【文章內容簡介】 64KB 總線 擴展控制器 可編程 I/O 可編程 串行口 128B 數據存儲器 2 16 位 定時 /計數器 8051 CPU 4KB 程序存儲器 13 器和 Flash 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 ① 與 MCS51 兼容 ② 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ③ 可編程串行通道 ④ 片內振蕩器和時鐘電路 ⑤ 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz⑥ 三級程序存儲器鎖定 ⑦ 128*8位內部 RAM⑧ 32可編程 I/O線 ⑨ 兩個 16位定時器 /計數器 ⑩ 5個中斷源 MC51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。 MC51的時鐘可由內部方式或外部方式產生。 內部方式時鐘電路外接晶體以及電容 C C2構成并聯諧振電路，接在放大器產生自激電路，一般晶振可在 2～ 12MHZ之間任選。對外接電容值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小多少會影響振蕩頻率的高低、振蕩器穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。外接晶體時， C1和 C2通常選擇 30pF左右；外接陶瓷諧振器時，C1和 C2的典型值為 47pF。 當采用外部方式時鐘電路時，外部信號接至 XTAL2（內部時鐘電路輸入端），而 XTAL1接地。由于 XTAL2端的邏輯電平不是 TTL的，故建議外接上拉電阻。通常對外部振蕩信號不特殊要求，但需要保證最小高電平及低電平脈寬，一般為頻率低于 12M的方波。 復位即回到初始狀態(tài)，是單片機經常進入的工作狀態(tài)。在設計單片機應用系統時，必須了解單片記的復位狀態(tài)。 單片機的復位是靠外部電路實現的，在振蕩器正在運行的情況下， RST引腳保持二個周期以上時間的高電平，系統復位 。在 RST端出現高電平的第二個周期，執(zhí)行內部復位，以上每個周期重復一次，直至 RST端變低。 復位時， ALE和 /PSEN配置為輸入狀態(tài)。即 ALE=1， /PSEN=1。內部 RAM不受復位的影響。 上電復位電路：上點瞬間， RST端的電位與 Vcc相同，隨著電容的逐步充電，充電電流減小， RST電位逐步下降。上電復位所需的最短時間是振蕩器建立時間加上二個機器周期，在這段時間內， RST端口的電平應維持高于斯密特觸發(fā)器的下閥值。一般 Vcc的上升時間不超過 1ms，振蕩器建立時間不超過 10ms。 復位電路的典型值 為： C取 10uf,R取 ， 故時間常數 t=RC=10 10=82ms，足以滿足要求。 14 圖 8 上電復位電路 MCS51單片機采用的是 40引角的雙列直插封裝（ DIP）放式。如圖 9。在 40條引角中，有 2 條專用于主電源的引角， 2 條外接晶體的引腳， 4 條控制引腳， 3條 I/O引角。下面分別敘述各引腳的功能。 圖 9 MCS51 引腳圖 ①主電源引腳 Vss和 Vcc Vss(20):接地； Vcc（ 40）：正常操作時接 +5V電源。 ②外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2 當外接晶體振蕩器時 XTAL1 和 XTAL2 分別接在外接晶體兩端。當采用外部時鐘方式事 XTAL1接地， XTAL2接外來振蕩信號。 +5V 10181。F Vcc RST 8051 Vss 15 ③控制引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 /PSEN、 /EA/Vpp RST/Vpp(9): 當振蕩器正常運行時，在此引腳上出現二個機器周期以上的高電平單片機復位。 Vcc 掉電期間，此引腳可接備用電 源，以保持 RAM 的數據。當 Vcc 下降到低于規(guī)定的水平，而 VPD在其規(guī)定的電壓范圍內， VPD就向 RAM提供備用電源。 ALE/PROG（ 30）：當訪問外部存儲器時，由單片機的 P2口送出地址的高 8位，P0口送出地址的低 8位，數據也是通過 P0 口傳送。作為 P0口某時送出的信息到底是低 8 位還是傳送的數據，需要有一信號同步地進行分別。當 ALE 信號（允許地址鎖存）為高電平（有效）， P0口送出低 9位地址， ALE信號鎖存低 8為地址。