【文章內(nèi)容簡介】 存儲器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器32 可編程 I/O 線片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 XTAL1 是反向放大器的輸入，XTAL2 是反向放大器的輸出。這個(gè)反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，陶瓷振蕩和石晶振蕩都可以采用。當(dāng)采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件時(shí)，XTAL2 應(yīng)該不接，當(dāng)有余輸入到內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬沒有任何要求，但是必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。AT89C51 的時(shí)鐘有兩種方式，一種是外部時(shí)鐘方式，就是將 XTAL1 接地，外部時(shí)鐘信號從 XTAL2 腳輸入，還有一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接石英晶體(212MHz)和振蕩電容振蕩，電容的值一般取 10p30p。兩種方式分別如圖 1 所示: 圖 時(shí)鐘方式圖 芯片擦除：三個(gè)鎖定位和整個(gè) PEROM 陣列的電擦除可以通過正確的控制信號組合并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，在代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程之前，必須先執(zhí)行該操作。此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下形成靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容且凍結(jié)振蕩器，禁止所用芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模式下，CPU 停止工作，但定時(shí)器，RAM，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。因此可知，AT89C51 芯片的功能很強(qiáng)大，它的振蕩特性很好的滿足本設(shè)計(jì)的需求，與同類 51 芯片相比，其引腳比較多，不但可以滿足對控制方式的選擇，而且可加入調(diào)光控制電路，這非常適合本設(shè)計(jì)的要求，因此本設(shè)計(jì)決定選用 AT89C51 作為核心芯片。 按鍵控制選擇因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所控制的電器數(shù)目比較少，所以不用外接擴(kuò)充鍵盤，直接使用單片機(jī)上的接口，用 8 個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)就可以了。 頻率信號發(fā)生器選擇可以使用一個(gè) 12M 晶體震蕩器來滿足要求的頻率。 遙控發(fā)射器電路設(shè)計(jì)這個(gè)遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式。碼分制紅外遙控就是指令信號產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼來代表不同的控制指令。在確定使用 AT89C51 作為本設(shè)計(jì)發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制鍵后，加上 12M 晶體震蕩器和一個(gè)簡單紅外發(fā)射電路便可實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。下圖為本紅外遙控設(shè)計(jì)核心部分之一的發(fā)射電路原理圖如圖 所示:圖 發(fā)射電路原理圖芯片端口 — 接 8 個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān),端口 為遙控器的開關(guān)，端口 —— 用來遙控電器電源開關(guān)，端口 和 是調(diào)節(jié)電燈亮度的控制開關(guān)。其中 實(shí)現(xiàn)對發(fā)光二極管的減暗控制， 實(shí)現(xiàn)對發(fā)光二極管的增亮控制,端口 RST 為復(fù)位腳,采用簡單的 RC 上復(fù)位電路。端口 XTAL1 和端口 XTAL2 接 12MHz 晶體振蕩器，端口 則是紅外線遙控碼的輸出口，用來輸出 40kHz 載波編碼。 晶體三極管在電路中起放大作用，該設(shè)計(jì)采用的是一個(gè) NPN 型的三級管 9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了共射級接法。因?yàn)閺? 口出來的為高電壓，而三級管 9013 不能承受這個(gè)電壓，所以采用了一個(gè)阻值比較大的電阻來起分壓作用，從而起到了緩沖作用。 接收部分設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇和發(fā)射部分是一樣的,該設(shè)計(jì)所用到的輸入輸出端口不是很多 ，所以用 AT89C－51單片機(jī)完全可以完成該設(shè)計(jì)，而且 AT89C51 方便實(shí)用的性能比其他同類芯片更適合于本設(shè)計(jì)。 