【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，所以我們決定用 AT89C－ 51 單片機(jī)來完成本設(shè)計(jì)，及方便也很實(shí)用。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh 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。 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié) 可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 13 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 顯示器件選擇 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 ,使用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管 )和LCD(夜晶顯示器 )。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。但是他們也是各有特點(diǎn)的： LED接口非常簡(jiǎn)單，不需要專用的驅(qū)動(dòng)程序， 在設(shè)計(jì)程序時(shí)也非常的簡(jiǎn)單； LCD顯示的字比較豐富，也比較清楚，給人的感覺很好，但是他接口復(fù)雜，且要自己造字庫(kù)，難度不小。對(duì)于萬(wàn)用表來說，在配置一些指示燈的前提下，只顯示數(shù)字就夠了，故沒必要采用 LCD，用 LED就夠了。 調(diào)光器件選擇 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(wú)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。 光電耦合器具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng) 。 無(wú)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) : ,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。 ,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。 ,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。 ,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。 14 本設(shè)計(jì)采用的就是第二類的一個(gè)型號(hào)為 PS2019。 按鍵控制方式選擇 由于本設(shè)計(jì)所控制的電器數(shù)目較少，所以不用外接擴(kuò)充鍵盤，直接使用單片機(jī)上的接口，直接使用 8個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)即可。 ： 用單片機(jī)制作一個(gè)紅外電器遙控器，可以分別控制 5個(gè)電器的電源開關(guān)。并且可以對(duì)其中一路電燈進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)控制。 ．發(fā)射電 路部分 遙控發(fā)射器遙控方式 本遙控發(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(hào)產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。當(dāng)不同的指令鍵被按下時(shí)，指令信號(hào)電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號(hào)，也就是進(jìn)行編碼，然后經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制，變?yōu)榫幋a脈沖編碼脈沖調(diào)制信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號(hào)。整體過程如下： 圖 指 令 鍵 指 令 編碼 調(diào) 制 驅(qū) 動(dòng) 紅外發(fā)射 15 發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 本發(fā)射電路采用一個(gè) 12M 的晶體振 蕩器，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)受控開關(guān)的脈沖頻率，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。發(fā)射電路圖如下： 圖 其中第 9 腳（ RST）所接的是一個(gè)最簡(jiǎn)單的 RC 上電復(fù)位電路。 接一個(gè)三級(jí)管發(fā)光二級(jí)管利用紅外光為介質(zhì)，將控制信以紅外光脈沖的形式發(fā)射出去，由接收電路再進(jìn)行放大，解調(diào)，信號(hào)還原。 晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用， 本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè) NPN 型的三級(jí)管 9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級(jí)接法。因?yàn)閺?口出來的為高電壓，而三級(jí)管 9013 不能承受此電壓，所以采用了 一個(gè)阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級(jí)管上的電壓。 9013 的工作特性如下： 極限值： (Ta=25℃) 參數(shù)名稱 符號(hào) 額定值 單位 最高集電極 發(fā)射極電壓 VCEO 20 V 最高集電極 基極電壓 VCBO 40 V 最高發(fā)射極 基極電壓 VEBO 5 V 16 最大集電極電流 Ic 500 mA 耗散功率 Pc 625 mW 最高結(jié)溫 Tj 150 ℃ 貯存溫度 Tstg 55~150 ℃ 電特性： (Ta=25℃) 參數(shù)名稱 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 最大值 單位 集電極 基極截止電流 ICBO VCB=40V， IE=0 － 150 nA 發(fā)射極 基極截止電流 IEBO VEB=5V， Ic=0 － 150 nA 共發(fā)射極正向電流 傳輸比的靜態(tài)值 HFE VCE=1V， Ic=50mA 64 300 集電極 發(fā)射極飽和電壓 VCESat Ic=500mA ，IB=50mA － V 基極 發(fā)射極飽和電壓 VBEsat Ic=500mA ，IB=50mA － V 紅外發(fā)射管的工作電壓一般為 至 ，不能直接用 5V的電壓加在上面，所以又接了一個(gè) 39Ω 的電阻，起分流作用，以保證紅外發(fā)射管正常工作。 本設(shè)計(jì)采用的紅外發(fā)射管為 J16TE28A6R01MSC 其具體參數(shù)如下： 型號(hào)： 公司： EGamp。