《基于单片机的继电器控制设计毕业论文(42页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的继电器控制设计毕业论文(42页).doc（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-基于单片机的继电器控制设计毕业论文-第 35 页本科生毕业论文基于单片机的继电器控制设计Design ofrelay controlbased onMCU学生姓名所在专业所在班级申请学位指导教师职称答辩时间 2015年 5 月 30日教务处制目 录设计总说明IABSTRACTII第1章 绪论11.1课题背景及其意义11.2遥控技术的发展与现状11.3单片机的概念与发展21.4研究的目标及内容2第2章 系统硬件部分设计42.1 系统硬件设计原理及要求42.1.1系统工作原理42.1.2 红外遥控的基本原理52.1.3 遥控发射器及其编码62.1.4红外解码思路72.2相关器件简介82.2.1单
2、片机STC89C5282.2.2 红外接收头PC838102.2.3 1602液晶112.2.4 USB接口142.2.5 电磁继电器152.3硬件系统相关电路图162.3.1系统整体原理图172.3.2 USB电源系统供电电路172.3.3 单片机控制系统电路172.3.4 继电器触控电路182.3.5温度传感器接口电路19第3章 系统软件部分设计203.1 程序的基本思路及模块化程序编写介绍203.1.1 主程序流程203.1.2 模块化程序简介203.2相关程序代码213.2.1主程序模块213.2.2红外解码程序223.2.3温度控制程序243.2.4所用相关延时程序28结 论29鸣
3、谢30参考文献31附 录32设计总说明单片机已经渗入到生活的各个领域，它是很难找到哪些领域没有单片机的痕迹。导弹的导航装置，在飞机上控制各种仪器，计算机网络通信和数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理。该微控制器被广泛用于在该领域的智能管理和过程控制，仪器仪表，家电产品，医疗设备，航空航天，专门的设备。近年来，随着电子信息产业的快速发展，作为继电器的基本组成部分，广泛应用于家电，通讯，汽车，仪器仪表，机械设备，航空航天自动化和控制领域。最近的统计数据显示，继电器已经成为第一大产品在电子元件产品之中。单片机控制继电器的电路在生活中随处可见，小的元件但是作用无穷。本文基于容易实现，方便操作，
4、贴近生活使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括按键、1602界面显示、以及通过LABVIEW开发的上位机控制界面等在内的多个控制源来控制继电器，从而达到控制其他家用电器。关键词：单片机；红外接收头；DS18B20 ；继电器；LCD1602ABSTRACTSCMhas penetrated intoall areas of life,it is very difficult to findwhich areas notraces of single-chip microcomputer.Missile navigation equipment,various
5、 instrumentson the aircraftcontrol,computer networkcommunications and data transmission,real-time control and data processingof industrial automationprocess.The micro controlleris widely used inintelligent managementand process controlin the field of instrumentation,electrical appliances,medical equ
6、ipment,aerospace,special equipment.In recent years,with the rapid development of electronic informationindustry,as a basic part ofthe relay,widely used in home appliances,communications,automotive,instrumentation,mechanical equipment,aerospace,automation andcontrol field.The latest statisticsshow,th
7、e relayhas become the first majorproducts in theelectronic componentproducts.MCUcontrol relay circuitcan be seen everywhere in life,smallbutinfiniteelement.This paper is based on theeasy,convenient operation,close to thedesign philosophy oflife,using STC89C52microcontroller as the control core,and u
8、sesas a control terminal,includingbuttons,1602interface display,andthrough theLABVIEW development ofPC control interface,a plurality of controlsourceto control therelayto control theother household electrical appliances.Keywords: single chip; infrared receiver; DS18B20; Relay; LCD1602第1章 绪论1.1课题背景及其
