大学毕业设计---基于单片机的智能遥控器.doc

四川理工学院本科毕业设计 四川理工学院毕业设计 基于单片机的智能遥控器设计学 生：王刚学 号：11241010110专 业：自动化班 级：2011.1指导教师：方宁 四川理工学院自动化与电子信息学院2015年 6月摘要：本基于单片机的智能遥控器主要利用了单片机、红外线和GSM等相关知识，具有遥控多种家用电器设备的功能，并且设计有自学习红外遥控编码的功能，可以随时通过遥控器的自学习功能向家庭中加入新的设备，而不需要重做遥控器。同时本智能遥控器还可以接收到受控器件的一些实时状态，显示在LED灯上，也可以直接通过GSM向远程手机发送实时状态。并且本设计具有远程遥控功能，通过手机直接来控制家庭中的一些智能设备。关键词： 智能遥控器 自学习 单片机 红外线 GSM通信 远程控制 1Abstract：The intelligent remote control device based on MCU mainly use the microcontroller, infrared a, GSM and so on, the intelligent remote control device can be used to control a wide range of household electrical appliances and equipment, and the design of self learning infrared remote control code, can at any time through self - learning function add new equipment to our family, without the need to redo the remote. Our remote control can also receive some state our controlled devices, displaying on the LED lamp, if there is an emergency ,it can directly send remote real-time status through the GSM inform the phone , telling us about some situation. Of course, we can also use our mobile phone to send command to our smart remote control to control some of the smart devices in our home.Keywords: Intelligent remote controller Self -learning microcontroller Infrared ray GSM communication Remote controlI目录摘 要ABSTRACT第一章 绪论11.1选题的背景11.2选题的目的和意义21.3本设计研究的内容3第二章 智能红外遥控器方案设计52.1总体方案设计52.1.1遥控器总结构52.1.2工作体系结构52.2 遥控体系三大组成部分方案设计62.2.1遥控器端方案设计62.2.2 远程手机端设计92.2.3受控端方案简要设计10第三章 智能遥控器硬件设计113.1控制器123.1.1控制器选择123.1.2基础外围电路设计123.2按键模块133.2.1键盘工作原理133.2.2矩阵键盘的硬件设计143.3显示模块153.3.1液晶显示器简介153.3.2 1602LCD硬件设计163.3.3 LED硬件设计173.4红外线遥控系统173.4.1红外遥控系统简介183.4.2红外线发射模块193.4.3 红外接收模块193.4.4红外接收电路203.5外部存储器硬件设计203.5.1存储器选择203.5.2 二线制串行 EEPROMAT24C02硬件简介213.5.3硬件接口设计223.6 GSM模块223.6.1 GSM简介223.6.2 GSM硬件引脚介绍233.6.3 GSM硬件连接图24第四章 系统软件设计254.1系统的编程语言264.1.1 C语言简介264.1.2编译软件keil简介264.2按键模块软件设计274.2.1消抖处理方法274.2.2矩阵键盘的软件程序设计274.3 显示模块软件设计294.3.1 LCD1602使用方法294.3.2 LCD程序设计314.3.3 LED状态指示灯软件设计324.4红外线发射软件设计334.4.1发射编码原理334.4.2程序设计344.5红外接收软件设计394.5.1接收器工作原理394.5.2 HS0038软件程序设计404.6存储器软件设计414.6.1 I2C简介424.6.2 AT24C02程序工作原理434.6.3时序图：434.6.4 AT24C02软件设计444.7 GSM软件设计464.7.1 AT指令简介464.7.2单片机串口通信474.7.3单片机与GSM通信49第五章 总结545.1论文总结555.1.1本设计缺点总结555.1.2犯过的错误总结555.1.3知识点总结565.2本设计展望565.2.1本设计的升级展望565.2.2本设计的应用前景展望57致 谢57参考文献59附录60第一章 绪论1.1选题的背景“无线遥控器”顾名思义，就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成时至今日，无线遥控器已经在生活中得到了越来越多的应用，给人们带来了极大的便利。