【正文】 UART 串行通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 因此，綜合上述AT89C52的特點，選用AT89C52單片機作為遙控接收系統(tǒng)的中央處理器，完全能夠滿足此次設(shè)計的要求。在選定單片機以后，即可對其他各模塊的硬件電路進行設(shè)計。AT89C52最小系統(tǒng)主要由單片機、時鐘電路、復(fù)位電路等基本組成，所謂最小系統(tǒng)就是具有上電復(fù)位和手動復(fù)位功能；能夠使用單片機片內(nèi)程序存儲器；具有基本的人機交互接口，按鍵輸入，LED顯示功能；具有一定的可擴展性，單片機I/O口可方便地與其他電路板連接。 單片機AT89C52引腳圖時鐘電路就是產(chǎn)生像時鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路。任何工作都按時間順序。用于產(chǎn)生這個時間的電路就是時鐘電路。一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。最小系統(tǒng)中的時鐘電路就是單片機的心臟，單片機的所有操作均在時鐘脈沖的同步下進行，時鐘電路控制著單片機的工作節(jié)奏。AT89C52內(nèi)部都有一個反相放大器，XTALXTAL2分別是反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件就組成震蕩器產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部的各個部件。，片內(nèi)電路與片外器件構(gòu)成一個時鐘發(fā)生電路。片內(nèi)振蕩器的震蕩頻率fOSC非常接近晶振頻率，～12MHz 之間選取，這次畢設(shè)用的時鐘頻率是6MHz。XTAL2輸一個正弦波。、C4是反饋電容，其值在5pF～30pF之間選擇,其典型值是30Pf。CC4的大小對振蕩頻率有微小的影響，本系統(tǒng)采用的是20p F。作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f起微調(diào)作用（CC4大，f變?。┰谠O(shè)計印制版時，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機芯片靠近，以減小寄生電容，保證振蕩器可靠的工作，一般采用瓷片電容。 時鐘電路RST/Vpd：單片機復(fù)位信號引腳時鐘電路工作后，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部進行初始復(fù)位，復(fù)位后片內(nèi)寄存器狀態(tài)是一定的。P0—P3口輸出高電平，初始值07H寫入堆棧指針SP、清0程序計數(shù)器PC和其余特殊功能寄存器。但初始值不影響片內(nèi)RAM狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，MCS51將循環(huán)復(fù)位。RST/Vpd從高電平變成低電平時，單片機將從0號單元開始執(zhí)行程序。另外，該引腳還具有復(fù)用功能，只要將Vpd接+5V備用電源，一旦Vcc電位突然下降或斷電，能保護片內(nèi)RAM中的信息不會丟失，復(fù)電后能夠正常工作。單片機在啟動運行前都要復(fù)位，使微處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作。單片機通常采用上電復(fù)位方式和開關(guān)復(fù)位兩種方式， 復(fù)位電路在RST復(fù)位端接74LS04反向器。一個電阻R2至Vss(地),當(dāng)按下復(fù)位鍵時，74LS04給單片機的RST端一個高電平，就能實現(xiàn)上電自動復(fù)位。在上電的瞬間，電容兩端電壓不能突變，倒向器輸入端為低電平，RESET保持高電平，隨之＋5V通過電阻R1給電容充電，倒向器輸入端逐漸上升為高電平，輸出為低電平。倒向器從上電開始輸出一個完整的正脈沖，只要該脈沖能夠保持10ms以上，就可使CPU有效復(fù)位。所需高電平時間的長短與Vcc上升時間和振蕩器起振時間有關(guān)。=51kΩ,R2=200Ω，C4=100nF, C3=22uF。若頻率為12MHz,可以保證可靠的上電復(fù)位。如果頻率降低，可以適當(dāng)加大電容C3。 