红外遥控发射电路 . ....................................................................................................... 9
3．4 红外遥控接收电路 . ..................................................................................................... 11
3．5 暖风机控制电路 . ......................................................................................................... 12
3．6 红外遥控暖风机总电路 . ............................................................................................. 14
4 系统软件程序设计 . ........................................................................................................... 15
4．1 Keil软件 . .................................................................................................................... 15
4．2 红外遥控发射系统程序设计 . ..................................................................................... 16
4．3 红外遥控接收系统程序设计 . ..................................................................................... 17
5 系统仿真 . ........................................................................................................................... 19
5．1 Proteus软件 . .............................................................................................................. 19
5．2 Proteus仿真过程 . ...................................................................................................... 20
5．3 Proteus仿真结果 . ...................................................................................................... 20
结 论 . ..................................................................................................................................... 23
致 谢 . ..................................................................................................................................... 24
参 考 文 献 . ........................................................................................................................... 25
附录 A 程序清单 . ................................................................................................................... 26
1 引言
1．1 红外遥控技术简介 红外遥控技术是红外技术、红外通讯技术和遥控技术的结合。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其他电器设备。由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体。红外遥控技术近年来得到了迅猛发展，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用。随着生活水平的提高，人们对产品的追求是使用更方便、更具智能化，红外遥控技术正是一个重点的发展方向。
1．1．1 红外技术
