摘 要

本次毕业设计的目的是为了解决传统的机械式电源开关可能存在的触电危险，并使其能输出的电压可调，所以设计了一个可调遥控电源开关。遥控方式上采用红外线作为传输信号，使用常见的车载音乐MP3作为红外遥控信号发射器，接收器件选用一体化红外接收头HS0038，再利用STC89C52单片机来处理有效信号，同时发送控制信号给使用了双向晶闸管BT136作为核心的集成可控硅调压模块。通过按下不同按键可使其输出不同的电压，输出的电压会在1602液晶显示屏上显示出来，同时当单片机接收到有效信号时电路板上的蜂鸣器会响，放光二极管也会点亮以进行提示。整个设计成本低廉,制作简单,输出的电压能基本满足要求，遥控距离也能达到要求，是一个成功的可调遥控电源开关。

关键词：红外遥控；单片机；双向晶闸管；可调电源开关

Abstract

The purpose of this graduation design is to solve the potential electric shock danger of the traditional mechanical power switch and make its output voltage adjustable, so a adjustable remote control power switch is designed. The remote control mode uses infrared as the transmission signal, uses the common vehicle music MP3 as the infrared remote control signal transmitter, the receiving device selects the integrated infrared receiver HS0038, and then uses the STC89C52 single chip to process the effective signal, and sends the control signal to the integration of the bidirectional thyristor BT136 as the core. Silicon controlled voltage regulator module. By pressing different buttons, they can output different voltages. The output voltage will be displayed on the 1602 LCD screen, and the buzzer on the circuit board will sound when the effective signal is received by the single chip computer, and the light emitting diode will also be lit. The entire design cost is low, the production is simple, the output voltage can basically meet the requirements, the remote control distance can also meet the requirements, is a successful adjustable remote control power switch.

Key Words: Infrared Remote Control; Microcomputer; Bidirectional Thyristor; Adjustable Power Switch

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景与现状 1

1.2 课题研究的内容 3

第2章 方案论证 4

2.1 红外发射方案 4

2.2 红外接收方案 4

2.3 单片机选择 5

2.4 电源开关可调方案 5

2.5 电路最终方案决定 6

第3章 系统整体设计方案 7

3.1 硬件电路设计 7

3.2 软件设计 8

第4章 实物制作与调试 10

4.1 红外发射部分 10

4.2 接收控制部分 11

4.2.1 接收元件——HS0038 11

4.2.2 处理核心——STC89C52 13

4.2.3 电压显示屏——LCD液晶 16

4.2.4 接收机实物制作 17

4.3 调压模块 18

4.4 测试结果 20

第5章 总结 24

参考文献 25

附录 27

致谢 34

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景与现状

本次设计是做一个可以在远处进行操控的电源开关，而且它还能输出不同挡位的电压。这里面主要设计到三个方面：无线信号传输，信号控制电路，以及交流电的关断。

无线信号传输的手段多种多样，而现在世界上使用最广泛、最普遍的通信和遥控手段之一就是利用红外线进行遥控。由于常见的红外遥控器例如家中的电视遥控器、音乐遥控器等等体积较小，功耗不高，通信能力强，成本造价低廉。因此，日常使用的家用电器设备纷纷采用红外线遥控。下至孩子们的遥控电动玩具，上至大型加工厂里的重型机械设备，它们大多都采用红外线来进行遥控。

红外遥控技术，顾名思义，就是通过红外线来进行点对点传输有效信号，伴随它发展的相关软件技术和硬件实力目前都已经相对成熟。红外线就是信号数据的载体，正是因为在光谱中它的波长远小于生活中常用到的无线电波的波长，所以不用担心红外信号会干扰到周围其他正在工作的电器，或者是被其它的无线电设备产生的无线电波所干扰。因为红外遥控技术是把波长为0.76μm-1.5μm之间的近红外线作为载波来传递所需要的控制信号的。它还具有以下特点：

（1）红外线实际上属于不可见光，人的肉眼无法直接看见，因此这种光线拥有很强的隐蔽特性和保密能力，在日常生活的防盗，警装置中被广泛应用，例如红外防盗警报器，红外夜间摄像仪等等。

（2）红外线遥控的遥控距离一般为几米至几十米或更远一点^[1]。

（3）红外线遥控器件所需的工作电压较低低，普通纽扣电池即可用作电源。外围电路设计简单，所占用空间小，整个电路的功耗也低，像家庭常用的遥控器都是基于红外技术制作的。

（4）不用向有关部门专门申请某些特定频率的使用许可证，一般都采用约38KHz的频率作为载波进行红外信号传输。

（5）信号无干扰，传输准确度高。

当然，红外遥控技术还是有不少缺点的。最主要的就是红外线在传输信号过程中不能被任何障碍物阻挡干扰，例如隔着一堵墙拿遥控器就遥控不了电视机了。这是因为红外遥控属于一种点对点的传输技术，而且是一种有方向性的连接，不能在发送设备和接收设备之间存在体积较大的障碍物。再者就是红外遥控技术的遥控距离较短，一般为几米至几十米，无法进行长达几百米的信号传输，只能用作短距离信号传输，一般用于室内。不过红外信号用在本次的可调遥控电源开关的信号传输载体已经足够了，毕竟这次设计的要求是只要能达到5m即可。

