【文章內(nèi)容簡介】 紅外接收電路、電源電路。(1)44矩陣鍵盤的工作原理:矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是44個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。 判斷鍵盤中哪一個鍵被按下使通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(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相交的交點上的那個鍵。，如圖35所示。圖35 矩陣鍵盤電路圖(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狀態(tài)。然后再從P1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狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來就可以得到當前按鍵的特征編碼(3) 按鍵功能說明: 0至9鍵為密碼輸入，確定為密碼輸入完畢時確認開門鎖鍵。退格鍵為輸入密碼有個別錯誤時退格重新輸入鍵，退出鍵為當提示輸入密碼錯誤時退出對話框重新輸入。(1)紅外線遙控制系統(tǒng)的原理框圖：將指令脈沖編碼信號調(diào)制在載波振蕩器產(chǎn)生的載波上（也稱脈碼調(diào)制），然后用這脈碼調(diào)制信號去驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，以發(fā)出經(jīng)過調(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)動電路 調(diào)制 紅外發(fā)射 控制盤圖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(二進制脈沖碼)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)化為紅外信號發(fā)射出去。二進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）對紅外數(shù)據(jù)的發(fā)送進行論證。圖37 指令脈沖圖遙控編碼脈沖信號由引導碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。引導碼也叫起始碼，（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），用來標志遙控編碼脈沖信號的開始。如圖38所示。圖38 信號引導碼圖系統(tǒng)碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各遙控系統(tǒng)的誤動作功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機中的可根據(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傳輸過程中數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生差錯。脈沖位置表示的“0”和“1”組成的32位二進制碼前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)碼時序圖如39所示。圖39 串行數(shù)據(jù)碼時序圖將要發(fā)送的指令脈沖編碼信號調(diào)制在38KHz的載波上，可以增加信號的抗干擾能力，提高信號傳輸效率。信號調(diào)制時序如310所示。圖310 信號調(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，其特點是體積小、功耗低、高發(fā)射強度、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、空調(diào)機等家用電器紅外遙控信號發(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:在紅外數(shù)據(jù)發(fā)射過程中，由于發(fā)送信號時的最大平均電流需幾十mA（對應(yīng)mW級發(fā)射功率），所以需要三極管放大后去驅(qū)動紅外光發(fā)射二極管（又稱電光二極管）。軟件編程將數(shù)據(jù)從P3口第6腳（P37）將數(shù)據(jù)輸出。T0定時產(chǎn)生38KHz載波信號。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 單片機紅外接收器的電路設(shè)計硬件電路組成有: 紅外接收電路、電源電路、按鍵電路、繼電器開關(guān)電路、報警電路。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，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，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遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。接收器對外只有3個引腳：OUT、GND、VCC與單片機接口非常方便，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（0V），3腳脈沖信號輸出，經(jīng)非門U6緩沖與P24的判斷信號進行邏輯與使得進入INT0的信號恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端P25的相反相信號，只要檢測到INT0信號下降沿從而測出控制指令的功能。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接收原理紅外線接收是把遙制發(fā)送的數(shù)據(jù)(已調(diào)信號)轉(zhuǎn)換成一定格式的控制指令脈沖(調(diào)制信號、基帶信號)，是完成紅外線的接收、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。這些工作通常由一體化的接收頭來完成，輸出TTL兼容電平。最后通過解碼把脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。圖 314是一個紅外線接收電路框圖。 開關(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、接收及繼電器開關(guān)功能演示。其中紅線數(shù)據(jù)接收是對紅外二進制脈沖的寬度進行測量，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，這就使得單片機只能一次性對脈沖的高電平或低電平進行測量，而一連串的脈沖是不可能分開多次測量的，因此，為了解決這一問題，本人將從接收頭出來的紅外二進制脈沖信號與標志位（P24）進行邏輯或非，然后再輸入到INT0（）引腳，使得輸入INT0的信號恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端P25的信號，只要檢測到INT0信號下降沿到上升沿的這段時間。，說明接收到的是“0”；“1”。因此，脈沖電平的每一次跳變都會形成一次中斷，在中斷服務(wù)子程中即可實現(xiàn)一次性對一連串連續(xù)波形的測量，在測量后對0和1的個數(shù)據(jù)統(tǒng)計從而測出控制指令的功能。硬件或非門的反應(yīng)速度是納秒級的，滿足實時要求。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)計由于本設(shè)計不需要大功率電源，所以采用三端穩(wěn)壓器足以滿足要求，如圖316所示。圖316 電源電路電磁繼電器是一種常見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，當繼電器線圈通電后，線圈中的鐵芯產(chǎn)生強大的電磁力，吸動銜鐵帶動簧片，使觸點2斷開，3接通。當線圈斷電后，彈簧使簧片復(fù)位，使觸點2接通，3斷開。我們只要把需要控制的電路接在觸點2間（2稱為常閉觸點）或觸點3間（稱為常開觸點），就可以利用繼電器達到控制設(shè)備的目的。在本論文的設(shè)計中電磁式繼電器的作用是在繼電器原邊用微（弱）電來控制次邊強電，使得整個紅外信號接收處理控制系統(tǒng)在偵察到紅外信號后電磁繼電器開關(guān)動作被控設(shè)備處于待機狀態(tài)，其驅(qū)動電路如下圖318所示。圖318 電磁式繼電器繼電器線圈并反向二極管的作用：為了消除這個感生電動勢的有害影響，在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)抑制二極管以吸收該電動勢。自感電壓與電源電壓之和對二極管來說卻是正向偏壓，使二極管導通形成環(huán)流，感應(yīng)的高電壓就會通過回路釋放掉，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57點陣字符和32個510點陣字符）具有64個字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個58點陣字符或四個511點陣字符。LCD1602的引腳定義如下表：表31 LCD1602引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源(+5V)3Vee對比調(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寫入指令或數(shù)據(jù)，1=從LED讀取信息6E1,1 0輸入使能信號，1時