无线电家电遥控器设计完成cc

单片机应用技术课程设计说明书

题目：无线电家电遥控器设计

系部：信息与控制工程学院

专业：电子信息工程

班级：09级专升本班

学生姓名: 陈晨学号: 0903*******

指导教师:邹华

2010年6月20日

目录

摘要 (2)

1 设计任务与要求 (3)

1.1 设计任务： (3)

1.2 基本要求： (3)

2 设计方案 (4)

2.1 无线电家电遥控的基础知识 (4)

2.1.1 遥控模块的特性 (4)

2.1.2 遥控模块系统组成 (5)

3 硬件电路设计 (7)

3.1 电路中用到的器件的简单介绍： (7)

3.2 MSC-51单片机中央处理器工作原理 (7)

3.2.1 MSC-51单片机中央处理器 (7)

3.2.2 MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构： (8)

3.2.3 MCS-51单片机的片外总线结构 (10)

3.3 HT-12系列的编解码芯片 (11)

3.3.1 HT-12系列芯片的引脚定义。 (11)

3.3.2 HT12编码器的基本工作原理。 (12)

3.4 8051遥控接收模块电路图 (13)

3.5 8051、继电器驱动位、驱动7段数码管引脚分配表 (14)

4 软件程序设计 (16)

4.1 接受子程序 (16)

4.2 操作子程序 (16)

4.3 程序全貌 (17)

5 总结 (22)

参考文献 (23)

摘要

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，而遥控遥测技术在高科技研究、工农业生产、通信技术、军事技术、家用电器等诸多领域得到了广泛地应用。特别是随着各类遥控专用集成电路不断问世，使得各类遥控设备的性能更加优越、可靠，功能也更加完善。本设计将介绍一种基于单片机简易无线电遥控系统，它的传输方式也是利用红外遥控发射，它可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器。该设计控制器采用单片机8051，遥控模块，选用的解码芯片是HT-12系列的编解码芯片。这一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均为18脚DIP 封装,HT-12E作为发射器中的编码芯片，而HT-12D作为接收器中的解码芯片。该遥控系统可以通过调节电容而改变发射频率的无线电遥控功能，即省时、又省力，从而使人们免除同时面对众多遥控器的烦恼。

关键字：单片机，遥控模块，编解码芯片，8051

1 设计任务与要求

1.1 设计任务：

设计制作一个无线遥控器控制系统，控制对象为家用电器，能在家用环境内无线遥控控制家用电器的开启与关闭，以达到方便解约的家庭效果。该遥控装置采用晶体稳频脉冲调幅发射机，电路较简单，频率稳定度高，发射的是间断的28MHZ等幅载波。接收机采用自熄式超再生检波方式，检波级工作在非线性工作状态，具有间歇高频振荡和检波双重功能，接收灵敏度较高。检波后的沙沙噪音为超再生电路所特有的。它的有效控制距离不低于30M可以用来进行汽车模型、舰船模型、家用电器等的遥控。

1.2 基本要求：

(1)无线遥控控制家电的开启、闭合。

(2)方便解约的控制程序。

(3)操作方便的设计理念。

2 设计方案

本系统设计分两部分：一是无线电遥控发射机部分，它是通过键盘对开关方式编码的控制来调制信号的发送，再由功放外接天线进行无线电传输。二是无线电接收机部分，它是由外接天线接收无线电，经过功放放大后，进行解调，解码，从而控制被控设备。两部分均市直流供电，方便实用，但其不同的是，遥控发射机是采用电池，而接收机是外供直流稳压电源。

2.1 无线电家电遥控的基础知识

无线电家电遥控的基础知识包括遥控模块的特性，遥控模块系统组成和各模块的工作原理。

2.1.1 遥控模块的特性

无线遥控系统简单实用，能够穿透建筑物进行通信，而且没有方向的限制，是十分常用的控制器。它由一组发射器和接收机组成。如图所示。

内含一组7段数码管，数据显示方便。

●自带看门狗电路，防止程序跑飞。

●具有串行数据传输接口，可进行通信，能够有较好的扩展功能。

●采用UHF发射电路，发射频率约为30MHz，能够进行无线数据传输及无线控

制。

●有4组继电器，可以直接控制强电。

●遥控器上有密码设定装置，由DIP开关调整。

●可以通过串口与PC通信，实现无线电控制，增加PC的控制能力及数据传输

能力。

2.1.2 遥控模块系统组成

整个系统的组成分为发射器和接收机两个部分。

发射器功率小，采用电池供电，而且体积小，可以随身携带，接收机可由市电供电，也可选用蓄电池供电。发射器和接收机只有在两者的DIP密码一致时，才能正常工作。同时，一部接收器在需要的时候还可以有多部发射器吗，只需将这些发射器的DIP密码都设成与接收机相同即可。

