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單片機(jī)紅外通信系統(tǒng)設(shè)計(完整版)-預(yù)覽頁

2024-12-31 10:26 上一頁面

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【正文】 行口電路系統(tǒng),此電路可以適合于各種復(fù)雜的應(yīng)用場合,能很廣泛的應(yīng)用于各種實際產(chǎn)品當(dāng)中。 摘 要 在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中,系統(tǒng)需要實現(xiàn)遙控功能,而紅外通信則是被采用較多的一種方法。 一般市場上的遙控器協(xié)議簡單、保密性不強(qiáng)、抗干擾能力較弱。 在很多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,常常利用非電信號(如光信號、超聲波信號等)傳送控制信息和數(shù)據(jù)信息,以實現(xiàn)遙控或遙測的功能。紅外線通信分為以光纜為傳輸介質(zhì)的有線通信和用無線電波來傳輸?shù)臒o線光通信。然后將此攜帶有低頻信號的已調(diào)高頻振蕩經(jīng)功率放大到實際需要的功率,通過一定的媒介向周圍空間輻射。正因為紅外線具有如此優(yōu)點,僅在軍事上紅外線就有很多用途,如:夜視機(jī)器、紅外照相、紅外雷達(dá)等。目前這種方式主要用于室內(nèi),如構(gòu)成無繩電話及無繩耳機(jī)系統(tǒng)等。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制( PWM)和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制( PPM)兩種方法。 設(shè)計要求 及總體方案 一、設(shè)計要求 傳輸距離:距離 ≥ 2 米 采用光源 :紅外發(fā)光管 信號頻率范圍: 中心頻率 38KHz 二、系統(tǒng) 總體 設(shè)計方案 系統(tǒng)總體框圖如圖 所示。 發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)框圖如圖 和 所示。 系統(tǒng)在上電后處于接收狀態(tài)。 紅外 發(fā)射電路的工作原理為:由 單片機(jī) 的串行口輸出端 輸出 的串行數(shù)據(jù) 去調(diào)制 脈沖振蕩器 NE555 發(fā)出的載波信號,然后用 載波信號 驅(qū)動 紅外發(fā)射管 D3 和 D4 以光脈沖的形式向外發(fā)送。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集 和輸出管腳相兼容。主要包括算數(shù)邏輯運算單元 ALU,,累加器 A、寄存器 B,程序狀態(tài)字寄存 器 PSW 以及 BCD 碼修正電路等。地址為 30H~3FH 的單元為用戶 RAM 區(qū),只能進(jìn)行字節(jié)尋址??梢杂脕磉M(jìn)行串行通訊,擴(kuò)展并行 I/O 口甚至與多個單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng),從而使單片機(jī)的應(yīng)用更強(qiáng)而且更廣。 ( 6) 5 個中斷源, 2 個優(yōu)先級。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器,是一個具有特殊功能的 RAM 區(qū)。 P P P3 口內(nèi)部沒有拉高電路,稱三態(tài)雙向 I/O 口。 P1 口: P1 口的地址為 80H,位地址為 90H~97H。 CPU 讀 P1 引腳狀態(tài)時實際就是讀出外部電路的輸入信息。作為第一功能使用時,口的結(jié)構(gòu)與操作與 P1 口相同。 在本系統(tǒng)設(shè)計中, AT89C51 微控制器的引腳功能分配如下: ⑴ P00~P07 為數(shù)碼管的段碼驅(qū)動端; ⑵ P20~P25 為數(shù)碼管的位碼驅(qū)動端; ⑶ P10~P17 為鍵盤輸入端; ⑷ TXD、 RXD 為數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端; ⑸ WR、 RD 為數(shù)據(jù)發(fā)送和接收 狀態(tài)指示輸出端。當(dāng)位數(shù)較多時,用靜態(tài)顯示所需的 I/O 太多,一般采用動態(tài)顯示方法,所以在系統(tǒng)中我們采用動態(tài)顯示。 圖 顯示器接口電路 鍵盤接口電路 鍵盤采用獨立式鍵盤直接與 AT89C51 的 P10~ P17 口 相接。 圖 鍵盤接口電 路 電源電路 電源電路由變壓器和整流穩(wěn)壓電路組成。電源電路如圖 所示。其中 SQUARE 為 38Khz 載波輸入端, TX 與單片機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送端相連接, DATA 為調(diào)制信號輸出端。