基于红外遥控的电机控制系统设计与实现(5)

发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它发出的便是红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通二极管相同，只是颜色不同。

遥控发射通过遥控器键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHZ的载波上，激励红外发光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机得遥控接收器。电路图如图所示：

图2-12 红外发射电路 2.7.4 红外检测接收电路

在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHZ的电信号，

此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。接收电路如图

通常，红外遥控器将遥控信号（二进制脉冲码）调制在40KHZ的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHZ的载波信号进行脉幅调制（PAM),再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。

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根据遥控信号编码和发射过程，遥控信号的识别——即解码过程是去除40KHZ载波信号后识别出二进制脉冲码中的0和1。由ST89C51单片机、一体化红外接收头、还原调制和红外发光管驱动电路组成。

接收部分主要元件是红外接收管，它是一种光敏二极管（实际上是三极管，基极为感光部分）。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。

图2-13 红外接收电路

2.7.5 键盘设计

单片机系统所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。

?编码键盘本身除了按键之外，还包括产生键码的硬件电路。只要按下编码键盘的某一个键，它就能产生这个键的代码，并称为键码，与此同时还产生一个脉冲信号，以通知CPU接收键码，编码键盘的优点是使用比较方便，亦不需要编写太复杂的程序。其缺点是使用的硬件较复杂。

?非编码键盘的按键是排列成行、列矩阵形式的。按键的作用只是简单的实现接点的接通或断开。因此必须有一套相应的程序与之配合，才能产生相应的键码，非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路。因此为了简洁电路。我使用非编码键盘。但使用非编码键盘需要通过软件来解决按键的识别、防抖动以及如何产生键码的问题。

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2.8 设计所需部分器件

变压器、单片机STC89C51、直流电机驱动芯片L298N、12MHZ晶振、7805、四位共阳数码管、电容、电阻、红外遥控器、直流电动机等。

2.9 技术路线

P2.6/P2.7脉冲宽度调制器(PWM) 通道,它们产生可由编程决定宽度和间隔的脉冲。脉冲的间隔周期是由一个for循环控制,来产生不同的占空比。单片机产生的PWM信号不能直接驱动电机,这就需要设计合适的驱动电路。我们可借助于恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N来完成对电动机的驱动。具体的设计方法是通过Keil C编程，Proteus联合仿真来实现的。

Proteus是一种低投资的电子设计自动化软件，提供Schematic Drawing，SPICE仿真与PCB设计功能，这一点proteus 与 multisim比较类似，只不过它可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，与keil和MPLAB不同的是它还提供了周边设备的仿真，只要给出电路图就可以仿真，例如373，led，示波器，Proteus提供了大量的元件库有RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，?编译方面支持Keil和MPLAB，里面有大量的例子参考.

? Proteus可提供的仿真元件资源Proteus软件提供了可仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件和多达30多个元件库。

? Proteus可提供的仿真仪表资源虚拟仪器仪表的数量、类型和质量，是衡量仿真软件实验室是否合格的一个关键因素。在Proteus软件中，理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。Proteus可提供的调试手段

? Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包

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括模拟信号和数字信号。

Keil是德国开发的一个51单片机开发软件平台，最开始只是一个支持C语言和汇编语言的编译器软件。后来随着开发人员的不断努力以及版本的不断升级，使它已经成为了一个重要的单片机开发平台，不过KEIL的界面并不是非常复杂，操作也不是非常困难，很多工程师的开发的优秀程序都是在KEIL的平台上编写出来的。可以说它是一个比较重要的软件，熟悉他的人很多很多，用户群极为庞大，要远远超过伟福等厂家软件用户群，操作有不懂的地方只要找相关的书看看，到相关的单片机技术论坛问问，很快就可以掌握它的基本使用了。

2.10 应用软件的编制、调试

使用Keil 软件工具时，项目开发流程和其它软件开发项目的流程极其相似。 (1) 创建一个项目，从器件库中选择目标器件，配置工具设置。 (2) 用C语言或汇编语言创建源程序。 (3) 用项目管理器生成应用。 (4) 修改源程序中的错误。 (5) 测试，连接应用。

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第三章 系统软件的设计

3.1 电机控制系统程序的总体设计

利用P2口，编制程序输出一串脉冲，经放大后驱动直流电机，改变输出脉冲的电平的持续时间，达到使电机正转、反转、加速、减速、停转等目的。由软件编程从P2.6/P2.7管脚产生PWM信号，经驱动电路输出给电机，从而控制电机得电与失电。软件采用延时法进行设计。单片机上电后，系统进入准备状态。当按动启动按钮后，根据P2.6为高电平时实现电机正转，P2.7为高电平时实现电机反转。根据不同的加减速按钮，调整P2.6/ P2.7输出高低电平时的占空比，从而可以控制P2.6/ P2.7输出高低电平时的有效值，进而控制电机的加减速。其总体流程图如图3-1示：

开始扫描键盘N是否有按键按下Y加速减速正转反转停止

图3-1 总体程序流程图

3.2 红外遥控器的程序设计

3.2.1 遥控码的发射

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