【文章內(nèi)容簡介】 5%，即 ~。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時 ，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。 單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機(jī)器周期 (24 個振蕩周期 )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 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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，下接一個電阻到地即可。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電 容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間 [5]。復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全 “ 1”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可 能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 (2)手動按鈕復(fù)位 手動按鈕復(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 之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。 手動按鈕 復(fù)位電路如圖 所示， Vcc 上電時， C 充電，在 10K 電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個毫秒后， 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 個中斷向量：兩個外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個定時器中斷（定時器 0、 2）和串行口中斷。 AT89C52 有 INT0 和 INT1 兩條外部中斷請求輸入線，用于輸入兩個外部中斷請求信號，并允許外部中斷源以低電平或負(fù)邊沿兩種中斷出發(fā)方式輸入中斷請求信號。 定時/計(jì)數(shù)器溢出中斷是單片機(jī)內(nèi)部的中斷，給定時 /計(jì)數(shù)器中裝入初值后開始定時 /計(jì)數(shù)，當(dāng)定時 /計(jì)數(shù)器裝滿后產(chǎn)生溢出，定時 /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。 1. 定時 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 的作用是控制定時器的啟、停，標(biāo)志定時器溢出和中斷情況。 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 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 定時器的選擇和工作方式的選擇是由定時器控制寄存器 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 定時器溢出中斷由 AT89C52 內(nèi)部定時器中斷源產(chǎn)生，它有三個定時器 T0、 T1 和T2，別由高 8 位低 8 位組成，均可以通過字節(jié)傳送指令為它們設(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 /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 /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 自動重裝初值的 8 為計(jì)數(shù)器 方式 3 T0 為兩個 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)采用定時器 0 的方式一 ,它是 8 位自動重裝的定時方式。 需先對定時方式控制寄存器 TMOD 設(shè)置， 然后給 T0 定時器的高八位和低八位賦初值 ,然后開總中斷允許（ EA=1） ， 開定時器 T0 中斷（ ET0=1），最后啟動定時器 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)行兩級控制的。 IE 有一個中斷總開關(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)部定時器 T0 中斷和外部 INT0 中斷，每個中斷的啟動都要令 EA=1，然后開啟天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 相應(yīng)的控制位才可以啟動該中斷。 對于 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 ET0 進(jìn)行設(shè)置，這些內(nèi)容在第五章將會講到。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動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，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)字信號后輸出。 紅外信號的發(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玫降男盘枖?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)行等即個步驟，就組成了一個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，要將信號發(fā)射出去，必須要有載波信號和要發(fā)射的信號做 “與 ”運(yùn)算 之后 ，再送給紅外發(fā)射管發(fā)射，才能將紅外信號傳送出去。本設(shè)計(jì)采用 HS6221 芯片電路對紅外 紅外信號 進(jìn)行 發(fā)射，就是將某個按鍵所對應(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)動紅外發(fā)射管將信號發(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 。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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 各個管腳定義 HS6221 各個管腳定義 下表 所示。 表 HS6221管腳定義 Table HS6221 Pin Definition 管腳號 符號 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 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 當(dāng)某個按鍵按下時，系統(tǒng)首先發(fā)射一個完整的全碼，然后經(jīng)延時一段時間，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 108ms，每兩個引導(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)碼的反碼也同時被傳送。碼型結(jié)構(gòu)如圖 。 引導(dǎo)碼由一個 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時間構(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數(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)分是哪一個鍵被按下，也就是該鍵對應(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同樣的反碼供誤碼校驗(yàn)用。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 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，所以接收的時候最先接收的是低位。一個信息發(fā)送是由9ms 的 AGC 自動增益控制脈沖開頭，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?？偟膫鬏敃r間是固定的，因?yàn)槊恳晃欢加蟹创a傳送。一個命令只發(fā)送一次，即使遙控器上的按鍵一直按著。但是會每 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，則這個碼就是無效碼。 紅外 信號 解碼的基本原理 由于信號數(shù)據(jù)的 “0”和 “1”傳輸 時長不同，故單片機(jī)可以根據(jù)數(shù)據(jù)碼的長度來對紅外信號進(jìn)行解碼。簡而言之，紅外遙控的實(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)，以天津理工