【文章內(nèi)容簡介】 Hz 載波信號輸出 16 VDD —— 正電源 表 32 BA5204 解碼器引腳說明 腳位 名稱 I/O 說明 1 VSS —— 地位 2 D1 I 遙控信號輸入端 3~6 HP1~HP6 O 持續(xù)電平輸出信號（ HP） 9~10 CP1， CP2 O 反向電平輸出信號（ CP） 11， 12 C2， C1 I 用戶碼：接地代表“ 1”，浮空代表“ 0” 13 OSC I 38KHz 振蕩頻率端 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 14 VDD —— 正電源 信號經(jīng)編碼以后由 BA5104 編碼器的 D0端口輸出，此時輸出的信號很弱，必須經(jīng)過放大才能被接收。放大電路采用共射極放大電路，電路圖如圖 33 所示。共射極放大電路具有如下的特點(diǎn)：具有較大的電壓放大倍數(shù)和較大的電流放大倍數(shù)，同時輸入電阻和輸出電阻相對比較適中。 圖 33 共射極放大電路圖 放大后的信號經(jīng)過二極管發(fā)射出去 ， 發(fā)射出去的信號由紅外線接收頭接收 ，本次設(shè)計(jì)中采用的紅外線接收頭是 TFMS5380， TFMS5380 的 引腳示意圖 如 圖 34所示。 G N D V C CR M TT F S M 5 3 8 0 圖 34 TFMS5380 引腳示意圖 信號經(jīng)過 TFMS5380 處理后，由其外部引腳 RMT 端引出，經(jīng)放大后由BA5204 譯碼器譯碼后發(fā)送到微處理芯片 AT89C2051，從而完成了信號的發(fā)射和接收工作。 微控部分 微控部分是本次設(shè)計(jì)中最核心的部分，它一方面用來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)、紫外線燈管的開關(guān)和定時控制 .，一方面用來控制發(fā)光二極管的滅和亮 ,，從而指示電源的常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 開關(guān)狀態(tài)和定時狀態(tài)。在選擇微處理器芯片時 ，首先應(yīng)從芯片的功能上考慮，其次考慮其實(shí)用性，再次考慮其功耗性。 AT89C2051 是 MCS51 系列單片機(jī)的一種，它是 20 管腳的，比 AT89C51 少一半的管腳，便于硬件設(shè)計(jì)，軟件編程方面與MCS51 系列的指令系統(tǒng)兼容，且片內(nèi)帶 2KB 的快閃可編程及可擦除的存儲器。AT89C2051 雖然不是最好的，但它能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，具有較多的開發(fā)設(shè)備，而且是低功耗 的 、 節(jié)能型的微控制器芯片。下面是對 AT89C2051 芯片的介紹。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS 8 位 控制器。該器件采用 ATMEL 高密度，非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集合和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃速存儲器組合在單個芯片中，是一種高效的微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活的性高的價(jià)廉方案。 AT89C2051 具有以下一些標(biāo)準(zhǔn)特性： 2KB 的可重復(fù)編快閃存儲器，壽命可達(dá) 1000 次寫 /擦除周期；與 MCS51 系列兼容；寬的工作電壓范圍為 ~6V；全靜態(tài)工作方式： 0HZ~24MHZ；兩級程序加密； 128 字節(jié)的 RAM， 128*8 位的SRAM； 15 個可編程 I/O 口 線； 2 個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器； 5 個兩級中斷源結(jié)構(gòu)；一個全雙工串行口；一個精確的模擬比較器、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；可直接驅(qū)動 LED；低功耗的閑置與掉電模式。 此外， AT89C2051 可以在低到零頻率的條件下工作，支持兩種軟件可選的省電模式。在閑置模式下， CPU停止工作，但 RAM、 定時器 /計(jì)數(shù)器 、 串行和中斷系統(tǒng)仍在工作；在掉電模式下，保存 RAM 中的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所有其他片內(nèi)控制單元功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 AT89C2051 的引腳示意圖如圖 35 所示，各引腳的說明如下： VCC：接電源，供電電壓 一般為 5V GND：接地。 