【導(dǎo)讀】題目名稱基于51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)計。題目類型畢業(yè)設(shè)計。專業(yè)班級自動化0601班。時間2020年11月25至2020年6月1日

　　

【正文】 1 被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常 這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。 AT89S51 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 PORT0（ ～ ）： 基于 51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)計 第 14 頁 （ 共 76 頁 ） 端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當(dāng)做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL負(fù)載。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼 或數(shù)據(jù)存儲器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2 所送出的 A8～ A15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲器空間。 PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL負(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供 地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來使用了。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當(dāng)做定時器 2 的外部脈沖輸入腳，而 可以有T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT3（ ～ ）： 端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL負(fù)載，同時還多工 具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 系統(tǒng)功能分析 第 15 頁 （共 76 頁） ： T0，計時計數(shù)器 0 輸入。 ： T1，計時計數(shù)器 1 輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 AT89S51 單片機復(fù)位電路的設(shè)計 當(dāng) AT89S51 單片機的 復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 89S51 單片機提供了上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式，本系統(tǒng)中采用按鍵復(fù)位 和上電復(fù)位兩種 電路。具體復(fù)位電路如圖 9 所示，其中 C4 是 104 陶瓷電容， C3 是 22uf/25V的電解電容， R1 的阻值為 10K 歐。 C322 ufS1R110 kC410 4V C CRST 圖 9 AT89S51單片機復(fù)位電路 AT89S51 單片機時鐘電路的設(shè)計 89S51 提供了外部時鐘電路和內(nèi)部時鐘電路兩種方式，本系統(tǒng)采用 晶振的外部時鐘電路方式，在晶振兩端接 2 個 30pf 的陶瓷電容。這兩個電容成為晶振的負(fù)載電容，它會影響晶振的諧振頻率和輸出幅度。具體晶振電路如圖 10 所示 C130 pfC230 pfY111 .0 59 2M H z 圖 10 AT89S51單片機時鐘電路 鍵盤 本系統(tǒng)采用矩陣鍵盤 基于 51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)計 第 16 頁 （ 共 76 頁 ） 矩陣鍵盤的接口電路 在鍵盤中按鍵的數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。例如 ,對于 16 個按鍵的鍵盤，可以按照圖 11 所示的 4X4 矩陣方式連接，即 4 根行線和 4 根列線，每個行線和列線交叉點處即為一個鍵位。 4 根行線接接 P1 口的低四位 I/O 口線， 4 根列線接 P1 口的高 4 位 I/O 口線。 p 1 . 0p 1 . 1p 1 . 2p 1 . 3p 1 . 4p 1 . 5p 1 . 6p 1 . 7p1.4p1.5p1.6p1.7p 1 . 0p 1 . 3p 1 . 2p 1 . 1X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1C12 2 P FC22 2 P FC31 0 u FX11 2 MR11 0 kK0 K1 K2 K3K4 K5 K6 K7K8 K9 KA KBKC KD KE KF 圖 11 4X4矩陣鍵盤的接口電路 矩陣鍵盤的工作原理 使用矩陣鍵盤的關(guān)鍵是如何判斷按鍵值。根據(jù)圖 8 所示，如果 口引腳被置為低電平“ 0”，那么當(dāng)按鍵 K3 被按下時，可以肯定 引腳的信號必定變成低電平“ 0”；反之，如果已知引腳 被置為低電平“ 0”， 引腳、 和 引腳被置為高電平，而單片機掃描到 引腳為低電平“ 0”，則可以肯定 K3 引腳為低電平“ 0”，則可以肯定 K3 鍵被按下。 