基于单片机控制的遥控灯光控制系统设计论文.docx

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
前 言 1
第1章 系统分析与设计实现 3
1.1课题的背景，意义 3
1.2总统设计分析 5
1.3系统设计方案 6
1.4方案论证 7
1.5确定方案 10
第2章 遥控的实现 11
2.1遥控方式介绍（芯片介绍） 11
2.2遥控编码格式 12
2.3红外接收控制 13
2.4遥控发射电路 14
2.5红外接收电路图 14
第3章 系统核心器件 16
3.1单片机知识介绍 16
第4章 调光系统的实现 24
4. 1单向晶闸管核双向晶闸管 24
4．2光电耦合器原理及应用 29
4.3 光耦的参数 30
4. 4 调光控制 30
4. 5调光的实现 31
第5章 其他硬件单元电路设计 32
5.1继电器开关控制电路 32
5.2 遥控发射电路 32
5.3主机显示电路 33
5.4电源电路 33
第6章 系统调试 34
设计心得 35
参考文献 37
致 谢 38
附 录 39
元件清单 39
主机电路图 40

摘 要

本文通过对一些有关灯光控制系统进行了解和部分的改装，将原机的机械开关控制改为单片机红外线遥控控制，说明了单片机在现代酒店、电影拍摄以及许多工作场所灯光智能控制中的适用性、灵活性、先进性。通过对其灯光控制电路改造后，大大提高了其的使用舒适感，使其的硬件设施提高了一个台阶。

关键词：单片机; 遥控器; 调光控制; 继电器;光电耦合

ABSTRACT

The main body of a book is refitted by the fact that navar carries out the acquaintance and the part on a few in connection with lamp light, on-off control switches over to be that monolithic machine infrared ray remote control has controlled , explained monolithic machine serviceability , flexibility , advanced in the intelligent control shooting as well as a lot of working site lamp light in the modern hotel , film with plain machine machinery. By the fact that the control circuit reforms the day afer tomorrow to whose lamp light,have improved whose comfortable sigmatism feeling greatly , have made whose hardware facilities raise a flight of steps.

Key words：Monolithic machine ;Remote control ;Allocate light under the control of Relay ;Photoelectricity coupling.

毕业设计任务书

一、课题名称：单片机遥控灯光控制系统
二、指导老师：熊异
三、设计内容与要求
1、课题概述
目前国内大型的户内外演出舞台灯光控制，娱乐场所的灯光控制，星级酒店的客房灯光控制，高档小区和智能家居的灯光和电器控制多采用集中控制和遥控控制。本课题要求使用单片机控制灯光等负载的通断，并能对部分灯光等负载进行调光控制。
2、设计内容与要求
(1) 确定设计方案，绘制系统方框图、设计原理图
(2) 分析各单元电路的工作原理＆特性，进行必要的计算
(3) 硬件设计：选取合适的元器件，进行电路设计和印刷电路板设计，并进行硬件制作与调试、测试
(4) 软件设计：绘制程序的流程图，编写源程序
(5) 电路调试（包括硬件调试，软件调试和系统调试的过程和方法）
3、技术指标
(1) 4×4键盘设计
(2) 4路以上负载通断控制输出
(3) 2路以上负载可以进行电压调节输出
(4) 遥控频率选择合适，符合国家标准
(5) 系统稳定，故障率低
四、设计参考资料
1. 《模拟电子技术》，陈梓城主编，高等教育出版社
2. 《数字电子技术》，杨志忠主编，高等教育出版社等
3. 《单片机技术》， 李移伦主编，中南大学出版社
4. 《常用集成电路的应用》，
5. 《电力电子技术》
6.
7.
五、设计说明书内容
1. 封面
2. 目录
3. 内容摘要(200~400字左右，中英文)
4. 引言
5. 正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）
6. 结束语
7. 附录(参考文献、图纸、材料清单等)
六、设计进程安排
第1周：资料准备与借阅，了解课题思路。
第2周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。
第3-5周：进行毕业设计，完成说明书初稿。
第6周：第一次检查，了解设计完成情况。
第7周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。
第8周：毕业答辩与综合成绩评定。
七、毕业设计答辩及论文要求
1、毕业设计答辩要求
答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。
学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。
答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。
2、毕业设计论文要求
文字要求：说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。
图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。
曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。

