【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電器作出相應(yīng)的動(dòng)作。在單片機(jī)的匯編語(yǔ)言中，我們將各個(gè)按鍵用匯編語(yǔ)言指定代碼，例如，將1鍵編號(hào)為01H，2鍵編號(hào)為02H，這個(gè)編碼是單片機(jī)用來(lái)識(shí)別遙控器所做的動(dòng)作。當(dāng)遙控器譯出所按鍵時(shí)，單片機(jī)使繼電器做相應(yīng)的動(dòng)作，達(dá)到控制目的。本設(shè)計(jì)中，設(shè)定了1234四個(gè)按鍵編碼程序，當(dāng)按下1鍵和2鍵時(shí)單片機(jī)控制繼電器做出相應(yīng)的動(dòng)作，每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)不同的繼電器。例如按一下1鍵繼電器閉合，蜂鳴器發(fā)出嘩的一聲，指示燈閃爍一下，再按一下1鍵繼電器打開(kāi)，蜂鳴器發(fā)出嘩的一聲，指示燈閃爍。而按下3鍵和4鍵時(shí)，只有指示燈和蜂鳴器有動(dòng)作，繼電器沒(méi)有動(dòng)作，所以3鍵和4鍵只是測(cè)試按鍵。哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）8第二章 電路的硬件設(shè)計(jì) 硬件控制電路介紹本設(shè)計(jì)的紅外線信號(hào)發(fā)射器使用東芝牌紅外線遙控器，遙控器發(fā)出紅外信號(hào)編碼，編碼加載在38kHz 載波上發(fā)射出去，紅外接收模塊接收信號(hào)并濾除載波，并傳回單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行解碼。使用的控制軟件包含完整的東芝牌電視紅外遙控器解碼，使用單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行譯碼。因?yàn)闁|芝遙控器是使用的4字節(jié)（32位）編碼信號(hào)，所以譯碼程序取出4字節(jié)（32位）編碼信號(hào)。使用89C51單片機(jī)作控制，通過(guò)紅外線接收模塊接收信號(hào)，因?yàn)榻邮漳K有自動(dòng)濾除載波功能，所以紅外線接收模塊輸出的信號(hào)就是遙控器所產(chǎn)生的編碼，通過(guò)電路傳到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)識(shí)別出遙控器的按鍵，作相應(yīng)的動(dòng)作。完整的控制電路如圖21所示。 ()eakr圖21 控制電路由總電路圖可已看出，當(dāng)電路通電后電源指示燈亮起，有紅外線信號(hào)時(shí)，紅外線接哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）9收模塊接收紅外信號(hào)經(jīng)過(guò)濾除載波之后，通過(guò)單片機(jī)INT0腳傳回單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)單片機(jī)程序譯碼比較，識(shí)別出遙控器所按的鍵，再控制繼電器和蜂鳴器做相應(yīng)動(dòng)作。工作指示燈為狀態(tài)指示燈，當(dāng)紅外線信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，工作指示燈LED會(huì)亮起作指示，信號(hào)收集完畢后，LED會(huì)熄滅。當(dāng)單片機(jī)接收到紅外接收模塊傳回的信號(hào)，按程序譯出遙控器所做的動(dòng)作，會(huì)由T1腳或 腳發(fā)出對(duì)繼電器的控制信號(hào)，通過(guò)繼電器的開(kāi)關(guān)控制家電產(chǎn)品電源的開(kāi)啟或關(guān)WR閉。圖22 AT89C51引腳圖電路的核心芯片是一個(gè)AT89C51單片機(jī)，主要作用包括譯碼，控制電路等功能。它是由多種集成電路組合而成，從而達(dá)到不同的功能。AT89C51 單片機(jī)是 ATMAL 公司 89 系列單片機(jī)的一種 8 位 Flash 單片機(jī)。它最大特點(diǎn)是片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器，用途十分廣泛，特別是在生產(chǎn)便攜式商品，手提式儀器等方面，有著十分廣泛的應(yīng)用 [2] ，AT89C51 外部引腳如圖 22 所示。AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部主要有以下部件：8031CPU、振蕩電路、總線控制部件、中斷控制部件、片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器、片內(nèi) RAM、并行 I/O 接口、定時(shí)器和串行 I/O 接口。AT89C51 是 89 系列單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)型，它是與 MSC51 系列單片機(jī)兼容的。在內(nèi)部含有4KB 或 8KB 可重復(fù)編程的 Flash 存儲(chǔ)器，可進(jìn)行 1000 次擦寫(xiě)操作。全靜態(tài)工作為 024MHz，有 3 級(jí)程序鎖存器，內(nèi)部含有 128256 字節(jié)的 RAM，有 32 條可編程 I/O 口線，23 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，68 個(gè)中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。單片機(jī)內(nèi)部組成框圖如圖23所示。哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10外部定時(shí)元件復(fù)位中斷電源系統(tǒng)時(shí)鐘ROMCPU定時(shí)/計(jì)數(shù)器串行 I/O 口并行 I/O 口RAM圖23 AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部由 CPU、4KB 的 FPEROM ，128B 的 RAM，兩個(gè) 16 位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，4 個(gè) 8 位的 I/O 端 P0、PPP3 等組成。