【文章內容簡介】 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 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——時鐘脈沖輸入端。在脈沖上升沿實現移位；當 CP=0、 /MR=1 時，輸出保持不變。 單片機硬件電路 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。交流電經過橋式整流變成直流電 ,再經過電容濾波。 7805 集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的＋ 5V 電源。用一個發(fā)光二級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 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 8 圖 32 電源電路圖 復位電路 單片機復位時 RESET 需要保持 96 個晶振周期的高電平 (即需 8 個機器周期 )。復位以后 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數器 PC 清零。只要 RESET 保持高電平， AT89C51 就會循環(huán)復位。 RESET 當由高電平變?yōu)榈碗娖胶螅瑔纹瑱C從程序存儲器 0 地址開始執(zhí)行程序。但單片機復位不影響內部 RAM 的狀態(tài)，包括工作寄存器 R0─R7。 常見的復位電路有：上電復位電路和上電按鈕復位電路，在本設計中均采用上電按鈕復位電路，如圖 33 所示。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 9 圖 33 復位電路 晶 振電路 所謂的晶振電路即指單片機的時鐘電路。該電路通常有內部時鐘電路和外部時鐘電路。一般選用前者。單片機芯片內部有一個反相放大器構成的振蕩器。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電容連接起來可構成一個石英晶體振蕩器如圖 34 所示。時鐘發(fā)生器是一個 2 分頻電路。它把晶體振蕩器的頻率 2 分頻后供給片內其他電路。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)光二級管它是 電視機、影碟機、音響裝置、空調等各類紅外遙控系統(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，受控裝置中均有相應的紅外光 —電轉換元件，通過這個轉換把相應的光信號轉換為電信號。 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 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（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的受控裝置時，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)，因為脈動光（調制光）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)光二極管產生調制光，只需在驅動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。實用中已有紅外發(fā)射和接收配對的二級管。在本設計中采用 紅外一體化接收頭 HS0038。 它有如下優(yōu)點：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雜程度和電路的設計工作，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)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源 干擾，內附磁屏蔽功耗低，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 35 m。它能與TTL、 COMS 電路兼容。 HS0038 為直立側面收光型。它接收紅外信號頻率為38KHZ,周期約 26μs，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 ( 3)分別是地、＋ 5 V 電源、解調信號輸出端 。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 11 圖 36 紅外接收圖 34 矩陣鍵盤 在單片機運用系統(tǒng)中，經常使用簡單的鍵盤和 BCD 撥碼盤作為系統(tǒng)的輸入。鍵盤由一組常開的按鍵組成， 可以通過鍵盤輸入數據或命令。每個按鍵都被賦予一個代碼，稱為鍵碼。鍵碼分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是通過一個編碼電路識別閉合鍵的鍵碼，而非編碼鍵盤是通過軟件來識別鍵盤的。通常由于機械觸點的彈性作用，觸點在閉合和斷開瞬間的電接觸情況不穩(wěn)定，造成了電壓信號的抖動現象，鍵抖動的時間一般為 5—10ms。為了避免一次閉合引起 CPU 多次處理，通常會采取去抖動措施。 非編碼鍵盤有獨立式鍵盤和行列式 (矩陣 )鍵盤。由于前者在按鍵較多時會站用較多的 I/O 口，因此采用行列式 (矩陣 )鍵盤，如圖 37 所示。 行列式鍵盤又叫矩陣鍵 盤，是將 I/O 線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設置在行線和列線的交叉點上，它是通過檢測鍵盤有無閉合以及查找閉合鍵的鍵號，一般采用掃描法。在這里設計的 34 的矩陣鍵盤。 (1)先向所有的行線輸出 0，列線輸出 1， 然后檢測各列線的按鍵狀態(tài)，由相應的列線讀入累加器 A 中。有鍵按下時，對應的列線輸入 0，無鍵按下時所有的列線輸入為 1。 (2)若有鍵閉合，依次從行線上逐列輸出 0，然后依次檢測各列線的狀態(tài)。若為1，說明閉合鍵不在該列；若有的為 0，則說明閉合鍵在該列與行線的交點上。由于每個按鍵所有的行號與列號不相同， 所以每個按鍵按行號加列號的值賦予了一個鍵號。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 12 圖 37 矩陣鍵盤圖 數碼管 單片機運用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 LED（發(fā)光二級管顯示器）和 LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。 LED 顯示器結構與原理： LED 顯示器是由發(fā)光二級管顯示字段的顯示器件有共陰極與共陽極兩種。 如圖 38 所示 ， 其中 7 只發(fā)光二級管 (ag7 段 )構成字符 “8”，另外還有一只小數點發(fā)光二級管 dp。當某個發(fā)光二級管的陽極為高電平時，發(fā)光二級管點亮。當人為控 制某幾段發(fā)光二級管點亮就能顯示某個數碼或字符。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示與動態(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 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 13 表 31 LED 顯示器的字段碼（ 7 段碼） 發(fā)光二級管LED LED 簡介 發(fā)光二極管簡 稱為 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。 當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。它是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能；而紅外二極管在正向導通時會發(fā)出紅外光。常簡寫為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個 PN 結組成，也具有單向導電性。 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 正向導通、反向截止、擊穿特性。 它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電 阻以 控制通過管子的電流，以防止擊穿。 (2)發(fā)光二極管 (LED)的主要參數 。 Ifm： 允許加的最大正向直流電流，超過此值 LED 損壞。 IF： 指 LED 正常發(fā)光時的正向電流值。 VF： 在給定的正向電流下測得的工作電壓。 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 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 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 14 VRm： 允許加的最大反向電壓，超過此值 LED 可能被擊穿損壞。 電磁繼電器 在開鎖部分采用電磁繼電器。通過單片機來控制其線圈的通斷電，從而控制其觸點的吸和與斷開。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控 制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關 ”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。一般用符號 “J”表示。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的 位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。 。 (1)額定工作電壓 ： 是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。在這采用直流電壓 (+5V)的工作電壓來驅動。 (2)直流電阻 ： 是指繼電器中線圈的直流電阻。 (3)吸合電流 ： 是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流。在正常使用時，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。 報警器 在報警部分，使用揚聲器。從單片 機發(fā)出的引腳 ()控制信號，經一個三極管放大后再驅動揚聲器，使整個系統(tǒng)產生報警。報警電路如圖 39 所示。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 15 圖 39 報警電路圖 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（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 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 17 ，如圖 311 所示。 圖 311 主機硬件電路 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 18 本章小結 本章主要圍繞電子密碼鎖的硬件電路展開，介紹了 74LS164 芯片，單片機的硬件電路，發(fā)射和接收裝置，矩陣鍵盤，數碼管，發(fā)光二極管，電磁繼電器以及報警器。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 19 第 4 章 軟件程序設計 遙控發(fā)射部 分程序設計 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 主要是對定時器 T1 定時的方式的設定、計數器的初始化等。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 開始 返回 鍵盤掃描 轉按鍵功能程序 有鍵閉合？ 轉脈沖發(fā)射程序 *鍵按下？ 開始發(fā)送 初始化 哈爾濱工業(yè)大學 華德應用技術學院 畢業(yè)設計（論文） 20 LCALL KEYIN AJMP START CLEAR: MOV P1,0FFH CLR MOV SP,70H MOV IE,00H。關總中斷與中斷 1 MOV TMOD,20H。設定時器 T1 方式 2 自動重裝模式 MOV TH1,0F3H。定時 13us MOV TL1,0