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1、摘要摘要LED作为一种新型光源，具有高效节能、绿色环保、使用寿命长等诸多优点。成为照明系统的第三代新型光源。本设计是一种以STC89C52单片机为核心的红外遥控大功率白光LED照明系统，作为拥有8K的EPROM和3位P口的52单片机足够满足设计的要求。本设计采用了PT4115大功率LED恒流驱动方案与PWM调光方式，运用红外遥控技术控制单片机，通过NEC协议（通用红外协议）传输数据，从而实现对LED光源的多级亮度调节。显示部分采用了七段数码显示管进行显示，实时显示LED亮度调节状态。实验证明，LED照明系统稳定高效，控制便捷，在照明应用中具有很好的前景。关键词：单片机，LED，红外，PWM调光
2、IAbstractLED(lightemittingdiode)asthenewlightsourcehasthemeritsofenergyefficiency,environmentalfriendlyandlongerlifespan,Become the third generation of new light source of lighting system.This design is kind of Infrared remote control white LED lighting systembased on STC52 SCM.As 52 SCM with 8K EPR
3、OM and 3port can meet the design requirements. This design adoptsPT4115asLEDconstantcurrentdriveand PWM dimming project.The use ofinfrared remote control technology control single chip microcomputer. Through the NEC to transmit data so as to realize the LED light source multistage brightness control
4、.Display part adopts seven section of digital display tube to display,Real-time display of LED brightness control state.Through experiment, the high-power LED lighting system is proved to be more efficient and convenient, which has the good practical value in the application field for lighting.Keywo
5、rds:SCM，LED，infraredremote，PWM dimmingII目录目录第1章课题整体框架11.1 课题任务11.2 课题要求11.3研究意义1第2章设计方案32.1 硬件部分32.1.1 电源模块32.1.2复位电路32.1.3系统方案概述42.1.4系统方案结构52.1.5 单片机最小系统62.1.6 恒流驱动模块82.1.7 显示模块102.1.8红外遥控模块112.2软件部分142.2.1软件工具152.2.2 模块流程图15第3章实现功能163.1实现功能描述163.2电路设计163.2.1单片机最小系统电路设计163.2.2 基于PT4115的恒流驱动电路设计173
6、.2.3 数码管显示电路设计183.2.4 红外接收电路设计193.2.5 其他外围电路193.3软件设计203.3.1软件设计思路203.3.2 红外解码中断子程序203.3.3 红外码值处理程序223.3.4 键值识别处理程序223.3.5LED驱动程序23第4章调试与实现244.1 调试中遇到的重点与难点244.2 解决方案244.3 实现展示25第5章总结27参考文献28致谢29附录30附录一：程序清单30附录二：电路原理图38III第1章 课题整体框架第1章 课题整体框架1.1课题任务LED被称为第三次照明革命，在照明领域有着广阔的发展前景。本课题旨在设计出一款可以通过红外遥控控制L
