【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、解碼的功能，只要在接收端 INT0 檢測(cè)頭信號(hào)低電平的到來，就可完成對(duì)整個(gè)串行的信號(hào)進(jìn)行分析得出當(dāng)前控制指令的功能。然后根據(jù)指令去操作電風(fēng)扇工作，總體如圖 21所示 鍵按控遙機(jī)片單碼編管射發(fā)外紅分部行執(zhí)機(jī)片單碼解收接外紅輸傳外紅 圖 21 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 紅外遙控發(fā)射部分 單片機(jī)不工作時(shí) 一直處于低功耗狀態(tài)，采用了空閑節(jié)電工作方式。當(dāng)遙控器的某一按鍵被按下以后，外部中斷 1 產(chǎn)生中斷，喚醒單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，查詢鍵盤按下的是哪一個(gè)按鍵，當(dāng)確認(rèn)按鍵后，控制軟件啟動(dòng)定時(shí)器 T0、 T1， T1 作為發(fā)射時(shí)間控制器， T0 作為紅外線發(fā)射頻率控制器， T0 定時(shí)溢出時(shí)中斷程序使紅外管接口電平反轉(zhuǎn)一次，寫入定時(shí)器的初值不同，在輸出端口就得到不同的發(fā)射頻率。 T1 定時(shí)溢出時(shí)中斷程序關(guān)閉關(guān)閉 T0 定時(shí)器，停止紅外線發(fā)射。其設(shè)計(jì)原理框圖如下。 紅外管發(fā)射電路電源V5?A T 89 C5 1行列式鍵盤控制電路低功耗空閑方式 圖 22 紅外遙控發(fā)射設(shè)計(jì)原理圖 紅外信號(hào)接收部分 單片機(jī)紅外遙控接收器主要有單片機(jī)、紅外遙控接收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機(jī)的一些外圍電路組成。利用單片機(jī)中的 T0 作為紅外脈沖計(jì)數(shù)器， T1 作為計(jì)數(shù)時(shí)間控制器。當(dāng)電路中紅外接收管接收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，外部中斷 1被觸發(fā)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T0 和定時(shí)器 T1。定時(shí)溢出，中斷程序關(guān)閉計(jì)數(shù)器 T0，讀入計(jì)數(shù)值并進(jìn)行判斷，確定操作對(duì)象（遙控按鍵）對(duì)其進(jìn)行反轉(zhuǎn)操作，控制電路對(duì)所控制的負(fù)載進(jìn)行開或關(guān)。還可對(duì)接收電路實(shí)行上鎖功能，對(duì)控制電路上鎖后，遙控器不能對(duì) 控制電路實(shí)施遙控功能。其設(shè)計(jì)原理方框圖如下 圖 23 所示 : 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 數(shù)碼管顯示手動(dòng)按鍵 AT 89C 51紅外接收頭控制單元電源V5? 交流電源V220整流變壓 圖 23 紅外信號(hào)接收設(shè)計(jì)原理圖 紅外編碼 紅外編碼標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用不同的脈寬寬度來實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼，編碼由發(fā)送單片機(jī)來完成 。以間隔 、脈寬為 、周期為 “ 1”；以間隔 、脈寬為 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 0”，其波形如圖 24所示 。 Bit1 Bit 0 圖 24 二進(jìn)制信號(hào)“ 1”和“ 0”的編碼 遙控編碼脈沖信號(hào)由引導(dǎo)碼、識(shí)別碼、識(shí)別反碼、控制碼、控制反碼信號(hào)組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 5ms 的高電平和寬度為 3ms 的低電平組成，用來標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開始。如圖 25所示。 高電平ms5 低電平ms3 圖 25 信號(hào)引導(dǎo)碼 識(shí)別碼 也可稱之為 系統(tǒng) 識(shí)別 碼， 識(shí)別碼指令可以用來指示當(dāng)前遙控控制器的操作種畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 類，以此區(qū) 別各種各樣的遙控控制系統(tǒng)，防止與之不相對(duì)應(yīng)的遙控器對(duì)當(dāng)前控制系統(tǒng)進(jìn)行誤操作。 