毕业设计照明灯智能遥控控制系统的设计 完整可编辑版

本本科科生生毕毕业业论论文文（设设计计）系（院） 物理与电子工程学院 专业 电子信息工程论文题目：照明灯智能遥控控制系统的设计学生姓名 指导教师 班 级 学 号 完成日期： 乐山师范学院毕业论文（设计）1照明灯智能遥控控制系统的设计照明灯智能遥控控制系统的设计摘 要本论文是以单片机为核心实现了照明灯的遥控开关和定时熄灭等功能。以 STC89C52单片机为主模块控制照明灯的开关，遥控器和红外接收头分别构成发射和接收模块，利用红外通讯技术实现信息的编码，发射，传输，解码，最后由单片机实现相应的控制。本设计具有稳定性好，抗干扰能力强，容易操作，方便实用等优点。关键词 单片机 红外遥控 液晶显示前言随着现代科技的发展，人们对于生活的标准也在不断提高。以计算机技术为代表的信息革命正在席卷全球，而微型计算机处理器更是已经应用的生活中的方方面面。单片机在工业仪表、智能控制、机电一体化和家用电器等方面都有相当丰富的应用领域。当前，8 位单片机（如 AT89SC52 和 STC 89C52 等）主要用于工业控制，如温度、压力、计量的测量和机械加工制造等诸多领域。高效能的 16 位单片机（如 MCS-96、MK-68200）可以应用在更复杂的计算机网络和信息处理等技术。本文利用 STC89C52 单片机系统对照明灯控制，改变了传统的开关照明灯的方式，克服了开关固定、人工操作等缺点，使我们能够在不接触开关的情况下自由遥控和定时。本设计在实际使用中，最大的特色就是节能和智能控制。体现了家居照明智能化，为智能家居全面实现奠定基础。1 总体方案设计本设计以 STC89C52 为控制核心，利用遥控器作为发射模块发送按键所产生的的控制指令，用红外接收头为主要接收模块接收后送入单片机。然后单片机根据输入的指令做出相应的控制操作，即改变照明灯的状态以及在液晶上显示相关的信息。其总体框图 1 图如下：乐山师范学院毕业论文（设计）2图 1 系统总体框图2 系统的硬件设计2.1 系统总电路图图 2 系统的总体电路图2.2 控制模块主控电路是由 STC89C52 单片机、复位电路和时钟电路部分组成，具体电路如图 2 所示。单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设计共五个乐山师范学院毕业论文（设计）3基本部分组成。它是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。因此，它简化一些专用接口电路，如编程计数器、锁相环（PLL） 、模拟开关、A/D 和 D/A变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。本设计充分利用了 STC89C52 单片机的 I/O 接口资源，分别控制照明灯和液晶显示。图 3 系统的控制单元总体图2.2.1 STC89C52 单片机简介STC89C52 是目前应用最广泛的 8 位单片机。STC89C52 使用经典的 MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片增加了传统 51 单片机没有的功能。其内部由CPU 即中央处理器（包括算术逻辑单元、定时/计数器等） 、内部存储器（RAM 和ROM） 、输入/输出端口、中断系统、串行通信口等。对于 STC89C52 来说： 8KBFlash 程序存储器；512B 片内 RAM； 2 个可有程序乐山师范学院毕业论文（设计）4控制的 16 位 定时/计数器 T0 和 T1；5 个中断源分别是 T0、T1、外部中断（INT0和 INT1）以及串行通信中断；4 个 8 位并行 I/O 端口，1 个全双工串行通信 I/O 口；看门狗定时器（WDT） 。针对以上特点本设计主控模块中的单片机芯片采用了STC89C52 芯片，此芯片功能强大，能够完全满足系统运行的需求。其引脚图如上图 4 所示。图 4 STC89C52 的引脚排列2.2.2 时钟电路图 5 STC89C52 晶振电路本设计中采用晶振的周期为 12MHz。 2.2.3 复位电路复位电路采用的是传统的按钮，按一下后 RST 引脚变为高电平完成复位。乐山师范学院毕业论文（设计）5图 6 ST89C52 复位电路2.3 发射模块发射模块采用 JQ-32 遥控器其实物如下图 7 所示，该遥控器为 21 键，功能强大，抗干扰能力强，适用性强，其参数为：电源：DC3.0V，工作距离：>=8V，发射功率：70mW,发射编码：NEC，RC5。通过遥控器上的按键，经过编码后发射出去，经红外接收头 接收后便可以控制照明灯了。图 7 JQ-32 的实物图乐山师范学院毕业论文（设计）62.4 接收模块红外接收头是集接收，放大，解调一体的器件，它内部 IC 已经完成了解调，输出的就是数字信号 ，一般接收头载波频率是 38KHZ（或 37.9KHZ） ，也有用其它频率的如 56KHZ，32KHZ 等，接收头的编码格式，比如 NEC， RC5，RC6，SHARP 等，在连续输出时，一般接收头完成一串解码后需要有一定的间隔时间才能解下一组编码，有些接收头是可以解连续码的。 接收头对 38KHZ 载波也有要求，一位0或1一般至少需要 6-10 个载波脉冲，接收头才能输出。 以 NEC 编码为例一般情况是这样的：一组信号有一个引导码，NEC 编码是 9ms低 4.5ms 高，后面再跟需要传送的数据，比如用 600us 低 1200us 高代表0，1200us 低 600us 高代表 1。 接收头没有信号时输出一般是高，如果收到合格的一串 38KHZ 载波就输出低，载波停止又输出高，有合格载波又输出低， 所以比要实现 1200us 低 600us 高就是发射 1200us 38KHZ 的红外型号，在停止 600us 型号发射，再是下一位。 但不要连续发射 38KHZ 信号。 