【正文】 3 頁 共 57 頁 紅外線發(fā)射 以及 接收控制電路 都 采用單片機來實現(xiàn)，輸出控制方式可 以 選擇，實用性 很 強。 ： 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，由控制方式選擇譯碼，通過單片機處理后，驅(qū)動數(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)部存儲器，本設(shè)計需要編寫程序，那么就要用外部擴展，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 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。AT89S52 具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu) ，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時器 /計數(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8個 TTL 邏輯電平。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由 于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 57 頁 （例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時， 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)存儲器時， P2 口輸 出 P2鎖存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，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編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周 期高電平將使單片機復(fù)位。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 ALE/ PROG ：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，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器或時鐘使用。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。 PSEN ：外部程序存儲器選通信號（ PSEN ） 是外部程序存儲器選通信號。 EA /VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 57 頁 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 通過某種方式，使單片機內(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 。 10kR22GND10ufC3VCCK1RST 圖 22 復(fù)位電路 單片機的時 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。 時鐘 電路如圖 23所示 。通過這兩個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，江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 57 頁 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)的時鐘信號，時鐘信號經(jīng)過三分頻產(chǎn)生 ALE信號， ALE 信號用于控制把 P0 口的低 8 位地址送入鎖存器鎖起來，以實現(xiàn)低地址和數(shù)據(jù)的分時傳送， ALE 還可作為外部時鐘或外部脈沖使用。 當 CPU 與外設(shè)交換信息時，由于外設(shè)的速度比較慢，若用查詢的方式，則CPU就要浪費很多 時間去等待外設(shè)。為了解決這個問題，就發(fā)展了中斷的概念。 51 單片機的中斷系統(tǒng)提供 5個中斷源：外部中斷 0和外部中斷 1，定時 /計數(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——定時器 /計數(shù)器中斷允許控制位 ET0（ ET1）＝ 0 禁止定時器 /計數(shù)器中斷 ET0（ ET1）＝ 1 允許定時器 /計數(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)先級控制寄存器（ IP） 各中斷 的優(yōu)先級通過中斷優(yōu)先級控制寄存器 IP 來設(shè)定，其未定義及位地址如表 22 所示。 (3)定時器控制寄存器（ TCON） 該寄 存器用于保存外部中斷請求以及定時器的計數(shù)溢出。按位操作時，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 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 IE0 和 IE1——外中斷請求標志位。當中斷響應(yīng)完成轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件把 IE0（或 IE1）清零。當計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)溢出時，相應(yīng)的溢出標位 硬件置“ 1”。本設(shè)計運用外部中斷 0，通過電平觸發(fā)方式，實現(xiàn)外部中斷，接收紅外信號。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。 而本設(shè)計的遙控器接收模塊，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，但是與單片機的控制接口十分簡單，使用起來很方便。這種行列式鍵盤能夠有效得提高單片機系統(tǒng)中 I/O 的利用率。如果 — 不為全‘ 1’，則鍵盤上的行線和列線有接通，即有鍵閉合。 