简介这套遥控心形灯资料是一份完整的单片机实战工程包适合电子爱好者、物联网初学或单片机入门者用来解决从硬件连接、遥控编解码到LED动态显示的全流程学习问题。压缩包共18个文件约628KB内有原理图PDF、BOM清单XLS、遥控使用与焊接注意事项图片、Keil工程源码C、uvproj、hex、LST以及编译过程文件既能看电路也能直接编译和烧录。目前已有323人学习。项目核心是遥控版心形灯程序源码中包含LED驱动、PWM亮度调节、遥控信号解码等模块并结合GPIO控制、定时器/中断机制和常见红外协议解析帮助理解遥控器无线指令如何被单片机接收并驱动灯珠变化。对照资料中的原理图、实物图片和烧录文件可以快速复现心形图案动态效果是巩固单片机基础知识并完成一个完整智能小制作的实用参考。1. 这盏心形灯的核心不是灯是红外解码那几毫秒把“遥控心形灯资料”这个包打开之前我以为是焊灯珠的活拆完才发现难点全在两个地方一是红外遥控信号怎么在毫秒级时序里被51单片机正确解析二是几十颗LED同时点亮时单片机的IO口电流根本扛不住。包里那份.c源码、.hex烧录文件、Schematic Prints 原理图和“带love遥控版心形灯.xls”物料清单把这两件事讲得很完整。这是一个典型的 STC/51 单片机课程设计项目单片机作为控制核心GPIO 驱动 LED 心形灯阵外部中断配合定时器完成 NEC 红外协议解码再通过状态机切换不同的灯效。适合正在做单片机课程设计、毕业设计或者刚把 Keil 和 STC 烧录工具跑通、想找一个完整项目练手的读者。搞清楚这份工程的解码思路和电流计算方法比单纯点亮一个心形图案更有价值。2. 硬件电路与引脚分配从LED电流到红外接收头的负载匹配2.1 从工程文件推断单片机型号与引脚分配看压缩包里的.uvproj和.OBJ文件可以确定这是 Keil C51 的工程目标芯片是 5V 供电的 51 内核单片机最常见的是 STC89C52RC。这颗芯片 40 引脚、双列直插IO 口带 20mA 左右的灌电流能力价格低、下载方便是这类心形灯项目的主流选择。引脚分配上LED 灯阵通常挂在 P1 和 P2 两个端口红外接收头的信号输出脚接 P3.2INT0下载串口用 P3.0/P3.1。下面是这类工程最常见的引脚安排引脚功能说明P1.0 - P1.7LED 灯组 A控制心形阵列左侧或上排灯珠P2.0 - P2.7LED 灯组 B控制右侧或下排灯珠P3.2INT0红外接收头 OUT下降沿触发外部中断进解码P3.0 / P3.1RXD / TXDSTC-ISP 串口下载VCC / GND5V 电源USB 供电或 7805 稳压P1、P2一共16个IO直接驱动不了太大的灯阵所以实际工程里心形灯一般控制在 30 颗左右分两组扫描显示。2.2 LED驱动方式为什么用灌电流而不是拉电流51 单片机的 IO 口在输出低电平时灌电流能力可以达到 20mA输出高电平时拉电流往往只有几百微安到一两毫安。所以 LED 的设计通常是电源正极经限流电阻接到 LED 阳极LED 阴极接单片机引脚程序里写P1 0让引脚输出低电平来点亮。如果反过来用高电平点亮灯珠会明显发暗这是初学者最容易踩的坑。限流电阻的取值要按 LED 正向压降来算。红色直插 LED 的压降约 1.8 - 2.0V工作电流取 10 - 15mA5V 供电下电阻就是 (5 - 2.0) / 0.01 300Ω取标称值 330Ω如果采用扫描方式每组灯珠实际点亮时间是 1/2 或 1/4 占空比可以适当把电流提高一点取 220Ω。封装里那个“带love遥控版心形灯.xls”是物料清单里面通常已经写好了电阻数量和规格焊之前先对照一下别等焊完发现电阻值统一偏大导致灯光发暗。