【文章內(nèi)容簡介】 用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大模塊組成，使用編／解碼專用集成電路控制操作。發(fā)射部分一般由指令鍵 (或操作桿 )、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載體進行調(diào)制，再由驅(qū)動電路進行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號。接收部分一般由接收 電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路 (機構 )等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制。 紅外遙控發(fā)射器 紅外遙控發(fā)射器的關鍵是紅外發(fā)光二極管和響應的驅(qū)動電路。紅外發(fā)光二極管首先要滿足其調(diào)制帶寬大于信號的頻譜寬度，保證通信線路暢通。此外發(fā)光二極管的發(fā)射波長應與接收端的光電探測器的峰值響應相 匹配，最大程度地抑制背景雜散光干擾，現(xiàn)階段一般選用 780nm～ 950 nm 的紅外波段進行數(shù)字信號傳輸。由于紅外無線通信系統(tǒng)的信噪比與發(fā)射功率的平方成正比，所以適當提高紅外發(fā)射器的發(fā)射功率，并采用空間分集、全息漫射片等可使發(fā)射端的光功率在空間均勻分布的措施來降低誤碼率，提高通信質(zhì)量。 紅外遙控發(fā)射器的專用芯片很多，但在本遙控系統(tǒng)中，紅外遙控器采用的是AT89C51ED2 芯片。紅外發(fā)射是由編碼后的串行數(shù)據(jù)通過載波脈沖幅度調(diào)制而產(chǎn)生，發(fā)射電路中采用最常用的載頻 38 kHz 遙控器。用 P P3 口組成矩陣掃描反饋，獲 取鍵值，用內(nèi)部的定時器 1 產(chǎn)生一個 38K 的軟件定時中斷，驅(qū)動 產(chǎn)生一個 38K 的方波，當作紅外線的調(diào)制基波；需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，直接送至 的串口發(fā)送端。而后 和 9 經(jīng)過 74LS02 處理后，用三極管驅(qū)動紅外發(fā)射管直接發(fā)出。紅外發(fā)射電路如圖 所示。 紅外接收器 紅外接收器包括紅外接收部分以及后續(xù)的信號采濾波、判決、量化、均衡和解碼等。紅外接收端的工作過程，首先進行光電轉(zhuǎn)換，將紅外脈沖信號變?yōu)殡娦盘枺?jīng)過適當?shù)念l域均衡后進行碼元判決，碼元判決電路是接收器設計的核心部分。由于信號 采用紅外無線進行穿射，其電平變化范圍較大，所以碼元判決電路必須是自適應的。接收的信號經(jīng)自適應碼元判決后變成數(shù)字信號，再進行適當?shù)慕獯a轉(zhuǎn)換為差分信號進入計算機網(wǎng)卡的信號輸入端。 本設計中紅外接收電路采用 SM0038。 SM0038 集光電轉(zhuǎn)換、解調(diào)和放大于一體，只需少數(shù)外接元件就能實現(xiàn)從紅外接收到輸出與 TTL電平兼容的所有工作。 SM0038 輸出高電平，當輸入為遙控信號時， SM0038 則輸出高低電平脈沖。接收的遙控碼是由一個低電平與一個高電平構成，不同脈寬高低電平的組合組成不同控制碼。此設計將解調(diào)的信號直接送至 AT89C51ED2 的 接收，通過內(nèi)部中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)脈沖的計數(shù)和存儲。紅外接收電路如圖 所示。 軟件設計 紅外編碼設計 發(fā)送主程序：初始化時設置定時器、看門狗，而后掃描鍵盤。若有鍵按下，進行按鍵處理；若是發(fā)送鍵，則置紅外發(fā)送標志，啟動定時器和紅外發(fā)送程序，后返回主程序圖 紅外發(fā)射電路 圖 紅外接收電路 10 中。 紅外發(fā)送程序：現(xiàn)場保護，取發(fā)送數(shù)據(jù)至發(fā)送緩沖區(qū)，啟動軟件定時產(chǎn)生 38K 的方波，而后判數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢，結束則清除發(fā)送標志，反之，則返回繼續(xù)送數(shù)據(jù)。 定時中斷程序：現(xiàn)場保護回填定時長度，啟動計數(shù)定時， 并在指定的管腳 取反，變成反相電平，返回。 定時器 0中斷程序紅外編碼：現(xiàn)場保護回填定時長度，啟動計數(shù)定時，并對按鍵進行處理，進行紅外，發(fā)送到 口輸出，返回。流程圖如圖 所示。 紅外解碼設計 紅外接收程序：現(xiàn)場保護后，取緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，并對其作出判斷，后返回主程序中的顯示程序，送顯示數(shù)據(jù)至緩沖區(qū)。 紅外解碼程序： 首先對 SM0038 送來的脈沖流進行采樣，檢測脈沖寬度，并存儲。然后判斷引導脈沖是否有效，再據(jù)脈寬解出鍵碼值和鍵碼反碼值，比較正碼、反碼，確認是 否有誤，最后譯出鍵碼值。 