基于单片机红外遥控继电器的设计与实现

摘　要

本设计是以红外光波为控制信息载体，STC89C51 单片机为控制芯片，继电器为受控端，制作出的一款无线操控设备，可以用于各类电气设备的控制。随着科技的疾速发展，智能化逐步席卷了我们的生活，单片机因其集成高，可靠性好，体积小而被广泛用于控制领域。采用单片机进行设计，编程灵活，方便运用，具有很好的发展前景。本设计是以遥控器红外发射二极管发射一系列的脉冲为信源，单片机通过接收一体化红外接收头解调出的数字电平，以达到对电磁继电器的精确控制，用电磁继电器吸合可方便的去控制多线路高压用电设备。本设计人体控制电路和高压受控电路是完全空间隔离的，因此可以实现自动控制和远程操作。

关键词：单片机，红外遥控，电磁继电器

Abstract

This design is based on infrared light control information carrier, STC89C51 microcontroller to control chip, relay is controlled end, create a wireless control equipment, can be used for the control of all kinds of electrical equipment. With the rapid development of science and technology, intelligent gradually spread to our lives, single-chip computer because of its high integration, good reliability, small volume and is widely used in control fields. By single chip microcomputer to carry on the design, programming is flexible, convenient to use, has the very good development prospect. This design is based on the remote control infrared emission diode for a series of pulse source, single chip microcomputer integrated by receiving the infrared receiving head demodulation of digital level, in order to achieve precise control of electromagnetic relay, using electromagnetic relay and lines can be convenient to control the high voltage electrical equipment. This design control circuit and high voltage control circuit is completely space isolation, thus can realize automatic control and remote operation.

Keywords:　Singlechipmicrocomputer, Infrared remote control, Electromagnetic relay

1 引言

1.1设计的背景

19世纪30年代，莫尔斯首创了电通信的纪元，因信号用电能形式传送，也称电信。伴着人类的进步，对通信各方面都提出了进一步的要求。便利、安全又可靠的通信成为人类社会生活中的要素。从那个时代开始，各式各样的通信技术开始在人类的工作生活中竞相绽放。光为通信媒质的思路就此应运而生，因为光本身也是一种电磁波，本设计就是以红外光波为通信媒质来设计的。因发展的需要，传统式导线直接对用电设备的控制已经不能满足如今迅速发展的社会生活所求。前沿科学的不断融入，使智能芯片与无线控制技术共同步入了人类的生活，单片机是高密度芯片，容易设计系统模块。单片机与红外线的结合不仅大大降低了电路铺设规模，而且使得人们更方便、更安全地控制用电设备，开启了智能的时代，科技让人们的生活更加绚丽多彩。19世纪英国物理学家赫胥尔，他的试验中，偶然中发现红光外边温度在上升，他就肯定有红光之外的某种光线，而且这种光线不间断产生热能，这就是红外光线，是一种肉眼所看不到具有热效应的光源。他由此定论：在整个光谱中，必定会有存在红光之外的物质，即红外线。依照红外光线自身波长，又将其分近、中、远三种光线，也正是抓住红外线的这些独有特点，可将近红外线作为信号载体来传送信息。因此，以红外线作为信号载体的通信和遥控技术因其便携的装置、低廉的成本和强大的功能等特点已被当今的科技广泛使用。本设计以红外线为控制信号，以电磁继电器为电器控制的输出端，不仅保证了信号在信道上的稳定传输性能，在一些电气化设备中也能有效的实现电子电路和电气电路之间的电气隔离，尤其是在一些工业医疗和工业设备中大有用处。

1.2设计的目的

现在的社会是一个追求安全、便捷、高效的社会，本设计最大的意义之处莫过于实现了人身与电气之间的隔离操控。从安全的角度来讲，本设计实现了控制模块与工作模块的完全分离，比如一些大型的高压工业设备，直接的通过导线控制是极不安全的。通过本设计的硬件装置，可以通过操作遥控设备来控制继电器，间接地达到工作的目的。继电器的作用就是用弱电电路控制强电电路，可以根据被控设备功率的大小来有目的的选择继电器类型。本设计无疑是最佳的选择之一，该技术的出现对电器智能控制系统的进步起到了至关重要的作用，因其自身的结构成分不复杂、以及在复杂的干扰环境中仍能保持高准确度接收的优点，使其成为当今智能控制的首要选择。红外线遥控在人们生活中的使用亦是随处即见，小到家中的遥控电视机，大到国家航空航天设备。市场上大多数红外遥控设备采用的是特殊的编码和解码制式，解码芯片的价格也是十分的昂贵，控制的通道比较单一，而且控制的用电器只能是功率比较小的用电路系统。本设计是将51单片机芯片与红外遥控系统有机整合在一起，控制通道的键码写入控制器，使其能够对多个电路系统进行控制。因此，生活中人们就不必要为一个个用电器专门配一个遥控器。本设计特别地设计了一个LED灯指示电路，此电路是与继电器模块并联在一起，继电器闭合LED亮起，这样更能方便用户了解电器的工作状态。

