【正文】 目 錄第1章 引 言 3 RS485通信技術(shù)的發(fā)展 3 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 4第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 5 系統(tǒng)部件功能描述 5 AT89C51單片機(jī) 5 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 7 紅外接收 10 MAX485接口電路 11 RS485串口標(biāo)準(zhǔn) 13第3章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 15 MCS51匯編語言簡(jiǎn)介 15 串行通信原理 15 數(shù)據(jù)通信的基本概念 15 串行通信的過程 16 串行通信協(xié)議 16 串行通信程序設(shè)計(jì) 17 串行口的結(jié)構(gòu)和功能 17 選擇串行口工作方式 18 串行口波特率的設(shè)置 18 初始化串口 19 程序的編制 19 紅外通信原理 20 紅外發(fā)送原理 21 紅外解碼原理 22 紅外解碼程序設(shè)計(jì) 22 延時(shí)子程序 22 解碼子程序 23 RS485程序設(shè)計(jì)流程圖 25 數(shù)據(jù)接收部分 25 命令執(zhí)行部分 25 數(shù)據(jù)發(fā)送部分 26第4章 系統(tǒng)的調(diào)試 28 WAVE6000軟件簡(jiǎn)介 28 程序調(diào)試 28 系統(tǒng)硬件的調(diào)試 30總 結(jié) 31致 謝 32參 考 文 獻(xiàn) 33附 錄 一 34附 錄 二 3544 / 44第1章 引 言 RS485通信技術(shù)的發(fā)展單片機(jī)技術(shù)和PC機(jī)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中都起著不可取代的作用，而結(jié)合這兩種技術(shù)的應(yīng)用有著極大的發(fā)展前景。單片機(jī)和PC機(jī)串行通信技術(shù)有著其特有的魅力，現(xiàn)已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研等各個(gè)領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用。它憑著成本低、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在單片機(jī)與PC機(jī)的通信中占著一席之地。如今形成了RS232總線標(biāo)準(zhǔn)、RS485總線標(biāo)準(zhǔn)、總線、CAN總線、無線通信、USB總線等并行發(fā)展的趨勢(shì)?？梢灶A(yù)測(cè)單片機(jī)和PC機(jī)串行通信技術(shù)的應(yīng)用將更為廣泛，并隨著其他新技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。單片機(jī)與微機(jī)之間以RS232通信最為常見，微機(jī)對(duì)外的兩個(gè)串口COMCOM2都是專門為RS232通信而設(shè)置的。雖然RS232的通信方式方便，但它也有一些缺點(diǎn)。例如，RS232只能實(shí)現(xiàn)短距離通信，通常只有十余米，要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離通信還得依賴于調(diào)制解調(diào)器。另外，RS232對(duì)地而言是共模傳輸方式，而各種電氣干擾大多也是對(duì)地共模方式，它的抗干擾能力不理想。RS485通信方式與RS232相比有很多優(yōu)點(diǎn)，首先它的通信距離比RS232要遠(yuǎn)得多，通?？梢宰龅綌?shù)百米甚至千米以上，而且還可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信方式，從而可以建立一個(gè)小范圍內(nèi)的局域網(wǎng)，因而更有實(shí)用價(jià)值。RS485采用差分信號(hào)傳輸方式，它的抗干擾能力比RS232強(qiáng)的多，即便在信號(hào)電壓比較小的情況下也能獲得穩(wěn)定的傳輸。所以RS485通信方式比RS232應(yīng)用要廣泛。近年來，紅外遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中的使用越來越廣泛，特別是在家庭生活中，如電視、空調(diào)的遙控器，智能開關(guān)，電梯等。利用紅外遙控技術(shù)具有的控制簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、傳輸可靠性高的特點(diǎn)，將紅外遙控技術(shù)和RS485通信技術(shù)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)基于紅外控制的RS485通信系統(tǒng)。這個(gè)通信系統(tǒng)將更加實(shí)用，也更容易實(shí)現(xiàn)。研究這個(gè)課題對(duì)于了解RS485通信系統(tǒng)、紅外遙控技術(shù)都會(huì)有幫助。 設(shè)計(jì)任務(wù)與方案 設(shè)計(jì)任務(wù) 采用51單片機(jī)作為微處理器，設(shè)計(jì)出紅外控制的RS485通信系統(tǒng)。要能過實(shí)現(xiàn)基于紅外控制的，可靠的RS485串行通信。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，51系列單片機(jī)以其優(yōu)良的性價(jià)比，得到了廣泛的應(yīng)用。其特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：因?yàn)樾酒前垂I(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，故抗干擾的能力優(yōu)于PC 機(jī)。系統(tǒng)軟件(如：程序指令，常數(shù)，表格)固化在ROM 中，不易受病毒破壞。許多信號(hào)的通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，所以運(yùn)作時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件，片外有很多供擴(kuò)展用的(總線、并行和串行的輸入/輸出)管腳，很容易組成一定規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。具有豐富的控制指令。如：條件分支轉(zhuǎn)移指令，I/O 口的邏輯操作指令，位處理指令。體積小，功耗低，價(jià)格便宜，易于產(chǎn)品化。整個(gè)系統(tǒng)分為兩大部分，第一部分是紅外發(fā)射（紅外遙控器），第二部分是紅外接收電路。本次設(shè)計(jì)所采用的紅外遙控器是現(xiàn)成的，里面的發(fā)射芯片是LC7461。紅外接收電路包括紅外接收和MAX485接口兩部分。當(dāng)紅外遙控器有鍵按下時(shí)，紅外接收器接收到來自遙控發(fā)射器的紅外信號(hào)，將收到的紅外遙控信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)放大、調(diào)解、濾波后，經(jīng)紅外接收器將原編碼輸入到AT89C51的外部中斷0的引腳，然后由AT89C51對(duì)接收到的原編碼信號(hào)進(jìn)行判斷、識(shí)別，然后做出相應(yīng)判斷。PC機(jī)通過MAX485芯片實(shí)現(xiàn)和單片機(jī)的通信，紅外信號(hào)經(jīng)過解碼以后，按遙控器不同的鍵，在串口調(diào)試助手窗口會(huì)有不同的數(shù)字顯示。