程序 流程圖 如圖 所示 圖 紅外解碼流程圖 YES NO 編碼開始 發(fā)送數(shù)據(jù)碼 發(fā)送起始碼 編碼結束 按鍵判斷 信號接收 解碼準備 低電平計數(shù) 高電平計數(shù) 信號顯示 圖 紅外編碼流程圖 11 3 溫度系統(tǒng)設計 溫度采集模塊設計 硬件電路設計 本溫度報警器采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20（如圖），可以把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號工微機處理，是模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，而且讀DS18B20 信息或?qū)?DS18B20 信息僅需要單線接口，使用非常方便；其測溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時精度為177。 ℃，可編程的分辨率為 9～ 12位，對應的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；同時 DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件（僅需一個 的上拉電阻），全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，硬件電路十分簡單。 DS18B20 測溫原理如圖 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被置在－ 55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預置值。 本設計中利用單片的 腳與 DS18B20 的 DQ腳相連，進行數(shù)據(jù)的傳送，如圖 所示。 圖 DS18B20 測溫原理 圖 DS18B20 電路圖 軟件設計 DSl8B20 必須嚴格按照單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。該協(xié)議定義了幾種時隙類型：初始化、應答、寫 寫 0、讀 讀 0。除了應答時隙所有這些時隙都是有主機發(fā)出?？偩€上所傳輸?shù)乃忻詈蛿?shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。 圖 DS18B20 12 （ 1）初始化時隙 復位時隙和應答時隙。在初始化過程中，主機發(fā)送復位脈沖 (最短為 480μs的低電平信號 )接著，釋放總線并進入接收狀態(tài)。當總線 被釋放后上拉電阻將總線拉高。 DSl8B20在檢測到總線的上升沿之后等待 1560us 接著發(fā)出應答脈沖 (低電平持續(xù) 60240 μs)。 （ 2）讀和寫時隙 在寫時隙期間，主機向 DS18B20寫入數(shù)據(jù)；而在讀時隙期間，主機讀入來自 DS18B20的數(shù)據(jù)。在每一個時隙，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 存在兩種寫時隙，即寫 1 和寫 0。主機在寫 1 時隙向 DS18B20 寫入邏輯 1。而在寫0 時隙向 DS18B20 寫入邏輯 0。所有寫時隙至少需要 60μS，而且兩次寫 l 時隙之間至少需要 lμS的恢復時間。兩種寫時隙均以主機拉低總線開始。 產(chǎn)生寫 1 時隙：主機拉低總線后，必須在 15uS 內(nèi)釋放總線。然后由上拉電阻將總線拉至高電平。 產(chǎn)生寫 0 時隙：主機拉低總線后，必須在整個時隙期間保持低電平 (至少 60μS）。 在寫時隙開始后的 1 5～ 60 μS期間， DSl8B20 采樣總線的狀態(tài)。如果總線為高電，則邏輯 1 被寫入 DSl8B20；如果總線為低電平，則 0 邏輯被寫入 DSl8B20。 讀時隙： DSl8B20 只能在主機發(fā)出讀時隙時才能向主機傳送數(shù)據(jù)。所以主機在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時隙，以便 DSl8B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。所有讀時隙至少60μs，且在兩次獨 立的讀時隙之間至少需要 1μS的恢復時間。 每次讀時隙由主機發(fā)起，拉低總線至少 1μS。在主機發(fā)起讀時隙之后， DSl8B20 開始在總線上傳送 1 或 0。若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 O，則拉低總線。當傳送 0 時， DSl8B20 在該時隙結束時釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時隙下降沿起始后的 1 5uS 內(nèi)有效，因此主機必須在讀時隙開始后的 15μS 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。其程序流程圖如圖 所示。 圖 DS18B20程序流程圖 13 溫度顯示模塊設計 硬件電 路設計 M12864 是一種正向黑白半透半反模式的圖形點陣液晶顯示器。