1.3红外遥控继电器的应用前景

如今红外遥控在社会生活无线控制设备中处处可见，只要稍加细心，随处可见到红外控制设备的身影，日常生活中触手可及的电视机、炎热酷暑送来清凉的空调，甚至国家探索宇宙的航天器都有红外遥控装置。继电器的加入，更是开发更多用途。尤其在一些有毒气体、粉尘、高压等对人体有害的工作环境中，通过选择红外遥线控制继电器的方式来进行恶劣环境下的工作，也是最常用的控制方式。所以说，本设计是遍地可见。传统的红外遥控虽然使用方便，但是只能适用于某类专门的电器产品，而且对遥控电类的电流要求比较弱。将红外遥控与单片机系统结合之后，使得整个系统的编程更加的灵活，而且控制操作码的个数可以随意设定。本设计控制芯片是STC89C51芯片，其价格低，方便编程，接收为HS38B红外一体接收头，具有稳定的信号输出性能。四个电磁继电器作为控制负载的核心，其控制负载功率大，灵敏度高。可实现10米之内同时对四路用电器的控制。当然，遥控的路数还可以扩展。本系统不仅实现了对用电器的有效控制，而且也提高了信号的稳定性，具有一定的实际应用价值。

2系统设计的总体方案

2.1系统设计要求

本套系统基于STC89C51芯片设计，由直流电源为整个硬件供电，被控的继电器通过红外线为控制信号，达到对其通断的控制。当键入对应的数字按键，发射遥控端内部的硬件设备会生成一列二进制码，这些遥控码由遥控器端的芯片产生，将对应的码和晶体振荡产生的分频载波信号相乘即为基带信号，并由发射出将其驱动发射。系统正常工作及具体实现如下：

（1）硬件采用直流电源方式，遥控端3V，接收端5V；

（2）输出每一个继电器可管理一个用电设备。当按键1触发时，会让接收端的第一个继电器闭合，等于是用户端形成闭合回路；再按下这个按键，继电器就断开，用户控制的用电器也随之结束工作。其余的三道有着相同样的方式。控制端需求可依据用户随意来定，4路可任由组合。除此之外，本设计还设计有提示部分，焊接了对应的发光LED灯，当继电器闭合时与其并联的发光LED会点亮，以通知该道已经闭路；

（3）频率为38KHz，工作距离为5~10m；

（4）继电器输出端可以控制灯具、家电等，控制的设备电压最高为250V。

2.2相关模块原理

2.2.1红外通信系统

因名即知，红外通信系统就是利用红外线为信号来传输消息，接收处通过不断接收红外信号，由信号处理芯片对获取的信息进行处理，使人们获取需要得到的到的结果。生活中引进通信的目的就是用来即时了解消息动态，通信系统建立的作用就是将信源送达需求端。

对于红外线通信系统来说，是将消息转变成电信号并对其进行编码以确保其精准无误控制，驱动发射端将其以红外线方式发送出去，接收端经过解调、滤波后将信号还原。红外通信系统属于无线传输系统的通信类型，对硬件资源成本大幅度节减、安全的编码性能，主要适用于近距离无障碍物直线的无线传输。

2.2.2红外发射

本系统部分是由矩式键盘、调制电路和发射器组成。由红外发射这一个名称就知道本部分是信号触发的源泉，也是信号的原始信源。

本部分是由内部固有的物体来产生震荡信号，那就是晶体振荡器。通过对它分频来产生所需要的频率，使发射信号搭载在分频出来的信号上一起发射出去。整个过程均在发射端遥控器中进行，由发射驱动电路将产生的信号发射出去。人人皆晓，红外线是具有一定频率成分的电磁波，我们是看不见的，和日常的光线并无太大的不同之处，唯有一切具有热量的物体均有这种物质辐射产生，这个独特点也让其应用也更加的广泛。对于红外遥控可分为两种：一种是可自行编程的，另一种无需另行编程，本设计所采用的红外发射遥控器已编程，不需再对内部写入，可直接使用。

