【正文】 外部中斷源●可直接驅(qū)動LED●低功耗睡眠功能●可編程URRL通道●2KB可反復(fù)擦寫Flash ROM●6個中斷源●—●128*8位內(nèi)部RAM●兩個串行中斷●兩級加密位●內(nèi)置一個模擬比較放大器●軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 紅外線遙控電路設(shè)計 信號發(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位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達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位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。遙控信號編碼波形圖如圖23所示。 圖23 遙控信號編碼波形圖 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間，圖24為遙控信號的周期性波形圖。 圖24 遙控信號的周期性波形當一個鍵按下超過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)射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結(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，必須要有載波信號與即將發(fā)射的信號相“與”，然后將相“與”后的信號送發(fā)射管，才能進行紅外信號的發(fā)射傳送，而在頻率為38KHz的載波信號下，發(fā)射管的性能最好，發(fā)射距離最遠，所以本設(shè)計采用38KHz的晶振產(chǎn)生載波信號，與發(fā)射信號進行邏輯“與”運算后，通過三極管的功率驅(qū)動到紅外發(fā)光二極管上。 紅外發(fā)送電路由4001MOS或非門38KHz振蕩器，單片機發(fā)送控制電路和紅外發(fā)送管驅(qū)動輸出電路組成，“0”時，發(fā)射管不發(fā)光，“1”時，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，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)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同。如圖27，為信號發(fā)射電路硬件連接圖。 圖27 信號發(fā)射電路硬件連接圖 信號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，只有三個引腳，分別是+5V電源、地、信號輸出。紅外接收頭的信號輸出接單片機的INTO或INTl腳。如圖38，紅外接收電路專門采用集成電路RPM6938，RPM6938有三個引腳，一個接電源一個接地，另外一個接信號端，它集光電轉(zhuǎn)換，解調(diào)和放大于一體。當收到38KHz調(diào)制紅外線時，RPM6938輸出為“0”，平時輸出為“1”。，當RPM6938收到第一個紅外脈沖時，觸發(fā)INT1產(chǎn)生中斷，使單片機退出低功耗狀態(tài)，進入工作狀態(tài)，同時使記數(shù)器0和定時器1開始工作。圖28 紅外接收電路遙控信號的解碼算法及程序編制：平時，遙控器無鍵按下，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號1。有鍵按下時，0和1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會輸出信號0。由于與單片機的中斷腳相連，將會引起單片機中斷(單片機預(yù)先設(shè)定為下降沿產(chǎn)生中斷)。單片機在中斷時使用定時器0或定時器1開始計時．到下一個脈沖到來時，即再次產(chǎn)生中斷時，先將計時值取出。清零計時值后再開始計時，通過判斷每次中斷與上一次中斷之間的時間間隔。便可知接收到的是引導碼還是0和1。如果計時值為9ms，接收到的是引導碼，接收到的是編碼0。．接收到的是編碼1。在判斷時間時，應(yīng)考慮一定的誤差值。因為不同的遙控器由于晶振參數(shù)等原因，發(fā)射及接收到的時間也會有很小的誤差。 解碼方法如下：(1)設(shè)外部中斷0(或者1)為下降沿中斷，定時器0(或者1)為16位計時器。初始值均為O。(2)第一次進入遙控中斷后，開始計時。(3)從第二次進入遙控中斷起，先停止計時。并將計時值保存后，再重新計時。如果計時值等于前導碼的時間，設(shè)立前導碼標志。準備接收下面的一幀遙控數(shù)據(jù)，如果計時值不等于前導碼的時間，但前面已接收到前導碼，則判斷是遙控數(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)當接收到32位數(shù)據(jù)時，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢。此時可停止定時器的計時，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)，準備下一次遙控接收。 CPU時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。時鐘信號可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式AT89C2051單片機有一個高增益反向放大器，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)部時鐘發(fā)生器，見圖38，外接晶振時，CC2值通常選擇為30pF左右；外接陶瓷振蕩器時，CC2約為47pF。CC2對頻率有微調(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芯片靠近。內(nèi)部時鐘發(fā)生器實質(zhì)上是一個二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號是單片機工作所需的時鐘信號。外部時鐘方式 外部時鐘方式是采用外部振蕩器，外部振蕩信號由XTAL2端接入后直接送至內(nèi)部時鐘發(fā)生器。輸入端XTAL1應(yīng)接地，由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個上拉電阻。 一般情況下，單片機時鐘輸入均采用內(nèi)部時鐘方式，外接一個震蕩電路，本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，晶振采用12MHz，其電路如圖29。 圖29 AT89C2051時鐘電路 獨立式按鍵結(jié)構(gòu)獨立式按鍵是指直接用I/O線構(gòu)成的單個按鍵電路，每個獨立式按鍵占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)簡單，但I/O口線浪費較大。獨立式按鍵配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平，其電路原理圖如圖210。 圖210 獨立式按鍵電路 掉電保護和低功耗的設(shè)計 低功耗的實現(xiàn)方法AT89C2051單片機的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CPU執(zhí)行完IDL=1（=1）指令后，系統(tǒng)進入空閑工作方式，這時內(nèi)部時鐘不向CPU提供，而只供給中斷、串行口、定時器部分。遙控器退出低功耗空閑方式電路由與門來實現(xiàn)。當有鍵按下時，由與門觸發(fā)外部中斷1發(fā)生中斷，單片機退出空閑工作方式，進入鍵盤和紅外發(fā)射程序，結(jié)束后又進入低功耗空閑方式待機。使用過程中單片機基本上都處于空閑工作方式，功耗相當?shù)?，從而為使用電池電源提供保障?掉電保護和低功耗的設(shè)計1．掉電保護在單片機工作時，供電電源如果發(fā)生停電或瞬間停電，將會使單片機停止工作。待電源恢復(fù)時，單片機重新進入復(fù)位狀態(tài)，停電前RAM中的數(shù)據(jù)全部丟失，這種現(xiàn)象對于一些重要的單片機應(yīng)用系統(tǒng)是不允許的。在這種情況下，需要進行掉電保護處理。掉電保護具體操作過程如下：單片機應(yīng)用系統(tǒng)的電壓檢測電路檢測到電源電壓下降時，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。因單片機電源入口的濾波電容的儲能作用，可以有足夠的時間來完成中斷操作。備用電源自切換電路屬于單片機內(nèi)部電路。它由兩個二極管組成，當電源電壓高于VPD引腳的備用電源電壓時，VD1導通，VD2截止，單片機由電源供電；當電源電壓降到比備用電源電壓低時，二極管VD1截止，VD2導通，單片機由備用電源供電。備用電源只為單片機內(nèi)部RAM和專用寄存器提供維持電