7、ED灯点亮和熄灭并能调节亮度强弱的照明设备。整个系统由单片机控制，利用红外遥控器发射命令，对应的红外接收器接收后将其送入单片机，单片机根据命令选择对应操作，并由显示部分实时显示相应命令。1.2课题要求利用STC89C52单片机设计一款能够通过红外控制的大功率LED照明系统，并能实现PWM多级调光。本课题要求由红外遥控器发射命令，对应的红外接收器接收后将其送入单片机，单片机根据命令选择对应操作，并由显示部分实时显示相应命令。1.3研究意义随着科学技术的不断进步与发展，照明系统在工业、商业、医疗机构、家用电器等领域中广泛应用。在人类生活中，光扮演着及其重要的角色，无论你生活在哪里，无论是在室内还是
8、户外，光源都是人类生活必不可少的。光源对于人类无比重要，不断推动着人类社会向前发展。可以说，随着光源被人类利用制造出照明设备后，人类不仅征服了黑暗，更拓宽了各个领域的发展道路。如今，照明领域迎来了第三次照明革命，LED正在改变我们的生活。目前，照明是我国能源消耗的重要方面，每年的照明用电约占发电总量的12%。随着经济发展，我国的照明用电将有大比例的提高。同时，随着能源危机和环保问题的日益严峻，我国照明产业也必须走绿色节能的发展道路。LED是一种将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。其作为一种新型的绿色照明方式，应用前景举世瞩目。1电子科技大学成都学院本科毕业设计论文与现行白炽灯、荧光
9、灯等传统照明设备相比，LED具有亮度高、高效率、低功耗、寿命长、启动快、功率小、无频闪、无污染，结构简单，环保节能等优点，这都是传统照明设备无法与其相比的。且LED灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于显示屏、交通讯号、广告多媒体、城市亮化等各种室内和户外显示光源。此外，汽车仪表板、开光背光源、车内阅读灯和车外大灯等也在逐步推广采用LED光源。当然，作为一种新型照明技术，LED的高效和节能最为引人注目，无论是在室内照明还是户外照明，LED的绿色环保、节能高效等都是传统光源无法匹敌的。LED可以通过PWM调光，PWM调光不会产生任何LED色谱偏移，有极高的调光精确度，不会
10、发生闪烁现象，并且可以和数字控制相结合实现智能控制等优点，红外遥控具有所必需的体积小、功率低，信号无干扰，传输准确度高，成本低廉等特点，适用于各种家用电器及照明设备。所以本文设计了一种以STC89C52单片机为核心的红外遥控大功率白光LED照明系统，可以红外遥控实现对LED光源的多级PWM调光。2第2章 设计方案第2章 设计方案2.1 硬件部分2.1.1 电源模块本设计单片机是由5V电源供电，引脚定义：电源正极；负极静触点；负极动触点。如下图所示：图2-1 电源模块结构图本设计的LED供电电源则由外部12V电源供电。下面会详细说明。2.1.2复位电路（1）复位操作复位是单片机的初始化操作。其主
11、要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。（2）复位信号及其产生RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。3电子科技大学成都学院本科毕业
12、设计论文2.1.3系统方案概述本设计方案包括单片机最小系统、恒流驱动模块、显示模块、红外遥控模块这几个部分。本设计方案单片机选取的是STC的52单片机，STC89C52是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。STC89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用
13、户。可用5V电压编程, 不易损坏器件，而且擦写时间仅需10毫秒，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz24MHz之间，比51系列的6MHz12MHz更具有灵活性,系统能快能慢。红外遥控模块是选的一个型号为HS-021的遥控器和型号为HX1838的接收芯片。此款MPS遥控器价格低廉，使用普遍，提供操作码值，故选此遥控器。当然，别的遥控器也同样适用。同样HX1838芯片价格低廉，虽然效果和工艺要求没有HS0038高，但是其低廉的价格和设计的需求，恰能满足次方案。同样其他红外接收芯片同样能适用本设计方案。恒流驱动模
