【正文】 ip microputer II目 錄引 言…………………………………………………...............1第1章 課題分析與方案論證…………………………..............2 課題任務(wù)分析……………………………………………….......3 方案論證……………………………………............................3第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)……………………………………….4 器件選擇…………………………………………....….......….4 單片機(jī)選擇…………………………………....………........…4 顯示器件選擇………………………………………....……...11 按鍵控制方式選擇…………………………………........….....12 門電路芯片選擇………………………………………..........12 電路設(shè)計(jì)……………………………………………………...13……………………………………….13……………………………………….17第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)…………………………………………...21 發(fā)射模塊軟件流程圖…………………………………………21 接收模塊軟件流程圖…………………………………………...22第4章 系統(tǒng)調(diào)試………………………………………………25 硬件調(diào)試..………………………………………...……….…25…………………………………………….25……………………………………………25………………………………………………25 軟件調(diào)試………………………………………..…….…........26 軟硬件聯(lián)調(diào)………………………………………..….…......…26總 結(jié)…………………………………..….…......….….27參考文獻(xiàn)………………………………………………………28致 謝………………………………………………………30附錄1 紅外發(fā)射程序………………………..………….....…31附錄2 紅外接收程序………………………...……………....40附錄3 外文文獻(xiàn)……………………………......…………….43附錄4 實(shí)物圖……………………………....………………...56引 言 從單片機(jī)問世以來，在國(guó)外，它已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集和處理、家用電器等各方面，同時(shí)也滲透到其它各個(gè)科技領(lǐng)域。對(duì)推動(dòng)國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程有著重大意義。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。當(dāng)前社會(huì)是信息化高速發(fā)展的社會(huì)，隨著社會(huì)的發(fā)展，中國(guó)的電器市場(chǎng)也在不斷的發(fā)展，不斷的更新交替，從剛開始的黑白電視機(jī)，到現(xiàn)在的液晶電視等等，還有不斷出現(xiàn)在市場(chǎng)的新型電器，比如從前沒有的空調(diào)，電腦等，這些電器的出現(xiàn)，無疑給中國(guó)的電器帶來了商機(jī)，也給中國(guó)的百姓帶來了方便，為了滿足廣大消費(fèi)者的需求，電器遙控器的產(chǎn)生也是具有一大重要的意義，而將單片機(jī)融入到遙控器中也是一大突破，有了單片機(jī)的電器遙控器，對(duì)電器的操作將更加的簡(jiǎn)潔化。設(shè)計(jì)的最終成果是能通過按鍵無線遙控使LED數(shù)碼管顯示‘0’~‘F’16種不同的字符。遙控器分為發(fā)射模塊和接收模塊兩部分，遙控發(fā)射模塊發(fā)射電路采用紅外發(fā)光二極管發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波，接收模塊將紅外發(fā)射模塊發(fā)射的紅外光波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送放大器處理還原成信號(hào)。 方案一： 使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路，一般用于不需要多路控制的場(chǎng)合，它不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低。 方案二：第 2 頁 共 57 頁 紅外線發(fā)射以及接收控制電路都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，輸出控制方式可以選擇，實(shí)用性很強(qiáng)。：?jiǎn)纹瑱C(jī)紅外接收受控電器控制方式選擇開關(guān)圖14 紅外接收部分結(jié)構(gòu)圖紅外接收模塊接收到控制脈沖時(shí)，由控制方式選擇譯碼，通過單片機(jī)處理后，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)碼且蜂鳴器工作。為此，采用第二種方案。但是C31沒有內(nèi)部存儲(chǔ)器，本設(shè)計(jì)需要編寫程序，那么就要用外部擴(kuò)展，比較麻煩。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。AT89S52的引腳圖如圖21所示。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。ALE/：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。否則，ALE 將被微弱拉高。：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。復(fù)位分為上電復(fù)位和外部按鍵復(fù)位兩種方式。圖22 復(fù)位電路 單片機(jī)的時(shí)鐘電路由振蕩電路和分頻電路組成，其振蕩電路由反相器以及并聯(lián)外接的石英晶體和電容組成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖。時(shí)鐘電路如圖23所示。通過這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容，石英晶體為一感性原件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩的相移條件，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 振蕩脈沖經(jīng)二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過三分頻產(chǎn)生ALE信號(hào)，ALE信號(hào)用于控制把P0口的低8位地址送入鎖存器鎖起來，以實(shí)現(xiàn)低地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送，ALE還可作為外部時(shí)鐘或外部脈沖使用。 當(dāng)CPU與外設(shè)交換信息時(shí)，由于外設(shè)的速度比較慢，若用查詢的方式，則CPU就要浪費(fèi)很多時(shí)間去等待外設(shè)。為了解決這個(gè)問題，就發(fā)展了中斷的概念。51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)提供5個(gè)中斷源：外部中斷0和外部中斷1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T0)和(T1)的溢出中斷，串行接口的接收和發(fā)送中斷[6]。IE各位的定義如表21所示。EX0和EX1——外部中斷允許控制位EX0（EX1）＝0 禁止外部中斷EX0（EX1）＝1 允許外部中斷ET0和ET1——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷允許控制位ET0（ET1）＝0 禁止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷ET0（ET1）＝1 允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷ES——串行中斷允許控制位ES=0 禁止串行中斷ES=1 允許串行中斷(2)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）各中斷的優(yōu)先級(jí)通過中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP來設(shè)定，其未定義及位地址如表22所示。