1.发射器。

发射器的结构图如图下所示。发射器本身由12V的小型电池供电，内含8组DIP 开关，可有256组密码设定。在本模块中采用的发射器有4个按键，在市场上销售的发射器也有两个键或3个键。当按下任何一键时，工作指示灯LED亮，将对应的数据发送出去，由接收机接收并执行对应的工作。发射器上的按键是常开开关，平时按键未按下时并不需耗电，只有某个按键按下时，开关闭合才会耗电，因此不需要装上电源开关。另外，无线电遥控通过频率在30MHz左右的高频载波传送数字代码数据，出厂时其工作频率已先行设定调整完成，因此发送接收电路无需作任何调整。这对使用者来说是十分方便并且重要的。

2.接收机。

接收机的工作原理图如下图所示，其结构较复杂，由单片机控制单元、高频电路单元、解码芯片组成。

●单片机控制。单片机在系统在中是控制中心，完成将无线数据转换为控制信号的

任务，这里选用的是8051。单片机的控制信号通过通用I/O口输出，通过驱动电路或者相应的转换电路输入到控制设备中心。

●高频电路。高频电路用于接收来自发射器送来的信号，并将信号波放大后送至解

码IC。

●解码芯片。解码芯片用于对接收的无线数据进行解码，将解码后的数据以TTL电

平发送至单片机的通用I/O口。

3 硬件电路设计

除了8051之外，遥控器均有密码功能避免了因代码的重复而造成使用上的互相干扰，以下介绍无线遥控模块（RF51）中用到的编解码器IC的工作原理，以及模块中用到的HT-12系列编码器的介绍。

3.1 电路中用到的器件的简单介绍：

J3引脚插座的控制8051程序代码由外部EPROM提供，一般EA接地，由U2 2764提供程序代码，若使用8751时则EA接+5V电压。TXD、RXD引脚由J5引脚插座拉出来可以提供多块8051做串行端口的连线控制用，若与PC连线(RS232接口)，则需外加MAX232等信号点位转换IC。

高频模块（RF Module）提供经过高频接收机电路接收进来的信号及解码器转换出来的数据(D0~D3)，同时送出的数据使能信号EN(高电位工作)及/EN(低电位工作)，其中/EN接至8051 INT0引脚。DATA_OUT则为高频接收电路送出的工作信号，可以做进一步的信号分析用。以上相关控制信号均连至扩充引脚插座J4(16PIN)插针，可以连至PC上作额外的功能扩充用。

3.2 MSC-51单片机中央处理器工作原理

3.2.1 MSC-51单片机中央处理器

中央处理器是单片机内部的核心部件，它决定了单片机的主要功能特性。中央处理器主要由运算部件和控制部件组成。下面我们把中央处理器功能模块和有关的控制信号线联系起来加以讨论，并涉及相关的硬件设备（如振荡电路和时钟电路）。

1.运算部件：

它包括算术、逻辑部件ALU、布尔处理器、累加器ACC、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2、程序状态字寄存器PSW以及十进制调整电路等。运算部件的功能是实现数据的算术逻辑运算、位变址处理和数据传送操作。

MCS-51单片机的ALU功能十分强，它不仅可对8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、循环、求补、清零等基本操作，还可以进行加、减、乘、除等基本运算。为了乘除运算的需要，设置了B寄存器。在执行乘法运算指令时，用来存放其中一个乘数和乘积的高8位数；在执行除法运算指令时，B中存入除数及余数。MCS-51单片机的ALU还具有一般微机ALU，如Z80、MCS-48所不具备的功能，即布尔处理功能。

单片机指令系统中的布尔指令集、存储器中的位地址空间与CPU中的位操作构成了片内的布尔功能系统，它可对位（bit）变量进行布尔处理，如置位、清零、求补、测试转移及逻辑“与”、“或”等操作。在实现位操作时，借用了程序状态标志器（PSW）中的进位标志Cy作为位操作的“累加器”。