红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01μm ～1000μm 。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38μm ～0.76μm 的光波为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01μm ～0.38μm 的光波为紫外光（线），波长为0.76μm ～1000μm 的光波为红外光（线）。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。
红外技术的优点：
1）隐蔽性好，不易被干扰；
2）环境适应性好，在夜间和恶劣天气下的工作能力优于可见光；
3）红外系统的体积小，重量轻，功耗低；
4）成本低、速度快，而且带宽几乎不受限制；
5）由于是靠目标和背景之间目标各部分之间的温度形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光。
1．1．2 红外通讯技术
红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、移动电话之间进行数据交换，电视机、空调、暖风机的遥控等。
红外通讯技术一般采用红外光波段内的近红外线，波长在0.75μm 至25μm 之间。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力较差，所以红外通讯技术更适合应用在短
距离无线通讯的场合。目前，红外通讯主要应用于数据通信和遥控这两方面。数据通信具有数据传输量大，传输速率高等特点，但距离较近，至多可达到1m ；红外遥控所需传输的数据量较小，一般仅为几个至几十个字节的控制码，传输距离相对较远（小于10米）。
1．1．3 遥控技术
到底是谁发明了第一个遥控器已无可考证了。最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比，超声传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作。较为理想的是光控方式，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。
由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰 ，是很好的信息传输媒体。信息可以直接对红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进调制，接收端再去掉载波，取到信息从信息的可靠传输来说，后一种方法更好，这就是目前大多数红外遥控器所采用的方法。
1．2 红外遥控的发展及现状
红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式，在车载影音导航系统也被广泛的应用。红外遥控的特点是不影响周边环境不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。
自2005年起，台湾与中国大陆遥控设备产量约占全球总产量的80%，且受海外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求的快速增长的刺激，其出口总值仍在上升。近年来，随着遥控制造产业的不断成熟，遥控器市场竞争十分激烈，遥控器的价格也出现下滑趋势，但高端产品的价格上升势头较好，因此，在未来一两年内，国内供应商主要生产中低端红外产品，而技术较强的台湾同行则将把重点集中在高端红外线或转向射频遥控器。由于国内及香港供应商可提供多种规格的红外线遥控器，而台湾制造商则转向采用更新的技术，因此，中国制造商可为海外买家提供各种规格的遥控器。
国内自身的需求量十分巨大。就拿福建省来说，福建是国内的电子大省之一，厦华、厦新、万利达和灿坤等电子厂商对红外遥控设备需求量十分巨大，而福建省内主要的红外遥控设备厂商是厦门华联，其每年对红外遥控芯片的需求量在两千万以上。由此可见，发展红外遥控技术，不但有巨大的市场前景，促进整个相关行业的发展。
1．3 设计任务
1）以单片机为核心设计一个红外遥控系统并进行仿真；
2）用红外遥控器对暖风机进行控制，实现暖风机的开/关，定时，温度高低的转换等功能；
3）遥控距离可达8～9米。单片机的工作电压为5V ，遥控器的工作电压为4.5V ，可用三节电池代替。
2 系统总体设计
本设计是以单片机为控制器，利用红外遥控来控制暖风机的开关及运行。
其红外遥控装置主要包括红外发射系统和红外遥控接收系统。发射系统实际就是由单片机控制的一个遥控器，把待发送的数据转换成一定格式的脉冲，然后驱动红外发射管向外发送数据，通过发射电路对数据进行调制，将已调信号通过红外发射管进行发射；接收电路的接收头对已调信号进行接收、放大、解调，还原成与同步发射格式相同的脉冲信号，最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现信号的传输。数据的编码和解码由AT89S51的内部定时器和外部中断功能实现。
发射系统包括51单片 机、操作键盘、编码芯片、红外发射电路等模块，如图1。其中核心器件是单片机AT89S51，该芯片主要完成红外遥控编码，按键采用4×4矩阵式编码，发射电路主要元件为红外发光二极管，发射指示灯用来表示红外遥控码已经发出。
图 1 红外遥控发射系统
接收部分包括51单片机，一体化红外接收头、指示灯、数码管显示以及暖风机的定时、调温控制等模块，如图2。其中核心器件是单片机AT89S51，用来红外遥控解码，并且对暖风机的定时、指示灯以及调温进行控制，一体化红外接收头为集成模块。
图 2 接收控制系统
红外遥控基本原理框图如图3：
图 3红外遥控基本原理图 3 系统硬件电路设计