随着科技的进步无线遥控器也扩展到了许多种类，简单来说常见的有2种，一种是家电常用的红外遥控模式（IR Remote Control），另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线电遥控模式（RF Remote Control）。两者各有不同的优势，应用的领域也有所区别。到底是谁发明出第一个遥控器已不可考。但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉特斯拉（Nikola Tesla）（1856-1943）的发明家在1898年时开发出来的（美国专利613809号），叫做“Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles。”遥控技术发展只有几十年的历史：本世纪20年代，才刚刚出现无线电遥控的雏形。那时，人们试图将遥控技术应用于无人驾驶飞机和舰船上，但由于技术不够完善而未能成功。二次世界大战以后，遥控技术发展迅速，并逐渐在军事、国防、工农业生产以及科学技术等方面得到广泛的应用。到现今，随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件逐步发展到集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。在无线遥控领域，目前常用的遥控方式主要有超声波遥控、红外线遥控、无线电遥控等。由于红外遥控的设计制作简单方便，易于操作，因而成为遥控的主要方式，在国防、军事、生产、建设和日常生活中有极广泛的应用。为此，在前人研究的基础上设计出了一种红外遥控多通道控制系统的设计方法。研究表明，采用该方法设计的红外遥控控制系统控制方便，适用于含有较多受控电器的场合，可实现多路多功能控制。 红外通信以红外线作为通信载体，通过红外线在空中的传播来传输数据，它由红外发射器和红外接收器来完成。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。 红外通信作为一种数据传输手段，可以在很多场合应用，如家电产品、娱乐设施的红外遥控，水、电、煤气耗能计量的自动抄表等。 红外通信有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。红外接口是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。1.2选题的目的和意义红外通信以红外线作为通信载体，通过红外线在空中的传播来传输数据，它由红外发射器和红外接收器来完成。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。 红外通信作为一种数据传输手段，可以在很多场合应用，如家电产品、娱乐设施的红外遥控，水、电、煤气耗能计量的自动抄表等随着时代的发展，人们的物质文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，越来越多的电器都采用了无线遥控与智能设备，由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。红外通信有着成本低廉、连接方便、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。通过红外接口，各类移动设备可以自由进行数据交换。红外接口是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。 单片机的发展更加快速推动了遥控器的快速发展，自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机 发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展。单片机由于体积小，功耗低，易于产品化，面向控制，抗干扰能力强，适用温度范围宽，因而被广泛的应用。日常生活中接触的遥控器越来越多。可以说无线遥控已经无处不在，尤其是红外遥控器已经遍布身边各个电器设备了。其中，大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，如：电视机遥控器、空调遥控器、智能家电等等，在家里面至少会用到三到四种，用起来会感到相当麻烦，而且遥控器有可能出现故障影响正常使用，这样，就给人们的生活带来了很多不便。为了解决这个问题，本文提出一个多功能遥控器的设计方案：该遥控器可以通过自学习而拥有对多台电器的遥控功能，从而来顶替各种遥控器，即省时、又省力，既方便、又简洁。从而使人们免除同时面对功能众多遥控器的烦恼，真正感到：“一遥在手，天下我有”。