【正文】 具有內部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數據。 ： TXD，串行通信輸出。 ： T1，計時計數器 1 輸入。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。這兩個電容成為晶振的負載電容，它會影響晶振的諧振頻率和輸出幅度。 p 1 . 0p 1 . 1p 1 . 2p 1 . 3p 1 . 4p 1 . 5p 1 . 6p 1 . 7p1.4p1.5p1.6p1.7p 1 . 0p 1 . 3p 1 . 2p 1 . 1X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C12 2 P FC22 2 P FC31 0 u FX11 2 MR11 0 kK0 K1 K2 K3K4 K5 K6 K7K8 K9 KA KBKC KD KE KF 圖 11 4X4矩陣鍵盤的接口電路 矩陣鍵盤的工作原理 使用矩陣鍵盤的關鍵是如何判斷按鍵值。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下；若檢測到所有的列線均為高電平，則系統功能分析 第 17 頁 （共 76 頁） 鍵盤中無鍵被按下。 （ 3）按鍵識別。接著開始掃描第二行，以此類推，逐行掃描，直到找到被按下的鍵。當輸入信號為低電平時， Q2 截至，使得 Q1 的基極為高電平， Q1 導通，紅外管發(fā)射紅外線信號 [12]。 HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。它接收紅外信號 頻率為 38 kHz,周期約 26 μ s，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號。字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數字、符號系統功能分析 第 19 頁 （共 76 頁） 等的點陣型液晶顯示模塊。提供內部自動上電復位電路，+5V工作電壓。 指令 1： 清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置 指令 4：顯示開關控制。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。其中 LCD 驅動電壓 V0 可通過滑動變阻器進行調節(jié)，一般 V0 為零伏。提供 5*7 點陣 +光標和 5*10點陣 +光標的顯示模式。由于 HS0038 內部集成了強大的信號處理功能，所以在本系統中使用這個HS0038 的接收頭的時候我們只需要在外部加上一個濾波電路就可以了，這個 RC 濾波電路是為了濾除電源端的干擾信號 [8]。它能與 TTL、 COMS 電路兼容。一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放 大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的 TTL 信號，這樣大大簡化基于 51單片機的紅外遙控電機系統的設計 第 18 頁 （ 共 76 頁 ） 了接收電路的復雜程度和電路的設計工作，方便使用。編碼信號經過三極管 Q2 的基極輸入發(fā)射電路。先掃描第一行，即將第一行輸出低電平“ 0”，然后讀入列 值，哪一列出現低電平“ 0”，則說明該列與第一行跨接的鍵被按下。 當判別到有鍵被按下后，調用延時子程序，執(zhí)行后再次進行判斷。 識別按鍵的基本過程如下： （ 1）首先判斷是 否有鍵被按下。例如 ,對于 16 個按鍵的鍵盤，可以按照圖 11 所示的 4X4 矩陣方式連接，即 4 根行線和 4 根列線，每個行線和列線交叉點處即為一個鍵位。具體復位電路如圖 9 所示，其中 C4 是 104 陶瓷電容， C3 是 22uf/25V的電解電容， R1 的阻值為 10K 歐。 ： RD，外部數據存儲器的讀取信號。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 PORT3（ ～ ）： 端口 3 也具有內部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL負載，同時還多工 具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部數據存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。 PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有內部提升電路的雙向 I/O端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL負載，若將端口 2 的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。 PORT0（ ～ ）： 基于 51單片機的紅外遙控電機系統的設計 第 14 頁 （ 共 76 頁 ） 端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統工作頻率的 1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。如果是使用 8751 內部程序空間時，此引腳要接成高電平。 XTAL2： 系統 時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接 A T8 9 S51 系統功能分析 第 13 頁 （共 76 頁） 上一只石英振蕩晶體系統就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。 2 組獨立的 16 位定時器 1 個全多工串行通信端口 1 8751 及 8752 單芯片具有數據保密的功能 基于 51單片機的紅外遙控電機系統的設計 第 12 頁 （ 共 76 頁 ） 1單芯片提供位邏輯運算指令 AT89S51 各引腳功能介紹： AT89S52 芯片的引腳圖如圖 8 所示 [7]。 