系统电路主要由发射电路和接收电路组成。发射电路由单片机，矩阵键盘，红外线发射电路组成；接收电路由单片机，指示灯，暖风机控制部分组成。下面对各个模块逐一分析。
3．1 单片机系统电路
此系统采用通用的51系列单片机，即AT89S51。它是一种低功耗、高性能CMOS8位单片机，其内存为4KB ，它是由ATMEL 公司生产的，该单片机兼容MSC-51指令系统及80C51引脚结构。这种单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多
见，价格便宜, 技术比较成熟且容易实现。
3．1．1 AT89S51的特点
•MCS-51产品指令系统完全兼容
•32个可编程I/O口线
•2个16位定时/计数器
•全双工串行UART 通道
•6个中断源
•中断唤醒省电模式
•看门狗（WDT ）及双数据指针
•灵活的在系统编程（ISP 字节或页写模式）
•4K 字节在系统编程（ISP ）Flash 闪速存储器
•4.0V ～5.5V 的工作电压范围
•1000次擦写周期
•时钟频率0Hz ～33MHz
•3级加密 图 4 单片机引脚
•128×8字节内部RAM •低功耗空闲和掉电模式
•中断可从空闲模唤醒系统 •看门狗（WDT ）及双数据指针
•电标识和快速编程特性 •灵活的在系统编程（ISP 字节或页写模式）
3．1．2 引脚功能
AT89S51的引脚图如图4，各引脚功能如下：
•Vcc ：电源电压，芯片供电输入端子
•GND ：地
•P0口：是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。内部无上拉电阻，需要外接。在作为一般I/O输出口时，每位能驱动8个TTL 逻辑门电路；在扩充外部数据存储器时，分时输出数据和低8位地址；在 F1ash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
•P1口:是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。Pl 口作输出时，可带4 个TTL 逻辑门电路。作输入口使用时，必须先向该引脚写1。
•P2口：是一个有内部上拉电阻的8位双向I/O口。做一般I/O口时，用法同P1。
扩充外部存储器时，做高8位地址。 •P3口：除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表1所示。P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
表 1 P3口第二功能 •RST ：复位输入。正常工作时，该引脚必须加低电平，若加两个机器周期以上的高电平，则单片机复位。
•ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE （地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。
•PSEN ：是外部程序存储器的读选通信号线。当 AT89S51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN 信号。
•EA /VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH ），EA 端必须保持低电平（接地）。
•XTALl ：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
•XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3．1．3 时钟电路
AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTALl 和XTAL2分别是该放大器的输入端输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，本系统振荡电路均采用内部振荡，如图5所示：
图 5 时钟电路
外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路。在使用石英晶体时，电容一般使用30pF ±10pF ，而使用陶瓷谐振器一般使用40pF ±10pF 。本系统采用石英晶体谐振器。
3．1．4 复位电路
AT89S51复位引脚RST/VP通过片内一个施密特触发器(抑制噪声作用) 与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。当振荡电路工作，并且在RST 引脚上加一个至少保持2个机器周期的高电平时，就能使AT89S51完成一次复位。
复位不影响RAM 的内容。复位后，PC 指向0000H 单元，使单片机从起始地址0000H 单元开始重新执行程序。所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。
51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。上电复位利用电容器充电来实现。按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。前者将复位端通过电阻与Vcc 相接；后者利用RC 微分电路产生正脉冲来达到复位目的。复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。电路图如图6：
图 6 复位电路
本 科 毕 业 设 计
3．2 遥控器键盘电路
