【正文】 表 按鍵與發(fā)射數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表 按鍵 發(fā)送數(shù)據(jù) K1（一級(jí)） 08（用戶嗎） 08（用戶碼） 00（數(shù)據(jù)碼） FF（數(shù)據(jù)碼的反碼） K2（二級(jí)） 08（用戶嗎） 08（用戶碼） 01（數(shù)據(jù)碼） FE（數(shù)據(jù)碼的反碼） K3（三級(jí)） 08（用戶嗎） 08（用戶碼） 02（數(shù)據(jù)碼） FD（數(shù)據(jù)碼的反碼） K4（四級(jí)） 08（用戶嗎） 08（用戶碼） 03（數(shù)據(jù)碼） FC（數(shù)據(jù)碼的反碼） K5（五級(jí)） 08（用戶嗎） 08（用戶碼） 04（數(shù)據(jù)碼） FB（數(shù)據(jù)碼的反碼） K6（關(guān)閉） 08（用戶嗎） 08（用戶碼） 05（數(shù)據(jù)碼） FA（數(shù)據(jù)碼的反碼） 接收電路設(shè)計(jì) 系 統(tǒng)接收電路的原理圖 所示。而 SEL 引腳（ 20 腳）與 KO0相連，所以用戶碼的選擇即 S0、 S S S S S S7分別為 0、 0、 0、 0、0、 0、 0，換算成十六進(jìn)制為 08H。 圖 本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)框圖 發(fā)射端 TC9012 按鍵 紅外接收端 STC89C51 PWM 輸出 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 發(fā)射電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)發(fā)射電路原理圖如圖 所示。實(shí)現(xiàn)按鍵遠(yuǎn)程控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的功能。 圖 定時(shí)器產(chǎn)生 PWM信號(hào)的程序流程 （ a） 定時(shí)器初始化程序 （ b） 定時(shí)器 0 中斷處理程序 （ c） 定時(shí)器 1 處理中斷程序 初始化定時(shí)器 0 工作在模式 1 重新設(shè)定定時(shí)器 0 與定時(shí)器 1 的初值 關(guān)定時(shí)器 1 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 設(shè)定時(shí)器 0 定時(shí)時(shí)間為 1ms 初始化定時(shí)器 1 工作在模式 2 開定時(shí)器中斷 開定時(shí)器 0 改變 PWM 輸出 引腳的電平為低 開定時(shí)器 1 改變 PWM 輸出 引腳的電平為高 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 第四章 硬件設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì)及框圖 首先，是利用紅外信號(hào)發(fā)射裝置的芯片 TC9012，按下按鍵后將信號(hào)調(diào)制后發(fā)射出去，接收端芯片 HS0038 接收到信號(hào)后經(jīng)過譯碼重復(fù)出之前的調(diào)制信號(hào)并將其發(fā)送給 STC51 單片機(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)按鍵遠(yuǎn)程的功能。這樣就可以得到 PWM信號(hào)了， PWM 信號(hào)的頻率等于定時(shí)器 0定時(shí)時(shí)間的倒數(shù)，占空比等于定時(shí)器 1 的定時(shí)時(shí)間除以定時(shí)器 2 的定時(shí)時(shí)間。初始化定時(shí)器 0 使其定時(shí)時(shí)間為1ms。 具體實(shí)現(xiàn)方法：用到兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 0用來控制PWM的頻率，工作在模式 1下，定時(shí)器 1用來調(diào)節(jié)占空比，工作在模式 2 下。 PWM信號(hào)包含兩個(gè) 參數(shù)： PWM信號(hào)的頻率和 PWM信號(hào)的占空比。電壓或電流源是以一種通（ ON）或斷（ OFF）的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去。通過高分辨計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼?？梢酝ㄟ^調(diào)整 PWM的周期、 PWM的占空比而達(dá)到控制電流，進(jìn)而達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的目的。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多種 PWM 技術(shù)，其中包括：相電壓控制 PWM， PWM 法、隨機(jī) PWM、SPWM 法、線電壓控制 PWM 等。當(dāng) CPU 響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，該位由硬件清 0； IT1— 外部中斷 1觸發(fā)方式選擇位， IT1=0 時(shí)，為電平觸發(fā)方式，引腳 INT1 上低電平有效， 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 IT1=1 時(shí)，為跳變沿觸發(fā)方式，引腳 INT1 上的電平從高到低的負(fù)跳變有效； IE0— 外部中斷 0請(qǐng)求標(biāo)志，其功能及操作方法同 IE1； IT0— 外部中斷 0觸發(fā)方式選擇位，其功能及操作方法同 IT!。 表 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 位序號(hào) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號(hào) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IF0 IE0 IT0 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TF1— 定時(shí)器 1 溢出標(biāo)志位， 當(dāng)定時(shí)器 1計(jì)滿溢出時(shí)，由硬件使 TF1 置 1，并且申請(qǐng)中斷。 