【文章內(nèi)容簡介】 相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。當 4 路紅外遙控器接收器的紅外一體接收頭接收到遙控信號經(jīng)單片機處理后判斷是否對受控電器進行控制， 從而通過繼電器的開合控制 電器 的開關(guān) 并由顯示設(shè)備顯示出當前受控電器的 數(shù) 量 。 整體 框圖 ： 圖 整體框圖 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 8 頁 第 3 章 硬件電路設(shè)計 由于本設(shè)計為一紅外遙控裝置 ,根據(jù)所選擇方案將其分為發(fā)射和接收兩大模塊進行設(shè)計。 元器件選擇 主控芯片 AT89C51 單片機的簡介 AT89C51 是一 種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。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)標準的 MCS51 指令集和 輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器 。 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P0口的管腳寫 “1”時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 9 頁 定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部 電位 必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 “1”后， 電位 被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電 平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳 電位 被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳 電位 被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 10 頁 時間。 PROGALE/ ：當訪問外部存儲器時，地址鎖存 允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE 脈沖。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期 PSEN 兩次 有效。 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 VPPEA/ ：當 EA 保持低電平時，則在此期間 訪問 外 部 程 序 存 儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 EA 端保持高電平時，此間 訪問 內(nèi)部程序存儲器。 在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 AT89C51 一共有 40 個引腳，如圖 所示 : 圖 AT89C51 引腳圖 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 11 頁 紅外一體化接收頭 HS0038 簡介 紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將 遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識 別的 TTL 信號，這樣大大簡化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭 HS0038，外觀圖如圖 （ a） 所示。 圖 (a) HS0038 外觀圖 HS0038 為 黑色環(huán)氧樹脂封裝，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)射信號情況下，其接收距離可達 35m。它能與TTL、 COMS 電路兼容。 HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號頻率為 38kHz,周期約 26us,同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號。三個管腳分別是地、 +5V 電源、解調(diào)信號輸出端。紅外一體化接收頭的測試可以利用圖(b)所示的電路進行。 圖 (b) HS0038 測試圖 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 12 頁 在 HS0038 的電源端與信號輸出端之間接上一只二極管及一只發(fā)光二極管后，再配上規(guī)定的工作電源（為 +5V），當手拿遙控器對著接收頭按任意鍵時，發(fā)光二極管會閃爍，說明紅外接收頭和遙控器工作都正常；如果發(fā)光二極管不閃爍發(fā)光，說明紅外接收頭和遙控器至少有一個損壞。只要確保遙控器工作正常，很容易判斷紅外接收頭的優(yōu)劣。 發(fā)射電路部分 按鍵 控制 電路 發(fā)射端按鍵 控制電路如圖 所示。 由于本設(shè)計所控制的電器數(shù)目較少，所以發(fā)射端采用獨立按鍵，直接使用單片機上的接口 接 5 個點觸式開 關(guān)即可。其中單片機端口 至 口 接 5 個點觸式開關(guān) ， 通過 I/O 口讀入鍵狀態(tài)，當有鍵被按下時 I/O口變?yōu)榈碗娖?，而未被按下的鍵對應(yīng)為高電平，這樣通過讀電平狀態(tài)可判斷是否有鍵按下和哪個鍵被按下 ,進而 用來遙控電器電源開關(guān)。 圖 按鍵控制電路 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射電路如圖 所示。 單片機 口作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 38kHz 載波編碼， 晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用， 本設(shè)計采用的是一個 NPN 型的三級管 9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級 接法。因為從 口出來的為高電壓，而三級管 9013 不能承受此電壓，所以采用了一個阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級管上的電壓。 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 13 頁 圖 紅外發(fā)射電路 接收電路部分 電源電路 單片機正常工作電壓為 +5V， 因此 本 設(shè)計的電源電路主要是提供 給 單片機工作電壓。圖 (a)是為單片機提供電壓的電源電路。在這個電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器 LM7805， 可以輸出 +5V 的直流電壓以供給單片機。 圖 (a) 電源電路 三端集成 穩(wěn)壓器 LM7805，總共 有三條引腳，分別是輸 入端、接地端和輸出端 。用 LM78\LM79 系列三端穩(wěn)壓 器 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 (b) 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 14 頁 所示。 圖 (b) LM7805 內(nèi)部示意圖 紅外接收電路 紅外接收電路如圖 所示。本設(shè)計接收器件采用的是 HS0038 通用一體化紅外接收頭。 HS0038 與單片機的 口相連，它的作用是將收接收的紅外光轉(zhuǎn)化為電信號。 圖 紅外接收電路圖 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管顯示電路如圖 所示。數(shù)碼管采用共陰極數(shù)碼管，與單片機的 至 口相接。數(shù)碼管用來顯示繼電器接通的個數(shù)，系統(tǒng)剛啟動時，數(shù)碼管顯示為 0。數(shù)碼管最大顯示數(shù)字為 4。 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 15 頁 圖 數(shù)碼管顯示電路 繼電器控制 電路 繼電器的控制電路如圖 所示。 由圖可知單片機的 端口控制一個單刀單擲繼電器，繼電器的常開觸點外接 用 電器上。與繼電器內(nèi)部線圈相連接的兩個端子 ，一端直接與 5V 電源 的 正極相連，另一端接至三極管的射極。當單片機控制端給三極管基極一個低電平時，三極管導(dǎo)通，線圈有電流流過，繼電器吸合；當 單片機控制端給三極管基極一個高電平時，三極管截止，線圈無電流流過，繼電器斷開。 圖 繼電器控制電路 煙臺南山學院畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 第 16 頁 在應(yīng)用該電路時需要注意以下幾點： LED 發(fā)光二極管用來指示繼電器工作情況 ，繼電器吸合時指示燈亮。但是與發(fā)光二極管相連的限流電阻 和 與單片機相連的限流電阻的比值一定要大于 10倍 ，即 (R4/R3)10。否則由于加在繼電器兩端的 電壓過低而不能使繼電器吸合。 線圈 兩端反接一個二極管。這個二極管非常重要，當使用電磁繼電器時必須連接。原因：線圈通電正常工作時，二極管對電路不起作用。當繼電 器