【正文】 路。但是它也存在著缺點(diǎn)：由于它是一種視距傳輸技術(shù)，采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接，具有方向性，兩個(gè)設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物， 而且通訊距離較短，此外紅外線LED不是一種十分耐用的器件。 總控電路的選擇 單片機(jī)的選擇針對(duì)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)——多開(kāi)關(guān)量輸入的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，我們需要擅長(zhǎng)處理多開(kāi)關(guān)量的標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)，而不能用精簡(jiǎn)I/O口和程序存儲(chǔ)器的小體積單片機(jī)，D/A、A/D轉(zhuǎn)換功能也不必使用。根據(jù)這些分析我們選擇89C51作為本設(shè)計(jì)的主控裝置。51單片機(jī)有強(qiáng)大的位操作指令，I/O口均可按位尋址，存儲(chǔ)空間多答4KB，對(duì)于本設(shè)計(jì)綽綽有余，更可貴的是51系列單片機(jī)的價(jià)格非常低廉。如圖23所示8051單片機(jī)采用40引腳雙列直插封裝（DIP）方式。圖23 8051單片機(jī)管腳圖芯片引腳簡(jiǎn)要說(shuō)明：Vcc (40) ：+5V 電源Vss (20) ：接地P0 口（32~39）：為8位雙向三態(tài)I/O口P1口（8~1）：是帶內(nèi)部上拉電阻結(jié)構(gòu)的8位準(zhǔn)雙向I/O口P2口（28~21）：也是帶內(nèi)部上拉電阻結(jié)構(gòu)的8位準(zhǔn)雙向I/O口 P3（17~ 10）：也是帶內(nèi)部上拉電阻結(jié)構(gòu)的8位準(zhǔn)雙向I/O口，但在整個(gè)系統(tǒng)中，對(duì)相應(yīng)的口鎖存器置“1” 后，這8個(gè)腳還具有第二功能。RST/VPD (9)：復(fù)位信號(hào)線ALE/PROG (30)：地址鎖存有效信號(hào)線PSEN(29)：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)線EN/VPP(31)：內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器的選擇線XTAL1(19) 和XTAL2(18)：接外部石英晶體XTAL1(19) 和XTAL2(18)：接外部石英晶體 8051單片機(jī)的組成中央處理器（CPU）： MCS51的CPU能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。CPU是單片機(jī)的主要核心部件，在CPU里面包含了運(yùn)算器、控制器以及若干寄存器等部件給成。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）： MCS51單片機(jī)芯片共有256個(gè)RAM單元，其中后128單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是前128單元，用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)。因此通常所說(shuō)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指前128單元，簡(jiǎn)稱內(nèi)部RAM。地址范圍為00H~FFH（256B）。是一個(gè)多用多功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）：MCS51內(nèi)部有4KB/8KB字節(jié)的ROM（51系列為4KB，51系列為8KB），用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。因此稱之為程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)部RAM。地址范圍為0000H~FFFFH（64KB）。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器： 51系列共有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（52系列共有3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器），以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。定時(shí)時(shí)靠?jī)?nèi)部分頻時(shí)鐘頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)，做計(jì)數(shù)器時(shí)，（T0）（T1）端口的低電平脈沖計(jì)數(shù)。 并行I/O口： MCS51共有4個(gè)8位的I/O口（P0、PPP3）以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。 串行口： MCS51有一個(gè)可編程的全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為移位器使用。RXD（ ）腳為接收端口，TXD（）腳為發(fā)送端口。 中斷控制系統(tǒng)： MCS51單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足不同控制應(yīng)用的需要。51系列有5個(gè)中斷源（52系列有6個(gè)中斷源），即外中斷2個(gè)，定時(shí)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)，全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)共二個(gè)優(yōu)先級(jí)別。 定時(shí)與控制部件：MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，基輸入端為XTAL1輸出端為XTAL2。MCS51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。 8051單片機(jī)的功能介紹⑴、如圖24所示MCS－51系列單片機(jī)是80年代推出的8位單片微型計(jì)算機(jī)，共有P0～P3四個(gè)這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，其余用于芯片控制的寄存器中。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實(shí)際上是4個(gè)八位鎖存器（每個(gè)I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。