【正文】 發(fā)送端信號相位保持一致，我們在發(fā)射端加上74HC04非門來對信號反相，測得的單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和調(diào)制信號的輸出波形如圖75所示。圖77 發(fā)送信號和接收信號波形圖 從圖上可以看到，發(fā)送信號在接收端基本上無失真的被還原出來了，這代表著整個系統(tǒng)的核心部分—紅外通信調(diào)試成功。接下來主機(jī)開始發(fā)送模式命令3333分別代表模式3，從機(jī)必須發(fā)送相應(yīng)的應(yīng)答信號，否則主機(jī)便會一直發(fā)送命令。分別改變傳輸速度和距離，測試系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。8 結(jié) 論現(xiàn)階段，紅外無線數(shù)據(jù)通信發(fā)展非常迅猛，它可以廣泛運(yùn)用于軍事保密通信、家用電器遙控、工業(yè)控制等領(lǐng)域。（5）在系統(tǒng)軟硬件設(shè)計好以后，進(jìn)行整個系統(tǒng)的功能測試，主要測試項(xiàng)目有：通信距離、傳輸速率、誤碼率；最后，根據(jù)出現(xiàn)的問題進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，讓系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。為提高其有效距離，可采用發(fā)射管前外加透鏡聚焦的辦法。感謝所有關(guān)心、幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們。這次畢業(yè)設(shè)計的完成也與陳老師的不斷指正與鼓勵是分不開的，同時也是他給我提供了理論與實(shí)際結(jié)合的環(huán)境與平臺，在此，在此表示崇高的敬意和衷心的感謝。其主要的儀器有單片機(jī)仿真器、燒錄器、數(shù)字示波器等。（3）在各項(xiàng)電路理論研究的基礎(chǔ)上，使用protel軟件進(jìn)行原理圖的設(shè)計，然后根據(jù)原理圖進(jìn)行PCB的排板和布線，并最終將電路板制作出來進(jìn)行硬件調(diào)試。因?yàn)樵诮邮斩耸褂玫氖?8KHZ的一體化紅外接收頭，這就要要求發(fā)送的載波信號也必須為38KHZ,也就是在一位發(fā)送數(shù)據(jù)中只有8個周期的載波，由于載波太少，當(dāng)在傳輸過程中受到外界干擾時。本系統(tǒng)是基于紅外線的無線傳輸系統(tǒng)，主要注重于傳輸?shù)木嚯x、速率和誤碼率。否則會繼續(xù)聯(lián)系。如果這一步測試也成功，則硬件通信部分的調(diào)試就基本上順利完成了。圖72 555振蕩器波形校準(zhǔn)圖下圖73為我們在調(diào)試過程中，為了更直觀地比較輸入輸出的信號關(guān)系，所測得的555輸出波形和紅外發(fā)射管的發(fā)射波形圖。圖61 PCB布局PCB布線的好壞對系統(tǒng)性能影響很大，這一點(diǎn)在高頻電路中表現(xiàn)得尤為突出，所以，在進(jìn)行電路布線時一定要注意以下幾點(diǎn)：模擬地和數(shù)字地應(yīng)分開接地，這樣可以避免數(shù)字和模擬信號的相互干擾；盡量走短線，線越短電阻越小，干擾越??；信號線改變方向時應(yīng)該走斜形、曲線，避免直角拐角。（3）讀忙標(biāo)志位和地址計數(shù)器AC命令；RS=0，R/W=1；其讀出數(shù)據(jù)為：BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0當(dāng)BF=1時表示忙，這時不能接收命令和數(shù)據(jù)；BF=0時表示不忙。 }} 其報警部分軟件流程圖如圖515所示：圖515 報警部分軟件流程圖主、從機(jī)的報警部分程序處理完全相同，都是在定時器T0的中斷中進(jìn)行判斷的；當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，如果在一定的時間內(nèi)都沒有接收到數(shù)據(jù)校驗(yàn)，則認(rèn)為信號被阻擋了，系統(tǒng)就進(jìn)行報警提示；直到接收到有效溫度數(shù)據(jù)為止。 shu++。c39。表53主機(jī)串口中斷處理 中斷比較信號通信協(xié)議A雙機(jī)通信正常1命令從機(jī)工作模式1成功2命令從機(jī)工作模式2成功3命令從機(jī)工作模式2成功c一幀數(shù)據(jù)的標(biāo)志位圖512 主機(jī)串口中斷程序流程圖從機(jī)串口中斷主要完成的任務(wù)有：判別聯(lián)系信號、檢測主機(jī)的模式命令、發(fā)送應(yīng)答信號、檢測幀的起始位、接收溫度數(shù)據(jù)等功能；從機(jī)中斷處理如表54所示。在本次系統(tǒng)設(shè)計中串口通信的主要任務(wù)是傳輸本地采集的溫度數(shù)據(jù)，然后在接收端將接收到的數(shù)據(jù)顯示出來，并且還要有雙向通信的功能；在溫度數(shù)據(jù)處理過程中最關(guān)心的是數(shù)據(jù)的符號和數(shù)據(jù)的大小。