【文章內(nèi)容簡介】 端的數(shù)據(jù)能夠隨時(shí)隨地的被傳送出去，所以，在所有數(shù)據(jù)的起始兩端都應(yīng)該進(jìn)行標(biāo)志，確保其接收端所接收到的信息數(shù)據(jù)具有完整性。異步通信最大的優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格成本低、操作簡單。但也存在著效率不高的劣勢。 異步通信的傳送單位能夠用幀來表示。將一些具有特殊性質(zhì)的比特組合置于幀的頭部，便于接收端可以尋到一幀的起始。其過程叫做幀定界。幀定界中含有幀的確切結(jié)束位置。值得注意的是，在進(jìn)行異步發(fā)送幀時(shí)，對(duì)于幀的發(fā)送過程及方式不是一成不變的，相反可以說，發(fā)送端所發(fā)出的幀能夠在任何時(shí)間內(nèi)完成，任意兩個(gè) 幀之間所存在的間隔具有隨意性。并且能夠連續(xù)不間斷的發(fā)送一幀中的全部比特。并且，發(fā)送端不用進(jìn)行預(yù)先的比特同步工作。 幀格式說明如下： Time Start Bit Bit Bit … Bit Stop Time：任意的時(shí)間段； Start：起始位； Bit：數(shù)據(jù)位； Stop：結(jié)束位。 圖 21 PPM 調(diào)制波形圖 如圖 21 所示 。 紅外通信的工作原理是將二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)由發(fā)送端的相關(guān)處理轉(zhuǎn)化為載波信號(hào)的一系列流程，并由紅外發(fā)射管所產(chǎn)生的紅外信號(hào)。其最常使用的相關(guān)處理方法有兩類， PWM 法及 PPM 法。 PPM 作為 IrDA 與 IEEE 共同認(rèn)可和推廣的調(diào)制方式，利用脈沖調(diào)制法作為其設(shè)計(jì)理論。 XXXXXXXX 00 000000000000000000 6 載波的相關(guān)數(shù)據(jù)取值為：以 f=38KHz 作為頻率，以 T= 作為運(yùn)轉(zhuǎn)周期。 對(duì)于面向指令型的幀結(jié)構(gòu)一般利用紅外遙控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)包括了同步碼、地址碼以及指令碼，一般情況下，指令碼所具有的長度大致為 8～16 個(gè)比特值，在進(jìn)行多字節(jié)的遙控協(xié)議傳送時(shí)，其工作效率不是很高，指令碼的長度被增加后，干擾了接收器的同步運(yùn)行，對(duì)此，本設(shè)計(jì)所使用的幀結(jié)構(gòu)為面向字節(jié)型。如圖 28 所示。 圖 22 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖 因?yàn)榧t外光 具有反射的特點(diǎn)，當(dāng)采取全雙工的方式進(jìn)行傳輸時(shí)，其自身極有可能將所發(fā)出的的信號(hào)收回，所以，為杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生，選用異步半雙工的方式作為其紅外通信手段，使其所進(jìn)行的傳輸工作能夠連續(xù)交替的實(shí)現(xiàn)。 開發(fā)工具 protel99se 作為 Protel 公司多年來在 Windows 平臺(tái)研發(fā)領(lǐng)域中所研制出的核心產(chǎn)物， EDA Protel99SE 能將電學(xué)概念中的設(shè)計(jì)到輸出物理所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以及在這期間的相關(guān)數(shù)據(jù)的分析、驗(yàn)證與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理等得以實(shí)現(xiàn)。所以今天的 Protel 新型產(chǎn)物不僅僅是作為 PCB 的設(shè)計(jì)工具，同時(shí)也是一個(gè)系統(tǒng)工具，代表了整個(gè) PCB 中的最精華部分。整個(gè) Protel99 SE 包含了 5 個(gè)部分，分別為原理圖的設(shè)計(jì)、 PCB 的設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線器的制作、原理圖混合信號(hào)仿真以及 PLD 的設(shè)計(jì)。 keil 分析 由 Keil Software 公司所研發(fā)實(shí)施的 uVision3?？梢赃m用于不同類型的開發(fā)環(huán)境狀態(tài)下的軟件，并且該軟件也是構(gòu)成 PK51 及相關(guān)軟件的重要組成元素。