前 言

在信息、网络技术高速发展的今天，高新技术促进了生产力的提高，也给人们的思维方式、工作方式和生活方式带来转变。
随着人们生活质量的提高，灯具已不单纯是室内的基本照明工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品，当家里有各式各样的灯具之后，将它们精心地搭配在一起，达到最适合的气氛效果是高品质生活的需要，目前灯光的控制主要还是手动形式，逐个控制所有的灯具，这样不仅麻烦而且效率低下，也不符合现代舒适生活的标准。因此，设计一个可以便捷地控制灯光、同时还提供场景组合等功能的智能化灯光系统不仅具有实用价值，而且还具有广阔的市场前景。
单片机是一种广泛应用于各种产品的半导体器件。对于我们来说单片机已经不是一个陌生的东西了，单片机又称为微控制器MCU（Micro Controller Unit），它可以很容易地将计算机嵌入到各种仪器和现场控制设备中，因此单片机又称为嵌入式微控制器（Embedded MCU）。嵌入式系统的应用越来越广，我国从事嵌入式系统开发的人员也越来越多，而单片机是嵌入式系统的核心单元。近年来，除了各种类型的工控机外，各种以通用微处理器构成的计算机主板模块，以通用微处理器为核片内扩一些外围控制功能单元电路构成嵌入式微处理器，甚至以单片形态的PC机等，都实现了嵌入式应用，成为嵌入式系统的庞大家族。
随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。应用在各个领域,特别是在实时系统中的运用，将操作系统嵌入到单片机当中去，实现特殊的处理功能。AT89S51/LS51单片机是低功耗的、具有 4KB在线可编程Flash存储器的单片机。它与通用80C51系列单片机的指令系统和引脚兼容。片内的Flash可允许在线重新编程，也可使用通用非失性存储器编程器编程。它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的微控制器。
遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内。因此也存在距离问题，应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。

第1章 系统分析与设计实现

1.1课题的背景，意义
发展中的光源
传统的灯具，如聚光灯、散光灯等，作为灯光系统中最基本的元素，目前随着计算机技术、数控技术和光电技术等的发展，受到极大挑战。传统的灯具只是为再现拍摄对象提供必要的照度，并让光束投射到被摄物体上，通过人物和环境的刻画，曲折地表现自己的创作意图。而新近发展起来的各种新型灯具，如效果灯、电脑灯等，其运用方式逐步突破了沿袭几十年的传统模式，使灯光创作走上直接表现自我的道路，使灯具和光束本身也是艺术欣赏的一部分，以直接展示自身的美。尤其是电脑灯的出现，彻底改变了灯光效果的静止状态，使灯光跨入艺术表演的行列，使灯光艺术从表现环境的艺术发展成为一种具备自我表演功能的艺术。
光的开关控制和调光控制的发展方向
近几年来，文化艺术领域取得了前所未有的巨大发展，国内演艺娱乐市场也是空前的繁荣。各类演出团体的迅速发展和电视产业的迅猛发展，也使得各大中型城市的各类演出场所及各类大小演播室得到快速的崛起；具有不同艺术特色的多功能的艺术中心，大剧院，会堂，体育馆等场所得到了大力的修建或改造完善，使得这样的文艺场所星罗棋布于国内。为了满足电视节目的需要，原来传统的几百平方米的演播室逐步向大规模多功能综艺性的上千平方米的超大型演播室发展，加上各种数字化、网络化、智能化的影视灯光设备的应用，使得电视节目也变得更加丰富多彩。
舞台演出离不开舞台灯光的配合，演艺市场的空前繁荣及计算机技术的日新月异，使得灯光控制技术也取得了迅速的发展；可控硅技术的进步及新型抗干扰扼流圈的出现，使调光器技术 从 模拟时代、全数字时代，全数字半网络时代到现在全数字光纤网络时代的发展只用了短短几年的时间；调光器技术的发展也使得灯光控制的表现手法更加多样化。而灯光系统网络化的全面应用及多网合一的网络灯光检测报告系统的出现，使智能化网络灯光控制系统和高科技、高技术的电子技术及计算机网络技术越走越近。
智能控制系统在灯光控制系统中的应用
物理层面而言，居家智能是一个多功能的技术系统，众多的功能子系统间还要具有协同配合的能力。这些系统包括：照明控制、电器控制、环境监测、视频监控、设施监控、家庭娱乐、背景音乐、通讯设施、门禁管理、健康监测、居家采购、花园自控、宠物监护、信息安全等等。
　　简要介绍智能照明控制系统在体育场灯光的控制方面的应用。
通过对体育场的各类照明灯具按不同的要求进行智能控制，可使其能适应不同环境的不同需求，达到不同的照明效果。
以某一体育场的设计为例，根据当地体育运动发展的情况，设计了开灯方案模式，有彩电转播模式、足球比赛模式、足球训练模式、文艺演出模式、清扫模式等，并可根据用户需要自行编辑。
整个场地共有204套2000W，80套400W的金卤灯，由分散在主体育场灯光控制室内的6个配电柜进行控制。整个控制系统采用集中控制和管理，分散执行的方式，即中央监控中心（上层）和智能照明控制柜（下层）。监控中心可进行整个场地照明控制和管理，循环与各台智能照明控制柜中的可编程照明控制器进行通讯联络。一方面，将有关控制命令通过总线传输，发至各区域照明控制柜内的可编程控制器，让其接收相关的控制命令；另一方面，接收来自各区域照明控制柜内的可编程控制器向上转发的有关自动或手动状态，开灯或关灯状况等信号，（在要求高的情况下，还可巡检每只灯的状态及故障情况，对灯具工作时间进行统计，查阅每只灯的累计运行时间，在进行大型比赛前进行普查，及时将到达使用寿命的灯具换掉，）通过分类处理，在计算机屏幕上显示参数，对异常情况采取提示处理。它可与其他BA系统通过接口集成。智能照明控制柜则是具体执行监控中心计算机发出的各项控制命令，控制场地照明灯光以不同模式开灯，满足各项体育运动比赛或活动的要求，并巡回采集照明回路的开关状态参数等信号。对于场地灯光，除了在监控中心的计算机上控制外，还可在现场的控制柜上进行手动按钮分组操作、控制。
因此，真正意义上的居家智能系统，应该是以技术为基础，以服务为手段，以客户需求（而不是以产品）为中心，以技术文化为灵魂，通过量身定制式服务，由居家智能专业服务商为不同的客人出品各具特色的个性化系统

