【正文】 力的管理,使紅外遙控系統(tǒng)更加完善。針對(duì)這種情況,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種紅外遙控密碼鎖,和通用設(shè)備采用專(zhuān)用的遙控編碼及解碼集成電路,制作簡(jiǎn)單、方便,但由于特殊功能的限制，只適用于專(zhuān)用電子產(chǎn)品,其應(yīng)用范圍是有限的。該系統(tǒng)具有普通電子密碼鎖的功能同時(shí),也增加了遠(yuǎn)程控制的功能。 課題研究方法及設(shè)計(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)為核心的紅外遙控密碼鎖,安全可靠,成本低,方便連接,使用方便,結(jié)構(gòu)緊湊。常用的紅外通信為 850 ~ 900 納米內(nèi)的波長(zhǎng)范圍。 3第二章 紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分,發(fā)射和接收。紅外接收利用一體化紅外接收頭接收紅外信號(hào), 性能十分可靠，并放大信號(hào),再加以檢波整形，獲取 TTL 編碼信號(hào),最后傳給單片機(jī)解碼和其它相關(guān)操作,如圖 2 . 1 所示:圖 紅外遙控示意圖從上述得知，遙控系統(tǒng)分為編碼、調(diào)制、解調(diào)和解碼四大部分，其中紅外發(fā)射使用紅外發(fā)光二極管，調(diào)制部分采用 38KHZ 的脈沖調(diào)制，矩陣鍵盤(pán)使用 44 矩陣。然后通過(guò)內(nèi)含2568 位存儲(chǔ)空間的 AT24C02 進(jìn)行密碼存儲(chǔ)，框圖如圖 ： 調(diào)制 解調(diào) 接收 解調(diào)圖 紅外發(fā)射框圖 紅外信號(hào)的二進(jìn)制處理 編碼遠(yuǎn)程控制信息的代碼是由 STC89C52 單片機(jī)定時(shí)器 T1 來(lái)調(diào)制為紅外載波信號(hào),頻率為38 KHZ,關(guān)鍵在于編碼,編碼使用遠(yuǎn)程控制的脈沖數(shù)字編碼方案,不同的脈沖數(shù)代表不同的操作碼信息,至少 2 脈沖。為使接收盡可能可靠,第一個(gè)代碼寬度 3 ms,余下的代碼寬 1 ms,代碼間距是 1ms。遙單片機(jī) 一體化紅外 接收頭紅外發(fā)射電路 單片機(jī)4控器上的每個(gè)鍵均有特定的鍵號(hào),單片機(jī)通過(guò)檢查所按鍵的鍵值控制脈沖數(shù)量。圖 遙控編碼圖 調(diào)制紅外信號(hào)的調(diào)制包括脈沖寬度調(diào)制（PWM） ，脈沖位置調(diào)制（ PPM）等方法，此次設(shè)計(jì)采用脈寬調(diào)制。如圖，B 中的脈沖序列頻率為 38khz（周期約為 26us） ，C 是脈沖序列調(diào)制后將用于發(fā)送的信號(hào)。圖 調(diào)制圖5 解調(diào)設(shè)計(jì)中利用一體化紅外接收頭完成二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)，它將接收到的信號(hào)（圖 中的波形 D 也是圖 中的波形 C）進(jìn)行內(nèi)處理然后解調(diào)復(fù)原，輸出圖 中的波形E(正好是圖 中 A 的取反)。二進(jìn)制的解碼由單片機(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，還原成發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。圖 解調(diào)圖 解碼接收信號(hào)解碼是基于紅外接收機(jī)解碼輸出脈沖幀的格式,它使用累加器分別對(duì)符合條件的負(fù)面跳脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)收到數(shù)據(jù)幀,根據(jù)幀格式將檢測(cè)首位(起始)碼的碼寬。當(dāng)高水平的脈沖的間隔超過(guò) 3 ms,停止接收,然后通過(guò)累加器 A 記錄的脈沖數(shù)來(lái)執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作。主機(jī)接收部分主要由 STC89C52 單片機(jī),紅外接收頭,矩形鍵盤(pán),LCD1602,警報(bào),電磁鎖和復(fù)位電路等組成。 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)主要以 STC89C52 單片機(jī)為核心,硬件電路設(shè)計(jì)主要由 4 * 4 矩陣鍵盤(pán)、報(bào)警、數(shù)碼管、發(fā)光二極管、LED、電磁繼電器、以及紅外發(fā)送和接收等。信號(hào)通過(guò)定時(shí)器 T1()口使用定時(shí)器中斷發(fā)射。借助 (外部中斷 0)口下降沿來(lái)觸發(fā)中斷接收信號(hào),高低電平由 口判斷。假如第一個(gè)低電平碼的脈沖寬度低于 2 毫米，則視為錯(cuò)誤幀處理它。 遙控發(fā)射遠(yuǎn)程發(fā)射器主要包括 STC89C52 單片機(jī)、紅外發(fā)射二極管、矩形鍵盤(pán)、數(shù)碼顯示管、復(fù)位電路等,這部分的結(jié)構(gòu)如圖 3 . 