它主要才用動態(tài)驅(qū)動原理有行驅(qū)動控制器和列驅(qū)動控制器兩部分組成 128 64 的全點陣液晶顯示；可很靈活地控制顯示圖形及任意指定大小和樣式的字符顯示；與 CPU接口采用 5條控制總線和 8位并行數(shù)據(jù)總線輸入輸出。因此它能適應許多需要功能齊全的場合。其引腳功能如表 所示。 表 12864 引腳功能表 引腳號 引腳別名 電平 功能描述 1 VSS 0V 電源接地腳 2 VCC 5V 電源正腳 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS) H/L RS=“ H” ,表示 DB7—— DB0 為顯示數(shù)據(jù)； RS=“ L” ,表示 DB7—— DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“ H” ,E=“ H” ,數(shù)據(jù)被讀到 DB7—— DB0； R/W=“ L” ,E=“ H→ L” , DB7—— DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E H/L 使能信號 7～ 14 DB0～ DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4位并口方式， L：串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復位端（低電平有效） 18 VOUT LCD驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V） 20 K VSS 背光源負端 本設計中單片機與液晶顯示器硬件連接如圖 所示；采用單片機 P0 口與液晶顯示器數(shù)據(jù)總線相連， ～ 口與液晶顯示器的 5條控制總線相連。 軟件設計 使用帶中文字庫的 128X64 顯示模塊時編程時應注意以下幾點： ①欲在某一個位置顯示中文字符時，應先設定顯示字符位置，即先設定顯示地址，再寫入中文字符編碼。 ②顯示 ASCII 字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時，只須設定一次顯示地址， 由模塊自動對地址加 1指向下一個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空 ASCII 字符位置。 ③當字符編碼為 2字節(jié)時，應先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。 ④模塊在接收指令前，向處理器必須先確認模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取 BF 標志時BF需為“ 0”，方可接受新的指令。如果在送出一個指令前不檢查 BF標志，則在前一個 14 指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即等待前一個指令確定執(zhí)行完成。指令執(zhí)行的時間請參考指令表中的指令執(zhí)行時間說明。 ⑤“ RE”為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位。當變更“ RE”后，以后的指令集將維 持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“ RE”位，否則使用相同指令集時，無需每次均重設“ RE”位。 12864 液晶顯示屏程序流程如圖 所示。 4 語音報警系統(tǒng)設計 硬件設計 本設計所采用的語音芯片是華邦公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路生 IDS1420。其片內(nèi)設有時鐘振蕩器、 128K 字節(jié) EEPROM、低噪前置放圖 顯示電路圖 圖 12864 程序流程圖 15 器、自動增益控制電路、反混疊濾波器、平滑濾波器、模擬轉(zhuǎn)發(fā)器、差動功率放大器等高品質(zhì)語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。 IDS1420 芯片工作原理：錄音過 程中， ISD142O 在進行存儲操作之前，要分幾個階段對信號進行調(diào)整。首先要輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍的最佳電平，這個階段由前置放大器、放大器和自動增益控制部分來完成。前置放大器通過隔直流電容與麥克風連接，隔直流電容用來去掉交流小信號中的直流成份（大約 2mA）。信號的放大分兩步完成，先經(jīng)過輸入前置放大器，然后經(jīng)過固定增益放大器。完成信號的通路要在模擬輸出端（ ANAOUT）和模擬輸入端（ ANAIN）兩個管腳之間連接一個電容器。自動增益控制電路動態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置 放大器增益自動調(diào)節(jié)以便維持進入濾波器的信號為最佳電平，這樣錄音的信號能得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過選擇連接到 AGC 管腳的電阻和電容值來調(diào)節(jié)描述自動增益電路特性的兩個時間常量，即響應時間和釋放時間。下一個階段的信