计算限流电阻不必每次手动按计算器随手用一段 Python 脚本批量出结果更省事# 计算 LED 限流电阻输入供电电压、LED 压降和目标电流 led_vf 2.0 # 红色 LED 正向压降单位 V supply_v 5.0 # 单片机系统供电电压 current 0.012 # 目标电流 12mA r (supply_v - led_vf) / current print(f限流电阻 {r:.0f} 欧姆) print(f电阻实际功耗 {(supply_v - led_vf) * current:.3f} W)这段脚本的输出值一般会落在 180 - 470Ω 区间。电阻功耗通常在 0.04W 左右用 1/8W 或 1/4W 贴片电阻即可不需要大功率电阻。需要注意的是不同颜色的 LED 压降不同蓝色和白色 LED 压降约 3.0 - 3.3V如果原工程用的是红色灯珠而你想换成蓝色限流电阻必须重新计算否则要么不亮要么过流发烫。2.3 红外接收头的接法与去耦细节红外接收头的位置决定了整个遥控解码是否稳定。这个工程里用的应该是 HS0038B 或 VS1838B 这类 38kHz 一体化接收头三个引脚分别是 VCC、OUT、GND但不同厂家的引脚顺序不一样焊之前必须对着 Schematic Prints.pdf 确认不要只看接收头的平面形状来判断。OUT 引脚接 P3.2 即 INT0利用外部中断捕获下降沿VCC 和 GND 之间最好并一个 10μF 电解电容再加 0.1μF 瓷片电容用来滤掉红外载波解调时产生的电源毛刺。如果省略这两个电容可能会出现遥控距离变短、按键偶尔失灵的情况原因是 STC 单片机的电源引脚抗干扰余量不大。焊接方面还有两个细节值得注意。一是 LED 的长脚是阳极短脚是阴极焊接时间控制在 3 秒以内防止灯珠内部引脚过热氧化二是红外接收头的窗口不要被热缩管或胶水遮挡否则遥控灵敏度会明显下降。压缩包里的“焊接注意事项.jpg”如果对这些有补充以它为准我这里说的是多数板子的通用问题。3. Keil工程源码拆解NEC协议解码与灯效状态机3.1 压缩包里每个文件是干什么的这个资料的目录结构很有代表性是一个标准 Keil C51 工程加上生产辅助文件。先花两分钟把这些文件分好类后面改起来就不乱遥控心形灯.uvprojKeil 工程文件双击打开进入 IDE。遥控心形灯.c主程序源码所有逻辑都在这里。遥控心形灯.hex编译产物直接用于 STC-ISP 烧录。遥控心形灯.OBJ、.LST、.M51编译过程生成的中间文件分别是对应模块的目标文件、列表文件和存储器映射文件。遥控心形灯.plg、_uvopt.bak编译日志和工程选项备份不重要可删。Schematic Prints.pdf原理图打印版用来核对引脚连接。带love遥控版心形灯.xls物料清单 BOM上面提到过核对元件数量和规格。遥控使用方法.jpg、焊接注意事项.jpg操作说明烧录前翻一遍。带.baiduyun.downloading后缀的文件网盘未下载完成的残留文件直接删掉没有任何用处。如果要在 Keil 里重新编译工程编译前把.c文件打开看一眼定时器和中断配置确认晶振频率和代码里写的一致。多数 51 心形灯工程按 12MHz 晶振组织定时器计时这样定时器每计数一次恰好是 1μs解码的时间判断不用做比例换算。3.2 NEC协议的关键时序和判定边界红外遥控协议中最常见的是 NEC 协议38kHz 载波数据帧结构是9ms 引导码低电平 4.5ms 引导码高电平之后是 32 位数据包括用户地址码、地址反码、命令码、命令反码。每位数据的低电平固定 560μs高电平 560μs 表示逻辑 0高电平 1680μs 表示逻辑 1。接收头输出的是反相后的解调信号空闲时为高电平有信号时为低电平脉冲。用单片机解码时关键不是读电平状态而是测量两次下降沿之间的时间间隔。按间隔可以分成这么几类时间间隔含义判定容差9ms引导码低电平段8.0 - 10.0ms4.5ms引导码高电平段3.5 - 5.5ms560μs数据位低电平或逻辑0的高电平段0.3 - 0.8ms1120μs逻辑 0 完整位560低 560高0.8 - 1.5ms2240μs逻辑 1 完整位560低 1680高1.8 - 2.7ms这里的容差范围不能给得太死遥控器晶振本身有偏差温度变化也会影响 RC 振荡精度容差放太窄会导致按键时而灵时而不灵。