其中 信號放大電路 由 LM35電阻和電容組成,用以 將接收到的 38kHz 的脈沖序列 調(diào)制 信號 放大 ; 解調(diào)電路由LM56電阻和電容 組成。 紅外 接收電路 的工作原理為:首先,通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為 38kHz 的脈沖調(diào)制紅外光信號轉(zhuǎn)化為電信號,再由前放大電路進(jìn)行放大處理。接收到紅外信號通過 LM358兩級放大之后輸出給 LM567 的輸入端 ,其中 R1 和 R2 的作用是為放大器提供直流工作點 。 圖 鎖相環(huán)頻率解調(diào)器原理圖 已調(diào)頻的信號作用于環(huán)路的輸入端時,為了維持環(huán)路的鎖定,必須使壓控振蕩器的頻率要精確地跟蹤輸入信號的頻率。 第 2 腳對地接電容 C2為相位比較器輸出的低通濾波器。 圖 選頻電路 第一腳對地接一電容 C1為正交相位檢波器的輸出濾波,其外部功能作如下描述: 第 3 腳為信號輸入端,要求輸入信號的幅度大于 25mV,最佳值為 200mV 左右。 LM567 作為選頻電路時的結(jié)構(gòu)如圖 48 所示。 三、 實現(xiàn)電路 接收系統(tǒng)采用的 頻率解調(diào)電路如圖 所示。 scancode=P1。 } 顯示程序設(shè)計 點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。顯示流程圖如圖 所示: 圖 顯示程序流程圖 數(shù)碼管顯示程序如下: /*延時子程序 */ void delay(int xc) { int i。 } /*LED 顯示 */ void led(void) { int j,k。 P0=table0[k]。它有 4 種工作方式,可供不同場合使用。 AT89C51 單片機(jī)有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF,可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù),發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出,接受緩沖器只能讀出不能寫入。 1. 串行口數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF SBUF 是 AT89C51 串行口的接收、發(fā)送緩沖器,該緩沖器的控制操作可通 過指令對 SBUF 的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的 操作。在復(fù) 位時所有位被清 0,字節(jié)地址為 98H。工作于方式 0 時, SM2 必須為 0。 ( 5) RB8:接收數(shù)據(jù)位 8; 在方式 2 和方式 3 中, RB8 存放接收到的第 9 位數(shù)據(jù),用以識別接收到的數(shù)據(jù)特征。 在 CHMOS 型單 片機(jī)中,除 SMOD 位外,其它位均為虛設(shè)的,SMOD 是串行口波特率倍增位,當(dāng) SMOD=1 時,方式 3的波特率加倍。由串行口控制寄存器 SCON 的操作模式選擇位 SM0置 0、 SM1置1 設(shè)置為模式 1,當(dāng)定時器 /計數(shù)器 T1 模式控制器 TMOD 中 C/T=0和 M1M0=10 時,定時器 /計數(shù)器 T1 設(shè)置成模式 2 方式作為波特率發(fā)生器,其波 特率表示為: S MO D81S MO D8 S MO D18 S MO D1n 32 S M OD 1 n 16 S M OD 0T 1 2 / 32T 1 / 12 ) / ( 2 1 ): T 1 2 / 32= / 12 ) / ( 2 1 ) 2 / 32/ T 1T L 1=T H1=2 ( 2 ) / ( 12 32fTfTf????? ????? ? ? ?波 特 率 = ( T1 的 溢 出 率 )/n當(dāng) SMOD=0 時 , =。 ET1= 0。 } 系統(tǒng)總程序設(shè)計 系統(tǒng)初始化之后, 在主程序之中,反復(fù)的調(diào)用鍵盤程序和顯示程序,同時等待 串口 發(fā)送 中斷 或接收 中斷 ,其主程序流程圖如圖 所示。 圖 程序流程圖 結(jié) 論 本系統(tǒng)采用頻率調(diào)制紅外線通信,在這種調(diào)制方式下, 數(shù)字信號首 先對 38KHz 的 載波進(jìn)行頻率調(diào)制,再用這個被調(diào)制頻率的信號對光 源進(jìn)行調(diào)制。 經(jīng)過測試可以實現(xiàn)單片機(jī) 之間 實現(xiàn)半雙工紅外通信,達(dá)到了設(shè)計要求。一開始我以為畢業(yè)設(shè)計馬馬虎虎的就可以混過去了,但是由于您的細(xì)心指導(dǎo),讓我改變了態(tài)度,認(rèn)真的開始對待設(shè)計。
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