3．2．1 键盘种类
遥控器所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。
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编码键盘又叫独立键盘，键与键之间相互独立。编码键盘基本任务是识别按键，提供按键读数。编码键盘的优点是使用比较方便，亦不需要编写太复杂的程序。其缺点是使用的硬件较复杂。
非编码键盘的按键是排列成行、列矩阵形式的，又叫矩阵键盘。按键的作用只是简单地实现接点的接通或断开，须有一套相应的程序与之配合，才能产生相应的键码，非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路。非编码键盘硬件电路简单，但需要通过软件来解决按键的识别、防抖动以及如何产生键码的问题。
本系统采用非编码键盘，如图7：
3．2．2 键盘的延时抖动
当按键开关的触点闭合或断开到其稳定，会产生一个短暂的抖动和弹跳，这是机械式开关的一个共性问题。其抖动图如图8所示：
图 7 非编码键盘电路
图 8 延时抖动波形
消除由于按键抖动和弹跳产生的干扰可采用硬件方法，也可以采用软件延迟的方法。硬件消抖，也就是采用电子元器件所构成的电子电路来消除按键触点抖动，应用于按键数量较少的键盘。软件消抖，也就是利用软件程序来消除按键触点抖动，应用于按键较多的键盘。
独立键盘采用硬件法消除延时抖动，矩阵键盘采用软件法消除延时抖动。
3．3 红外遥控发射电路
红外遥控发射端由编码电路、载波信号产生电路和发射管驱动电路组成。其中编码由单片机软件编程实现。 3．3．1 红外遥控信号的编码 1）编码的定义
遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类。本红外遥控器就是采用脉冲相位调制进行编码的。当发射器按键按下后，既有遥控码发出，其遥控码编码定义为：引导码由9ms 的低电平和4.5ms 的高电平组成，引导吗也叫起始码；0码由0.56ms 低电平和0.56ms 高电平组合而成，脉冲宽度为1.12ms ；1码由1.68ms 低电平和0.56ms 高电平组合而成，脉冲宽度为2.24ms ，如图9所示：
引导码
0码
1码
4.5ms
9ms
0.56ms
0.56ms
1.68ms
0.56ms
图 9 遥控编码定义
2）按键的编码
当我们按下遥控器按键时，遥控器将发出如表2所示的一串二进制代码，我们称之为一帧数据。根据其功能的不同，可将他们分为5部分，分别为引导码、用户码、用户反码、数据码、数据反码。遥控器发射代码时，均是低位在前，高位在后。
表 2 遥控编码格式
引导码作为接收数据的准备脉冲，当接收到引导码时，表示一帧数据的开始。 用户码由8位二进制组成，共256种，用于区分不同厂家的遥控器，可以有效防止多个遥控设备之间的干扰。在同一个遥控器中用户码是一样的。
用户反码是用户码的各位取反，主要是为了加强遥控器的可靠性。如果用户码与用户反码不匹配，则说明本帧数据出错，应丢弃。
数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。在同一个遥控器上，所有按键的数据码均不相同。
数据反码是数据码的得各位取反。通过数据码与数据反码的比较，可判断接收到的数据是否正确。如果数据码与数据反码不满足相反的关系，则说明本次遥控接收有误，数据应丢弃。
3．3．2 载波信号产生、调制电路
红外发射管需以38kHz 的载波发射信号。为了减少定时器资源，减轻单片机CPU 的工作负担，通过石英晶体多谐振荡器产生38kHz 的载波信号。其电路图如图10所示：
图 10 载波产生电路
二进制信号的调制仍由发送单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率的38kHz 的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为38kHz 的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。 3．3．3 红外发射管驱动电路
发射电路的主要元器件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm 左右。
由于红外发射管的驱动电流I f 决定了红外发射的距离，因此，红外发射二极管需要构建驱动电路，如图11所示。三极管的选用主要考虑最大集电极电流Icm 要大于红外
发射管的I fm ，9013符合。
三极管基极偏流R2由下式选取: R2=(Vbes+Ubes-U的)/(Ic/β)
其中，Vbes 为三极管基极-发射级的饱和导通压降，一般取-0.7V ；Ud 为三极管导通时输入低电平电压，其值小于0.5V ，一般取0.3V ；Ic 为三级管的集电极电流，因为本模块电路中，红外发射管工作时以通断比1:1的方式发射信号，为获得最佳的发射距离，可取Ic 约等于2I fm ，但不要超过2I fm ，否则易损坏红外发射管；β为三极管的电流放大系数，一般取50左右较为可靠。若Vcc 为5V ，发射管的I fm 为0.1A ，则
R2≧1k Ω，可取R2=1 kΩ。 限流电阻R3由下式选取： R3=(Vcc+Uces-Vf)/Ic
其中，Uces 为三极管集电极-发射级的饱和导通压降，一般取-0.3V ；若Vcc 为5V ，则
R3≧17.5Ω，可取R3=75Ω。
图 11 红外发射管驱动电路
3．4 红外遥控接收电路