如果你连续发射 38KHZ 信号，会看到输出 200ms 低电平后，输出会回到高电平。本设计采用通用的 VS1838B HX1838 红外接收头，它具备以上优点，满足本次设计的需要，其引脚图如下图 8：图 8 红外一体接收头引脚图红外接收头将接收到的信号送到单片机 INT0 口，当为低电平时产生中断。其在电路原理图如下图 9 所示：乐山师范学院毕业论文（设计）7图 9 红外一体接收头电路图2.5 显示模块根据液晶的物理特性，通过电压对其显示区域的图形进行控制。而且液晶显示器都是数字式和单片机的接口更加简单可靠，适用于大规模集成电路直接驱动，另外液晶的显示质量高，体积小，功耗低等优点，也使得其成为显示模块的首选。本文采用比较常用的 LCD1602 作为显示器，常用的的字符型 LCD1602 液晶显示器的实物如下图 10 所示，图 10 LCD1602 液晶显示屏实物其引脚图如下图 11：乐山师范学院毕业论文（设计）8图 11 LCD1602 液晶显示器引脚图LCD1602 采用标准的 16 引脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 1：第 1 脚：VSS 为接地电源端。第 2 脚：VDD 接正 5V 电压端第 3 脚：VL 是 LCD1602 对比度调整电压端，电压越高对比度越弱，接地时对比度最高，通常使用时接 10K 的电位器就可以进行调整。第 4 脚：RS 为数据/命令选择端，当为高电平时表示输入数据，当为低电平时表示输入指令。第 5 脚：R/W 为读/写选择端，当高电平时从 LCD1602 读取信息，当低电平时向液晶写入指令或者数据。第 6 脚：E 端为使能信号端，当 E 端为高电平时读入信号，当由高电平跳变成低电平（下降沿）时，运行指令。第 714 脚：从 D0 到 D7 为 8 位 I/O 数据总线，其中 14 引脚为最高位，第 7 引脚为最低位。第 15 脚：LCD 背光源正极。第 16 脚：LCD 背光源负极。表 1 LCD1602 各引脚功能介绍编号符号引脚说明编号符号引脚说明乐山师范学院毕业论文（设计）91VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极其电路图如下图 12 所示：图 12 LCD1602 液晶显示器电路原理图2.6 输出执行模块本设计最终通过单片机控制照明灯的状态，照明灯使用 5V 电压的小灯泡代替，接至单片机 P2.7 口，经过三极管放大，可以满足要求。其电路原理图如下图 13所示：乐山师范学院毕业论文（设计）10图 13 照明灯电路原理图3 软件设计3.1 程序流程图STC89C52，液 晶和中断初始化定时器 T0 中断， 显示时间。判断外部中断 （INT0）是否 被红外信号中 断。解码，调节定时熄 灯时间，开灯和熄 灯。开 始图 14 主程序工作流程图3.2 程序设计思想乐山师范学院毕业论文（设计）11（1） 外部中断（INT0）的工作方式设置，外部中断（INT0）通过红外接收头接收编码器发出的红外信号，接收一帧数据中含有 32 位码，包含两次 8 位用户码，8 位数据码和 8 位数据码的反码及最后位的同步位。通过外部中断 P3.2 口电压变化解码数据，用不同的数据控制灯亮灭，和调节熄灯时间。（2） 定时/计数器 T0 的工作方式设置，T0 工作在定时状态下，最大定时时间为65ms，所以要实现定时 1s 的要求，可以先定时 10ms，总共需定时 100 次，就可以完成了。（3）.在主函数里循环地驱动 lcd1602 液晶显示时间。4 总体系统调试4.1 软件程序调试程序调试采用常用的计算机辅助工具：Keil uVision 4。Keil uVision 4 是单片机开发应用最常用的软件之一，尤其是一些软件程序的编写例如汇编和 C 等高级语言，由于它具有高效，快速，通用的编译平台以及仿真功能，所以经常与 Protues 和 Protel 等软件联合使用。在调试程序软件仿真时，既能模拟单片机的 I/O 口、中断、定时器等功能，又能仿真单片机的串行和并口通信。因此很多开发 51 应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。(1)启动 Keil 软件 (2)在打开的界面点击 project 后在下拉的菜单中点击 New Project uVision4，取一个名字后就新建了一个工程。然后在弹出一个的一个对话框中，选择 Atmel 后双击再选中 AT89S51 或 52。(3)建立源程序文本。点击文件菜单File 后在下拉菜单中点击 New，此时我们可以在新的界面中编写程序完了之后点击保存并命名 xx.c（注意若是汇编语言则应命名是 xx .asm）保存。然后点击Target 1 前面的+号，出现 Source Group1,右键单击 Source Group 1 后选择 Add Files to Source Group1 在弹出的对话框中选择刚才建立的 c 文件后点击 Add。最后在在 Output 栏选中 Create HEX File，使编译器输出单片机需要的 HEX 文件乐山师范学院毕业论文（设计）12图 15 KeilC51 下创建源代码图 16 编译成功并生成 HEX 文件4.2 硬件仿真调试Proteus ISIS 是英国 Labcenter 公司开发的用于分析和仿真各种模拟电路和集成电路软件。该软件的特点是：（1）将 SPICE 电路仿真和单片机仿真结合起来，具有模拟和数字电路仿真、单片机以及 RS232 动态仿真、矩阵键盘和 LCD 等外围系统仿真的功能。 （2）支持一些常用单片机系统的仿真，包括：8051 系列、AVR系列、HC11 系列、PIC16 系列、Z80 系列等各种芯片。 （3）具有软件调试功能，同时可以和第三方的软件配合使用，如 Keil C51 uVision4 等软件。 （4）具有丰富的绘制原理图功能以及 PCB