表 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作方式寄存器 TMOD 位序號(hào) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號(hào) GATE TC/ M1 M0 GATE TC/ M1 M0 定時(shí)器 1 定時(shí)器 0 由表 ， TMOD 的高 4設(shè)置定時(shí)器 1,低 4設(shè)置定時(shí)器 0，對(duì)應(yīng) 4位的含義如下： GATE— — 門控制位， GATE=0，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器啟動(dòng)與停止僅受 TCON 寄存器中的 TRX（ X=0,1）來控制， GATE=1，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器啟動(dòng)與停止受 TCON 寄存器中的 TRX（ X=0,1）和外部中斷引腳（ INT0 或 INT1）來共同控制； TC/ —— 定時(shí)器模式和計(jì)數(shù)器模式選擇位， 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 TC/ =1，為計(jì)數(shù)器模式， TC/ =0，為定時(shí)器模式； M1M0—— 工作方式選擇位， 每個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器都有 4種工作方式，他們由 M1M0 設(shè)定，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作方式寄存器 TMOD 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作方式在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為 89H，不能位尋址， TMOD 用來確定定時(shí)器的工作方式及功能選擇。 IE 寄存器的字節(jié)地址為 A8H，位地址（由低位到高位）分別是 A8H— AFH，各位定義見表 。 圖 單片機(jī)中斷過程 執(zhí)行主 程序 執(zhí)行中斷 斷點(diǎn) 處理程序 繼續(xù) 執(zhí)行 主程序 單片 機(jī)的 CPU之所以會(huì)發(fā)生中斷，是因?yàn)橛兄袛嘣?，中斷源意即引起單片機(jī)CPU中斷的根源，本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所使用的 51單片機(jī)內(nèi)部一共有 5 個(gè)中斷源，分別是：外部中斷 0（ INT0），外部中斷 1（ INT1），定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0中斷（ T0），定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1中斷（ T1），串行口中斷（ TX/RX）。所謂的單片機(jī)的中斷是指單片機(jī)的中央處理器在處理某一條指令 A 時(shí)，又接到了另外的一條指令 B，請(qǐng)求處理器迅速去處理新接到的這條指令（中斷發(fā)生）；此時(shí)處理器將會(huì)暫時(shí)停止青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 原來指令的處理（中斷響應(yīng)），而轉(zhuǎn)去處理剛剛接到的那條指令（中斷服務(wù)）；待處理器將新近接到的那條指令處理完畢后，再回到原來接收原指令的地方繼續(xù)處理未完成的原指令的處理（中斷返回），這一過程稱為中斷。 由于紅外線遙控技術(shù)沒有必要具有像無(wú)線電遙控技術(shù)那樣穿過一系列的障礙物去控制被控對(duì)象的能力，因此通常在設(shè)計(jì)和選擇紅外線的信息發(fā)射和信息接收裝置時(shí)，不必像無(wú)線電遙控器那樣，發(fā)射器和接收器要有不同的遙控頻率和編碼，所以同類的紅外線發(fā)射器和接收器，因此可以擁有相同的或者是相類似的遙控頻率或者是控制編碼，而不會(huì)出現(xiàn)像是無(wú)線電遙控通信時(shí)所產(chǎn)生的遙控信 號(hào)“串門”的情況。紅外通信裝置的信息發(fā)射端將基帶上的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列脈沖序列串信號(hào)，然后通過紅外發(fā)射管發(fā)射已變?yōu)槊}沖序列的 紅外信號(hào)。本設(shè)計(jì)設(shè)定的紅外發(fā)射裝置是紅外發(fā)射芯片 TC9012，而設(shè)定的紅外接收裝置是紅外接收頭 HS0038。所以后來就出現(xiàn)了可以明顯提高傳輸效率與質(zhì)量的紅外通信技術(shù)。而紅外通信，就是通過紅外線（波長(zhǎng)范圍 微米 — 1毫米）進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通信方式。如果所需要的驅(qū)動(dòng)電流較大，可以直接選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，本實(shí)驗(yàn)即選用的雙 H 橋電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N，不僅能為本實(shí)驗(yàn)所使用的 電機(jī)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，而且接口簡(jiǎn)單，操作方便，較易使用，因此本實(shí)驗(yàn)采用此種電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。一般有三種驅(qū)動(dòng)電路：三極管電流放大驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)模塊（如本實(shí)驗(yàn)所使用的 L298N）和達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)不同的直流電機(jī)，選擇的驅(qū)動(dòng)電流也不同。這就是直流電動(dòng)機(jī)的基本原理。 圖 直流電動(dòng)機(jī)的原理圖 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 18 從以上的分析可以看出，要使線圈按照一定方向的旋轉(zhuǎn)，關(guān)鍵問題是導(dǎo)體從一個(gè)磁極轉(zhuǎn)到另外一個(gè)磁極時(shí)，導(dǎo)體中的電流方向也要同時(shí)改變煤，而上圖所顯示的換向器和電刷就是完成這一任務(wù)的裝置。所以，整個(gè)線圈所受的電磁力的方向依然不變，仍然受力按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁力為零，也即磁場(chǎng)中的線圈不再受力的作用，但是由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。