8051CPU圖24 8051單片機(jī)功能方框圖⑵、8051是MCS51的典型產(chǎn)品，其基本特性如下：* 8位CPU、片內(nèi)振蕩器* 4k字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM* 21個(gè)特殊功能寄存器* 32根并行I/O線 * 可尋址的64k字節(jié)外部數(shù)據(jù)、程序存貯空間 * 2個(gè)16位定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 * 中斷結(jié)構(gòu)：具有二個(gè)優(yōu)先級(jí)、五個(gè)中斷源 * 一個(gè)全雙口串行口 * 位尋址（即可尋找某位的內(nèi)容）功能，適于按位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的位處理器。128字節(jié)RAM、4k字節(jié)ROM和中斷、串行口及定時(shí)器模塊外，還有4組I/O口P0～P3，余下的就是CPU的全部組成?？紤]到題目的復(fù)雜性，我們?cè)O(shè)置了紅外發(fā)送/接收模塊，輸入量比較多，單片機(jī)還要控制驅(qū)動(dòng)電路（驅(qū)動(dòng)是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以達(dá)到小汽車(chē)前進(jìn)、后退及拐彎的目的），再加上顯示器和鍵盤(pán)，所以我們用兩片89C51單片機(jī)，一片用在發(fā)送電路中，另一片用在接收控制電路中。使單片機(jī)的資源得到充分的利用。 鍵盤(pán)與顯示電路的選擇本設(shè)計(jì)是控制小汽車(chē)的前進(jìn)、后退等使其運(yùn)動(dòng)，所以本設(shè)計(jì)采用多個(gè)鍵盤(pán)進(jìn)行控制，當(dāng)按下不同的鍵盤(pán)時(shí)就，小汽車(chē)做不同的運(yùn)動(dòng)。我們選擇最簡(jiǎn)單的直接鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)方式。配合單片機(jī)使用的顯示電路較常見(jiàn)的是數(shù)碼管和液晶顯示器。由于數(shù)碼管顯示明亮并且造價(jià)低，所以我們選擇數(shù)碼管，但數(shù)碼管也存在著缺陷，功耗大。在本設(shè)計(jì)中，由于水平有限我們只要求LED數(shù)碼管顯示所按下的鍵盤(pán)數(shù)字，不顯示行程和速度，本設(shè)計(jì)只采用一只數(shù)碼管。 電源電路的選擇本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)和紅外接收模塊電路需要5V電壓工作，主軸電動(dòng)機(jī)需要6V電壓工作，為了簡(jiǎn)化電路我們直接使用干電池供電。直流電機(jī)可以線性驅(qū)動(dòng)也可以用PWM方式驅(qū)動(dòng)，線性驅(qū)動(dòng)比較適合純模擬的驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)備復(fù)雜，低速啟動(dòng)性也不理想，本設(shè)計(jì)中由于采用了單片機(jī)，所以比較適合PWM驅(qū)動(dòng)方式。 聲、光報(bào)示電路的選型為了簡(jiǎn)化電路，選用現(xiàn)成的蜂鳴器作為小汽車(chē)的喇叭，發(fā)光二極管作為小汽車(chē)的裝飾電路，用一條I/O驅(qū)動(dòng)。2．4系統(tǒng)原理框圖本系統(tǒng)采用多路遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)將控制信號(hào)調(diào)制到高頻上，通過(guò)空間傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的狀態(tài)控制。發(fā)端通過(guò)單片機(jī)89S51對(duì)鍵盤(pán)輸入的控制信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，單片機(jī)輸出控制信號(hào)通過(guò)發(fā)射模塊發(fā)射；接收端通過(guò)無(wú)限接收模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，通過(guò)單片機(jī)解碼，還原為控制信號(hào)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，系統(tǒng)的基本組成如圖25所示：該系統(tǒng)由兩部分組成發(fā)射部分(a)和接收部分(b)鍵盤(pán)發(fā)射模塊編碼單片機(jī) 圖25（a）發(fā)射部分接收模塊 解碼單片機(jī)控制電路被控對(duì)象圖25(b) 接收部分紅外接收模塊 SM0038 AT89S51蜂鳴器74LS164左電機(jī)右電機(jī)顯示 圖26 單片機(jī)的無(wú)線多路遙控系統(tǒng)基于單片機(jī)的無(wú)線多路遙控系統(tǒng)如上方框圖26所示：采用AT89s51單片機(jī)作為主控芯片，p2口輸出高、低電平對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制；p1口接收來(lái)自紅外接收模塊SM0038接收到的信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)采用12MHz的晶振。發(fā)射部分采用不同脈寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼，可由單片機(jī)完成。因SM0038的紅外接收頭接收頻率是38kHz，所以載波信號(hào)采用38kHz的矩形波，載波信號(hào)由子程序產(chǎn)生，矩形波周期為26μs，對(duì)要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制?！?”用10個(gè)t的低電平和10個(gè)1的脈沖表示，“0”用20個(gè)t的低電平和10個(gè)t的脈沖表示，占空比分別為1：2和1：1符合NEC通用編碼，8比特/幀，帶同步幀（傳輸開(kāi)始）和結(jié)束幀（傳輸結(jié)束）。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)與參數(shù)選取 多路紅外遙控發(fā)射電路設(shè)計(jì)遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類(lèi)，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類(lèi)來(lái)加以說(shuō)明，現(xiàn)以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說(shuō)明編碼原理（一般家庭用的DVD、VCD、音響都使用這種編碼方式）。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 采用脈寬調(diào)制的串行碼，、“0”；、“1”，其波形如圖31所示。