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現正脈沖信號，次頻率為振蕩器頻率的 1/6，因此可用作對輸出的時鐘。但需注意：當訪問外部數據存儲器（執(zhí)行 MOVX 指令）時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE 端可驅動 8 個 LS TTL輸入。 /PSEN（ 29）：程序存儲器讀出選通信號，低電平有效。 MCS51單片機可以外接程序存儲器及數據存儲器，它們的地址可以是重合的。MCS51單片機是通過相應的控制信號來區(qū)別到底 P2口和 P0口送出的是程序存儲器還是數據存儲器地址。從外部程序存儲器取指令（或常數）期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效，此時地址總線上送出地址為程序存儲器地址；如果訪問外部數據存儲器時，這兩 次有效的 PSEN信號將不會出現。外部數據存儲器是靠 /RD（讀）及 /WR（寫）信號來控制的。 /PSEN同樣可以驅動 8個 LSTTL輸入。 /EA/Vpp(31): 當 EA端保持高電平時，訪問內部程序存儲器（ 4KB），但當 PC（程序計數器）值超過 OFFFH 時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序。當/EA保持低電平時，則訪問外部程序存儲器（從 0000H地址開始），不管單片機內部是否有程序存儲器。 在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 （ Vpp）。 ④輸出輸入引腳 ~（ 39~32）： P0口 是一個漏極開路型準雙向 I/O口 可以寫為 1 使其狀態(tài)為懸浮，用作高阻輸入 。在訪問外部存儲器時，它是分時多路轉換的地址（低8位）和數據總線，在訪問期間激活了內部的上拉電阻。 EPROM編程時，它接收指令字節(jié)，而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 ~（ 1~8）： P1口是帶內部上拉電阻 8位雙向 I/O口。 向 P1 口寫入 1時，P1 口被內部上拉為高電平，可用作輸入口。當作為輸入腳時，被外部拉低的 P1 口會因為內部上拉而輸出電流。在 EPROM編程和程序驗證時，它接收低 8位地址。 ~（ 21~28）： P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。在對 EPROM 編程和程序驗證期間，它接收 16 高 8位地址。 ~（ 10~17）： P3 口是一個帶內部上拉電阻的高 8 位雙向 I/O 口。在MCS51中，這 8 個引腳還兼帶有專用功能，這功能如下： 口線 替代的專用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0 (外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) TO(定時器 0的外部輸入 ) T1(定時器 1的外部輸入 ) /WR(外部數據存儲器寫選通 ) /RD(外部數據存儲器讀選通 ) 這些專用功能的口線，在與外部設備接口、外接數據存儲器等反面具有非常重要的作用。 紅外線 發(fā)射電路的設計 要將信號以紅外線的方式發(fā)射出去，首先要把脈沖信號進行調制，而電路中的信號往往比較小，不能驅動負載。所以要通過放大電路將信號放大，通過紅外線發(fā)光二極管發(fā)射出去。發(fā)射器件和放大電路是發(fā)射中必不可少的。 要將紅外線發(fā)射出去，發(fā)射器件是必不可少的，則我們就 要對紅外線的發(fā)射器件進行選擇，要能夠發(fā)射比自然發(fā)射的紅外線有更強的輻射強度。而要對信號接收器件，則要有較強的接收能力，它能將接收的紅外線轉換成足夠強的電信號。 我們把能發(fā)射紅外線和接收紅外線的光電器叫做紅外線傳感器。 根據紅外線的傳感器原理不同，分為主動型和被動型紅外線傳感器，主動型傳感器包括紅外發(fā)射傳感器和紅外接收傳感器。它們配套使用可組成一個完整的紅外線發(fā)送與接收遙控系統。常用的有紅外線發(fā)光二極管、紅外線接收二極管、光電二極管、光電三極管等。 紅外線發(fā)光二極管包括砷化鎵（ GaAs）發(fā)光二極管、砷鋁化鎵（ GaALAs）發(fā)光二極管和激光二極管（ LD）等。