同时遥控器兼并远程遥控功能。1.3本设计研究的内容本设计的智能红外遥控器要求在功能上及其强大，具有万能遥控器功能、学习遥控器编码的本领、远程遥控的功能。涉及到红外编码发射、红外接收解码。丰富的按键功能、液晶显示、智能处理遥控、GSM通信等方面。需要研究的内容主要包括:1、矩阵按键键盘硬件设计以及软件功能设计2、液晶指示以及与按键功能关联显示设计3、红外线发射电路硬件电路设计以及软件编码发射程序设计4、红外接收信号的硬件电路设计及软件解码程序设计5、遥控编码的存储电路及程序设计6、GSM通信模块的硬件与软件设计7、远程监控以及远程遥控的软件设计及编码设计第二章 智能红外遥控器方案设计2.1总体方案设计2.1.1遥控器总结构本设计的硬件结构是由51单片机、按键模块、红外发射模块、红外接收模块、液晶显示模块，存储模块，GSM通信模块等七大部分构成，如图所示：图2-1 遥控总体设计结构2.1.2工作体系结构整个单片机系统设计需要对两个部分进行通信，分别为上位机设计和下位机设计，上位机为用于远程控制的手机，主要进行远程控制，比如开启空调、电视等等。下位机就是安装在被控端的红外接收模块及其外围器件，主要作用是用来获取遥控信息，实时等待遥控信息，并通过一些外围电路来驱动家庭设备开始或停止工作。具体机构框架如图所示：图2-2 工作流程总体设计结构2.2 遥控体系三大组成部分方案设计2.2.1遥控器端方案设计1、其中51单片机是整个电路的核心，它作为控制芯片是用来控制各部分模块协调工作，完成任务，同时肩负着将红外发射编码通过软件加载到38KHz的载波上，以及将HS0038接收的红外信号通过软件解码将其解码成遥控码，然后将它们全部存储到24C02C的外部存储器EEPROM中，用来永久保存编码信息的重大任务。更重要的是要完成众多编码信息的解码，以及解码后根据编码信息去对应处理相应功能。所以单片机中存储大量系统运行的程序。（1）采用了外部中0断来检测按键，防止按键指令不能及时地送到单片机进行处理，同时采用定时中断来设定按键时间，当在一定时间内，按键会被识别为连续按键，比如说：按下1再按3再按5就会被识别为135。当超过一定时间后，按键就会被重置，如：再按下8，就只能识别为8。（2）红外线发射程序采用定时器来完成将按键编码载到38KHz的载波上来发送数据，具体过程为当发射数据1时，定时器每到26us就将T0口取反一次，实现数据1的发送。当发送0时，就让T0口一直为0，现实数据0的发射，重复这样的过程就可以通过红外线将数据全部发送出去了。（3）红外线接收程序是以HS0038的工作方式为准，因为在无信号输入时，HS0038输出高电平，当有信号输入时输出低电平，所以用外部中断1采取下降沿检测方式来检测红外信号，可以及时处理红外信号。（4）液晶显示程序，采用及时按键及时刷新液晶的思路，最快地看到按键信息。（5）GSM通信程序是使用AT指令进行单片机与GSM模块通信，从而再与远程手机端进行通信，现实远程控制。2、按键模块采用矩阵按键模式，用最少的I/O口实现最多的按键数目以增加遥控器的功能输入键。我矩阵键盘是单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组，在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是最好的。矩阵键盘主要实现接收外部控制指令的输入，同时将按键信息传给单片机。特别需要注意的是按键消抖，防止错误信息输入。3、红外发射模块主要是红外发射管以及其外围电路组成。红外线发射管（IR LED）也称红外线发射二极管，属于二极管类。它是可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件。普通的的红外线发射管外形和一般的可见光LED相似，但却是发出红外线。其管压一般降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度T，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。 4、红外接收模块由一体化的红外接收装置HS0038构成，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。在本系统中采用红外一体化接收头HS0038，外观图如图3所示： 图2-3 红外线接收器采用中断方式来检测红外遥控信号，当由红外信号时输出低电平，当没有红外信号时输出高电平，所以用下降沿来触发外部中断，完成红外信号的接收。5、液晶显示模块采用LCD1602两行显示字符，LCD液晶显示器本身不发光，其通过调节光的亮度来达到显示效果，这是一种被动显示器。液晶显示模块是以LCD液晶屏为核心，配合一定的控制电路，以达到方便使用显示组件的目的。LCD主要利用液晶的扭曲-向列效应制成，这是一种电场效应。设置液晶显示主要是为了能够直观地看到发射的指令，以检测控制结果是否正确。6、存储模块采用AT24C02，AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个8字节页写缓冲器。AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，由于A0、A1和A2可以组成000111八种情况，即通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上，通过进行不同的配置进行选择器件。存储器主要是用来存储红外遥控编码信息的。红外接收装置接收到的红外信号，送到单片机进行解码，然否单片机将接吗后的编码送至存储器中存储起来。当遥控按键按下时，单片机收集按键信息，根据按键信息读取对应键值所对应的编码。7、GSM模块，采用TC35i，德国SIEMENS（西门子）公司的一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。在GSM网络日臻完善的今天，TC35i秉承了西门子一贯的优秀品质，它易于集成，使用它您可以在较短的时间内花费较少的成本开发出新颖的产品。在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域您都能看到TC35i无线模块在发挥作用，使用它是产品质量和性能的保证。这些产品可以很容易向GPRS领域过度，您将会发现花费较少的成本就能享受到GPRS技术带给您的方便快捷。TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,工作在EGSM900和GSM1800双频段,电源范围为直流3.34.8V ,电流消耗休眠状态为3.5mA，空闲状态为25mA，发射状态为300mA(平均)，2.5A峰值；可传输语音和数据信号, 功耗在EGSM900(4类)和GSM1800(1类)分别为2W和1W ,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3V/1.8V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300b/s115kb/s , 自动波特率为1.2kb/s115kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。2.2.2 远程手机端设计由于能力有限，无法在安卓平台上进行界面，程序等相关设计，所以只设计一个上位机的短信系统的设计。短信系统设计就是用一些特定的字母来表示本设计的手机命令，关于其指令与其含义的对照如下表所示：ktcldswdkaiguanlqzkbjaq空调窗帘电视温度开启状态关闭状态窗帘拉起窗帘没拉起温度报警正常温度表2-1 指令含义对照表表2-2 手机发送指令格式命令起始标志设备号（一位数）操作键（两位数）时间（分钟）yaokong1（2、3.）01（02、03.）01(02、03.)下面简要介绍上面的指令功能：命令起始标志yaokong这个单词写这么长是为了能够准备无误找到短信所在地址，因为GSM发给单片机的信息不仅仅是短信息，还有一串指令，采用的是strstr（）函数来取短信，如果起始指令太短，就很容易找错地方；设备号就是要遥控那个受控端；操作键就是具体是什么指令，与遥控器端的按键是一一对应的；时间就是要隔多长时间去执行这条指令，这个主要用于关设备，比如说开启后，就发定时关闭信息，以防止忘记关闭该设备造成严重的后果。2.2.3受控端方案简要设计本设计只是简要说明本遥控器需要的受控端具体结构框架，由于受控端不是本设计的核心内容，所以不进行具体设计。首先智能遥控器需要知道当前受控端的状态，并可以将其状态通知远程手机端，实现对家用电器的实时监控，以及当前状态的显示。本设计设计了4个受控端接口的LED显示，当然可以扩展更多。下面以窗帘受控端下模块为例，具体框图如下所示： 图2-4受控系统设计整个工作过程有两种：一种就是让整个控制器处于待机状态，当有红外线时产生中断，判断地址是否为本器件的，如果不是则忽略，如果是，就开始接收红外编码，进行解码，最后更具解码出来的命令去执行相应的操作。另一种就是监控受控器件的实时状态，当由状态改变时，控制器将主动将状态发送到主控端遥控器，比如说，电视机被开启，那么就可以将该状态发送给遥控器，遥控器对应的LED就会被点亮。也可以将关键的状态发送给远程控制端手机，比如温度检测端检测出温度过高，此时可以将此信号通过智能遥控器立即发送给远程手机，实时监控家里面的一些紧急状态。受控端的设计一定要保证该器件在发射红外线前，遥控器没有红外线发射，当遥控器接收从器件的信号时进入了特定中断不会在发送红外线了。所以避免了遥控器与从机之间的矛盾。为了解决从机与从机之间发射红外线反馈自身信息的矛盾，一且以精简为准，预先设置成让各个受控模块在特定的一个时间内反馈自己的信息。比如说，一个15分钟反馈一次，窗帘受控端设定在0分钟时反馈，其他设置时间也都各不相同。这样虽然解决了从机之间的相互冲突，但当状态改变时无法及时反馈信息，严重影响了实时性，当然状态变化才反馈信息，不变化不反馈。有待后期改进到为先进的带有网络协议的通信设施。第三章 智能遥控器硬件设计3.1控制器3.1.1控制器选择本设计采用AT89C51单片机作为智能遥控器的控制器，AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。