【正文】 、周期為 ms 的組合表示二進(jìn)制的“ 1”。上述由“ 0”和“ 1”組成的 32 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制后可提高發(fā)射率 , 從而達(dá)到降低電源功耗的目的。 紅外接收頭 解碼原理 紅外接收頭一般是接收、放大、解調(diào)一 體頭，紅外信號(hào)經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù)“ 0”和“ 1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時(shí)間長(zhǎng)短或信號(hào)周期上，單片機(jī)解 碼時(shí)，通常將接收頭輸出腳連接到單片機(jī)的外部中斷，結(jié)合定時(shí)器判斷 中斷間隔的時(shí)間 ， 從而獲取數(shù)據(jù) 。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沖寬小于 2ms，將作為錯(cuò)誤碼處理。圖 為紅外線接收 遙控碼波形圖。對(duì)于 51 系列單 片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般包括 AT89C51 單片機(jī)、 電源電路、 復(fù)位 電路和 晶振電路 ，如圖 所示。其中數(shù)字 9 表示內(nèi)含 Flash 存儲(chǔ)器， C 表示 CMOS 工藝。 AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯工作。 其管腳圖如圖 所示。 （ 1） Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源，為單片機(jī)芯片提供電能。 （ 3） XTAL1（ 19 腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成 了片內(nèi) 的振蕩器，可提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。 控制引腳 —— 此類引腳包括 RESET（即 RSR/VPD）、 ALE/PROG、 PSEN、 EA/VPP，可以提供控制信號(hào)，有些具有復(fù)用功能。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持為不高于 的低電平，以保證單片機(jī)正常工作。當(dāng) Vcc 下降到低于規(guī)定值，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（ 5177。 （ 2） ALE/PROG（ 30 腳）： ALE 為地址鎖存允許信號(hào)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。此輸出為單片內(nèi)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。 （ 4） EA/VPP（ 31 腳）： EA 功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。 輸入 /輸出引腳 —— 此類 引腳包括 P0 口、 P1 口、 P2 口和 P3 口。 （ 2） P1（ ~）是一個(gè) 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口（作為輸入時(shí)，口鎖存器置 1），帶有內(nèi)部上拉電阻，可帶 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 電源電路 為了使芯片能夠正常工作，所 以這里需要選擇 +5V 的直流電源 [9]。它由電源變壓器 B，橋式整流電路 D1～ D4，濾波電容 C C3，防止自激電容 C C4和一只固定式三端穩(wěn)壓器 (7805)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。此直流電壓經(jīng)過(guò) LM7805的穩(wěn)壓和 C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期的以上的高電平而設(shè)計(jì)的。隨著充電的進(jìn)行，電容器上的電壓不斷上升， RST 電壓就隨著下降， RST 引腳上只要保持 10 ms 以上的高電平系統(tǒng)就會(huì)有效復(fù)位。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 C3 取 10μF，電阻 R 取 10kΩ，充電時(shí)間常數(shù)為 10? 106? 10? 103= s。 圖 復(fù)位電路 圖 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 共 32 頁(yè) X 2X 1C 1 C 2 晶振 電 路 X1 和 X2 引腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶體振蕩器以及補(bǔ)償電容 C C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。外接電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定度、起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證串行通信波特率的誤差應(yīng)選擇 MHz 的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振，電容 C C2 為 30pF。 圖 晶振電路 圖 紅外發(fā)送 /接收電路 設(shè)計(jì) 紅外發(fā)送電路 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要采用網(wǎng)上購(gòu)買的 WD6122 芯片為內(nèi)核的小型遙控器為發(fā)送端，其編碼基于 NEC 協(xié)議。封裝形式為 SOP24 和 SOP20。碼型結(jié)構(gòu)如下圖 所示。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（ PPM）。每次 8 位的碼被傳送之后，它們的反碼也被傳 送，減少了系統(tǒng)的誤碼率。 