目前，在家用電器和用途較廣的開關電路中普遍采用紅外發(fā)光二極管（ LED）。圖 10為發(fā)光二極管的電路符號。 17 紅外 LED與可見光 LED的發(fā)光方式相同，只是發(fā)光的為近紅外光，人眼看不到而已。 GaAs紅外 LED的發(fā)光效率較高，一般可達 10%～ 20%,比可見光 LED大的多。GaAlAs紅外 LED發(fā)光效率很高，比 GaAs高出 50%～ 80%，但價格很高。經過效率，成本方面的考慮，本系統選擇砷化鎵（ GaAs） 發(fā)光二極管是比較合理的方案。 在系統設計中，信號發(fā)送的正常發(fā)送是必須要考慮的問題，由于在電子線路中輸入信號往往很小，它所提供的能量不能直接推動負載工作，因此需要另外提供一個能源，由能量較小的輸入信號控制這個能源，經三極管使之放大去推動負載工作。所謂放大，從表面上看是將信號由小變大，實質上，放大電路的過程是實現能量轉換的過程。我們把這種小能量對大能量的控制作用稱為放大作用。三極管只是一種能量控制元件，而不是能源。三極管有三個電極，三極管對小信號實現放大作用時在電路中可有三種不同的連接方 式（或稱三種組態(tài)），即共（發(fā)）射極接法、共基極接法、共集電極接法。 半導體三極管是由三層不同性質的半導體組合而成的，按半導體的組合方式不同，可將其分為 NPN型管和 PNP型管。 無論是 PNP型管和 NPN型管，他們內部均含有三個區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。從三個區(qū)各引出一個金屬電極分別稱為發(fā)射級（ e）、基極（ b）、和集電極（ c） 。同時在三個區(qū)的兩個交界處形成兩個 PN結，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的 PN稱為發(fā)射結，集電區(qū)和基區(qū)之間形成的 PN結稱為集電極。如圖 11。符號中的箭頭方向表示發(fā)射結正向偏置時的電 路方向。 V 圖 10 發(fā)光二極管的電路符號 18 圖 11 電路符號（ a） 如圖 12所示，為該系統遙控發(fā)射器電原理圖，其中 P1 口作為鍵盤掃描端口，具有 16個操作鍵，可分別控制單片機發(fā)出 16 種不同脈沖，執(zhí)行 16 種操作。第 9 腳為單片機的復位腳，采用 RC上電復位電路； 15 腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 38KHz 載波編碼。脈沖經 9013（ NPN） 放大然后由紅外發(fā)射管輸出； 1 19 腳接 12M 晶振。 — 需接上拉電阻。 圖 12 發(fā)射器電原理圖 紅外線接收及控制電路的設計 當紅外線遙控器發(fā)出信號之后，我們就要對這些信號進行接收，對于紅外線接收，大家都知道，要接收外來的信號，一個重要的部分就是必須要有接收電路或者接收器件，下面我們就對紅外線的接收器件或接收電路進行選擇。 C b e NPN 型 c b e PNP 型 19 對于紅外線的接收過程是將紅外線作為載波的控制信號通過光學濾波器后，由紅外線光電管接收由于紅外接收器件接收的信號非常微弱，而光電二極管、三極管輸出的光電流很小，需要進一步 放大才能實現遙控功能。這樣如果單獨制作放大電路的話就不方便，所以我們需要一種紅外線接收管和放大電路集成在一起的元器件。所以我們選擇集成紅外線接收電路，更好的更簡便的實現對外部信號的接受和處理。 一般的紅外接收頭主要由 CX2022A， PC1373等集成電路外加阻容元件，紅外線接收管及濾波光片等組成，因而體積較大，在實際應用中不方便。因此本人需要一種比這些更適合的紅外線接收器件，而 SFH50638正好適合本人的設計要求。 紅外遙控接收頭 SFH50638將紅外接收管，前置放大解調等電路集成在同一基片上，體積小 （大小與一只中功率三極管相當），無外部元件。密封性好，靈敏度高，用小功率紅外發(fā)射管發(fā)射信號接收距離達 35米，并且價格低廉，市場售價只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓在 5V左右接收角度為 +55度，接受距離為 35米（最大），靜態(tài)電流 ，接收頻率為 38KHz,另有派為 30， 33， 36， 40， 56KHz系列供選用 .只要給它接上電源即是一個完整的紅外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大 ,選頻 ,解調幾大部分 ,