【正文】 74LS164 是一個(gè)串行輸入并行輸出的移位寄存器并帶有清除端引腳如圖 31 所示 圖 31 74LS16 引腳定義圖 引明 74LS164 是串行輸入并行輸出的移位寄存器其引腳功能如下 AB 串行輸入端 Q0Q7 并行輸出端 MR 清除端 CP時(shí)鐘脈沖輸入端在脈沖上升沿實(shí)現(xiàn)移位當(dāng) CP 0MR 1時(shí)輸出保持不變 32 單片機(jī)硬件電路 電源電路 電源電路由橋式整流濾波電容 7805 穩(wěn)壓器及電源指示燈組成交流電經(jīng)過(guò)橋式整流變成直流電再經(jīng)過(guò)電容濾波 7805集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的＋ 5V電源用一個(gè)發(fā)光二級(jí)管指示燈指示電源狀態(tài)電源電路如圖 32 所示 圖 32 電源電路圖 復(fù)位電路 單片 機(jī)復(fù)位時(shí) RESET 需要保持 96 個(gè)晶振周期的高電平 即需 8 個(gè)機(jī)器周期 復(fù)位以后 P0— P3口輸出高電平堆棧指針 SP指向 07H其他特殊功能寄存器和程序計(jì)數(shù)器 PC 清零只要 RESET 保持高電平 AT89C51 就會(huì)循環(huán)復(fù)位 RESET 當(dāng)由高電平變?yōu)榈碗娖胶髥纹瑱C(jī)從程序存儲(chǔ)器 0 地址開(kāi)始執(zhí)行程序但單片機(jī)復(fù)位不影響內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)包括工作寄存器 R0— R7 常見(jiàn)的復(fù)位電路有上電復(fù)位電路和上電按鈕復(fù)位電路在本設(shè)計(jì)中均采用上電按鈕復(fù)位電路如圖 33 所示 圖 33 復(fù) 晶振電路 所謂的晶振電路即指單片機(jī)的時(shí)鐘電路該電路通常有內(nèi)部時(shí)鐘 電路和外部時(shí)鐘電路一般選用前者單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)反相放大器構(gòu)成的振蕩器反相放大器的輸入端為 XTAL1輸出端為 XTAL2把 X和 XTAL2與外部石英晶體及兩個(gè)電容連接起來(lái)可構(gòu)成一個(gè)石英晶體振蕩器如圖 34所示時(shí)鐘發(fā)生器是一個(gè) 2分頻電路它把晶體振蕩器的頻率 2分頻后供給片內(nèi)其他電路一般電容 C1和 C2起到穩(wěn)定振蕩頻率快速起振的作用 C1 晶振 C2 圖 34 晶振電路 33 發(fā)射和接收裝置 發(fā)射裝置 常用的發(fā)射 器為紅外發(fā)光二級(jí)管它是電視機(jī)影碟機(jī)音響裝置空調(diào)等各類(lèi)紅外遙控系統(tǒng)中不可缺少的電子器件它將脈沖編碼遙控指令用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線(xiàn)去控制受控裝置時(shí)受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光電轉(zhuǎn)換元件通過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)換把相應(yīng)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 這里采用紅外發(fā)光二極管如 SE303 PH303 外形和發(fā)光二極管 LED 相似發(fā)出紅外光近紅外線(xiàn)約 093μ m 管壓降約 14V 工作電流一般小于 20mA 為了適應(yīng)不同的工作電壓回路中常串有限流電阻發(fā)射紅外線(xiàn)去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)其控制的距離與發(fā)射功率成正比為了增加紅外線(xiàn)的控制距離紅外發(fā)光二極管工作 于脈沖狀態(tài)因?yàn)槊}動(dòng)光調(diào)制光的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比只需盡量提高峰值電流 就能增加紅外光的發(fā)射距離提高峰值電流的方法是減小脈沖占空比即壓縮脈沖的寬度減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光只需在驅(qū)動(dòng)管上加上一定頻率的脈沖電壓紅外發(fā)射電路如圖 35 所示 圖 3紅外發(fā)射電路 接收裝置 常用的紅外接收裝置有如紅外接收二極管光電三極管等實(shí)用中已有紅外發(fā)射和接收配對(duì)的二級(jí)管在本設(shè)計(jì)中采用紅外一體化接收頭 HS0038 它有如下優(yōu)點(diǎn)一體化的紅外接收裝置將遙控信 號(hào)的接收放大檢波整形集于一身并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的 TTL 信號(hào)這樣大大簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作方便使用接收頭連接圖及紅外接收電路圖如圖 36 所示 HS0038 黑色環(huán)氧樹(shù)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在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下其接收距離可達(dá) 35 m 它能與 TTLCOMS 電路兼容 HS0038 為直立側(cè)面收光型它接收紅外信號(hào)頻率為 38KHZ 周期約 26μ s同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大檢波整形得到 TTL 電平的編碼信號(hào)三個(gè)管腳 123 分別是地＋ 5 V 電源解調(diào)信號(hào)輸出端 圖 3紅外接收?qǐng)D 34 3 4 矩陣鍵盤(pán) 