本设计红外线传输信号的基本原理为：在遥控器内部电路中有一个晶体来负责产生一定频率的信号，来提供高频载波。由于工作频率为38KHZ，内部是需要对振荡信号进行一个分频处理，是为了输出对应的载波。另有一个电路模块用以来进行二进制信号编码处理，每一个按键对应着一个固定的信息码，这个信息码会与载波经过运算放大电路作一次乘法，可使用户所需要的信号搭载到了载波上。这一过程即完成了对信号的调制，在经过发射驱动电路将高频信号经发射LED发射出去。当然，对于遥控芯片的编码格式，是遵循着规定的红外通信协议，所谓协议，即红外传输的编码、解码及发送信号的格式，为什么判定该信号为需要接收的信号等一些标准，只有在协议的前提下才能完成红外传输。不同公司生产的芯片有着不同的编码和解码标准，本设计用的是NEC格式的红外标准。红外发射系统框图如2-1所示：

2.2.3红外接收

接收端采用与发射端相匹配的HS38B红外接头，由于现在生产技术的先进，生产公司已经将研发为一体头，不需要再对接收处进行过多的设计设计。所谓一体，就是这个电子器件内部集成了相当丰富的硬件资源：信号接收器件、滤波器等等，这个小器件中滤波器各项参数确定是非常精准的，必须经过准确的传递函数，通带范围的频率参数来让用户得到有用的信息。

一体头输出的信号直接为解调出来的数字电平信号，可供单片机直接进行处理，非常的节省硬件的成本。从而得到相对应的控制信号从特定的引脚送至相应的接口电路，这就完成了一个遥控指令的传送。从一个如此小的一个器件可以看出：我们应不断加大硬件的科研创新，不但能节省开发成本，而且对于硬件的设计也是非常便捷的。由上面可以得出，对于红外遥控的整个系统而言，信号的调制和解调是至关重要的。接收电路部分承担着对红外一体头传送信号的响应，使得得到的红外信号精准的完成控制。红外接收系统框图如图2-2所示：

2.3系统软硬件功能划分

本设计为软硬两部分，软件部分是运行法则。当对应按键按下时产生的信号发送以及对接收端的解码，发射程序有红外信号的编码以及数字基带信号的产生，接收端程序主要有解码程和继电器控制程序，主要由STC89C51芯片来完成对数据的处理。

硬件主要包括发射、接收电路模块，在接收电路模块中有接收电路、控制系统的设计、控制开关型电路和继电器电路等，由于接收采用红外一体化接收头，也使硬件的规模得到了大幅度的降低也降低。

2.4总体方案

根据上述要求及分析，本设计的设计思路框架可由下图2-3所示。分为两大部分，即红外发射和红外接收，其中红外接收部分包括三个模块：红外接收解调、单片机控制和继电器控制。详解说明如下。

发射端的任务是用以触发对应的编码电路，信号被进行编码处理之后，再和高频信号调制后驱动发射。接收端是有接收头负责对信号的采集及解调，解调出来的数据进入解码芯片对应的输入口，由解码单片机经过运算处理后输出的信号来触控后端的电路连通或者闭合，来完成继电器电路部分的控制工作，相对应的继电器给予响应，并由LED灯来完成响应通知。本设计供电为：红外遥控采用DC3V；接收部分采用DC5V；继电器控制端电压最高250V。

3系统硬件设计

根据以上的总体设计对相对应的电子元件进行初步选定并对其作简要的介绍，然后根据系统需要实现的功能对其进行绘制电路原理图。硬件设计部分采取分块处理，一个模块承担一部分设计功能的实现，对各个部分电路进行详细解说。

3.1器件选择

3.1.1自锁开关

顾名思义，能保持在锁定状态的一种开关。当按钮按下时会一直保持这种开关状态不变，锁定这种状态，再次按下时会改变并对新的状态进行锁定。关于自锁开关引脚，其左右是两组接头，接一组即可，当按下开关按钮时，位于同一排的第一个接口会与第二个接口形成通路，再次按下时即成断路。自锁开关在与电路相接的时候，只需将第一排中的接口引脚与电源相接；另一个引脚与工作电路的+5V相接即可达到控制整个电路模块电路通断的作用。熟知的古老的电脑液晶显示器开关按钮所采用的电源通断装置就是这种硬件。