红外遥控发射的二进制代码，在接收端需要对其进行解码，其接收模块具有自动滤除载波的功能，完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出的信号遥控器的编码脉冲。为了减少干扰，采用的是价格便宜、性能可靠的一体化红外接头（HS0038，它接收红外线信号频率为38kHz ，周期为26μs ）接收红外信号，再送给单片机，经单片机解码去执行控制相关对象。
3．5 暖风机控制电路
红外遥控器的按键控制暖风机的功能。暖风机的的控制部分包括暖风机的定时、指示灯以及调温进行控制等模块。其功能由遥控器键盘控制：1键控制冷风，2键控制低热风，3键控制高热风，4键用于定时控制，5键用作关机键。 3．5．1 指示灯电路
如图12，D1表示冷风指示灯，D2表示低热风指示灯，D3表示高热风。功能表如表3：
表 3 温度控制指示灯
图 12 指示灯电路
D4-D6表示定时处理指示灯，共设定五种时间，即15分钟，30分钟，45分钟，60分钟，90分钟。
按键第1次按下，表示定时15分钟，D4指示灯亮； 按键第2次按下，表示定时30分钟，D5指示灯亮； 按键第3次按下，表示定时45分钟，D6指示灯亮； 按键第4次按下，表示定时60分钟，D4、D6指示灯亮； 按键第5次按下，表示定时90分钟，D4、D5、D6指示灯亮；
按键第6次按下，表示定时取消，D4、D5、D6指示灯全灭；之后又重复以上过程。
其功能表如表4:
3．5．2 温度控制电路
P0口接温度控制电路，主要实现冷风，低热风，高热风的控制，其电路图如图13：
图 13 暖风机的温度控制电路
暖风机只要开机，不论处于何种工作状态，风扇电机都必须送风工作，无风干烧会造成相关塑料件的热变形损坏。实现开机送风的方法是单片机中的P0.0～P0.2口，可用三支二极管D10、D11、D12组成三与门电路。其工作原理是：
按调温键K1，暖风机启动并进入冷风工作状态，单片机的P0.0口输出低电平，通过三与门的D8～D13支路使三极管Q1导通，Q2饱和，并触发可控硅SCR 导通，使风扇电机通电工作，冷风发光二极管导通。
按调温键K2，暖风机进入低热送风工作状态，单片机的P0.0口恢复高电平，P0.1输出低电平，该低电平一路通过三与门的D8-D11-D13支路维持可控硅SCR 的导通，即维持风扇电机工作，另一路通过二与门的D8支路到达三极管Q3的基极而使Q3导通，继电器J1通电吸合，其常开触点J1-1吸合，VR1（1200W ）通电加热，低热发光二极管
导通，从而实现低热送风功能，此时，PTC 暖气机只相当于一个1200W 的暖风机。
按调温键K3，暖气机进入高热送风工作状态，P0.1口恢复高电平，P0.2输出低电平，该低电平分三路去控制，一路通过三与门的D12、D13支路维持风扇电机工作，一路通过二与门的D9支路维持Q3的导通，即维持继电器J1的吸合和VR1（1200W ）的通电工作，第三路直接到达三极管Q4基极，使Q4导通，继电器J2通电吸合，其常开触点J2-1吸合，VR2（600W ）通电加热，高热发光二极管导通，此时二组VR 同时加热，相当于一个1800W 的暖风机。
3．6 红外遥控暖风机总电路
该红外遥控暖风机系统包括发射系统和接收系统。发射系统电路图如图14，接收系统电路图如图15。
图 14 发射系统电路图
图 15 接收系统电路图
4 系统软件程序设计
4．1 Keil软件
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件。本设计选择使用Keil 作为开发工具。Keil 作为一种专门的单片机应用开发软件，它具有很强大的功能。它集成了C 编译器，汇编编译器等。本设计使用汇编语言进行开发，产生*.asm文件，然后将*.asm文件加载到Proteus 中的单片机中，生成*.hex文件，在Protues 中调试运行。
Keil 软件是目前最流行开发80C51系列单片机的软件工具，这从近年来各单片机仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil C51即可看出。Keil C51提供了包括C 语言编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。掌握这一软件对于使用80C51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，即使不使用C 语言而使用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令开发者事半功倍。软件系统程序清单见附录 A。
本 科 毕 业 设 计
4．2 红外遥控发射系统程序设计
发送系统总体流程图如图16： 第 16 页 共 39 页
发射数据流程图如图17：
图 16 发送系统总体流程图
图 17 发射数据流程图
本 科 毕 业 设 计
第 17 页 共 39 页
键盘扫描流程图如图18所示：
图 18 键盘扫描流程图
4．3 红外遥控接收系统程序设计
接收系统总流程图如图19所示：
本 科 毕 业 设 计
第 18 页 共 39 页
图 19 接收系统总流程图
按
键处理流程图如图20所示：
图 20 按键处理流程图
接收数据流程：
1）初始化外部中断0为下降沿中断； 2）进入外部中断，关闭外部中断；
3）对引导码进行判断。如果引导码正确，准备接收下面一帧遥控数据，以查询方式判断遥控数据的0和1，如果非引导码，则退出外部中断；
4）数据接收顺序：用户码，用户反码，数据码，数据反码；
5）当接收到32位数据时，说明一帧数据接收完毕。比较数据码和数据反码，若数据码取反后与数据反码不同，则表示为无效数据，应放弃；
6）开启外部中断，准备下一次遥控接收。
5 系统仿真