顯示設(shè)備選擇在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,使用的顯示器主要有 LCD(夜晶顯示器)，LED(發(fā)光二極管)，這兩種顯示器都具有配置靈活，成本很低，與單片機(jī)接口方便的特點(diǎn)。但是它們也是各有各的特點(diǎn)：LED 接口很簡單，不需要使用專用的驅(qū)動程序，而且在設(shè)計(jì)程序時(shí)也十分的簡單；LCD 顯示的字較為豐富，也相當(dāng)清楚，給人的感覺很好，但是它的接口很復(fù)雜，而且要自己造字庫，難度很高。而本設(shè)計(jì)遙控器的接收電路，因?yàn)榕渲昧艘恍┲甘緹?，所以只顯示數(shù)字就夠了，因此沒有必要采用 LCD，用 LED 就可以了。下面就介紹一下 LED 顯示器的引腳和結(jié)構(gòu)用發(fā)光二極管來顯示字段的器件叫 LED 顯示器，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一般用七段顯示器。共陽極顯示器就是發(fā)光二極管的陽極連在一起，共陰極顯示器就是陰極連在一起。圖 中是七段顯示器的結(jié)構(gòu)，由八個(gè)發(fā)光二極管組成一個(gè)顯示器，其中有七個(gè)發(fā)光二極管控制 a～g 七段的暗或亮，最后一個(gè)發(fā)光二極管控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的暗或亮。這種七段顯示器能顯示的字符的形狀有些失真，字符比較少，但是與單片機(jī)的控制接口十分簡單，使用起來很方便。圖 LED 引腳圖LED 有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種顯示方式。下面簡單介紹一下它們的原理：靜態(tài)顯示方式當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，對應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止就是靜態(tài)顯示方式。如共陰極 LED 顯示器，當(dāng) a,b,c,d,e,f 為高電平，g,d，p 為低電平時(shí)，高電平的引腳恒定截止，顯示器顯示“0” 。這種顯示方式每一個(gè)七段 LED 顯示器需要一個(gè) 8 位輸出口控制段選位，顯示器的各位選位連在一起接高電平（共陽極）或接低電平（共陰極） 。在靜態(tài)顯示方式時(shí)，顯示器中的各位是相互獨(dú)立的，且各位的顯示字符一旦確定以后，相應(yīng)鎖存輸出就會維持不變，因此，靜態(tài)顯示的亮度比較高。這種顯示方式管理簡單，編程容易，但是占用 I/O 口資源比較多，所以在顯示位數(shù)較多時(shí)，就采用動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方式動態(tài)顯示方式一般用在多位 LED 顯示時(shí)，是為了節(jié)省 I/O 口線，降低成本。動態(tài)顯示方式是一位一位的輪流點(diǎn)亮各位顯示器，就是對每一位顯示器，每隔一段時(shí)間輪流點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度不但與點(diǎn)亮和熄滅的時(shí)間比例有關(guān)，而且與導(dǎo)通電流有關(guān)。只要調(diào)整時(shí)間參數(shù)和導(dǎo)通電流，就可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。這種動態(tài)顯示方式就是將七段 LED 顯示器的所有段選位并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，相應(yīng)的 I/O口控制相應(yīng)的共陽極或共陰極，從而實(shí)現(xiàn)各位顯示器的分時(shí)選通。下圖利用 P2 口控制各顯示器輪流選通，P0 口接各顯示器的段選位，提供各顯示器的顯示數(shù)據(jù)。由于單片機(jī) I/O 口有限，而靜態(tài)顯示需要占用大量的接口。比如在本設(shè)計(jì)中需要采用 5 個(gè)數(shù)碼管，一個(gè)要 9 個(gè)口子，那總共需要 45 個(gè)口子，這是無法達(dá)到的，而動態(tài)只要 8 個(gè)就可以了。如果是需要顯示的數(shù)碼管實(shí)在是太多，則還可以在數(shù)碼管和單片機(jī)之間加上譯碼器來進(jìn)一步減少口子的數(shù)目。 調(diào)光設(shè)備選擇光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)。無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。光電耦合器可用于隔離電路、負(fù)載接口及各種家用電器等電路中。光電耦合器的種類較多,但在家電電路中,常見的只有 4 種結(jié)構(gòu):第一類,為發(fā)光二極管與光電晶體管封裝的光電耦合器,結(jié)構(gòu)為雙列直插 4 引腳塑封,內(nèi)部電路見表一,主要用于開關(guān)電源電路中。 第二類,為發(fā)光二極管與光電晶體管封裝的光電耦合器,主要區(qū)別引腳結(jié)構(gòu)不同,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封,內(nèi)部電路見表一,也用于開關(guān)電源電路中。 