(3)定時(shí)器控制寄存器（TCON）該寄存器用于保存外部中斷請(qǐng)求以及定時(shí)器的計(jì)數(shù)溢出。按位操作時(shí)，各位的地址為88H～8FH。表23 TCON位定義表位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位符號(hào) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 IE0和IE1——外中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)中斷響應(yīng)完成轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件把IE0（或IE1）清零。當(dāng)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)，相應(yīng)的溢出標(biāo)位硬件置“1”。本設(shè)計(jì)運(yùn)用外部中斷0，通過電平觸發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)外部中斷，接收紅外信號(hào)。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。而本設(shè)計(jì)的遙控器接收模塊，顯示數(shù)字就夠了，因此沒有必要采用LCD，用LED就可以了。共陽極顯示器就是發(fā)光二極管的陽極連在一起，共陰極顯示器就是陰極連在一起。這種七段顯示器能顯示的字符的形狀有些失真，字符比較少，但是與單片機(jī)的控制接口十分簡(jiǎn)單，使用起來很方便。這種行列式鍵盤能夠有效得提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O的利用率?！?’，則鍵盤上的行線和列線有接通，即有鍵閉合。圖26 HD74LS08P管腳遙控發(fā)射模塊由單片機(jī)最小系統(tǒng)和按鍵電路、紅外發(fā)射器電路等組成，遙控發(fā)射單元框圖如圖27所示?？紤]到按鍵較多,可采用矩陣式,這里采用4 4的發(fā)射端利用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào),通過P1口發(fā)出，經(jīng)8050功率放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管。發(fā)射采用脈寬調(diào)制的串行碼，、“0”；、“1”，其波形如圖28所示。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。芯片的用戶識(shí)別碼固定為十六進(jìn)制0xd1H，后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（）組成[9]。具體的發(fā)射波形如圖29所示[10]。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同。時(shí)鐘電路單片機(jī)電源電路控制對(duì)象紅外接收復(fù)位電路 圖211 紅外遙控單元發(fā)射框圖 接收控制模塊由一個(gè)AT89S52芯片作為控制中心,與接收電路和各自的控制電路共同構(gòu)成。圖212為該遙控器的接收器原理圖，其中P0口作為數(shù)碼管的二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出，顯示按鍵號(hào)，第9腳為單片機(jī)復(fù)位腳，119腳為12MHZ晶振。有鍵按下時(shí)，0和1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會(huì)輸出低電平。單片機(jī)在中斷時(shí)使用定時(shí)器0或定時(shí)器1開始計(jì)時(shí)．到下一個(gè)脈沖到來時(shí)，即再次產(chǎn)生中斷時(shí)，先將計(jì)時(shí)值取出。便可知接收到的是引導(dǎo)碼還是0和1。如果計(jì)時(shí)值等于2. 25ms。在判斷時(shí)間時(shí)，應(yīng)考慮一定的誤差值。解碼方法如下：(1)設(shè)外部中斷0(或者1)為下降沿中斷，定時(shí)器0(或者1)為16位計(jì)時(shí)器。(2)第一次進(jìn)入遙控中斷后，開始計(jì)時(shí)。并將計(jì)時(shí)值保存后，再重新計(jì)時(shí)。準(zhǔn)備接收下面的一幀遙控?cái)?shù)據(jù)，如果計(jì)時(shí)值不等于引導(dǎo)碼的時(shí)間，但前面已接收到引導(dǎo)碼，則判斷是遙控?cái)?shù)據(jù)的0還是1。(5)當(dāng)接收到32位數(shù)據(jù)時(shí)，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢。如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等于0FFH，則接收的本幀數(shù)據(jù)碼有效[12]。 (6)接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一次遙控接收。傳統(tǒng)的遙控器都是采用遙控發(fā)射專用集成芯片，由于這些芯片的功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只適合于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。程序開始是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，循環(huán)掃描判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下就發(fā)射相應(yīng)的紅外信號(hào)，遙控發(fā)射程序流程圖如圖31所示。當(dāng)接收電路接收到第一個(gè)紅外線脈沖時(shí)，中斷INT0被觸發(fā)，啟動(dòng)定時(shí)器0和計(jì)數(shù)器0。該引腳為復(fù)用引腳，當(dāng)收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，INT0被觸發(fā)，T0開始工作，當(dāng)接收到下一個(gè)下降沿時(shí)每收到一個(gè)紅外脈沖，根據(jù)定時(shí)器所定的時(shí)間判斷是引導(dǎo)碼、字符‘0’還是字符‘1’，從而可斷定出遙控操作，然后由接收遙控器CPU將其轉(zhuǎn)化為控制操作，對(duì)外電路實(shí)施控制功能[13]。圖32遙控接收程序流程圖第4章 系統(tǒng)調(diào)試電路板的安裝與調(diào)試在整個(gè)系統(tǒng)研制中占有很重要的位置，它不但是把理論付諸實(shí)踐的過程，而且也是把紙面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變到實(shí)際產(chǎn)品的必經(jīng)階段。對(duì)照電路圖和實(shí)際線路檢查連線是否正確，如少接、錯(cuò)接、多接等；電源端對(duì)地是不是存在短路；元器件引腳之間有沒有短路，連接處有沒有接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是不是都正確；電源供電（極性、信號(hào)源）連線是不是正確；用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是不是良好。動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，調(diào)試的方法是在電路的輸入端加上所需的信號(hào)源，并循著信號(hào)的注射逐級(jí)檢測(cè)各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如有必要?jiǎng)t對(duì)電路參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。本設(shè)計(jì)的遙控器電路是采用碼分制遙控方式，用示波器對(duì)發(fā)射電路輸出端及接收電路輸入端的信號(hào)波型進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下不同的開關(guān)按鈕時(shí)所顯示的波型是不同的。．調(diào)試注意事項(xiàng)經(jīng)過自己動(dòng)手調(diào)試電路，從問題之中總結(jié)出來一些常用