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摘 要 文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。
关键词 STC89C52 红外遥控 WD6122 FPS-4091 DS1302
中图分类号：TP273 文献标识码：A
1 设计背景和目的
随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，通过遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。
2 系统总体设计
以单片机STC89C52为核心、DS1302时钟芯片、WD6122红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。系统框图如图1所示。
红外遥控系统包括发射器和接受控制器两大部分。发射器由24个独立按键、主控芯片等组成，接收部分使用的是一体化接收模块。发射部分完成信号的编码和调制，接收部分完成对接收到的信号的解调和解码。系统框图如图2所示。
3 硬件电路部分
3.1 时钟电路设计
时钟芯片采用DALLAS公司出品的DS1302，该时钟芯片可提供年、月、星期、日、时、分、秒，并具有自动调整和闰年补偿功能。其一大特点是使用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，当掉电的情况下，可使用备用电源充电，保证数据的存储。与主控芯片的连接见图3，外接11.0592MHZ晶振，时钟信号SCLK由单片机P0.6口提供，复位/片选线与单片机P0.7口连接，串行输入输出接口I/O口与单片机P0.5口连接，根据时序图能够正确的进行数据存取操作。
3.2 红外接收头FPS-4901
本设计中用到的成品红外接收头是FPS-4091。FPS-4901高灵敏红外线接收器，外形尺寸：13.5mm €？14.4mm €？16.3mm。该红外线接收器内含一个红外线接收管（PH302）和一个放大电路（CX20106），红外线接收管产生的光电流有前置放大器放大。该接收器可以直接和红外线发射管配合组合成各种遥控系统。
3.3 继电器控制电路设计
该电路输出部分由三极管和二极管组成，构成共射放大电路和继电器回路保护，见图4，其中，由单片机P3.7口产生继电器控制信号，并有工作指示灯反映信号的高低电平。如果P3.7口输出高电平，指示灯亮，继电器处于常闭状态，受控灯亮；反之，P3.7口输出低电平，继电器常开状态，并且指示灯熄灭。
4 软件部分
4.1 程序流程图（见图5）
开机时单片机进行初始化操作，一切都回归到原始位置，这时单片机开始扫描是否有红外遥控信号输入，如果有，单片机则进行接受信号并进行相应的解码，然后通过P3口输出相应的PWM脉冲波形给继电器电路控制白炽灯的亮灭。其程序流程图见如图5所示。
4.2 按键设计
键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。
在键盘设计中，通常采用行列扫描法，可以节省I/O，操作也方便、简单。除了识别有无键按下，按下键的行列扫描码以外，还要解决抖动和重键问题。一个键按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是抖动问题。抖动的存在会使得脉冲的开头和尾部出现一些毛刺波，持续时间一般小于10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以通过硬件方法，采用RC滤波电路消除抖动的波形。也可以采用软件方法，在读取键码的时候延时一段时间，等信号稳定后再去识别键码。重键问题是指由于误操作，两个或以上的键被同时按下，此时行列扫描码中就会产生错误的行列值。重键处理的方法有连锁法和顺序法。连锁法是不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法是识别到一个闭合键后，直到该键被释放后再去识别其他按键。
4.3 中断处理程序
系统软件设计总共采用了定时器T0和外部INT0两种中断。T0中断精确用于定时，如图6所示，定时器工作在方式1，初值设置为TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000）%256，计数标志设为10，即可达到设计目的。当有按键按下，T0即启动，1ms后定时器0关闭。INT0用于红外检测。当P3.2口发现下降沿，即进入中断。如图6所示。
5 系统调试
采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法进行系统调试，经过PROTEUS软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了DS1302时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。最终，在接通电源的情况下，通过遥控器CH-键，实现每次无误的对台灯的控制，完成台灯的亮或灭；可控制范围在方圆10米之内。
6 结束语
无可否认机械时代已经过去，电子时代已经到来。红外线遥控是现代家电遥控的重要举措，是近年来快速发展的一大热点，它的迅速发展必然带来巨大的经济效益和社会效益。本文所设计的红外线遥控灯，具有成本低、操作方便、电路简单、环保、体积小、重量轻等优点，通过接收发射端的控制信号，在接收部分实现了相应的控制。与传统的同类产品相比，更为智能和稳定，方便了广大群众。
参考文献
[1] 罗冬，赵海刚，张源，卢超. 基于单片机的红外遥控定时开关装置的设计[J]. 机电工程技术，2009（3）：29-31.
[2] 郭天祥. 51单片机C语言教程[M]. 北京：电子工业出版社，2009.
[3] 郭洪萍. 新型单片机红外遥控LED电子时钟的设计[J].科技创新导报，2008（12）：32.
[4] 张义和. 例说51单片机（C语言版）[M]. 北京：人民邮电出版社，2008.
[5] 张靖武. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真. 电子工业出版社，2007.