1 所示。圖 接受框圖 密碼鎖的主要功能a．設(shè)置密碼 :設(shè)置在設(shè)計(jì)一組初始密碼:0123456789, 用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)按鍵的矩形修改更改原始密碼。c .錯(cuò)誤警報(bào):當(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤三次,系統(tǒng)將報(bào)警一段時(shí)間,此時(shí)必須按下復(fù)位才能停止報(bào)警。通過(guò)密碼開(kāi)鎖。 報(bào)警器 電磁鎖存儲(chǔ)器 STC89C52 晶 振 復(fù) 位 紅外接收器 鍵盤(pán) 顯 示8第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 元件介紹 STC89C52 的介紹 設(shè)計(jì)是 STC89C52 單片機(jī)為核心。STC89C52 是一個(gè)低功耗、高性能 CMOS8 位單片機(jī)，其片內(nèi)包含 4 k 字節(jié)的 ISP(在系統(tǒng)可編程)可重復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 FLASH 只讀程序存儲(chǔ)器 ,設(shè)備采用 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù),兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS . 51,芯片集成了一般 8 位 CPU 和 ISP 閃存單元,許多嵌入式控制應(yīng)用程序的強(qiáng)大微機(jī) STC89C52 提供具有成本效益的解決方案。 它的性能與主要特點(diǎn)如下： (1) 與 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 (3) 全靜態(tài)工作 :。 (5) 存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入/擦除 1000 次。 (7) 1288 位內(nèi)部 RAM。 (9) 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。 (11) 可編程全雙工串行通道。 3 圖 為 STC89C52 引腳圖，表格 為本設(shè)計(jì)中發(fā)射模塊中單片機(jī)端口資源分配，在發(fā)射程序中如下定義端口： sbit led=P3^7。 define port P2單片機(jī) STC89C52 未分配到的端口皆懸空。當(dāng)振蕩器重置設(shè)備,保持 RST 腳兩個(gè)高水平的機(jī)器周期。在正常時(shí)期,ALE 結(jié)束周期在恒頻輸出脈沖信號(hào) ,頻率為 1/6 的振蕩頻率,因此可以用來(lái)對(duì)付外部輸出脈沖或時(shí)間的目的。由外部程序存儲(chǔ)器是指,每臺(tái)機(jī)器周期/ PSEN 有效10兩倍。/ EA / VPP:當(dāng)/ EA 保持低電平時(shí),外部程序內(nèi)存這一時(shí)期(0000 . h . FFFFH),無(wú)論是否有內(nèi)部程序內(nèi)存。在 FLASH 編程 ,這個(gè)銷(xiāo)用于應(yīng)用 12 v 電源 (VPP)編程。XTAL2:從反向振蕩器的輸出。數(shù)組芯片刷操作時(shí)，代碼陣列寫(xiě)“1”,且任意非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程之前，此操作必須執(zhí)行。在空閑模式下,CPU 停止工作。在掉電模式下,保存 RAM 內(nèi)容并凍結(jié)振蕩器,禁止使用的其他芯片功能,直到一個(gè)硬件復(fù)位。AT24C02 有一個(gè) 16 字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器。其引腳圖如下圖 。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，由于 A0、A1 和 A2 可以組成 000~111 八種情況，即通過(guò)器件地址輸入端 A0、A1 和 A2 可以實(shí)現(xiàn)將最多 8 個(gè) AT24C02 器件連接到總線上，通過(guò)進(jìn)行不同的配置進(jìn)行選擇器件。表 MAX7221 引腳分布圖A0、AA2 器件地址選擇SDA 串行數(shù)據(jù)、地址SCL 串行時(shí)鐘WP 寫(xiě)保護(hù)VCC +~ 工作電壓VSS 地11 電源電路 電源則選用三節(jié)干電池串聯(lián)供電。復(fù)位之后堆棧指針 SP 需要指向 07H，P0─P3 口高電平，其他功能寄存器以及程序計(jì)數(shù)器PC 置零。當(dāng) RESET 從高電平變成低電平后，單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行程序的程序存儲(chǔ)器地址為 0。