和128字节的存取数据存储器（RAM），这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。AT89C51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。另外，AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。3.1.2基础外围电路设计1. 复位电路设计RST引脚为单片机的上电复位或掉电保护端，当单片机震荡器工作时，该引脚出现持续两个机械钟周期的高电平，就可以实现复位操作，使单片机恢复到初始状态。具体设计电路如图所示： 图3-1复位电路设计2. 外接晶振电路XTAL1、XTAL2（19、18引脚），当使用单片机内部震荡电路时，这两个引脚用来外接石英晶体和微调电容。具体电路如图所示： 图3-2 晶振电路3.2按键模块3.2.1键盘工作原理键盘实际上是一组按键开关的集合，平时按键开关总是处于断开的状态，当按下它时才闭合。按键和其产生波形如图所示： 图3-3 按键抖动波形 图3-4 按键硬件电路由上图可知：当开关未按下时，开关处于断开状态，具体工作方法是在单片机输出I/O口输出高电平后，检查端口电平来判断按键是否按下。如果按键没有按下，则I/O端口检测到的电平仍然是高电平，如果按键按下，则I/O端口会被拉至到低电平。通常按键开关为机械开关，当按键按下的瞬间波形不会那么规则地变化，会产生很大的波动。当断开时，波形也会发生复杂的变化。因而在开关闭合和断开的瞬间都会伴随一阵的抖动产生。抖动时间一般为5-10ms，这个时间虽然非常短暂，对于人来说。但是对于单片机，如果忽视这个抖动，则会造成很大的后果。3.2.2矩阵键盘的硬件设计矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这一点是识别矩阵按键是否被按下的关键。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。所有行线连接到与的逻辑器件将所有线电平相与，然后送到外部中断0端口P3.2，以实现按键中断查询。如图所示： 图3-5矩阵键盘硬件设计图当按键按下时，会有一行被拉至低电平，相与后变为低电平，送到P3.2口。由于单片机采用电平触发方式触发中断，所以当有按键按下时，就会执行键盘程序。3.3显示模块3.3.1液晶显示器简介LCD液晶显示器本身不发光，其通过调节光的亮度来达到显示效果，这是一种被动显示器。LCD主要利用液晶的扭曲-向列效应制成，这是一种电场效应。这里首先介绍LCD液晶显示器的结构和原理，以及它的技术和工艺特点。这样才能在选购时有的放矢，更加科学合理地使用和维护。液晶显示最主要的优势是可以显示多行的汉字以及图形。除了这一点外，使用液晶显示模块作为显示设备还具有其他很多优势，主要表现在如下几个方面：1功率消耗小。液晶显示模块的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动芯片上。因而，对于相同的显示面积，液晶显示模块的耗电量比其他显示器件要小得多。3显示质量高。由于液晶显示模块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，不像有些显示设备需要不断刷新亮点。因此，液晶显示模块话质高而不会闪烁，把眼睛疲劳降到了最低。4无电磁辐射。液晶显示模块的先天特点决定了其没有电磁辐射，这个优点使得液晶电视和计算机的显示器都得到广泛推广。5简单方便的数字式接口。液晶显示模块都是数字式的，和单片机的接口十分简单，操纵也十分方便。6应用范围广。液晶显示模块特别是点阵图形液晶模块，可以显示数字、字符、汉字和图形等，可适用于各种场合。3.3.2 1602LCD硬件设计1602 LCD显示容量为162个字符，芯片的工作电压为4.55.5V工作电流为2.0mA，模块最佳工作电压为5V，接口信号说明如图所示： 表3-1 SMC1602A LCD参数表1602液晶显示器与单片机的连接图如下： 图3-6 LCD硬件设计接线图3.3.3 LED硬件设计采用4个LED来显示当前受控端的状态，他们分别表示空调，电视，温度检测，窗帘等受控端的工作状态，有开启、关闭和报警等指示功能。将LED的负端街接到单片机的P2.4到P2.7的四个端口上，LED使用电源加上拉电阻，也就是说控制器送低电平，LED才会被点亮，送高电平则熄灭。具体设计电路如图所示： 图3-7 LED硬件设计接线图3.4红外线遥控系统3.4.1红外遥控系统简介红外遥控器（IR Remote Control）是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的遥控设备。 常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。 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，它便发出的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，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。 