遙控發(fā)射模塊此次設(shè)計中遙控發(fā)射及接收是最主要的兩個模塊，因此在這對兩個模塊方案的選取，也是完成設(shè)計不可缺少的一部分。在經(jīng)過查詢資料且對比了一些比較完善的模塊后，最終鎖定在以下兩個方案：方案一：選用TDC1808發(fā)射模塊和MC145026編碼芯片組合來完成遙控的發(fā)射部分。TDC1808和后面要介紹的TDC1809是一對應(yīng)用頻率范圍很廣的遙控發(fā)射和接收芯片。發(fā)射模塊TDCl808在出廠時已將發(fā)射頻率調(diào)在250350MHz之間，可提供l0種頻率使用。另外TDCl808在使用時還具有 A、B兩種連接方法：無調(diào)制的信號或外接各種調(diào)制信號發(fā)射，例如：音頻調(diào)制或數(shù)碼調(diào)制等。因此可外接各種調(diào)制信號來構(gòu)成發(fā)射電路。其外形引腳圖如下： 圖 TDC1808外形引腳圖 TDC1808個引腳功能為：Vcc:電源正極端，工作電壓為3—12VVss：電源負(fù)極端，通常接地Data：數(shù)據(jù)輸入端，一般與編碼器的數(shù)據(jù)輸出端相連第4腳：因為是無線發(fā)射，所以該腳可有可無，是信號發(fā)射端發(fā)射頭TDC1808采用的是250MHz超高頻，因此具有很高的抗干擾能力。編碼器MC145026由時鐘振蕩器、分頻器、地址/數(shù)據(jù)編碼輸入電路以及數(shù)據(jù)選擇與緩沖器等幾部分構(gòu)成。時鐘振蕩器及分頻器向整個編碼器提供基準(zhǔn)時鐘，以協(xié)調(diào)各部分的工作。地址/數(shù)據(jù)編碼輸入電路將輸入的不同地址及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的編碼信號，以不同脈沖寬度及數(shù)目來表征不同指令。數(shù)據(jù)選擇與緩沖電路將電路的并行碼變?yōu)榇写a并輸出。其引腳圖如下： MC145026引腳圖則以下是MC145026的各引腳功能：Rs，R，C：這三個引腳是供編碼器振蕩電路外接RC元件。TE：發(fā)送控制端，該腳為低電平時有效，編碼器開始發(fā)送編碼，平常由上拉電阻保持該腳為高電平。Dｏ：編碼數(shù)據(jù)輸出端。Vss：電源負(fù)極端，通常接地。Vdd：電源正極端，—18V。A0/D0—A8/D8：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用，編碼后有數(shù)據(jù)輸出端輸出。其中每位都可有三種狀態(tài)：高電平、低電平、開路。利用不同的組合與MC145027配對可以有不同的編碼。數(shù)據(jù)從第15腳Do串行輸出，每位數(shù)據(jù)用兩個數(shù)字脈沖表示，兩個連續(xù)的寬脈沖表示“1”，兩個連續(xù)的窄脈沖表示“0”，一寬一窄則表示“開路”。R，C，Rs外接電阻電容決定其內(nèi)部時鐘振蕩器的振蕩頻率。TE為低時有效，發(fā)送數(shù)據(jù)，1個發(fā)送周期將9位數(shù)據(jù)A0—A8重復(fù)發(fā)送2次。如果TE保持低電平，則繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)字，發(fā)送的波形與時序圖如下： MC145026的編碼波形不管TE在何時有低電平變?yōu)楦唠娖剑幋a的發(fā)送工作均必須等到當(dāng)前發(fā)送周期結(jié)束以后才能停止。方案二：采用 F05C發(fā)射模塊和PT2262編碼芯片組合來實現(xiàn)遙控的發(fā)射部分。PT2262/2272是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的紅外遙控發(fā)射/接收芯片。PT2262發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定，要使解碼芯片PT2272能夠正常地接收并解碼信號產(chǎn)生輸出就必須使其地址位的狀態(tài)與編碼芯片PT2262的地址狀態(tài)完全相同，也就是說，只要解碼芯片PT2262和編碼芯片PT2272的地址位同時接地，接高電平或懸空，那么解碼芯片就會有數(shù)據(jù)輸出。該編碼信號是從輸出端Dout輸出，通過F05C發(fā)射裝置發(fā)射出去。