智能照明控制系统的优点
智能照明控制系统与传统照明控制系统相比，在控制方式、照明方式、管理方式以及节能方面等均有不少优点。
首先在控制方式和照明方式上，传统照明控制采用手动开关，只有开和关，而且只能一路一路地开和关。而智能照明控制采用调光模块，通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果，营造出不同的舒适的视觉氛围。在控制上采用低压二次小信号控制，控制方式多，功能强，范围广，自动化程度高。其次，智能照明控制系统由于使用了自动化照明控制，智能利用光照以及通过网络，只需一台计算机就可对整个大楼的照明实现合理的能源管理自动化，不仅减少了不必要的耗电开支，同时也降低了用户的运行维护费用，在节能方面可比传统照明控制节电20%以上。另外，在智能照明控制系统中，由于可通过系统人为地设置电压限制，可以避免或降低电网电压以及浪涌电压对灯具的冲击，从而起到保护灯具，延长灯具使用寿命的作用。而更值得一提的是智能照明控制系统是一个开放式的系统，通过标准网络接口可方便地与BAS系统联接，实现智能大楼的计算机系统集成。
结语
从以上对智能照明控制系统的介绍，我们知道智能照明控制系统不仅可以满足和实现不同的灯光效果要求，实现照明的高层次智能管理，改善工作环境，提高工作效率，还可节约能源，延长灯具寿命，减少用户维护费用。随着建筑和照明技术的进步，照明和建筑融为一体，照明已成为建筑艺术的一部分，让我们大家共同努力，将更多、更好的智能照明控制系统应用到智能建筑的设计中去，营造出艺术、智能化的光环境，赋建筑与生命
1.2总统设计分析
 随着人们生活质量的提高，灯具已不单纯是室内的基本照明工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品，当家里有各式各样的灯具之后，将它们精心地搭配在一起，达到最适合的气氛效果是高品质生活的需要，目前灯光的控制主要还是手动形式，逐个控制所有的灯具，这样不仅麻烦而且效率低下，也不符合现代舒适生活的标准。
    因此，设计一个可以便捷地控制灯光、同时还提供场景组合等功能的智能化灯光系统不仅具有实用价值，而且还具有广阔的市场前景。
参数
无线遥控器是系统最主要的人机界面，也是该系统最具特色的组成部分之一。与传统的有线遥控器相比，它摆脱了线缆的束缚，体现了“以人为本”的要求。
u 工作频率范围：260~434MHz，发射功率极低，无须批准；
u 直接控制指令发送：实现对照明电器的开关控制和调光控制，对家电设备的开关控制；
u 时间控制和逻辑控制程序启动：可以定时开启一些控制模式或按照一定的逻辑关系启动系统控制指令；
u 照明场景控制：可以通过场景控制命令实现照明设备的群控，如开启一定数量的灯光创造一种特定的灯光氛围。
实现功能
１． 可以通过手动或遥控器来控制电灯的开／关与调光。
２． 用一个遥控器可控制接收主机。
３． 每路接收器独立控制电灯，包括6路开关控制和2路调光控制。
4． 可以直接代替普通开关而不必更改室内布线，使用非常方便。
产品主要特点：
1、遥控（手动）智能控制灯光，操作舒适方便；；
2、灯光渐亮渐暗，既可保护视力又可延长灯具的使用寿命；
3、省电节能，安全，远离强电线路，意外发生；
4、可营造多种适合于不同状态和场所的灯光环境，即调即用，可以随意改变视觉效果；
6、安装、调试、使用简单方便。