接收部分的主要元件为红外接收二极管，一般有圆形和方形两种。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。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路，最近几年大多都采用成品红外接收头。 红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz1237.9 kHz38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。 红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；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。因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。通用的红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号，应用编码解码专用集成芯片来进行控制操作如图所示： 图3-8 红外线工作系统发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发射器；接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。3.4.2红外线发射模块遥控发射器专用芯片很多，为了能够比较真切地感受到它的工作原理，采用单片机的乳尖进行编码的调制工作，其外部的红外发射电路是由红外线发射管，以及三极管与不同电阻组成的放大电路组成，如图所示： 图3-9 红外发射硬件电路设计原理图本设计是利用单片机的T0口的电平变化，使三极管Q1的基级电平发生便变化，通过放大电路，将信号传送给红外线发射管，发送信号。3.4.3 红外接收模块一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。大大地简化了接受电路的复杂程度和电路设计的工作，方便使用。在本系统中采用红外一体化接收头HS0038外观如图所示： 图3-10 HS0038HS0038黑色环氧树脂封装，不受日光干扰，内附磁屏蔽，功耗地灵敏度高。在用小功率发射管发射信号的情况下，其接受距离可达35km。它能与TTL、CMOS电路兼容。HS0038为直立侧面受光型。它接收红外频率为38kHz，周期为26s，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号。三个管脚分别为地、+5V电源、解调信号输出端。3.4.4红外接收电路红外接收部分由51单片机、一体化红外接收头HS0038组成。51单片机检测HS0038，并对HS0038接收到的数据解码，通过AT24C02芯片存储接收到的键值，红外接收电路如图所示： 图3-11 HS0038接收电路硬件设计3.5外部存储器硬件设计3.5.1存储器选择由于存储数据较多，且需要永久保存，因此需要扩展外部RAM来接收信号波形进行储存。二线制串行EEPROM是一种非易失型存储器，以其体积小、功耗低、操作灵活、存储数据可靠、可在线改写等诸多优点，成为单片机应用系统中非易失存储器的理想选择。因此本系统采用ATMEL公司生产的AT24C02芯片作为存储器，用来保存识别的遥控信号的高低电平时间和频率数据。3.5.2 二线制串行 EEPROMAT24C02硬件简介AT24C02 是低工作电压的2K位串行电可擦除只读存储器，内部组织为256个字节，每个字节8 位，该芯片被广泛应用于低电压及低功耗的工商业领域。主要特性：1.工作电压：1.8V5.5V2.输入/输出引脚兼容5V3.应用在内部结构：256x8(2K)4.输入引脚经施密特触发器滤波抑制噪声5.双向数据传输协议6.兼容400KHz（1.8V,2.5V,2.7V,3.6V ）7.支持硬件写保护8.高可靠性：写次数：1,000,000 次 数据保存：100 年结合工作需要，选取AT24C02作为本设计的外部存储芯片，关于AT24C02使用应注意的一些条件及注意事项如下图所示：表3-3 EEPROMAT24C02使用注意事项 如果外加条件超过“极限额定参数”的额定值，并且长时间处于极限条件下，将会影响器件的可靠性，甚至会对芯片造成永久性的破坏。3.5.3硬件接口设计SCK：串行时钟线，用于形成器件所有数据发送和接收的时钟。SDA：串行数据线用于传送地址和数据。由于他们都是漏极开路，因此要接一个上拉电阻到Vcc端，电阻的选用要根据实际的速率来设置（速率为100Hz时电阻为10K，400Hz时为1K）。A0、A1、A2：器件地址输入端，用于多个器件连接时设置地址，在这里全部接地表明器件地址位000。WP：写保护接口，如果WP管脚连接到Vcc，所有内容都被写保护（只能读），当WP管脚接Vss或悬空，才可以对器件进行正常的读写操作。这里直接接地，没有必要进行写保护。具体连接图如