Dout輸出的編碼信號是調(diào)制在38kHz載波上的，OSCOSC2外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻可在430k—470k之間選擇即可。遙控發(fā)射模塊是按鍵、編碼芯片PT2262和無線發(fā)送裝置組成，其電路圖如下： 遙控發(fā)射電路PT2262的1013腳接的四個按鍵開關(guān)（即D0D3），作為數(shù)據(jù)輸入端，隨著按鍵的按下數(shù)據(jù)段輸入也會隨之變化。15和16腳間連一振蕩電阻，做與PT2272的匹配電阻用，17腳作為數(shù)據(jù)輸出端連接到無線發(fā)射模塊F05C的2腳。PT2262工作時，由10到13腳輸入的數(shù)據(jù)和地址端的地址在芯片內(nèi)部進行編碼，再從17腳輸出至F05C。F05C如下圖所示： F05C引腳圖F05C是無線電發(fā)射電路中一種新型的發(fā)射模塊，它具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，內(nèi)含隔離調(diào)制電路消除對射頻電路的影響，信號直接耦合，性能穩(wěn)定。F05C輸入端平時應(yīng)處于低電平狀態(tài)，輸入的數(shù)據(jù)信號應(yīng)是正邏輯電平，幅度最高不應(yīng)超過F05C的工作電壓。F05C具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，當(dāng)發(fā)射電壓為3V時，發(fā)射電流約2mA，發(fā)射功率較小，12V為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約58mA，大于l2V直流功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。FO5C系列采用AM方式調(diào)制以降低功耗，數(shù)據(jù)信號停止，發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號與FO5C用電阻而不能用電容耦合，否則FO5C將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應(yīng)接近F05的實際工作電壓以獲得較高的調(diào)制效果，F(xiàn)O5C對過寬的調(diào)制信號易引起調(diào)制效率下降，收發(fā)距離變近。，大于1ms后效率開始下降；當(dāng)?shù)碗娖絽^(qū)大于10ms，接收到的數(shù)據(jù)第一位極易被干擾(即零電平干擾)而引起不解碼。如采用CPU編譯碼可在數(shù)據(jù)識別位前加一些亂碼以抑制零電平干擾，若是通用編解碼器，可調(diào)整振蕩電阻使每組碼中間的低電平區(qū)小于10ms。顯然，以上兩種方案在功能上相差不大，而且穩(wěn)定性也比較好，在經(jīng)過市場調(diào)查以及大概的設(shè)計預(yù)算后，決定選擇電路相對簡單一點的PT2262與F05C組合成的發(fā)射模塊，不但能夠滿足此次設(shè)計的要求，且在價格上也便宜了不少。之前，在遙控發(fā)射模塊中介紹了兩種功能相差不大的方案，因為遙控的發(fā)射和接收是兩個對應(yīng)的模塊，所以在這節(jié)也同樣有兩個方案。既然前面選擇了PT2262和F05C的配套，那么就可以知道此次設(shè)計在遙控接收這部分，本人依然會用PT2272與J04E的組合來完成遙控的接收。同時，也簡單介紹一下MC1045207與TDC10889的配套方案。方案一：選用TDC1809接收模塊和MC145027解碼芯片組合來完成遙控的發(fā)射部分。接收模塊TDC1809是與前面介紹的TDC1808配對的無線電接收模塊，其外形圖如下： TDC1809 外形引腳圖其各引腳功能為:Vcc: 電源正極端，工作電壓為3—12VVss：電源負(fù)極端，通常接地Data：數(shù)據(jù)輸出端，一般與編碼芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接解碼芯片MC145027是與前面所介紹的MC145026對應(yīng)的一組編碼解碼芯片。其引腳圖如下: MC145027引腳圖其該芯片的作用與MC145026對應(yīng)，因為前面有過介紹，所以在此不再贅述。