【正文】 的起費(fèi)用。要實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制功能，就要設(shè)計(jì)一系列的硬件電路。在對(duì)信號(hào)接收之后，要能使對(duì)系統(tǒng)燈光進(jìn)行控制，就要設(shè)計(jì)一調(diào)光控制電路，從而對(duì)每一盞燈具進(jìn)行開(kāi)啟關(guān)閉和調(diào)亮調(diào)暗的控制。在發(fā)送電路中，其中也要通過(guò)單片機(jī)的相應(yīng)程序?qū)Π存I進(jìn)行掃描處理等。以上就是我對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案，下面我們就對(duì)總體方案中每一部分進(jìn)行一一設(shè)計(jì)。圖1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總框圖按 鍵 單片機(jī)掃描按鍵單片機(jī)調(diào)制頻率對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大通過(guò)紅外線發(fā)射二極管發(fā)射信號(hào)紅外線接收器信號(hào)輸入單片機(jī)調(diào)光控制電路7第 3 章 無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙控功能，就必須進(jìn)行無(wú)線模塊的設(shè)計(jì)，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)信號(hào)的發(fā)送與接收，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)燈光控制的第一步。無(wú)線遙控就是信號(hào)的傳輸是利用無(wú)線方式進(jìn)行的，為了使遠(yuǎn)方的被控對(duì)象按照要求去動(dòng)作，控制端必須向被控端發(fā)出一個(gè)動(dòng)作信號(hào)或如何工作的命令，這個(gè)命令就是遙控指令。遙控指令又分連續(xù)指令和斷續(xù)指令。無(wú)線通信的實(shí)現(xiàn)有三種方案：藍(lán)牙通信、紅外無(wú)線遙控、使用短距離無(wú)線數(shù)傳器件。紅外線通信技術(shù)適合于低成本、跨平臺(tái)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)高速數(shù)據(jù)連接，尤其是嵌入式系統(tǒng)。因此本人選擇紅外線的無(wú)線通信方案。紅線遙控具有獨(dú)立性，由于紅外線為不可見(jiàn)光，因此對(duì)環(huán)境影響很小紅外線的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線電波的波長(zhǎng)，所以，紅外遙控不會(huì)干擾其他家用電器，也不會(huì)影響鄰近的無(wú)線電設(shè)備。無(wú)穿透障礙物的能力。外線遙控的距離，一般為幾米至幾十米或更遠(yuǎn)一點(diǎn)。紅外線遙控就是利用紅外線（又稱紅外光）來(lái)傳遞控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的遠(yuǎn)距離控制。8 紅外線發(fā)射器由指令鍵、信號(hào)產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路及紅外線發(fā)射器件組成，如圖2所示。這里的控制指令信號(hào)是以某些不同的特征來(lái)區(qū)分的。這些不同的指令信號(hào)由調(diào)制電路進(jìn)行調(diào)制后，最后由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射器件，發(fā)出紅外線遙控指令信號(hào)。當(dāng)紅外線接收器件接收到發(fā)射器的紅外線指令信號(hào)時(shí)，它將紅外光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)并送入前置放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)解調(diào)器后由指令信號(hào)檢出電路將指令信號(hào)檢出，最后由記憶及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，實(shí)現(xiàn)各種操作。根據(jù)遙控的方式和使用者場(chǎng)合不同，可以把這些控制信號(hào)特征進(jìn)行各種組合編碼。在實(shí)際應(yīng)用中，以頻率和脈沖組合方式應(yīng)用最多。單音指令每個(gè)指令內(nèi)容由單個(gè)音頻信號(hào)組成，抗干擾能力差，只能用在要求不高的遙控系統(tǒng)中。 脈沖編碼組合方式具有指令容量大，抗干擾能力強(qiáng)，保密性好及便于用邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。恒比碼指令即每個(gè)指令中“1”和“0”的個(gè)數(shù)保持相同的比例，可根據(jù)此比例關(guān)系是否被破壞來(lái)判斷遙控指令在傳送過(guò)程中是否產(chǎn)生了錯(cuò)誤。例如接收端校驗(yàn)結(jié)果是奇數(shù)，就向發(fā)送端返回一個(gè)長(zhǎng)脈沖；若校驗(yàn)結(jié)果是偶數(shù)，就向發(fā)送端返回一個(gè)短脈沖。紅外線遙控系統(tǒng)按照產(chǎn)生、區(qū)分控制指令的方法和和特征來(lái)分類，主要可分頻分制和碼分制紅外線遙控。接收器中指令信號(hào)檢出對(duì)應(yīng)發(fā)射器不同指令信號(hào)頻率選擇電路，簡(jiǎn)稱選頻電路。紅外發(fā)射、接收器件發(fā)射與～，因此，一般情況下頻分制紅外遙控的發(fā)射器中不用調(diào)制解調(diào)電路，不同頻率的指令信號(hào)直接加至驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器件發(fā)射不同頻率的近紅外光信號(hào)。