实际工程中我会把逻辑 0 和逻辑 1 的判定阈值设在 1500μs 左右低于它是 0高于它是 1。3.3 用INT0加Timer0实现NEC解码解码部分用外部中断 0 捕捉下降沿定时器 0 工作在 16 位计时模式不断累加计数值。每次进入中断把当前计数值和上一次的差值算出来就是两次下降沿的时间间隔然后根据间隔去推进一个状态机。完整代码结构如下#include reg52.h #include intrins.h sbit IR_IN P3^2; // 红外接收头输出引脚接INT0 #define IR_T0 0 #define IR_T1 1 #define IR_T2 2 #define IR_DATA 3 unsigned char ir_state; // 当前解码状态 unsigned int ir_last_time; // 上一次下降沿时刻 unsigned long ir_code; // 32位原始数据帧 unsigned char ir_bit_cnt; // 已接收位数 bit ir_ok; // 一帧数据接收完成标志 bit ir_repeat; // 重复码标志 void timer0_init(void) { TMOD 0xF0; // 清空低4位 TMOD | 0x01; // 定时器016位模式 TH0 0; TL0 0; TR0 1; // 启动计时 } void int0_init(void) { IT0 1; // INT0下降沿触发 EX0 1; // 开外部中断0 EA 1; // 开总中断 } void int0_isr(void) interrupt 0 { unsigned int now, dt; now (TH0 8) | TL0; // 读取当前计数值 dt now - ir_last_time; // 两次下降沿的间隔 ir_last_time now; switch (ir_state) { case IR_T0: // 第一个下降沿仅记录时刻 ir_state IR_T1; break; case IR_T1: // 等待9ms引导码低电平 if (dt 8000 dt 10000) { ir_state IR_T2; } else { ir_state IR_T0; } break; case IR_T2: // 等待4.5ms引导码高电平 if (dt 3500 dt 5500) { ir_state IR_DATA; ir_code 0; ir_bit_cnt 0; } else if (dt 1800 dt 2700) { ir_repeat 1; // 重复码按键仍按住 ir_state IR_T0; } else { ir_state IR_T0; } break; case IR_DATA: // 接收32位数据 if (dt 800 dt 1500) { // 间隔约1120us逻辑0 ir_code 1; if (ir_bit_cnt 32) { ir_ok 1; ir_state IR_T0; } } else if (dt 1800 dt 2700) { // 间隔约2240us逻辑1 ir_code 1; ir_code | 0x80000000; if (ir_bit_cnt 32) { ir_ok 1; ir_state IR_T0; } } else if (dt 300 dt 800) { // 560us间隔数据位低电平忽略 } else { ir_state IR_T0; // 时序异常重新等待 } break; } }这段解码逻辑核心在于9ms 和 4.5ms 连续命中才认为收到了有效引导码避免环境红外干扰造成误触发收到完整 32 位后直接置ir_ok主循环只轮询这个标志不在中断里做花样的切换。