下面是其各引腳的功能：DATA IN：編碼數(shù)據(jù)輸入端D0—D3：對應(yīng)MC145026的D5—D8腳發(fā)出的二進制數(shù)據(jù)，并且只辨認(rèn)二進制數(shù)據(jù)，當(dāng)MC145026的對應(yīng)4個引腳處在“開路”狀態(tài)時，MC145027解碼為“1”態(tài)電平。RC1:這兩個引腳所接的電阻和電容用于確定接收到的信息是窄脈沖還是寬脈沖。RR2/C2：該引腳連接的電阻與電容用于確定檢測接收終止與發(fā)送終止。R即可以確定引腳上的數(shù)據(jù)是否保持了4個數(shù)據(jù)周期的低電平，也就是判斷發(fā)送是否結(jié)束。此種方案要求編碼器和解碼器在配合使用時要求兩者的時鐘一致，MC145027工作時，外部數(shù)據(jù)從DI輸入，當(dāng)A1—A5與編碼器相關(guān)位送來的地址數(shù)據(jù)相同時，Vt電平由低變高，開始接收編碼器送來的數(shù)據(jù)，再由D0—D3輸出，以控制相應(yīng)的裝置。由于MC145027只有5個地址位，最多只能控制243個分機。MC145027先接收5個地址碼，如果與本地址碼一致，則再接收4位數(shù)據(jù)并緩存與內(nèi)部，當(dāng)?shù)诙谓邮盏?個地址碼仍然與本地址碼一致，再次接收的4位數(shù)據(jù)與前次收到的數(shù)據(jù)進行比較，如果兩次數(shù)據(jù)一致，則受Vt作用將數(shù)據(jù)傳送到輸出數(shù)據(jù)鎖存器。D0—D3四個引腳上有與編碼器相對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出，一直保留到下一個新的數(shù)據(jù)出現(xiàn)。方案二：采用 J04E模塊和PT2272編碼芯片組合來實現(xiàn)遙控的接收部分。接收控制系統(tǒng)主要由無線電接收電路、解碼電路、單片機電路、開關(guān)電路組成。接收控制系統(tǒng)主要完成的功能是首先對接收進來的信號解調(diào)后進行解碼，解碼后的數(shù)據(jù)送單片機，由單片機根據(jù)此數(shù)據(jù)去控制相應(yīng)的開關(guān)進行動作。該方案的無線電接收電路采用與射頻發(fā)射模塊F05C相配套的射頻接收模塊J04E。J04E具有較寬的接收帶寬，極低功耗，可長期處于守機狀態(tài)。J04E輸出端口直接與PT2272的數(shù)據(jù)輸入端口連接，其電路圖如下： 遙控接收模塊原理圖如圖所示，PT2272的各引腳功能如下：A0A5: 地址輸入端，可編成“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)。要求與PT2262設(shè)定的狀態(tài)一致。 D0D5: 數(shù)據(jù)輸出端，分暫存和鎖存兩種狀態(tài)。Din: 脈沖編碼信號輸入端。 OSCOSC2: 外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率。VT: 輸出端，接收有效信號時，VT端由低電平變?yōu)楦唠娖健?VDD，Vss: 電源+，輸入端。芯片PT2272是與前面采用的編碼芯片PT2262對應(yīng)的解碼芯片。它內(nèi)部有地址解碼、振蕩和系統(tǒng)定時、數(shù)據(jù)檢測、同步檢測、控制邏輯、譯碼邏輯電路。PT2272的A0A7端是芯片的地址碼設(shè)置端口，只有接收端的地址碼和發(fā)射端的地址碼設(shè)置完全相同，輸出端才有輸出信號。解碼芯片PT2272將數(shù)據(jù)輸入端接收到的信號，在PT2272芯片內(nèi)部，對接收到的碼字進行解碼，并進行地址的對比，若地址完全相同，則14腳（VT）輸出高電平。D0D3輸出與無線電發(fā)射系統(tǒng)所發(fā)射的相對應(yīng)的開關(guān)信息給單片機電路，由單片機控制相應(yīng)的開關(guān)電路動作。否則，解碼芯片不解碼，單片機電路不響應(yīng)，開關(guān)電路保持原有的工作狀態(tài)不變。在介紹了PT2272之后，在此要對J04E信號接收裝置進行簡單的介紹。下圖則為J04E的引腳圖: J04E封裝及引腳圖J04E采用獨特的超再生電路結(jié)構(gòu)，SMT工藝樹脂封裝，內(nèi)含放大整形，輸出為數(shù)據(jù)信號直接至解碼器，使用極為方便，是一種性價比較好的超再