9、意义现代的自动控制装置，存在电路的电子电路的电连接到彼此的问题，一方面，如果控制信号的电子电路，能够控制执行电路部件（电机，电磁铁，照明灯等），在另一方面也为电子线路的电器电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身安全。电子继电器将是作为一个桥梁，能够发挥这种作用。采用单片机进行遥控开关的设计，具有编程灵活多样，操作个数可以随意设定等优点，并且能以弱点控制强电，方便运用。而红外遥控不影响周边环境、不干扰电气设备；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控，在室内近距离遥控中得到了广泛的应用；目前，市场上一般设备系统均采用专用的遥控编码及解码集
10、成电路，但是由于功能受到特定的限制，只适合于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。本设计正是应用红外遥控系统，实现了对多路开关的控制。1.2遥控技术的发展与现状遥控技术是在自动控制技术和通信技术基础上发展起来的。遥控系统既可传送离散的控制信息（例如开关的通断），也可传送连续的控制信息（例如汽车油门的大小）。最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉特斯拉（Nikola Tesla）（18561943）的发明家在1898年时开发出来的（美国专利613809号） 。到了六十年代初，一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术，但由于当时技术条件限制，遥控技术发展很缓慢。七十年代末，随着大规模集成电路和计算机技
11、术的发展，遥控技术才得到快速发展。在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。无论采用何种方式，准确无误地传输信号，最终达到满意的控制效果是非常重要的，最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也容易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比，超声波传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作，较为理想的是光控制方式，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。而从各国将遥控技术在航天、工业等方面得到广泛应用和发展后，遥控装置的中心
12、控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。尤其是红外遥控技术在这十年得到了迅猛发展，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用，随着生活水平的提高，人们对产品的追求是使用更方便、更智能化，红外线遥控技术正是一个重点发展方向。1.3单片机的概念与发展单片机在一块半导体硅片上集成了计算机的所有基本功能部件，包括中央处理器、存储器、输入输出接口电路、中断系统、定时器计数器和串行通信接口电路等，因此，单片机只需要与适当的软件及适当的外部设备相结合，就可以构成一个完整的计算机应用系统。单片机诞生于20世纪70年代，作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快
13、。如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：（1） 第一阶段（1976-1978）：单片机探索阶段（2） 第二阶段（1978-1982）：单片机完善阶段（3） 第三阶段（1982-1990）：微控制器形成阶段（4） 第四阶段（1990至今）：微控制器全面发展阶段随着单片机的各个领域全面深入的发展和应用，导致单片机的发展趋势是向CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。1.4研究的目标及内容由于在工业、航空以及仪器仪表等红外控制当中通常需要使用专用的配对编、解码芯片,组成红外发射和接收电路,完成对设备或电器的远程控制。使用
14、专用的配对编、解码芯片来组成红外发射电路和红外接收电路,在控制路数较少时矛盾并不突出。但是当控制路数较多时,其接口的设计和实现就显得比较繁琐。此外编、解码芯片通常是专用配对使用的,即某种解码芯片只能识别某种编码芯片的编码,对其他型号的编码芯片的编码则不能识别。因此,不同的编、解码芯片几乎没有互换性。为了解决上述专用编解码芯片配对的局限性，本文意在研究一种基于基于单片机的红外解码控制系统，实现对红线外解码并完成后置继电器电路的开关控制功能。设计一个多路红外遥控开关，利用市售遥控器发送遥控器键盘数字信号，通过以STC89C52单片机为核心的控制器接受数字信号并解码，然后通过控制器控制相应的继电器通
15、断，使得后置电路工作并实现各自相关功能，本文所涉及研究内容如下：（1）红外解码思路及红外解码原理的分析。（2）设计相关控制电路、接收电路、以及被控功能电路。（3）采用C程序语言进行相关程序的模块化编程并调试。（4）通过电路设计图进行实物焊接并调试，实现红外开关控制功能。第2章 系统硬件部分设计2.1 系统硬件设计原理及要求在进行系统硬件设计时，首先需要保证的便是整个系统的功能性与稳定性，将各个硬件电路模块进行认真仔细的分析，在通电之前，需要排除断路与短路现象的存在，以保证系统调试安全性，避免上述问题造成的硬件系统损坏等的不良结果，同时还需考虑到成本的客观因素，以使本设计简单易懂而又经济实用。2
16、.1.1系统工作原理功能一：遥控器发出的红外遥控信号经红外接收器接收转化成TTL信号后送给STC89C52的中断口1，单片机采集到这些数据后产生外部中断，进入解码程序，对其进行红外解码处理并获得对后置电路所需的控制信息，这些控制信息可直接从I/O口输出，当I/O输出高电平是，使得本设计电路中的三极管9013导通，继电器线圈导通形成磁场，吸住弹片，常闭断开，常开闭合，连通后置电路中的供电电源。系统框图如图2.1所示：继电器控制模块遥控发射模块单片机解码模块红外接收模块图2.1 功能二：温度传感器DS18B20接受到当前环境温度，默认上限温度为38度，当环境温度低于38度的时候，继电器关闭，超过3