在原有的基礎(chǔ)上，添加了源代碼、功能導(dǎo)航儀 、模板編輯以及改進(jìn)的搜索功能，并且除此之外，還增添了導(dǎo)向功能，對(duì)其代碼的啟動(dòng)以及文件的置配大大的促進(jìn)提高。XXXXXXXX 00 000000000000000000 7 另外內(nèi)部的仿真器可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有效的模擬實(shí)驗(yàn)，其中包括有：指令集、片上外設(shè)以及外界信息等。 uVision3 所提供的邏輯分析器，能夠用于對(duì)基于 MCU I/O 引腳和外設(shè)狀態(tài)下的程序變量的相關(guān)監(jiān)控。同時(shí)，它還對(duì)各類新型微處理器的有效運(yùn)行提供了技術(shù)保障?？梢詫?duì) PA51 中文單片機(jī)的匯編進(jìn)行支持，并對(duì)中文編程、動(dòng)態(tài)子程序庫調(diào)用以及自動(dòng)漢字字模生成等提供支持，幫助其更好的實(shí)現(xiàn)。 主要芯片介紹 Philips89lpc935 作為單片封裝類型的一種微控制器， P89LPC935 所采用的是成本較低的封裝形式。其處理結(jié)構(gòu)性能較高，通常僅用 3 個(gè)時(shí)鐘左右的周期就可實(shí)現(xiàn)。并采用 6倍于標(biāo)準(zhǔn) 80C51 的器件。 P89LPC933/934/935/936 將各類系統(tǒng)級(jí)的作用集于一體， 主要特性 具有字節(jié)可擦除的 Flash 程序存儲(chǔ)器，并能夠組成相應(yīng)的 1kB/2kB 扇區(qū)及 64字節(jié)的頁。其工作特性適用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的使用。具有 256 字節(jié)的 RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。具有能夠進(jìn)行存放器件序列碼及設(shè)置參數(shù)的 512 位字節(jié)片 的 EEPROM 存儲(chǔ)區(qū)。具有 2 個(gè) 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 /DAC， 2 個(gè)模擬比較器以及可選擇輸入和參考源。具有 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器以及 1 個(gè) 23 位的系統(tǒng)定時(shí)器。具有一個(gè)增強(qiáng)型UART。能夠?qū)Ω呔?RC 振蕩器進(jìn)行選擇，而不需要對(duì)外接振蕩器件選用。對(duì)于VDD 的電壓有效范圍為 ～ 。 I/O 口的承受力為 5V 電壓。具有 28 腳TSSOP,PLCC 及 HVQFN 封裝。 附加特性 以 18MHz 為其運(yùn)行頻率時(shí)，除了乘法與除法口令要求外，對(duì)于高速 80C51 CPU 來說，其指令所運(yùn)行的周期為 111~222ns。相同時(shí)刻下，其運(yùn)行速率是標(biāo)準(zhǔn)80C51 器件的 6 倍。僅利用頻率值較低的時(shí)鐘就能擁有相似的性能，很明顯的減少了功耗及相關(guān)的 EMI。使用公用 EPROM 編程器可對(duì) Flash 實(shí)行簡單的操作。Flash 的保密位能夠?qū)Τ绦虻淖x取進(jìn)行相關(guān)的保護(hù)。器件在最終運(yùn)行中進(jìn)行固定時(shí)，能夠使用可串行 Flash 在系統(tǒng)編程方法進(jìn)行編程。 Flash 程序存儲(chǔ)器能夠在應(yīng)用中將編程（ IAP）得以實(shí)現(xiàn)?？梢詫⒋a在此程序運(yùn)行中加以改變。低電壓復(fù)位能夠在電源產(chǎn)生事故時(shí)命令其關(guān)閉系統(tǒng)以確保安全?？梢詾榇斯δ芴峁┮粋€(gè)中斷，對(duì)其 予以實(shí)現(xiàn)。 XXXXXXXX 00 000000000000000000 8 對(duì)其可配置的片內(nèi)振蕩器的頻率范圍進(jìn)行研究。其振蕩器選項(xiàng)所支持實(shí)現(xiàn)的頻率在最大的工作范圍內(nèi)為 20KHz～ 18MHz。此時(shí)的振蕩器的檢測工作就會(huì)失效?？删幊?I/O 接口的傳出模式：準(zhǔn)雙向口，開漏輸出，推挽以及相關(guān)的輸入功能。端口檢測。當(dāng) P0 口管腳的值與其他模式不能相符合時(shí)，容易出現(xiàn)一個(gè)中斷。并且全部的口線都擁有 LED 的驅(qū)動(dòng)功能。但對(duì)于芯片的整個(gè)核心會(huì)有一個(gè)最大值對(duì)其所限制。 