【正文】 說明接收到一個 0。然后再進(jìn)行判斷 ,是否為起始碼 ，如果是則 Count 的次數(shù)應(yīng)該為 250Count300 因為 9ms+= 即 ,13500/50=275，這時候接受狀態(tài)ir_status=1，表示已經(jīng)接受過起始碼，那么接下來接受的應(yīng)該是系統(tǒng)識別碼。外部中斷接受到下降沿的脈沖后將會進(jìn)入外部中斷函數(shù)recive，獲取 Count 的 計數(shù)，根據(jù) Count 的次數(shù)來計算接受到的脈沖的寬度 ,如果脈沖的寬度不是合法的信號 ,那么就去除。顯示器顯示電機(jī)初始狀態(tài) ，主程序開始停留在 while(IsNewCode)的循環(huán)等待新的發(fā)射端用戶輸入 。根據(jù)發(fā)射端和接收端的通信協(xié)議（在“ ”頭文件中）在 Transmit()編碼函數(shù)中 發(fā)送按鍵數(shù)值指定的數(shù)據(jù)碼 ，依次先發(fā)送一次起始碼(9ms 高電平 , 低電平 )，然后發(fā)送兩次系統(tǒng)識別碼 (0x55 與 0xAA)，一次 數(shù)據(jù)碼 碼一次 數(shù)據(jù)碼 的反碼，最后再發(fā)送一次結(jié)束碼 （ 9ms 高電平 , 低電平 , 高電平） ，這樣一套順序組成一個完整操作碼 ， 完全模擬 編碼芯片。 紅外通訊的數(shù)據(jù)發(fā)送是通過區(qū)別脈沖的低電平寬度來區(qū)分位 0和位 1，位 0 和位 1 的高電平均為 ， 而低電平位 0 為 ，位 1 為 。軟件要 有先進(jìn)些和可擴(kuò)展性，軟件要能滿足客戶的要求，并且做好模塊化，便于日后對軟件的升級。軟件標(biāo)準(zhǔn)化原則，軟件編寫要基于業(yè)界的一些規(guī)范、協(xié)議、接口、命名規(guī)則。軟件有效率性，效率性是指軟件在編寫的時候應(yīng)該注意運行時，盡可能得少用計算機(jī)內(nèi)存，并且采用最優(yōu)的算法來處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，讓軟件在計算機(jī)中運行時所占用的內(nèi)存達(dá)到最低，這點很考研開發(fā)人員的水平。軟件要有可測試性， 就是設(shè)計一個適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)集合，用來測試所建立的系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)得到全面的檢驗。擁有良好的結(jié)構(gòu)、明朗的注釋，便于修改時候的閱讀。 軟件的可修改性，在軟件編寫完成后，可能在后續(xù)部分根據(jù)用戶的需求反應(yīng)，或者其他原因，可能需要修改軟件。 但是它的健壯性 是一個較模糊的概念，但是卻是非常重要的軟件外部量度標(biāo)準(zhǔn)。 軟件可靠性 和硬件可靠性本質(zhì)區(qū)別在于：后者為物理機(jī)理的衰變和老 化所致，而前者是由于設(shè)計和實現(xiàn)的錯誤所致。軟件要有一定的可靠性，軟件系統(tǒng)規(guī)模越大越復(fù)雜，可知這時候軟件的可靠性就越來越難保證 。 軟件設(shè)計 原則 軟件是連接需求分析 \硬件系統(tǒng)以及使得系統(tǒng)實現(xiàn)的橋梁，對軟件進(jìn)行編寫設(shè)計之前應(yīng)該先了解軟件設(shè)計的原則。 而使用 C 編譯器 在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活地控制選項，在開發(fā) 大型項目時非常理想，是目前應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境之一 [15]。 Keil 還提供了包括 C 語言編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等完全的開發(fā)方案。 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 17 開發(fā)環(huán)境 ,即編程軟件的選擇 本次紅外通訊系統(tǒng)的程序編寫的開發(fā)環(huán) 境，選擇 使用 Keil uVersion3。 還有很關(guān)鍵的一點是 C語言擁有指針，直接操作計算機(jī)硬件。 而且 C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言。 