【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 并行輸出的移位寄存器 。 并帶有清除端 。引腳 定義圖 如圖 31 所示。 圖 31 74LS16 引腳定義圖 引 腳說(shuō) 明： 74LS164 是串行輸入、并行輸出的移位寄存器，其引腳功能如下： A、 B——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=0、 /MR=1 時(shí)，輸出保持不變。 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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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)榈碗娖胶螅瑔纹瑱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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 33 復(fù)位電路 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 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 SE303PH303，外形和發(fā)光二極管 LED 相似，發(fā)出XTAL1 XTAL2 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 紅外光（ 近紅外線約 ）。管壓降約 ，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 35 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TTL、 COMS 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 26μs，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 ( 3)分別是地、＋ 5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 36 紅外接收?qǐng)D 34 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 5—10ms。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 I/O 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 I/O 線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點(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 34 的矩陣鍵盤(pán)。 (1)先向所有的行線輸出 0，列線輸出 1， 然后檢測(cè)各列線的按鍵狀態(tài)，由相應(yīng)的列線讀入累加器 A 中。有鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的列線輸入 0，無(wú)鍵按下時(shí)所有的列線輸入為 1。 (2)若有鍵閉合，依次從行線上逐列輸出 0，然后依次檢測(cè)各列線的狀態(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)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 37 矩陣鍵盤(pán)圖 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 )，如表 31 所示。 圖 38 LED 顯示器 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 表 31 LED 顯示器的字段碼（ 7 段碼） 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娦浴? 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)?、反向截止、擊穿特性?它的正向伏安特性曲線很陡，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) 。 Ifm： 允許加的最大正向直流電流，超過(guò)此值 LED 損壞。 IF： 指 LED 正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。 VF： 在給定的正向電流下測(cè)得的工作電壓。 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 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 VRm： 允許加的最大反向電壓，超過(guò)此值 LED 可能被擊穿損壞。 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。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(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。 。 (1)額定工作電壓 ： 是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。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。 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 ()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 39 所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 39 報(bào)警電路圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 完整硬件電路圖 ，如圖 310 所示。 圖 310 遙控器硬件電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ，如圖 311 所示。 圖 311 主機(jī)硬件電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 4 章 軟件程序設(shè)計(jì) 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 程圖 主程序的初始化程序如下 ： START: LCALL CLEAR Y 開(kāi)始 返回 鍵盤(pán)掃描 轉(zhuǎn)按鍵功能程序 有鍵閉合？ 轉(zhuǎn)脈沖發(fā)射程序 *鍵按下？ 開(kāi)始發(fā)送 初始化 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 LCALL KEYIN AJMP START CLEAR: MOV P1,0FFH CLR MOV SP,70H MOV IE,00H。關(guān)總中斷與中斷 1 MOV TMOD,20H。設(shè)定時(shí)器 T1 方式 2 自動(dòng)重裝模式 MOV TH1,0F3H。定時(shí) 13us MOV TL1,0