第三類,為發(fā)光二極管與光電晶體管(附基極端子)封裝的光電耦合器,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封,內(nèi)部電路見表一,主要用于 AV 轉(zhuǎn)換音頻電路中。第四類,為發(fā)光二極管與光電二極管加晶體管(附基極端子)封裝的光電耦合器,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封,內(nèi)部電路見表一,主要用于 AV 轉(zhuǎn)換視頻電路中。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所用到的調(diào)光功能僅僅是調(diào)節(jié)電燈的亮暗，所以無需使用復(fù)雜的調(diào)光控制系統(tǒng)，可直接使用一個(gè)光電藕合器，來實(shí)現(xiàn)此功能。本設(shè)計(jì)采用的就是以上第二類的一個(gè)型號為 PS2022。紅外遙控接收器的接收過程如圖 所示：圖 紅外遙控接收器的接收過程圖從上可知，紅外遙控系統(tǒng)中的檢出電路和指令信號在碼分制系統(tǒng)中由解碼電路和編碼電路構(gòu)成，由于碼分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率非常低，是超低頻，因此要有調(diào)制和解調(diào)的過程，假如不用調(diào)制與解調(diào)電路，外界的光線變化可能會對接收電路產(chǎn)生干擾，從而形成誤動作，導(dǎo)致系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性難以得到保證。指令信號產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目和組合）代表著不同的控制指令叫碼分制紅外遙控。當(dāng)按下不同的指令鍵時(shí)，指令信號電路產(chǎn)生不同脈沖編碼，然后經(jīng)過調(diào)制電路調(diào)制，變?yōu)榫幋a脈沖調(diào)制信號，再經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外光信號。接收器接到信號后，再經(jīng)過前置放大后，送入解調(diào)電路，對調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)過指令信號檢出信號。智力指令信號檢出電路是和發(fā)射器中編碼電路相對應(yīng)的譯碼電路，它會將指令信號譯出。顯示電路的設(shè)計(jì)數(shù)碼管直接與 51 芯片的 P1 端口相連，但是為了保證 51 芯片能正常工作，必須在P1 端口連電源時(shí)加上一個(gè) 470Ω 的限流電阻。設(shè)計(jì)電路圖如圖 :紅外接收前置放大解調(diào)指令解碼記憶驅(qū)動執(zhí)行圖 設(shè)計(jì)電路圖我們用芯片端口 — 與數(shù)碼管的 a—h 這 8 個(gè)引腳對應(yīng)相連，用來顯示被控發(fā)光二極管的序號。 受控電器電源開關(guān)的設(shè)計(jì)因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)無法使用 6 個(gè)家用電器開關(guān)作為受控開關(guān),所以我用 6 個(gè)發(fā)光二極管來代替。其中可調(diào)節(jié)亮度的燈用接端口 的二極管。為了保證發(fā)光二極管的安全而又能正常工作,特用 1KΩ 的電阻作為限流電阻。設(shè)計(jì)電路圖如圖 所示:圖 受控電器電源開關(guān)設(shè)計(jì)電路圖 調(diào)光電路設(shè)計(jì)晶體三極管主要是放在放大電路中用來放大作用，本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè) 9012 三極管，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似于共射級的接法。由于從 口出來的電壓是高電壓，但三極管 9012 不能承受該高電壓，故采用了一個(gè)阻值比較大的電阻用來起分壓作用，從而使加到三極管的電壓得到了緩沖。對于調(diào)光控制就采用一個(gè)光電耦合器來實(shí)現(xiàn)對一路電器的亮度控制。圖 調(diào)光電路設(shè)計(jì)電路圖 接收頻率部分和紅外接收設(shè)計(jì)為了和發(fā)射端對應(yīng)，同樣采用一個(gè)紅外接收的二極管與一個(gè) 12M 晶體震蕩器配合可以對發(fā)射出的頻率進(jìn)行接收。 遙控接收器電路原理圖下圖 為本紅外遙控設(shè)計(jì)的另一核心部分接收電路原理圖，其中數(shù)碼管的a 到 h 這 8 個(gè)引腳與芯片端口 到 對應(yīng)相接，用來顯示被控發(fā)光二極管的序號，端口 到 與 6 個(gè)發(fā)光二極管的電源控制輸出對應(yīng)相接。其中可以對端口 接的發(fā)光二極管進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，端口 是可控硅調(diào)光燈的調(diào)光脈沖輸出，端口 是 50Hz 交流電相位基準(zhǔn)輸入，端口 是用來接收紅外遙控碼輸入信號端口，端口 為中斷輸入口。圖 遙控接收器電路原理圖4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 遙控發(fā)射部分下圖是遙控發(fā)