【正文】 1。 8050 的基極接千歐級(jí)電阻，這里選用 歐姆的電阻。根據(jù)紅外發(fā)射頭工作時(shí)的電流需要，采用 280 倍的放大器 S8050。 單片機(jī)通過(guò)軟件編程將調(diào)制好的脈沖信號(hào) 從 P3口第 6 腳（ ）將數(shù)據(jù)輸出 。 通常，紅外遙控器將遙控信號(hào) (二進(jìn)制脈沖碼 )調(diào)制在 40KHz(周期為 )的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號(hào)發(fā)射出去。、 SIR333 管子直徑 5mm。 圖 15 按鍵電路 圖 14 單片機(jī)復(fù)位電路 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 紅外發(fā)射電路 紅外發(fā)送器大多是使用 Ga、 As 等材料制成的紅外發(fā)射二極管，其能夠通過(guò)的LED 電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大；發(fā)射強(qiáng)度越大，紅外傳輸距離就越遠(yuǎn)，傳輸距離正比于發(fā)射強(qiáng)度的平方根。這里選擇了 P2口，因其內(nèi)部具有上拉電阻故按鍵部分直接接地即可。 發(fā)射部分總體框圖見(jiàn)圖 3。 P2 口作為按鍵部分， 口作為發(fā)射部分，然后用三極管的放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射。 Sm 為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān) Ch 可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾 。本設(shè)計(jì)采用了按鍵手動(dòng)復(fù)位方式 。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常 初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 圖 13 AT89S51 振蕩電路 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào) ， 為可靠起見(jiàn)電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分 合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位 。 10F。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 Cl、 C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 時(shí)鐘電路 AT89S51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 XTALl：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H－ FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的 PSEN 信號(hào)。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。 如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/ PROG ：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址 8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。 P3 口除了作為一般的 I／ 0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 表 1 P3 口的第二功能 端口引 腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（ 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部輸入） T1（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P2 ： P2 是一個(gè)帶 有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙 向 I／ O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 P1 ： Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， Pl 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口 線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P0 ： P0 口是一組 8位漏極開(kāi)路型雙向 I／ 0 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 AT89S51 方框圖： 圖 11 AT89S51 芯片引腳 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 12 AT89S51 內(nèi)部功能框圖 引腳功能說(shuō)明 Vcc：電源電壓 （ 5V）。 空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 主要特性 ? 8031 CPU與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命：1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ) ? － ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 兩個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 6 個(gè)中斷源 ? 全雙工串行 UART 通道 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 ? 低功耗空閑和掉電模式 ? 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP 字節(jié)或頁(yè)寫(xiě) 模式） 功能概述 AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32個(gè) I／ O 口線，看門(mén)狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 原 碼 ‘ 1 ’ 原 碼 ‘ 0 ’ 原 碼 ‘ 1 ’DE杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 4 硬件設(shè)計(jì) 主控芯片 AT89S51 AT89S51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 表 示 ‘ 1 ’表 示 ‘ 0 ’表 示 ‘ 1 ’ABCC = A * B杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 10 紅外接收頭 接收及 輸出波形 二進(jìn)制信號(hào)的解碼 二進(jìn)制信號(hào)的解碼由接收單片機(jī)來(lái)完成 ,它把紅外接收頭送來(lái)的二進(jìn)制編碼波形通過(guò)解碼 ,還原出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。 圖 9 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制 二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào) 二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)由一體化紅外接收頭 HS38B 來(lái)完成 ,它把 接 收到的 紅外信號(hào) (圖 10 中波形 D ,也是圖 9 中波形 C) 經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復(fù)原 ,在輸出腳 輸出圖10 中波形 E (正好是對(duì)圖 9 中波形 A 的取反 ) ,HS38B 的解調(diào)可理解為 :在輸入有脈沖串時(shí) ,輸出端輸出低電平 ,否則輸出高電平。圖 9 中 ,待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為 101。串行 數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖如 8 所示。