單片機(jī)內(nèi)部最核心的部分是 CPU。CPU 主要功能是產(chǎn)生各種控制信號(hào)，控制存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及位操作處理等，CPU 按其功能可分為運(yùn)算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC、指令儲(chǔ)存器、指令譯碼器、實(shí)時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對(duì)來(lái)自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過(guò)實(shí)時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW，BCD 碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成 [3]。 控制電路分析本設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，這兩者相互結(jié)合，不可分離。從時(shí)間上看，硬件設(shè)計(jì)的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。只要技術(shù)準(zhǔn)備充分，硬件設(shè)計(jì)的大返工是比較少的，軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計(jì)任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強(qiáng)的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來(lái)越高，硬件設(shè)計(jì)的工作量在整個(gè)項(xiàng)目中的所占的比重逐漸下降。但是硬件是每個(gè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)，只有硬件電路設(shè)計(jì)合理后才能進(jìn)行之后的設(shè)計(jì)，所以遙控器的控制電路設(shè)計(jì)非常重要。紅外線遙控器控制電路分為以下幾個(gè)單元：(1)復(fù)位電路(2)時(shí)鐘電路哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11(3)紅外線接收模塊電路(4)電源電路(5)工作指示燈電路(6)繼電器電路(7)蜂鳴器電路下面將分析控制電路的各個(gè)主要電路單元。 復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的復(fù)位(RST)腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖(也就是 2 個(gè)機(jī)器周期)以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。由按鍵 S13 以及電解電容 C電阻 R5 構(gòu)成按鍵及上電復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵 S13 按下時(shí)候，單片機(jī)的 9 腳 RET 管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的 9 腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，單片機(jī)的 9 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上電復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行。使 CPU 進(jìn)入初始狀態(tài)，從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行程序的過(guò)程叫系統(tǒng)復(fù)位。從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位的方法來(lái)看，系統(tǒng)復(fù)位可分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位必須通過(guò) CPU 外部的硬件電路給 CPU 的 RESET 端加上足夠時(shí)間的高電位才能實(shí)現(xiàn)。上電復(fù)位，人工按鈕復(fù)位和硬件看門狗復(fù)位均為硬件復(fù)位。硬件復(fù)位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對(duì)片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒(méi)有影響。但是，硬件復(fù)位還能自動(dòng)清除中斷激活標(biāo)志，使中斷系統(tǒng)能夠正常工作，這樣一個(gè)事實(shí)卻容易為不少編碼人員所忽視。軟件復(fù)位就是用一系列指令來(lái)模擬硬件復(fù)位功能，最后通過(guò)轉(zhuǎn)移指令使程序從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行。對(duì)各專用寄存器的復(fù)位操作是容易的，也沒(méi)有必要完全模擬，可根據(jù)實(shí)際需要去主程序初始化過(guò)程中完成。值得注意的是，在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能，由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值，而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能，該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對(duì)單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位，所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。