常見(jiàn)復(fù)位電路包括上電復(fù)位電路和上電按鈕復(fù)位電路，在本設(shè)計(jì)中均采用上電按鈕復(fù)位電路，如圖 所示。一般情況下由內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路構(gòu)成該電路。單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)振蕩器，由反相放大器構(gòu)成。時(shí)鐘發(fā)生器可以將晶體振蕩器的頻率 2 分頻，其本身是一個(gè) 2 分頻電路，然后供給片內(nèi)的其它電路。其電路如圖 所示。 一般選用的紅外發(fā)光二極管例如 SE303管壓降約 ，工作電流一般小于 20mA。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。提高峰值電流的方法,是減小脈沖占空比,即壓縮脈沖的寬度。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光只需在驅(qū)動(dòng)管上加上一定頻率的脈沖電壓。圖 紅外發(fā)射電路13 接收裝置 常用的紅外接收裝置有如紅外接收二極管,光電三極管等。在本設(shè)計(jì)中采用紅外一體化接收頭 HS0038。接收頭連接圖及紅外接收電路圖如圖 和圖 所示。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下,其接收距離可達(dá) 35 m。HS0038 為直立側(cè)面收光型。三個(gè)管腳(3)分別是地、+5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端，其具體參數(shù)如表 所示 7。鍵盤(pán)由一組常開(kāi)的按鍵組成,可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令。鍵碼分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。由于機(jī)械觸點(diǎn)一般都會(huì)有彈性作用,在斷開(kāi)與閉合的瞬間觸點(diǎn)的電接觸狀態(tài)不穩(wěn)定,會(huì)形成電壓信號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象,此現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間通常為，一般會(huì)采取去抖動(dòng)措施。15 圖 矩陣鍵盤(pán)圖矩陣鍵盤(pán)及其接口： 行列式鍵盤(pán)又叫矩陣鍵盤(pán)，是將 I/O 線的一部分作為行線，另一部分作為列線，按鍵設(shè)置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，它是通過(guò)檢測(cè)鍵盤(pán)有無(wú)閉合以及查找閉合鍵的鍵號(hào)，一般采用掃描法。 (1) 先向所有的行線輸出 0，列線輸出 1，然后檢測(cè)各列線的按鍵狀態(tài)，由相應(yīng)的列線讀入累加器 A 中。 (2) 若有鍵閉合，依次從行線上逐列輸出 0，然后依次檢測(cè)各列線的狀態(tài)。由于每個(gè)按鍵所有的行號(hào)與列號(hào)不相同 所以每個(gè)按鍵按行號(hào)加列號(hào)的值賦予了一個(gè)鍵號(hào)。無(wú)論哪種顯示器都配置靈活，成本低廉，且方便與單片機(jī)接口。如圖 所示，其中 7 只發(fā)光二級(jí)管( 段)構(gòu)成字符“8”另外還有一只小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二級(jí)管 dp。當(dāng)人為控制某幾段發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮就能顯示某個(gè)數(shù)碼或字符。LED 顯示器的字碼段(7 段碼)。對(duì)于 MAX7221,串行數(shù)據(jù)是以 16 位數(shù)據(jù)包的形式從 Din 腳串行輸入,在 CLK 的每一個(gè)上升沿一位一位地送入芯片內(nèi)部 16 位移位寄存器 ,而不管 Dout 腳的狀態(tài)如何。操作者只需編程發(fā)送16 位數(shù)據(jù)包,就能簡(jiǎn)單地操作LED 的位選以及段選,設(shè)置和改變MAX7221 的工作模式。D0 為最底位。D15～D12是無(wú)關(guān)位,通常全取1。LED 顯示寄存器由內(nèi)部8 8 靜態(tài)RAM構(gòu)成,操作者可直接對(duì)位寄存器進(jìn)行個(gè)別尋址, 以刷新和保持?jǐn)?shù)據(jù), 只要V ＋超過(guò)2V(一般為＋5V) 。MAX7221的驅(qū)動(dòng)程序首先必須對(duì)5 個(gè)控制寄存器初始設(shè)置即初始化, 各控制寄存器設(shè)置含義如下:譯碼模式選擇寄存器(地址＝F9H)。當(dāng)選擇不譯碼時(shí),8 個(gè)數(shù)據(jù)為分別一一對(duì)應(yīng) 7 個(gè)段和小數(shù)點(diǎn)位。實(shí)際應(yīng)用中可以按位設(shè)置選擇B 譯碼或是不譯碼方式 9。用于設(shè)置顯示的LED 個(gè)數(shù)(1～8),比如當(dāng)設(shè)置為0xX4 時(shí),LED 0~5 顯示。