【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。 圖 單片機(jī)的上電復(fù)位電路 Singlechip poweron reset circuit (1)上電復(fù)位 7 AT89C51 的上電復(fù)位電路如圖 所示，只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc 端，下接一個(gè)電阻到地即可。上電復(fù)位的工作過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電 容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號(hào)必須維持足夠長的時(shí)間 [5]。復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全 “ 1”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個(gè)合適的初值，因此， CPU 可 能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 (2)手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平（圖 ）。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 Vcc 的 +5V 電平就會(huì)直接加到 RST 端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。 手動(dòng)按鈕 復(fù)位電路如圖 所示， Vcc 上電時(shí)， C 充電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后， C 充滿， 10K 電阻上電流降為 0，電壓也為 0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下開關(guān) S， C 放電。開關(guān) S 斷開， C 又充電，在 10K電阻上出現(xiàn) 電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 單片機(jī)的 中斷系統(tǒng) AT89C52 共有 6 個(gè)中斷向量：兩個(gè)外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個(gè)定時(shí)器中斷（定時(shí)器 0、 2）和串行口中斷。 AT89C52 有 INT0 和 INT1 兩條外部中斷請(qǐng)求輸入線，用于輸入兩個(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)，并允許外部中斷源以低電平或負(fù)邊沿兩種中斷出發(fā)方式輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷是單片機(jī)內(nèi)部的中斷，給定時(shí) /計(jì)數(shù)器中裝入初值后開始定時(shí) /計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器裝滿后產(chǎn)生溢出，定時(shí) /計(jì)數(shù)器中數(shù)據(jù)由全 “ 1” 變?yōu)槿?“ 0” ，并使 TF0/TF1變?yōu)?“ 1” ，這樣就產(chǎn)生了中斷的申請(qǐng)。 1. 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 的作用是控制定時(shí)器的啟、停，標(biāo)志定時(shí)器溢出和中斷情況。 TCON 的格式如圖所示。其中， TFl， TRl， TF0 和 TR0 位用于定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； IEl， ITl， IE0 和 IT0位用于中斷系統(tǒng)。 表 TCON的位定義 Table TCON bits define TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 位地址 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 控制寄存器 8 定時(shí)器的選擇和工作方式的選擇是由定時(shí)器控制寄存器 TCON 的設(shè)定值而定的，TCON 的各位定義如表 。 表 TMOD的位定義 Table TMOD bits define TMOD 7 6 5 4 3 2 1 0 89H GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定時(shí)器溢出中斷由 AT89C52 內(nèi)部定時(shí)器中斷源產(chǎn)生，它有三個(gè)定時(shí)器 T0、 T1 和T2，別由高 8 位低 8 位組成，均可以通過字節(jié)傳送指令為它們?cè)O(shè)定初值。 工作方式的選擇由 TMOD 中的 M1M0 決定，如 M1M0=1，那 么定時(shí) /計(jì)數(shù)器就以方式 1 工作 [6]。 四 種工作方式功能如表 。 表 AT89C52的 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 的工作方式 Table AT89C52 Timer / Counter work mode 工作方式 計(jì)數(shù)器功能 方式 0 13 位計(jì)數(shù)器 方式 1 16 為計(jì)數(shù)器 方式 2 自動(dòng)重裝初值的 8 為計(jì)數(shù)器 方式 3 T0 為兩個(gè) 8 位獨(dú)立計(jì)數(shù)器， T1 為無中斷重裝 8 位計(jì)數(shù)器 本系統(tǒng)采用定時(shí)器 0 的方式一 ,它是 8 位自動(dòng)重裝的定時(shí)方式。 