【文章內(nèi)容簡介】 控系統(tǒng)中不可缺少的電子器件，它將脈沖編碼遙控指令 用紅外發(fā)光二 極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外 光 — 電轉(zhuǎn)換元件，通過這個轉(zhuǎn)換把相應(yīng)的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。 這里采用紅外 發(fā)光二極管如 SE303PH303，外形和發(fā)光二極管 LED 相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約 ）。管壓降約 ，工作電流一般小于 20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因為脈動光（調(diào)制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值電流 ，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高峰值電流的方 法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在驅(qū)動管上加上一定頻率的脈沖電壓。紅外發(fā)射電路如圖 所示。 接收裝置 常用的紅外接收裝置有 如紅外接收二極管，光電三極管等。實用中已有紅外發(fā)射和接收配對的二級管。在本設(shè)計中采用 紅外一體化接收頭 HS0038， 接收頭圖如圖 (12)所示。 它有如下優(yōu)點：一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的 TTL信號，這樣大大簡化了接 收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計工作，方便使用。 接收頭連接圖及 紅外接收電路圖如圖 36所示。HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達 35 m。它能與 TTL、 COMS 電路兼容。 HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號頻率為 38KHZ,周期約 26μs，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號。三個管腳 ( 3)分別是地、 ＋ 5 V 電源、解調(diào)信號輸出端 。 接收裝置是整個系統(tǒng)重要組成部分，必不可少 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 圖 紅外發(fā)射電路 圖 各模塊器件功能 3 4 矩陣鍵盤 在單片機運用系統(tǒng)中，經(jīng)常使用簡單的鍵盤和 BCD 撥碼盤作為系統(tǒng)的輸入。鍵盤由一組常開的按鍵組成，可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令。每個按鍵都被賦予一個代碼，稱為鍵碼。鍵碼分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是通過一個編碼電路識別閉合鍵的鍵碼，而非編碼鍵 盤是通過軟件來識別鍵盤的。 通常因由于機械觸點的彈性作用，觸點在閉合和斷開瞬間的電接觸情況不穩(wěn)定，造成了電壓信號的抖動現(xiàn)象，鍵抖動的時間一般為 5— 10ms。為了避免一次閉合引起 CPU 多次處理，通?；夭扇∪ザ秳哟胧?。 非編碼鍵盤有獨立式鍵盤和行列式 (矩陣 )鍵盤。由于前者在按鍵較多時會站用較多的I/O 口，因此采用行列式 (矩陣 )鍵盤。 (1)矩陣鍵盤及其接口 行列式鍵盤又叫矩陣鍵盤，是將 I/O 線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點上，它是通過檢測鍵盤有無閉合以及查找閉合鍵的鍵號，一般采用 掃描法。在這里設(shè)計了一 3 4 的矩陣鍵盤。 如圖 37 所示。 (1) 先向所有的黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 行線輸出 0，列線輸出 1， 然后檢測各列線的按鍵狀態(tài)，由相應(yīng)的列線讀入累加器 A中。有鍵按下時，對應(yīng)的列線輸入 0，無鍵按下時所有的列線輸入為 1。 (2) 若有鍵閉合，依次從行線上逐列輸出 0，然后依次檢測各列線的狀態(tài)。若為 1，說明閉合鍵不在該列；若有的為 0，則說明閉合鍵在該列與行線的交點上。由于每個按鍵所有的行號與列號不相同，所以每個按鍵按行號加列號的值賦予了一個鍵號。 圖 矩陣鍵盤圖 74LS164 芯片 在顯示部分，運用 LED 靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示方式編程簡單，但占用單片機 I/O 口線多適合于顯示器位數(shù)較少的場合。 AT89C51 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，當串行口空閑時，可用來拓展并行 I/O 口 (這里設(shè)定串行口工作在移位寄存器方式 0 狀態(tài)下 )，作為 LED 靜態(tài)顯示接口。在這里運用74LS164 來擴展并行 I/O 口，節(jié)約單 片機資源 。 74LS164 是一個串行輸入 并行輸出的移位寄存器 。 并 帶有清除端 。引腳排練圖以及邏輯圖如圖 28 所示。 引腳說明： 74LS164 是串行輸入 、并行輸出的移位寄存器，其引腳功能如下： A、 B—— 串行輸入端。 Q0Q7—— 并行輸入端。 /MR—— 清除端。 CP—— 時鐘脈沖輸入端。在脈沖上升沿實現(xiàn)移位；當 CP=0、 /MR=1 時，輸出保持不變。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 數(shù)碼管 單片機運用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 LED（發(fā)光二級管顯示器）和 LCD（液晶顯示器）。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理： LED 顯示器是由發(fā)光二級管顯示字段的顯示器件有共陰極與共陽極兩種 。其中 7 只發(fā)光二級管 (ag7 段 )構(gòu)成字符“ 8”，另外還有一 只小數(shù)點發(fā)光二級管 dp。