【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） V 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。傳統(tǒng)的遙控器大多采用無線電遙控技術(shù)，隨著科技的進步，紅外線遙控技術(shù)的進一步成熟，紅外遙控也逐步成為了一種被廣泛應(yīng)用的通信和遙控手段。紅外遙控是利用紅外線進行傳遞信息的一種控制方式，紅外遙控具有抗干擾，電路簡單，容易編碼和解碼，功耗小，成本低的優(yōu)點。由于發(fā)射系統(tǒng)一 般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時才工作，這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力。 紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。而本文采用單片機進行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計，遙控裝置將同時具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強、成本低、可靠性高等特點，因此采用單片機的紅外遙控技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。因此被廣泛地應(yīng)用在各種技術(shù)領(lǐng)域中。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件： CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。所以特別適用于“電腦型產(chǎn)品”，它的應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、教育以及日常生活用品（家電、玩具）等各種領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。特別制造的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，可以發(fā)出特定波長（通常是近紅外）的紅外線，通過控制二極管的電流可以很方便的改變紅外線的強度，以達到調(diào)制的目的，因此，在現(xiàn)代電子工程應(yīng)用中，紅外線常常被用做近距離視線范圍內(nèi)的通訊載波。最典型的應(yīng)用就是家電遙控器。 本設(shè)計主要研究并設(shè)計一個基于單 片機的紅外發(fā)射及接收系統(tǒng)，實現(xiàn)對 八 路開關(guān)的隔離控制并對工作狀態(tài)設(shè)備計數(shù)。 紅外傳輸利用載波對信號進行調(diào)制從而減少信號傳輸過程中的光波干擾 ,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。 按鍵 編碼 和調(diào)制 紅外發(fā)射 紅外接收 解碼并響應(yīng) 紅外遙控 紅外接收 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 研發(fā)方向和技術(shù)關(guān)鍵 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計正朝著速度快、容量大、體積重量輕的方向發(fā)展。其工作原理是用戶按鍵信號經(jīng)單片機編碼處理后轉(zhuǎn)化為脈沖信號，經(jīng)由紅外發(fā)射頭發(fā)送出去；接收端 由紅外一體化接收頭實現(xiàn)對接收信號的放大解調(diào)并還原為數(shù)據(jù)流，經(jīng)由單片機解碼后對相關(guān) IO 口進行操作，從而完成整個遙控操作。紅外數(shù)據(jù)接收則是采用 SM0038 一體化紅外接收頭，內(nèi)部集成紅外接收、數(shù)據(jù)采集、解碼的功能，只要在接收端 INT0 檢 測頭信號低電平的到來，就可完成對整個串行的信號進行分析得出當(dāng)前控制指令的功能。脈沖圖如圖 4所示。紅外線通過紅外發(fā)光二極管（ LED）發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，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 [5]。 T1定時溢出時中斷程序關(guān)閉 關(guān)閉 T0 定時器，停止紅外線發(fā)射 [7]。紅外接收頭收到信號后單片機立即產(chǎn)生中斷，開始接收紅外信號。 利用單片機中的 T0 作為紅外脈沖計數(shù)器， T1 作為計數(shù)時間控制器。 紅外線接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。 接收電路可以使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器 ，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。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 5ms的高電平和寬度為 3ms 的低電平組成，用來標(biāo)志遙控編碼脈沖信號的開始。識別 反碼與控制反碼分別是識別碼與控制碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對傳輸過程中數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生差錯。圖 中 ,待發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)為 101。 圖 紅外接收頭接收及輸出波形 二進制信號的解碼 解碼是指 用特定方法把數(shù)碼還原成它所代表的內(nèi)容或?qū)㈦娒}沖 信號 、光信號、無線電波等轉(zhuǎn)換成它所代表的信息、數(shù)據(jù)等的過程。 原 碼 ‘ 1 ’ 原 碼 ‘ 0 ’ 原 碼 ‘ 1 ’DE北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 3 章 硬件設(shè)計 第 主控芯片 AT89S51 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051 指令系統(tǒng)及引腳?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 P0 ： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I／ 0 口，也即地址／數(shù) 據(jù)總線復(fù)用口。 