P1 口： P1 口是一個雙向 I/O 口，口的管腳 至 提供內(nèi)部上拉， 和 需要外部上拉。 和 也用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸出和反向輸出。 P1 口輸出緩沖器能接 20mA 電流，并能直接驅(qū)動 LED 顯示器。 P1 口管腳寫入“ 1”后，可用作輸入，當(dāng)管腳 至 用作輸入，并被外部下拉為低電平時，它們將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在閃速編程和校驗(yàn)期間，常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 也接收編碼數(shù)據(jù)。 P 1 0 / A I N 0P 1 1 / A I N 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7X 1X 2V C CR S TG N DP 3 7P 3 5 / T 1P 3 4 / T 0P 3 3 / I N T 1P 3 2 / I N T 0P 3 1 / T X DP 3 0 / R X D1 21 31 41 51 61 71 81 9542 012367891 11 0A T 8 9 C 2 0 5 1C 1C 2V C CC 3 圖 35 AT89C2051 引腳示意圖 P3 口： P3 口管腳 至 是 7 個帶上拉的雙向 I/O 管腳。 已硬連接為片內(nèi)比較器的輸入；不能作為通用的 I/O 管腳訪問。 P3 口的輸出緩沖器能接收 20mA 電流。 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并能用作輸入。作為輸入，由于外部下接低電平， P3 口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。 P3口也可用于一些特殊的功能口。 RST：復(fù)位輸入，只要 RST 轉(zhuǎn)為高電平，所有的 I/O 管腳就要復(fù)位至“ 1”，當(dāng)振蕩器復(fù)位時，要保持 RST 腳高電平兩個機(jī)器循環(huán)周期，每個機(jī)器周期為 12個振蕩周期 (或稱時鐘周期 )。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入端。 XTAL2：來自反向的振蕩放大器的輸出端。 硬件模塊設(shè)計(jì) 電源電路 電源部分主要實(shí)現(xiàn)將 220V的交流電轉(zhuǎn)換成 12V 和 5V的低壓直流電，其電路圖如圖 36 所示 。 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 GNDV m V o u tX B 1X B 2T 11 2 V 3 WA C 2 2 0 VC 1C 2N 27 8 0 532+ C 3C 41596圖 36 電源部分電路圖 220V 的交流電經(jīng)過 12V3W 的 T1 變壓器降壓，經(jīng)測試，變壓器的輸出電壓是 左右， 的交流電經(jīng)過整流轉(zhuǎn)變成直流電， 的交流電經(jīng)橋式整流二極管整流 后，大概得到 12V 的直流電，此時得到的直流電還存在很大的交流成分，很不穩(wěn)定，必須經(jīng)過濾波，整流后的直流電先經(jīng)過電容值較大的電解電容，濾去較大的干擾，大的波動，再經(jīng)過電容值較小的電容，濾去較小的干擾。這樣就可得到基本穩(wěn)定的 12V 直流電，可直接供給繼電器使用。又因?yàn)槲⑻幚砥鞑糠中枰?5V 的直流電，所以 12V 的直流電還需轉(zhuǎn)換成 5V。 12V直流電通過三端穩(wěn)壓管 7805 穩(wěn)壓，同樣經(jīng)過兩次濾波，得到穩(wěn)定的 5V 直流電，供其使用。 為了防止電源電壓出現(xiàn)異常的過低造成處理器程序異常，必須采取電源監(jiān)控電路，本設(shè)計(jì)采用 IMP810 集成塊來實(shí)現(xiàn)這一功能，引腳如圖 37 所示 .。 R S TV C CGND123I M P 8 0 L 圖 37 IMP810L 引腳示意圖 只要電源電壓降到預(yù)置的復(fù)位門限以下時，該電路就發(fā)出一個復(fù)位信號，并常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 在電源已經(jīng)升高到此復(fù)位門限后至少保持 140ms。 IMP810 具有高電平有效的RESET 輸出。 