識別按鍵的基本過程如下： （ 1）首先判斷是 否有鍵被按下。將全部的行線（ 引腳、 引腳、 引腳、 引腳）置低電平“ 0”，全部列線置高電平“ 1”，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下；若檢測到所有的列線均為高電平，則系統(tǒng)功能分析 第 17 頁 （共 76 頁） 鍵盤中無鍵被按下。 （ 2）按鍵消除抖動。 當(dāng)判別到有鍵被按下后，調(diào)用延時子程序，執(zhí)行后再次進行判斷。若確定認(rèn)為有鍵被按下，則開始第（ 3）步的按鍵識別，否則重新開始。 （ 3）按鍵識別。當(dāng)有鍵被按下時，轉(zhuǎn)入逐行掃描的方法來確定是哪個鍵被按下。先掃描第一行，即將第一行輸出低電平“ 0”，然后讀入列 值，哪一列出現(xiàn)低電平“ 0”，則說明該列與第一行跨接的鍵被按下。若讀入的列值全為“ 1”，說明與第一行跨接的按鍵（ K0~K4）均沒有被按下。接著開始掃描第二行，以此類推，逐行掃描，直到找到被按下的鍵。 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)射電路如圖 12 所示。編碼信號經(jīng)過三極管 Q2 的基極輸入發(fā)射電路。當(dāng)輸入信號為高電平時， Q2 導(dǎo)通，使得 Q1 的基極為低電平， Q1 截至，紅外管不發(fā)射紅外線信號。當(dāng)輸入信號為低電平時， Q2 截至，使得 Q1 的基極為高電平， Q1 導(dǎo)通，紅外管發(fā)射紅外線信號 [12]。 圖 12 紅外發(fā)射電路 紅外接收電路 紅外接收電路如圖 13 所示。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，這樣大大簡化基于 51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)計 第 18 頁 （ 共 76 頁 ） 了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭 HS0038，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 14 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 35m。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 38 kHz,周期約 26 μ s，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號。三個管腳分別是地、＋ 5 V 電源、解調(diào)信號輸出端。由于 HS0038 內(nèi)部集成了強大的信號處理功能，所以在本系統(tǒng)中使用這個HS0038 的接收頭的時候我們只需要在外部加上一個濾波電路就可以了，這個 RC 濾波電路是為了濾除電源端的干擾信號 [8]。 圖 13 紅外接收電路 圖 14 HS0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 液晶顯示電路 在本系統(tǒng)中我們采用 1602 字符型液晶顯示模塊來顯示步進電機的轉(zhuǎn)速、起停以及正反 轉(zhuǎn)等步進電機的狀態(tài)。字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號系統(tǒng)功能分析 第 19 頁 （共 76 頁） 等的點陣型液晶顯示模塊。分 4 位和 8 位數(shù)據(jù)傳輸方式。提供 5*7 點陣 +光標(biāo)和 5*10點陣 +光標(biāo)的顯示模式?？梢燥@示兩行每行 8 個字符。提供內(nèi)部自動上電復(fù)位電路，+5V工作電壓。一共有 16 個引腳，其中一對電源引腳、一對 LED 背光電源引腳、 LCD驅(qū)動電壓引腳、一個模式選擇引腳、一個讀寫操作引腳、一個使能引腳以及 7 個數(shù)據(jù)引腳。其中 LCD 驅(qū)動電壓 V0 可通過滑動變阻器進行調(diào)節(jié)，一般 V0 為零伏。具體應(yīng)用電路圖如圖 15 所示 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1LM 01 6 LG N D+ 5 V31%R V 11kRSR / WE D0D1D2D3D4D5D6D7 圖 15 LCD1602 LCD1602A 顯示原理 1602A 引腳說明圖見表 1 表 1 1602A引腳說明圖 基于 51單片機的紅外遙控電機系統(tǒng)的設(shè)計 第 20 頁 （ 共 76 頁 ） 1602A 指令表 見表 2 表 2 1602A指令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地 址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 基本操作時序 見表 3 表 3 基本操作時序 讀狀態(tài) 輸入： RS=L,RW=H,E=H 輸出： D0D7=狀 態(tài)字 寫指令 輸入： RS=L,RW=L,D0D7=指令 E=高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： D0D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H,RW=L,D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 指令 1： 清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整 體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，