14、块采用的是以PT4115芯片为核心的驱动模块。PT4115因价格低廉，市面上使用较多，有相应设计电路可供选择，且支持PWM调光。故选此恒流驱动模块驱动LED光源。不过由于此款芯片驱动LED的驱动电压较高，因此需要专门的电源为其供电，商用场景则可直接加入前置整流电路由市电供电即可。显示模块因需求不高，只需显示实时状态即可，因此选择了一位七段数码管作为显示部分，其模块简单，易于设计。当然，由于模块化设计，若需加入更好的显示模块也比较方便实现。4第2章 设计方案2.1.4系统方案结构红外遥控器HX1838红外接收芯片STC89C52单片机最小系统系统电源PT4115恒流驱动模块LED图2-2系统方案
15、结构意图5电子科技大学成都学院本科毕业设计论文2.1.5单片机最小系统由于系统控制方案简单，数据量也不大，因此选用STC89C52作为控制系统的核心，也可视具体情况换用其他系列芯片，不过需要考虑相应的兼容情况。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。而51单片机只是内存变为4K，其他两者与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，下面指出了各个管脚的用途。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个
16、8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收
17、，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由
18、于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口， P3口管脚备选功如下：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）6第2章 设计方案P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址地位字节。PSEN：外部
19、程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。STC89C52主要功能如下表：表2-1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中
20、断源2个读写中断口线3级加密位7电子科技大学成都学院本科毕业设计论文时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图(a)所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图（b）所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保
21、证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号供单片机使用。（a）内部方式时钟电路 （b）外部方式时钟电路图2-3时钟电路2.1.6恒流驱动模块1.恒流驱动电路从LED伏安特性可知，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的较大波动，并且环境温度、LED老化等因素也将影响LED的电气特性，若LED电流失控，LED长期工作在大电流下将严重影响其可靠性和使用寿命。而LED的光输出直接与LED电流有关，所以LED驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下宜采用恒流驱动方式。8第2章 设计方案采用基于PT4115的大功率恒流驱动系统。PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压