控制碼 也可稱之為 功能 實(shí)現(xiàn) 碼， 通過控制碼可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象所要實(shí)現(xiàn)功能的具體控制，接受端口接受功能實(shí)現(xiàn)碼的二進(jìn)制編碼，通過查表來實(shí)現(xiàn)各種不同的功能操作，系統(tǒng) 識(shí)別反碼與控制 操作 反碼 與之對(duì)應(yīng)的是 識(shí)別碼與控制碼 各自 的反碼，串行 二進(jìn)制 數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖如 下圖 26 所示。 引導(dǎo)碼 識(shí)別碼 識(shí)別反碼 控制碼 控制反碼 圖 26 串行數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制仍由發(fā)送單片機(jī) 來完成 ,如圖 27所示， A是二進(jìn)制信號(hào)的編碼波形，B 是頻率為 38KHz (周期為 26μs ) 的連續(xù)脈沖， C 是經(jīng)調(diào)制后的間斷脈沖串 (相當(dāng)于 C = A B)，用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的波形。圖 27 中，待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為 101。圖中脈沖個(gè)數(shù)僅為示意非真實(shí)情況。 ”表示“ 1 ”表示“ 0 ”表示“ 1ABC BAC ?? 圖 27 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制 二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào) HS38B 的解調(diào)可理解為 :脈沖 信號(hào) 串時(shí) 輸入時(shí) ,輸出端 顯示的電平為 低電平 ,否則輸出端口電平為 高電平?？芍?接與單片機(jī)串行輸入口及外中斷相聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)接收遙控信號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 并產(chǎn)生中斷，然后由單片機(jī)對(duì)編碼還原。 二進(jìn)制信號(hào)的解碼 通過單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)紅外載體所存儲(chǔ)的二進(jìn)制信號(hào)碼的解碼調(diào)制，單片機(jī)將紅外接受端口所接受的信號(hào)進(jìn)行解碼識(shí)別，然后查表得到與之相對(duì)應(yīng)的具體實(shí)現(xiàn)功能， 如圖 28，把波形 E 解碼還原成原始二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息 101。 ”原碼“ 1 ”原碼“ 0 ”原碼“ 1DE 圖 28 紅外接收頭接收及輸出波形 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3章 硬件設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是單片機(jī)控制系統(tǒng)中必不可少的硬件電路，單片機(jī)的有效運(yùn)行的基準(zhǔn)頻率是通過外界增設(shè)的時(shí)鐘 電路 的振蕩來提供的。 石英晶體 振蕩性能良好，運(yùn)行時(shí)抗外界干擾能力極強(qiáng)，工作頻率極其穩(wěn)定。 所以， 通常選擇 石英晶體 來產(chǎn)生單片機(jī)的基準(zhǔn)工作頻率。 通過基準(zhǔn)頻率來控制 單片機(jī)最小工作系統(tǒng)中 頻率的準(zhǔn)確性。 同時(shí)， 石英晶體 還可產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī) 輸入 時(shí)鐘 脈沖 信號(hào)。 單片機(jī)都可以組成一個(gè)內(nèi)部振蕩電路的高增益反相放大器，其中引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別對(duì)應(yīng)著此放大電路的輸入端口以及輸出端口。這個(gè)放大電路與具有反饋 功能的石英晶體或者陶瓷諧振器共同組成了自激振蕩器，以此為單片機(jī)提供脈沖信號(hào)，設(shè)置的脈沖信號(hào)也就是單片機(jī)運(yùn)行的速度，在此次設(shè)計(jì)中，我們將晶振頻率設(shè)置為 12MHz，換句話說就是單片機(jī)的工作速度為 12MHZ/S，對(duì)于目前單片機(jī)來說，其工作頻率是存在一定的范圍的，最高不能超過 24MHz，否則將會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 圖31 為本次設(shè)計(jì)的單片機(jī) 晶振電路 [9]。 本設(shè)計(jì)中我們采用的是石英晶體，電容為 22pF。 