【正文】 外部中斷源●可直接驅(qū)動(dòng)LED●低功耗睡眠功能●可編程URRL通道●2KB可反復(fù)擦寫Flash ROM●6個(gè)中斷源●—●128*8位內(nèi)部RAM●兩個(gè)串行中斷●兩級(jí)加密位●內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器●軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 紅外線遙控電路設(shè)計(jì) 信號(hào)發(fā)射電路發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器。發(fā)射采用脈寬調(diào)制的串行碼，、“0”；、“1”，其波形如圖22所示。圖22 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。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。編碼器產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。芯片的用戶識(shí)別碼固定為十六進(jìn)制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。遙控信號(hào)編碼波形圖如圖23所示。 圖23 遙控信號(hào)編碼波形圖 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間，圖24為遙控信號(hào)的周期性波形圖。 圖24 遙控信號(hào)的周期性波形當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼（9ms）,一個(gè)結(jié)果碼（）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8位地址碼（9ms~18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms~18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（）組成。根據(jù)紅外發(fā)射管本身的物理特性，必須要有載波信號(hào)與即將發(fā)射的信號(hào)相“與”，然后將相“與”后的信號(hào)送發(fā)射管，才能進(jìn)行紅外信號(hào)的發(fā)射傳送，而在頻率為38KHz的載波信號(hào)下，發(fā)射管的性能最好，發(fā)射距離最遠(yuǎn)，所以本設(shè)計(jì)采用38KHz的晶振產(chǎn)生載波信號(hào)，與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算后，通過三極管的功率驅(qū)動(dòng)到紅外發(fā)光二極管上。 紅外發(fā)送電路由4001MOS或非門38KHz振蕩器，單片機(jī)發(fā)送控制電路和紅外發(fā)送管驅(qū)動(dòng)輸出電路組成，“0”時(shí)，發(fā)射管不發(fā)光，“1”時(shí)，紅外發(fā)送管發(fā)出38KHz調(diào)制紅外線。具體的發(fā)射波形如下圖所示。 圖26 調(diào)制過程中的波形紅外線通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管是特殊的發(fā)光二極管，其內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同。如圖27，為信號(hào)發(fā)射電路硬件連接圖。 圖27 信號(hào)發(fā)射電路硬件連接圖 信號(hào)接收電路紅外遙控接收可采用較早的紅外接收二極管加專用的紅外處理電路的方法。如CXA20106，此種方法電路復(fù)雜，現(xiàn)在一般不采用。較好的接收方法是用一體化紅外接收頭，一體化紅外線接收頭是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。它將紅外接收二極管、放大、解調(diào)、整形等電路做在一起，只有三個(gè)引腳，分別是+5V電源、地、信號(hào)輸出。紅外接收頭的信號(hào)輸出接單片機(jī)的INTO或INTl腳。如圖38，紅外接收電路專門采用集成電路RPM6938，RPM6938有三個(gè)引腳，一個(gè)接電源一個(gè)接地，另外一個(gè)接信號(hào)端，它集光電轉(zhuǎn)換，解調(diào)和放大于一體。當(dāng)收到38KHz調(diào)制紅外線時(shí)，RPM6938輸出為“0”，平時(shí)輸出為“1”。，當(dāng)RPM6938收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，觸發(fā)INT1產(chǎn)生中斷，使單片機(jī)退出低功耗狀態(tài)，進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí)使記數(shù)器0和定時(shí)器1開始工作。圖28 紅外接收電路遙控信號(hào)的解碼算法及程序編制：平時(shí)，遙控器無(wú)鍵按下，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號(hào)，遙控接收頭輸出信號(hào)1。有鍵按下時(shí)，0和1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會(huì)輸出信號(hào)0。由于與單片機(jī)的中斷腳相連，將會(huì)引起單片機(jī)中斷(單片機(jī)預(yù)先設(shè)定為下降沿產(chǎn)生中斷)。單片機(jī)在中斷時(shí)使用定時(shí)器0或定時(shí)器1開始計(jì)時(shí)．到下一個(gè)脈沖到來時(shí)，即再次產(chǎn)生中斷時(shí)，先將計(jì)時(shí)值取出。清零計(jì)時(shí)值后再開始計(jì)時(shí)，通過判斷每次中斷與上一次中斷之間的時(shí)間間隔。便可知接收到的是引導(dǎo)碼還是0和1。如果計(jì)時(shí)值為9ms，接收到的是引導(dǎo)碼，接收到的是編碼0。．接收到的是編碼1。在判斷時(shí)間時(shí)，應(yīng)考慮一定的誤差值。因?yàn)椴煌倪b控器由于晶振參數(shù)等原因，發(fā)射及接收到的時(shí)間也會(huì)有很小的誤差。 