【文章內(nèi)容簡介】 64KB 總線 擴展控制器 可編程 I/O 可編程 串行口 128B 數(shù)據(jù)存儲器 2 16 位 定時 /計數(shù)器 8051 CPU 4KB 程序存儲器 13 器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)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(nèi)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(nèi)部 RAM⑧ 32可編程 I/O線 ⑨ 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 ⑩ 5個中斷源 MC51內(nèi)部有一個用于構(gòu)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(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。 內(nèi)部方式時鐘電路外接晶體以及電容 C C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器產(chǎn)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(yán)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(dāng)采用外部方式時鐘電路時，外部信號接至 XTAL2（內(nèi)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(fù)位即回到初始狀態(tài)，是單片機經(jīng)常進入的工作狀態(tài)。在設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，必須了解單片記的復(fù)位狀態(tài)。 單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)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(tǒng)復(fù)位 。在 RST端出現(xiàn)高電平的第二個周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以上每個周期重復(fù)一次，直至 RST端變低。 復(fù)位時， ALE和 /PSEN配置為輸入狀態(tài)。即 ALE=1， /PSEN=1。內(nèi)部 RAM不受復(fù)位的影響。 上電復(fù)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(fù)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(nèi)， RST端口的電平應(yīng)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(fù)位電路的典型值 為： C取 10uf,R取 ， 故時間常數(shù) t=RC=10 10=82ms，足以滿足要求。 14 圖 8 上電復(fù)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(dāng)外接晶體振蕩器時 XTAL1 和 XTAL2 分別接在外接晶體兩端。當(dāng)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(dāng)振蕩器正常運行時，在此引腳上出現(xiàn)二個機器周期以上的高電平單片機復(fù)位。 Vcc 掉電期間，此引腳可接備用電 源，以保持 RAM 的數(shù)據(jù)。當(dāng) 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(nèi)， VPD就向 RAM提供備用電源。 ALE/PROG（ 30）：當(dāng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，需要有一信號同步地進行分別。當(dāng) 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(xiàn)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(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器（執(zhí)行 MOVX 指令）時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ALE 端可驅(qū)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(shù)據(jù)存儲器，它們的地址可以是重合的。MCS51單片機是通過相應(yīng)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(shù)據(jù)存儲器地址。從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）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(shù)據(jù)存儲器時，這兩 次有效的 PSEN信號將不會出現(xiàn)。外部數(shù)據(jù)存儲器是靠 /RD（讀）及 /WR（寫）信號來控制的。 /PSEN同樣可以驅(qū)動 8個 LSTTL輸入。 /EA/Vpp(31): 當(dāng) EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器（ 4KB），但當(dāng) PC（程序計數(shù)器）值超過 OFFFH 時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)/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(nèi)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(zhǔn)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(zhuǎn)換的地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)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(nèi)部上拉電阻 8位雙向 I/O口。 向 P1 口寫入 1時，P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時，被外部拉低的 P1 口會因為內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 這些專用功能的口線，在與外部設(shè)備接口、外接數(shù)據(jù)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(shè)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(diào)制，而電路中的信號往往比較小，不能驅(qū)動負(fù)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(zhuǎn)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(jù)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(tǒng)。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(guān)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(jīng)過效率，成本方面的考慮，本系統(tǒng)選擇砷化鎵（ GaAs） 發(fā)光二極管是比較合理的方案。 在系統(tǒng)設(shè)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(fù)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(jīng)三極管使之放大去推動負(fù)載工作。所謂放大，從表面上看是將信號由小變大，實質(zhì)上，放大電路的過程是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)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(xiàn)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(dǎo)體三極管是由三層不同性質(zhì)的半導(dǎo)體組合而成的，按半導(dǎo)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(nèi)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(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的 PN稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間形成的 PN結(jié)稱為集電極。如圖 11。符號中的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)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(tǒng)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(fù)位腳，采用 RC上電復(fù)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(jīng) 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(shè)計 當(dāng)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(xué)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(xiàn)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(xiàn)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(yīng)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(shè)計要求。 紅外遙控接收頭 SFH50638將紅外接收管，前置放大解調(diào)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(dāng)），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(fù)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(diào)幾大部分 ,