【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)的元器件作了精心挑選。按在實際工作中的作用，可分為以下幾個部分。其中， STC89C52 單片機(jī)是整個電路的核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作；紅外線一體化接收頭負(fù)責(zé)接受命令；繼電器是開鎖執(zhí)行部件；發(fā)光二極管和蜂鳴器用來提示和報警。 中央控制器 —— STC89C52 89C51 是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機(jī)， 95 年出現(xiàn)在中國市場。其主要特點為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS51完全兼容，且采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制 造，將多功能 8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，可以很快被中國廣大用戶接受。其程序的電可泦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案 [15]。 89C51 有很寬的工作電源電壓，可為 ～ 6V,當(dāng)工作在 3V 時，電流相當(dāng)于6V 工作時的 1/4。 89C51 工作于 12Hz 時，動態(tài)電流為 ，空閑態(tài)為 1mA,掉電態(tài)僅為 20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。 （ 1） AT89C51 的特點 AT89C51 具有以下幾個特點 [16]： ① AT89C51 與 MCS51 系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； ②片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器； ③全靜態(tài)工作 ,工作范圍 :0Hz～ 24MHz； ④ 128 8 位內(nèi)部 RAM； ⑤ 32 位雙向輸入輸出線； ⑥兩個十六位定時器 /計數(shù)器； ⑦五個中斷源 ,兩級中斷優(yōu)先級； ⑧一個全雙工的異步串行口； 8 ⑨間歇和掉電兩種工作方式。 （ 2） AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為 十年。它與 MCA51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于 4K，四個 I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一 ,與 8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電 壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的6MHz～ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作 [17]。 （ 3） AT89C51 引腳功能 AT89C51 單片機(jī)為 40 引 腳芯片，如上圖 。 9 地址總線和數(shù)據(jù)總線： P0、 P P P3 共四個八位口： ① P0 口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。 P0 口也用以輸出外部存儲器的低 8 位地圖 1 址。由于是分時輸出，故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存信號用 ALE。 ② P1 口是專門供用戶使用的 I/O 口，是準(zhǔn)雙向口。 ③ P2 口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時作高 8 位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲器時， P2 口也可以作為用戶 I/O 口線使用， P2 口也是準(zhǔn)雙向口。 ④ P3 口是雙功能口，該口的每一位均可獨立地定 義為第一 I/O 功能或第二 I/O 功能。作為第一功能使用時操作同 P1 口。 P3 口的第二功能如下表 所示 [18]。 控制口線 RESET(復(fù)位控制 )、 PSEN(片外選取控制 )、 ALE/PROG(地址鎖存控制 )、 PSEN（選通信號）、 EA/VPP(片外存儲器選擇 )、 XTAL1 /XTAL2（晶震）； RST：當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖；在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被表 P3 口的第二功能 10 略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP ：當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時 ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 ③ 電源及時鐘： VCC、 VSS、 XTAL XTAL2 見操作方法。 （ 4） 操作方法 ① 程序存儲器加密。 AT89C51 芯片程序存儲器有三級硬件加密 ,能夠有效地保證系統(tǒng)不被仿制和軟件不被復(fù)制，實現(xiàn)加密等級設(shè)置 [19]。 ② 工作模式。 AT89C51 有間歇和掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的 ,當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時， CPU 可根據(jù)工作情況適時地進(jìn)入睡眠狀態(tài)，內(nèi)部 RAM 和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復(fù)位。 掉電模式是 VCC 電壓低于電源下限，振蕩器停止振動， CPU停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器值保持不變，直到掉電模式被終止。只有 VCC電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且 在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位掉電模式可被終止。 紅外遙控發(fā)射器模塊 本設(shè)計的 紅外遙控發(fā)射器直接采用市售的成品電視機(jī)遙控器內(nèi)部芯片型號為SAA3010[20]。采用這個芯片的遙控器非常普遍，很容易買到，且價格也便宜。 該芯片的引腳組成如下圖 所示。 11 SAA3010 引腳說明： X7（ IPU）：識別來自矩陣鍵盤的輸入。 SSM（ I）：系統(tǒng)方式選擇輸入。 Z0Z3（ IPU）：識別來自矩陣鍵盤的輸入。 MDATA（ OP3）：產(chǎn)生調(diào)制輸出數(shù)據(jù)和在 25%占空比的 1/12 振 蕩頻率。 DATA（ OP3）：產(chǎn)生輸出信號。 DR7DR3（ ODN）：掃描驅(qū)動。 VSS：地。 DR2DR0：掃描驅(qū)動。 OSC（ I）：精準(zhǔn)輸入。 TP2（ I）：測試點 2。 TP1（ I）：測試點 1。 X0X6 （ IPU）：識別來自矩陣鍵盤的輸入。 VDD（ I）： 電壓供應(yīng)。 SAA3010 數(shù)據(jù)格式： SAA3010 是使用 RC5 編碼，有 2 位起始位、 1 位控制位、系統(tǒng)碼占 5位、指令位占 6 位，一幀數(shù)據(jù)攻占 14 位。在第一次按下遙控按鍵后芯片要經(jīng)過 16 位的防抖動時間和 2 位掃描時間才會發(fā)送第一幀數(shù)據(jù)。如下圖 所示： 圖 遙控器的基本組成電路圖 12 圖 SAA3010 數(shù)據(jù)格式 SAA3010 位定義： SAA3010 的為傳送方式是采用雙相位，位 1 和位 0 的相位正好是相反的。在解碼時可以用定時采樣的方式進(jìn)行解碼，一個為采樣二次，分別在為波形的三分子一和三分子二處進(jìn)行采樣，如位 1 用這種方法采樣的值就是 0和 1，如下圖 所示。 按鍵輸出波形： 每次按鍵都輸出完整的一幀數(shù)據(jù)，按鍵一直被按下時則不斷輸出同樣的一幀數(shù)據(jù)。如圖 所示 ： 圖 輸出波形 解碼的關(guān)鍵是如何識別 “0”和 “1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn) “0”、 “1”均以 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同， “0”為 ,“1”為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別 “0”和 “1”。如果從 低電平過后，開始延時， 以后，若讀到的電平為低，說明該位為 “0”，反之則為 “1”，為了可靠起見，延時必須比 長些，但又不能超過 ，否則如果該位為 “0”，讀圖 脈寬調(diào)制的串行碼示意圖 13 到的已是下一位的高電平，因此?。?+） /2= 最為可靠，一般取 左右均可 [23]。 遙控接收電路 使用一體化紅外接收器，集紅 外接收和放大于一體，不需任何外接元件，就能 完成從紅外接收到輸出與 TTL 電平兼容的所有工 作，而體積和普通的塑封 三極管大小一樣，圖 示： 圖 SM0038引腳圖 紅外線接收電路如圖 所示： 圖 紅外線接收電路 SM0038 芯片介紹 ： SM0038 的管腳分布如圖所示， 2 腳、 3 腳分別為地電源和地， 1 腳是解調(diào)信號輸出，其電平與 TTL 兼容。 SM0038 系列特性如下： 頻率范圍： 、 KHz、 38 KHz、 40 KHz 電源電壓范圍： ～ 工作電流： 3 mA 最大遙控距離： 8 m 作溫度： 10～ +60 ℃ SM0038 是黑色環(huán)氧聚光透鏡，濾除了可見光的干擾。內(nèi)含紅外線 PIN 接收管、選頻放大器和解調(diào)器。 當(dāng)紅外線發(fā)射器發(fā)出的信號經(jīng)空間傳送到 MK0038 時，它內(nèi)部的 PIN 紅外線接收管將紅外線轉(zhuǎn)換為電信號，該信號經(jīng)選頻放大、解調(diào)后由 1 腳輸出與 TTL 電平兼容的電信號，該信號可以直接送入微處