學(xué)習(xí)型紅外線遙控器項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案.doc

學(xué)習(xí)型紅外線遙控器項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案1.1本設(shè)計(jì)的研究背景和研究目的隨著社會(huì)的發(fā)展各種家用電器已經(jīng)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶，各式各樣、琳瑯滿目的家用電器，空調(diào)、電視、音響系統(tǒng)等傳統(tǒng)意義上的家電早已成為普通百姓生活不可或缺的一部分，甚至連投影機(jī)、數(shù)字機(jī)頂盒，電子監(jiān)控（防盜）系統(tǒng)等新興電器也正迅速步入現(xiàn)代家庭，我們家里的遙控器越來(lái)越多，不同型號(hào)的遙控器控制不同的家電。遙控器，想來(lái)大家并不陌生，遙控作為眾多現(xiàn)代家電的一種基本控制方式，幾乎所有的家電產(chǎn)品都配備了遙控器，甚至現(xiàn)在連電風(fēng)扇，臺(tái)燈這樣的設(shè)備都配備了遙控器。可是，隨著家里的電器越來(lái)越多，電器產(chǎn)品的遙控器也越來(lái)越多，這就產(chǎn)生比較多的麻煩，日常生活中，很多人都會(huì)遇到隨手拿錯(cuò)放在茶幾上各種遙控器的麻煩，不僅使用起來(lái)不方便而且茶幾上擺放一堆遙控器也很不好看。設(shè)計(jì)出一種具有學(xué)習(xí)功能的并能代替各種數(shù)目繁多的遙控器的學(xué)習(xí)型紅外遙控器成為一種需要。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)型遙控器大部分采用復(fù)制遙控器紅外波形的思想，也有部分采用下載存儲(chǔ)遙控編碼的學(xué)習(xí)思想。但是由于采用專用遙控發(fā)射芯片，集成度高但成本也高?，F(xiàn)有自主學(xué)習(xí)型紅外遙控器,其核心MCU 主要有以下幾種:MCS-51 系列、Microchip PIC16 系列、Winbond W741 系列、Holtek HT48 系列以及ARM(Advanced RISC Machines)系列。目前國(guó)內(nèi)外比較成熟的產(chǎn)品主要有: 1、上海慧居智能電子的HJ-JYWC,它的主要特點(diǎn)為:觸屏按鍵組合輸入；具有紅外學(xué)習(xí)功能；具有載波頻率識(shí)別功能,能準(zhǔn)確識(shí)別各種復(fù)雜的紅外代碼2,如圖1.2.1所示。圖 1.4 上海慧居智能電子HJ-JYWC2、BREMAX 公司的NRC-304 網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器,它的主要特點(diǎn)為:聯(lián)機(jī)自學(xué)習(xí)、脫機(jī)自學(xué)習(xí)兩種模式；具有USB 口,通過(guò)INTERNET 登陸B(tài)REMAX 公司網(wǎng)站,搜尋并下載相應(yīng)型號(hào)家電的遙控器編碼,兼容各種品牌和型號(hào)3,如圖1.5 所示:圖 1.5 NRC-304 網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器。圖 1.2.2 NRC-304 網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器3、Sunwave 公司的SRC1600,它的主要特點(diǎn)為:具有巨集設(shè)定功能,單一按鍵巨集設(shè)定可記憶多達(dá)60 個(gè)指令；具備紅外學(xué)習(xí)功能,具有USB 接口,可預(yù)設(shè)遙控編碼和升級(jí)系統(tǒng)4,如圖1.6 所示。圖 1.2.3 SRC16004、羅技Harmony 1100,它的主要特點(diǎn)為:黑色鋁合金外殼,3.5 英寸的觸屏；用戶可以根據(jù)具體情況添加或者刪除屏幕上的功能鍵；設(shè)備能通過(guò)USB 連機(jī),獲取羅技在線數(shù)據(jù)庫(kù)配置文件,如圖1.7 所示。圖 1.2.4羅技1100以上產(chǎn)品對(duì)于對(duì)于電視、音響等使用專用的遙控芯片的家電遙控器(內(nèi)置NEC、飛利浦、東芝、或夏普等芯片),學(xué)習(xí)比較容易,但類似空調(diào)的紅外設(shè)備(同一按鍵編碼與該按鍵按下次數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)),學(xué)習(xí)效果欠佳,為此本文設(shè)計(jì)采用電腦輔助解碼提高紅外學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確度。1.3本設(shè)計(jì)的研究方法和研究?jī)?nèi)容1.3.1本設(shè)計(jì)的研究方法本設(shè)計(jì)是基于AT89C52 單片機(jī)的采用復(fù)制遙控器紅外波形思想的紅外遙控器的設(shè)計(jì)， 其思想是通過(guò)測(cè)量經(jīng)過(guò)紅外接收芯片解調(diào)后輸出的編碼脈沖寬度， 然后存入單片機(jī)內(nèi)部指定地址。當(dāng)要發(fā)生紅外信號(hào)時(shí)， 從存儲(chǔ)區(qū)還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼， 并調(diào)制到38 kHz 的載波信號(hào)上， 最后直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多種紅外家電設(shè)備。