【正文】 通過編寫一個(gè)延時(shí)程序，可 使按鍵信號(hào)被正確讀入。在重新安排開關(guān)后成功地解決了該問題。 2. 手動(dòng)強(qiáng)通控制的控制方式 在設(shè)計(jì)時(shí)手動(dòng)強(qiáng)通控制的啟動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)停止按鈕按下后系統(tǒng)并不能正常復(fù)位。 無線遙控部分，本設(shè)計(jì)選定了 AT89C2051 單片機(jī)作為遙控信號(hào)的收發(fā)核心，確定了以獨(dú)立式按鍵作為輸入端， RPM6983 作為接收端的接收頭，并且進(jìn)一步設(shè)計(jì)了信號(hào)發(fā)射、接收電路和時(shí)鐘電路以及信號(hào)發(fā)送、接收的匯編程序，又通過接收端與 PLC相連接成功 實(shí)現(xiàn)了交通燈控制系統(tǒng)的“正常循環(huán)運(yùn)行”和“手動(dòng)無線控制”兩種工作方式。數(shù)碼管部分，主要設(shè)計(jì)完成了數(shù)碼管的顯示原理、控制程序和外部連線，實(shí)現(xiàn)了直行、左轉(zhuǎn)紅黃綠燈的倒計(jì)時(shí)顯示。 AT 89 C2 0 5 1 45 結(jié) 論 十字路口交通信號(hào)燈是城市交通控制中重要的一環(huán)，信號(hào)燈合理化運(yùn)行是車輛高效出行的重要保證。通過分析輸入與輸出信號(hào)的具體發(fā)送形式，選定 AT89C2051 單片機(jī)作為遙控信號(hào)的發(fā)射接收電路核心，且以獨(dú)立式按鍵作為輸入端，以 RPM6983 作為接收端的接收頭。信號(hào)腳接到 和 腳上，當(dāng) RPM6938 收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，就可以觸發(fā) INT1產(chǎn)生中斷，使單片機(jī)退出低功耗狀態(tài)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)，同時(shí)使記數(shù)器 0 和定時(shí)器1 開始工作。 如圖 ，紅外接收電路采用的是集成電路 RPM6938， RPM6938 共有三個(gè)引腳：一個(gè)接電源一個(gè)接地，另外一個(gè)接信號(hào)端，它集光電轉(zhuǎn)換、放大和解調(diào)于一身。取該值就可以斷定出遙控操作，然后再由接收遙控器 CPU 將其轉(zhuǎn)化為控制操作，從而對(duì)外電路實(shí)施控制功能。由于存在誤差，計(jì)數(shù)器 0 的記數(shù)值不可能嚴(yán)格和該值相等，但這不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到之后，產(chǎn)生中斷，保存計(jì)數(shù)器 0的計(jì)數(shù)值。接收信號(hào)端接至 和 口，這兩個(gè)引腳為復(fù)用引腳， 引腳可以復(fù)用為外部中斷 1 的請(qǐng)求輸入端； 引腳可以復(fù)用為計(jì)數(shù)器 0 的計(jì)數(shù)脈沖輸入端。當(dāng)接收電路接收到第一個(gè)紅外線脈沖時(shí)，中斷 INT1 被觸發(fā)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 1 和計(jì)數(shù)器 0。當(dāng)有輸入端（獨(dú)立按鍵）信號(hào)到來時(shí)，單片機(jī)控制生成調(diào)制AT8 9C 20 5 1 43 信號(hào)發(fā)送到發(fā)射部分并發(fā)送至信號(hào)接收電路。當(dāng)單片機(jī) 口輸出為“ 0”時(shí)，發(fā)射管不發(fā)光；當(dāng)單片機(jī) 的輸出口變?yōu)椤?1”時(shí)，紅外發(fā)送管才可以發(fā)出 38KHz調(diào)制紅外線，與此同時(shí)發(fā)出可見光來顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。并且元件都是通用化和模塊化，可以大大地減輕工作量，同時(shí)可以很大程度上節(jié)約資金，達(dá)到集實(shí)用性、經(jīng) 濟(jì)性和簡(jiǎn)便性為一身的設(shè)計(jì)要求。一般的，在頻率為 38KHz 的載波信號(hào)下，發(fā)射管的性能最好，發(fā)射距離最遠(yuǎn)，所以在硬件設(shè)計(jì)上，本設(shè)計(jì)也采用了 38KHz 的晶振產(chǎn)生載波信號(hào)，與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算后，通過三極管送至紅外發(fā)光二極管上。其中， 0CH、 0FFH 分 別為十進(jìn)制數(shù)的 12 和 255，因此這個(gè)程序所耗用的時(shí)間為： 42 1+（ 255*2+2+1） *12+1+2=6160 （ 個(gè)）機(jī)器周期 由于晶振采用的是 12MHz，所以 1 機(jī)器周期 =1us，執(zhí)行程序的總時(shí)間為 ，與 6ms 存在 的誤差，但該誤差并不影響程序的執(zhí)行 。