基于STC89C52RC单片机的多路红外发射与接收

周红 鲁晓天 何成飞

摘要：该文应用红外通信方式，实现了多路红外发射与接收控制系统的设计。发射电路主要由键盘、编码芯片MC145026以及红外发射管组成；接收电路主要由一体化红外接收头、解码芯片MC145027以及STC89C52RC单片机组成。文中详细介绍了各个单元电路的工作原理及其硬件原理图，通过理论分析和电路安装调试，实现了单个红外发射系统对单个红外接收的8路设备控制。结果表明该系统具有抗干扰能力强，控制可靠准确，故障率低，调试简单的优点，具有很高的应用价值。

关键词：红外通信；MC145026；MC145027；STC89C52RC单片机.

中图分类号：TP302.7 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）03-0265-04

Design of Multi-channel Infrared Emission and Receiving Based on STC89C52RC Microcontroller

ZHOU Hong， LU Xiao-tian， HE Cheng-fei

（Electronics and Information Engineering School，Yangtze University， Jingzhou 434023， China ）

Abstract： The design of multi-channel infrared emission and receiving control system is realized with infrared communication. Transmitting circuit is mainly composed by the keyboard， encoder chip MC145026 and the infrared emitter； which receiving circuit is by the integrate reception， decoder chip MC14027 and the STC89C52RC microcontroller. This paper introduces the working principle of each unit circuit and its corresponding hardware principle diagram ， installation and debugging through theoretical analysis and circuit， the single infrared emission system of 8 single infrared receiving device control .The systems has advantages such as strong anti-interference， reliable and accurate control， low failure rate， and simple debugging. It has high application value.

Key words： infrared communication； MC145026；MC145027；STC89C52RC microcontroller

1 概述

随着电子科技的迅速发展，红外技术得到了飞速的发展，红外遥控的应用已经渗透到各行各业和人们的生活的各个方面，伴随着科技的的发展，人们对红外技术的研究也越来越深入，应用范围也更加广泛，特别是红外遥感技术和红外通信技术领域里、数字技术和传感技术的巨大进步，更是推动了红外技术的发展[1]。目前，无线产品在商业产品中的使用已相当普遍，但是大多数都存在着很大的局限，多半采用的是模拟电路进行设计，这使得产品抗干扰能力比较差，精确程度不够高，保密性能不够好，而且采用模拟电路的调试和维护不方便[2]。随着无线技术的发展，越来越多的远距离控制数据通信系统引入了红外线作为传输媒介进行通信，组成了无线红外遥控通信系统。采用此技术构成的系统，其成本低，精度高，保密性好，技术稳定性强[3-5]。本文的核心是设计出基于STC89C52RC单片机的无线红外多路遥控发射/接收系统的硬件电路和软件系统。该系统可以对8个受控对象的工作状态进行遥控，适用于工业，医疗，家用电器等设备的开启或关闭控制。

2 红外数据通信的原理

红外通信是以红外线作为通信载体实现两点间近距离的通信和信息的转发，它一般由红外发射和接收系统两部分组成，通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转化实现无线的数据收发。在发射端，发送的数字信号经过适当的调制编码后，送入电光变换电路，经红外发射管转变为红外光脉冲发射到空中；在接收端，红外接收器对接收到的红外光脉冲进行光电变换，解调译码后恢复出原信号，这就构成了红外通信系统[6]。

3 本设计各部分设计电路及其功能实现

3.1 发送电路硬件电路设计

3.1.1 键盘输入电路

本文中设计的输入只有8个，而且所采用的微控制器有足够的引脚，故可采用将每个按键输出端直接接至微控制来构成键盘输入电路。若键盘中有按键按下，P1端口就会产生一组数据，微控制器直接读取该数据并进行相应的处理。键盘输入电路如图1所示。

图1 键盘输入电路

3.1.2 编码电路

编码电路是由集成电路MC145026及其外部电路组成，如图2所示，它将单片机处理的按键数据转换为串行数据信号，经调制后发射出去。具体做法是：采用STC89C52RC单片机的一个端口作为MC145026的数据端和地址端口，将MC145026的高2位地址直接接地，后3位地址作为扩展，后4个数据位进行编码来控制8个设备，如表1所示。另外由单片机的一个引脚控制设备发送数据使能信号，当改引脚为低电平时，MC145026将所存储的地址码和数据码通过数据输出引脚将数据串行发送出去。

图2 编码电路

表1 MC145026设备编码地址对照表

[设备编号＼&MC145026所分配的数据＼&1＼&00000 1000＼&2＼&00000 1001＼&3＼&00000 1010＼&4＼&00000 1011＼&5＼&00000 1100＼&6＼&00000 1101＼&7＼&00000 1110＼&8＼&00000 1111＼&]