C 語言具有函數(shù)，相對于匯編語言來說，代碼的封裝性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于匯編語言，代碼的重用性高，并且具有一定的模塊化。且 C 編寫的程序比匯編更符合人們的思考習(xí)慣，開發(fā)者能更專心的考慮程序設(shè)計而不是考慮些細(xì)節(jié)問題，這樣就減少了開發(fā)和調(diào)試的時間 [10]。匯編語言的機(jī)器代碼生成效率高但可讀性不強(qiáng)，而 C 語言在大多數(shù)情況下，其機(jī)器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，而可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過匯編語言。 液晶顯示模塊電路和電機(jī)電路分別如圖 39所示 圖 39 總體發(fā)射 端 綜合 仿真電路 圖 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 15 總體 接收 端綜合 仿真電路圖 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 16 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 紅外通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計的編程語言選擇 現(xiàn)在程序編程語言很多如 C 語言， C++語言，匯編語言，機(jī)器語言等，這些語言主要都應(yīng)用于嵌入式開發(fā)之中，但由于機(jī)器語言的 難以閱讀，所以現(xiàn)在已經(jīng)基本不再使用 。 RS,RW,E 三個控制端口分別接單片機(jī) P0 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 14 口的 ， ， ，外接上路電阻，而數(shù)據(jù)傳輸端口接單片機(jī)的 P2口，因為內(nèi)部已經(jīng)有上路電阻，所以不再需要外部接上拉電阻。 液晶顯示電路和電機(jī)電路 根據(jù)解碼后得到的用戶原始輸入數(shù)據(jù)，通過程序控制液晶顯示器的顯示，和電機(jī)的運轉(zhuǎn)。 圖中的 SendIO 用于接 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 13 收來自用戶輸入的數(shù)據(jù)編碼后得到的傳送碼（操作碼）。通過這個高頻載波信號的調(diào)制，把編碼信號的有用信息“攜帶”出去，這樣信號的傳送距離就能更長，而且能夠有效的避免其他信號的干擾，從而提高了信息傳送的準(zhǔn)確性。） 電路模塊電路圖如下圖所示： 圖 36 載波信號電路 在所有的高頻通信電路中，載波信號的存在是必不可少的。 （ 這里的編碼電路沒有經(jīng)過載波就發(fā)送，是因為這是單獨繪制的編碼和紅外發(fā)射電路 ，并沒有應(yīng)用到仿真。 采用 uPD6121編碼芯片，KL/O0至 KL/O7七個管腳接受未編碼的原始操作數(shù)據(jù)；也可以用 KI1至 KI4四個管腳與 KL/O0至 O7組成矩陣鍵盤直接接受輸入數(shù)據(jù)?；蛳嗤拇a連續(xù)發(fā)兩次。這里值得注意的是，使用 P0口時，單片機(jī)內(nèi)部是沒有接上拉電阻，所以我們需要外部添加上路電阻。所以，紅外通訊系統(tǒng)中的發(fā)射端和接收端都需要有如下圖所示的基本電路模塊： 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 11 圖 34 這里值得注意的是：仿真的時候 VCC 和 VSS 都默認(rèn)地接 5V電源和接地，所以不需要再添加，但是繪制原理圖和制作 PCB 板時，不能將 VCC和 VSS 遺漏，否則單片機(jī)無法正常 工作。 圖 33 紅外 通訊系統(tǒng)電路設(shè)計 最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)如果要能夠正常工作，那么最小系統(tǒng)是必不可少的。所以紅外遙控器發(fā)送紅外信號時，參考上面遙控串行數(shù)據(jù)編碼波形圖，在低電平處發(fā)送 38kHz 紅外信號，高電平處則不發(fā)送紅外信號 。這里我們采用的接收器是一種紅外專用接收集成電路 HS0038，用它來完成紅外信號的光電轉(zhuǎn)換及接收。