dt的两次测量间隔必须在脑内建立波形对应关系第一次下降沿是“空闲到引导码低”的跳变第二次是“引导码低到高”的跳变间隔 9ms第三次是“引导码高到第一个数据位低”的跳变间隔 4.5ms。第四个下降沿到第三次的间隔是 560μs它是第一位数据的低电平段直接忽略第五次下降沿到第四次之间的间隔才是 1120μs 或 2240μs对应第一个逻辑值。3.4 主循环的状态机与键值映射解码完成之后主循环读取ir_code里的命令码切换灯效。NEC 协议先发低位用上面的右移接收方法最终ir_code的 bit16 - bit23 就是命令码。主循环结构如下void show_heart(unsigned char mode) { // mode0: 全灭mode1: 静态心形mode2: 心跳闪烁mode3: 左右追逐 switch (mode) { case 1: P1 0x0F; P2 0xF0; // 点亮一组灯 break; case 2: P1 0xFF; P2 0xFF; // 全亮 break; default: P1 0x00; P2 0x00; // 全灭 break; } } void main(void) { unsigned char key; unsigned char mode 0; timer0_init(); int0_init(); while (1) { if (ir_ok) { ir_ok 0; key (unsigned char)(ir_code 16); // 取命令码 switch (key) { case 0x45: mode 1; break; // CH- 键 case 0x46: mode 2; break; // CH 键 case 0x47: mode 3; break; // CH 键 default: break; } } show_heart(mode); } }show_heart里P1和P2的赋值只是示意实际心形灯的花样要按灯珠布点做查找表逐行扫描时用定时器中断每隔 2ms 切换一组灯否则只靠主循环的简单赋值会出现亮度不均匀。原工程的.c里应该把花样表做成了二维数组用取模的方式循环播放这样模式切换时只需要改数组下标不用重写显示逻辑。命令码的取值取决于你手里的遥控器0x45、0x46、0x47 是市面上常见的 NEC 遥控器 CH-、CH、CH 按键的码值如果手里的遥控器和原工程不匹配需要先测出实际键值再改这儿。4. 烧录、上电与故障排查从.hex到点亮的那几步4.1 STC-ISP 烧录流程和命令行编译STC89C52 使用 STC-ISP 工具下载操作流程是所有 51 玩家必须形成肌肉记忆的先安装 USB-TTL 驱动比如 CH340打开 STC-ISP 软件单片机型号选 STC89C52RC加载遥控心形灯.hex选择对应串口号点“下载/编程”按钮这时再给目标板冷启动也就是先断电再重新上电下载程序才能开始。STC 的下载协议依赖冷启动这一点和 AVR、STM32 不一样很容易被忽略。如果修改源码后想在命令行直接出 hex不打开 Keil 图形界面可以用 UV4 的命令行模式C:/Keil_v5/UV4/UV4.exe -b 遥控心形灯.uvproj -o build.log type build.log-b参数是 build 当前工程-o指定日志输出文件执行完后在当前目录的Objects文件夹下面找新的.hex。这个做法对批量验证代码修改很有用比每次都打开 Keil 点编译按钮快不少。日志里如果出现0 Error(s)说明编译通过否则看具体行号回源码定位。