3.1.2 STC89C51芯片

STC89C51芯片它是一款主流单片机，最高时钟频率为80MHz,内部具有一个8位的CPU，包括控制单元和运算单元两大部分，VCC与VSS分别接+5V电源和地，两端分别在芯片的对角线两端，一方面可有效的防止近距离不轻易间的短路造成芯片的损坏，另一方面合理安排内部的硬件资源，使各方面更加协调的工作，信号流向更合理，降低了各元件之间的干扰。本单片机封装图为3-1所示，引脚采用的使逆序排列，可以焊接在由相同管脚的焊接板上，单片机从芯片的脚座上拔出是要注意把握好力度，防止力度过大造成单片机引脚损坏。本设计是根据工作环境的具体频率、价格成本以及所需的程序容量而选取的STC89C51型号单片机，以确保资源的合理充分应用。

单片机接口的驱动为四种，对于外接设备至关重要。第一种为准双向口，此状态不需再进行外接处理，当接口为高时，其处理能力很弱；当输出低电平，负载很强，能处理接收较大的电流。第二种为强推挽输出，这种结构经过反向器，需要提供上拉，也可用于强电流模式。第三种为输入高阻，没有吸收电流的能力。第四种为开漏输出，可以读写外部数据，但是需要加上拉电阻。

3.1.3红外接收头

该电子元器件是进行信号接收的核心器件，也拥有强大的红外信号处理的功能，集红外数据的接收解调于一个接收头，压缩了好多的硬件成本和硬件空间。HS38B由一个受光面和外部三根引脚，光面来感知特定的光源频率信号的存在，引脚用来提供电源能量和数据的采集输出。如图3-2所示。其中引脚功能为：

（1）OUT（信号输出至控制器）；

（2）GND（接地）；

（3）VCC(接电源)。

它是一个集成器件，是完成一个物理性能转换的器件，实现了空间物质信号的转换。并不是一个仅仅接收信号的元件，它内部十分强大，有信号放大器部件，以确保信号有足够大的能量被下面接收处理；整流元件，将有用的频段信号进行处理，内部含有滤波器，根据所需新能来计算滤波器接收到的红外码流不需要通过其他的辅助选择信号器件，即可完成在输出端直接输出与原始发送信号反相的信号。红外接收一体头可接收的频率为38KHZ，占据电路板面积小，灵敏度高，是红外线接收设备的最佳选择之一。

3.1.4电磁继电器

电磁继电器就是通过给内部线圈提供感应的电势，使其产生电磁特性来吸引衔铁，来达到控制电路的目的。简言之，电磁继电器在电子线路中的作用就等同于开关。

电磁继电器内部构造如图3-3所示，方框左侧部分是一个内部含有铁芯的螺旋线圈，也就是电磁铁，通电时它会产生磁性。当低压控制电路中有电流通过时，即E1处电源导通，电流流经螺旋线圈，由于电磁感应使得衔铁下拉吸引，从而使得右侧部分触点闭合，使高压工作端形成回路E2导通，灯泡开始工作。

继电器在电路中担负着控制负载通断的任务，低压与高压部分完全的隔离，使其具备着实现远程控制良好的基础，因而受到广大工程师在实际科研中的应用。电磁继电器内部由控制线圈组成的电磁铁具有较小的阻值，在电磁铁线圈的两端只要加少许电压即可是其产生较大的电流，从而使电磁铁可以产生较强的磁性，

由于产生了磁性，在磁力的作用下就能把衔铁与高压回路吸引，使高压电路形成通路，控制了用电设备。

3.2电路设计

3.2.1电源电路

在供电方面，控制电路供电为3V直流电源，由纽扣电池供电。红外接收部分由USB线供电，输入采用DC电源插头。DC插头是直流电源的输入硬件部分，由一般用于3V~12V的直流电路供电，中间有一根金属导体，内部的边缘有一个弹起金属的导体分别用来接直流电源的两个接线处，其中弹簧似的金属导体也起到固定电源接口的作用。