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻 。 選用常用的紅外發(fā)光二極管 SE303，外形類似 LED發(fā)光二 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 10 極管， 發(fā)出紅外光（近紅外線約 m ）。 uPD6121 編碼芯片 和 BC7210 解碼芯片 如圖 31所示 圖 31 紅外發(fā)射頭和接收頭 紅外發(fā)射二極管是紅外通信系統(tǒng)中用來發(fā)射信號的一個非常重要的元件，雖然它看起來比較小，不太顯眼，但是沒有它，紅外通信就只能是一句空話。 由于我個人在用 Proteus 進(jìn)行仿真時，并沒有編碼和解碼芯片可以使用，所以程序中我全面模擬了編碼和解碼芯片的功能；我選定了uPD6121 為編碼芯片， BC7210 為解碼芯片；之所以選擇這兩個芯片分別作為發(fā)射端和接收端的編碼解碼芯片是因為 BC7210 解碼芯片成本低，常見， 而且 BC7210的輸出可以 設(shè)置為并行輸出或者串行輸出，串行輸出方式兼容 SPI 和 UART 兩種接口，可以輕松完成與各種 MCU、 PC 機(jī)的接口?？臻e方式停止 CPU 工作，但允許 RAM、定時 /計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保存 RAM 的數(shù)據(jù)，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作指導(dǎo)下一個硬件復(fù)位 。 89C51 單片機(jī)帶有 4K 閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 接口， 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器， 一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。直至今天，單片的生產(chǎn)廠家和型號已經(jīng)是各式各樣。而單片機(jī)又主要應(yīng)用于實時控制，并通常作為其他系統(tǒng)的組成部分使用，故又稱之為嵌入式控制器。 單片機(jī) 介紹及選擇 單片機(jī)是微機(jī)控制的典型代表，它在一片硅片上集成了中央處理器 、 存儲器和各種輸入輸出接口，如 I/O 口，定時器 /計數(shù)器接口，外部中斷接口，串口 ，讀 /寫接口等）。系統(tǒng)兩大電路模塊都采用 AT89C51單片機(jī)作為核心 CPU，鍵盤部分采四乘四的矩陣鍵盤 ； 顯示部分使用 LCD1602 液晶顯示器 ； 紅外發(fā)射器使用 PH303 紅外發(fā)光二極管；紅外遙控編碼芯片使用M50462；紅外接收器使 HS003 塑封一體化紅外線接收器，它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路；電機(jī)采用直流電機(jī) 。每 16 位組成一個 操作碼，在接收端解碼操作碼得到相應(yīng)的改變電機(jī)運轉(zhuǎn)的動作。 系統(tǒng) 總體 設(shè)計流程圖 進(jìn)行編碼操作 通過發(fā)射器發(fā)送到接收端 等待用戶輸 入 啟動接收端 等待發(fā)射端發(fā)送 數(shù)據(jù) 電機(jī)做出相應(yīng)的運行 電機(jī)停轉(zhuǎn) 啟動發(fā)射端 LCD顯示電機(jī)狀態(tài) 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 7 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)設(shè)計所需用到的 主要器件 89C51 單片機(jī)作為兩個電路的核心 CPU,用 M50462 作為紅外發(fā)射器， HS0038 作為紅外接收器， LM016L 液晶顯示器，一個四乘四的矩陣鍵盤 ,綠色和紅色的 LED指示燈，電機(jī)。 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 系統(tǒng) 的總體設(shè)計思路 本次的系統(tǒng)設(shè)計是 采用 AT89C51 作為發(fā)射電路（控制器）和接受電路（電風(fēng)扇） 以及 38KHz 的紅外信號載波調(diào)制電路 的核心 CPU，發(fā)射電路可以分為基本電路模塊、鍵盤接受模塊、紅外發(fā)射模塊三個模塊，接收電路可分為基本電路模塊、液晶顯示模塊、電機(jī)電路模塊三個模塊 ，單獨的紅外信號載波電路調(diào)制電路 [89]。 