【正文】 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，?jīng)過濾波處理并進(jìn)行相應(yīng)的解碼。最終該系統(tǒng)能很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)期效果。 1) 紅外遙控的系統(tǒng)框圖 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編 /解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖 1116所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光 /電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 鍵盤矩陣 編碼調(diào)制 L E D 紅外發(fā)送器 (a) 紅外遙控發(fā)射框圖 光 / 電轉(zhuǎn)換放大 解調(diào) 解碼電路 (b) 紅外遙控接收框圖 圖 1116 紅外遙控系統(tǒng)框圖 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 (1) 紅外線遙控發(fā)射器。 紅外線遙控發(fā)射器由鍵盤、指令編碼器和紅外發(fā)光二極管 LED等部分組成。當(dāng)按下鍵盤的不同按鍵時，通過編碼器產(chǎn)生與之相應(yīng)的特定的二進(jìn)制脈沖碼信號。將此二進(jìn)制脈沖碼信號先調(diào)制在 38kHz的載波上，經(jīng)過放大后，激發(fā)紅外發(fā)光二極管 LED轉(zhuǎn)變成波長為 940nm的紅外線傳播出去。 (2) 紅外線遙控接收器。 紅外線遙控接收器由紅外線接收器、微處理器、接口電路 (控制電路 )等部分組成。光電二極管將接收的紅外線信號轉(zhuǎn)變成為電信號，經(jīng)檢波放大，濾除38kHz的載波信號，恢復(fù)原來的指令脈沖，然后送入微處理器進(jìn)行識別解碼，解譯出遙控信號的內(nèi)容，并根據(jù)控制功能輸出相應(yīng)的控制信號，送往接口電路 (控制電路 )做相應(yīng)的處理。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 2) 基本功能設(shè)計 (1) 按鍵功能設(shè)置。 在此設(shè)計中，紅外遙控發(fā)送電路中共定義了 7個功能鍵，數(shù)字鍵 1～ 7分別表示接收電路中的數(shù)碼管顯示 7種不同的狀態(tài)，具體定義如下： ●按 1號鍵， LED1點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 1。 ●按 2號鍵， LED2點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 2。 ●按 3號鍵， LED3點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 3。 ●按 4號鍵， LED4點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 4。 ●按 5號鍵， LED5點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 5。 ●按 6號鍵， LED6點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 6。 ●按 7號鍵， LED7點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 7。 還可以根據(jù)需要擴(kuò)展其他的按鍵及其功能。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 (2) 顯示狀態(tài)。 在發(fā)送電路中， ～ LCD液晶顯示的 D0～ D7端，用于顯示發(fā)送的數(shù)據(jù)。在接收電路中， ～ LED數(shù)碼管的 A到 H，用于顯示與發(fā)送對應(yīng)的數(shù)。例如，當(dāng)發(fā)送的是按鍵 1的狀態(tài)時，液晶上會顯示數(shù)字 1，數(shù)碼管上也會顯示數(shù)字 1，發(fā)光二極管 LED1點(diǎn)亮。分別在發(fā)送電路和接收電路上都用顯示器，是為了檢查發(fā)送的數(shù)和接收的數(shù)是否一致，以便于當(dāng)發(fā)生錯誤時，及時發(fā)現(xiàn)錯誤所在，并給予更正。 2．知識點(diǎn)分析 本項目設(shè)計要求：熟練掌握以單片機(jī)為核心的測控系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，紅外遙控的基本原理，鍵盤操作與顯示功能的設(shè)計。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 3．實(shí)施過程 1) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 (1) 系統(tǒng)構(gòu)成。 遙控開關(guān)是在通用紅外遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)質(zhì)就是將紅外遙控接收部分采用單片機(jī) AT89S51來控制。即當(dāng)一體化紅外接收器接收到紅外遙控信號后，將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，將原編碼信號送入單片機(jī) AT89S51中進(jìn)行信號識別、解碼，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理，達(dá)到控制電器的目的。圖 1117所示為遙控開關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)成框圖。 上面的系統(tǒng)框圖中有繼電器，因為在日常所用的遙控設(shè)備中都有繼電器，這樣就可以控制多個設(shè)備。而設(shè)計的接收系統(tǒng)中沒有用到繼電器，若在實(shí)驗室里做實(shí)驗只要制作出接收部分電路就可以了，沒有必要采用繼電器。下面簡單介紹一下電磁式繼電器的工作原理。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 顯示器 遙控接收頭 紅外遙控器 復(fù)位 AT89S51 繼電器 ( 執(zhí)行器 ) 電器插座 受控電器 晶振 圖 1117 遙控開關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成框圖 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 電磁式繼電器一般是由鐵心、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。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心，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn) )吸合。當(dāng)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作用下返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn) (常閉觸點(diǎn) )吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。 單片機(jī)給出信號，三極管導(dǎo)通，線圈兩端有電流通過，觸點(diǎn)簧片閉合導(dǎo)通，從而使外接電器形成閉合回路正常工作。其工作原理如圖 1118所示。 (2) 硬件組成。 ① 發(fā)射電路組成：單片機(jī) AT89S5紅外發(fā)光二極管 LED、鍵盤、 LCD液晶顯示器。 ② 接收電路組成：單片機(jī) AT89S5一體化紅外遙控接收器、 LED數(shù)碼管、發(fā)光二極管。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 圖 1118 繼電器工作原理 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 (3) 紅外遙控接收器簡介。 