【正文】 基于單片機(jī)的紅外遙控的畢業(yè)論文目錄摘要 21 引言 3 3 42 總體設(shè)計(jì)方案 5方案一：簡(jiǎn)易紅外遙控電路 5方案二：利用紅外遙控開(kāi)關(guān)電路 53 AT89S52單片機(jī) 7 AT89S52單片機(jī) 7 9 10 114 電路框圖設(shè)計(jì) 14 14 165紅外遙控程序流程圖 186 軟件設(shè)計(jì) 20：紅外遙控發(fā)射端軟件設(shè)計(jì) 20：紅外遙控接收端軟件設(shè)計(jì) 23結(jié)束語(yǔ) 26參考文獻(xiàn) 271 引言紅外遙控是一種無(wú)線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來(lái)越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。60年代初，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，單由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢，70年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)得到快速發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)理了從有線到無(wú)限的超聲波，從振動(dòng)子到紅外線，再到使用總線的微機(jī)紅外遙控這樣幾個(gè)階段。無(wú)論采用何種方式，準(zhǔn)確無(wú)誤傳輸新信號(hào)，最終達(dá)到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無(wú)線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號(hào)，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來(lái)傳輸信號(hào)。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作。較為理想的是光控方式，逐漸采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，成為當(dāng)今時(shí)代的主流。由于紅外線在頻譜上居于可見(jiàn)光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對(duì)紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對(duì)載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸說(shuō)，后一種方法更好，這就是我們今天看到的大多數(shù)紅外遙控所采用的方法。由于紅外線的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線電波的波長(zhǎng)，因此在采用紅外遙控方式時(shí)，不會(huì)干擾其他電器的正常工作，也不會(huì)影響臨近的無(wú)線電設(shè)備。紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。編碼電路調(diào)制電路驅(qū)動(dòng)電路指令鍵發(fā)射電路發(fā)射器發(fā)射器一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號(hào)。執(zhí)行電 路驅(qū)動(dòng)電 路譯碼電 路解調(diào)電 路放大電 路接 收電 路 接收器接收器一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來(lái)，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，因?yàn)槠鋵?shí)時(shí)控制功能強(qiáng)，可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，得到了極為廣泛的應(yīng)用。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中紅外遙控就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。因此了解單片機(jī)知識(shí)，掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)具有重大的意義。它的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，我們?cè)诶碚撜n學(xué)習(xí)中主要學(xué)習(xí)單片機(jī)的基本構(gòu)造，各部分的工作原理以及指令系統(tǒng)，然而，光是理論的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，最重要的是把理論和實(shí)踐相結(jié)合。所以此次實(shí)習(xí)，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)基于AT89S52單片機(jī)的遙控器設(shè)計(jì)，以增進(jìn)對(duì)單片機(jī)電路的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)理論方面的理解和鞏固，了解和掌握軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)自己的動(dòng)手和實(shí)踐能力，為以后在工作和學(xué)習(xí)中，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。2 總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)遙控開(kāi)關(guān)，可以擬定以下二種方案。方案一：簡(jiǎn)易紅外遙控電路在不需要多電路的應(yīng)用場(chǎng)合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用昂貴的專(zhuān)用編譯碼器，因此成本低。方案結(jié)構(gòu)圖：紅外發(fā)射部分產(chǎn)生震蕩頻率紅外發(fā)射考慮到本方案電路時(shí)簡(jiǎn)單的單通道遙控器，可以直接產(chǎn)生一個(gè)控制功能的震蕩電路頻率，再通過(guò)紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。