P1 ： Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O 口， Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 P2 ： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙 向 I／ O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H－FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 XTALl：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及 電容 Cl、C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路 [10]。 10F。 復(fù)位電路 單片機復(fù)位電路包括片內(nèi)、片外兩部分，片外復(fù)位電路通過引腳加到內(nèi)部復(fù)位電路上，內(nèi)部復(fù)位電路在每個機器周期 S5P2 對片外信號采樣一次，當(dāng) RST 引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期的高電平時，單片機就完成一次復(fù)位。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號，為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過 程中引起的抖動而影響復(fù)位。本設(shè)計采用了按鍵手動復(fù)位方式。 方案一： 顯示器主要考慮需要顯示的位數(shù)和相應(yīng)的輔助字符，根據(jù)這些因素和數(shù)字多用表的實際顯示功能分析， LED比較適宜。這包括人對系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運行狀態(tài)和結(jié)果等。將顯示的數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成段碼的過程可以通過硬件譯碼和軟件譯碼來實現(xiàn)。 結(jié)果比較和綜合考慮，決定采用 LCD 作為顯示器件，在比較了市場上的 LCD 顯示器件后，決定采用 LCD1602 作為顯示器件， LCD1602 可顯示 16*2 個英文字符，控制簡單且價格便宜，完全滿足系統(tǒng)設(shè)計的需要。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第 15～ 16腳：空腳或背燈電源。但具體的寫入是要按 LCD 模塊的指令格式來進行的，在 1602 中用前 16 個就行了，第二行也一樣用前 16 個地址。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。 (1)判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行 線 k1k4置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。 通常，紅外遙控器將遙控信號 (二進制脈沖碼 )調(diào)制在 40KHz(周期為 )的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號發(fā)射出去。根據(jù)紅外發(fā)射頭工作時的電流需要，采用280 倍的放大器 9013。 圖 紅外驅(qū)動發(fā)射電路 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 第 紅外遙控接收電路 一體化紅外接收頭采用 SM0038，它負責(zé)對接收到的紅外遙控信號的解調(diào)。并通過數(shù)碼管顯示用電設(shè)備的個數(shù)。它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，中心頻率 。 不能將電阻去掉 ， 去掉后將會造成電流過大，直接燒毀LED，或影響 LED 的壽命 。 圖 家電控制電路 第 電源模塊 為保障系統(tǒng)的供電，采用固定的三端穩(wěn)壓器配合整流濾波電路，實現(xiàn)初步的穩(wěn)壓，北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 向整個系統(tǒng)供電。 根據(jù)整機要求，電源電路應(yīng)為信號產(chǎn)生電路提供 5V 電壓，其中 5V 電壓需要穩(wěn)壓輸出，為此選用了 7805 三端集成穩(wěn)壓器，這種三端固定電壓輸出式集成穩(wěn)壓器，使用簡單，價格較低，且由于內(nèi)部具有過壓過流保護，使整機的電源電路穩(wěn)定，性能可靠。即本設(shè)計為軟件編解碼。 MCS51 單片機通常使用匯編語言和 C 語言來進行軟件開發(fā)。同時具有完善的調(diào)試功能 [14]。為‘ 0’則先發(fā)送 的低電平，為‘ 1’則先發(fā)送 的低電平。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化調(diào) 用 讀 碼 子 程 序I O 口 操 作中 斷引 導(dǎo) 碼 ？結(jié) 束是否碼 值 判 定四 個 八 位 碼接 收 完 畢接 收 結(jié) 束 碼 1是是是否否否 圖 接收程序流程圖 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 中斷服務(wù)程序： INTT1: CPL 。八位數(shù)據(jù)發(fā)送完畢退出 RET SEND: CLR TR1 。發(fā)射 0 碼 SEND0: MOV R4,69H 。開 T1 中斷 SETB TR1 。關(guān) T1 中斷 CLR 。它是目前最好的仿真單片 機及外圍器件的工具。在編譯方 面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。 由于時間、水平和經(jīng)驗有限，在信號的發(fā)射、編碼、抗干擾及功耗控制等方面仍有 不足之處，有改進的余地。程序執(zhí)行開始地址 AJMP START 。識別碼 OPPCODE EQU 31H 。設(shè)堆?；窞?70H CLR 。8 位自動重裝初值模式 MOV TH1,0F3H 。識別碼反碼賦值 MOV P2,0FFH JIAN: MOV R1,0EAH 。轉(zhuǎn)發(fā)送程序 ajmp nn mn2: MOV BUT,30H MOV OPPBUT,0CFH LCALL REMOTE 。轉(zhuǎn)發(fā)送程序 ajmp nn ************************************* 編 碼 發(fā) 射 程 序 [15] ************************************* REMOTE: SETB ET1 。發(fā) 5ms 引導(dǎo)碼 。開啟定時器 T1 MOV R1,06H 。轉(zhuǎn)發(fā)送程序 ajmp nn mn4: MOV BUT,50H MOV OPPBUT,0AFH LCALL REMOTE 。鍵盤尋址 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 LJMP JIAN JIAN1: CJNE A,07FH,JIAN2 LJMP MN0 JIAN2: CJNE A,0BFH,JIAN3 LJMP MN1 JIAN3: CJNE A,0DFH,JIAN4 LJMP MN2 JIAN4