第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)整個(gè)硬件系統(tǒng)是由紅外接收模塊和MAX485接口電路兩大部分組成，紅外接收模塊的作用是將接收的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大、調(diào)解、濾波后，輸入到AT89C51，然后由AT89C51對(duì)所接收的原編碼信號(hào)進(jìn)行判斷、識(shí)別、然后做出相應(yīng)的處理。MAX485接口電路負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)部件功能描述 AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。，它的主要功能引腳有：1) 電源引腳Vcc和VssVcc（40腳）:電源端，為+5V。Vss（20腳）:接地端。2) 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL2（18腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在89C51片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。若須采用外部時(shí)鐘電路，則該引腳懸空。要檢查89C51的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號(hào)輸出。XTAL1（19腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。3) 控制信號(hào)引腳RST RST（9腳）：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。4) 輸入/輸出端口P0、PP2和P3P0端口(~,39—32 腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。作為漏極開路的八路輸出端口，每次能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器(地址80H)寫入全1，此時(shí)P0口的全部引腳懸空，可作為高阻抗輸入。P1端口(~,1—8 腳)：P1口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式)4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P1作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流()。P2端口(~,21—28 腳)：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P2作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（）。P3端口(21—28 腳)：P3口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。P3口與其它的I/O口有很大區(qū)別，它除作為—般準(zhǔn)雙向I/O口外，每個(gè)引腳還具有專門的功能。 AT89C51引腳圖 端口引腳功能端口引腳第二功能 (串行輸入口) (串行輸出口) (外中斷0) （外中斷1） （定時(shí)/計(jì)數(shù)器0） （定時(shí)/計(jì)數(shù)器1） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)是指僅使用單片機(jī)內(nèi)部資源輔以必需的外圍電路所構(gòu)建的簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)。它包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)的選擇和單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過單片機(jī)的選擇，最大限度滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)硬件資源的要求，本次課程設(shè)計(jì)選用AT89C51單片機(jī)。最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)則是指單片機(jī)最基本的、最常用的外圍電路設(shè)計(jì)。時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng)。1) 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。單片機(jī)工作時(shí)，是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行著，這個(gè)脈沖是由時(shí)序電路發(fā)出的。時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；另一種為外部方式，時(shí)鐘信號(hào)由外部引入。AT89C51單片機(jī)有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。外接石英晶體和陶瓷晶體構(gòu)成自激振蕩器。這種方式稱為內(nèi)部時(shí)鐘方式。如果振蕩器已啟振，則在XTAL2引腳上輸出3V左右的正弦波。振蕩器的頻率取決于晶振的頻率。電容C1和C2主要作用是幫助啟振（諧振），其值的大小對(duì)振蕩頻率也有影響。因此常用調(diào)節(jié)C1或C2的容量大小對(duì)頻率進(jìn)行微調(diào)，電容容量通常在20pF~100pF之間選擇，當(dāng)時(shí)鐘頻率為12MHz時(shí)其典型值為30pF。本次設(shè)計(jì)就是采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。 內(nèi)部振蕩電路如果從外部時(shí)鐘頻率驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入。對(duì)外部振蕩器的信號(hào)沒有特殊的要求，~12MHz的方波，方波的波形應(yīng)盡量規(guī)范。 外部振蕩電路2) 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，也須按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響。復(fù)位是由外部復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的，可分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。a) 上電自動(dòng)復(fù)位上電自動(dòng)復(fù)位電路只需在RST端接一個(gè)電容至Vcc和一個(gè)電阻至Vss即可。上電復(fù)位的工作過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。電路中，時(shí)間常數(shù)RC越大，上電時(shí)保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)，當(dāng)震蕩頻率為12MHz時(shí)，典型值C=10, R=，當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C=22, R=1。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí)，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。，當(dāng)Vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。本次設(shè)計(jì)就是采用上電自動(dòng)復(fù)位電路。若上電復(fù)位失效，用戶上電后CPU從一個(gè)隨機(jī)狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)則不能正常工作。上電復(fù)位后，RAM單元