A11B12Y13A24B25Y26GND7Y38A39B310Y411A412B413VCC14 圖 26 HD74LS08P 管腳 遙控發(fā)射模塊的電路設(shè)計 遙控發(fā)射模塊由單片機最小系統(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)射端利用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號 ,通過 P1口發(fā)出，經(jīng) 8050 功率放大驅(qū)動紅外發(fā)射管。 發(fā)射采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “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。芯片的用戶識別碼固定為十六進制 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)時間隨它包含的二進制 “0”和 “1”的個數(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)出的紅外線波長為940nm 左右，外形與普通發(fā)光二極管相同。 單 片 機 電源電路 控制對象 紅外接收 復(fù)位電路 時鐘電路 江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 57 頁 圖 211 紅外遙控單元發(fā)射框圖 接收控制模塊由一個 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)碼管的二進制數(shù)據(jù)輸出，顯示按鍵號，第 9 腳為單片機復(fù)位腳， 1 19 腳為 12MHZ 晶振。有鍵按下時， 0和 1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會輸出低電平。單片機在中斷時使用定時器 0或定時器 1 開始計時．到下一個脈沖到來時，即再次產(chǎn)生中斷時，先將計時值取出。便可知接收到的是引導(dǎo)碼還是 0 和 1。如果計時值等于 2. 25ms。在判斷時間時，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，定時器 0(或者 1)為 16 位計時器。 (2)第一次進入遙控中斷后，開始計時。并將計時值保存后，再重新計時。準備接收下面的一幀遙控數(shù)據(jù)，如果計時值不等于引導(dǎo)碼的時間，但前面已接收到引導(dǎo)碼，則判斷是遙控數(shù)據(jù)的 0還是 1。 江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 57 頁 (5)當接收到 32 位數(shù)據(jù)時，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。 程序開始是對單片機進行初始化設(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，遙控發(fā)射程序流程圖如圖 31 所示。當接收電路接收到第一個紅外線脈沖時，中斷INT0 被觸發(fā)，啟動定時器 0 和計數(shù)器 0。接收信號端接至 口，該引腳為復(fù)用引腳， 引腳復(fù)用為外部中斷 INT0 請求輸入端，當收到第一個紅外脈沖時， INT0被觸發(fā)， T0開始工作，當接收 到下一個下降沿時每收到一個紅外脈沖，根據(jù)定時器所定的時間判斷是引導(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，對外電路實施控制功能 [13]。 江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 57 頁 開 始初 始 化結(jié) 束接 收解 碼 是 否 成 功得 鍵 號調(diào) 用 顯 示程 序NY 圖 32遙控接收程序流程圖 江蘇理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 57 頁 第 4章 系統(tǒng)調(diào)試 電路板的安裝與調(diào)試在整個系統(tǒng)研制中占有很重要的位 置，它不但是把理論付諸實踐的過程，而且也是把紙面設(shè)計轉(zhuǎn)變到實際產(chǎn)品的必經(jīng)階段。 硬件調(diào)試 對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確， 如少接、錯接 、多接等；電源端對地 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 。 動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，調(diào)試的方法是在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的注射逐級檢測各有關(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標是否滿足設(shè)計要求，如有必要則對電路參數(shù)作進一步調(diào)整。 本設(shè)計的遙控器電路是采用碼分制遙控方式，用示波器對發(fā)射電路輸出端及接收電路輸入端的信號波型進行了檢查，發(fā)現(xiàn)當按下不同的開關(guān)按鈕時所顯示的波型是不同的。 ．調(diào)試注意事項 經(jīng)過自己動手 調(diào)試電路，從問題之中總結(jié)出來一些常用電路調(diào)試的注意事項。 （ 3） 測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗 [15]； （ 4） 測量儀器的帶寬必須大于被測量電路的帶寬； （ 5） 正確選擇測量點和測量； （ 6） 認真觀察記錄實驗過程，包括條件、現(xiàn)象 、數(shù)據(jù)、波形、相位等； （ 7） 出現(xiàn)故障時要認真查找原因。 軟件調(diào)試 本設(shè)計包括紅外發(fā)射和紅外接收模塊，兩個模塊都需要進行程序的編寫。經(jīng)過軟件調(diào)試，排查了下面一些問題：有些語句后面不需要加分號卻加了，有些語句用法理解不夠清晰，以及一些常見的語法錯誤。在測試時我發(fā)現(xiàn)，遙控按鍵的靈敏度不夠高，且有的時候所按下的鍵與顯示的字符不正確，后來我換了 +5V 的學生電源，就成功解決了上述問題，原因是電壓不夠發(fā)射的紅外線信號較弱，還有調(diào)節(jié)電位器從而調(diào)整發(fā)射紅外光的強度，增加紅外遙控距離。遙控操作的不同，遙控發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作。 本設(shè)計還存在很多的不足，第一點，雖然本系統(tǒng)采用的是靜態(tài)數(shù)碼管顯示，