17、8度，继电器打开，可通过按键进行温度上下限的调整，实现了利用温度来控制继电器的开关，系统框图如图2.2所示继电器控制模块温度传感器液晶显示单片机接收到信号图2.2 功能三：利用近距离继电器控制，使用3位独立键盘进行继电器近距离开关，控制原理与红外遥控相似，区别在于远距离与近距离，因此功能简单，这里不做详细介绍。 总体系统框架原理图如图：液晶1602单片机红外遥控器温度传感器4路继电器独立键盘图2.3 系统框架原理图2.1.2 红外遥控的基本原理红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波，红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相
18、应的电信号，再送后置放大器。发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）
19、。如图2.4所示发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器，接收部分包括光电转换放大、解调、解码电路，而整个接收部分将完全由上述的PC838红外一体化收头来完成，本设计的发射部分采用成品遥控器来发送控制信号。红外遥控器键盘接收、放大、检波、整形编码和调制红外接收头光电放大解调解码单片机图2.4 红外遥控系统框图2.1.3 遥控发射器及其编码遥控发射器专用芯片很多，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以WD6122遥控发射器专用芯片组成发射电路为例说明编码原理，该芯片类型的遥控发射器成品键码值如图2.5所示。图2.5 本设计使用的成品遥控器键码图当发射器按键按下后，即有
20、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2.6所示。图2.6遥控编码的“0”和“1”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。WD6122 产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，所发射的一帧码含有一个引导码，16位用户编码和八位数据编码，数据编码的反码也
21、同时被传送，编码结构如图2.7所示：图2.7 遥控器发射的32位码组图引导码由一个9ms的载波波形和一个4.5ms的关断时间构成，它作为随后发射码的引导码，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效的处理码的接受与检测及其他各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM），利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。每次8位的码被传送之后，他的反码也被传送，减少了系统的误码率，这也为后续的解码程序的编写提供了自行检测是否误码的手段。2.1.4红外解码思路遥控器将按键信息进行编码后调制到红外线的某个频率通过发光二极管发射出去，红外接收管接收到发射管发出的红外信号后对该信号进行解调原
22、始编码信息，红外遥控接收头解调出的编码是串行二进制码，包含着遥控按键信息，但它还不便于CPU读取识别，因此需要先对这些二进制码进行解码。当遥控器上任意一个按键按下超过36ms时，控制芯片的振荡器使芯片激活，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个9ms的低电平,和一个4.5ms的高电平，这个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。 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
23、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左右即可。 根据红外编码的格式，程序应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。单片机把解码所得的二进制存入相应的存储单元，这样就完成了某一按键的红外解码操作，同样地，按此可以实现其它按键的红外解码，最后形成遥控器按键相应的键值表。就这样单片机程序就可以识别遥控器相应的功能键，通过遥控器向单片机发出相
24、应的命令，单片机接收到命令后通过驱动电路使继电器动作从而实现用电设备的开关。2.2相关器件简介本章将对设计中所涉及到的单片机STC89C52、红外遥控接收头PC838、MAX232、USB接口线以及电磁继电器进行简单介绍。2.2.1单片机STC89C52STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代超/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。（1）STC89C52的特点 增强型12 时钟/ 机器周期 8051 CPU； 工作电压：5.5V - 3.8V（5V 单片机）； 工作频率
25、范围：0-40MHz，相当于普通8051的080MHz； 用户应用程序空间61K； 片上集成 1280字节RAM； 通用I/O口32个，复位后为:P1/P2/P3是准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口），P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时，需加上拉电阻； ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器 / 仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K 程序3 - 5 秒即可完成一片； EEPROM 功能； 看门狗； 内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体12M以下时，可省外部复位电路，复位脚可直接接地； 共3个
