【正文】 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)過(guò)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(jì)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(zhuān)用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖 1116所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)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(pán)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(xiàn)遙控發(fā)射器。 紅外線(xiàn)遙控發(fā)射器由鍵盤(pán)、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(pán)的不同按鍵時(shí)，通過(guò)編碼器產(chǎn)生與之相應(yīng)的特定的二進(jìn)制脈沖碼信號(hào)。將此二進(jìn)制脈沖碼信號(hào)先調(diào)制在 38kHz的載波上，經(jīng)過(guò)放大后，激發(fā)紅外發(fā)光二極管 LED轉(zhuǎn)變成波長(zhǎng)為 940nm的紅外線(xiàn)傳播出去。 (2) 紅外線(xiàn)遙控接收器。 紅外線(xiàn)遙控接收器由紅外線(xiàn)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(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，經(jīng)檢波放大，濾除38kHz的載波信號(hào)，恢復(fù)原來(lái)的指令脈沖，然后送入微處理器進(jìn)行識(shí)別解碼，解譯出遙控信號(hào)的內(nèi)容，并根據(jù)控制功能輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，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(jì) (1) 按鍵功能設(shè)置。 在此設(shè)計(jì)中，紅外遙控發(fā)送電路中共定義了 7個(gè)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(hào)鍵， LED1點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 1。 ●按 2號(hào)鍵， LED2點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 2。 ●按 3號(hào)鍵， LED3點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 3。 ●按 4號(hào)鍵， LED4點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 4。 ●按 5號(hào)鍵， LED5點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 5。 ●按 6號(hào)鍵， LED6點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 6。 ●按 7號(hào)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(duì)應(yīng)的數(shù)。例如，當(dāng)發(fā)送的是按鍵 1的狀態(tài)時(shí)，液晶上會(huì)顯示數(shù)字 1，數(shù)碼管上也會(huì)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(cuò)誤時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤所在，并給予更正。 2．知識(shí)點(diǎn)分析 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求：熟練掌握以單片機(jī)為核心的測(cè)控系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，紅外遙控的基本原理，鍵盤(pán)操作與顯示功能的設(shè)計(jì)。 單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 3．實(shí)施過(guò)程 1) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) (1) 系統(tǒng)構(gòu)成。 遙控開(kāi)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(lái)控制。即當(dāng)一體化紅外接收器接收到紅外遙控信號(hào)后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，將原編碼信號(hào)送入單片機(jī) AT89S51中進(jìn)行信號(hào)識(shí)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(kāi)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?yàn)樵谌粘Ｋ玫倪b控設(shè)備中都有繼電器，這樣就可以控制多個(gè)設(shè)備。而設(shè)計(jì)的接收系統(tǒng)中沒(méi)有用到繼電器，若在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)只要制作出接收部分電路就可以了，沒(méi)有必要采用繼電器。下面簡(jiǎn)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(kāi)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(xiàn)圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。只要在線(xiàn)圈兩端加上一定的電壓，線(xiàn)圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn) )吸合。當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力作用下返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)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(hào)，三極管導(dǎo)通，線(xiàn)圈兩端有電流通過(guò)，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：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89S5紅外發(fā)光二極管 LED、鍵盤(pán)、 LCD液晶顯示器。 ② 接收電路組成：?jiǎn)纹瑱C(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(jiǎn)介。 紅外遙控接收可采用較早的紅外接收二極管加專(zhuān)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(gè)引腳。分別是 +5V電源、地、信號(hào)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(guò) 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(gè)上拉電阻，對(duì)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(gè)發(fā)光二極管，實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的功能。 頭的 OUT端，對(duì)接收過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)一定的時(shí)序進(jìn)行解碼，將解碼的數(shù)據(jù)通過(guò) LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。 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(jì) (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(xiě)之前，程序的流程圖是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，它可以幫你很有條理地編寫(xiě)程序。在本程序中主要有 4個(gè)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(chǎng)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(duì)內(nèi)存單元進(jìn)行初始化，然后設(shè)置定時(shí)器模式及常數(shù)，等待接收數(shù)據(jù)。接收后，對(duì)其接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后將其顯示出來(lái)。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(duì)接收過(guò)來(lái)的起始位的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，并判斷時(shí)間是否為 3ms，如果為 3ms，則對(duì)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(shí)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(kāi)始 有低電平信號(hào)時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 0 計(jì)算低電平時(shí)間 停止定時(shí)，保存定時(shí)時(shí)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(shí)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(duì)其余發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行解碼，當(dāng)有接收信號(hào)時(shí)就開(kāi)始判斷，若時(shí)間為 1ms，就置邏輯 1標(biāo)志；若時(shí)間為 ，就置邏輯 0標(biāo)志。判斷后繼續(xù)解下一個(gè)碼，直到 24位碼都解出來(lái)。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(shí)間為 3 m s 低電平時(shí)間是否為 1 m s ? 低電平時(shí)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(hù)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(gè)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(hào)鍵， LED1點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 1。 ●按 2號(hào)鍵， LED2點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 2。 ●按 3號(hào)鍵， LED3點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 3。 ●按 4號(hào)鍵， LED4點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 4。 ●按 5號(hào)鍵， LED5點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 5。 ●按 6號(hào)鍵， LED6點(diǎn)亮，并且數(shù)碼管顯示 6。 ●按 7號(hào)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(jì)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(jì)主要包括哪幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)？ 3．設(shè)計(jì)一個(gè)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(gè)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(jì)，要求：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用 89S52，設(shè)計(jì)有 8155芯片、光電傳感器、正 /反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速控制按鍵和 1個(gè) 4位 ，顯示正 /反轉(zhuǎn)標(biāo)識(shí)及轉(zhuǎn)速。 5．要求學(xué)生綜合運(yùn)用前面所學(xué)的知識(shí)，完成設(shè)計(jì)一個(gè)方波發(fā)生器和頻率計(jì)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求： (1) 通過(guò)某端口輸出方波，可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置方波頻率； LED顯示撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 (2) 可以測(cè)量信號(hào)頻率，通過(guò) LED顯示。 (3) 通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)的某位切換以上兩功能。