需先對(duì)定時(shí)方式控制寄存器 TMOD 設(shè)置， 然后給 T0 定時(shí)器的高八位和低八位賦初值 ,然后開總中斷允許（ EA=1） ， 開定時(shí)器 T0 中斷（ ET0=1），最后啟動(dòng)定時(shí)器 T0（ TR0=1）。 中斷的開放和關(guān)閉是通過中斷允許寄存器 IE 進(jìn)行兩級(jí)控制的。 IE 有一個(gè)中斷總開關(guān) EA，要使某一中斷開啟，不僅要開啟該中斷標(biāo)志位，還需要開啟中斷總開關(guān) EA， IE的各位定義如 表 所示： 表 IE各位的功能定義 Table IE to function definitions IE EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 功能 總中斷開關(guān) T0 中斷允許 串口中斷允許 T1 中斷允許 INT1中斷允許 T1 中斷允許 INT0中斷允許 不論是外部中斷還是內(nèi)部中斷的開始，都要對(duì)中斷允許寄存器 IE 進(jìn)行設(shè)置，本系統(tǒng)用到內(nèi)部定時(shí)器 T0 中斷和外部 INT0 中斷，每個(gè)中斷的啟動(dòng)都要令 EA=1，然后開啟 9 相應(yīng)的控制位才可以啟動(dòng)該中斷。 對(duì)于 INT0 中斷，還需要設(shè)置其觸發(fā)方式 [10]。外部中斷的觸發(fā)方式有低電平觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種方式，本系統(tǒng)采用的是下降沿觸發(fā)方式所以要對(duì) ET0 進(jìn)行設(shè)置，這些內(nèi)容在第五章將會(huì)講到。 10 第三章 紅外發(fā) 射和接收基本原理 紅外遙控是利用 950nm 近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的載體即：通信信道。發(fā)送端采用脈沖位置調(diào)制方式 (PPM)。將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動(dòng)紅外接收管以光脈沖的形式發(fā)送出去 [7]。在接收端，一體化接收頭將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。 紅外信號(hào)的發(fā)射使用的是 HS6221 芯片， 它采用 NEC 編碼標(biāo)準(zhǔn)， 利用 特定的發(fā)射電路和 紅外發(fā)光二極管 將按鍵編碼數(shù)據(jù)發(fā)送出去。在接收端，一體化紅外接收頭 HS0038將接收到 的信號(hào)經(jīng)過放大、反向、整形后傳送到單片機(jī)內(nèi)部，單片機(jī)再經(jīng)過解碼程序?qū)⒌玫降男盘?hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，最終由得到的數(shù)據(jù)碼來設(shè)定單片機(jī)要執(zhí)行的操作。 經(jīng)過發(fā)送、接收、解碼、執(zhí)行等即個(gè)步驟，就組成了一個(gè)完整的紅外遙控系統(tǒng) （如圖 ） 。 解 碼單 片 機(jī)鍵 盤 編 碼 和 調(diào) 制光 電 放 大解 調(diào)遙 控 器一 體 化 接 收 頭圖 整體系統(tǒng)框圖 The overall system block diagram 紅外發(fā)射系統(tǒng)的原理 根據(jù)紅外發(fā)射管本身的物理特性，要將信號(hào)發(fā)射出去，必須要有載波信號(hào)和要發(fā)射的信號(hào)做 “與 ”運(yùn)算 之后 ，再送給紅外發(fā)射管發(fā)射，才能將紅外信號(hào)傳送出去。本設(shè)計(jì)采用 HS6221 芯片電路對(duì)紅外 紅外信號(hào) 進(jìn)行 發(fā)射，就是將某個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的控制指令和系統(tǒng)碼 (由 0 和 1 組成的序列 )調(diào)制在 38KHz，然后經(jīng)放大、經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管將信號(hào)發(fā)射出去。 不同公司的遙控芯片采用的遙控碼格式也不一樣。 HS6221 采用應(yīng)用較普遍的 NEC標(biāo)準(zhǔn)。 NEC 標(biāo)準(zhǔn)的載波波形如圖 ， 使用 455KHz 的 晶振，經(jīng)內(nèi)部分頻電路，信號(hào)被調(diào)制在 ，占空比是 1/3。 為了更好的理解紅外數(shù)據(jù)格式和發(fā)射原理，下面介紹HS6221 芯片的特性功能 。 11 紅外發(fā)射芯片 HS6221 HS6221 芯片是通用紅外遙控發(fā)射集成電路 ， 采用 CMOS 工藝制造 ,最多可外接 64個(gè)按鍵 ， 并有三組雙重按鍵。應(yīng)用于電視機(jī)、空調(diào)， DVD 等電器設(shè)備。 HS6221 管腳 分布 如圖 所示。 圖 HS6221管腳分布 HS6221 pin distribution 各個(gè)管腳定義 HS6221 各個(gè)管腳定義 下表 所示。 表 HS6221管腳定義 Table HS6221 Pin Definition 管腳號(hào) 符號(hào) 輸入 /輸出 功能描述 1~4 K10~K13 I 鍵掃描輸入端 5 REM O 數(shù)據(jù)輸出管腳（遙控輸出） 6 Vdd 電源正端 7 SEL I 選擇管腳 8 OSCO O 振蕩器管腳（輸出） 9 OSCI I 振蕩器管腳（輸入） 10 Vss 電源負(fù)端 11 LMP 輸出 LED 指示 12~19 KI/O0~KI/O7 I/O 鍵掃描輸入 /輸出管腳 20 CCS I 鍵掃描輸入端 12 當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)首先發(fā)射一個(gè)完整的全碼，然后經(jīng)延時(shí)一段時(shí)間，再發(fā)射一系列簡碼，直到按鍵 松開即停止發(fā)射。