當某個發(fā)光二級管的陽極為高電平時，發(fā)光二級管點亮。當人為控制某幾段發(fā)光二級管點亮就能顯示某個數(shù)碼或字符。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種方式。 LED 顯示器的字碼段 (7 段碼 )如表 。 表 LED 顯示器的字段碼（ 7 段碼） 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 0 3FH C0H 9 6FH 90H 1 06H F9H A 77H 88H 2 5BH A4H B 7CH 83H 3 4FH B0H C 39H C6H 4 66H 99H D 5EH A1H 5 6DH 92H E 79H 86H 6 7DH 82H F 71H 8EH 7 07H F8H P 73H 8CH 8 7FH 80H 熄滅 00H FFH 發(fā)光二級管 LED 1． LED 簡介 發(fā)光二極管簡稱為 LED。由鎵 (Ga)與砷 (AS)、磷 (P)的化合物制成的二極管，其核心是 PN 結(jié)。 當電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；而紅外二極管 在正向?qū)〞r會發(fā)出紅外光。常簡寫為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個 PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦浴? 2． LED 特性 (1) 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約 5 伏。主要特性是 正向?qū)?、反向截止、擊穿特性?它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過 管子的電黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 流，以防止擊穿。 圖 LED 伏安特性圖 (2) 發(fā)光二極管 (LED)的主要參數(shù) a. 最大正向電流 Ifm: 允許加的最大正向直流電流，超過此值 LED 損壞。 b. 正向工作電流 IF: 指 LED 正常發(fā)光時的正向電流值。 c. 正向工作電壓 VF: 在給定的正向電流下測得的工作電壓。 d. 最大反向電壓 VRm: 允許加的最大反向電壓，超過此值 LED 可能被擊穿損壞。 e. 伏安特性 : LED 的電壓與電流的關(guān)系可用圖 表示。 電磁繼電器 在開鎖部分采用電磁繼電器。通過單片機來控制其線圈的通斷電，從而控制其觸點的吸和與斷開。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路） 和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。一般用符號“ J”表示。 1． 電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回 原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。 2． 電磁式繼電器的主要參數(shù) (1) 額定工作電壓 : 是指繼電器正常工作時線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。在這采用直 流電壓 (+5V)的工作電壓來驅(qū)動。 (2) 直流電阻 : 是指繼電器中線圈的直流電阻 . (3) 吸合電流 : 是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流， 這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。 報警器 在報警部分，使 用揚聲器。從單片機發(fā)出的引腳 ()控制信號，經(jīng)一個三極管放大后再驅(qū)動揚聲器，使整個系統(tǒng)產(chǎn)生報警。報警電路如圖 所示。 圖 報警電路圖 本章小結(jié) 本章首先介紹了紅外遙控密碼鎖的硬件設(shè)計， 經(jīng)查閱相關(guān)資料確定了本文所需要設(shè)計的單片機的類型 — AT89S51。根據(jù)實際情況與技術(shù)要求，結(jié)合已確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對各部分進行設(shè)計 ，包括紅外發(fā)射與接收裝置 、鍵盤及顯示單元、控制與執(zhí)行單元、系統(tǒng)各部分所需電源等輸入與輸出通道，并對每一部分都 進行了較詳細的敘述。 從而對密碼鎖整個工作過程，作用原理有了詳盡的概述，對于產(chǎn)品的推廣及應(yīng)用具有重要意義。黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 第 4 章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 遙控發(fā)射部分程序設(shè)計 該部分主要分為主程序、按鍵掃描程序以及遙控編碼脈沖發(fā)射程序。 1. 主程序 主要是對定時器 T1 定時的方式的設(shè)定、計數(shù)器的初始化等。主程序程序流程圖如圖 41 所示。 N Y N Y Y 圖 主程序流程圖 開始 初始化 鍵盤掃描 有鍵閉 合 ? 轉(zhuǎn)按鍵功能程序 轉(zhuǎn)脈沖發(fā)射程序 *鍵按下？ 開始發(fā)送 返回 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 START: LCALL CLEAR LJMP START LCALL KEYIN RET AJMP START CLEAR: MOV P1,0FFH CLR MOV SP,70H MOV IE,00H。關(guān)總中斷與中斷 1 MOV TMOD,20H。設(shè)定時器 T1 方式 2 自動重裝模式 MOV TH1,0F3H。定時 13us MOV TL1,0F3 SETB EA。開總中斷 MOVE SCON,OOH。置串行口工作方式 0 2. 按鍵掃描程序 在此設(shè)計的是 3 行 4 列的矩陣鍵盤。程序流程圖如圖 42 所示。 N N Y Y Y N Y 圖 按鍵掃描程序流程圖 按鍵掃描程序如下 : KEYIN : MOV P1,0F8H MOV R3,A MOV A,P1 MOV A,R5 開始 有鍵閉 合 ? 延時 10ms 有鍵閉 合 ? 逐列逐行掃描 判斷閉合鍵