4.2 上电后最常遇到的几类问题把烧录和硬件调试过程中常见的问题归一下类基本集中在供电、引脚、时序这三块现象可能原因排查方法遥控无反应灯也不亮单片机没供电或晶振不起振万用表测 VCC 对地 5V示波器或万用表频率档测晶振引脚灯全亮但不切换模式红外头接线不对或 INT0 未配置确认 OUT 接 P3.2用手机摄像头对准红外头按遥控观察是否有红外光闪烁部分灯珠不亮限流电阻虚焊或 LED 极性焊反对照原理图用万用表二极管档逐个测灯珠按一次键切换多次重复码被当成新按键检查ir_repeat是否在松手前持续置位主循环里过滤掉它遥控距离很近红外头供电滤波不足VCC 与 GND 之间补 10μF 0.1μF 电容焊接问题在全新的心形灯板子上比软件问题更常见。焊完先用万用表蜂鸣档量一遍电源和地之间有没有短路再上电。上电之后摸一下 STC 芯片表面温度如果发烫立刻断电大概率是电源接反了或者 LED 限流电阻焊错成了 0Ω 跳线。4.3 用逻辑分析仪确认红外波形如果遥控按下去完全没反应不要急着改代码先用逻辑分析仪抓一下红外接收头的 OUT 引脚波形。探头接 OUT 和 GND采样率设成 1MHz 以上按下遥控器按键观察波形是否出现 NEC 的“9ms 低电平 4.5ms 高电平”结构。如果波形全乱或者高电平一坨说明接收头没解调出正确信号问题在硬件如果波形标准但单片机就是不动作问题在解码代码的时序参数和晶振频率不匹配。用逻辑分析仪能把硬件问题和软件问题一刀切开省掉大量盲猜时间。5. 灯效进阶PWM呼吸灯与自定义遥控键位映射5.1 用定时器中断做多路软件PWM心形灯若只有亮灭两种状态看久了容易审美疲劳。原工程如果用的是静态 GPIO 控制想加呼吸灯效果不需要换硬件用定时器 1 中断做软件 PWM 就可以。PWM 周期取 2ms也就是 500Hz人眼感知不到闪烁占空比从 0 到 100 缓慢变化就能做出均匀的呼吸感。以下是基于定时器 1 的 8 级亮度示意unsigned char pwm_cnt; // 当前 PWM 计时 unsigned char pwm_duty; // 占空比目标值 unsigned char pwm_bright[]; // 花样用的亮度序列 void timer1_isr(void) interrupt 3 { TH1 0xF8; // 重装初值约 2ms 中断一次 TL1 0x30; if (pwm_cnt 100) pwm_cnt 0; if (pwm_cnt pwm_duty) { P1 0xFF; // 高占空比灯亮 } else { P1 0x00; } }定时器 1 工作在模式 1每 2ms 产生一次中断pwm_duty从 0 到 99 循环增减亮灯时间跟着占空比变化视觉上就是灯从暗到亮再暗下去。P1 整组灯的亮度变化后P2 那组可以错开相位形成两组灯交替呼吸的效果。注意这个 PWM 中断里不能做耗时操作否则主循环里遥控解码的响应会被拖慢。5.2 自定义遥控键位与长按计数不同批次的红外遥控器键值不一样拿到手先别急着焊固定档位。原工程按键映射在哪个 switch-case 里就把对应的case常量换成实测值。如果你手上没有能读码的工具可以在主循环里临时把key的值写到 P0 口用 LED 二进制显示出来或者接到串口打印换一套遥控器重新标定一次几秒钟就能完成。关于长按功能NEC 协议自带重复码按下不放会每隔约 110ms 发送一次重复码帧。上面的解码代码里已经把ir_repeat置位了在按键处理逻辑中可以增加一个计数器第一次检测到下降沿沿记录的ir_repeat后连续收到三次重复码才认为是一次长按这样就能区分“短按切换花样”和“长按进入自动演示模式”两种操作。自动演示模式本质上就是一个全局变量加一个定时器计数主循环轮询到这个变量后每隔 3 秒自动切换一条花样表项。把切换计数的溢出判断放在定时器中断里花样切换和呼吸显示就能完全并行互不阻塞。花样的扩展也不难原工程的灯阵映射表是多少列的在枚举数组末尾追加新图案即可。需要注意新图案的列数要和扫描周期匹配不然整体亮度会比其他模式暗一截。所有修改完成后重新执行一次命令行编译烧录按长按键验证自动切换是否流畅再逐个短按键确认每个键位对应关系正确这个遥控心形灯项目就算真正收尾了。本文还有配套的精品资源点击获取