A T 89 C5 11C2C1XX TA L1X TA L222 pF2 2p F 圖 31 單片機(jī)晶振電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路可以對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的累積誤差進(jìn)行有效消除，是單片機(jī)控制系統(tǒng)中必不可少的硬件電路，單片機(jī)在工作運(yùn)行中難免會(huì)出現(xiàn)程序運(yùn)行錯(cuò)誤或操作出錯(cuò)等使得整個(gè)系畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 統(tǒng)難以運(yùn)行的情況， 復(fù)位電路是每一個(gè)系統(tǒng)必不可少的電路，它是系統(tǒng)可行與否的先行官，下面就復(fù)位電路的作用及其方式展開描述。 在此時(shí)必須進(jìn)行復(fù)位操作來彌補(bǔ)，復(fù)位操作執(zhí)行之后，系統(tǒng)重回地址為 0000H 處執(zhí)行，復(fù)位信號(hào)需從單片機(jī) RST 引腳輸入進(jìn)來，本次設(shè)計(jì)利用了按鍵式電平復(fù)位電路，如下圖 33 所 示。 導(dǎo)致這些最主要的原因可能是復(fù)位電路設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的，因此設(shè)計(jì)一個(gè)很好的復(fù)位電路對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行來說非常的重要，這是控制系統(tǒng)運(yùn)行的基本點(diǎn)。 RSTVCCsm1RK10Ch1Eu22? 圖 33 復(fù)位電路 按鍵及其接口電路 （ 1）獨(dú)立按鍵接口 如圖 28所示為獨(dú)立按鍵接口電路，在獨(dú)立按鍵接口中，其按鍵是直接與單片機(jī)的輸入 /輸出 I/O 口相連接的。 T 89 C 圖 34 獨(dú)立式按鍵接口 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 （ 2）矩陣式按 鍵接口 T 89 C .7K0K1K2K3K5K6K4K8 K7K9 K1 1K10K12K14K13K15 行線列線5V? 圖 35 矩陣式按鍵電路 矩陣式按鍵鍵盤中，分為行線和列線兩種，行線和列線與矩陣按鍵開關(guān)的兩端相連接，其中行線是連接到＋ 5V 電源上。 矩陣鍵盤相比獨(dú)立式鍵盤其擴(kuò)充的量大大增加，例如常見的 4*4 矩陣鍵盤占用的 I/O 口為 4+4=8 個(gè)，當(dāng)需要擴(kuò)充為 20 鍵輸入時(shí)只需要 4+5=9 個(gè) I/O口，而采用獨(dú)立式鍵盤的時(shí)候要分別用掉 16 個(gè) I/O 口和 20個(gè) I/O 口，由于單片機(jī)的 I/O口數(shù)量有限，很難將大量的 I/O 口用于，顯然矩陣鍵盤能夠大大的減少系統(tǒng) I/O 口的使用，當(dāng) 沒有按鍵按下時(shí)，行線會(huì)處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有按鍵動(dòng)作時(shí)，行線和列線將導(dǎo)通。這是矩陣式按鍵來識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵策略。，為了識(shí)別按鍵，必須將矩陣鍵盤中的行線和列線信號(hào)進(jìn)行配合起來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗?，才能按鍵閉環(huán)的位置。 紅外遙控原理及其設(shè)計(jì) 紅外線遙控系統(tǒng)的發(fā)射端口電路主要組成部分是通過紅外發(fā)光二極管通以電源，一次驅(qū)動(dòng)其可以發(fā)出可被識(shí)別的紅外線光電波，紅外線遙控系統(tǒng)的的 接收 端口 電 的主要組成部分是 由紅外 線光波 接收 器件 二極管、三極管 以及 硅 半導(dǎo)體材料的 光電池 所 組成， 它們將發(fā)射端所發(fā)射的信號(hào)通過單片機(jī)解碼等 操作，轉(zhuǎn)換為可以被識(shí)別的信號(hào)。 信號(hào)發(fā)射端口一般是由指令鍵盤按鈕、指令編碼調(diào)制系統(tǒng)、電源模塊以及系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路等幾部分所構(gòu)成的。放按下指令鍵盤按鈕，就可以輸出不同的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的實(shí)時(shí)有效的控制。單片機(jī)將所傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行二進(jìn)制解碼等等操作，就可以保證紅外線的順利可靠的傳輸，而不易受到外界的影響。如此保證的紅外遙控系統(tǒng)的順利可靠運(yùn)行。紅外接收端主要是將發(fā)射端所發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接收、解碼操作，以使得其被系統(tǒng)所識(shí)別。 