本電路采用的是軟件消抖的方法，就是調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，延時(shí)時(shí)間設(shè)定為 6ms，延時(shí)子程序如下： DL1： MOV R4， 0CH DL2： MOV R5， 0FFH DL3： DJNZ R5， DL3 DJNZ R4， DL2 RET 延時(shí)時(shí)間的計(jì)算是根據(jù)執(zhí)行指令所需時(shí)間的總和確定的。按鍵電路的消抖措施通常有硬件和軟件兩種方式，硬件消除鍵盤抖動(dòng)措施主要就是指外加雙穩(wěn)態(tài)電路或者濾波電路的方法。但由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用以及觸點(diǎn)本身帶有雜質(zhì)灰塵等，在一個(gè)按鍵開關(guān)在閉和時(shí)電信號(hào)并不會(huì)馬上穩(wěn)定接通，在斷開時(shí)也不會(huì)馬上斷開，而是在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動(dòng)。在無按鍵按下時(shí)，各位均為高電平，在某一個(gè)按鍵按下以后，該位即變?yōu)榈碗娖?。如果有鍵按下，則先判斷出是哪一個(gè)鍵。當(dāng)有急車通過時(shí)，按下 S0，該方向的直行綠燈亮，同時(shí)另一方向及該方向左轉(zhuǎn)方向全部顯示為紅燈亮；當(dāng)急車通過之后，通過按下 S1 按鈕使電路復(fù)位并以正常循環(huán)方式工作，實(shí)現(xiàn)無線手動(dòng)強(qiáng)通控制的要求。 獨(dú)立式按鍵配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)， I/O 口線可以保證有確定的高電平，其具體的電路結(jié)構(gòu)如圖 所示，其中 S0 為強(qiáng)通啟動(dòng)按鈕， S1為強(qiáng)通停止按鈕。 而本設(shè)計(jì)之所以采用了獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，是基于系統(tǒng)的按鍵的數(shù)目少（僅有啟動(dòng)和停止按鈕），以及系統(tǒng)對(duì)于按鍵并無特殊要求， PLC 輸入端只需得到南北向和東西向 2 組遙控器的共 4 個(gè)輸入信號(hào)即可工作。 發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 按鍵系統(tǒng) 本文采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，該按鍵結(jié)構(gòu)是指直接用 I/O 線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵都獨(dú)立地占有一根 I/O 口線，從而每根 I/O 口線上的按鍵的工作狀態(tài)都不會(huì)影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM 將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止震蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件系統(tǒng)復(fù)位單片機(jī)方可繼續(xù)工作。 此外， AT89C2051 的時(shí)鐘頻率可為零，這就具備了可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，因而極大地減少了系統(tǒng)功耗。片內(nèi)含有 2KB 可反復(fù)擦寫的只讀存儲(chǔ)器（ EPROM）以及 128B 的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM），單片機(jī)器件采用 ATMEL 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)大。該種型號(hào)的單片機(jī)價(jià)格低廉，可靠性高，符合設(shè)計(jì)的可靠、經(jīng)濟(jì)的要求。 器件選則 +5V 電源 單 片 機(jī) 紅外接收 電路 狀態(tài)指示 電路 控制電路 40 由于發(fā)射電路及接收電路的技術(shù)要求較低，控制方式簡(jiǎn)單。該方法可以通過設(shè)定 T0 的定時(shí)時(shí)間來控制紅外信號(hào)的發(fā)射頻率。當(dāng) 100ms 時(shí)間到了以后，定時(shí)器 1 發(fā)生中斷，停止計(jì)時(shí)，紅外光也即時(shí)停止發(fā)射。對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射頻率分別為 300Hz、 600 H。 