可控制口線輸出的轉(zhuǎn)換速率能夠減少 EMI，將傳送的最小跳變時(shí)間控制在10ns 之內(nèi)，當(dāng)進(jìn)行相關(guān)的片內(nèi)復(fù)位工作時(shí)， P89LPC933/934/935/936 僅僅進(jìn)行電源和地的連接即可， 4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)， 8 個(gè)鍵盤中斷輸入，另加 2 路外部中斷輸入，施密特觸發(fā)端口輸入，雙數(shù)據(jù)指針，仿真支持。 圖 24 P89LPC35 管腳配置 P89LPC936j具有 4個(gè) I/O接口，分別用 P0、 P P2 以及 P3進(jìn)行表示。 P0、 P1 和P2的位數(shù)為 8 位 I/O接口，而 P3具有 2位 I/O接口。除了 3個(gè)接口之外， P89LPC936 全部的的 I/O接口都可以由軟件調(diào)制生成 4類輸出型之一。四種輸出類型為：基于準(zhǔn)雙向口模式、推挽、開漏輸出以及僅為輸入功能。其 中任意一個(gè)口裝配有 2個(gè)控制寄存器以供其選用任意管腳的輸出類型。每個(gè) P89LPC936 輸出口均能提供灌電流驅(qū)動(dòng) LED。但是其所產(chǎn)出的各項(xiàng)電流總合不能大于其標(biāo)準(zhǔn)的額定電流值。 本章小結(jié) 本章所講 在于保障 紅外無線數(shù)據(jù)的傳輸過程能夠安全實(shí)現(xiàn)、準(zhǔn)確無誤。其研究所涉及的步驟為數(shù)據(jù)的輸入與輸出，進(jìn)行調(diào)制控制相關(guān)信號(hào)的發(fā)送以及紅外傳輸XXXXXXXX 00 000000000000000000 9 等。 第 3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) MCU外圍電路 本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的發(fā)送機(jī)硬件主要由兩大模塊所構(gòu)成，主控及受控模塊。其中主控制模塊中含有 lpc935，而受控模塊是由鍵盤 、 LED 顯示器以及紅外線發(fā)送接收裝置所組成。 lpc935 能夠作為從機(jī)的主控模塊，并同時(shí)借助于 LED 顯示器及相關(guān)的紅外線裝置組成其受控模塊。其中，在本系統(tǒng)的主接收機(jī)設(shè)計(jì)過程中，主要依靠 6MHz 的晶振為其主控模塊 lpc935 提供了有效的工作時(shí)鐘保障。數(shù)據(jù)是由發(fā)送機(jī)經(jīng)鍵盤敲打傳送后所輸出的，并通過單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的處理工作，從而分析其所傳輸?shù)母黝悢?shù)據(jù)情況。信號(hào)源再被接收機(jī)所收到后，分析并處理相應(yīng)的信號(hào)，參照其共有的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，進(jìn)行信息的反饋工作，觀察其顯示狀況。其具體的流程圖如圖 31 所示。 圖 31 整體系統(tǒng) 方框圖 LPC935 單片機(jī)的設(shè)計(jì)理念為打造出可以集多種系統(tǒng)模塊為一身并且能提高其速效性、降低其功能損耗值的一種單片機(jī)處理器。在所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際操作過程中，能有效控制其元件數(shù)量及 PCB 的相對(duì)接觸面積，同時(shí)還能保障其系統(tǒng)有效運(yùn)行的安全穩(wěn)定性能。 采取兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，其中每一個(gè)都能被設(shè)定為溢出時(shí)碰發(fā)相應(yīng)接口傳送以及作為 PWM 所傳送的捕捉 /對(duì)比單元 CCU 所供給 PWM 接入捕捉及傳送的對(duì)比功能。 根據(jù)以上各類所述的功能模塊作用，在利用少許外設(shè)配件的幫助便能發(fā)揮出最大程度的作用。以下均以其 P89LPC935 為例 ，進(jìn)而對(duì)其相關(guān)的模塊及通訊功能 鍵盤輸入電源單片機(jī)lpc 935紅外接收Led 顯示模塊紅外發(fā)送XXXXXXXX 00 000000000000000000 10 加以研究。 紅外發(fā)射接受部分 紅外發(fā)射接受部分主要依靠于 P89LPC935的片內(nèi) CCU模塊而支撐， UART會(huì)將所生成的 38KHz的載波頻率進(jìn)行調(diào)制處理，然后用二極管進(jìn)行傳送，并用相關(guān)的紅外接收模塊予以接收。