如图3-4所示，电源电路设计原理图为：在电源插孔处，其内部边缘实际是2号脚，为接地脚；1脚实际是内部的一根铁芯，为电源接头，在此设计的电路中需要接蓝色的自锁开关3号电源输入，并由开关的5脚为整个红外接收模块提供电能，本电源部分是小电压电路经常采用的供电结构。

3.2.2红外发射电路

本设计所采用的发射电路按键采用矩阵式键盘输入，分别按下1、2、3、4会发出相对的二进制代码。当按键按下时，确定的代码会搭载于载波上发射出去，发射电路的原理图如3-5所示:

3.2.3红外接收电路

接收信号的核心器件是HS38B一体化接收头，所谓一体化接收头，即它可以完成信号从接收到解调的全过程，输出的数据可以直接供单片机处理。接收单元内部是一个复杂的集成电路，其中在这个电子器件中包括检测红外光波的红外检波二极管，负责放大微弱信号的信号放大器，限制信号能量的限幅器还有提取有用信号的带通滤波器等器件，包括积分电路和比较器。

接收端接收信号先由接收头接收到信号送至内部的运算放大器，将接收到的微弱电流信号放大后输送至限幅器，将波形的电压限定于一定的值。内部的带通滤波器这时会将其他无用的信号过滤，只剩38KHZ的信号通过。滤波放大电路各项参数确定影响着整体接收性能，图3-6为滤波放大电路：

式中，w0=2πf0;f0为中心频率；K2为通带增益；Q为品质因数。经过积分，比较器后就从高频信号

中解了出来，红外一体头输出的数字信号高低与遥控器发射的高低波形刚好反向。接收过程中，发射脉冲通过红外接收管转换为数字信号。电源和地之间并联了一个瓷片电容和电解电容，目的是起到滤波的作用，稳定信号。

3.2.4单片机控制电路

本设计控制电路的主控单元是STC89C51芯片，配备了丰富的输入输出接口。如下图3.7所示，整个单片机控制电路模块包括复位电路，晶振电路和控制输出端口等相关电路。

复位电路：该部分可使单片机内部的语句恢复至程序的第一句，重新整合单片机程序，是运行更加的顺畅。通过复位部分可使单片机程序进行刷新。当单片机实现其操作时，内部程序会重新从第一条语句开始执行，具体进行功能的引脚为9号引脚。图3.7可以看出，在整个最小化系统中，通过相接的电容和电阻的电压状况来进行操作，电阻来提供中间的压差。电容充电饱和时间大概是0.1S，此时电容内的电压会从0V跃升到3.5V左右，根据分压状况，电阻两端的电压瞬间开始跃减到1.5V左右。单片机判别高低电平的标准是以1.5V为界限的。所以，当开机的那一瞬间RST接口会收到一个瞬间的低电平信号，用来实行复位。实现方式有手动和自动，按键复位操作原理为：芯片在电源接通后的瞬间大约经历0.1S，电阻被加入低电平，自然地9号引脚为低电平。当按键操作按下时电容短接，开始放电，有某一时刻其电压会从5V降至到1.5V，由电路原理可知，电阻两端的电压又被提到了高电平，使9号脚接收到高电平，因而完成复位。自动的方式是将单片机的复位端与电源通过电容连接，开关接通时形成开路。本设计采用上电自动复位，开启电源，复位脚会出现一个正向电压脉冲信号，完成复位。如图3.7单片机引脚RST接单片机复位电路。

晶振电路：单片机最小系统重要的一部分，图3-7中18号管脚和19号管脚。内部连接反相放大器输入和输出，振荡器并联于两个端口之间，各路所串联的30PF的电容目的是为了帮助起振。

单片机外部端口P3.3为红外数据的接收端口，接收来自红外接头解调后的脉冲信号，P3.3接收到的信号经单片机运算处理后，分别来控制四个需要输出引脚的电平高低，这四个端口是和电磁继电器的低压控制电路相连的，从而来控制电磁继电器，达到控制电气设备的目的。

3.2.5继电器触发电路

继电器部分是外接被控设备的端口，根据被控设备的需要可有目的的选择对应的继电器。当有微小电流过包含有铁芯的线圈时，由于电生磁效应可使对应的衔铁吸引，使得触点吸合，控制电路可导通。

继电器模块电路原理图如图3-8所示,JD是与单片机输出一个端口相连，是单片机数据的输出端，通过接收到芯片发送过来的数字信号来执行。R１起一个分流作用，限制导线中的电流大小，Q1是一个PNP三极晶体管，在该电路部分这个三极管充当着一个开关的角色。具体执行为：当JD接收到一个低电信号时，PNP三极管就会导通，电流就会从接电端流经继电器的线圈至地，使整个电路框架形成回路。