设计目标
设计一个智能化灯光控制器，安装在家中的各个房间，提供无线遥控、轻触式灯光控制、场景组合、预设存储等丰富功能。通过手持遥控器来控制住宅内所有的灯光；通过遥控器上的场景设置按键，方便地设定灯光场景和迅速切换，可以通过面板上的轻触按钮控制灯光的开关和亮度，或者是多盏灯进入某种预设的场景，各灯光控制器通过RS485的总线与家庭以太网网络终端通信实现对灯光亮度的远程控制和查询。
该智能化灯光控制系统分为接收外来控制信号和执行控制操作两部分，为了接收控制信号，系统需具备无线接收功能和按键输入面板，为了对灯具执行控制，需要设计220V调光控制电路。

1.3系统设计方案
设计目标
设计一个智能化灯光控制器，安装在家中的各个房间，提供无线遥控、轻触式灯光控制、场景组合、预设存储等丰富功能。通过手持遥控器来控制住宅内所有的灯光；通过遥控器上的场景设置按键，方便地设定灯光场景和迅速切换，可以通过面板上的轻触按钮控制灯光的开关和亮度，或者是多盏灯进入某种预设的场景。
该智能化灯光控制系统分为接收外来控制信号和执行控制操作两部分，为了接收控制信号，系统需具备无线接收功能和按键输入面板，为了对灯具执行控制，需要设计220V调光控制电路。
1.4方案论证
1.4.1MCU选择
方案一：AT89S51
AT89S51单片机，能够正常地实现所要求的功能，抗干扰性能好、安全性强。芯片ATMEL AT89S51与Intel公司MCS-51系列单片机兼容，采用CMOS工艺制造，节电性能好。AT89S51是一种带4K字节在系统可编程Flash存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，AT89S51是它的一种精简版本。AT89S51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
方案二：LPC2104
LPC2104是PHILIPS公司专为嵌入式应用提供的高性价比微控制器解决方案。它采用ARM公司的16位/32位RISC结构，内核是ARM7TDMI-S，CPU操作频率可达60MHz，片上集成：具有ISP和IAP功能的128KB Flash程序存储器、16KB静态RAM、2个UART、1个I2C串行接口、1个SPI串行接口，多达6路输出的PWM、2个定时器，分别具有4路捕获/比较通道、实时时钟及看门狗定时器等，能够与常用的外围设备实现无缝连接，功能强大，本文以LPC2104为核心，设计结构简单、性能稳定的智能灯光控制器。
方案选择：由于AT89S51是我们重点学习的单片机，它价格很低廉且和LPC2104一样能实现要求，故采用方案一。
1.4.2遥控电路
方案一：红外
1）红外电路电路采用电视机万能遥控器，价格便宜，有现成的模块，使用方便。
红外遥控接收电路
2）般的红外接收头主要由CX2016A，PC1373等集成电路外加阻容元件，红外线接收管及滤波光片等组成，因而体积较大。而新一代一体化红外遥控接收头SFH506-38与RPM-638CBR将红外接收管，前置放大解调等电路集成在同一基片上，内电路框图如图1所示，具有体积小，无外部元件，抗干扰性能好，接收角度宽、价格低等优点。
方案二：2262/2272
2262/2272集成块遥控发射接收电路
PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。
方案选择：电视机万能遥控器价格便宜，且到处可见，使用方便，且红外一体化接收头只有三个引脚，电器简单，功能脚直接单片机I/O口。故选用方案一。
2.4.3电器灯具开关控制
方案一：电磁继电器开关控制
电磁继电器利用电流的磁效应做成的.电磁继电器实际上就是一个电磁铁,在电磁铁的基础上加上动触点和静触点用来接通和断开电路.电磁继电器优点是可用低电压控制高电压.小电流控制大电流.使用安全可靠.