WD6122 在鍵掃描輸入端 KI0~KI7 和鍵掃描定時(shí)信號(hào)輸入 /輸出端 KI/O0~KI/O7構(gòu)成的 8 8 矩陣上共設(shè)置 64 個(gè)按鍵。當(dāng)有超過(guò)一個(gè)以上的按鍵（除非雙重按鍵的組合 21與 22鍵 21與 23鍵 21與 24鍵）同時(shí)按下時(shí)，碼的發(fā)射輸出將停止。 在把編碼調(diào)制到一個(gè)高頻信號(hào)上，其目的是為了降低發(fā)射的功率損耗；再把調(diào)制好的信號(hào)送給紅外發(fā)光管把信號(hào)發(fā)送出去。具體流程 如圖 所示。實(shí)驗(yàn)板上一體化接收頭的數(shù)據(jù)輸出線經(jīng)過(guò)了 INT0 切換開(kāi)關(guān)連接到單片機(jī)的 腳（即 INT0）， INT0 切換開(kāi)關(guān)彈起時(shí)連通。當(dāng)遙控器一個(gè)鍵按下超過(guò) 36ms，震蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖，這 108ms 發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼 （ 9ms），一個(gè)結(jié) 果碼 （ ），低 8 位地址碼（ 9ms~18ms），高 8 位地址碼（ 9ms~18ms）， 8 位數(shù)據(jù)碼（ 9ms~18ms）及其反碼（ 9ms~18ms）組成。 紅外接收電路設(shè)計(jì) 紅外接收電路通常被廠家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈 沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 它的外形如圖 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) 35m。 HX1838 為直立側(cè)面收光型。 它的 三個(gè)管腳分別是地、 +5V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 32 頁(yè) AT 89 C 51123P 3 . 2HX 1838+ 5 V 圖 HX1838 外形圖 圖 紅外接收 頭與單片機(jī)連接電路 圖 開(kāi)關(guān) 選擇電路 設(shè)計(jì) 撥碼開(kāi)關(guān)是一款用來(lái) 控制的地址開(kāi)關(guān)， 通俗的說(shuō)也就是一款能用手撥動(dòng)的微型的開(kāi)關(guān)，所以也通常叫指撥開(kāi) 關(guān)。本設(shè)計(jì)為了方便選擇操作功能，使用兩個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)與單片機(jī)的 和 相連來(lái)控制密碼鎖的初始化、修改密碼和開(kāi)鎖 的 狀態(tài)選擇 。 具體功能選擇框圖 如圖 所示。本設(shè)計(jì)采用的是 EEPROM 存儲(chǔ)器，即電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，型號(hào)為 AT24C02。 設(shè)計(jì)中， 用戶設(shè)置的開(kāi) 鎖密碼就是 存儲(chǔ)于其中。 I2C 總線包含有 SDA（串行數(shù)據(jù)線）和 SCL（串行時(shí)鐘線）兩根線，系統(tǒng)所用到的元器件都分別掛接到這兩根線上，它們所發(fā)出的信號(hào)交 由此線進(jìn)行傳輸。具體的接線 如圖 所示。 I2C 總線能夠傳輸?shù)?數(shù)據(jù)位數(shù)為 8 位，其具體的字節(jié)數(shù)是依靠被控器的實(shí)際情況來(lái)決定的， 24WC02（ 256 字節(jié) EEPROM）來(lái)說(shuō)，每次能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)為 16 個(gè)字節(jié)。 圖 I2C 總線的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程 在 I2C 總線上，除單片機(jī)以外的其它設(shè)備，它們的器件地址一般由器件編號(hào)地址（ D7D4）和器件引腳地址（ D3D1）兩部分組成，地址格式如圖 所示。器件編號(hào)地址：不同的器件類型，具有不同的地址編碼 ，如本設(shè)計(jì)中使用的 24C02，它的器件編號(hào)地址為 1010。例如：在 A2 和 A1 接地的前提下，若 A0 置低電平，則地址為 A0H；若 A0 置高電平，則地址為 A2H。 I2C 總線本身具有 4 種數(shù)據(jù)傳輸方式：主發(fā)送 ，主接收，從發(fā)送，從接收。 由于單片機(jī) AT89C51 沒(méi)有專門的 I2C 接口，所以需要利用它的兩根 I/O 口線來(lái)進(jìn)行模擬，即用 口來(lái)模擬 SCL（串行時(shí)鐘線），用 口來(lái)模擬 SDA（串行數(shù)據(jù)線）， 24WC02 的器件地址為 A0H。這種存儲(chǔ)器中含有一個(gè) 16 字節(jié)的頁(yè)寫緩沖器，它的工作電壓范圍為 ~。以上這些特點(diǎn)決定了它在設(shè)計(jì)中的實(shí)用性 ，它與單片機(jī)的接口電路框圖如圖 所示 。 其可顯示兩行英文字符，并且內(nèi)帶 ASCII 字符庫(kù)。 圖 顯示了液晶與單片機(jī)的接口電路框圖 [11]。 表 42 給出了寄存器選擇控制表。 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 因?yàn)?1602 識(shí)別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。 圖 是 1602 的 16 進(jìn)制 ASCII 碼 值 。 讀的時(shí)候，先 讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號(hào)！的 ASCII 為 0x21，字母 B的 ASCII 為 0x42（前面加 0x 表示十六進(jìn)制）。 