【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 紅外接收電路、電源電路。(1)44矩陣鍵盤(pán)的工作原理:矩陣鍵盤(pán)又稱(chēng)為行列式鍵盤(pán)，它是用4條I/O線(xiàn)作為行線(xiàn)，4條I/O線(xiàn)作為列線(xiàn)組成的鍵盤(pán)。在行線(xiàn)和列線(xiàn)的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤(pán)中按鍵的個(gè)數(shù)是44個(gè)。這種行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。首先辨別鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下，有單片機(jī)I/O口向鍵盤(pán)送全掃描字，然后讀入行線(xiàn)狀態(tài)來(lái)判斷。方法是：向行線(xiàn)輸出全掃描字00H，把全部列線(xiàn)置為低電平，然后將列線(xiàn)的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會(huì)有一根行線(xiàn)電平被拉至低電平從而使行線(xiàn)不全為1。 判斷鍵盤(pán)中哪一個(gè)鍵被按下使通過(guò)將列線(xiàn)逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。方法是：依次給列線(xiàn)送低電平，然后查所有行線(xiàn)狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線(xiàn)相交的交點(diǎn)上的那個(gè)鍵。，如圖35所示。圖35 矩陣鍵盤(pán)電路圖(2)鍵值得讀取:首先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。然后再?gòu)腜1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤(pán)狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來(lái)就可以得到當(dāng)前按鍵的特征編碼(3) 按鍵功能說(shuō)明: 0至9鍵為密碼輸入，確定為密碼輸入完畢時(shí)確認(rèn)開(kāi)門(mén)鎖鍵。退格鍵為輸入密碼有個(gè)別錯(cuò)誤時(shí)退格重新輸入鍵，退出鍵為當(dāng)提示輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)退出對(duì)話(huà)框重新輸入。(1)紅外線(xiàn)遙控制系統(tǒng)的原理框圖：將指令脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在載波振蕩器產(chǎn)生的載波上（也稱(chēng)脈碼調(diào)制），然后用這脈碼調(diào)制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，以發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波，其紅外遙控系統(tǒng)電路如圖36所示。 AT89C2051 (指令編碼) 載波 驅(qū)動(dòng)電路 調(diào)制 紅外發(fā)射 控制盤(pán)圖36 紅外遙控系統(tǒng)電路框圖(2)紅外編碼原理: 通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)(二進(jìn)制脈沖碼)調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM碼(脈沖寬度調(diào)制碼)和PPM碼(脈沖位置調(diào)制碼）。前者以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。后者脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。、“0”；、“1”。如圖37示。本課題是以PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）對(duì)紅外數(shù)據(jù)的發(fā)送進(jìn)行論證。圖37 指令脈沖圖遙控編碼脈沖信號(hào)由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，（不同的紅外家用設(shè)備在高低電平的寬度上有一定區(qū)別），用來(lái)標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開(kāi)始。如圖38所示。圖38 信號(hào)引導(dǎo)碼圖系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來(lái)指示遙控系統(tǒng)的種類(lèi)，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各遙控系統(tǒng)的誤動(dòng)作功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機(jī)中的可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼分別是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對(duì)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生差錯(cuò)。脈沖位置表示的“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼前16位控制指令，控制不同的紅外遙控設(shè)備。而不同的紅外家用電器又有不同的脈沖調(diào)控方式，后16位分別是8位的功能碼和8位的功能反碼。串行數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖如39所示。圖39 串行數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖將要發(fā)送的指令脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在38KHz的載波上，可以增加信號(hào)的抗干擾能力，提高信號(hào)傳輸效率。信號(hào)調(diào)制時(shí)序如310所示。圖310 信號(hào)調(diào)制圖(3)紅外發(fā)射二極管的主要技術(shù)參數(shù):SIR333是GaAlAs紅外發(fā)射二極管，其特點(diǎn)是體積小、功耗低、高發(fā)射強(qiáng)度、高可靠性、發(fā)射角度45176。、SIR333管子直徑5mm。廣泛應(yīng)用于儀器、儀表、電氣設(shè)備近距離紅外數(shù)據(jù)傳輸、電視機(jī)、空調(diào)機(jī)等家用電器紅外遙控信號(hào)發(fā)射其紅外發(fā)射距離為810米。(4)紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路的設(shè)計(jì):在紅外數(shù)據(jù)發(fā)射過(guò)程中，由于發(fā)送信號(hào)時(shí)的最大平均電流需幾十mA（對(duì)應(yīng)mW級(jí)發(fā)射功率），所以需要三極管放大后去驅(qū)動(dòng)紅外光發(fā)射二極管（又稱(chēng)電光二極管）。軟件編程將數(shù)據(jù)從P3口第6腳（P37）將數(shù)據(jù)輸出。