22、恒流源芯片，该芯片适合用于各类绿色照明LED灯的驱动电路，应用电路简洁，适用范围广，所需元器件较少且价格低廉。其具有以下特点：（1）6V30V宽电压范围输入；（2）输出电流可达1.2A；（3）复用DIM引脚进行LED开关、模拟调光、PWM调光；（4）输出电流精度可达5%；（5）转换效率高达97%；（6）LED开路保护；（7）输出可调的恒流控制方法：（8）内部含有抖频特性，极大地改善EMI。PT4115芯片的引脚功能：SW：功率开关的漏端；GND：信号和功率地；DIM：开关使能、模拟和PWM调控端；CSN电流采样端，采样电阻接在CSM和VIN端之间；VIN：电源输入端，必须就近接旁路电容图2-4
23、 PT4115恒流驱动电路9电子科技大学成都学院本科毕业设计论文2.PWM调光原理在实际应用中，LED调节亮度一般采用两种方法，即模拟调光或PWM调光。模拟调光与PWM调光对比如图2所示。模拟调光是通过改变流过LED电流的大小来调整光效的，除了亮度会改变以外，也会影响LED的光效质量，即电流变化必然导致LED的色度偏差。PWM基本原理是保持LED正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和关断的时间比例，可以实现从0到100%范围的亮度调节。PWM调光的优势是LED正向导通的电流一直是恒定的，LED的色度就不会像模拟调光一样会变化；在精确控制LED的亮度的同时，也保证LED发光的色度。为了避免人眼能
24、够看到LED的导通和关断，而感觉到灯光闪烁，PWM调光的频率要高于100Hz，由于人眼的视觉残留效应，眼睛就会对导通和关断时间内的亮度进行平均，仅仅看到由PWM占空比决定的有效亮度。对于PWM调光频率设置在软件设计时应予以注意。图2-5模拟调光和PWM调光对比2.1.7显示模块为了实时显示LED照明设备调控状态，本设计特别在红外遥控系统的基础上增加了一个一位七段数码管，既能满足显示需要，电路又简化，且成本低廉。10第2章 设计方案 图2-6共阳数码管管脚图2.1.8红外遥控模块1.红外原理红外线遥控是目前使用最广的一种遥控手段。红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，在现代电子产
25、品中普遍采用红外遥控。若能将红外遥控器的按键编码进行识别与解码，并用作单片机系统的输入处理信号，则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用I/O口过多的弊病，而且使用遥控器，可实现人对设备的长距离操作控制，使用更加便捷高效。本设计采用一款型号为HS-021的MP3遥控器作为红外发射单元。其采用通用的红外协议NEC协议，即脉冲宽度调制编码格式，每个脉冲宽度560us，以不同的脉宽宽度来实现二进制信息的编码。其载波频率38KHz，发射编码格式由引导码、用户码、数据码、数据反码和结束码构成。从图可以看出，每一条信息均以一个起自动增益调整作用的引导码开始，后面是8位地址码（又称用户码）和8位地址的
26、反码（用于校验），接着是8位命令码和8位命令的反码，最后是结束码。引导码由9ms的高电平和4.5ms的低电平波形所构成，以作为一帧数据的起始位；用户码用于区分不同类型的红外遥控设备，数据码即代表实际按下的键值信息，数据反码是数据码的各位求反，通过比较数据码与数据反码，可判断接收到的键值数据是否正确。图2-7红外编码格式11电子科技大学成都学院本科毕业设计论文红外二进制编码信息0与1分别由毫秒量级的高低脉冲组合实现，逻辑1为2.25ms，脉冲时间560us；逻辑0为1.12ms，脉冲时间560us。所以根据脉冲时间长短来解码，周期为1.125ms的组合表示二进制“0”，周期2.25ms的组合表示
27、“1”。图2-8逻辑1与逻辑0（1）空闲状态：当红外接收头1838没有数据时（无按键按下，或是数据转化完成），红外接收头的输出引脚会一直保持高电平。（2）引导码：当红外接收头1838接收到了数据，其输出引脚首先会由空闲的高电平状态跳转为低电平状态，该低电平状态会保持9ms，即称之为引导码。（3）结果码：引导码过后，红外接收头的输出引脚会由低电平状态跳回到高电平状态并保持4.5ms，那么这4.5ms的高电平状态即称之为结果码。（4）逻辑编码区：结果码过后，红外接收头的输出引脚便会输出一段高低电平跳转维持53.76ms的时序区，此区域即是后面的以红外二进制编码信息0与1组合形成的32位编码（包含地