5．1 Proteus软件
本系统最后采用Proteus 软件进行了系统仿真。
Proteus 软件是由英国Labcenter Electronics公司开发的EDA 工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件采用虚拟仿真技术，具有强大的设计和仿真功能，很好地解决了单片机及其外围电路的设计和协同仿真问题，可以在没有单片机实际硬件的条件下，利用PC 实现单片机软件和硬件同步仿真，仿真结果可以直接应用于真实设计，极大的提高了单片机应用系统的设计效率，同时也使单片机的学习和应用开发过程变得容易和简单。Proteus 软件包括了丰富的元器件库，可以根据不同的要求设计各种单片机应用系统。
Proteus 软件具有4大功能：
智能原理图设计丰富的器件库。超过27000种元器件，可方便地创建新元件；智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件；
智能化的连线功能。自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间，并且支持总线结构，使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰；
可输出高质量图纸。通过个性化设置，可以生成印刷质量的BMP 图纸，可以方便地供WORD 、POWERPOINT 等多种文档使用。
完善的电路仿真功能。
5．2 Proteus仿真过程
单片机仿真过程大致分以下3步：
1）在ISIS 平台上进行系统的电路设计、元器件选择、接插件、链接电路和电气检测等。
2）在ISIS 平台上进行系统的程序设计、编译、代码调试，最后生成目标代码文件(*.hex)。
3）在ISIS 平台上把目标代码文件加载到单片机系统中仿真运行，并实现系统的实时交互、协同仿真。相当程度的反映了实际系统的运行情况。
使用Proteus 软件仿真，可以有效验证程序的可执行性，并能在设计中实时作出调整，其流程图如图21、图22所示。
图 22 Proteus 仿真与设计流程图
图 21 Proteus 设计流程图
5．3 Proteus仿真结果
由于仿真软件本身器件的缺乏，这里只对红外遥控编码、解码进行仿真。 编码部分由示波器进行显示，发射时先发送低位，在发送高位；解码部分通过8个黄色的LED 灯显示，D0-D7的顺序是从低到高，灯亮表示为1码，灯灭表示为0码。1-5键的编码、解码仿真图。
键1的编码、解码仿真图如图23、24：
图23 键1的编码数据
键2的编码、解码仿真图如图25、26：
图 25 键2的编码数据
键3的编码、解码仿真图如图27、28：
图 27键2的编码数据
图 23 键1的解码显示
图 25键2的解码显示
图 27键2的解码显示
键4的编码、解码仿真图如图29、30：
图 29
键
4的编码数据
键5的编、解码仿真图如图31、
32：
图 31 键5的编码数据
图 29 键4的解码显示 32 键5的编码数据
图
结 论
该设计以51单片机为核心实现红外遥控的发送和接收，实现红外遥控信号的编码和解码。同时以单片机为核心控制暖风机的简单的功能。
发射系统包括51单片机、操作键盘、编码芯片、红外发射电路等模块。其中核心器件是单片机AT89S51，该芯片主要完成红外遥控编码，按键采用4×4矩阵式编码，发射电路主要元件为红外发光二极管，发射指示灯用来表示红外遥控码已经发出。其工作过程是把待发送的数据转换成一定格式的脉冲，然后驱动红外发射管向外发送数据，通过发射电路对数据进行调制，将已调信号通过红外发射管进行发射；
接收系统包括51单片机，一体化红外接收头、指示灯、数码管显示以及暖风机的定时、调温控制等模块，如图2。其中核心器件是单片机AT89S51，用来红外遥控解码，并且对暖风机的定时、指示灯以及调温进行控制，一体化红外接收头为集成模块。其工作过程是接收头对已调信号进行接收、放大、解调，还原成与同步格式相同的脉冲信号，最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现信号的传输。
数据的编码和解码由AT89S51的内部定时器和外部中断功能实现。
通过Proteus 的仿真，实现了红外遥控的编码和解码，以及暖风机的一些基本功能，不足之处就是由于器件的限制，有些仿真未能实现，在现实生活中可以用一些集成芯片来改善这些不足。
另外，可以添加一些暖风机的功能，例如实时显示暖风机的温度，通过温度检测，对暖风机进行智能控制。
致 谢
此次毕业设计每个阶段的工作都得到了指导老师的悉心指导，她的尽业精神，谆谆教导都给我留下了深刻的印象，老师治学严谨，学识渊博，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，使我不仅接受了全新的思想观念，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。我无法用准确的语言来表达感谢之情，在此，我忠心地对崔老师表示真诚地感谢与祝福。
参 考 文 献
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11 周润景，张丽娜，丁莉. 基于PROTEUS 的电路及单片机设计与仿真. 第2版. 北京：北京航空航天大学出版社，2010
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13 薛小玲，刘志群，贾俊荣. 单片机接口模块应用与开发实例详解. 北京：北京航空航天大学出版社.2010.1
附录 A 程序清单
略