那么整個(gè)線圈就會(huì)受力轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣產(chǎn)生的效果是通電線圈會(huì)在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，由于上下兩 個(gè)導(dǎo)體所在磁場(chǎng)范圍不同，所以兩者所受的會(huì)相反。在電刷 A和電刷 B外接直流電源的情況下，兩個(gè)電刷及其與之相連的線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生電流。電動(dòng)機(jī)必然會(huì)包括定子和轉(zhuǎn)子，在直流電機(jī)中，勵(lì)磁回路作為定子，電樞回路作為轉(zhuǎn)子。 直流電動(dòng)機(jī) 對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的基本認(rèn)識(shí) 電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱電機(jī)，是使機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械，直流電動(dòng)機(jī) 把直流電能變成機(jī)械能，其實(shí)物圖見圖 . 圖 直流電動(dòng)機(jī) 直流電機(jī)的主要功能是作為執(zhí)行機(jī)電功能的動(dòng)力元器件，其內(nèi)部會(huì)存在一個(gè)閉合的主磁路。這樣就需要增加續(xù)流二極管，接在 L298N 的輸出端與電源（地）之間，用來釋放反向電壓。 當(dāng) L298N 控制電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，電動(dòng)機(jī)由于慣性的作用并不能馬上停下來，還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)比較， VS電壓應(yīng)該比 VSS 電壓高，否則有時(shí)會(huì)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。 L298 采用 15引腳的 MULTIWATT15（垂直型）封裝，其引腳圖如圖 所示，各引腳定義見表 。在驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)總共設(shè)置了兩個(gè) H 橋的大電流高電壓形式的全橋式驅(qū)動(dòng)器，該芯片的功能是既可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)也可以用來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)以及繼電器線圈等感性負(fù)載。 雙 H 橋電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N L298N 芯片是由 ST宏盛公司生產(chǎn)的一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片可以驅(qū)動(dòng)高電壓、大電流狀態(tài)下的電動(dòng)機(jī)，其實(shí)物如圖 。否則 丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。此時(shí)可停止定時(shí)器的計(jì)時(shí)，并判斷本次接收的是否有效。 ⑷ 繼續(xù)接收前導(dǎo)碼之后的地址碼兩次（ 16位）數(shù)據(jù)碼（ 8 位）、數(shù)據(jù)反碼（ 8位）。 ⑵ 程序第一次進(jìn)入遙控中斷 后，中斷開始計(jì)時(shí)。如果接收到的情況是接收到了在一個(gè)完整的傳輸周期內(nèi)呈現(xiàn)高電平狀態(tài)時(shí)間為，與此同時(shí)，在一個(gè)完整周期里維持低電平狀態(tài)的時(shí)間也為 毫秒，那么藉此所獲得的結(jié)論就是認(rèn)為接收到的就是導(dǎo)引碼，而如果此時(shí)的所獲得的計(jì)時(shí)值是等于 毫秒，那么所獲得的結(jié)論就是認(rèn)為接收到的是編碼 0，而如果此時(shí)所獲得的計(jì)時(shí)值等于 毫秒，那么所獲得的結(jié)論就是認(rèn)為接收到的是編碼 1。由于紅外遙控信號(hào)接收頭的輸出端與所相連接單片機(jī)的中斷引腳相關(guān)聯(lián)，即相應(yīng)的引腳的電平為低電平時(shí)將會(huì)觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷。 在進(jìn)行本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)在遙控器上沒有 任何按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射二極管將不會(huì)發(fā)出紅外信號(hào)，此時(shí)，遙控信號(hào)接收頭所輸出的信號(hào)即為輸出信號(hào)1。一體化紅外信號(hào)接收芯片 HS0038 所能構(gòu)接收的紅外信號(hào)頻率為 38kHz，由此得出其需要的周期為 26 微妙。在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，將會(huì)采用用小功率發(fā)射管進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射，由此所決定的接收距離大概為 35 米。紅外一體化接收頭 HS0038 的外觀如圖 。紅外發(fā)射芯片 TC9012 所使用 455KHz 的晶振，與此同時(shí)，芯片采用的是可以進(jìn)行脈寬調(diào)制的串行碼，定義產(chǎn)生的脈寬幅度為 毫秒、而兩個(gè)脈寬之間的間隔為 毫秒、總共的脈寬周期為 毫秒的組合表示 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 引導(dǎo)碼 用戶碼 用戶碼 數(shù)據(jù)碼 數(shù)據(jù)碼的反碼 青島大學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 二進(jìn)制的“ 0”；定義產(chǎn)生的脈寬幅度為 毫秒、而兩個(gè)脈寬之間的間隔為 毫秒、總共的脈寬周期為 毫秒的組合表示二進(jìn)制的“ 1”。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中，如果沒有任何按鍵被按下，那么實(shí)驗(yàn)中的振蕩器所處的狀態(tài)是停振的，這樣的效果是可以明顯的降低功耗。用戶碼以及鍵數(shù)據(jù)碼的發(fā)送順序所應(yīng)用的規(guī)律均是低位在前，高位在后。 表 TC9012的用戶碼設(shè)置 與 SEL相連 用戶碼（ S2 S1 S0） 與 SEL相連 用戶碼（ S2 S1 S0） KO0 000 KO4 100 KO1 001 K