至于信号控制部分控制部分，能利用弱电信号来控制周围的电路的器件，最常见也是最常用的当属单片机，单片机有很多型号，功能也各式各样，花样百出，但基本原理都大致相同，通过内部程序对外来信号进行解析并执行相应操作，控制各个管脚输出对应的高低电平，从而实现对周围电路的控制。本次设计采用的单片机将在后续的实物制作部分介绍，这里不做说明。

最后是交流电的开关了，说到可调遥控电源开关怎能不提开关元件。传统的机械式开关都是金属块，而本次设计采用的开关元件是双向晶闸管，是晶闸管大家族中的一员。晶闸管的全称其实是晶体闸流管，它还有很多其他名字例如可控硅整流器。当然，熟悉它的人们一般都直接称它为可控硅。世界上最早出现的第一款晶闸管产品是于1957年由美国著名的通用电气公司研究开发出的。1958年晶闸管开始被大量商业化生产了，产品种类也开始慢慢丰富起来。晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、支持两个方向导通的双向晶闸管、能反向导通大电流的逆导晶闸管、触发极加负信号就能关断的门极关断晶闸管和能够由光信号进行控制的光控晶闸管等多种晶闸管^[2]。晶闸管一般是PNPN四层硅片组成，外部有负责接交流电主回路的阳极和阴极，以及接收触发信号的控制极； 由于晶闸管是一种硅整流器件，能在高压强电的恶劣环境下工作，一般用来控制交流电路中的电流电压。

从晶闸管问世开始，它就标志着电子元器件由弱点控制领域到强电控制领域的一种突破。在以往，大功率控制领域是微电子器件难以涉足的地方，一不小心元器件就会被烧毁。然而晶闸管的出现，成功地用较小的信号电流控制了较大的输出功率。晶闸管在实际电路应用中效率很高，控制特性好，不仅拥有大多数电子元器件体积小的特点，寿命也比较长，功能相当强大，在众多电子元器件中，它能承受的电压和电流容量是最高的。本次设计正是利用这一点用它作为交流电的开关。

电子技术从问世以来就一直在飞速发展，市面上不断出现着各种大规模新型集成电路，各行各业的人才的不断努力都直接或间接地使电子技术有了日新月异的发展。人们的生活水平日益提高，想要的也就更多，也就越来越懒。科学技术的进步也促使了懒人的诞生。因为科技发达了，以往需要耗费大量人工的事情在有了机器代替后就大大节省了时间。科技的进步在大的方面可以体现为工厂的全自动流水生产线，在小的方面可以体现为距离电视机三五米的红外遥控器。人们总是在想尽一切办法来减少自己的工作量，因此就日常家庭生活而言，各种家用电器如电视机，空调等设备的控制的便捷化势在必得，懒人躺在床上的要求也是越来越高。针对社会上的这种主流情况，有必要为红外遥控设备的设计添砖加瓦。

1.2 课题研究的内容

本次课题要求是制作一个可调遥控电源开关，难点主要在于遥控和可调。由于要求的遥控距离是5m，故采用红外信号进行遥控可以满足要求。红外信号的产生需要一个红外遥控发射器，一般是利用专用的芯片对38KHz频率的载波进行调制，然后通过红外发光二极管将电信号转变为光信号进行发射。一个完整的红外信号传输过程，不仅要有红外信号发射器，还要有红外信号接收机。红外接收机一般由一个光敏二极管加一部分辅助电路构成，先是由光敏二极管将接收到的红外光信号转变为电信号，再通过辅助电路变成单片机可处理的TTL电平信号。

可调就要靠单片机的帮助了。红外信号发射器发射不同的红外信号，经红外接收机接收转化为电信号后由单片机对其进行识别处理。想要按下不同的按键后能输出不同的电压，这就由单片机内部烧录的程序来决定。单片机的作用是识别按键信息，然后控制电源开关。可调电源开关模块部分将使用以双向晶闸管为核心的电路模块，可以避免部分老式手动机械式电源开关所具有的易磨损、直接接触可能会触电的缺点，安全可靠寿命长。为了方便人们直接知道当前输出的电压是多少，以及红外信号的发送是否成功，本次设计中还加了一个显示屏显示当前电压，还有声光报警器提示调压成功，当然这些都要靠单片机来控制。

第2章 方案论证

2.1 红外发射方案

目前市面上的红外遥控器主要就那几个部分，微处理器芯片负责产生遥控控制信号，晶体振荡器负责进行振荡从而产生约38KHz频率的载波，放大晶体管负责把信号放大从而起到驱动作用，而红外发光二极管自然就是负责发送红外线了，当然，少不了用户最常接触的按键键盘矩阵，按下不同的键就能发出不同的红外信号从而远距离控制电子设备。至于是买现成的遥控器还是靠自己做一个就是两种选择了。

方案一：靠自己动手做红外遥控器，利用555定时器配合电阻等元器件构成振荡电路，产生振荡频率为38KHz的红外载波信号，再利用一片51单片机芯片产生控制信号，采用常见的红外NEC码标准，经过更常用的脉冲宽度调制，最终通过红外发光管发射接收机所需的红外控制信号。单片机由四个按键开关控制，每个按键开关按下后就产生对应的信号从而实现红外遥控。

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