軟復(fù)位實(shí)際上就是當(dāng)程序執(zhí)行完畢之后，將程序指針通過(guò)一條跳轉(zhuǎn)指令讓它跳轉(zhuǎn)到程序執(zhí)行的起始地址。傳統(tǒng)的復(fù)位方法有阻容上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位，如圖 24 所示，本設(shè)計(jì)采用按鍵手動(dòng)復(fù)位電路，它們實(shí)際上利用 RC 充放電原理實(shí)現(xiàn)的復(fù)位電路，從外部給 RST 腳 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，為了保證復(fù)位電路可靠地工作，常常將 RC 電路接斯密特電路后再接入單片機(jī)的復(fù)位端和外圍電路復(fù)位端。這樣就特別適用于應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾大、電壓波動(dòng)大的工作環(huán)境，并且當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)復(fù)位端時(shí)，也能夠保證可靠的同步復(fù)位 [4]。哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）12C310uFRKSWPBVT圖24 復(fù)位電路當(dāng) AT89C51 的 RST 引腳到高電平時(shí)，單片機(jī)就會(huì)復(fù)位。按下按紐 S13，將高電平接到 RST 端，從而復(fù)位。復(fù)位后，單片機(jī)就從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。P0 ～P3 四個(gè)并行接口全為高電平，其他寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。CPU 就是通過(guò)復(fù)雜的時(shí)序電路完成不同的指令功能的。MCS51 的時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；另一種為外部方式，時(shí)鐘信號(hào)由外部引入。 Y2pXAL圖25 時(shí)鐘電路MCS51 單片機(jī)有 HMOS 型和 CHMOS 型，它們的時(shí)鐘電路有一定區(qū)別。內(nèi)部時(shí)鐘電路，利用 AT89C51 內(nèi)部一個(gè)高增益的反向放大器，把一個(gè)晶振體和兩個(gè)電容器組成的自激振蕩電路接于 XTAL1（19 腳）和 XTAL2（18 腳）之間。這樣，振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。晶振體可以是石英晶體或陶瓷結(jié)構(gòu)，振蕩頻率可任選，一般頻率在 ～12MHz。對(duì)于石英晶體振蕩器，電容 C3，C4 在 20pF 左右，對(duì)于陶瓷振蕩器，C3，C4 約 20pF 左右。內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖 25 所示， MCS51 的內(nèi)部工作時(shí)鐘也可以由外部振蕩器提供，這時(shí)，對(duì) HMOS 型芯片，外部振蕩器的信號(hào)接至 XTAL2，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸出端，而內(nèi)部反相放大器的輸人端 XTAL1 CHMOS 電路中，因內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的信號(hào)取自反相放大器的輸入端(即與非門的一個(gè)輸入端)，故采用外部時(shí)鐘源時(shí)，接線方式與哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）13HMOS 型的有所不同 :外部信號(hào)接至 XTALI，XTAL2 不用。對(duì)外部振蕩器的信號(hào)沒(méi)有特殊的要求，一般為 —12 MHz 的方波，方波的波形應(yīng)盡量規(guī)范即上升沿、下降沿盡可能垂直。本設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路使用的是一個(gè) 的晶振，所以單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期是，由此可算出單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)在計(jì)算延時(shí)子程序時(shí)間隔的時(shí)間。 紅外線接收模塊電路紅外線接收模塊是一個(gè)紅外線接收及濾波一體化模塊。當(dāng)有紅外線信號(hào)時(shí)，紅外接收端接收紅外信號(hào)，濾除載波，并通過(guò)引腳傳回單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行解碼分析?？梢哉f(shuō)紅外線接收模塊式整個(gè)電路的一個(gè)窗口，紅外線接收電路在整個(gè)電路中占有非常重要的作用，只有紅外接收模塊正常工作時(shí)才能保證整個(gè)電路正常工作。紅外接收頭的外形，均有三只引腳，即電源正VDD、電源負(fù)(GND) 和數(shù)據(jù)輸出(Out)。接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，因接收頭的外形不同而引腳有所區(qū)別，本設(shè)計(jì)用的是是紅外線一體化接收模塊，工作條件如下： 工作電壓：～ 工作電流：～ 接收頻率：38kHz 峰值波長(zhǎng)：980nm 靜態(tài)輸出：高電平 輸出低電平：≤ 輸出高電平：接近工作電壓紅外線接收模塊的3個(gè)引腳不能接錯(cuò)，否則恐有燒毀內(nèi)部電路之虞，最左邊引腳（1號(hào)）為數(shù)字信號(hào)輸出，中間接地，右邊為電源輸入，在電源輸入端處并接有RC的電源濾波電路。在焊接完接收模塊后可以使用邏輯筆接觸紅外線接收模塊的信號(hào)輸出端，一邊按住紅外線遙控器某一按鍵，使其不斷地發(fā)射紅外線遙控器信號(hào)，若是接收模塊正常，邏輯筆脈沖LED 便會(huì)閃動(dòng)，這是自行檢測(cè)紅外線遙控器發(fā)射及接收是否正常的最簡(jiǎn)單的方法。紅外線接收模塊電路如圖26所示。哈爾濱學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14C4