經(jīng)過(guò)分析，如果選擇頻分制，那么由于本系統(tǒng)要控制14盞燈具，若要全部控制，則需要相當(dāng)多的頻率來(lái)控制，電路就會(huì)非常的復(fù)雜和龐大，所以我覺(jué)得碼分制的紅外線遙控更適合本系統(tǒng)，所以本系統(tǒng)將采用碼分制的紅外線遙控。10碼分制紅外遙控是指令信號(hào)產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼代表不同的指令。當(dāng)不同的指令鍵被按下時(shí)，指令信號(hào)產(chǎn)生電路將產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號(hào)，也就是進(jìn)行編碼，然后經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制，變?yōu)榫幋a脈沖調(diào)制信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器件發(fā)射紅外光信號(hào)。這里的指令信號(hào)檢出電路是與發(fā)射器中編碼電路相對(duì)應(yīng)的譯碼電路，通過(guò)它將指令信號(hào)譯出。在碼分制中，因?yàn)榇a分制系統(tǒng)編碼脈沖頻率極低，為超低頻，如果不用調(diào)制與解調(diào)電路，外界突然的光線變化可能會(huì)對(duì)接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。由于碼分制的方法能更好的在本燈光系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，具有指令容量大，抗干擾能力強(qiáng)，保密性好及便于用邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，若采用頻分制的話，前面也有提到，選頻電路會(huì)比較多，電路會(huì)比較復(fù)雜，不是很合適本系統(tǒng)。遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為2個(gè)脈沖，最大為17個(gè)脈沖。在遙控碼的發(fā)射中，當(dāng)某個(gè)操作鍵按下時(shí)，單片機(jī)先讀出該鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定的遙控脈沖個(gè)數(shù)，再調(diào)制成38KHz 的方波由紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。 燈具 1 的遙控輸入碼 燈具 2 的遙控輸入碼 燈具 5 的遙控輸入碼 3ms 1ms圖 5 調(diào)光命令碼 當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序，實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀。若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作為錯(cuò)誤碼處理；否則認(rèn)為是起始碼，累加器A 加1。圖6為紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖。下面我就設(shè)計(jì)這部分的電路。其內(nèi)部組成方框圖如圖7所示。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。①與MCS51 兼容 ②4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ③可編程串行通道 ④片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路⑤全靜態(tài)工作：0Hz24Hz⑥三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定⑦128*8位內(nèi)部RAM⑧32可編程I/O線⑨兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器⑩5個(gè)中斷源MC51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路外接晶體以及電容CC2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器產(chǎn)生自激電路，一般晶振可在2～12MHZ之間任選。外接晶體時(shí)，C1和C2通常選擇30pF左右；外接陶瓷諧振器時(shí)，C1和C2的典型值為47pF。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接上拉電阻。 復(fù)位即回到初始狀態(tài)，是單片機(jī)經(jīng)常進(jìn)入的工作狀態(tài)。 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在振蕩器正在運(yùn)行的情況下，RST引腳保持二個(gè)周期以上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。 復(fù)位時(shí)，ALE和/PSEN配置為輸入狀態(tài)。內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上二個(gè)機(jī)器周期，在這段時(shí)間內(nèi)，RST端口的電平應(yīng)維持高于斯密特觸發(fā)器的下閥值。復(fù)位電路的典型值為：C取10uf,，故時(shí)間常數(shù)t=RC=1010=82ms，足以滿足要求。F VccRST 8051Vss 圖 8 上電復(fù)位電路 MCS51 單片機(jī)采用的是 40 引角的雙列直插封裝（DIP）放式。