簡碼重復(fù)延時(shí) 108ms，每兩個(gè)引導(dǎo)脈沖上升沿之間的間隔都是 108ms。 2. HS6221 的輸出波形 HS6221 所發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼， 16 位的用戶編碼和 8 位的鍵數(shù)據(jù)碼、鍵數(shù)據(jù)碼的反碼也同時(shí)被傳送。碼型結(jié)構(gòu)如圖 。 引導(dǎo)碼由一個(gè) 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引導(dǎo)，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候， 能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（ PPM）。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分 “ 0” 和 “ 1” 。每次 8 位的碼被傳送之后，它們的反碼也被傳送，減少了系統(tǒng)的誤碼率 [8]。 HS6221 發(fā)送的數(shù)據(jù)，低位在前高位在后，即按照 bit0、 bit bit2……bit7 的順序發(fā)送的。其中用戶碼的高八位是低八位數(shù)據(jù)的反碼，按鍵數(shù)據(jù)碼的高八位是按鍵數(shù)據(jù)第八位的反碼，這樣可以提供糾錯(cuò)能力，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。 HS6221 的輸出波形如圖。 圖 HS6221的輸出波形 The output waveform of the HS6221 紅外信號(hào)的 數(shù)據(jù)格式 包括引導(dǎo)碼（由 9ms 的高電平和 的低電平組成）、 8 位地址碼、 8 位地址反碼、 8 位數(shù)據(jù)碼、 8 位數(shù)據(jù)反碼（如圖 ）。 各部分碼的作用 如下 ： 引導(dǎo)碼用來告知接收器其后為遙控?cái)?shù)據(jù)。地址碼即系統(tǒng)碼用來區(qū)分是哪一機(jī)型的數(shù)據(jù)，同一機(jī)型 的地址碼是相同的，接收端依此來判斷后續(xù)的數(shù)據(jù)是否為須執(zhí)行的指令。數(shù)據(jù)碼用來區(qū)分是哪一個(gè)鍵被按下，也就是該鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值，接收端根據(jù)數(shù)據(jù)碼做出應(yīng)。 簡碼是在持續(xù)按鍵時(shí)發(fā)送的碼。它告知接收端某鍵被連續(xù)地按下。 NEC 編碼數(shù)據(jù)傳輸具有很好的可靠性。其中系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼后分別接著傳送一個(gè)同樣的反碼供誤碼校驗(yàn)用。 13 圖 NEC編碼數(shù)據(jù)格式 NEC encoded data format NEC 協(xié)議最低位先傳送，所以接收的時(shí)候最先接收的是低位。一個(gè)信息發(fā)送是由9ms 的 AGC 自動(dòng)增益控制脈沖開頭，在早期的 IR 紅外接收器中用來設(shè)置增益。接著是 空閑，然后是地址、命令。地址和命令都傳送 2 次，第二次的地址和命令是反碼，可以用來校驗(yàn)接收到的信息。總的傳輸時(shí)間是固定的，因?yàn)槊恳晃欢加蟹创a傳送。一個(gè)命令只發(fā)送一次，即使遙控器上的按鍵一直按著。但是會(huì)每 110ms 發(fā)送一次代碼，此代碼是重復(fù)碼，直到遙控器按鍵釋放 [9]。 位定義 數(shù)據(jù) “ 0” 用高電平 ，低電平 表示；數(shù)據(jù) “ 1” 用 “高電平 ，低電平 表示 （如圖 ） ， 這種用占空比來區(qū)分不同的數(shù)據(jù)的 調(diào)制方式稱為脈沖位置調(diào)制（ PPM）。 圖 NEC中數(shù)據(jù) “0”和 ”1” NEC in the data 0 and 1 在 5ms 只要是上面的任意碼，都會(huì)出現(xiàn)高低電平的變化的，如果超過 5ms 都沒有出現(xiàn)變化，則這個(gè)碼就是無效碼。 紅外 信號(hào) 解碼的基本原理 由于信號(hào)數(shù)據(jù)的 “0”和 “1”傳輸 時(shí)長不同，故單片機(jī)可以根據(jù)數(shù)據(jù)碼的長度來對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行解碼。簡而言之，紅外遙控的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以 14 便利用紅外信道進(jìn)行傳輸。 紅外信號(hào)的解碼是由單片機(jī)完成的，紅外一體化接收頭引腳與單片機(jī)的 口相連。由于紅外信號(hào)的引導(dǎo)碼由 的高電平和 的低電平組成 （如圖 ） ，由引導(dǎo)碼到用戶碼開始這段時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)上升沿，信號(hào)經(jīng)過紅外一體化接收頭反向后到達(dá)單片機(jī)部內(nèi)部就成了兩個(gè)下降沿，要判斷信號(hào)是否開始，只需在第一個(gè)下降沿到來后的 后檢測是否有第二個(gè)下降沿即可。 若在第 一個(gè)下降沿約 之后出現(xiàn)第二個(gè)下降沿說明用戶碼應(yīng)到來，故引導(dǎo)碼的作用相當(dāng)于一個(gè)開始接收的信號(hào)。 在引導(dǎo)碼之后是 32bit 的數(shù)據(jù) “ 0” 或 “ 1” ，當(dāng)檢測到引導(dǎo)碼之后就要對(duì)之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。 紅外一體化接收頭集信號(hào)的接收、放大、反向等功能于一體， HS0038 的輸出引腳經(jīng)過 1K 的電阻與單片機(jī)的 引腳相連，單片機(jī)時(shí)時(shí)檢測