说明：粗体字符表示自制引导码，斜体字符表示数据码

3.1.3 调制电路

为了提高传输信号的抗干扰能力，还需要将编码信号调制在一个较高的频率的载波上发射，本文中载波频率为38KHZ，故可以采用CMOS门电路构成的脉冲调制电路，如图3所示。当编码信号输出为低电平时，振荡器不工作；当编码器输出为高电平时，振荡器正常工作。

图3 调制电路

3.1.4 红外发射电路

红外发射电路是由三极管放大电路和红外发射管组成，其中三极管主要是对发射信号进行电流放大，当基极电压为高电平时，红外发射管导通，向外发送信号，反之，三极管截止，红外发射管不工作。如图4所示。

图4 红外发射电路

3.1.5 发送电路设计中单片机主电路

发送电路设计中的单片机主芯片是采用宏晶公司的STC89C52RC芯片，其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS—51完全兼容，且采用高密度非易失存储器制造技术，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，能在线编程，成本较低，其接口电路如图5所示。

图5 发送电路设计中单片机主电路

3.1.6 发送电路设计中显示电路

发送电路设计中显示电路采用8段共阴数码管组成，将外接引脚输入相应的高电平，即可点亮其中的发光二极管，通过发光二极管的显示组合，可以产生相应的字符显示，如图6所示。选用STC89C52RC的P0口作为输出端，该端口输出时已经外接上拉电阻，所以驱动能力比较强，用P0口作为驱动数码管时，其对应的编码如表2所示，此部分与接收端显示电路设计相同。

图6 发送电路设计中显示电路

表2 8段数码管驱动编码对照表

[显示字符＼&共阴数码管编码＼&NC（不显示）＼&FFH＼&0＼&3FH＼&1＼&06H＼&2＼&5BH＼&3＼&4FH＼&4＼&66H＼&5＼&6DH＼&6＼&7DH＼&7＼&07H＼&8＼&7FH＼&9＼&6FH＼&]

3.2 接收电路硬件设计

3.2.1 一体化红外接收电路

红外接收电路由一体化红外接收头及其外围电路组成，本文中采用应用较为广泛的一体化接收元件IRM388S，它内含高速林密度PIN光电二极管，其接口电路如图7所示。

图7 一体化红外接收电路

3.2.2 解码电路

解码电路由与编码芯片MC145026对应的解码芯片MC145027及其外围电路组成，如图8所示。

图8 解码电路

3.2.3 微控制器处理电路

接收电路中微控制器电路所采用的主芯片同发射电路中单片机主电路所采用的芯片相同，即STC89C52RC，其外围接口电路如图9所示。

图9 微控制器处理电路

3.2.4 接收电路中设备电路

接收电路中设备电路由8个发光二极管和一个电阻组成，发光二极管的正极引脚接至限流电阻，负极直接接至微控制器引脚，如图10所示。当所对应微控制器的引脚设置为输入且为低电平时，发光二极管点亮，为高电平时，发光二极管熄灭，由此可以控制设备的工作和停止状态。

图10 接收电路中设备电路

4 测试结果分析

4.1 38KHZ信号产生测试结果

38KHZ产生测试结果是通过示波器测量并打印的，其中部分打印结果如图11所示，3次测量结果如表3所示。

图11 38KHz示波器测量打印结果示例

表3 38KHz信号产生测试结果

[测量次数＼&测量结果＼&第1次＼&38.3979KHz＼&第2次＼&38.3989KHz＼&第3次＼&38.3978KHz＼&]

4.2 按键编码测试结果

按键编码测试结果是通过示波器测量并打印的，每个按键编码测试的结果如表4所示。

4.3 受控设备控制测试及其显示测试结果

受控设备控制的测试是通过外接的发光二极管亮灭来判断的，显示测试是通过数码管显示的字符来判断的，每个按键按下所对应的设备驱动状态以及数码管显示如表5所示。

说明：粗体字符表示当前无设备正在运行，斜体字符表示该设备未工作。

5 结论

本文主要是基于STC89C52RC单片机实现了多路红外发射与接收，设计中的所采用的一体化红外线接收头IRM388S接收频率在30KHZ至39KHZ之间，能够正常的解调，使得设计具有硬件简单、安装方便、价格便宜、抗干扰能力强、控制可靠准确。因此此系统适用于短距离、多终端的场合。同时也可以根据实际中的具体要求，更换不同的负载，以满足生产生活的需要。

参考文献：

[1] 康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 华成英.模拟电子技术基础教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[3] 林土胜.单片机技术及工程实践[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4] 王宁，李慧，王二萍，等.基于红外通信的多路控制系统的简单设计[J].现代电子技术，2014，37（5）：70-72。

[5] 刘永峰.基于AT89C52红外通信系统的设计实现[J].湖南邮电职业技术学院学报，2014，13（2）：49-51。

[6] 樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社， 2006.