26、16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用； 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒； 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART； 工作温度范围：0-75（商业级）；（2）STC89C52的DIP封装40引脚分布STC89C52单片机的DIP封装拥有40个引脚，其中P0P1P2P3四组I/0口，总共32个I/O口引脚，另外包括一个电源VCC引脚，两个晶振引脚一个接地端引脚，一个复位引脚，以及EA引脚、ALE引脚、PSEN引脚，总共40个引脚，引脚分布如图2.8所示。图2.8 单片机STC89C
27、52DIP封装引脚图2.2.2 红外接收头PC838红外接收电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。在本设计中采用红外一体化接收头PC838，在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达15m。它能与TTL、COMS 电路兼容，接收红外信号频率为38 kHz,同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL 电平的编码信号。三个管脚分别是地(GND)、5 V 电源(VCC)、解调信号输出端(接单片机外部中断)。红外一体化接收头的测试：可以在PC838 的电源端与信号输出
28、端之间接上一只二极管及一只发光二极管后，再配上规定的工作电源（为5V），当手拿遥控器对着接收头按任意键时，发光二极管会闪烁，说明红外接收头和遥控器工作都正常；如果发光二极管不闪烁发光，说明红外接收头和遥控器至少有一个损坏。只要确保遥控器工作正常，很容易判断红外接收头的优劣。由于供电电源存在干扰，应该对电源端进行滤波处理，处理方法为：电源端与接地端之间连接一个100左右的电阻以及一个47uF左右的电容，本设计采用0.1uF电容滤波同样能够满足设计要求。PC838的经典应用原理图如图2.9所示：PC838 OUTPUT 单片机I/O口GND C1 VCC（+5V） R2图2.9 PC838的经典应
29、用电路2.2.3 1602液晶在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：1、显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新
30、新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。2、数字式接口液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。3、体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。4、功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。一、液晶显示简介1、液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数
31、字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。2、液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。3、液晶显示器各种图形的显示原理:线段的显示点阵图形式液晶由MN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共168=128个点组成，屏上6416个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏
32、上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由68或88点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1
33、”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到32B显示完就可以
34、LCD上得到一个完整汉字。二、1602字符型LCD简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器实物如图10-53：三、1602LCD主要技术参数：1、显示容量:162个字符2、芯片工作电压:4.55.5V3、工作电流:2.0mA(5.0V)4、模块最佳工作电压:5.0V5、字符尺寸:2.954.35(WH)mm四、引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示
35、:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表：引脚接口说明表第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操
36、作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。2.2.4 USB接口本设计采用的是USB接口来对整个遥控系统进行适配供电，从而使得本设计的电源部分稳定且对电路实现了最大简化，相比较的单片机传统供电系统来说更为节能，成本更节约。（1）USB接口的简介USB 是英文Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而
