【正文】 Spectroscopy, 2008, 6.致謝 致謝論文至此，大學(xué)的生活也即將宣告結(jié)束，在這里留下了太多美好的回憶，太多的留戀，太多的感動(dòng)。在這四年的生活中，各位老師給予的教誨，身邊朋友給予的幫助，同學(xué)之間的關(guān)懷，都一點(diǎn)點(diǎn)的影響著我的成長(zhǎng)，讓我在這四年的時(shí)光中，不去后悔，不在遺憾。在這里，我想說發(fā)自深心的說一句:謝謝！首先，我要感謝我的畢設(shè)指導(dǎo)老師常丹華教授。由于我來學(xué)校比較晚，到學(xué)校后老師已經(jīng)為我選好了題目，從題目選擇上，便可以看出常老師的用心，因?yàn)槲易约航?jīng)常做一些電子制作，喜歡做硬件設(shè)計(jì)，老師便為我選擇了單片機(jī)類的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，雖然MSP430單片機(jī)自己不太熟悉，但是從開始的學(xué)習(xí)到后來的電路設(shè)計(jì)以及程序編寫，老師對(duì)每個(gè)步驟都細(xì)心詢問，并安排了朱紹圖學(xué)長(zhǎng)幫我解答各種疑問，讓我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，不僅拓展了我的知識(shí)層面，而且讓我學(xué)到了許多道理。常老師對(duì)工作的嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)，對(duì)生活的樂觀開朗，對(duì)學(xué)生的關(guān)心，都對(duì)我留下了深刻的印象，相信這些對(duì)我走向社會(huì)后的工作及生活產(chǎn)生深刻的影響。其次，感謝我大學(xué)的導(dǎo)師齊躍峰老師。在大學(xué)期間，我們申請(qǐng)并完成了一項(xiàng)國家型創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，在這期間，齊老師給予了我很大的幫助，讓我有了一定的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了我的團(tuán)隊(duì)精神，增強(qiáng)了我的自主學(xué)習(xí)能力，為以后的學(xué)習(xí)、工作以及生活帶來了很大的益處，同時(shí)也使得我這次對(duì)課題更加容易上手。最后，感謝在這大學(xué)生活中，教予我知識(shí)的各位老師，感謝我的輔導(dǎo)員，感謝各位同學(xué)的關(guān)懷，另外，還有感謝無線電愛好者協(xié)會(huì)的學(xué)長(zhǎng)和同學(xué)，讓我在大學(xué)開始，就讓我興趣得到了很大的發(fā)展，學(xué)長(zhǎng)的幫助，開啟了我學(xué)習(xí)硬件電路與程序編寫的大門。再次感謝各位老師及關(guān)心我、幫助過我的學(xué)長(zhǎng)及同學(xué)，讓我大學(xué)四年的生活中，過得充實(shí)而有意義。附錄1 附錄1燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告課題名稱： 基于MSP430單片機(jī)的學(xué)習(xí)型遙控器設(shè)計(jì) 學(xué)院(系)： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 07級(jí)電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 趙博洋 指導(dǎo)教師： 常丹華 完成日期： 2011年3月23日 一、綜述本課題國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940mm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測(cè)定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小(100mW左右)，所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正(VDD)、電源負(fù)(GND)和數(shù)據(jù)輸出(VO或OUT)。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz247。12≈≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在加用電器、室內(nèi)近距離(小于10米)遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí)，相應(yīng)地接收端有不同地輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時(shí)為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時(shí)為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵，接收端對(duì)應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個(gè)輸出互相清除，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效[10]。電視機(jī)的選臺(tái)就屬此種情況，其他如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。“數(shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號(hào)碼，利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便以后適時(shí)地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對(duì)發(fā)射端每次發(fā)的信號(hào)，接收端對(duì)應(yīng)輸出予以“儲(chǔ)存”，直至收到新的信號(hào)為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。現(xiàn)階段紅外遙控技術(shù)已經(jīng)在日常家用電器中得到了廣泛應(yīng)用，其使用方便、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)也越來越在智能儀器系統(tǒng)中受到重視。市場(chǎng)上的各種家電紅外遙控系統(tǒng)技術(shù)成熟、成本低廉，但都是針對(duì)各自的遙控對(duì)象 (彩電、 冰箱、空調(diào)等)，均由專用CPU解碼，作為一般的單片機(jī)控制系統(tǒng)不能直接使用。本文探討了如何借鑒家電紅外遙控系統(tǒng)的原理， 自行設(shè)計(jì)解碼電路和解碼、控制程序，利用現(xiàn)有遙控器如何使各控制系統(tǒng)嵌入紅外遙控技術(shù)。另外，在工業(yè)控制的許多環(huán)境下，不適合操作人員直接控制，例如：高溫、高壓、輻射、粉塵、強(qiáng)酸性、腐蝕性、有毒氣體等。這時(shí)，紅外遙控是可行的控制方式。通過這種方式，操作人員能及時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，修改控制對(duì)象的參數(shù)，并發(fā)送控制命令，以達(dá)到理想的控制效果。紅外遙控通過紅外通信的方式進(jìn)行控制，具有低功耗、低成本、高可靠性、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、避免人身傷害等優(yōu)點(diǎn)，是一種先進(jìn)的控制方式，具有廣闊的應(yīng)用前景。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 基于紅外遙控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，本課題主要研究紅外通信的信息解碼、存儲(chǔ)、還原、調(diào)制以及對(duì)電器的控制。