28、址码、地址反码、命令码、命令反码）。红外遥控信号是要经过接收芯片HX1838进行解码，才能获得符合规定编码的键数据码（命令码），剔除不符合编码协议和约定的用户码（地址），以及数据码与数据的反码不对应的信号，以确保接收的信息的准确。只有这样，才能正确地通过红外线遥控对设备进行控制。12第2章 设计方案2.红外接收芯片HX1838HX1838是一款3脚的红外接收芯片，具有宽电压适应、低功耗、高灵敏度、抗干扰的特性，常应用于家用电器、空调、玩具等红外遥控接收。HX1838参数及引脚信息如图表所示：表2-2极限参数电源电压VCC（v）6.0工作温度TOPR()-25+85功耗PD(mw)35储存温度T
29、STG()-40+125表2-3光电参数（T=25VCC=5Vf0=38KHZ）参数符号测试条件MinTypeMax单位工作电压Vcc2.75.5V接收距离LL5IR5IF=300mA（测试信号）1017M载波频率f038KHZ接收角度1/2距离衰减1/2+/-45DegBMP宽度fBW-3DbBandwidth23.35KHz静态电流Icc无信号输入时0.81.5mA低电平输出VolVin=0VVcc=5V0.20.4V高电平输出VoHVcc=5V4.5VccV输出脉冲宽 度TPWLVin=500Vp-p500600700STPWHVin=50mVp-p500600700S表2-4引脚定义引
30、脚定义GND电源负极VOUT信号输出VCC电源正极13电子科技大学成都学院本科毕业设计论文图2-9 HX1838引脚图3.红外接收芯片应用电路图2-10红外接收芯片电路2.2软件部分2.2.1软件工具要使单片机系统按照人的意图办事，需设法让人与计算机对话，并听从人的指挥。程序设计语言是实现人机交换信息的最基本工具，可分为机器语言、汇编语言和高级语言。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。本设计软件工具采用Keil uVision4，Keil uVision4软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多
31、台监视器，14第2章 设计方案并提供了视觉上的表面对窗口位置的完全控制的任何地方。新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序，旨在提高开发人员的生产力，实现更快，更有效的程序开发。2.2.2 模块流程图开始各数据缓冲区、各子程序初始化N20 磅脉冲时间采集红外码值处理N20 磅码值处理完成验证用户码正确键值识别解调LED驱动程序图2-11主程序流程图15电子科技大学成都学院本科毕业设计论文第3章 实现功能3.1实现功能描述本设计主要采用的是STC89C52高性能单片机。使用一款型号为HS-021的MP3遥控器作为系统的红外发射器；单片机P3
32、.2口连接HX1838接收芯片的数据输出OUT端；单片机P2.0口作为PWM信号的输出端并连接PT4115芯片DIM端，用于实现PWM调光控制。单片机通过对红外遥控器按键红外编码的识别与解码，并根据解码结果产生键值对应的PWM信号和数码管显示命令，从而驱动LED实现不同的亮度调节并由显示部分实时显示相应状态。3.2电路设计3.2.1单片机最小系统电路设计本设计的单片机最小系统电路由STC89C52单片机、系统晶振电路、复位电路组成。其中系统晶振电路由12MHZ晶振与两个30PF电容组成；复位电路则由S1按键、10K电阻与10uF电解电容构成。图3-1 单片机最小系统电路图16第3章 实现功能3
33、.2.2 基于PT4115的恒流驱动电路设计本设计方案采用PT4115恒流模块驱动LED光源。其优点已在设计方案中有所介绍，且本设计采用PWM调光方式，PT4115通过芯片上的DIM端，可以方便的进行可变占空比的方波脉冲信号调节输出电流以实现PWM调光。方波电压幅值低于0.3V时关断LED电流，高于2.5V（且低于5V）时完全开启LED电流。其LED驱动电流计算公式如下：IOUT=（0.1D）/Rs(D为方波信号占空比，Rs为限流电阻)本设计LED光源采用阵列方式，由两个1W的白光LED阵列串联组成，每个阵列的额定电压为200mA，工作电压为3V5V。因此，由LED工作电流I=200mA和公式
