【正文】 /VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52VCCVCC123P4紅外 一體化接收頭1KR4RPotQ12N3906Q22N3906VCCDS1LED0PL1PL133pFC1Cap33pFC3Cap12Y112MHZ200R2Res1S1SWPB22uFC4Cap Pol21KR1Res1VCCTXTXVCCRXRX12P1電源VCC1 23 45 67 89 10P2Header 5X2mosirstMisoVCCsckrstmosiMisosckE01E12E23GND4SDA5SCL6MODE7VCC8U2ST24C01RB52KR3Res1VCCT0T0S2SWPB100pFC2Cap Pol11234P3串口調(diào)試RXTXVCC2KR5Res110KR6Res12KR8Res12KR7Res1 PCB板圖 （元件位置示意圖） ： PCB制板圖： 18 紅外遙控門(mén)鎖（主機(jī)）電路原理圖： DS1LED0DS2LED01KR5Res11KR6Res112345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52123P3紅外 一體化VCCVCC1KR4RPotQ22N3906Q12N3906VCCVCCDS3LED0S3SWPB1 2 3 4 5 6 7 8 9P2RESPL2PL233pFC1Cap33pFC4Cap12Y112MHZ200R2Res1S2SWPB22uFC5Cap Pol21KR1Res1VCCVCCRXRXTXTX12345678161514131211109S1SW DIP812P1電源VCC1 23 45 67 89 10P4Header 5X2mosirstMisoVCCscksckMisomosirstE01E12E23GND4SDA5SCL6MODE7VCC8U2ST24C01RB5T02KR3Res1VCCT1T0T1100uFC2Cap1234P5Header 4TXRXVCC10pFC3Cap2KR7Res11KR9Res11KR8Res110KR10Res1 PCB 板圖 （元件位置示意圖） ： 19 PCB 制板圖： 電路的仿真 ISIS 軟件簡(jiǎn)介： Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。 在實(shí)際應(yīng)用中， 串行通信與單片機(jī)控制電路密切相關(guān)，因此把串行通信與單片機(jī)控制電路聯(lián)合一起組成單片機(jī)最小系統(tǒng)，電路如圖 3－ 16～ 3－ 19 所示。 單片機(jī)接收從傳感器檢測(cè)電路輸入的邏輯信號(hào)和脈沖信號(hào)，并將輸入的信號(hào)進(jìn)行處理運(yùn) 算，以控制電流或控制電壓的形式輸出給被控制的單元電路，完成各項(xiàng)任務(wù)的要求。 紅外遙控電子密碼鎖的總體原理圖和 PCB板圖 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)以單片機(jī) AT89S52 作為控制中心，完成 四 方面的功能： 紅外信號(hào)的發(fā)射和接收；處理 紅外傳輸 信號(hào)， 紅外信號(hào)的檢測(cè)；密碼的加密和解密 ； 開(kāi)鎖和注冊(cè)的顯示。 3． 5． 4 開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)模塊 設(shè)計(jì) 鎖體部分使用技術(shù)成 熟的電驅(qū)動(dòng)鎖，本設(shè)計(jì)沒(méi)有涉及到，僅給出開(kāi)關(guān)量輸出接口。 3． 5． 2 紅外接收模塊設(shè)計(jì) 紅外遙控門(mén)鎖子系統(tǒng)的紅外接收模塊采用一體化的紅外接收集成電路，具體設(shè)計(jì)在方案比較部分已做詳細(xì)的論述，在此不再贅述。 圖 3－ 15 紅外遙控門(mén)鎖邏輯框圖 紅外遙控門(mén)鎖硬件特點(diǎn)： ? 紅外遙控門(mén)鎖以美國(guó) ATMEL公司的 AT89S52為控制核心， DIP40封裝，功能齊全，工作電壓范圍 ～ 6V； ? 低功耗控制電路管理整個(gè)系統(tǒng)的電源，待機(jī)狀態(tài)下，低功耗控制電路關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)的電源，僅向紅外開(kāi)關(guān)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘供電， 功耗只有幾十微安； ? 紅外開(kāi)關(guān)是低功耗控制電路的啟動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，當(dāng)有紅外線進(jìn)入有效區(qū)域，紅外開(kāi)關(guān)動(dòng)作，低功耗控制電路打開(kāi)電控開(kāi)關(guān)，向系統(tǒng)供電，操作完畢，系統(tǒng)掉電； 16 ? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)由串行的 E2PROM實(shí)現(xiàn)； 3． 5． 1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 紅外遙控門(mén)鎖子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊與紅外鑰匙 （從機(jī)） 子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)在硬件上基本相同。連續(xù)讀時(shí)序如圖314所示。讀操作時(shí)的地址計(jì)數(shù)器在 AT24C01整個(gè)寄存器區(qū)域增加，這樣整個(gè)寄存器區(qū)域可在一個(gè)讀操作內(nèi)全部讀出。當(dāng)主機(jī)發(fā)送非應(yīng)答信號(hào)時(shí)結(jié)束讀操作，然后主機(jī)發(fā)送一個(gè)停止信號(hào)。 圖 313 AT24C01選擇地址讀 連續(xù)讀 在連續(xù)讀方式中，首先執(zhí)行立即讀或選擇字節(jié)讀操作。主機(jī)不發(fā)送信號(hào)應(yīng)答，但是產(chǎn)生一個(gè)停止位。主機(jī)首先進(jìn)行一次空寫(xiě)操作，發(fā)送起 始條件、從機(jī)地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址，在 AT24C01 應(yīng)答以后，主機(jī)重新發(fā)送起始條件位和從機(jī)地址位 ，此時(shí) R/W 置為 “1” 。 AT24C02 立即地址讀時(shí)序如圖 312 所示。如果 N=E（ AT24C01 中E=255），則寄存器將會(huì)翻轉(zhuǎn)到地址 0 繼續(xù)輸出數(shù)據(jù)，在 AT24C01 接收到從機(jī)地址以后（ R/W=1），它首先發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，然后發(fā)送 8 位一字節(jié)的數(shù)據(jù)。 圖 311 AT24C02頁(yè)寫(xiě)時(shí)序 讀操作 對(duì) AT24C02 讀操作的初始化和寫(xiě)操作時(shí)一樣，僅把 R/W 位置為 1，有三種讀操作方式：立即地 址讀；選擇地址讀；立即 /選擇地址連續(xù)讀。接收到 8 字節(jié)數(shù)據(jù)后和主器件發(fā)送的停止信號(hào)后，AT24C01 啟動(dòng)內(nèi)部寫(xiě)周期將數(shù)據(jù)寫(xiě)到數(shù)據(jù)區(qū)。在寫(xiě)入命令后，主器件發(fā)送 8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，每傳送完一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后， AT24C02 響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，尋址字節(jié)低位自動(dòng)加 1，而高位保持不變。 AT24C01字節(jié)寫(xiě)時(shí)序如圖 311所示。在從器件響應(yīng)應(yīng)答信號(hào)后，主器件將要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的地址發(fā)送到 AT24C01的地址指針，主器件在收到從器件的應(yīng)答信號(hào)后，再送數(shù)據(jù)到相應(yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址。當(dāng)?shù)诰艂€(gè)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，接收器件將 SDA 下拉為低，通知已經(jīng)接收到 8位數(shù)據(jù)。 “1” 表示讀操作， “0” 表示寫(xiě)操作。接下來(lái)的 3 位（見(jiàn)圖 411）用來(lái)定義存儲(chǔ)器的地址，對(duì)于 AT24C02位無(wú)意義。 AT24C01 內(nèi)部無(wú)連接。 A0A1A2：片選或頁(yè)選地址輸入。 SDA：串行數(shù)據(jù) /地址輸入腳雙向串行數(shù)據(jù) /地址腳，用來(lái)輸入輸出數(shù)據(jù)。將該管腳接 VCC， E2PROM 就實(shí)現(xiàn)寫(xiě)保護(hù)（只讀）。