37、其中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的，引脚分布如图2.10所示：图2.10 USB接口引脚分布图（2）选择USB接口为本设计供电的原因及注意事项由于USB供电可以提供每个U口最大为500MA的电流，供电电压为5V，与单片机的供电系统相适配，能满足本设计绝大部分元器件的供电要求，而且本设计过程中并不存在大功率元器件，所以本设计选用USB作为整个红外遥控系统的供电电源，但是为了防止电路上短路烧坏电脑的US
38、B接口，USB接口应加自恢复保险。本设计只需要利用USB的VCC电源端（+5V），以及GND（接地端）对设计中所涉及的元器件进行供电，而其余两脚为数据传送端口无需利用，因此空置便可，在设计过程中需要先用万用表电压档测量USB接口的VCC端以及GND端口，避免连接电路时候将电源极性接反而造成不必要的后果。（3）USB接口的选型USB接口的型号多种多样，对于供电电路来说，采用普通的A型或者B型接口就可以了，本设计使用的是A型USB接口，如图2.11所示：图2.11 USB接口实物图2.2.5 电磁继电器要实现遥控开关，需要选择继电器配合单片机以及红外遥控实现遥控开关的功能，本设计选用的是5V额定电
39、压的电磁继电器。（1）电磁继电器的介绍继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器被所控制的输出电路导通或断开。输入量可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）及非电气量（如温度、压力、速度等）两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。（2）电磁继电器的原理电磁继电器一般由铁芯、
40、线圈、衔铁、触点簧片等组成的，（本设计应用的5引脚电磁继电器内部结构示意如图2.12所示），只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电
41、路，为低压控制电路和高压工作电路。图2.12 电磁继电器内部示意图2.3硬件系统相关电路图 本节将提供该设计中所涉及到的系统整体原理图以及模块电路的原理图，如红外接收模块、USB供电模块、单片机解码控制模块等。2.3.1系统整体原理图整个系统图包括了单片机最小系统、红外接收器、继电器模块、电源开关、温度传感器、独立按键以及液晶显示等。2.3.2 USB电源系统供电电路由于USB接口能够提供5V电压，最大500MA的电流，足够满足本设计的电源适配需求，且电压稳定，所以本设计采用USB接口进行供电。2.3.3 单片机控制系统电路单片机接收红外接收头输出的电平信号产生中断，处理中断服务程序即红外解码
42、程序并完成对继电器的驱动控制，实现电源开关控制功能，如图2.14所示。图2.142.3.4 继电器触控电路采用5V电磁继电器，在单片机的I/O口输出一个高电平的时候，将驱动晶体三极管9013导通，使得电磁继电器的控制线圈通断形成磁场，可是应该在继电器线圈上加二极管阻断线圈反电势以保护三极管9013，如图2.16所示。图2.16在整个硬件设计过程中，所遇上的主要问题是如何驱动继电器工作，由于单片机的I/O口在直接连接继电器控制线圈引脚上不足使得继电器线圈以产生拉动弹片的磁场，所以需要对输入的驱动电流进行放大，而在继电器驱动电路上添加一个三极管，则可以解决这个问题。2.3.5温度传感器接口电路第3
43、章 系统软件部分设计3.1 程序的基本思路及模块化程序编写介绍系统软件设计由红外线解码、中断服务程序、继电器控制程序、延时程序等几部分程序组成，本章将对整个编写程序流程及程序代码进行表述。开始3.1.1 主程序流程3路独立按键红外遥控器温度传感器液晶显示继电器模块控制 图3.1 系统软件工作流程流程说明：在遥控器按下键码的时候，发射的红外线被一体化接收头接收后输出TTL电平信号，对单片机造成外部中断，进而单片机对红外接收头传来含有编码信息的TTL电平信号进行解码，然后程序中处理得到的键码码值再传至控制程序，如本设计中的继电器控制程序，处理继电器控制程序以实现本设计所要求的开关控制功能，当没有按
44、键按下，程序返回到主程序的最开始，重新进行键码判断。3.1.2 模块化程序简介模块化程序设计即模块化设计，简单地说就是程序的编写不是开始就逐条录入计算机语句和指令，而是首先用主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程描述出来，并定义和调试好各个框架之间的输入、输出链接关系。逐步求精的结果是得到一系列以功能块为单位的算法描述。以功能块为单位进行程序设计，实现其求解算法的方法称为模块化。模块化的目的是为了降低程序复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化，而在模块化C程序设计的过程中包含*.c和*.h两种重要的文件。3.2相关程序代码本节将介绍整个系统设计中所涉及到的软件程序代码，包括主程
45、序模块代码、红外解码代码、继电器控制代码以及应用到的主要延时功能代码。3.2.1主程序模块#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned char /宏定义/*主函数*/void main(void) LCD_Init(); /初始化液晶 DelayMs(20); /延时有助于稳定 LCD_Clear(); /清屏 csh(); while(1) /无限循环 Disp_Temperature(); /温度数据采集，并转化成LCD1602要显示的代码 key(); /按键扫描 Disp(); /显示程序 3.2.2红外解码程序void IR_IN() interrupt 2 using 0 unsigned char j,k,N=0; EX1 = 0; delay1(15); if (IRIN=1) EX1 =1; return; /确认IR信号出现 while (!IRIN) /等IR变为高电平，跳过9ms的前