34、Rs=0.1/IOUT，Rs选取0.5的高精度电阻。电容CS具有续流和滤波功能，选用50V/100uF电容。L1为镇流电感，由LED驱动电流可知电感值在68100H之间选取，故选取电感值为68H，且饱和电流为2A。D1是续流二极管，当芯片內部MOS管截止状态时为储存在电感L1中的电流提供放电回路；由于工作在高频状态，D1选用正向压降小且恢复速度快的肖特基二极管SS14，以有效降低系统功耗。PT4115恒流驱动电流可由12V电压适配器供电，也可设计前置整流桥电路由市电供电。本设计采用由电源适配器供电方式。图3-2 PT4115恒流驱动电路图17电子科技大学成都学院本科毕业设计论文3.2.3数码管
35、显示电路设计七段数码管在实际生活中有着很广泛的应用,例如用来显示温度、数量、重量、日期、时间，还可以用来显示比赛的比分等，具有显示醒目、直观的优点。无论是共阴极还是共阳极的数码管，都分段码和位码，想要点亮必须驱动它，以共阳极数码管为例，即首先要选中你想要电亮的数码管的位，所谓选中的含义就是给高电平。数码管分8个段，即段码，每个段的亮灭都对应着一个数字或字母，想让哪一段亮就给哪段送低电平。其中扫描分静态扫描和动态扫描，静态扫描比动态扫描简单些，想要哪亮就直接点亮就行，具有显示效果好，稳定性好，亮度损失低的优点，不过占用I/O口较多。而动态扫描是在每个时间只能点亮一位数码管，但是由于扫描频率的设置
36、，单片机的速度是很快的，几十MS内就能让数码管循环亮灭很多次，这些人的肉眼是分辨不出来的，数码管的亮度可以通过软件设置（扫描频率的设置）调整。每个数码管都有a、b、c、d、e、f、g七个笔划和一个小数点DP，共阳数码管阳极连在一起由系统供电。因本设计显示电路不需要太多太复杂，所以为了简化电路，采用单片机直接驱动数码管的方式，而这种方式想要驱动数码管有两种方案，方案一是采用三极管放大电流驱动；方案二是采用共阳数码管，且由P0口驱动，因为只有P0口没有上拉电阻，输入电流可达20mA，能直接驱动数码管。当然，多位数码管还是就需要采用专门的驱动芯片了。本设计采用的是方案二。图3-3数码管显示电路图18
37、第3章 实现功能3.2.4 红外接收电路设计红外接收电路用于接收红外信号并解调遥控器二进制控制脉冲信号。该红外接收电路采用HX1838。其集光电转换、解调和放大于一体，只需少量外接元件就能实现从红外接收到输出与TTL电平兼容的所有工作。其解调时接收的遥控码是由一个低电平与一个高电平构成，不同脉宽高低电平的组合组成不同控制码。在使用时需注意输出信号电平与发射端相反。优点与使用在上文已作分析，不过多阐述。图3-4红外接收电路图3.2.5 电源电路图3-5电源电路图19电子科技大学成都学院本科毕业设计论文3.3软件设计3.3.1软件设计思路单片机应用软件系统设计包括功能模块划分、程序流程确立、模块接
38、口设计以及程序代码编写。我们依据系统的功能要求，将整体软件系统分割成若干个独立的程序模块。随后，根据各个程序模块的实现功能写出流程。最后，搞清楚各个部分的子程序及他们的流程图，然后进行各子程序的编写，通过主函数把各子程序连接起来实现设计。程序处理是整个系统的关键,即简洁的硬件结构是靠复杂的软件来支持的。本设计系统主程序包括初始化程序、定时器中断程序、外部中断程序、延时程序、红外码值处理程序。系统上电复位后先处于停止状态，等待遥控器发射命令。一旦红外接收芯片检测到信号，则开始红外码值识别、解调。单片机执行相应命令，驱动LED点亮，并且显示器显示此时状态。3.3.2红外解码中断子程序红外解码中断子
39、程序用于完成对遥控器发出一帧脉冲的各个高、低脉冲时间的计时与存储，以便在红外码值处理程序中通过分析各个脉冲的时间实现对红外编码的二进制解码。当遥控器无键按下时，即红外接收器HX1838在没有接收红外信号，其OUT端输出高电平；当遥控器有键按下时，0和1编码中的高电平经红外接收器倒相后输出低电平。由于HX1838的OUT端与单片机的外部中断INT0引脚相连，将会触发单片机中断(即设置为负跳变沿触发中断)。一旦系统检测到红外脉冲中的高电平信号，即触发INT0中断，定时器T0开始计时(定时时间为250us)，以定时器T0溢出中断记录每次脉冲期间定时器溢出的次数；到下一个高电平脉冲到来时，即再次产生中