系統(tǒng) 所帶功能 如下： －能通過發(fā)射端來控制接收端（用電機(jī)模擬的電風(fēng)扇）進(jìn)行實時的控制； －接收端（電機(jī)模擬的電風(fēng)扇）能夠分檔次的運行在大、中、小三個檔次，并且能夠?qū)崿F(xiàn)定時功能， 電風(fēng)扇的開關(guān)。 基于單片 機(jī)的紅外 通訊軟件設(shè)計 1 5 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng) 功能設(shè)計 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成 [9]。 載波信號電路 紅外線的傳播不一定準(zhǔn)確而且不一定 夠遠(yuǎn)，所以利用 89C51 單片機(jī)定時器產(chǎn)生 38KHz 的方波輸出 電路，在編碼信號輸出端加上一個高頻載波信號，通過載波信號的調(diào)制，把編碼信號的有用信“攜帶著”傳播出去，這樣的紅外線信號能夠傳得更遠(yuǎn)而且也能更有效的避免干擾 紅外接受器 紅外接收器部分使用紅外專用接收集成電路 HS0038 來完成紅外信號的光電轉(zhuǎn)換及接收。這種設(shè)計模式實際上是紅外通信原理與串口通信機(jī)制的有機(jī)結(jié)合。 鍵盤輸入 設(shè)計一個 4*4 的矩陣鍵盤來用接受用戶的輸入，利用 8 個 IO 口，在程序中對矩陣鍵盤進(jìn)行行列的高低電平的判斷，并在程序中對某個按鍵的按下返回預(yù)先設(shè)定的數(shù)字鍵或者字母鍵，從而完成用戶的輸入。因為本系統(tǒng)的功能都屬 89C51 單片機(jī)的應(yīng)用范疇，所以使用 89C51 單片機(jī)來完成設(shè)計。 1993 年國際紅外線協(xié)會在美國成立，積極整合建立紅外傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，極大地推動了紅外產(chǎn)品的發(fā)展。 目前紅外通信技術(shù)的 應(yīng)用 熱點 紅外應(yīng)用產(chǎn)品種類繁多 ，但是比較熱門的應(yīng)用的主要是 紅外熱像、紅外攝像、紅外通訊、紅外光譜儀、紅外傳感器等幾個比較大的領(lǐng)域 ，但是我們做的是紅外通訊所以這里只介紹下紅外通訊應(yīng)用。 2021 年，在信息收發(fā)模組方面，由于國際紅外線協(xié)會模組的價格已從早期的 5 美元降至 2美元，國際大廠紛紛在亞太地區(qū)一些勞動力相對低廉的地方尋求加工場所，估計年產(chǎn)值將有 1 億多美元的規(guī)模，當(dāng)時一些 IC 設(shè)計公司、系統(tǒng)與應(yīng)用軟件廠商已積極投入應(yīng)用產(chǎn)品的研究與 生產(chǎn)，目前已經(jīng)形成一定規(guī)模。 1993 年國際紅外線協(xié)會在美國成立，積極整合建立紅外傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，極大地推動了紅外產(chǎn)品的發(fā)展。而 隨著社會的不斷發(fā)展，人們的安全防范意識愈來愈強(qiáng)烈， 通訊的必要性也越來越突出可見，由于紅外線為不可見光，具有很強(qiáng)的隱藏性和保密性， 因此紅外在安防 和通訊 領(lǐng)域大展身手， 不論國內(nèi)外，目前正在市場掀起一股 ” 紅外潮 ” 。 紅外通信的國內(nèi)外現(xiàn)狀 紅外線是由一位叫 William Herschel 的天文學(xué)家于 19世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的 ，是一種點對點連接的高科技通訊方式，它要求兩個通訊端之間的紅外發(fā)射口 對準(zhǔn)發(fā)射連接，并且不能相隔太遠(yuǎn)，中間也不能有障礙物，即紅外。但在這漫長的時間里、由于紅外無線通信 系統(tǒng)光源均為熱輻射源，調(diào)制困難，接收器又是光電池，內(nèi)部噪音很大，影響了通信距離和可靠性，所以發(fā)展被怠慢。在第一次世界大戰(zhàn)中德國就研制并運用了紅外通信。在某些應(yīng)用場合，比無線電通信具有更好的綜合效果。 紅外通信是一種無線的傳輸方式，正在被日益廣泛的應(yīng)用，大的應(yīng)用范圍從軍用，醫(yī)療，超市，銀行等設(shè)備，小的應(yīng)用則小到家用電器