單片機紅外線遙控系統(tǒng)分析

　　吊車是工廠、車間中一種常用的搬運工具。其動力一般是交流電動機。吊車在空間可進行上、下、左、右、前、后的運行?？刂频踯嚨姆椒ㄒ话阌袃煞N：一種是操作人員在懸掛于吊車橫梁上的操作室進行控制；另一種是將控制電機的按鈕用控制線引到地面，操作人員在地面進行控制。但在工作中，感到這兩種方法都不方便，于是就設(shè)計了用紅外遙控方式控制吊車系統(tǒng)。

一、工作原理

　　本系統(tǒng)由紅外線發(fā)射機（簡稱發(fā)射機）和紅外接收機（簡稱接收機）組成。發(fā)射機和接收機中均有8031單片機，具有全雙工的串行接口。兩機之間就是靠該串行口進行通信的。
　　
　　本遙控裝置的兩個8031單片機靠紅外光傳遞信息。發(fā)射機串行口輸出端驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，將數(shù)字信息變成紅外光脈沖信號發(fā)射出去。紅外檢波放大器將紅外光信號還原為數(shù)字信號，送至接收串行輸入端，經(jīng)8031識別處理后，做出相應(yīng)的控制。
　　
　　8031單片機的串行接口有四種工作方式。本系統(tǒng)采用了方式1，即波特率可變的8位異步通信方式。考慮到紅外發(fā)光二極管和紅外檢波器的開關(guān)時間，我們將傳輸波特率定為1 250 b/s。
　　
　　發(fā)射機8031的串行口定義為方式1輸出，將鍵盤輸入的指令轉(zhuǎn)變?yōu)橐粠畔?，控制紅外發(fā)光管的導(dǎo)通與截止，使信息發(fā)射出去。
　　
　　接收機8031的串行口定義為方式1輸入，接收經(jīng)紅外檢波器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息。

二、系統(tǒng)硬件電路及程序設(shè)計

　　1．發(fā)射機的硬件電路及程序設(shè)計
　　
　　紅外遙控發(fā)射機電氣原理圖見圖1- 70。

　　
　　由8031、74LS373和2732EPROM、晶振、復(fù)位電路等構(gòu)成8031最小系統(tǒng)。4×4鍵盤連至8031的Pl口上，P1.o～Pl.3設(shè)定為輸出，P1.4～P1.7設(shè)定為輸入，用查詢方式掃描鍵盤。
　　
　　虛線框中是紅外光發(fā)射電路。D1、D2是紅外發(fā)光二極管；D3是紅外發(fā)光二極管作為指示器。它們均由三極管T來驅(qū)動。串行口輸出端( TxD)經(jīng)反相器控制三極管T的導(dǎo)通與截止。當(dāng)TxD =0時，T導(dǎo)通，Dl、D2、I]3發(fā)光；當(dāng)TxD =1時，T截止，D1、D2、D3中沒有電流通過，不發(fā)光。
　　
　　紅外遙控發(fā)射機的程序框圖見圖1- 71。

　　2．接收機的硬件電路及程序設(shè)計
　　
　　接收機除8031單片機部分外，還有紅外信號接收部分和控制輸出部分。圖1- 72是接收機的電氣原理圖。
　　
　　虛線框中是紅外接收機部分電路圖。D是紅外檢波二極管，ICPH302B是紅外放大器。紅外光信號經(jīng)檢波、放大后送到8031單片機串行口的輸入端(RxD)。當(dāng)有足夠的紅外光照射到D時，IC的7端從1變?yōu)镺。
　　
　　接收機8031的Pl口作為輸出控制接口。P1.0～P1.6控制6個固體繼電器J1～J6。固體繼電器是一種新型的適合于微機控制的繼電器。其內(nèi)部有光電耦合器和雙向可控硅，隔斷了微機系統(tǒng)與主電路的電氣聯(lián)系，且通、斷時不會產(chǎn)生電火花而給微機帶來不良后果。J1-J6的輸出端可直接作為接觸器線圈的控制開關(guān)。J1j2、J3J4和Js圖1- 71發(fā)射機程序流程圖J6分別控制三臺電機的正、反轉(zhuǎn)，而每個電機正、反向的閉鎖和三個
　　
　　電機間的相互閉鎖都是由軟件來完成的。這樣不但節(jié)省了很多繼電器，縮小了控制盤的體積，更主要的是去掉了發(fā)生故障的隱患。接收機程序框圖見圖1- 73。

三、操作方式

　　紅外遙控發(fā)射機可通過3種方式控制吊車運行：
　　
　　●點動方式這是原系統(tǒng)的控制方法，即按下鍵就啟動電機，直到松開為止；
　　
　　●連續(xù)方式按一次鍵，則執(zhí)行該鍵的操作，再按一次，則停止該操作；
　　
　　●示教方式 操作人員用點動或連續(xù)運動方式把吊車運行過程“教”給吊車，吊車會把該
　　
　　過程記下來，之后，便可以自動重復(fù)運行。該方式特別適用于重復(fù)性搬運。
　　
　　本搖控裝置的控制距離大于80 m，控制角度不小于120。（亦可設(shè)計成全方位的），很適合于短距離遙控。通過提高紅外發(fā)光管的發(fā)射功率和增加紅外接收回路的放大級數(shù)，可以增大控制距離。