遙控發(fā)射與接收電路 遙控器上有兩個按鍵，分別是電源鍵和設(shè)置鍵。當(dāng)電源鍵按下時，信號由BA5104 編碼器的 K1 端輸入，當(dāng)設(shè)置鍵按下時，信號由 BA5104 的編碼器的 K2端輸入。輸入信號經(jīng)過 BA5104 編碼器編碼后，由編碼器的 D0 輸出端輸出，輸出的信號經(jīng)過放大電路放大。 遙控信號發(fā)射原理圖如圖 38 所示 C 1C 2K 1K 2K 3K 4K 5V S SV D DD 0L E DO S C 1O S C 2K 8K 7K 61234567891 01 11 21 31 41 51 6 圖 38 遙控信號發(fā)射原理圖 當(dāng)電源鍵按下時， K1 出現(xiàn)高電平信號，當(dāng)設(shè)置鍵按下時， K2 出現(xiàn)高電平信號，有信號出現(xiàn)時，晶體振蕩器開始振蕩，發(fā)光二極管 LED 開始顯示發(fā)射狀態(tài)，最后信號以脈沖的形式由 38KHz 載波信號在輸出端 D0 輸出，輸出信號由放大電常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 路放大，放大后的信號由發(fā)光二極管發(fā)射出去，射出去的信號由接收電路接收。發(fā)射出去的信號由紅外線接收頭接 收，接收后的信號再次經(jīng)過放大后由 BA5204譯碼器譯碼，信號由譯碼器的 D1 端輸入，經(jīng)過 BA5204 譯碼后，由 HP HP2端輸出至微處理器電路。 BA5204 的輸出波形圖如圖 39 所示。 圖 39 BA5204 的輸出波形圖 由圖可知， BA5204 的 HP HP2 端輸出的信號，基本上與 K1， K2 端的信號一致，所以信號經(jīng)過紅外遙控發(fā)射和接收后，能夠正確及時送到微處理器電路，滿足之前的設(shè)計(jì)要求。 遙控信號接收 器 TFMS5380 內(nèi)部接收電路原理圖如圖 310 所示。 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 V C C2R M T4N C31 2 345 6 7 8R 44 7C 4R 3C 3R 2C 2R 1C 1C 5GND 圖 310 TFMS5380 內(nèi)部接收電路原理圖 由紅外接收頭接收到的紅外指令信號，經(jīng)紅外接收頭光電變換后，由內(nèi)部 1管腳輸入電平控制電路，以防止輸入信號過強(qiáng)使放大器過載。經(jīng)前置放大后的信號再輸入限幅放大器，以濾出調(diào)幅干擾，輸出后再送入帶通濾波器選頻。 5 管腳的電阻為頻率調(diào)節(jié)電阻，使濾波器的工作頻率在 30~60kHz 的范圍內(nèi)變化。中心頻率為 40kHz。由于不用外接電感和電容來選頻，可以避免外界磁場對電路的干擾，使其可靠性高。由帶通濾波器經(jīng)檢波器檢波得到濾波載頻（本機(jī)為 38kHz）的遙控指令碼脈沖， 再經(jīng)過積分電路和施密特比較電路對脈沖整形，最后有 7 腳輸出波形整齊的指令脈沖。輸出的信號有 RMT 端送入三極管放大電路，信號放大后送入 BA5204 的輸入端 D1。信號經(jīng) BA5204 譯碼后，再送入微處理器芯片。遙控接收信號電路原理圖如圖 311 所示。 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 G N D V C CR M TT F S M 5 3 8 0V S SD 1H P1 H P2 H P3 H P 4 H P 5V D DO S CC 1C 2C P 2C P 1H P 61234567 891 01 11 21 31 4GNDP37P35/T1P34/T0P33/INT1P32/INT0P31/TXDP30/RXDRSTVCCX1X2P17P16 P15P14P13P12P11/AIN1P10/AIN010119 8 7 6 3 2 1204 51918171615141312LED3LED4LED7LED2LED1LED5LED6A T 8 9 C2 0 5 1N 1123C 22 5 W 1 0 0 u+R 1 01 0 0R 91 0 KD 1 B A 5 2 0 4C 51 0 0 0R 1 13 9 KV C CV 89 0 1 3V C CV C CV C CD 2圖 311 遙控接收信號電路原理圖 微處理器電路 經(jīng) BA5204 譯碼器對信號進(jìn)行譯碼后，有 BA5204 的持續(xù)電平輸出信號端HP HP2 輸出。輸出的信號由 AT89C2051 的 、 口輸入， 由 、 口作為輸出端，把控制信號送到繼電器，來控制繼電器的吸合與斷開，從而控制風(fēng)機(jī)和紫外線燈管的開關(guān)。 控制蜂鳴器。 作為手動鍵的信號輸