在本次系統(tǒng)中使用的是串行工作方式1，方式1是10位為一幀的異步通信方式。通信雙方中一方固定為發(fā)送端，另一方則固定為接收端。傳送過程中低位在前高位在后。串行通信又可以分為異步通信和同步通信兩種方式。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個的目的。連續(xù)寫兩位的間隙應(yīng)大于1us。在DS18B20測量溫度程序設(shè)計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦有某個DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時，則沒有返回信號，程序就會進(jìn)入死循環(huán)，這一點(diǎn)在進(jìn)行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計時都要給與重視。首先的任務(wù)就是確立要傳輸什么數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)怎樣進(jìn)行傳輸；其次是如何將接收到的數(shù)據(jù)解調(diào)、顯示出來，給人一個直觀的感覺；還有就是要設(shè)置一些控制端，這樣可以更好的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。圖419 PC機(jī)與MAX232的電路圖 LCD顯示電路設(shè)計 在顯示部分使用的是TS1620液晶顯示器，它是利用液晶經(jīng)處理后能改變光線的傳輸方向的特性實(shí)現(xiàn)顯示信息的。RS—232C采用的是負(fù)邏輯，及邏輯“1”時為－5V~?15V；邏輯“0”時為+5Ｖ~＋15V。圖415 HS0038B內(nèi)部框圖及典型應(yīng)用電路圖HS0038B紅外接收二極管主要用于接收頻率為38KHZ的紅外線，當(dāng)接收到38KHZ的紅外信號時，輸出端1腳為低電平；當(dāng)接收到的紅外信號頻率不是此頻率或沒有接收到紅外線信號時，則輸出端1腳為高電平。在電路圖中三極管工作在開關(guān)狀態(tài)（截止和飽和導(dǎo)通），功率計算如下，Ve為SE303的導(dǎo)通電壓，Vce為三極管發(fā)射極與集電極之間的電壓，則當(dāng)飽和導(dǎo)通時電流I=（5?Ve?Vce）/R17=(5??)/20=。本系統(tǒng)中需要傳輸?shù)男盘柺怯蓡纹瑱C(jī)串口發(fā)送出來的，為了使接收信號和發(fā)射信號的相位差為0，我們在單片機(jī)的發(fā)送端（TXD）加上一個74HC04非門對發(fā)送的信號進(jìn)行反相，然后再用這個信號去控制NE555定時器的復(fù)位端（RST），555定時器的復(fù)位端是低電平有效，因此當(dāng)74HC04輸出到555復(fù)位端的信號為高電平時，則555輸出端的信號為38KHZ的方波；為低電平時，則555被復(fù)位，其輸出端為低電平。多諧振蕩器是一種無穩(wěn)態(tài)電路，接通電源后，無需外加觸發(fā)信號，就能自動地不斷翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矩形波。Comp是兩個結(jié)構(gòu)完全相同的高精度電壓比較器。圖47 按鍵電路數(shù)據(jù)發(fā)射部分是我們本次系統(tǒng)設(shè)計的一個重要部分，它的性能好壞直接關(guān)系到我們所設(shè)計的系統(tǒng)能否正常無線通信和通信的有效距離；在設(shè)計時經(jīng)過大量資料的查詢和進(jìn)行多個方案的論證，我們發(fā)現(xiàn)這部分需要解決的問題主要有兩個方面：如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制；對調(diào)制后的數(shù)據(jù)又怎樣進(jìn)行紅外發(fā)射。電路如圖44所示。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。例如FF92H所代表的溫度為?55℃。圖41 DS18B20 光刻64位序列號是出廠前被刻好的，它可以看成是該DS18B20的地址序列號。4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 本系統(tǒng)主要以AT89S52單片機(jī)為主控制器，以溫度傳感器、液晶顯示、鍵盤部分、串口部分、報警部分、紅外發(fā)射和接收部分為受控模塊，它們共同構(gòu)建起了整個紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。主機(jī)部分除完成雙機(jī)通信外，還設(shè)置有通信轉(zhuǎn)換接口，通過電腦的上位機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與系統(tǒng)的通信功能。