接受值的國定頻率控制在 38KHz內(nèi)，運(yùn)行紅外線所特有的調(diào)節(jié)能力對(duì)其處理，最終將處理后所得到的數(shù)據(jù)傳送到 UART的 RXD引腳中，并且將其波特率的頻率值 設(shè)定為 2400bps。對(duì)于較高標(biāo)準(zhǔn)要求的波特率編碼信號(hào)而言，38KHz的載波頻率不適用于電路調(diào)制過程中的抗干擾狀況， 應(yīng)繼續(xù)使用 38K的載波才能確保其傳輸過程中的抗干擾力得到加強(qiáng)。 圖 32 紅外發(fā)射模塊 把所接收到的紅外光信號(hào)經(jīng)處理后轉(zhuǎn)變?yōu)榇写a信號(hào)。利用專門的集成芯片作為其電路的構(gòu)成元件。 XXXXXXXX 00 000000000000000000 11 圖 33 紅外接受模塊 鍵盤模塊和顯示模塊 按鍵的組合集體構(gòu)成了鍵盤的存在，是在微機(jī)系統(tǒng)中是必不可少的外設(shè)裝置。作為進(jìn)行人機(jī)交流的橋梁，可利用鍵盤進(jìn)行一系列的有關(guān)計(jì)算機(jī)及程序方面的操作。其所具有的作用意義重大。根據(jù)譯碼的方式不同，鍵盤可分為編碼式及非編碼式；而按照連接方法的區(qū)別，又可以分為獨(dú)立式和矩陣式。當(dāng)前，因考 慮到成本問題的限制，一般都會(huì)選用性價(jià)比較高的非編碼式鍵盤作為其微機(jī)系統(tǒng)的外設(shè)部件。 圖 34 鍵盤輸入模塊 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)功能鍵所需要數(shù)量較多的鍵，為了不使單片機(jī)的 I/O 資源遭到浪費(fèi)，故使用 4? 4 陣的非編碼鍵盤方式，如圖 34 所示。 所有的按鍵均為固定行列值所設(shè)置，其所組合的目的在于準(zhǔn)確的對(duì)按鍵編碼進(jìn)行辨別。矩陣行列線所進(jìn)行通信的方式為利用其接口與中央處理器。在整個(gè)程序處理過程中鍵盤的作用是判定其是否被按下，而其功能在于使其發(fā)生在開閉按鍵時(shí)所產(chǎn)生的抖動(dòng)消除。 目 前市場使用最多的是機(jī)械觸點(diǎn)式的鍵盤。因其所特有的彈性優(yōu)勢致使其在開閉過程中均會(huì)出現(xiàn)略微抖動(dòng)現(xiàn)象，代表著電壓信號(hào)的抖動(dòng)，其所持續(xù)的時(shí)間周期為 5～ 10ms。所以，必須消除運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的這一現(xiàn)象，以免更嚴(yán)重的錯(cuò)誤發(fā)生。通常情況下可以采用的辦法有兩種，但是考慮到成本問題等因素的限制，本設(shè)計(jì)采用的是性價(jià)比較高較為適合的軟件消除抖動(dòng)法。 利用共陽方式來設(shè)計(jì)數(shù)碼管，運(yùn)用單片機(jī)將經(jīng)過解碼后的數(shù)據(jù)從 P2 口傳送至七段數(shù)碼管并予以顯示出來，在此過程中所運(yùn)用的技術(shù)手法是基于軟件編程而實(shí)現(xiàn)的。其原理圖如下： XXXXXXXX 00 000000000000000000 12 圖 35 數(shù)碼管 顯示模塊 表 31 管腳對(duì)應(yīng) 單片機(jī)管腳 對(duì)應(yīng)數(shù)碼管字段 E D G C F B A 電源模塊 系統(tǒng)在工作運(yùn)行時(shí)，其額定電壓值應(yīng)控制在 ～ ，其相關(guān)的電源電路原理如圖 36所示。直流電源被接口 DC所進(jìn)行輸送，其值為 5V ，采用二極管 D2 能夠用于電源的導(dǎo)向所限制，經(jīng)過 C1 C14濾波后所處理，在由 HT7130 進(jìn)行后續(xù)處置，最終將電源電壓值穩(wěn)定在 3V。如 圖 36所示。 XXXXXXXX 00 000000000000000000 13 圖 36 電源穩(wěn)壓模 塊 URT串口通信模塊 單片機(jī) I/O 口所利用到的電平為 TTL，其運(yùn)行中的邏輯狀態(tài)借助于電平電勢的高低變化來判斷， RS— 232C 通信協(xié)議通常被用在串行通信的運(yùn)行中，其主要作用為利用電壓的正負(fù)值來判定其邏輯狀態(tài)，因其兩者間的電平值不相同，故此需要用電平來對(duì)其接口進(jìn)行相關(guān)的匹配工作。常使用的匹配設(shè)備為三極管或?qū)Ｓ眯酒?MAX232。本設(shè)計(jì)所使用的芯片為 MAX232。如圖 37 所示 [6]。 圖 37 UART 串口通信模塊 XXXXXXXX 00 000000000000000000 14 詳述