【正文】 具有內(nèi)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(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。 ： TXD，串行通信輸出。 ： T1，計時計數(shù)器 1 輸入。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。這兩個電容成為晶振的負(fù)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(guān)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(tǒng)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(dāng)輸入信號為低電平時， Q2 截至，使得 Q1 的基極為高電平， Q1 導(dǎo)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(nèi)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(jìn)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(shù)字、符號系統(tǒng)功能分析 第 19 頁 （共 76 頁） 等的點陣型液晶顯示模塊。提供內(nèi)部自動上電復(fù)位電路，+5V工作電壓。 指令 1： 清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 4：顯示開關(guān)控制。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)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(qū)動電壓 V0 可通過滑動變阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般 V0 為零伏。提供 5*7 點陣 +光標(biāo)和 5*10點陣 +光標(biāo)的顯示模式。由于 HS0038 內(nèi)部集成了強大的信號處理功能，所以在本系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計 第 18 頁 （ 共 76 頁 ） 了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計工作，方便使用。編碼信號經(jīng)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(xiàn)低電平“ 0”，則說明該列與第一行跨接的鍵被按下。 當(dāng)判別到有鍵被按下后，調(diào)用延時子程序，執(zhí)行后再次進(jìn)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(fù)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(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 PORT3（ ～ ）： 端口 3 也具有內(nèi)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(fù)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(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有內(nèi)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(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 PORT0（ ～ ）： 基于 51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)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(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。 XTAL2： 系統(tǒng) 時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接 A T8 9 S51 系統(tǒng)功能分析 第 13 頁 （共 76 頁） 上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)保密的功能 基于 51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)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(tǒng)原理圖 紅外編碼及發(fā)射系統(tǒng)由 鍵盤、 MCU、紅外發(fā)射等電路構(gòu)成，原理圖如圖 6 圖 6 紅外編碼及發(fā)射系統(tǒng)原理圖 紅外接收及處理系統(tǒng)原理圖 紅外接收及解碼系統(tǒng)由紅外一體化接收 頭電路、 MCU、 LCD 顯示電路、步進(jìn)電機驅(qū)動電路構(gòu)成，原理圖如圖 7 圖 7 紅外接收及處理系統(tǒng)原理圖 MCU 復(fù)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(fù)位電路 晶振電路 紅外接收 步進(jìn)電機驅(qū)動 LCD 顯示 系統(tǒng)功能分析 第 11 頁 （共 76 頁） 各個模塊實現(xiàn)方式的設(shè)計分析 整個系統(tǒng) 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(qū)動電路 ? 電機 以下討論它們的功能和接口電路的設(shè)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(shè)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(dāng)按下遙控器的設(shè)置鍵后，一體化紅外接收裝置接收到遙控器發(fā)出的設(shè)置控制信號，然后將信號送到專用的解碼芯片中進(jìn)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(yīng)的設(shè)置信號，當(dāng)確 認(rèn)是設(shè)置信號后，啟動設(shè)置的對應(yīng)子程序，控制對應(yīng)的電機產(chǎn)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(tǒng)的設(shè)計 第 8 頁 （ 共 76 頁 ） 常用 紅外接收 頭（管） 的主要參數(shù) 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(tǒng)。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(diào)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(jìn)行解調(diào) 。 另外，如果想要進(jìn)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(zhuǎn)換為相應(yīng)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(guān)，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(tǒng)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(xué)的 51 單片機知識，查找與最小系統(tǒng)；字符型 LCD 液晶顯示接口技術(shù)；LED 數(shù)碼管接口技術(shù)；鍵盤接口技術(shù)；紅外編碼及解碼原理；步進(jìn)電機的控制原理；器件的選型相關(guān)的圖書資料。 此 系統(tǒng)通過適當(dāng)修改，可用于各種運動裝置的電機控制系統(tǒng)。 紅外遙控系統(tǒng)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(tǒng)，具有準(zhǔn)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(yuǎn)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(shè)備。這不僅使其抗干擾能力差、準(zhǔn)確度低 ， 也加劇了電路的調(diào)試和維護(hù)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(shè)計一定的控制系統(tǒng)的專業(yè)知識。因此，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電動機的轉(zhuǎn)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(shè)備；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào) 試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)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(shè)計一定的控制系統(tǒng)的專業(yè)知識。本系統(tǒng)是基于單片機控制的綜合系統(tǒng)，單片機通過對紅外信號的解碼來實現(xiàn)步進(jìn)電機的速度控制、方向控制、聯(lián)動控制及 LCD 實時顯示步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速。電動機是機電行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備之一，是其它機電設(shè)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(jìn)行編碼、譯碼，并將脈沖信號調(diào)制在 38KHz 的高頻載波 上，抑制紅外干擾，設(shè)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(tǒng)可擴展性的具體措施。設(shè)計從硬件和軟件分別下手去分析和討論，這個系統(tǒng)比較簡單，容易學(xué)習(xí)，而且易于操作，是一種比較實用的測控系統(tǒng)。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 V 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 )答辯記錄及成績評定 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設(shè)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(xué)生 回答情況評判 三、答辯小組對學(xué)生答辯成績的評定 （百分制） ： _______分 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )最終成績評定 (依據(jù)指導(dǎo)教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)設(shè)計 (論文 )評分的相關(guān)規(guī)定 ) 等級 (五級制 )： _______ 答辯小組組長 (簽名 ) ：