G Judson 相應(yīng)度 Re Min（ A/W） :600m 相應(yīng)度 Re @λ（ m）： 暗電流 ID（ A） 光普范圍（ ℃ ） Min： 800n 光普范圍（ ℃ ） Max： 17 說明： 相應(yīng)時(shí)間 tResp（ s）： 反應(yīng)電壓 VR（ v）： 總電容 CT(F): 材料： Ge 遙控發(fā)射器電路原理圖 下圖為該系統(tǒng)遙控發(fā)射器電路原理圖，其中第 1腳至第 7腳接 7個(gè)點(diǎn)觸式的開關(guān)，第 1腳至第 5腳用來遙控電器電源開關(guān)，第 6腳為可調(diào)光電燈的開關(guān)，第7腳，第 8腳為調(diào)節(jié)電燈亮度的控制開關(guān)，當(dāng)按第 7腳開關(guān)時(shí)，電燈增亮，當(dāng)按下第 8腳時(shí)電燈減暗，第 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用簡(jiǎn)單的 RC 上復(fù)位電路，15腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 40kHz 載波編碼， 18,19 腳接 12MHz晶振 圖 18 ．接收電路部分 紅外遙控接收器的接收過程 圖 由上述可見，紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號(hào)及檢出電路，在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路構(gòu)成，而且要有調(diào)制和解調(diào)的過程，因?yàn)榇a分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率極低，為超低頻，如果不用調(diào)制與解調(diào)電路，外界突然的光線變化可能會(huì)對(duì)接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。 遙控接收器電路原理圖 以下是為該系統(tǒng)的遙控接收器電原理圖。第 1 至 8 接數(shù)碼管，用來顯示被控電燈開關(guān)的亮度，顯出數(shù)字 0至 8，顯 0時(shí)最暗，顯 8時(shí)最亮。第 35 至 39 口接作為 5個(gè)電器的電源控制輸出。其中第 34 口為可調(diào)節(jié)亮度的電燈。第 28腳為光電耦合調(diào)光燈的調(diào)光脈沖輸出，第 10 腳為 50Hz 交流市電相位基準(zhǔn)輸入，第 12腳為中斷輸入口，第 11 腳用于接收紅外遙控碼輸入信號(hào)。 紅外接收 前置放大 解調(diào) 指令解碼 記憶驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行 19 ` 圖 ．遙控碼的編碼格式 該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為 2 個(gè)脈沖，最大為 9 個(gè)脈沖，為了使接收可靠，第一位碼寬為 3ms，其余為 1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于 10ms，如下圖所示：第 10 腳輸出編碼波形 圖 20 ．遙控碼的發(fā)射 當(dāng)某個(gè)被控電器的電源開關(guān)被按下時(shí) ,單片機(jī)先讀出鍵值 ,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù) ,再調(diào)制成 40kHz 方波由紅外線發(fā)光管發(fā)身出去。發(fā)射電路的第 15 腳的輸出調(diào)制波如下圖所示 : 圖 ．?dāng)?shù)據(jù)幀的接收處理 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)幀接收時(shí) ,將對(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 .當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 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)輸出口的操作 .下圖為紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖 . 圖 21 遙控發(fā)射部分： 圖 上圖是遙控發(fā)射的主程序，首先初始化程序 ,然后調(diào)用鍵掃描處理子程序 . N Y 圖 掃鍵過程 :首先判斷控 制鍵是否按下 ,若有控制鍵按下則進(jìn)行逐行掃描 ,按照P口值查找鍵號(hào) .最后按照鍵號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序如下所示 . 開始 初始化 調(diào)用鍵掃描 處理子程序 掃鍵開始 鍵按下？ 逐行 掃描，按 P 口值查鍵號(hào) 按鍵號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序 返回 發(fā)射開始 22 N 圖 紅外信號(hào)發(fā)射過程 :首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù) (發(fā)射時(shí)為 3ms 脈沖 ,停發(fā)時(shí)為1ms 脈沖 ),此時(shí)若發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)為 1 則返回主程序 ,若不為 1 則發(fā) 1ms 脈沖 ,然后停發(fā) 1ms 脈沖 ,這樣便結(jié)束整個(gè)發(fā)射過程 . 在實(shí)踐中 ,采用紅外線遙控方式時(shí) ,由于受遙控距離 ,角度等影響 ,使用效果不是很好 ,如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼 ,可提高遙控距離 ,并且沒有角度影響 遙控接收部分 : 裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)（ R1） 發(fā) 3ms 脈沖 停發(fā) 1ms （ R1） 1=0 發(fā) 1ms 脈沖 停發(fā) 1ms 返回 開始 23 N Y 圖 遙控接收部分的主程序及初始化及延時(shí)過程如上 :首先初始化 ,然后按照顯示亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時(shí)值 ,看 口的脈沖是否為 0,若不為 0 則調(diào)入延時(shí)程序 ,此時(shí) 口輸出調(diào)光脈沖然后返回 。若為 0 則直接返回 . N Y 初始化 按顯示亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時(shí)值 =0? 調(diào)延時(shí)程序 口輸出調(diào)光脈沖 中斷開始 低電平脈寬 2ms 24 N Y 圖 中斷過程 :首先判斷低電平脈寬度是否大于 2ms,若脈寬不到 2ms,則中斷返回 。若低電平大于 2ms,則接收并地低電平脈沖計(jì)數(shù) ,接下來看判斷高電平脈寬度沖是否大于 3ms,若脈寬不到 3ms,則返回上一接收計(jì)數(shù)過程 。若高電平脈寬大于3ms,則按照脈沖個(gè)數(shù)至對(duì)