紅外編碼及發(fā)射系統原理圖 紅外編碼及發(fā)射系統由 鍵盤、 MCU、紅外發(fā)射等電路構成，原理圖如圖 6 圖 6 紅外編碼及發(fā)射系統原理圖 紅外接收及處理系統原理圖 紅外接收及解碼系統由紅外一體化接收 頭電路、 MCU、 LCD 顯示電路、步進電機驅動電路構成，原理圖如圖 7 圖 7 紅外接收及處理系統原理圖 MCU 復位電路 晶振電路 鍵盤 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射電路 MCU 復位電路 晶振電路 紅外接收 步進電機驅動 LCD 顯示 系統功能分析 第 11 頁 （共 76 頁） 各個模塊實現方式的設計分析 整個系統 包括以下 7 個模塊： ? MCU ? 鍵盤 ? 紅外發(fā)射電路 ? 紅外接收電路 ? LCD 液晶顯示電路 ? 電機 驅動電路 ? 電機 以下討論它們的功能和接口電路的設計 。軟件解碼具有靈活、硬件精簡（僅需集成紅外接收頭和一片單片機）、可靠性高，成本低等特點。設計原理圖如圖 5 所示。 方案一的論述 此方案中，使用專用遙控器作為控制信號發(fā)出裝置，當按下遙控器的設置鍵后，一體化紅外接收裝置接收到遙控器發(fā)出的設置控制信號，然后將信號送到專用的解碼芯片中進行解碼，解碼后將信號送到單片機，由單片機查表判斷這個信號是不是對應的設置信號，當確 認是設置信號后，啟動設置的對應子程序，控制對應的電機產生動作。 圖 3 常用紅外接收頭 基于 51單片機的紅外遙控電機系統的設計 第 8 頁 （ 共 76 頁 ） 常用 紅外接收 頭（管） 的主要參數 工作電壓 ～ V 工作電流 ～ mA 接收頻率 38 kHz 峰值波長 980 nm 輸出低電平 ≤ V 紅外發(fā)射器件和紅外接收器件的配套使用，就組成了一個紅外線遙控系統。具有 體積小 、 靈敏度高 、 外接元件少 、 抗干擾能力強 、 使用方便 等諸多優(yōu)點 []。 目前 ，在接收運用 了調制 原理 的紅外遙控 發(fā)射部分發(fā)射出的紅外信號時 ， 我們 通常采用 專用的 一體化 成品 紅外線接收頭 來 進行解調 。 另外，如果想要進一步 增加紅外發(fā)射 電路的作用距離 ，可以采用 雙管紅外發(fā)射電路， 以此來 提高 整體紅外發(fā)光二極管的 發(fā)射功率。為了增加紅外線的 有效 控制距離，紅外發(fā)光二極管需要 工作 在 脈沖狀態(tài) 。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?100mW 左右），所以在紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此一般就要增加高增益放大電路。 紅外 遙控 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)射出的 紅外光轉換為相應的電信號，再送后置 電 路中 。實際上，凡是溫度高于絕對零度的物體，均會片刻不停地發(fā)射出紅外線，并且其發(fā)射紅外線的強度與溫度有關，即溫度越高，發(fā)出的紅外線的強度就越強。 方案論證 第 5 頁 （ 共 76 頁 ） ２方案論證 紅外遙控系統的工作原理 紅外線的特性 紅外線是介于微波和可見光之間的一種特殊電磁波，其波長為 ～ 1000um，波譜范圍寬。 (3) 解決思路： 溫顧所學的 51 單片機知識，查找與最小系統；字符型 LCD 液晶顯示接口技術；LED 數碼管接口技術；鍵盤接口技術；紅外編碼及解碼原理；步進電機的控制原理；器件的選型相關的圖書資料。 此 系統通過適當修改，可用于各種運動裝置的電機控制系統。 紅外遙控系統作為以紅外線為傳送信息媒介的短距離無線遙控控制電路系統，具有準確度高、速度快、既方便又實用等諸多的優(yōu)點。 由于紅外線為不可見光 ， 因此對環(huán)境影響很小，再由紅外光波 的 波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電 設備。這不僅使其抗干擾能力差、準確度低 ， 也加劇了電路的調試和維護難度。通過解碼控制多個以電動機為代表的動作單元完成特定的動作，鞏固了運用微控制器設計一定的控制系統的專業(yè)知識。因此，在工農業(yè)生產中，電動機的轉速測控是非常重要的。 紅外線遙控是目前使用廣泛的一種通信和遙控手段，它不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設備；電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調 試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。通過解碼控制多個以電動機為代表的動作單元完成特定的動作，鞏固了運用微控制器設計一定的控制系統的專業(yè)知識。本系統是基于單片機控制的綜合系統，單片機通過對紅外信號的解碼來實現步進電機的速度控制、方向控制、聯動控制及 LCD 實時顯示步進電機的轉速。電動機是機電行業(yè)中應用最為廣泛的設備之一，是其它機電設備的動力源泉。首先通過對紅外線遙控工作原理的分析，提出基于單片機 AT89C51 進行編碼、譯碼，并將脈沖信號調制在 38KHz 的高頻載波 上，抑制紅外干擾，設計了紅外遙控電路，編寫了紅外發(fā)射和接收程序 ,最后介紹了提高系統可擴展性的具體措施。設計從硬件和軟件分別下手去分析和討論，這個系統比較簡單，容易學習，而且易于操作，是一種比較實用的測控系統。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 V 長江大學工程技術學院畢業(yè)論文 (設計 )答辯記錄及成績評定 學生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設計 (論文 )題目 答辯時間 年 月 日 ～ 時 答辯地點 一、答辯小組組成 答辯小組組長： 成 員： 二、答辯記錄摘要 答辯小組 提問（分條摘要列舉） 學生 回答情況評判 三、答辯小組對學生答辯成績的評定 （百分制） ： _______分 畢業(yè)設計 (論文 )最終成績評定 (依據指導教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學校關于畢業(yè)設計 (論文 )評分的相關規(guī)定 ) 等級 (五級制 )： _______ 答辯小組組長 (簽名 ) ：