3 系統(tǒng)整體設(shè)計本次系統(tǒng)設(shè)計的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的紅外無線發(fā)射和接收，因此在設(shè)計過程中，主要圍繞采集需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)調(diào)制發(fā)射、數(shù)據(jù)接收等方面來構(gòu)建系統(tǒng)，下面兩節(jié)將分別介紹系統(tǒng)整體框圖和系統(tǒng)所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。紅外無線通信作為一種成熟的通信技術(shù)，目前已經(jīng)形成了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用協(xié)議。圖21所示的就是一個最基本的紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。紅外無線數(shù)據(jù)傳輸還具有低功耗的特點(diǎn)，在移動設(shè)備中這一點(diǎn)尤其重要；隨著編碼調(diào)制技術(shù)的發(fā)展，其數(shù)據(jù)傳輸速率越來越高，信息容量也變得越來越來大。 本次課題是基于51單片機(jī)的紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計，其根本任務(wù)就是要完成基于紅外線的無線數(shù)據(jù)發(fā)射、接收和數(shù)據(jù)處理等問題，因此在設(shè)計過程中主要的任務(wù)有以下幾個方面：（1） 掌握紅外無線傳輸系統(tǒng)的基本組成和紅外無線傳輸系統(tǒng)的工作原理；（2） 對整個系統(tǒng)進(jìn)行分塊理論分析，其中包括數(shù)據(jù)采集、發(fā)射部分、接收部分、調(diào)制部分、串口通信部分、顯示部分和控制部分；（3） 根據(jù)要求進(jìn)行電路設(shè)計和元器件的選型，并要仔細(xì)分析每個元件所起的作用，特別是對于51單片機(jī)、NE555定時器、TS1620液晶一定要掌握其控制原理；（4） 在進(jìn)行電路布線時一定要注意信號干擾問題，它將在很大程度上決定你的結(jié)果正確與否；（5） 結(jié)合硬件電路來設(shè)計軟件，我們在編寫軟件的過程中應(yīng)該編好一部分調(diào)試一部分；不然，當(dāng)編寫很多時，不易分析問題的所在地；（6） 結(jié)合軟硬件進(jìn)行電路調(diào)試，在這部分一定要學(xué)會分析問題的所在，比如是硬件問題還是軟件問題、發(fā)射部分問題還是接收部分問題等。 中國的紅外技術(shù)研究工作是在新中國成立后才開展的。接下來的幾十年里隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，紅外技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。 4, the systems and PC can municate through serial port, it can be used as the puter’s infrared wireless terminals and plete data upload and decentralization. So the system has broad practical value.Key words:AT89S52SCM；Data Acquisition；Infrared munication；Modem；Serial Communication目 錄1 引言 1 1 2 22 紅外通信技術(shù)介紹 4 4 4 4 53 系統(tǒng)整體設(shè)計 6 6 74 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 8 8 10 10 11 11 12 12 12 15 16 17 LCD顯示電路設(shè)計 185 系統(tǒng)軟件設(shè)計 21 21 溫度采集模塊軟件設(shè)計 23 DS18B20的控制時序 24 DS18B20的程序流程圖 25 26 26 26 27 27 28 29 32 336 系統(tǒng)的制作及組裝 35 35 35 367 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 37 37 37 紅外通信電路調(diào)試 37 液晶背光調(diào)試 40 軟件調(diào)試 40 性能測試 418 結(jié) 論 43致 謝 45參考文獻(xiàn) 46附 錄 47附錄1：紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主機(jī)PCB圖 47附錄2：紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)從機(jī)PCB圖 47附錄3：紅外無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)物圖 481 引言，紅外技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個多世紀(jì)，從那時開始，紅外線和紅外元件、部件的科學(xué)研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)，在這以前主要的研制成果主要是熱敏型紅外探測器，通過它科學(xué)家認(rèn)識了紅外輻射的特性及其規(guī)律，證明了紅外線與可見光具有相同的物理性質(zhì)。