本系統(tǒng)根據(jù)按紅外發(fā)射頻率的不同，來識(shí)別不同的按鍵。遙控接收器則是通過對(duì)紅外光接收頻率的識(shí)別，判斷出控制操作，進(jìn)而來完成整個(gè)紅外遙控的接收過程。 +5V 電源 單 片 機(jī) 行列式鍵盤 低功耗電路 紅外發(fā)射 電路 39 圖 紅外接收遙控電路原理框圖 系統(tǒng)的工作方式 本設(shè)計(jì)主要是以 AT89C2051 單片機(jī)作為核心，綜合應(yīng)用了單片機(jī)的中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等知識(shí)。 接收部分紅外發(fā)射遙控電路的原理框圖如圖 所示，當(dāng)紅外線發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)到達(dá)后，紅外接收電路負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集并進(jìn)行相應(yīng)的譯碼，然后輸入接收端的單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，最后由接收端單片機(jī)將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高、低電平輸出至 PLC 的 X002X005 輸入端，并由 PLC 控制生成相應(yīng)的 信號(hào)燈控制信號(hào)以及數(shù)碼管顯示信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的輸入。一體化紅外接收頭按載波頻率的不同，型號(hào)也不一樣。 圖 紅外發(fā)射遙控電路原理框圖 遙控 接收 器 紅外線 遙控 接收 器是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調(diào)器、積分器、比較器等組成的，比如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 。 紅外發(fā)射遙控電路原理框圖 ，紅外線 遙控發(fā)射器的信號(hào)是由一串 由數(shù)字 0 和 1的二進(jìn)制代碼組成的，不同 的芯片對(duì) 0 和 1 的編碼 會(huì) 有所不同，現(xiàn)有的紅外遙控包括兩種方式：脈沖位置調(diào)制（ PPM） 以及 脈沖寬度調(diào)制（ PWW）。以下是幾個(gè)主要的硬件組成部分： 1. 遙控器電源 對(duì)于遙控器電源，由于普通遙控器功率一般都在幾到幾十 mw，所以僅用一塊電壓為 5V 的干電池即可實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控器的供電。 系 統(tǒng)的組成 無線遙控系統(tǒng)就其組成來說，主要分為發(fā)射電路、接收電路及外圍控制電路等部分。 該紅外遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)目的就是根據(jù)按鍵的不同，發(fā)射出不同的紅外信號(hào)。 遙控器一般采用電池供電，為了節(jié)省電量和提高抗干擾能力，指令代碼都是經(jīng) 32～ 56kHz 范圍內(nèi)的載波調(diào)制后輸出到放大電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管 可以 發(fā)射出 940nm 的紅外光。此外還有電源電路及其它一些外部電路構(gòu)成。而目前最常見的應(yīng)用形式就是各種各樣的遙控器。當(dāng)今紅外技術(shù)的一個(gè)很重要的分支，便是紅外通信技術(shù)的應(yīng)用。 37 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 從光學(xué)的角度而言，紅外線是頻率低于紅色光的不可見光，紅外線的無線光譜的整個(gè)頻率中只占有很小一個(gè)頻率段，波長(zhǎng)為 — 100 微秒之間?，F(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離遙控中得到了 極為 廣泛的應(yīng)用。很重要的是 電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定 的 電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可 正常地 投入工作 。紅外遙控發(fā)射可以用在 于 室內(nèi)紅外遙控中，它不影響周邊環(huán)境 而且 不干擾 其它 電器設(shè)備。 所以現(xiàn)在很多無線遙控方式都是采用的紅外遙控方式。同時(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及單片機(jī)的出現(xiàn)，催生了數(shù)字編碼方式的紅外遙控系統(tǒng)的快速發(fā)展。 超聲波式 頻帶較窄， 且 易受噪聲干擾，系統(tǒng)抗干擾能力差 以及聲控式識(shí)別正確率比較低，制造難度大而也未能大量采用。 