解碼方法如下：(1)設(shè)外部中斷0(或者1)為下降沿中斷，定時(shí)器0(或者1)為16位計(jì)時(shí)器。初始值均為O。(2)第一次進(jìn)入遙控中斷后，開始計(jì)時(shí)。(3)從第二次進(jìn)入遙控中斷起，先停止計(jì)時(shí)。并將計(jì)時(shí)值保存后，再重新計(jì)時(shí)。如果計(jì)時(shí)值等于前導(dǎo)碼的時(shí)間，設(shè)立前導(dǎo)碼標(biāo)志。準(zhǔn)備接收下面的一幀遙控?cái)?shù)據(jù)，如果計(jì)時(shí)值不等于前導(dǎo)碼的時(shí)間，但前面已接收到前導(dǎo)碼，則判斷是遙控?cái)?shù)據(jù)的0還是1。(4)繼續(xù)接收下面的地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。(5)當(dāng)接收到32位數(shù)據(jù)時(shí)，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢。此時(shí)可停止定時(shí)器的計(jì)時(shí)，并判斷本次接收是否有效。如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等于0FFH，則接收的本幀數(shù)據(jù)碼有效。否則丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。 (6)接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一次遙控接收。 CPU時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式AT89C2051單片機(jī)有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器，見圖38，外接晶振時(shí)，CC2值通常選擇為30pF左右；外接陶瓷振蕩器時(shí)，CC2約為47pF。CC2對(duì)頻率有微調(diào)作用，—12MHz。為了減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機(jī)芯片靠近。內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號(hào)是單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。外部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式是采用外部振蕩器，外部振蕩信號(hào)由XTAL2端接入后直接送至內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。輸入端XTAL1應(yīng)接地，由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個(gè)上拉電阻。 一般情況下，單片機(jī)時(shí)鐘輸入均采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接一個(gè)震蕩電路，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，晶振采用12MHz，其電路如圖29。 圖29 AT89C2051時(shí)鐘電路 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)獨(dú)立式按鍵是指直接用I/O線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但I(xiàn)/O口線浪費(fèi)較大。獨(dú)立式按鍵配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O口線有確定的高電平，其電路原理圖如圖210。 圖210 獨(dú)立式按鍵電路 掉電保護(hù)和低功耗的設(shè)計(jì) 低功耗的實(shí)現(xiàn)方法AT89C2051單片機(jī)的CPU有兩種節(jié)電工作方式即空閑方式和掉電方式，遙控器采用了空閑節(jié)電方式。當(dāng)CPU執(zhí)行完IDL=1（=1）指令后，系統(tǒng)進(jìn)入空閑工作方式，這時(shí)內(nèi)部時(shí)鐘不向CPU提供，而只供給中斷、串行口、定時(shí)器部分。遙控器退出低功耗空閑方式電路由與門來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)有鍵按下時(shí)，由與門觸發(fā)外部中斷1發(fā)生中斷，單片機(jī)退出空閑工作方式，進(jìn)入鍵盤和紅外發(fā)射程序，結(jié)束后又進(jìn)入低功耗空閑方式待機(jī)。使用過程中單片機(jī)基本上都處于空閑工作方式，功耗相當(dāng)?shù)?，從而為使用電池電源提供保障?掉電保護(hù)和低功耗的設(shè)計(jì)1．掉電保護(hù)在單片機(jī)工作時(shí)，供電電源如果發(fā)生停電或瞬間停電，將會(huì)使單片機(jī)停止工作。待電源恢復(fù)時(shí)，單片機(jī)重新進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，停電前RAM中的數(shù)據(jù)全部丟失，這種現(xiàn)象對(duì)于一些重要的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是不允許的。在這種情況下，需要進(jìn)行掉電保護(hù)處理。掉電保護(hù)具體操作過程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的電壓檢測(cè)電路檢測(cè)到電源電壓下降時(shí)，觸發(fā)外部中斷INT0或INT1，在中斷服務(wù)子程序中將外部RAM中的有用數(shù)據(jù)送入內(nèi)部RAM保存。因單片機(jī)電源入口的濾波電容的儲(chǔ)能作用，可以有足夠的時(shí)間來完成中斷操作。備用電源自切換電路屬于單片機(jī)內(nèi)部電路。它由兩個(gè)二極管組成，當(dāng)電源電壓高于VPD引腳的備用電源電壓時(shí)，VD1導(dǎo)通，VD2截止，單片機(jī)由電源供電；當(dāng)電源電壓降到比備用電源電壓低時(shí)，二極管VD1截止，VD2導(dǎo)通，單片機(jī)由備用電源供電。備用電源只為單片機(jī)內(nèi)部RAM和專用寄存器提供維持電