1.3.2本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容本文設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)型紅外遙控器要求可以學(xué)習(xí)不同遙控器的某個(gè)鍵的功能，并在功能上替代現(xiàn)有遙控器,涉及到紅外接收解碼、紅外調(diào)制發(fā)射、MCU 控制等技術(shù),需要完成的研究?jī)?nèi)容主要包括:1、 紅外線遙控器工作原理2、 紅外接收解調(diào)器接收接收解碼原理3、 單片機(jī)紅外解碼的軟硬件實(shí)現(xiàn)4、 紅外調(diào)制發(fā)射原理5、 單片機(jī)紅外遙控編碼的軟硬件實(shí)現(xiàn)2總體設(shè)計(jì)原理分析2.1 紅外線遙控器工作原理2.1.1紅外線介紹紅外線是一種電磁波，具有與無(wú)線電波及可見(jiàn)光一樣的本質(zhì)。人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.620.76m；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.380.46m。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線的波長(zhǎng)在0.76100m之間，位于無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間。紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。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。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。此外紅外線通信還具有保密性強(qiáng)，信息容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，適用于國(guó)防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 但在野外使用時(shí)易受氣候的影響。2.1.2紅外線遙控原理介紹紅外線遙控器是以紅外線發(fā)光LED，發(fā)射波長(zhǎng)940nm的紅外線不可見(jiàn)光，來(lái)傳送信號(hào)。整個(gè)遙控器系統(tǒng)分為發(fā)射端及接收端兩部分，發(fā)射端經(jīng)過(guò)紅外線發(fā)射LED送出紅外線控制信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)紅外線接收模塊接收端接收進(jìn)來(lái)，并對(duì)其控制信號(hào)做譯碼而做相對(duì)的動(dòng)作輸出完成遙控的功能。紅外通信由來(lái)已久，但是進(jìn)入90年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和地球空間技術(shù)的發(fā)展，使人們對(duì)紅外線技術(shù)的研究越來(lái)越深入，應(yīng)用范圍更廣泛，尤其是在紅外遙感技術(shù)和紅外通信技術(shù)領(lǐng)域里，數(shù)字鎖相技術(shù)和傳感器技術(shù)的巨大進(jìn)步，大大加速了這個(gè)進(jìn)程，目前無(wú)線產(chǎn)品在商業(yè)銷售中的使用已相當(dāng)普遍，但大多存在著很大的局限性，電路繁雜，計(jì)算難度大且多為模擬電路，抗干擾能力差，準(zhǔn)確度底，電路的維護(hù)調(diào)試很不方便。越來(lái)越多的遠(yuǎn)距離控制和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)引入了不可見(jiàn)的紅外線作為傳輸媒介進(jìn)行通信，組成了無(wú)線紅外遙控通信系統(tǒng)，此方法以其成本底、精度高、保密性強(qiáng)、技術(shù)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管，它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。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5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同，紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。 接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管，只對(duì)紅外光線有敏感作用，在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種，由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。圖2.1 紅外線發(fā)射器的工作方塊圖紅外線發(fā)射器的工作流程如圖2.1所示，當(dāng)按下某一按鍵后，遙控器上的控制芯片便進(jìn)行編碼產(chǎn)生一組句柄，結(jié)合載波電路的載波信號(hào)（為38kHz）而成為合成信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器提升功率而推動(dòng)紅外線發(fā)射二極管，將紅外線信號(hào)發(fā)射出去，所要發(fā)射的句柄必須加上載波才能使信號(hào)傳送的距離加長(zhǎng)，一般遙控器的有效距離為10m。