D1是一个发光二极管，与继电器是并联在一起工作的，当JD引入到低电平信号时，Ｋ2会从右边吸向左端的触头，继电器吸合，发光二极管亮起，R2是一个分压电阻，因为发光LED的工作电压小于5V。D2是一个保护二极管，目的为了防止继电器断开的反向电势冲击电源。接线端子部分，由于线圈得电产生磁性使得衔铁K2吸引至左端端子。其中K2为公共端，A为常开端，B为常闭端。整个电磁继电器分为两部分，左边部分和右边接线部分是完全不相关联，这就保证了低压与高压之间的电气隔离，CON为外部接线外接用电器电路。

4系统软件部分

软件部分分为红外发射模块和红外接收模块两大模块。

4.1遥控码发射

4.1.1遥控编码方案

遥控设备的原理大致都一样，其不同之处就是对其实行不同的遥控信号编码。其实编码就等同于对信号进行调制。红外通信需要有红外通信的标准，其具体包括发射端和接收端。

发射端主要是负责对红外信号进行加密处理，其目的是为了防止与其他信号进行串扰，需要保证使接收端收到应接收的信号。在发射端完成这一过程的，是将表示“0”的波形和表示“1”波形，进行特定的高频载波在计算电路中进行调制，这一过程就是信号的调制过程，调制信号经发射管发射出去。

接收端将接收到的基带信号进行解调，即将需要的信号去掉载波，恢复出原来发射的二进制脉冲编码。本设计所用到的调制方式是脉时调制，即PPM调制方式，为NEC协议，下面具体介绍红外编码。

当按键按下时，会经振荡器来触发处理芯片工作开始发数据码，红外数据发射顺序为起始码，经历的高电平，再有低电平，后面是用户码、数据码和数据反码。其中高电平持续9ms，低电平4.5ms，数据格式如图4-1所示:

那么，红外遥控中究竟是怎样表示数据码“0”和数据码“1”的呢？协议明文规定：单片机DATA有持续0.56ms高电平时间，加持续0.56ms低电平时，判为数据“0”码；DATA接到持续0.56ms高电平时间，加上持续1.68ms低电平，时判为“1”码，数码的长度是由一定的算法的，以16位为例，算法如下：

最短地址宽为：（0.56+0.56）×16=17.92ms；

最长地址宽为：（0.56+1.68）×16=35.84ms；

原码和反码宽度：（1.12+2.25）×8=26.96ms；

各码其大致波形如下图4-2所示：

二进制信号需要搭载在高频载波上才可以发射出去，接下来就是对二进制信号的调制环节，对二进制信号的调制还需要发射遥控器的芯片来完成,又因为接收端带通滤波器通带范围为30KHz~60KHz，所以发射端芯片会将二进制编码信号调制为38 kHz的高频信号,这个过程相当于对二进制的编码信号f(a)与38KHz的载波f(b)做了一次乘法运算，从而得到了一列脉冲串f(c)：

f(c)=f(a)·f(b)；

如下图4-3所示：A 脉冲波形为信源信号的波形，是即将对其进行调制的二进制编码信号；B为载波信号波形图；C图波形为调制后的信号波形,为调制后的信号波形图，也是用于发出的波形图。

4.1.2发射端程序流图

发射端完成红外信号的发射，如果有按键按下，对应按键根据电路的组成来生成其确定的波形码。遥控器电路中的处理芯片已经写入了已有的程序，当按键1按下时，会根据按键信息来产生红外方波信号，连同预设的系统识别码、识别反码共同组成4个8位的二进制码流，然后利用遥控器芯片的定时中断系统将以引导码开头的遥控编码信号以脉冲的形式由发射端发送出去。

信号图4-4给出了发射的程序流图。

4.2遥控码接收

4.2.1遥控解码过程

遥控器无按键按下时，红外接收头输出保持为高电平。当设定的某个键被按下时，遥控器会输出一串二进制代码，当接收头收到代码是会在数据输出的引脚输出一段为低电平的引导码，为的是触发外部中断。

本设计采用外部中断的方式，信号输出与单片机的INT1相接，即外部中断1，一旦此引脚收到低电平信号，即进入外部中断服务，在主函数的无限循环体中时刻检测接收头数据输出端的电平状态。