关键词 STC89C52 红外遥控 WD6122 FPS-4091 DS1302
中图分类号：TP273 文献标识码：A
1 设计背景和目的
随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，通过遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。
2 系统总体设计
以单片机STC89C52为核心、DS1302时钟芯片、WD6122红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。系统框图如图1所示。
红外遥控系统包括发射器和接受控制器两大部分。发射器由24个独立按键、主控芯片等组成，接收部分使用的是一体化接收模块。发射部分完成信号的编码和调制，接收部分完成对接收到的信号的解调和解码。系统框图如图2所示。
3 硬件电路部分
3.1 时钟电路设计
时钟芯片采用DALLAS公司出品的DS1302，该时钟芯片可提供年、月、星期、日、时、分、秒，并具有自动调整和闰年补偿功能。其一大特点是使用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，当掉电的情况下，可使用备用电源充电，保证数据的存储。与主控芯片的连接见图3，外接11.0592MHZ晶振，时钟信号SCLK由单片机P0.6口提供，复位/片选线与单片机P0.7口连接，串行输入输出接口I/O口与单片机P0.5口连接，根据时序图能够正确的进行数据存取操作。
3.2 红外接收头FPS-4901
本设计中用到的成品红外接收头是FPS-4091。FPS-4901高灵敏红外线接收器，外形尺寸：13.5mm €？14.4mm €？16.3mm。该红外线接收器内含一个红外线接收管（PH302）和一个放大电路（CX20106），红外线接收管产生的光电流有前置放大器放大。该接收器可以直接和红外线发射管配合组合成各种遥控系统。
3.3 继电器控制电路设计
该电路输出部分由三极管和二极管组成，构成共射放大电路和继电器回路保护，见图4，其中，由单片机P3.7口产生继电器控制信号，并有工作指示灯反映信号的高低电平。如果P3.7口输出高电平，指示灯亮，继电器处于常闭状态，受控灯亮；反之，P3.7口输出低电平，继电器常开状态，并且指示灯熄灭。
4 软件部分
4.1 程序流程图（见图5）
开机时单片机进行初始化操作，一切都回归到原始位置，这时单片机开始扫描是否有红外遥控信号输入，如果有，单片机则进行接受信号并进行相应的解码，然后通过P3口输出相应的PWM脉冲波形给继电器电路控制白炽灯的亮灭。其程序流程图见如图5所示。
4.2 按键设计
键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。
在键盘设计中，通常采用行列扫描法，可以节省I/O，操作也方便、简单。除了识别有无键按下，按下键的行列扫描码以外，还要解决抖动和重键问题。一个键按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是抖动问题。抖动的存在会使得脉冲的开头和尾部出现一些毛刺波，持续时间一般小于10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以通过硬件方法，采用RC滤波电路消除抖动的波形。也可以采用软件方法，在读取键码的时候延时一段时间，等信号稳定后再去识别键码。重键问题是指由于误操作，两个或以上的键被同时按下，此时行列扫描码中就会产生错误的行列值。重键处理的方法有连锁法和顺序法。连锁法是不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法是识别到一个闭合键后，直到该键被释放后再去识别其他按键。
4.3 中断处理程序
系统软件设计总共采用了定时器T0和外部INT0两种中断。T0中断精确用于定时，如图6所示，定时器工作在方式1，初值设置为TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000）%256，计数标志设为10，即可达到设计目的。当有按键按下，T0即启动，1ms后定时器0关闭。INT0用于红外检测。当P3.2口发现下降沿，即进入中断。如图6所示。
5 系统调试
采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法进行系统调试，经过PROTEUS软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了DS1302时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。最终，在接通电源的情况下，通过遥控器CH-键，实现每次无误的对台灯的控制，完成台灯的亮或灭；可控制范围在方圆10米之内。
6 结束语
无可否认机械时代已经过去，电子时代已经到来。红外线遥控是现代家电遥控的重要举措，是近年来快速发展的一大热点，它的迅速发展必然带来巨大的经济效益和社会效益。本文所设计的红外线遥控灯，具有成本低、操作方便、电路简单、环保、体积小、重量轻等优点，通过接收发射端的控制信号，在接收部分实现了相应的控制。与传统的同类产品相比，更为智能和稳定，方便了广大群众。
参考文献
[1] 罗冬，赵海刚，张源，卢超. 基于单片机的红外遥控定时开关装置的设计[J]. 机电工程技术，2009（3）：29-31.
[2] 郭天祥. 51单片机C语言教程[M]. 北京：电子工业出版社，2009.
[3] 郭洪萍. 新型单片机红外遥控LED电子时钟的设计[J].科技创新导报，2008（12）：32.
[4] 张义和. 例说51单片机（C语言版）[M]. 北京：人民邮电出版社，2008.
[5] 张靖武. 单片机系统的PROTEUS设计与仿真. 电子工业出版社，2007.