圖2.2 紅外線接收的工作方塊圖紅外線接收的工作方塊圖如圖2.2所示，其主要控制組件為紅外線接收模塊，其內(nèi)部含有高頻的濾波電路，專門用來(lái)濾除紅外線合成信號(hào)的載波信號(hào)（38kHz）而送出發(fā)射器的控制信號(hào)。當(dāng)紅外線合成信號(hào)進(jìn)入紅外線接收模塊，在其輸出端便可以得到原先的數(shù)字控制編碼，只要經(jīng)過(guò)單片機(jī)譯碼程序進(jìn)行譯碼，便可以得知按下那一按鍵，而作出相應(yīng)的控制處理，完成紅外線遙控的動(dòng)作。 由于每家廠商設(shè)計(jì)出來(lái)的遙控器一定不一樣，即使是使用相同的控制芯片，也會(huì)做特殊的編碼設(shè)計(jì)，以避免遙控器間互相的干擾其中的編碼數(shù)據(jù)包含廠商固定編碼及按鍵編碼，廠商固定編碼為避免與其他家廠商重復(fù)，而按鍵編碼則是遙控器上的各個(gè)按鍵編碼。例如按下遙控器的1鍵，則會(huì)發(fā)送出以下的4字節(jié)出去： 40 BF 01H ED其中“40 BF”為廠商固定編碼，“01H ED”則為1鍵按鍵編碼，廠商編碼只要是東芝牌電視遙控器就是固定的，各個(gè)按鍵編碼則依按鍵不同而不一樣。各個(gè)位編碼方式是以波寬信號(hào)來(lái)調(diào)變，低電平0.8ms加上高電平0.4ms則編碼為“0”，低電平0.8ms加上高電平1.6ms則編碼為“1”。當(dāng)按下遙控器上的某一按鍵則會(huì)產(chǎn)生特定的一組編碼，結(jié)合40kHz載波信號(hào)發(fā)射出去，加上載波信號(hào)可以增加發(fā)射距離。2.2 學(xué)習(xí)型紅外線遙控器譯碼原理遙控電路使用AT89C52單片機(jī)作控制，通過(guò)紅外線接收模塊（紅外接收頭）接收信號(hào)，因?yàn)榻邮漳K有自動(dòng)濾除載波功能，所以紅外線接收模塊輸出的信號(hào)就是遙控器所產(chǎn)生的編碼，通過(guò)電路傳到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)識(shí)別出遙控器的按鍵，作相應(yīng)的動(dòng)作。紅外線接收模塊是一種光敏二極管及濾波器組成，光敏二極管只對(duì)紅外光線有敏感作用，在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種，由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。因此在紅外線發(fā)射端紅外線信號(hào)加載在一個(gè)40kHz載波上發(fā)射出去，這樣即增加了信號(hào)強(qiáng)度，也增強(qiáng)了信號(hào)的傳輸距離，使用起來(lái)更加方便。3本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案3.1 方案論證與比較3.1.1方案一：基于AT89C52單片機(jī)學(xué)習(xí)型紅外遙控器的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)型遙控器的功能主要分為學(xué)習(xí)和發(fā)送兩個(gè)部分。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)習(xí)型遙控器接收電路接收到用戶想學(xué)習(xí)的遙控器所發(fā)送過(guò)來(lái)的紅外遙控信號(hào)。接收電路接收到紅外遙控信號(hào)以后，經(jīng)過(guò)放大并解調(diào)出紅外遙控碼電平信號(hào)送至單片機(jī)進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理以后存儲(chǔ)單片機(jī)的存儲(chǔ)單元里。當(dāng)要發(fā)射紅外信號(hào)時(shí)，根據(jù)按鍵盤電路獲取的按鍵指令信號(hào)，從與指令信號(hào)相對(duì)應(yīng)的單片機(jī)存儲(chǔ)區(qū)中還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼，調(diào)制到40 KHz的 載波信號(hào)，并經(jīng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出去，控制相關(guān)電器。方案一原理框圖如圖3.1所示。圖3.1方案一原理框圖3.1.2方案二：基于mega128單片機(jī)的多鍵學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計(jì)該方案是一種基于mega128 單片機(jī)的具有學(xué)習(xí)型的紅外遙控器的設(shè)計(jì)，其思想是通過(guò)測(cè)量經(jīng)過(guò)紅外接收芯片解調(diào)后輸出的編碼脈沖寬度數(shù)據(jù)，然后存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。