【文章內(nèi)容簡介】 16 個(gè)字、 2 行 6 個(gè)字、 2 行 20 個(gè)字等等?？梢院芎玫耐瓿杀敬卧O(shè)計(jì)的顯示工作 ]4[ 。 鍵盤的選擇 考慮到成本的問題，本次設(shè)計(jì)并沒有選擇采用 4? 4 的鍵盤來作為密碼輸入鍵盤，而且考慮到本次設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 I/O 剩余數(shù)量較多。所以采用了獨(dú)立式鍵盤的輸入方式。這種方式僅僅需要幾個(gè)普通的按鍵通過幾個(gè)上拉電阻接在單片機(jī)的端口上就能完成鍵盤的操作。大大節(jié)約了設(shè)計(jì)成本。 其他器件的選擇 紅外發(fā)射電路采用的是常見的紅外發(fā)光二極管來發(fā)射紅外信號(hào)，接收部分選用的是紅外一體化接收頭；報(bào)警電路我選擇了常見的蜂鳴器作為報(bào)警器件，由于單片機(jī)的控制電流不夠支撐蜂鳴器發(fā)出設(shè)計(jì)所需要的鳴響，所以我用了達(dá)林頓管來放大單片機(jī)的控制電流。具體的做法會(huì)在下文部分介紹；密碼保存部分采用了 AT24C02芯片來保存密碼。 3 器件介紹 單片機(jī)簡介 單片機(jī)，即 單片微型計(jì)算機(jī) ， 簡稱單片微機(jī)或單片機(jī)，又稱微控制器。它是一種采用超大規(guī)模集成電路將 CPU（中央處理器）、 RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）、 ROM（只讀存儲(chǔ)器）、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器和計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上 的 集成電路芯片， 從而 構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)功能逐漸增強(qiáng)，由單片機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功能也日益增強(qiáng)，進(jìn)一步深化了單片機(jī)在工業(yè)控制、自動(dòng)檢測(cè)、智能儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域突出地 位 ]5[ 。 單片機(jī)的發(fā)展歷史 單片機(jī)的發(fā)展歷史可以分為以下五個(gè)階 段： 第一階段（ 19741976 年）：單片機(jī)的初級(jí)階段。因工藝的限制，單片機(jī)采用雙片形式且功能比較簡單。 1974 年 12 月，仙童公司推出了 8 位 F8 單片機(jī)，實(shí)際上它只包括 8 位 CPU、 64B RAM 和 2 個(gè)并行口，從此開創(chuàng)了單片機(jī)發(fā)展的初級(jí)階段。 第 二 階段 （ 19761978 年） ： 是低性能單片機(jī)階段。 1976 年 以 Intel 公司 推出 的MCS – 48 為代表 ，極大的促進(jìn)了單片機(jī)的變革。 MCS – 48 的推出是在工控領(lǐng)域的控索 ，這就是 SCM 的誕生年代， “ 單機(jī)片 ” 一詞即由此而來。 第 三 階段 （ 19781982 年）： 單片機(jī)的完善階段 ，是高性能單片機(jī)階段。 1978年 Ziploc 公司推出的 Z8 單片機(jī)， 1980 年 Intel 公司在 MCS – 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列 MCS –51。 這些產(chǎn)品使單片機(jī)的應(yīng)用躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 。 MCS51 設(shè)置了經(jīng)典的 8 位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括 8 位數(shù)據(jù)總線、 16 位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。 外圍功能單元的集中管理模式。 。 ，并且增加了許多突出控制功能的指令。 第 四 階段（ 19821990 年 ）： 8 位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。 Intel 公司推出的 MCS – 96 系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著 MCS – 51 系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競相使用80C51 為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口 技術(shù)、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。 第 五 階段（ 1990 — ）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的 8 位 /16 位 /32 位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī) ]6[ 。 單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 ； ； ； ； ； ]7[ 。 AT89S52 單片機(jī) AT89S52 是一種低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器，工作電壓為 ~，具有 8K 可編程的 Flash 存儲(chǔ)器。 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 1 個(gè)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。空閑狀態(tài)下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，震蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下個(gè)中斷或者硬件復(fù)位為止 ]8[ 。 