运算部件中的累加器ACC是一个8位的累加器（ACC也可简写为A）。从功能上看，它与一般微机的累加器相比没有什么特别之处，但需要说明的是ACC的进位标志Cy就是布尔处理器进行位操作的一个累加器。

MCS-51单片机的程序状态PSW，是一个8位寄存器，它包含了程序的状态信息。

2.控制部件：

控制部件是单片机的神经中枢，它包括时钟电路、复位电路、指令寄存器、译码以及信息传送控制部件。它以主振频率为基准发出CPU的时序，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，完成一系列定时控制的微操作，用来控制单片机各部分的运行。其中有一些控制信号线能简化应用系统外围控制逻辑，如控制地址锁存的地址锁存信号ALE，控制片外程序存储器运行的片内外存储器选择信号EA，以及片外取指信号PSEN。

3.2.2 MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构：

如图，是MCS-51的逻辑符号图。

在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4

条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。

下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。

1．主电源引脚VCC和VSS

VCC——（40脚）接+5V电压；

VSS——（20脚）接地。

2.外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。

在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。

XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。

在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。

3.控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP

●RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片

机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。

●VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC

主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±0.5V）内，VPD 就向内部RAM提供备用电源。

●ALE/PROG（30脚）：当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁

存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LS型的TTL输入电路。对于EPROM 单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PROG）。●PSEN（29脚）：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。在从外部程序存储

器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动（吸收或输出）8个LS型的TTL输入。

●EA/VPP（引脚）：当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序

计数器）值超过0FFFH（对851/8751/80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。对于EPROM型的单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚也用于施加21V的编程电源（VPP）。

3.2.3 MCS-51单片机的片外总线结构

综合上面的描述可知，I/O口线都不能当作用户I/O口线。除8051/8751外真正可完全为用户使用的I/O口线只有P1口，以及部分作为第一功能使用时的P3口。如图，是MCS-51单片机按引脚功能分类的片外总线结构图。

由图我们可以看到，单片机的引脚除了电源、复位、时钟接入，用户I/O口外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。这些引脚构成MCS-51单片机片外三总线结构，即：a)地址总线（AB）：地址总线宽为16位，因此，其外部存储器直接寻址为64K字

节，16位地址总线由P0口经地址锁存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。

b)数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，由P0提供。

c)控制总线（CB）：由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、

PSEN组成。

3.3 HT-12系列的编解码芯片

选用的解码芯片是HT-12系列的编解码芯片。这一系列的芯片主要包括

HT-12,HT-12F和HT-12D，均为18脚DIP封装,HT-12E作为发射器中的编码芯片，而HT-12D作为接收器中的解码芯片。

HT-12系列的芯片应用CMOS技术制造，具有省电、耐干扰的特点，工作电压范围2V~13V，可由电池供电，内含振荡电路，只需外加一只电阻即可提供工作频率，使用简单。HT-12E解码器可以有4096组密码，并可传送4位的数据，

3.3.1 HT-12系列芯片的引脚定义。

●A0~A11:密码设定，共有4096中组合。

●HT-12E的D0~D3:数据输出位。

●HT-12D的D0~D3:数据输出位。如HT12D与HT12E搭配使用，当A0~A7密码一致

时，HT12E所传送的4位数据会出现在HT12D的D3~D0引脚上。

●DATA OUT:数据发送端。

●DATA IN：数据接收端。

●TE：允许发射信号，低电位工作，此时所编码的信号由DATA OUT引脚送出。

●VT：当发射端与接收端密码一致时，接收端接收进来的数据解码完成，在D0~D3

引脚完成数据解码时，此引脚会出现高电位信号。

●OSC1、OSC2：振荡电路控制引脚，只要加入一只电阻即可工作。需要注意的是解

码器的振荡工作频率约为编码器的50倍，所选择的电阻如下所示。

3.3.2 HT12编码器的基本工作原理。

HT12编辑器的基本工作电路

3.4 8051遥控接收模块电路图

由DIP开关设定8位密码值，当两边密码一致时，若将数据放入HT-12E的D0~D3，同时设定TE引脚为低电平，则代码的信号会由DATA OUT引脚发送出而由HT-12D接收进来并进行解码，一旦解码完成则VT引脚会成为高电位状态，同时数据将会锁存到D0~D3数据线上。