在單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中經(jīng)常使用簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)和 BCD 撥碼盤(pán)作為系統(tǒng)的輸入鍵盤(pán)由一組常開(kāi)的按鍵組成可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令每個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代碼稱(chēng)為鍵碼鍵碼分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)編碼鍵盤(pán)是通過(guò)一個(gè)編碼電路識(shí)別閉合鍵的鍵碼而非編碼鍵盤(pán)是通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別鍵盤(pán)的通常由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用觸點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)瞬間的電接觸情況不穩(wěn)定造成了電壓信號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象鍵抖動(dòng)的時(shí)間一般為 510ms為了避免一次閉合引起 CPU多次處理通常會(huì)采取去抖動(dòng)措施 非編碼鍵盤(pán)有獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式 矩陣 鍵盤(pán)由于前者 在按鍵較多時(shí)會(huì)站用較多的 IO 口因此采用行列式 矩陣 鍵盤(pán)如圖 37 所示 行列式鍵盤(pán)又叫矩陣鍵盤(pán)是將 IO 線(xiàn)的一部分作為行線(xiàn)另一部分作為列線(xiàn)按鍵設(shè)置在行線(xiàn)和列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上它是通過(guò)檢測(cè)鍵盤(pán)有無(wú)閉合以及查找閉合鍵的鍵號(hào)一般采用掃描法在這里設(shè)計(jì)的 3 4 的矩陣鍵盤(pán) 1 先向所有的行線(xiàn)輸出 0 列線(xiàn)輸出 1 然后檢測(cè)各列線(xiàn)的按鍵狀態(tài)由相應(yīng)的列線(xiàn)讀入累加器 A中有鍵按下時(shí)對(duì)應(yīng)的列線(xiàn)輸入 0無(wú)鍵按下時(shí)所有的列線(xiàn)輸入為1 2 若有鍵閉合依次從行線(xiàn)上逐列輸出 0 然后依次檢測(cè)各列線(xiàn)的狀態(tài)若為 1說(shuō)明閉合鍵不在該列若有的為 0 則說(shuō)明閉合鍵在該列與 行線(xiàn)的交點(diǎn)上由于每個(gè)按鍵所有的行號(hào)與列號(hào)不相同所以每個(gè)按鍵按行號(hào)加列號(hào)的值賦予了一個(gè)鍵號(hào) 圖 3矩陣鍵盤(pán)圖 35 數(shù)碼管 單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有 LED發(fā)光二級(jí)管顯示器和 LCD液晶顯示器這兩種顯示器成本低廉配置靈活與單片機(jī)接口方便 LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理 LED顯示器是由發(fā)光二級(jí)管顯示字段的顯示器件有共陰極與共陽(yáng)極兩種如圖 38 所示其中 7 只發(fā)光二級(jí)管 ag7 段 構(gòu)成字符 8 另外還有一只小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二級(jí)管 dp 當(dāng)某個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陽(yáng)極為高電平時(shí)發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮當(dāng)人為控制某幾段發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮就能顯示某個(gè)數(shù)碼或字 符 LED 顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式 LED 顯示器的字碼段 7 段碼 圖 38 LED 顯示器表 31 LED 顯示器的字段碼 7 段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽(yáng)極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽(yáng)極字段碼 0 3FH C0H 9 6FH 90H 1 06H F9H A 77H 88H 2 5BH A4H B 7CH 83H 3 4FH B0H C 39H C6H 4 66H 99H D 5EH A1H 5 6DH 92H E 79H 86H 6 7DH 82H F 71H 8EH 7 07H F8H P 73H 8CH 8 7FH 80H 熄滅 00H FFH 36 發(fā)光二級(jí)管 LED LED 簡(jiǎn)介 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為 LED 由鎵 Ga 與砷 AS 磷 P 的化合物制成的二極管其核心是 PN 結(jié)當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管在電路及儀器中作為指示燈或者組成文字或數(shù)字顯示它是半導(dǎo)體二極管的一種可以把電能轉(zhuǎn)化成光能而紅外二極管在正向?qū)〞r(shí)會(huì)發(fā)出紅外光常簡(jiǎn)寫(xiě)為 LED 發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成也具有單向?qū)щ娦? LED 特性 1 發(fā)光二極管的反 向擊穿電壓約 5 