紅外遙控接收可采用較早的紅外接收二極管加專用的紅外處理電路的方法，如CXA20226，此種方法電路復(fù)雜，現(xiàn)在一般不采用。較好的接收方法是用一體化紅外接收頭，它將紅外接收二極管、放大、解調(diào)、整形等電路做在一起，只有 3個引腳。分別是 +5V電源、地、信號輸出。常用的一體化接收頭的外形及引腳如圖 1119和圖1120所示。 (4) 接收電路原理圖。 接收電路是通過 AT89S51單片機(jī)進(jìn)行控制，其中由復(fù)位電路、紅外接收電路、晶體振蕩電路及顯示電路部分等組成。具體引腳連接如圖 1121所示。 AT89S51單片機(jī)的 RESET端接復(fù)位電路 (復(fù)位端低電平有效 )。 P0口接 8個上拉電阻，對輸出電平進(jìn)行平整。 ～ LED數(shù)碼管的 A～ H，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)字的功能。 ～ 8個發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)相對應(yīng)的功能。 頭的 OUT端，對接收過來的數(shù)據(jù)通過一定的時序進(jìn)行解碼，將解碼的數(shù)據(jù)通過 LED數(shù)碼管顯示出來。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 圖 1119 圓形紅外一體化接收頭 圖 1120 方形紅外一體化接收頭 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 圖1121 紅外遙控接收電路 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 2) 接收系統(tǒng)的軟件設(shè)計 (1) 軟件構(gòu)成：初始化、接收解碼、顯示。 (2) 軟件流程框圖。 在程序編寫之前，程序的流程圖是一個很重要的環(huán)節(jié)，它可以幫你很有條理地編寫程序。在本程序中主要有 4個流程圖，即接收主程序流程圖、起始位子程序流程圖、解碼子程序流程圖、顯示子程序流程圖。 數(shù)據(jù)格式：起始位 +8位廠商 ID+8位 ASCII字符 +8位字符反碼 +終止位。 紅外數(shù)據(jù) 0 ：由 38K方波 +1ms的低電平。 紅外數(shù)據(jù) 1 ：由 1ms的 38K方波 +1ms的低電平。 ① 接收主程序流程圖。首先對內(nèi)存單元進(jìn)行初始化，然后設(shè)置定時器模式及常數(shù)，等待接收數(shù)據(jù)。接收后，對其接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后將其顯示出來。接收主程序流程圖如圖 1122所示。 ② 起始位子程序流程圖。在解碼之前首先要對接收過來的起始位的時間進(jìn)行計算，并判斷時間是否為 3ms，如果為 3ms，則對中間的 24位碼進(jìn)行解碼；若不為 3ms，重新接收。起始位流程圖如圖 1123所示。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 初始化 設(shè)置定時器模式及常數(shù) 等待接收 數(shù)據(jù)接收 接收處理 數(shù)據(jù)顯示 開始 有低電平信號時啟動定時器 0 計算低電平時間 停止定時，保存定時時間 N Y 解出 24 位碼 返回 重新接收 N Y 有高電平否？ 判斷起始位時間是否為 3 m s ? 入口 圖1122 接收主程序流程圖 圖1123 起始位子程序流程圖 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 ③ 解碼子程序流程圖。起始位判斷后，就要對其余發(fā)送過來的信號進(jìn)行解碼，當(dāng)有接收信號時就開始判斷，若時間為 1ms，就置邏輯 1標(biāo)志；若時間為 ，就置邏輯 0標(biāo)志。判斷后繼續(xù)解下一個碼，直到 24位碼都解出來。全部解碼后再到數(shù)碼表中查出確定的碼。解碼子程序流程圖如圖 1124所示。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 入口 確定起始位時間為 3 m s 低電平時間是否為 1 m s ? 低電平時間是否為0 .5 5 m s ? 查表查出確定 返回 Y N 解出 24 位碼否 ? Y N N Y 置邏輯 0 標(biāo)志 置邏輯 1 標(biāo)志 圖1124 解碼子程序流程圖 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 ④ 顯示子程序流程圖。顯示是為了讓用戶直接、醒目地了解此系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能。顯示子程序流程圖如圖 1125所示。該系統(tǒng)最終根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的是發(fā)射端的按下某個鍵，接收端的發(fā)光二極管和數(shù)碼管顯示相應(yīng)的狀態(tài)。具體結(jié)果是： ●按 1號鍵， LED1點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 1。 ●按 2號鍵， LED2點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 2。 ●按 3號鍵， LED3點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 3。 ●按 4號鍵， LED4點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 4。 ●按 5號鍵， LED5點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 5。 ●按 6號鍵， LED6點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 6。 ●按 7號鍵， LED7點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 7。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 入口 L ED 1亮 L ED 2亮 L ED 3亮 L ED 4亮 L ED 5亮 接收 什么命令 ? 數(shù)碼管顯示 L ED 6亮 L ED 7亮 返回 1 鍵 2 鍵 3 鍵 4 鍵 5 鍵 6 鍵 7 鍵 圖1125 顯示子程序流程圖 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 思考與練習(xí) 1．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計主要包括哪些步驟？ 2．單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括哪幾個部分的設(shè)計？ 3．設(shè)計一個優(yōu)秀的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件應(yīng)具有哪些特點(diǎn)？ 4．完成一個控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，要求：單片機(jī)采用 89S52，設(shè)計有 8155芯片、光電傳感器、正 /反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制按鍵和 1個 4位 ，顯示正 /反轉(zhuǎn)標(biāo)識及轉(zhuǎn)速。 5．要求學(xué)生綜合運(yùn)用前面所學(xué)的知識，完成設(shè)計一個方波發(fā)生器和頻率計的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計。設(shè)計要求： (1) 通過某端口輸出方波，可以通過撥碼開關(guān)設(shè)置方波頻率； LED顯示撥碼開關(guān)狀態(tài)。 (2) 可以測量信號頻率，通過 LED顯示。 (3) 通過撥碼開關(guān)的某位切換以上兩功能。