無線遙控方式可分為無線電波式、聲控式、超聲波式和紅外線式等等。紅外線遙控裝置由于其具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)以及成本低等特點(diǎn)，從而廣泛地應(yīng)用在了彩電、攝相機(jī)、空調(diào)甚至于手機(jī)上。這些都在逐漸地改變著人們的生活方式。 36 第 4 章 信號(hào)燈無線遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信號(hào)燈無線遙控系統(tǒng)的原理 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展及人們生活的便捷性的要求不斷提高，遙控技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在近幾年得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本章研究了信號(hào)燈的具體配置、時(shí)序要求、端口分配、梯形圖程序的設(shè)計(jì)以及 PLC 外部連線；對(duì)于數(shù)碼管顯示，主要研究了數(shù)碼管的顯示原理、控制程序和外部連線等問題，己完成了交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分。當(dāng)顯示電路收到信號(hào)后首先將 D0 清零， 并且每秒加 1，然后用要顯示的數(shù)依次減去D0 中的數(shù)字并發(fā)送到寄存器 D1；將 D1 中的數(shù)字分別取個(gè)位和十位發(fā)送到寄存器 D2和 D4，最后用 SEGD 命令將 D2 和 D4 中的數(shù)字顯示到數(shù)碼管上。 該段程序的設(shè)計(jì)，主要是通過 D0D4 數(shù)據(jù)寄存器來實(shí)現(xiàn)。 程序梯形圖 本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，南北方向和東西方向各兩組，每一方向的兩組數(shù)碼管顯示均相同。 信號(hào)燈的 PLC 外部連線圖 如圖 所示： 圖 信號(hào)燈的 PLC 外部連線圖 30 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的設(shè)計(jì) 在實(shí)際的交通控制中，僅有信號(hào)燈是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要系統(tǒng)將各個(gè)時(shí)序階段的具體運(yùn)行時(shí)間顯示出來。 圖 南北方向程序梯形圖（ a） 續(xù)圖 （ b） 26 (b) 續(xù)圖 （ c） 27 (c) 東西方向的梯形圖構(gòu)成與南北方向相同，但啟動(dòng)次序不同，本文不加以詳細(xì)論述。 對(duì)于無線強(qiáng)通控制，當(dāng)強(qiáng)通開關(guān) X002 按下后，通過 X002 的常開及常閉開關(guān)強(qiáng)行接通直行方向綠燈，同時(shí)強(qiáng)行斷開其它方向通路。 5s后斷開 自身通路。南北方向的程序梯形圖如圖 所示： 對(duì)于南北左轉(zhuǎn)方向，當(dāng)開始按鈕啟動(dòng)后，在直行黃燈啟動(dòng) 5s 后左轉(zhuǎn)綠燈啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T3。 在南北直行方向，當(dāng)開始按鈕啟動(dòng)后，首先啟動(dòng)直行綠燈輸出，并設(shè)置定時(shí)器 T0在 35s 后動(dòng)作，接通直行黃燈，斷開直行綠燈的通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 T1。 由于本設(shè)計(jì)中的顯示裝置為七段數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管有 7 個(gè)輸入端與 PLC 的輸出端口相連，所以本設(shè)計(jì)當(dāng)中的四組數(shù)碼管共占用 28 點(diǎn)輸出。信號(hào)燈輸出的 I/O 端口分配方式如表 所示： 表 信號(hào)燈輸出的 I/O 端口分配 南北直行綠燈 Y000 東西直行綠燈 Y010 南北直行黃燈 Y001 東西直行黃燈 Y011 南北直行紅燈 Y002 東西直行紅燈 Y012 南北左轉(zhuǎn)綠燈 Y003 東西左轉(zhuǎn)紅燈 Y013 南北左轉(zhuǎn)黃燈 Y004 東西左轉(zhuǎn)綠燈 Y014 南北左轉(zhuǎn)紅燈 Y005 東西左轉(zhuǎn)黃燈 Y015 南北人行綠燈 Y006 東西人行綠燈 Y016 南北人行紅燈 Y007 東西人行紅燈 Y017 本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，分別是南北方向和東西方向，每一方向各設(shè)兩組，且每一方向的兩組數(shù)碼管顯示示內(nèi)容完全相同，所以其對(duì)應(yīng)的輸入端共用