共有16 級(jí)選擇,用于LED 顯示亮度的強(qiáng)弱設(shè)置。 有兩種模式選擇:一種是關(guān)斷狀態(tài)模式(D0 ＝0)。顯示測(cè)試寄存器:地址＝FFH。掃描界限存儲(chǔ)器：掃描界限存儲(chǔ)器用于設(shè)置顯示的LED個(gè)數(shù)（1~8），比如當(dāng)設(shè)置為 0xX3時(shí)，則LED0~4 顯示。如果數(shù)據(jù)少的話，掃描速度為8*fosc/N，N 是指需要掃描數(shù)字的個(gè)數(shù)。D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0* * * * 地址 USB 數(shù)據(jù) LSB17 發(fā)光二級(jí)管 LED LED 簡(jiǎn)介 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱 LED,它是由磷 (P)、鎵(Ga)和砷(AS) 的化合物制成，其核心為 PN 結(jié)。作為半導(dǎo)體二極管的一種，它能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化成光能，當(dāng)紅外二極管在正向?qū)〞r(shí)就會(huì)發(fā)出紅外光。與普通二極管相同，發(fā)光二極管是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具備單向?qū)щ娦浴Ｖ饕匦允钦驅(qū)?、反向截止、擊穿特性? (2) 發(fā)光二極管 (LED)的主要參數(shù) a. 最大正向電流 Ifm: 允許加的最大正向直流電流 超過(guò)此值 LED 損壞。 c. 正向工作電壓 VF: 在給定的正向電流下測(cè)得的工作電壓。 e. 伏安特性 : LED 的電壓與電流的關(guān)系可用圖 表示。通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制其線圈的通斷電，來(lái)達(dá)到操控控制系統(tǒng)（又成輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）的目的，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，事實(shí)上即是以較小電流來(lái)控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。一般用符號(hào)“J”表示。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開(kāi)觸點(diǎn))吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的 11。19圖 電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖 電磁式繼電器的主要參數(shù) (1) 額定工作電壓: 是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。在這采用直流電壓(+5V)的工作電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)。 (3) 吸合電流: 是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。 報(bào)警電路 在報(bào)警部分使用揚(yáng)聲器。報(bào)警電路如圖 所示。本系統(tǒng)選用 ST24W02 芯片，它的容量為 2KB，是可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，符合 I2C 總線數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。EEPRE：與內(nèi)部無(wú)聯(lián)系，是外部地址。當(dāng)寫(xiě)保護(hù)引腳 WC 接高電平時(shí)，ST24W02 用作串行的存儲(chǔ)器，此時(shí)編程功能將被禁止，整個(gè)存儲(chǔ)器被寫(xiě)保護(hù)。21 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件介紹單片機(jī)的發(fā)展除了必要的硬件,也不能離開(kāi)這個(gè)軟件,我們編寫(xiě)匯編語(yǔ)言源程序到 CPU可以執(zhí)行機(jī)有兩種方法,一種是手工組裝 ,另一個(gè)是機(jī)器組裝,已經(jīng)很少使用手動(dòng)裝配方法。Keil 提供包括 C 語(yǔ)言編譯器、宏匯編、連接器,圖書(shū)館管理,和一個(gè)強(qiáng)大的仿真調(diào)試器 ,一個(gè)完整的發(fā)展計(jì)劃,通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(uVision)將這些零件。掌握使用該軟件使用 51 系列的單片機(jī)愛(ài)好者會(huì)說(shuō)很有必要,如果你使用 C 語(yǔ)言編程,然后我們幾乎是你的選擇 ,即使使用 C 語(yǔ)言不僅在匯編語(yǔ)言編程,