方案二：可控硅开关控制
晶闸管的主要工作特性
晶闸管的特点： 是“一触即发”。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断
方案三：固态继电器开关控制
固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。
方案选择:上述三种方法都能很好的实现电器灯具开关控制，但由于电磁继电器能直接用单片机的5V电压控制220V市电，而且电路很简单，又出于这种方法是我们很熟悉使用的一种方案一。
1.4.3光强的控制
灯光控制和调整主要体现在两方面：一是亮度，即光强的控制，二是色彩的控制。 控制亮度的方法主要有两种：一种是机械加减法，即通过控制点亮灯具的数量，来达到发光总强度的增大或减弱。对于单灯，则可采用遮光板或可变光阑来改变灯具透光量；另一种方法是电气控制法，即使用各种不同的调光器，改变灯具的工作电压或电流，从而调整灯具的发光强度，这两种方法各有特点，第一种方法的优点在于不会影响色温，但调整不够方便。第二种方法则操作简单，且能实现自动和程控操作，其缺点是在改变发光强度的同时，色温和显色性有较大变化。 从灯光的电气控制原理来说，可归纳为通断控制和发光强度控制两种，与此相对应的有开关控制和调光控制两种方法。
方案一：用调光芯片
在电子镇流器出现后不久,人们就开始研究如何利用电子镇流器来实现荧光灯的调光.荧光灯调光提高了电子镇流器设计的技术含量,使之作为照明子系统而嵌入楼宇自动化控制中,同时在家庭智能化中也有着广阔的应用前景.
FM2822是上海复旦微电子股份有限公司最新开发而成的可调光电子镇流器专用集成电路.与其他公司的同类产品相比,如IR,Fairchild,ST,Microlinear等,FM2822在设计上有其独特的地方,可以简化外围系统的设计,大大增加了外围设计的灵活性.
方案二：可控硅移相触发调压
例如： MCU+过零检测＋普通光耦＋晶闸管
通过控制可控硅的导通角，可控硅的导通时间不一样，导通角度的大小就不一样，因此输出的电压有效值和功率就不一样。
方案三：可控硅PWM(脉宽调制）调功
例如：MCU+过零检测＋过零触发光耦＋晶闸管
首先用PWM(脉宽调制）方法用于可控硅控制是有条件的，即调制频率不能大于市电频率（50Hz），也就是周期不能小于20mS，否则就不能达到调制作用，调制频率超过市电频率时，可控硅即处于连续导通状态而不能达到调压目的。只有调制频率低于市电频率才能起到调压目的，即限制市电的周波通过可控硅的数量而起到调压的目的。因此用该种方法调制的电压周波数一定是小于50HZ，超过了人眼视觉暂留效应，此就是用于调光产生闪烁的原因。该调压方法用在调功或对脉动电压不敏感的用途上尚可。如果采用可控硅调压用在调光上，须采用移相的调制方法，可使光连续可调。采用移相方法就需过零检测作为移相基点。过零检测其实并不难，如果要求调压比不是很高采用简单的方法即可奏效；用一只三极管即可。用单片机进行移相调压控制可以做得很精。
双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而成的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅需一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件。
3041/3061/3081过零触发晶闸管是一款专用的光耦合可控硅驱动芯片。其内部集成了光耦合可控硅驱动电路，可实现功率电路的隔离，无需外加光耦合。而且内部集成了过零检测电路，使电路更加简单。
方案选择：由于方案一的芯片很难买到，方案三比方案二简单，故选用方案三。
1.5确定方案
由上述确定方案可知，总方案为AT89S51+红外+电磁继电器+过零触发光电耦合器+双向可控硅。
系统图
遥控发射系统图