AT24C01 允許在一個(gè)寫(xiě)周期內(nèi)同時(shí)對(duì) 1字節(jié)到 1頁(yè)的若干字節(jié)進(jìn)行編程寫(xiě)入，一頁(yè)的大小取決于芯片內(nèi)寄存器的大小。它為可用電擦除、可編程只讀存 AT24C01 紅外接收 紅外發(fā)送 開(kāi)關(guān)按鍵 看門(mén)狗 5V 電源 12 儲(chǔ)器，自定時(shí)寫(xiě)周期，包括自動(dòng)擦除時(shí)間不超過(guò) 10ms，典型時(shí)間為 5ms。 該電路要注意的是 SCL、 SDA 必須加上一上拉電阻，阻值為 10K。 紅外遙控器（鑰匙）的硬件特點(diǎn)： ? 硬件以美國(guó) ATMEL公司的 AT89C2051為控制核心， DIP20封裝，體積小，功能齊全，工作電壓范圍 ～ 6V； （考慮到價(jià)格等因素，實(shí)驗(yàn)用 AT89S52） ? 設(shè)置電壓監(jiān)控功能，當(dāng)電源電壓低于 ，產(chǎn)生一下下降沿脈沖，向單片機(jī)申 請(qǐng)電壓低中斷； ? 低功耗控制電路管理整個(gè)系統(tǒng)的電源，待機(jī)狀態(tài)下，低功耗控制電路關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)的電源，系統(tǒng)功耗幾乎為零； 11 圖 37 紅外遙控器邏輯框圖 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 由于紅外鑰匙 （從機(jī)） 大部分時(shí)間工作的掉電狀態(tài)下，因此，有必要對(duì)紅外鑰匙 （從機(jī)） 正常工作所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，例如紅外鑰匙 （從機(jī)） 本身的 序列號(hào)和加密程序 ，由于實(shí)驗(yàn)所有的單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)空間有限，所以 本設(shè)計(jì)采用了串行 EEPROM AT24C02，電路原理圖如圖 38所示。 經(jīng)比較，方案二既可滿 足題目要求，電路又非常簡(jiǎn)單，硬件成本又很低，通過(guò)軟件編程，使得紅外編碼非常靈活，所以采用該方案。 圖 35 MK0038引腳圖 Figure35 TL1838 Pin Configuration 10 圖 36 (a) 已調(diào)制紅外信號(hào) (b) TL1838輸出信號(hào) TL1838的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性好，抗干擾能力很強(qiáng)，外圍電路非常簡(jiǎn)潔，成本又不高，適用于各種紅外遙控和紅外數(shù)據(jù)傳輸，是替代其它紅外接收放大器的理想元件。 TL1838的輸出波形如圖 36所示。內(nèi)含紅外線 PIN接收管、選頻放大器和解調(diào)器。45176。 9 123P3紅外 一體化VCCRX10KR10Res1 圖 34 TL1838接收電路 TL1838一體化接收頭的簡(jiǎn)介： TL1838的管腳分布如圖 45所示， 2腳、 3腳分別為地電源和地， 1腳 是解調(diào)信號(hào)輸出，其電平與 TTL兼容。 方案二：集成電路解決方案，電路如圖 34所示。 該方案最大的優(yōu)點(diǎn)是供電電壓比較低，可用兩節(jié)電池 3V電壓供電。 紅外解碼和接收模塊 方案一：分立元件解決方案，電路如圖 33所示。 由于使用軟件編碼方案，占用了 CPU的一定的時(shí)間， CPU處理速度 受到一定的影響，但是，對(duì)于遙控器這一類(lèi)功能比較單一的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，處理任務(wù)比較少，根本影響不了 CPU的處理效率，僅僅是增加了 軟件編程的負(fù)擔(dān)。 38KHz方波由 CPU的定時(shí)器產(chǎn)生或由軟件編程產(chǎn)生。電路如圖 42所示。其缺點(diǎn)是由于使用了 PT2262，增加了硬件成本和電路復(fù)雜性。 PT2262的 A6/D0～ A11/D5共 6個(gè)復(fù)用端口全部用作數(shù)據(jù)口，則 PT2262自動(dòng)把微處理器送出的 6位數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)從 Dout口發(fā)出。 PT2262的功能是讓待發(fā)射數(shù)據(jù)以 6位為一體的方式并行發(fā)出。 方案二：微處理器與專(zhuān)用芯片組合解決方案，見(jiàn)圖 31。通用的遙控器上大多使用此類(lèi)專(zhuān)用芯片。 3 方案選擇和論證 紅外編碼和發(fā)射模塊 方案一：專(zhuān)用