伏主要特性是正向?qū)ǚ聪蚪刂箵舸┨匦运恼蚍蔡匦郧€(xiàn)很陡使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)管子的電流以防止擊穿 2 發(fā)光二極管 LED 的主要參數(shù) a 最大正向電流 Ifm 允許加的最大正向直流電流超過(guò)此值 LED 損壞 b 正向工作電流 IF 指 LED 正常發(fā)光時(shí)的正向電流值 c 正向工作電壓 VF 在給定的正向電流下測(cè)得的工作電壓 d 最大反向電壓 VRm 允許加的最大反向電壓超過(guò)此值 LED 可能被擊穿損壞 37 電磁繼電器 在開(kāi)鎖部分采用電磁繼電器通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制其線(xiàn)圈的通斷電從而控制其觸點(diǎn)的吸和與斷開(kāi)繼電器是一種 電子控制器件它具有控制系統(tǒng)又稱(chēng)輸入回路和被控制系統(tǒng)又稱(chēng)輸出回路通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)安全保護(hù)轉(zhuǎn)換電路等作用一般用符號(hào) J 表示 1 電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯線(xiàn)圈銜鐵觸點(diǎn)簧片等組成的只要在線(xiàn)圈兩端加上一定的電壓線(xiàn)圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)吸合當(dāng)線(xiàn)圈斷電后電磁的吸力也隨之消失銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置使動(dòng)觸 點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)吸合這樣吸合釋放從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通切斷的目的 2 電磁式繼電器的主要參數(shù) 1 額定工作電壓 是指繼電器正常工作時(shí)線(xiàn)圈所需要的電壓根據(jù)繼電器的型號(hào)不同可以是交流電壓也可以是直流電壓在這采用直流電壓 5V 的工作電壓來(lái)驅(qū)動(dòng) 2 直流電阻是指繼電器中線(xiàn)圈的直流電阻 3 吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流在正常使用時(shí)給定的電流必須略大于吸合電流這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作 38 報(bào)警器 在報(bào)警部分使用揚(yáng)聲器從單片機(jī)發(fā)出的引腳 P23 控制信號(hào)經(jīng)一個(gè)三極管放大后再驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器使整個(gè) 系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警報(bào)警電路如圖 3所示 圖 3報(bào)警電路圖39 完整硬件電路圖 1 遙控器硬件電路圖 圖 31 遙控器硬件電路 2 主機(jī)硬件電路圖 圖 31 主機(jī)硬件電路 本章小結(jié) 本章主要圍繞電子密碼鎖的硬件電路展開(kāi)介紹了 74LS164 芯片單片機(jī)的硬件電路發(fā)射和接收裝置矩陣鍵盤(pán)數(shù)碼管發(fā)光二極管電磁繼電器以及報(bào)警器 第 4 章 軟件程序設(shè)計(jì) 41 遙控發(fā)射部分程序設(shè)計(jì) 該部分主要分為主程序按鍵掃描程序以及遙控編碼脈沖發(fā)射程序 主程序 主要是對(duì)定時(shí)器 T1 定時(shí)的方式的設(shè)定計(jì)數(shù)器的初始化等主程序程序流程圖如圖 41 所示 N N Y Y 圖 41 主程序流主程序的初始化程序如下 START LCALL CLEAR LCALL KEYIN AJMP START CLEAR MOV P10FFH CLR P35 MOV SP70H MOV IE00H 關(guān)總中斷與中斷 1 MOV TMOD20H 設(shè)定時(shí)器 T1 方式 2 自動(dòng)重裝模式 MOV TH10F3H 定時(shí) 13us MOV TL10F3H SETB EA 開(kāi)總中斷 MOVE SCONOOH 置串行口工作方式 0 LJMP START RET 按鍵掃描程序 在此設(shè)計(jì)的是 3 行 4 列的矩陣鍵盤(pán)程序流程圖如圖 42 所示 按鍵掃描程序如下 KEYIN MOV P10F8H MOV AP1 CJNE A0F8HNEXT1 KEYOUT RET NEXT1 LCALL DELAY10MS MOV AP1 CJNE A0F8HNEXT2 LJMP KEYOUT NEXT2 MOV R40 行號(hào) MOV R703H 掃描行數(shù) MOV R20FEH NXLOOP MOV R30 列號(hào) QJZ MOV AR4 置行號(hào) MOV R604H MOV P1R2 MOV AP1 ANL A0F8H CJNE A0F8HNEXT3 LJMP KEYOUT NEXT3 CLR C RLC A NEXT7 RLC A MOV R5A JC NEXT4 LJMP QJZ 求鍵值 NEXT4 DJNZ R6NEXT5 LJMP NEXT6 NEXT5 MOV AR3 INC A 列號(hào)加一 MOV R3A MOV AR5 LJMP NEXT7 NEXT6 MOV AR4 ADD A04H 行號(hào)加四 MOV R4A DJNZ R7KEYOUT MOV AR2 進(jìn)行下一列掃描 RL A MOV R2A LJMP NXLOOP ADD AR3 行號(hào)加列號(hào) MOV 30HA 置鍵號(hào) MOV AP1 ANL A0F0H CJNE A0F0HKEYOUT LCALL DELAY10MS 待按鍵釋放 CJNE A0F0HKEYOUT MOV A30H 鍵號(hào)放入 A