圖31 遙控碼的“0”和“1”上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過(guò)紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，如圖32所示。圖32遙控信號(hào)編碼波形圖發(fā)射電路采用不同脈寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼，本設(shè)計(jì)使用現(xiàn)成的遙控作為發(fā)射電路。因SM0038的紅外接收頭接收頻率是38kHz，所以載波信號(hào)采用38kHz的矩形波，載波信號(hào)由子程序產(chǎn)生，矩形波周期為26μs，對(duì)要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制?！?”用10個(gè)t的低電平和10個(gè)1的脈沖表示，“0”用20個(gè)t的低電平和10個(gè)t的脈沖表示，占空比分別為1：2和1：1符合NEC通用編碼，8比特/幀，帶同步幀（傳輸開(kāi)始）和結(jié)束幀（傳輸結(jié)束）。如圖33所示 SMOO38輸出的信號(hào)是解調(diào)后的反向信號(hào)，所以接收到的信號(hào)解碼時(shí)也要經(jīng)過(guò)反向才能和發(fā)送信號(hào)一致。當(dāng)接收到同步幀，進(jìn)入解碼部分，接收完一幀，處理收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)入下一次接收。解碼采用軟件抽樣判斷，以15個(gè)脈沖為判斷門(mén)限，在門(mén)限時(shí)刻讀得低電平時(shí)，即可判斷為編碼“1”，讀得高電平時(shí)，即可判斷為編碼“0”。解碼完成后，需等待下一位的高電平的到來(lái)，再計(jì)數(shù)15個(gè)脈沖后，判斷讀得的電平是高還是低。圖33 接收電路 超聲波發(fā)射、接收電路圖34 超聲波發(fā)射、接收電路發(fā)射：，高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，集電極接一個(gè)大電容，可以將40KHZ的信號(hào)耦合到超聲波發(fā)射裝置上。三極管在次起到放大的作用。接收：超聲波傳感器接收到的40KHZ信號(hào)經(jīng)電容耦合到LM358的反向輸入端2，由于LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)。如圖35所示：因此第一級(jí)的放大倍數(shù)為AU1= —10，第二級(jí)的放大倍數(shù)為AU2= —100，總的放大倍數(shù)為AU=1000。放大后的信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出端7耦合到LM567的輸入端，LM567為通用音調(diào)譯碼器，當(dāng)輸入信號(hào)于通帶內(nèi)時(shí)提供飽和晶體管對(duì)地開(kāi)關(guān)電路由I與Q檢波器構(gòu)成，由電壓控制振蕩器驅(qū)動(dòng)振蕩器確定譯碼器中心頻率。用外接元件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。 圖35 LM358的結(jié)構(gòu) 圖36 LM567的結(jié)構(gòu) LM567是一片鎖相環(huán)電路，采用8腳雙列直插塑封。其⑤、⑥腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f2≈1/。其①、②腳通常分別通過(guò)一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。②腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。①腳所接電容的容量應(yīng)至少是②腳電容的2倍。③腳是輸入端，要求輸入信號(hào)≥25mV。⑧腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開(kāi)路的三極管，允許最大灌電流為100mA。～9V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過(guò)程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的②腳輸入音頻信號(hào)，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。在圖4的電路中我們僅利用了LM567接收到相同頻率的載波信號(hào)后⑧腳電壓由高變低這一特性，來(lái)形成對(duì)控制對(duì)象的控制。 電源電路的設(shè)計(jì)本電路中采用干電池作為供電電源，在這里不在贅述。 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)如圖37所示 圖37 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)原理是通過(guò)控制不同的三極管的導(dǎo)通和截止，從而控制流過(guò)電機(jī)的電流方向，達(dá)到控制正反轉(zhuǎn)的目的。以控制電機(jī)前進(jìn)和后退電路為例說(shuō)明：當(dāng)靜止的時(shí)候，、QQ截止，因而QQQ1Q12都截止，電機(jī)沒(méi)有電流不轉(zhuǎn)而停止。當(dāng)前進(jìn)時(shí)，，Q3導(dǎo)通，Q4截止，由于Q3的導(dǎo)通，QQ11也導(dǎo)通，同時(shí)由于Q4截止，QQ12處于截止?fàn)顟B(tài)，所以此時(shí)電機(jī)的電流方向是從電源、Q電機(jī)、Q1地即從電機(jī)的負(fù)端流向正端。當(dāng)后退時(shí)，，Q3截止，Q4導(dǎo)通，由于Q4的導(dǎo)通，QQ12也導(dǎo)通，同時(shí)由于Q3的截止，QQ11處于截止?fàn)顟B(tài)，所以此時(shí)電機(jī)的電流方向是從電源、Q電機(jī)、Q1地，即電動(dòng)機(jī)正端流向負(fù)端。、鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)為了使本設(shè)計(jì)更加趨于完善，充分利用單片機(jī)的資源，增添了一些發(fā)揮部分 顯示電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器件是LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD（液晶顯示器）。這兩種器件都具有成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)接口方便的特點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)，也開(kāi)始出現(xiàn)有配置簡(jiǎn)易形式的CRT接口，以方便圖形顯示。本設(shè)計(jì)采用的是LED顯示器。⑴ LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也稱數(shù)碼管。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中