在硬件設(shè)計原理的介紹中，主要分析了系統(tǒng)中NE555數(shù)據(jù)調(diào)制電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、DS18B20溫度傳感器電路、單片機(jī)外圍電路以及聲光報警電路。因此本系統(tǒng)具有廣闊的實(shí)用價值。40年代初，光電型紅外探測器問世，其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)牢靠。紅外通訊技術(shù)也是隨著紅外技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，尤其是進(jìn)入90年代這一通信技術(shù)又有了新的發(fā)展，應(yīng)用范圍更加廣泛。紅外探測器產(chǎn)品已布滿1—3—5和8—14um三個大氣窗。 通過以上的過程基本上就能設(shè)計出能進(jìn)行紅外無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，并且可以通過串口傳輸?shù)诫娔X上實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控?，F(xiàn)在紅外通信技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，廣泛運(yùn)用于移動設(shè)備、室內(nèi)辦公設(shè)備、各種近距離遙控系統(tǒng)以及電腦外圍設(shè)備等。其實(shí)紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對二進(jìn)制數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，這樣可以增加信號的抗干擾能力，以便利用紅外信道進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)傳輸。協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖24所示。圖31 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 整個系統(tǒng)分為兩部分：主機(jī)部分和從機(jī)部分。其次，為了增加系統(tǒng)的實(shí)用性，可以將PC機(jī)與整個系統(tǒng)連接起來；這樣更加符合現(xiàn)代通信要求。接下來就是電路的分塊設(shè)計。內(nèi)部高速暫存器包含8個連續(xù)字節(jié)，前兩個是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低8位，第二個字節(jié)是溫度的高8位，第4個是TH、TL的易失性拷貝，第5個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這3個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。其典型電路如圖42所示。圖43 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89S52單片機(jī)為用戶提供了豐富的資源：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 RST引腳是單片機(jī)復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即2個機(jī)器周期）以上，產(chǎn)生復(fù)位信號的電路如圖45所示。 NE555定時器是一種將模擬功能與邏輯功能相結(jié)合的多用途單片集成電路，可以產(chǎn)生時間遲延和脈沖信號，由555構(gòu)成的時基電路具有以下優(yōu)點(diǎn)：定時精度高，工作速度快；使用電壓范圍寬，為2V～18V；結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用靈活；有一定的輸出功率，可以直接驅(qū)動小型繼電器、指示燈及微電機(jī)；工作可靠性高，使用范圍廣；只要在外部配上幾個適當(dāng)?shù)淖枞菰?，就可以?gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與整形電路，在工業(yè)自動化控制、定時、測量及家用電器等方面廣泛的應(yīng)用。比較器的參考電壓由電阻分壓器決定。圖410 NE555定時器電路在電路設(shè)計過程中，首先必須掌握555振蕩頻率的計算。紅外發(fā)光二極管的反向擊穿電壓較低，約為5~30V，因此在平時的使用過程中其反向電壓不得超過5V。而這個放大器除了應(yīng)有高的放大倍數(shù)外，還應(yīng)該是低噪聲并具有對信號波的解調(diào)能力（濾除信號載波，只留下有用的調(diào)制信號）。圖416 HS0038B的接收與輸出波形正因?yàn)橐惑w化紅外接收頭有如此多的