AT89S52 單片機(jī)引腳封裝如圖 31 所示 。 圖 31 AT89S52 單片機(jī)引腳圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 112 12 13 142 15 162 6 172 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 AT89S52 RST RXD/ TXD/ INT0/ INT1/ T0/ T1/ WR/ RD/ XTAL2 XTAL1 GND VCC EA/VPP ALE/PROG PSEN CCV （ 40 引腳）：接 +5V 電源正端。 GND （ 20 引腳）：接 +5V 電源的接地端。 振 引腳 1XTAL （ 19 引腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相 放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi) 振蕩 器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳作為外部 振蕩 的輸入端。 2XTAL （ 18 引腳）：接外部石英晶體的另外一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反 相 放大器的輸出端。 (1) 0P 口（ ～ ）（引腳 39～ 32） 0P 口具有 漏極開路 結(jié)構(gòu)，作為輸出端使用時(shí)，需要外接上拉電阻，若 作為輸入端使用時(shí)，需要先將 “ 1” 寫入端口。 0P 口可作為地址總線使用，也可作為數(shù)據(jù)總線使用。 (2) 1P 口（ ～ ）（引腳 1～ 8） 1P 口內(nèi)部有上拉電阻，可以作為準(zhǔn)雙向 OI/ 口使用，作為輸入端使用時(shí)，需要先將 “ 1” 寫入端口。 (3) 2P 口（ ～ ）（引腳 21～ 28） 2P 口內(nèi)部有上拉電阻，可以作為準(zhǔn)雙向 OI/ 口使用，作為輸入端使用時(shí)，需要先將 “ 1” 寫入端口。 在 接有片外存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口作為高八位地址總線。 (4) 3P 口（ ～ ） （引腳 10～ 17） 3P 口內(nèi)部有上拉電阻，可以作為準(zhǔn)雙向 OI/ 口使用，作為輸入端使用時(shí)，需要先將 “ 1” 寫入端口。 3P 口的每個(gè)引腳還具有第 2 功能： 為串行輸入口（ RXD ）， 1. 3P 為串行輸出口（ TXD ）， 為外部中斷 0（ 0INT ）， 3. 3P 為外部中斷 1（ 1INT ）， 為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的外部輸入口（ 0T ）， 5. 3P 為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入口（ 1T ）， 為外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 寫選通（ WR ）， 為外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 讀選通（ RD ）。 (5) RST （引腳 9） 該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位引腳，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)電源電壓達(dá)到單片機(jī)工作電壓、同時(shí)單片機(jī)振蕩器正常工作后，該引腳上必須持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，才可能實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回到初始狀態(tài) ]9[ 。 紅外遙控的發(fā)射和接收原 理簡介 紅外線的介紹 紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學(xué)家霍胥爾于 1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射。太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為750nm~1mm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為 ()～ ()um 之間；中紅外線，波長為 ()～ (2540)um 之間；遠(yuǎn)紅外線，波長為 (2540)～ 1000um 之間。 紅外通信基本原理 紅外遙控是單工的紅外通信方式，本設(shè)計(jì)的紅外遙控采用以通信方式為基礎(chǔ)的紅外遙控，而且本設(shè)計(jì)也使用了紅外 通信技術(shù)，故著重分析紅外通信的基本原理。 紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用紅外一體化接收頭進(jìn)行接收，兩者聯(lián)合構(gòu)成了紅外通信系統(tǒng)。 紅外線是波長在 750nm 至 1mm 之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長在 至 25um 之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（ IrDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信 效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所采用的光波波長的范圍限定在 850nm~900nm 之間。 紅外通信的基本原理是：發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)（載波信號(hào)），通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收端將接收到的光脈沖轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。