40、断时，先将定时器溢出次数取出，然后将溢出次数清零后再重新记录。通过定时器溢出次数判断每次中断与上一次中断之间的时间间隔（时间间隔即为定时器溢出次数与250us的乘积），便可判断接收到的是引导码、编码0或1。在中断程序中，首先判断并跳过的是引导码，然后依次采集存储32位脉冲编码时间。红外解码中断和定时器计时流程如图。20第3章 实现功能INTO外部中断响应N判断是否为引导码存储脉冲时间（定时器溢出次数）定时器溢出次数清零N33位脉冲时间采集完成采集完成标志位IROK置1中断返回图3-6红外中断子程序流程图定时器中断响应定时器赋初值(定时250us)溢出次数加1中断返回图3-7定时中断子程序流程图
41、21电子科技大学成都学院本科毕业设计论文3.3.3红外码值处理程序红外码值处理程序主要完成对红外编码的解码处理，通过对一帧红外编码中32位脉冲编码时间的分析处理，判断其对应0或1的二进制编码，从而确定两次8位用户码、8位数据码和8位数据码的反码。分析可知，“0”编码脉冲时间为1.125ms，“1”编码脉冲时间为2.25ms。在实际程序处理中，应考虑由于遥控器晶振参数、程序代码运行等原因存在的误差，故定时器T0溢出次数值取7（即1.75ms）作为0或1编码的判断标准。当溢出次数小于7时则判断为0编码，当溢出次数大于7时则判断为1编码，并将该32位二进制编码按4个字节处理分别得出用户码、数据码以及
42、数据反码，其中数据码即代表实际按下的红外遥控器键值信息。开始判断脉冲时间得出对应的二进制编码存储对应的编码结束图3-8红外码值处理程序流程图3.3.4键值识别处理程序键值识别处理程序用于对正确接收下来的红外发射器键值编码进行识别散转处理，在判断用户码正确的前提下，根据不同的按键数据码控制生成对应的PWM信号，以实现LED亮度调节功能，并显示出PWM信号所对应的状态。本程序采用红外遥控器的13按键作为LED的13级亮度的选择按键，0键作为LED的关闭按键，+和-键作为调节亮度增减键（以10%的占空比调节）。键值识别处理流程如图所示。PWM脉冲信号则由单片机利用延时程序由P2.0口输出产生，延时程
43、序以0.1MS为22第3章 实现功能单位时间，其频率为10KHZ，点亮频率为每10次重置1次，所以PWM脉冲频率为1KHZ，当以最低亮度（10%占空比）时驱动时，也是100KHZ，远超人眼闪烁频率，因此，不会出现闪烁。其输出的高低电平输入PT4115芯片DIM端以控制LED电流的通断状态，从而实现LED的亮度调节。显示器则是一个七段数码管，先在显示数组里装入所需显示数值的编码，当键值识别完成后程序对应给出数组的位数，单片机通过数组里对应编码驱动数码管点亮显示此时状态。开始键值判断处理调用数组对应的编码调用对应的亮度等级PWM或PWM增减程序返回图3-9键值识别处理程序流程图开始3.3.5 LE
44、D驱动程序调用PWM程序判断点亮和熄灭次数循环点亮或熄灭LED并延时0.1ms（10KHZ）图3-10 LED驱动程序23电子科技大学成都学院本科毕业设计论文第4章 调试与实现4.1 调试中遇到的重点与难点在本次实验中，遇到了很多难点，由最开始的不懂到查阅相关资料，一步一步吃透了每一个过程。克服了所有困难。其中一个尤为特别，在我写完所以子程序后，开始整合调试时，由于忽视了代码运行的时间和红外传输数据整个过程的完成时间。错误的把码值处理程序写入了红外中断处理程序，导致每次键值识别等待时间过长。所以一到实际实验的时候，每次调亮度时，都会有很明显的频闪，影响实际效果。4.2 解决方案根据流程图的方案
45、做出相应调整，将红外信号传输时的等待时间计算进去，利用定时器计数计算时间，只要进入中断里，就只需做储存脉冲时间的事，而不是在中断里等整个引导码、用户码和数据码的脉冲完成后并做处理。必须把键值处理程序从中断子程序中分离出来，32位脉冲时间储存完成后再由键值处理程序解码处理得出相应命令。这样就不需要在中断里等待过长时间造成解码时间太长而出现闪烁。24第4章 调试与实现4.3 实现展示图4-1PCB布线图25电子科技大学成都学院本科毕业设计论文图4-2实物照片26第5章 总结第5章 总结本设计采用Keil uVision4进行软件编写，硬件电路则是通过Altium Designer软件设计完成的。设计之始，由于对软件的不熟练和知识的遗忘，导致多处