若将传输线去掉，转接至无线遥控接口的发射端及接收端，则可以做无线电编码的控制。

8051遥控接收模块电路图如图所示，8051的RESET触发源(高电位工作)有以下3种。

●电源加上时系统自动重启。

●由J7引脚插座连至ROM模拟器的RESET信号，标为RESERT_IN。

●“看门狗”线路的触发信号是由8051单片机定时输出的脉冲信号，用来检查

单片机的工作情况，一旦死机。程序无法正常输出脉冲信号，则由“看门狗”

产生RESET信号使8051重新执行程序。

3.5 8051、继电器驱动位、驱动7段数码管引脚分配表

无线遥控数据分为4位，D0~D3到信号/EN，连接8051的位引脚分配如下所示：

8051与H12引脚分配表

继电器驱动位引脚分配表

驱动7段数码管引脚分配如下图所示

数字显示控制方式如下图所示：

2.在8051遥控模块中，共使用7组引脚插座，其用途如下所示。

●J1：直流12V输入，电路板上有稳压电路。可以使用市售的12V电源调整器经

过转接线输入，极性不分。

●J2：启用看门狗电路，接通时可将RESET信号送往8051。

●J3：外部EPROM读取使能控制。

●J4：16PIN功能扩充引脚插座。

●J5：串行端口输入输出引脚插座。

●J6：提供+8V及+5V稳压直流电压输出。

●J7：RESET输入引脚，可由ROM模拟器送入RESET信号。

4 软件程序设计

4.1 接受子程序

对于无线遥控的接收来说，子程序主要就是判断信号和接受结束。

程序如下：

4.2 操作子程序

操作子程序主要是对接收到的数据进行相应的操作，由于可能出现的情况较多，应注意判断之后的跳转。采用的是累加寄存器作为输入参数的途径，这样就能实现类似C语言的参数输入。操作子程序清单如下：

SETB P1.1

MOV R5,#OFFH

CALL DELAY

CLR P1.1

JMP OP-OUT

OP-NEXT2:

MOV A,R1

ANL A,#10H

JNZ OP-NEXT3

MOV A,#2

CALL SHOW-SEG

SETB P1.2

JMP OP-OUT

OP-NEXT3:

MOV A,R1

ANL A,40H

JNZ OP-OUT

MOV A,#4

CALL SHOW-SEG

SETB P1.0

MOV R5,#OFFH

CALL DELAY

CLR P1.0

OP-OUT:

RET

4.3 程序全貌

通过单片机实现了无线遥控信号的接收，并通过接收的数据对继电器进行相应的控制，从而实现了无线遥控的功能。程序清单如下：

INC A

CJNE A,#10,SHOW-LOOP

CLR A

CALL SHOW-SEG

MAIN:

SETB P3.2

LCALL RX

JMP MAIN

OP-RELAY

操作函数，根据输入的值进行对应的操作，参数从R1输入

MOV A,R1

ANL A,#80H

JNZ OP-NEXT1

MOV A,#1

CALL SHOW-SEG

SETB P1.3

MOV R5,#OFFH

CALL DELAY

CLR P1.3

JMP OP-OUT

OP-NEXT1:

MOV A,R1

ANL A,#20H

JNZ OP-NEXT2

MOV A,#3

CALL SHOW-SEG

SETB P1.1

MOV R5,#OFFH

CALL P1.1

JMP OP-OUT

OP-NEXT2:

MOV A,R1

ANL A,#10H

JNZ OP-NEXT3

MOV A,#2

CALL SHOW-SEG

SETB P1.2

MOV R5,#OFFH

CALL DELAY

CLR P1.2

JMP OP-OUT

OP-NEXT3:

MOV A,R1

ANL A,#40H

JNZ OP-OUT

MOV A,#4

CALL SHOW-SEG

SETB P1.0

MOV R5,#OFFH

CALL DELAY

CLR P1.0

OP-OUT:

RET

SHOW-SEG:

显示函数，参数从A输入 CJNE A,#0,SHOW-1

CLR P3.5

CLR P3.4

CLR P3.3

CLR P3.7

JMP SHOW-OUT

SHOW-1:

CJNE A,#0,SHOW-2

CLR P3.5

CLR P3.4

CLR P3.3

SETB P3.7

JMP SHOW-OUT

SHOW-2

CJNE A,#0,SHOW-3

CLR P3.5

CLR P3.4

SETB P3.3

CLR P3.7

JMP SHOW-OUT

SHOW-3:

CJNE A,#0,SHOW-4

CLR P3.5

CLR P3.4

SETB P3.3

SETB P3.7

JMP SHOW-OUT

SHOW-4:

CJNE A,#0,SHOW-5