顯示模式設(shè)置： (初始化 )0011 0000 [0x38] 設(shè)置 162 顯示， 57 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化 )0000 1DCB D 顯示 (1 有效 )、 C 光標(biāo)顯示 (1 有效 )、 B光標(biāo)閃爍 (1 有效 )0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加 1 amp。光標(biāo)減 1)， S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示左移 )， s=0 當(dāng)寫 一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng)數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H) 其他設(shè)置： 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 =0，所有顯示 =0)； 02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。其具體電路設(shè)計(jì)如圖 所示。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。電磁式繼電器的主要參數(shù)有額定工作電壓、直流電阻和吸合電流。根據(jù)繼電器的型號(hào)常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 共 32 頁(yè) 不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 直流電阻，是指繼電器中線圈的直流電阻。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流， 這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。由鎵 (Ga)與砷 (AS)、磷 (P)的化合物制成的二極管，其核心是 PN 結(jié)。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；而紅外二極管在正向?qū)〞r(shí)會(huì)發(fā)出紅外光。發(fā) 光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。主要特性是正向?qū)ā⒎聪蚪刂?、擊穿特性?發(fā)光二極管 (LED)的主要參數(shù) 有最大正向電流、正向工作電流、正向工作電壓和最大反向電亞。正向工作電流 IF， 指 LED 正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。最大反向電壓 VRm，允許加的最大反向電 壓，超過(guò)此值 LED可能被擊穿損壞。 圖 LED 伏安特性圖 常州大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 32 頁(yè) 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言 [12]在功能上、結(jié)構(gòu)上、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。另外 ，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51 生成目標(biāo)代碼效率非常之高， 多數(shù)語(yǔ)句生成的代碼很緊湊，容易理解。 使用 Keil C51 軟件時(shí)，首先新建一個(gè)工程，再建一個(gè)文本，將文本保存在該工程里；然后在文本中輸入源程序，可以是匯編語(yǔ)言，也可以是 C 語(yǔ)言；接著保存源程序，注意文件擴(kuò)展名，若是匯編程序編寫擴(kuò)展名為“ .asm”，若是 C 語(yǔ)言編程則為“ .c” ；最后進(jìn)行編譯運(yùn)行。 主程序 設(shè)計(jì) 軟件 是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，它具有充分的靈活性，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求而變化。本系統(tǒng)中，軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，所有模塊設(shè)計(jì)好后與單片機(jī)連接，構(gòu)成單片機(jī)軟件系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)是以 AT89C51 為核心控制器件， 通過(guò) AT89C51 與 AT24C02 之間交換密碼后，再與用戶通過(guò)鍵盤或紅外遙控器發(fā)送過(guò)來(lái)的密碼作對(duì)比，再用 LCD1602 顯示操作結(jié)果，用發(fā)光二極管的亮滅 來(lái)判斷密碼 鎖是否 被 打開(kāi)。 紅外接收子程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 51 單片機(jī)解碼，其過(guò)程如下： （ 1） 單片機(jī)外部中斷 0 以中斷方式檢測(cè)紅外信號(hào)的第一個(gè)下降沿。 （ 3） 引導(dǎo)碼屏蔽后，等待 16 位系統(tǒng)識(shí)別碼的第一位數(shù)據(jù)，當(dāng)其上升沿到來(lái)時(shí)，延時(shí) 882us（為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每位數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔介于 565~1125us 之間，這里選擇 882us）后讀取電平狀態(tài)：若為低電平，等待下一位數(shù)據(jù)的上升沿；若為高電平，則延時(shí) 1ms 后等待下一位數(shù)據(jù)的上升沿。 （ 4） 16 位系統(tǒng)識(shí)別碼檢測(cè)結(jié)束后，等待 8 位原碼和 8 位反碼的第一位數(shù)據(jù)，當(dāng)上升沿到來(lái)時(shí)，延時(shí) 882us 后讀取電平的狀態(tài)：若為低電平，保持位數(shù)據(jù)“ 0”，然后等待下一位數(shù)據(jù)的上升沿；若為高電平，保存位數(shù)據(jù)“ 1”，且延時(shí) 1ms 后等待下一位數(shù)據(jù)的上升沿。紅外接收 子程序流程圖如圖 所