T0定時(shí)產(chǎn)生38KHz載波信號(hào)。紅外數(shù)據(jù)射發(fā)射電路圖如311所示。圖311 紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路 單片機(jī)紅外接收器的電路設(shè)計(jì)硬件電路組成有: 紅外接收電路、電源電路、按鍵電路、繼電器開(kāi)關(guān)電路、報(bào)警電路。LT0038是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，集成紅外線(xiàn)的接收、放大、解調(diào)，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線(xiàn)接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線(xiàn)遙控和紅外線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳：OUT、GND、VCC與單片機(jī)接口非常方便，如圖312所示。圖312 LT0038外型圖1腳接電源（+VCC），2腳GND接系統(tǒng)的地線(xiàn)（0V），3腳脈沖信號(hào)輸出，經(jīng)非門(mén)U6緩沖與P24的判斷信號(hào)進(jìn)行邏輯與使得進(jìn)入INT0的信號(hào)恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端P25的相反相信號(hào)，只要檢測(cè)到INT0信號(hào)下降沿從而測(cè)出控制指令的功能。LT0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖313所示。圖313 LT0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作流程LT0038接收原理紅外線(xiàn)接收是把遙制發(fā)送的數(shù)據(jù)(已調(diào)信號(hào))轉(zhuǎn)換成一定格式的控制指令脈沖(調(diào)制信號(hào)、基帶信號(hào))，是完成紅外線(xiàn)的接收、放大、解調(diào)，還原成發(fā)射格式（高、低電位剛好相反）的脈沖信號(hào)。這些工作通常由一體化的接收頭來(lái)完成，輸出TTL兼容電平。最后通過(guò)解碼把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。圖 314是一個(gè)紅外線(xiàn)接收電路框圖。 開(kāi)關(guān) 放大電路 調(diào)制電路 紅外接收 STC89C52RC (指令譯碼)圖314 紅外接收及控制電路框圖 本課題的核心部分在于紅外發(fā)射、接收及繼電器開(kāi)關(guān)功能演示。其中紅線(xiàn)數(shù)據(jù)接收是對(duì)紅外二進(jìn)制脈沖的寬度進(jìn)行測(cè)量，從而獲得紅外遙控的脈沖信息。采用外部中斷成為了理所當(dāng)然的選擇，外部中斷只有低電平和下降沿觸發(fā)兩種方式，這就使得單片機(jī)只能一次性對(duì)脈沖的高電平或低電平進(jìn)行測(cè)量，而一連串的脈沖是不可能分開(kāi)多次測(cè)量的，因此，為了解決這一問(wèn)題，本人將從接收頭出來(lái)的紅外二進(jìn)制脈沖信號(hào)與標(biāo)志位（P24）進(jìn)行邏輯或非，然后再輸入到INT0（）引腳，使得輸入INT0的信號(hào)恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端P25的信號(hào)，只要檢測(cè)到INT0信號(hào)下降沿到上升沿的這段時(shí)間。，說(shuō)明接收到的是“0”；“1”。因此，脈沖電平的每一次跳變都會(huì)形成一次中斷，在中斷服務(wù)子程中即可實(shí)現(xiàn)一次性對(duì)一連串連續(xù)波形的測(cè)量，在測(cè)量后對(duì)0和1的個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)從而測(cè)出控制指令的功能。硬件或非門(mén)的反應(yīng)速度是納秒級(jí)的，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。紅外接收電路連接圖如圖315所示。圖315 紅外接收電路圖 電源電路的設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)不需要大功率電源，所以采用三端穩(wěn)壓器足以滿(mǎn)足要求，如圖316所示。圖316 電源電路電磁繼電器是一種常見(jiàn)的以低電流低電壓控制高電流高電壓的直流繼電器，圖317這種繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖317 電磁式繼電器 電磁繼電器的工作原理是，當(dāng)繼電器線(xiàn)圈通電后，線(xiàn)圈中的鐵芯產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力，吸動(dòng)銜鐵帶動(dòng)簧片，使觸點(diǎn)2斷開(kāi)，3接通。當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，彈簧使簧片復(fù)位，使觸點(diǎn)2接通，3斷開(kāi)。我們只要把需要控制的電路接在觸點(diǎn)2間（2稱(chēng)為常閉觸點(diǎn)）或觸點(diǎn)3間（稱(chēng)為常開(kāi)觸點(diǎn)），就可以利用繼電器達(dá)到控制設(shè)備的目的。在本論文的設(shè)計(jì)中電磁式繼電器的作用是在繼電器原邊用微（弱）電來(lái)控制次邊強(qiáng)電，使得整個(gè)紅外信號(hào)接收處理控制系統(tǒng)在偵察到紅外信號(hào)后電磁繼電器開(kāi)關(guān)動(dòng)作被控設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)，其驅(qū)動(dòng)電路如下圖318所示。圖318 電磁式繼電器繼電器線(xiàn)圈并反向二極管的作用：為了消除這個(gè)感生電動(dòng)勢(shì)的有害影響，在繼電器線(xiàn)圈兩端反向并聯(lián)抑制二極管以吸收該電動(dòng)勢(shì)。自感電壓與電源電壓之和對(duì)二極管來(lái)說(shuō)卻是正向偏壓，使二極管導(dǎo)通形成環(huán)流，感應(yīng)的高電壓就會(huì)通過(guò)回路釋放掉，保證了三極管的安全。 LCD1602液晶顯示電路LCD1602液晶顯示器是一種低功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、高可靠性的理想顯示模塊。它內(nèi)置192 種字符（160個(gè)57點(diǎn)陣字符和32個(gè)510點(diǎn)陣字符）具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)58點(diǎn)陣字符或四個(gè)511點(diǎn)陣字符。LCD1602的引腳定義如下表：表31 LCD1602引腳定義引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源(+5V)3Vee對(duì)比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令1=輸出指令5R/W0/1輸入0=向LCD寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù)，1=從LED讀取信息6E1,1 0輸入使能信號(hào)，1時(shí)