常用的是通過脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（ PWM）和通過脈沖串之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈沖調(diào)制（ PPM）兩種方法 ]10[ 。 脈沖調(diào)制（ PPM）是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) (IrDA)和國際電子電工委員會(huì) (IEEE)都推薦的調(diào)制方式。本設(shè)計(jì)采用脈沖調(diào)制方法，即用兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔來表示二進(jìn)制信息，數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗(yàn)的 RS232 通信，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后產(chǎn)生 2 個(gè) 8 位用戶碼，接著 8 位數(shù)據(jù)碼和 8 位數(shù)據(jù)反碼，如圖 32 所示。 圖 32 PPM調(diào)制波形圖 載波信號(hào)的頻率 f=38KHz，載波周期 T=，本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)軟件產(chǎn)生載波，取 T=26us，脈沖寬度 t1=10T=260us，二進(jìn)制數(shù) 0 的脈沖串周期 t2=500us，二進(jìn)制數(shù) 1 的脈沖串周期 t3=1000us。 紅外遙控采用面向指令的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀由引導(dǎo)碼、 2 個(gè) 8 位用戶碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼組成，指令碼長度多為 33 個(gè)比特，傳送多字節(jié)遙控協(xié)議時(shí)效率偏低，而增加指令碼的長度不利于接收器同步，本設(shè)計(jì)選用一種面向字節(jié)的幀結(jié)構(gòu)，采用類似于異步串行通信的幀結(jié)構(gòu)，每幀由一個(gè)起始位、 8 個(gè)用戶碼位 8 個(gè)數(shù)據(jù)碼和 8個(gè)數(shù)據(jù)反碼構(gòu)成，如圖 28 所示。每幀傳送 1 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，幀與幀間隔大于 2ms。 圖 33 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示 意圖 由于紅外光存在反射 ,在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能會(huì)被本身接收，因此，紅外通信應(yīng)采用異步半雙 工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收交替進(jìn)行。 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng) 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射 、 接收 和解調(diào)四 部分，如圖 34 所示。 圖 34 紅外遙控系統(tǒng) 調(diào)制紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與” 操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在 30kHz到 60kHz 之間，大多數(shù)使用的是 38kHz，占空比 1/3 的方波 。 如圖 35 所示，這是 引導(dǎo)碼 用戶碼 用戶碼 數(shù)據(jù)碼 數(shù)據(jù)反碼 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) 8 位 8 位 8 位 8 位 數(shù)據(jù) 0 數(shù)據(jù) 1 由發(fā)射端所使用的 455kHz 晶振決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取 12，所以 455kHz247。12≈≈38kHz。 圖 35 載波波形 發(fā)射系統(tǒng)目前有很多種芯片可以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都設(shè)計(jì)成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)才工作，這樣可以降低功耗芯片所用的晶振 應(yīng)該有足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器，陶瓷共鳴器準(zhǔn)確性沒有石英晶體高，但通 常一點(diǎn)誤差可以忽略不計(jì)。紅外線通過紅外發(fā)光二極管 (LED)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光 ]11[ 。 圖 36 最簡單 的 LED 驅(qū)動(dòng)電路，選用元件時(shí)要注意三極管的開關(guān)速度要快，還要考慮到 LED 的正向電流和反向漏電流，一般流過 LED 的最大正向電流為 100mA，電流越大，其發(fā)射的波形強(qiáng)度越大。電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓下降時(shí)，流過 LED的電流會(huì)降低，發(fā)射波形強(qiáng)度降低，遙控距離就會(huì)變小。 . 圖 36 簡 單驅(qū)動(dòng)電路 圖 37 所示的射極輸出電路可以解決這個(gè)問題，兩個(gè)二極管把三級(jí)管基極電壓鉗位在 左右，因此三級(jí)管發(fā)射極電壓固定在 左右，發(fā)射極電流 IE 基本不變，根據(jù) IE≈IC,所以流過 LED 的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時(shí)還可以保證一定的遙控距離 。 +5V R1 R2 單片機(jī)端口 圖 37 射極輸出電路