根据红外发射原理可知，按下按键时红外二极管会发射二进制代码，这一串的代码称之为数据帧，周期约108ms，根据这些代码中的功能不同，又分为引导码，地址码，地址反码，数据码和数据反码。地址码，数据码后边跟着就是同样的码或者是反码，目的是为了校验使用。

接收电路部分接收到码流后, 首要工作是开启解码，当然，这部分工作事先由HS38B一体头完成了信号解调，已经提取出了与原始信号反向的二进制信号，输送单片机由单片机进行判决。HS38B解调后输出信号与输入信号对比如下波形4-5所示：

单片机对于信号的解码是不可缺少的，用单片机内部的定时器和中断系统来工作，接收到外部脉冲的检测，根据预设程序的高低门限来对信号进行判值。软件对信号判决需要先设定判决门限值，也就是电平信号的持续时间长度，这一过程使用单片机内部的定时器判断时间的边界来区分，当电平持续时间处于500μ到600sμs之间时，判定为逻辑0；当电平持续时间处于1.6ms到1.8ms之间时判定为逻辑1，否则的话判定为数据格式出现了错误，依次地进行解码。这样就恢复出来了原码波形。

4.2.2接收端程序流图

接收采用单片机硬件资源来处理红外接收数据，由定时器和外部中断进行读取和计时。第一次时接收信号，定时器为存储计数为0，当遥控按键按下，计时开始，当再次按下按键时，前一次定时器设置先停止计时然后保存。接着开始再次开始计算时间，判断是否等于引导码持续时长，当为接收到码元信息时，前后时间应该相等，设立标志位；若不等，则判断是0或者1码的信息波形。接下来继续接收剩余的数据长度，看是否符合所需要的数据格式，如果不符合，则进行舍弃处理。

整体流程是：接收采取单片机读码方式，当检测到外部信号时，电平采样编程软件开始执行读取，当接收数据全部读取完毕退出子程序,接收程序如图4-6所示。

5系统调试

经过对系统进行总体设计规划—软硬件的合理选取—器件焊接—程序下载后，进入了本设计关键的一个环节，即红外遥控继电器的系统调试。无论做什么都不可能是一帆风顺的，在制作过程中或多或少会在软件或硬件上出现失误，这就需要通过一步步的调试更改以达到正常运行的目的。

5.1上电前的检测

切开电源，依照原理图来仔细核对电子器件，进一步来检测各个元器件是否安装正确，单片机的引脚是否连接正确、二极管的极性、三极晶体管的型号的选取、以及电解电容的极性是否正确等。确认没问题，打开万用表，来检查看电路是否存在接触不紧密现象，在本步骤的检测中，发现接收电路板在焊接的时候单片机的GND脚未接地，通过上电前调试解决了此问题。这步检测是很重要的一部分，若是第一步检测贸然的上电就开始看工作情况，很容易损坏电路。现在都是微电子时代，用手焊接很容易断路，如果存在短路，很容易造成器件的破坏。

5.2上电检测与调试

取下遥控器的纽扣电池，等于切断信号源，按下接收部分的自锁开关按键，检测下电源电压，观察电路板的各个元器件有无冒烟现象，用手触摸单片机芯片，三极管是否发烫，如存在以上现象应立即断开电源。在此调试中没发现异常状况，结果一切正常。打开遥控器，按下按键，继电器给予正常响应，工作正常。设计实物如图5-1所示。

5.3系统性能指标

●遥控距离为5~10米；

●遥控发射器与红外接收头正向水平倾斜角度不超过90度；

●负载最大电压250V。

6设计总结

红外线是本设计的信号载体，红外信号具有较强的抗干扰能力，从根本上保证了信号在传输信道上的可靠性。设计制作成本低，操作简单易行，继电器负载能力大，可用于日常生活中各种家挺用电器的控制。但是，因为红外线自身特性，必须点对点传输，不能像无线电波那样无拘无束的传输。另一方面因其遥控发射器自身功率有限，致使红外遥控距离受限制，只能适用于直线的短距离无线传输，操作过程需要注意遥控的角度。遥控器与接收端也不可存在遮光障碍物，比如墙壁一类的遮光物体红外线将无法穿过。若想增强传输性能，增大发射功率，接收端也要做出相对应的改进，需要改动接收头内部滤波参数等。