紅外接收部分解調(diào)控制受控電器紅外接收方案二：利用紅外遙控開(kāi)關(guān)電路紅外發(fā)射/接收控制電路均采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，輸出控制方式可選擇，實(shí)用性更強(qiáng)。方案結(jié)構(gòu)圖：紅外發(fā)射部分遙 控 按 鈕單 片 機(jī)紅 外 發(fā) 射當(dāng)按下遙控按鈕時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。紅外接收部分：紅 外 接 收控制方式選擇開(kāi)關(guān)單 片 機(jī)受 控電 路當(dāng)紅外接收器收到控制脈沖后，由控制方式選擇開(kāi)關(guān)選擇是“互鎖”還是但電路控制，再由單片機(jī)處理，對(duì)相應(yīng)的受控電器產(chǎn)生控制。3 AT89S52單片機(jī) AT89S52單片機(jī)本次設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)是Atmel公司的AT89S52芯片，AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。AT89S52的引腳圖如31所示： 圖31 AT89S52引腳圖AT89S52單片機(jī)引腳注釋?zhuān)篤CC : 電源GND: 地P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門(mén)狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。通過(guò)某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱(chēng)為復(fù)位。51單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RST/VPD端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作（一般復(fù)位正脈沖寬度大于10 ms）。 復(fù)位分為上電復(fù)位和外部按鍵復(fù)位兩種方式。51單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC和特殊功能寄存器復(fù)位的狀態(tài)如表21所示。復(fù)位不影響片內(nèi)RAM存放的內(nèi)容，而ALE在復(fù)位期間將輸出高電平。由表32可以看出：(1)（PC）=0000H 表示復(fù)位后程序的入口地址為0000H； (2)（PSW）=00H，其中RS1()=0， RS0()=0， 表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器0組；(3)（SP）=07H 表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi)RAM的08H單元處建立； (4)P0口～P3口鎖存器為全1狀態(tài),，說(shuō)明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口， 無(wú)須向端口寫(xiě)1。表 32寄存器名稱(chēng)復(fù) 位 狀 態(tài)寄存器名稱(chēng)復(fù) 位 狀 態(tài)PC0000HTCON 00HA00HT2CON 00HB00HTH0 00HPSW00HTL0 00HSP07HTH1 00HDPTR0000HTL1 00HP0~P3FFHSCON 00H單片機(jī)的時(shí)鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成，其振蕩電路由反相器以及并聯(lián)外接的石英晶體和電容組成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。分頻電路用于把振蕩脈沖分頻，以的到所需要的時(shí)鐘信號(hào)。振蕩電路如圖33所示： 圖 33 振蕩電路其輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。通過(guò)這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容，石英晶體為一感性原件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩的相移條件，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率, ～12 MHz之間任選, 電容C C2可在5～30 pF之間選擇, 電容的大小對(duì)振蕩頻率有微小的影響, 可起頻率微調(diào)作用。 振蕩脈沖經(jīng)二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)三分頻產(chǎn)生ALE信號(hào)，ALE信號(hào)用于控制把P0口的低8位地址送入鎖存器鎖起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送，ALE還可作為外部時(shí)鐘或外部脈沖使用。時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)六分頻得到機(jī)器周期信號(hào)。A 中斷的概念當(dāng)CPU與外設(shè)交換信息時(shí)，由于外設(shè)的速度比較慢，若用查詢(xún)的方式，則CPU就要浪費(fèi)很多時(shí)間去等待外設(shè)。這樣就存在一個(gè)快速的CPU與慢速的外設(shè)之間的矛盾。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就發(fā)展了中斷的概念。CPU正在處理某一程序時(shí)，發(fā)生了另一突發(fā)事件請(qǐng)求CPU迅速去處理(中斷發(fā)生)；CPU暫時(shí)停止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到需要處理的中斷源的服務(wù)程序的入口(中斷響應(yīng))，一般在入口處執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)去處理中斷事件(中斷服務(wù))；待CPU將中斷事件處理完畢后，再回到原來(lái)程序被中斷的地方繼續(xù)處理執(zhí)行程序(中斷返回)，這一處理過(guò)程稱(chēng)為中斷。51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)提供5個(gè)中斷源：外部中斷0和外部中斷1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T0)和(T1)的溢出中斷，串行接口的接收和發(fā)送中斷。本程序中只用到了外部中斷1。B 中斷控制1 中斷允許寄存器I