在紅外遙控器的設(shè)計(jì)中，通過單片機(jī)對(duì)采集的信息進(jìn)行解碼、存儲(chǔ)，并且采用液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)紅外遙控鍵值顯示，同時(shí)，能夠?qū)⒋鎯?chǔ)的信息還原出來，并調(diào)制發(fā)射出去，通過鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制。三、研究步驟、方法及措施 設(shè)計(jì)的這款紅外遙控器，不僅能設(shè)置控制對(duì)象的給定值或控制參數(shù)，并通過紅外線發(fā)送給對(duì)象，而且能接收并顯示對(duì)象通過紅外線反饋回的實(shí)際值，這是它不同于普通紅外遙控器的地方。因此，實(shí)際應(yīng)用中，紅外遙控器和控制對(duì)象上都裝有紅外發(fā)送電路和紅外接收電路。紅外遙控器的硬件部分主要包括五個(gè)模塊：電源模塊、鍵盤模塊、液晶模塊、紅外發(fā)送模塊和紅外接收模塊?？傮w硬件框圖如圖1所示。由于MSP4紅外發(fā)送模塊和紅外接收模塊都可采用3V電源。鍵盤模塊采用44行列掃描式鍵盤。液晶模塊由MSP430直接驅(qū)動(dòng)。圖1 總體設(shè)計(jì)框圖因?yàn)榘l(fā)光二極管的發(fā)光距離與其發(fā)射功率成正比，為了提高發(fā)光二極管的發(fā)光距離，必須提高它的發(fā)射功率，也就是使紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)。可以用兩種方法來實(shí)現(xiàn)：一是用硬件方法，即設(shè)計(jì)脈沖電路來產(chǎn)生占空比盡量小的脈沖載波信號(hào)；，讓其輸出即為占空比較小的脈沖信號(hào)。紅外接收電路選用Vishay公司生產(chǎn)的專用紅外接收模塊TSOP1838SS3V(以下簡(jiǎn)稱1838)。1838的工作原理為：首先，通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為38kHz的脈沖調(diào)制紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由前置放大器和自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行放大處理；然后，通過帶通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)由解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)；最后，由輸出級(jí)電路進(jìn)行反向放大輸出。當(dāng)1838接收到紅外信號(hào)，就會(huì)把紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換的電平輸出，單片機(jī)接收后就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，進(jìn)入紅外中斷服務(wù)程序，進(jìn)而判斷是什么信號(hào)，并且對(duì)信號(hào)做出反應(yīng)。從而得到輸入信息的高低電平變化，然后將其存儲(chǔ)在單片機(jī)的RAM里邊，還原調(diào)制發(fā)送可以通過和38KHz相與的方法實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制。四、研究工作進(jìn)度 第 1 ～ 4 周：弄清課題要求，查閱文獻(xiàn)。第 5 ～ 8 周：設(shè)計(jì)方案，完成必要的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。第9 ～12 周：實(shí)現(xiàn)電路和光路功能或編程操作。第13～16 周：撰寫論文。第17～18周：制作PPT答辯。五、主要參考文獻(xiàn) 1 柏軍, 胡屏. 2 蔣俊峰. 基于單片機(jī)的紅外通訊設(shè)計(jì). 電子設(shè)計(jì)應(yīng)用3 魏小龍. MSP430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社4 陳茂勇，郭西進(jìn). 基于MSP430單片機(jī)的智能無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì). 微計(jì)算機(jī)信息5 馮瑛. 全數(shù)字電動(dòng)調(diào)節(jié)閥模糊控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)6 [M]. 北京：北京人民郵電出版社，1996.7 陳永甫. 紅外探測(cè)與控制電路[M]. 北京：北京人民郵電出版社，2004.8 蘆健，彭軍，顏?zhàn)杂?，陳文薌. 自學(xué)習(xí)型智能紅外遙控器設(shè)計(jì)[J].國外電子測(cè)量技術(shù). 2006，8(25)：6366.9 胡漢才. 單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社. 2006，310 趙亮. 單片機(jī)C語言編程與實(shí)例[M]. 北京：人民郵電出版社. 2003：3 432六、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見：審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日附錄2附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述 課題名稱： 基于MSP430單片機(jī)的學(xué)習(xí)型遙控器設(shè)計(jì) 學(xué)院(系)： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 07級(jí)電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 趙博洋 指導(dǎo)教師： 常丹華 完成日期： 2011年3月25日 一、 課題國內(nèi)外現(xiàn)狀紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段，由于紅外遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，在現(xiàn)在工業(yè)設(shè)備中，也得到了廣泛使用。在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效id隔離電氣干擾。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。另外，電路調(diào)試簡(jiǎn)單，編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。因此，現(xiàn)在遙控器得到了廣泛的應(yīng)用。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940mm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測(cè)定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小(100mW左右)，所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正(VDD)、電源負(fù)(GND)和數(shù)據(jù)輸出(VO或OUT)。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz247。12≈≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互