主机系统图

第2章 遥控的实现

2.1遥控方式介绍（芯片介绍）
遥控实物图

遥控器的基本组成如图-23所示。它主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。其工作原理如下：

图-23 遥控器的基本组成
微处理器芯片IC1内部的振荡器通过2、3脚与外部的振荡晶体X组成一个高频振荡器，产生高频振荡信号（480kHz）。此信号送入定时信号发生器后产生40KHz的正弦信号和定时脉冲信号。正弦信号送入编码调制器作为载波信号；定时脉冲信号送制扫信号发生器、键控输入编码器和指令编码器作为这些电路的时间标准信号。
IC1内部的扫描信号发生器产生五中不同时间的扫描脉冲信号，由5～9脚输出送至键盘矩阵电路。当按下某一键时，相应于该功能按键的控制信号分别由10～14脚输入到键控编码器，输出相应功能的数码信号。然后由指编码器输出指令码信号，经过调制器调制在载波信号上，形成包含有功能信息的高频脉冲串，由17脚输出经过晶体管BG放大，推动红外线发光二极管D发射出脉冲调制信号。
2.2遥控编码格式
当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：
采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图2所示。

上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图3所示，连发波形如图4所示。

遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。
当遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图4为发射波形图
① 位定义

② 单发代码格式

③ 连发代码格式

解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。
2.3红外接收控制
接收电路可以使用一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。
   接收器对外只有3个引脚：Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便，如下图所示

① 脉冲信号输出接，直接接单片机的IO 口。
② GND接系统的地线（0V）；
③ Vcc接系统的电源正极（+5V）

2.4遥控发射电路

遥控发射流程图

图7遥控发射控制流程图
2.5红外接收电路图

接收程序流程图

图8遥控接收控制流程图

第3章 系统核心器件

3.1单片机知识介绍

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器，如图2所示）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
　　在计算机出现以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。 进入电器时代后，人们借助电气技术实现了自动控制机械，自动生 产线甚至自动工厂，并且大大地发展了控制理论。然而，在一些大 中型系统中自动化结果均不理想。只有在计算机出现后，人们才见 到了希望的曙光。如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。但是， 计算机出现后的相当长的时间里，计算机作为科学武器，在科学的 神圣殿堂里默默地工作，而工业现场的测控领域并没有得到真正的 应用。只有在单片机（Microcontroller)出现后，计算机才真正 地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代 化技术革新，技术革命的有利武器。目前，单片机在民用和工业测 控领域得到最广泛的应用。彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，遥 控器，游戏机，电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深 地溶入我们每个人的生活之中。
单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产 上也极大地提高了生产效率和产品质量。 单片机按用途大体上可分为两大类：
1--通用型单片机
2--专用型单片机
专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好， 不能再修改的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。 其生产成本很低。
通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。
单片机，就是把中央处理器CPU(Central Processing Unit)、随机存取存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read Only Memory)、定时器/计数器以及I/O(Input/Output)接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了微型系统的含义。
计算机技术中，通用微处理器（CPU）的发展是计算机技术发展更新，决定性因素，但通用微处理器发展到一定阶段很难兼顾通用计算机系统和工业微处理器的不同发展要求，因而产生了独自发展的单片机（Single Chip Microcontroller）。单片机问世后，与通用微处理器形成了两个分支，各有自己的技术特征、发展道路和应用环境。
单片机的组成方框图

单片机AT89S51方框图

单片机AT89S51主要参数特性
●与MCS-51产品指令和引脚完全兼容
●4K字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器
●1000次擦写周期
●5V~5.5V的工作电压范围
●全静态操作:0Hz-33MHz
●三级加密程序存储器
●128×8字节内部RAM
●32个可编程I/O口线
●2个16位定时/计数器
●5个中断源
●全双工串行UART通道
●低功耗空闲和掉电模式
●掉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）

引脚功能说明：

VCC：电源电压
GND：地
P0口：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。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash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：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。
Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
表3-3 P1口第二功能引脚
P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（LIL）.
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出