【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 燈具 5 的遙控輸入碼 3ms 1ms圖 5 調(diào)光命令碼 當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序，實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)接收時(shí)，先對(duì)第一位（起始位）碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作為錯(cuò)誤碼處理；否則認(rèn)為是起始碼，累加器A 加1。當(dāng)間隔位的高電平大于3ms 時(shí)，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器A中的脈沖個(gè)數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的輸出操作。圖6為紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖。 10ms 1ms 10ms 停止位 第一位 3ms 1ms 圖6 一幀遙控碼波形圖 12 硬件電路的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)射和接收功能，電路是必不可少的，而要驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)燈光控制系統(tǒng)的整體功能，就必須通過(guò)單片機(jī)相應(yīng)的程序來(lái)完成。下面我就設(shè)計(jì)這部分的電路。 單片機(jī)的介紹MC51系列單片機(jī)包括8038058751等型號(hào)，其代表型號(hào)是8051。其內(nèi)部組成方框圖如圖7所示。 中斷 圖 7 8051 單片機(jī)組成方框圖 振蕩器及定時(shí) 64KB 總線擴(kuò)展控制器可編程 I/O 可編程 串行口 128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器216 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 8051CPU4KB 程序存儲(chǔ)器 在本系統(tǒng)中我選擇的是 51 系列的 AT89C51，AT89C51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。13其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。①與MCS51 兼容 ②4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ③可編程串行通道 ④片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路⑤全靜態(tài)工作：0Hz24Hz⑥三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定⑦128*8位內(nèi)部RAM⑧32可編程I/O線⑨兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器⑩5個(gè)中斷源MC51內(nèi)部有一個(gè)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(shí)鐘可由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路外接晶體以及電容CC2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(duì)外接電容值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)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(shí)，C1和C2通常選擇30pF左右；外接陶瓷諧振器時(shí)，C1和C2的典型值為47pF。當(dāng)采用外部方式時(shí)鐘電路時(shí)，外部信號(hào)接至XTAL2（內(nèi)部時(shí)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(duì)外部振蕩信號(hào)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(jī)經(jīng)常進(jìn)入的工作狀態(tài)。在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，必須了解單片記的復(fù)位狀態(tài)。 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在振蕩器正在運(yùn)行的情況下，RST引腳保持二個(gè)周期以上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。在RST端出現(xiàn)高電平的第二個(gè)周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以上每個(gè)周期重復(fù)一次，直至RST端變低。 復(fù)位時(shí)，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(diǎn)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(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上二個(gè)機(jī)器周期，在這段時(shí)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(shí)間不超過(guò)1ms，振蕩器建立時(shí)間不超過(guò)10ms。復(fù)位電路的典型值為：C取10uf,，故時(shí)間常數(shù)t=RC=1010=82ms，足以滿足要求。14 +5V10181。F VccRST 8051Vss 圖 8 上電復(fù)位電路 MCS51 單片機(jī)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 VccVss(20):接地；Vcc（40）：正常操作時(shí)接+5V 電源。②外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí) XTAL1 和 XTAL2 分別接在外接晶體兩端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式事 XTAL1 接地，XTAL2 接外來(lái)振蕩信號(hào)。③控制引腳 RST/VPD、ALE/PROG、/PSEN、/EA/Vpp15RST/Vpp(9): 當(dāng)振蕩器正常運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)二個(gè)機(jī)器周期以上的高電平單片機(jī)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(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，由單片機(jī)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(guò) P0 口傳送。作為 P0 口某時(shí)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(hào)同步地進(jìn)行分別。當(dāng) ALE 信號(hào)（允許地址鎖存）為高電平（有效） ，P0 口送出低 9 位地址，ALE 信號(hào)鎖存低 8為地址。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，次頻率為振蕩器頻率的 1/6，因此可用作對(duì)輸出的時(shí)鐘。但需注意：當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（執(zhí)行 MOVX 指令）時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。ALE 端可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LS TTL 輸入。/PSEN（29）：程序存儲(chǔ)器讀出選通信號(hào)，低電平有效。MCS51 單片機(jī)可以外接程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它們的地址可以是重合的。MCS51 單片機(jī)是通過(guò)相應(yīng)的控制信號(hào)來(lái)區(qū)別到底 P2 口和 P0 口送出的是程序存儲(chǔ)器還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效，此時(shí)地址總線上送出地址為程序存儲(chǔ)器地址；如果訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是靠/RD（讀）及/WR（寫(xiě)）信號(hào)來(lái)控制的。/PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 輸入。/EA/Vpp(31): 當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（4KB） ，但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) OFFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（從 0000H 地址開(kāi)始） ，不管單片機(jī)內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)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(gè)漏極開(kāi)路型準(zhǔn)雙向 I/O 口可以寫(xiě)為 1 使其狀態(tài)為懸浮，用作高阻輸入。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線，在訪問(wèn)期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。EPROM 編程時(shí)，它接收指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，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(xiě)入1時(shí)，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(shí)，被外部拉低的P1 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。~（21~28）：P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在16訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高 8 位地址。在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。~（10~17）：P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的高 8 位雙向 I/O 口。在 MCS51 中，這 8 個(gè)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(shí)器 0 的外部輸入) T1(定時(shí)器 1 的外部輸入) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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(jì)要將信號(hào)以紅外線的方式發(fā)射出去，首先要把脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，而電路中的信號(hào)往往比較小，不能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。所以要通過(guò)放大電路將信號(hào)放大，通過(guò)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(duì)紅外線的發(fā)射器件進(jìn)行選擇，要能夠發(fā)射比自然發(fā)射的紅外線有更強(qiáng)的輻射強(qiáng)度。而要對(duì)信號(hào)接收器件，則要有較強(qiáng)的接收能力，它能將接收的紅外線轉(zhuǎn)換成足夠強(qiáng)的電信號(hào)。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(dòng)型和被動(dòng)型紅外線傳感器，主動(dòng)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(gè)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(kāi)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(hào)。17