脈沖位置表示的“ 0”和“ 1”組成的 32 位二進(jìn)制碼前 16 位控制指令，控制不同的紅外遙控設(shè)備。 控制 碼也叫 功能 碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機(jī)可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。如圖 7 所示。 圖 6 二進(jìn)制信號(hào) “ 1” 和 “ 0” 的編碼 遙控編碼脈沖信號(hào)由引導(dǎo)碼、 識(shí)別碼、識(shí)別 反碼、 控制碼、控制 反碼信號(hào)組成。 圖 5 紅外遙控接收電路框圖 紅外 編碼標(biāo)準(zhǔn) 本設(shè)計(jì)中采用 不同的脈寬寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼 ,編 碼 由發(fā)送單片機(jī)來(lái)完成。紅外接收頭收到信號(hào)后單片機(jī)立即產(chǎn)生中斷，開(kāi)始 接收紅外信號(hào) 。 紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜 ,性能可靠的一體化紅外接收頭 (HS38B , 它接收紅外信號(hào)頻率為 38KHz ,周期約 26μ s)。 系統(tǒng) 通過(guò)直連單片機(jī)的按鍵獲取用戶(hù)遙控信息，經(jīng)按鍵掃描確認(rèn)，然后交由遙控按鍵 編碼 單片機(jī) 紅外 發(fā)射管 紅外傳輸 紅外 一體化 接收頭 解碼 單片機(jī) 執(zhí)行部分 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)對(duì)將要發(fā)射數(shù)據(jù)進(jìn)行整理， 將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制在 38kHz 脈沖基波上，生成脈沖發(fā)射 信號(hào) ,最后 通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。 發(fā)送端采用單 片機(jī) 的定時(shí)中斷功能，由定時(shí)器 T0 產(chǎn)生周期 為 26us 的矩形脈沖 ,即每隔 13us 定時(shí)器 T0 產(chǎn)生中斷輸出一個(gè)相反的信號(hào)使 單片機(jī) 輸出端產(chǎn)生周期 為 38KHz 的脈沖信號(hào)。然后根據(jù)所得的指令去操作相應(yīng)的用電器件工作，如圖 2 所示。整體設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)掃描到不同的按鍵值對(duì)發(fā)射脈沖編碼賦值 后 AT89S51 將按照數(shù)據(jù)處理要求從 輸出控制脈沖與 T0 產(chǎn)生的 8KHz 的載波（周期是 26us）進(jìn)行調(diào)制，經(jīng) NPN 三極管對(duì)信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管將控制信號(hào)發(fā)送出去。 整個(gè) 系統(tǒng)主要是由電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、 LED 顯示電路等部分組成。 按鍵 編碼 和調(diào)制 紅外發(fā)射 紅外接收 解碼并響應(yīng) 紅外遙控 紅外接收 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 3 總體設(shè)計(jì) 紅外遙控系統(tǒng)是集中集 光、電于一體的系統(tǒng)。接收方由紅外一體化接收頭實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的放大解調(diào)并還原為數(shù) 據(jù)流，經(jīng)由單片機(jī)解碼后對(duì)相關(guān) IO 口進(jìn)行操作 （如圖 1） 。 由 單片機(jī) AT89S51 定時(shí)器 T0 產(chǎn)生周期性的 的矩形脈沖 ,即每隔 13us，定時(shí)器 T0 產(chǎn)生中斷輸出一個(gè)相反的信號(hào)使輸出端產(chǎn)生周期的 38KHz 脈沖信號(hào)。此 類(lèi) 單片機(jī)的運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，市場(chǎng)上比較多見(jiàn) ， 價(jià)格便宜且技術(shù)比較成熟容易實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)主要是由 MCS51 系列單片機(jī)、電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、 LED 顯示電路等部分組成，單片機(jī)編碼發(fā)射遙控信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳 送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼控制四 路 LED 發(fā)光二極管各個(gè)狀態(tài)，并完成相應(yīng)的狀態(tài)指示 （如圖 1） 。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極 大的方面。 紅外線遙控不具有像無(wú)線電遙控那樣穿過(guò)障礙物去控制被控對(duì)象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不必要像無(wú)線電遙控器那樣，每套 (發(fā)射器和接收器 )要有不同的遙控頻率或編碼 (否則，就會(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器 )。 由于紅外線為不可見(jiàn)光， 因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線電波的波長(zhǎng)，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器，也不會(huì)影響臨近的無(wú)線電設(shè)備。 使用紅外線做信號(hào)載波的優(yōu)點(diǎn)很多：成本低、傳播范圍和方向可以控制、不產(chǎn)生電磁輻射干擾，也不受干擾等等。 紅外線是一種光線，具有普通光的性質(zhì)，可以以光速直線傳播，強(qiáng)度可調(diào)，可以通過(guò)光學(xué)透鏡聚焦，可以被不透明物體遮擋等等。單片機(jī)特別適合把它做到產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件。 單片機(jī)的集成度很高，它體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化、使用方便等突出特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源體積小、質(zhì)量輕。同時(shí) 集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 概述 基于單片機(jī)的紅外遙控 系統(tǒng)概述 當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與日俱增，人們生活水平也是日益提高，為了減少人們的工作量，所以對(duì)各種家用電器、電子器件的非人工控制的要求越來(lái)越高，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)出一種集成度比較高的控制體系是必然的。當(dāng)今市場(chǎng)上的紅外線遙控裝置一般采用專(zhuān)用的遙控編碼及解碼集成電路， 但編程靈活性較低，且產(chǎn)品多相互綁定， 不能復(fù)用，故應(yīng)用范圍有限。由于其無(wú)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(wú)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。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等 有害 環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。傳統(tǒng)的遙控器大多采用 無(wú)線電遙控技 術(shù)， 隨著科技的進(jìn)步，紅外線遙控技術(shù)的 進(jìn)一步 成熟，紅外 遙控 也 逐步 成為了一種被廣泛應(yīng) 用的通信和遙控手段。 課題的重點(diǎn)在于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼 與解碼工作，然后通過(guò)紅外收發(fā)頭進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計(jì)以紅外線作為傳遞信息的載體，