下圖 36表示出了紅外遙控系統(tǒng)的主要組成部分以及工作原理，如圖所示，紅外系統(tǒng)主要包括有鍵盤、解 碼與調(diào)制、紅外遙控器、光電放大電路以及單片機(jī)解碼電路等幾部分組成。 而整個(gè)接收部分將完全由上述的 PC838 紅外一體化收頭來完成，本設(shè)計(jì)的發(fā)射部分采用成品遙控器來發(fā)送控制信號(hào)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 單片機(jī)解碼鍵盤光電放大解碼解碼與調(diào)制紅外遙控器 紅外接收頭 圖 36 紅外遙控系統(tǒng)框圖 紅外發(fā)射電路 紅外 信號(hào)發(fā)射端口的組成部分一般是使用了 Ga、 As 等 金屬材料而制成的紅外光波發(fā)射二極管，其自身能夠承載很大的電流，光波發(fā)射強(qiáng)度大，在傳播的過程中出現(xiàn)損耗小，傳輸?shù)木嚯x長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)。 這里采用的 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。 紅外遙控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍工、民用、工業(yè)制造等等領(lǐng)域，市場(chǎng)占有率高，是現(xiàn)代化生活不可或缺的電子產(chǎn)品之一。 單片機(jī)通過軟件編程將調(diào)制好的脈沖信號(hào)從 P3 口第 6 腳（ ）將數(shù)據(jù)輸出。因此電路由紅外發(fā)射頭，一個(gè) NPN8050 的三極管和兩個(gè)限流電阻組成。根據(jù)紅外發(fā)射頭工作時(shí)的電流需要，采用 280 倍的放大器 S8050。同時(shí)紅外發(fā)射頭的串接電阻在 100 歐姆數(shù)量級(jí)，這里采用 68 歐姆。 8050 的 基極接千歐級(jí)電阻，這里選用 歐姆的電阻。紅外數(shù)據(jù)射發(fā)射電路圖如 37 所示。 圖 37 紅外驅(qū)動(dòng)發(fā)射電路 紅外遙控接收電路 本部分電路是該設(shè)計(jì)中硬件電路的重點(diǎn)部分，系統(tǒng)由紅外接收電路，單片機(jī)電路，設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路，狀態(tài)顯示電路組成。整體框圖見圖 5. 遙控信號(hào)的還原是通過 輸入二進(jìn)制脈沖碼的高電平與低電平及維持時(shí)間，當(dāng)接畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 收頭接收信號(hào)時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生中斷，并在 口對(duì)信號(hào)電平進(jìn)行識(shí)別，并還原為原發(fā)送數(shù)據(jù)， 這在后面的軟件設(shè)計(jì)中會(huì)具體介紹到。數(shù)據(jù)流通過單片機(jī)處理后送驅(qū)動(dòng)控制部分。并通過數(shù)碼管顯示用電設(shè)備的個(gè)數(shù)。 紅外信號(hào)接收電路 HS38B 是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭， 它的主要功能包括放大 ,選頻 ,解調(diào)幾大部分 ,要求輸入信號(hào)需是已經(jīng)被調(diào)制的信號(hào)。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會(huì)在輸出端直接輸出原始信號(hào) 的反相信號(hào) 。 其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(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣， 從而使電路達(dá)到最簡(jiǎn)化 ,靈敏度和抗干擾性都非常好 。它適合于各種紅外線遙控和紅外 線數(shù)據(jù)傳輸，中心頻率。接收器對(duì)外只有 3個(gè)引腳：從左至右依次為 OUT、 GND、 VCC。 OUT腳即圖示1號(hào)腳與單片機(jī) IO 口直接相連。芯片如圖 318 所示。 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，依次在接收頭的供電腳上必須加上濾波電容。故紅外接收部分電路如下： 123 圖 38 HS38B 引腳 GNDVCC?pF22321 圖 39 紅外接收頭電路 控制部分電路 單片機(jī)收到紅外接收頭解調(diào)后的信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行解碼，從中解出控制碼，此時(shí)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)至對(duì)具體設(shè)備的控制工作。本設(shè)計(jì)中受控設(shè)備為四個(gè)，采用 LED 燈模擬，且