在40 條引角中，有 2 條專用于主電源的引角，2 條外接晶體的引腳，4 條控制引腳，3 條 I/O 引角。 圖 9 MCS51 引腳圖 ①主電源引腳 Vss 和 VccVss(20):接地；Vcc（40）：正常操作時(shí)接+5V 電源。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式事 XTAL1 接地，XTAL2 接外來(lái)振蕩信號(hào)。Vcc 掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持 RAM 的數(shù)據(jù)。ALE/PROG（30）：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，由單片機(jī)的 P2 口送出地址的高 8位，P0 口送出地址的低 8 位，數(shù)據(jù)也是通過(guò) P0 口傳送。當(dāng) ALE 信號(hào)（允許地址鎖存）為高電平（有效） ，P0 口送出低 9 位地址，ALE 信號(hào)鎖存低 8為地址。但需注意：當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（執(zhí)行 MOVX 指令）時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。/PSEN（29）：程序存儲(chǔ)器讀出選通信號(hào)，低電平有效。MCS51 單片機(jī)是通過(guò)相應(yīng)的控制信號(hào)來(lái)區(qū)別到底 P2 口和 P0 口送出的是程序存儲(chǔ)器還是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是靠/RD（讀）及/WR（寫(xiě)）信號(hào)來(lái)控制的。/EA/Vpp(31): 當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（4KB） ，但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) OFFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（Vpp） 。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線，在訪問(wèn)期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。向P1 口寫(xiě)入1時(shí)，P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。在16訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高 8 位地址。~（10~17）：P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的高 8 位雙向 I/O 口。 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)要將信號(hào)以紅外線的方式發(fā)射出去，首先要把脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，而電路中的信號(hào)往往比較小，不能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。發(fā)射器件和放大電路是發(fā)射中必不可少的。而要對(duì)信號(hào)接收器件，則要有較強(qiáng)的接收能力，它能將接收的紅外線轉(zhuǎn)換成足夠強(qiáng)的電信號(hào)。根據(jù)紅外線的傳感器原理不同，分為主動(dòng)型和被動(dòng)型紅外線傳感器，主動(dòng)型傳感器包括紅外發(fā)射傳感器和紅外接收傳感器。常用的有紅外線發(fā)光二極管、紅外線接收二極管、光電二極管、光電三極管等。目前，在家用電器和用途較廣的開(kāi)關(guān)電路中普遍采用紅外發(fā)光二極管（LED）。17 V 圖 10 發(fā)光二極管的電路符號(hào)紅外LED與可見(jiàn)光LED的發(fā)光方式相同，只是發(fā)光的為近紅外光，人眼看不到而已。GaAlAs紅外LED發(fā)光效率很高，比GaAs高出50%～80%，但價(jià)格很高。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，信號(hào)發(fā)送的正常發(fā)送是必須要考慮的問(wèn)題，由于在電子線路中輸入信號(hào)往往很小，它所提供的能量不能直接推動(dòng)負(fù)載工作，因此需要另外提供一個(gè)能源，由能量較小的輸入信號(hào)控制這個(gè)能源，經(jīng)三極管使之放大去推動(dòng)負(fù)載工作。我們把這種小能量對(duì)大能量的控制作用稱為放大作用。三極管有三個(gè)電極，三極管對(duì)小信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大作用時(shí)在電路中可有三種不同的連接方式（或稱三種組態(tài)），即共（發(fā)）射極接法、共基極接法、共集電極接法。無(wú)論是PNP型管和NPN型管，他們內(nèi)部均含有三個(gè)區(qū)：發(fā)射區(qū)、基區(qū)、集電區(qū)。同時(shí)在三個(gè)區(qū)的兩個(gè)交界處形成兩個(gè)PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為集電極。符號(hào)中的箭頭方向表示發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)的電路方向。第9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用RC上電復(fù)位電路；15 腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出38KHz 載波編碼?！?