當(dāng)要發(fā)生紅外信號(hào)時(shí)，從存儲(chǔ)區(qū)還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼，并調(diào)制到38 kHz 的載波信號(hào)上，最后直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多種紅外家電設(shè)備。方案二原理框圖如圖3.2所示。圖3.1方案二原理框圖3.1.3方案三：多功能學(xué)習(xí)型紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由二個(gè)部分構(gòu)成，一個(gè)是放在受操控電器同一個(gè)地方的接收端，一個(gè)是遠(yuǎn)離受控電器的無(wú)線電遙控器。該方案有兩種功能模式，及學(xué)習(xí)模式和轉(zhuǎn)發(fā)模式。在學(xué)習(xí)模式時(shí)接收端同時(shí)具備紅外遙控信號(hào)的接收和無(wú)線電發(fā)送功能。可以學(xué)習(xí)不同紅外遙控的編碼并保存起來(lái)，同時(shí)與無(wú)線電遙控器的某個(gè)按鍵建立相關(guān)聯(lián)系，并在無(wú)線遙控器上按下該鍵時(shí)模擬裝置就會(huì)發(fā)出剛才所學(xué)習(xí)的編碼。學(xué)習(xí)模式原理框圖如圖3.3所示： 圖3.3學(xué)習(xí)模式原理框圖在轉(zhuǎn)發(fā)模式時(shí)，遙控器把自己接收到的紅外信號(hào)經(jīng)無(wú)線電信號(hào)實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)發(fā)給接收端，接收端把接收到的無(wú)線電信號(hào)還原成與遙控端接收到的信號(hào)一樣的紅外信號(hào)，從而控制其對(duì)應(yīng)的電器。轉(zhuǎn)發(fā)模式原理框圖如圖3.4所示。圖3.3轉(zhuǎn)發(fā)模式原理框圖3.2 本設(shè)計(jì)方案選擇方案一采用AT89C52作為微控制中心和紅外遙控編碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，少數(shù)按鍵作為控制指令輸入終端，紅外接收解調(diào)器作為紅外線接收處理模塊 。整個(gè)方案簡(jiǎn)單，硬件電路易于制作，成本低。方案二采用mega128單片機(jī)作為微控制中心，另單獨(dú)設(shè)置存儲(chǔ)器，采用行列式鍵盤作為控制指令輸入終端。整個(gè)方案比方案一復(fù)雜，成本較高，對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)方案一比方案二更好方案三采用遙控器和學(xué)習(xí)處理的模擬端分開(kāi)設(shè)計(jì)制作的方式，需要用到多個(gè)單片機(jī)和存儲(chǔ)芯片，硬件電路制作繁復(fù)，需要的元器件多，成本比方案一高得多。另外方案三的控制方式復(fù)雜，需要用到較大規(guī)模的掃描鍵盤。綜合比較方案一比方案二和方案三更好，因此本次設(shè)計(jì)采用方案一。3.3 本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)的總體方案采用方案一。原理圖主要由以下五個(gè)部分組成紅：外接收解調(diào)器、紅外線反射電路、AT89C52單片機(jī)、狀態(tài)指示燈和操作鍵4硬件電路設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1紅外線遙控信號(hào)接收處理電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1.1 電路選擇考慮到考慮到硬件電路制作的難易程度以及成本，本次設(shè)計(jì)的紅外線遙控信號(hào)接收處理電路采用市場(chǎng)上普遍使用的紅外線接收解碼器即紅外接收頭。4.1.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算接收器選用一體化紅外接收器HC0038，該接收器是黑色環(huán)氧聚光透鏡，能夠?yàn)V除可見(jiàn)光的干擾，集紅外接收、放大、解調(diào)、譯碼于一體，內(nèi)含紅外線PIN接收管、選頻放大器和解調(diào)器。不需任何外接元件，就能完成從紅外遙控信號(hào)(40kHz的載波信號(hào))中分離出基帶信號(hào)，輸出與TTL電平兼容的所有工作。在與單片機(jī)連接時(shí)，將接收來(lái)的紅外遙控信號(hào)反相，其正向信號(hào)接外部中斷0，反相信號(hào)接外部中斷1。通過(guò)記錄2個(gè)中斷間的間隔時(shí)間來(lái)測(cè)量紅外遙控信號(hào)的高低電平的脈寬值。紅外線遙控信號(hào)接收處理電路原理圖如圖4.1所示。圖4.1紅外線遙控信號(hào)接收處理電路原理圖4.2 狀態(tài)指示燈電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.2.1 電路選擇本次設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)型紅外遙控器有兩個(gè)功能，即學(xué)習(xí)功能和遙控功能。其中表示處于學(xué)習(xí)狀態(tài)的指示燈采用綠色發(fā)光二級(jí)管，表示處于遙控狀態(tài)的指示燈采用紅色發(fā)光二級(jí)管。狀態(tài)指示燈電路原理圖如圖4.2所示。圖4.2狀態(tài)指示燈電路原理圖4.2.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算Q1、Q2可用9013系列，R1、R3用阻值為560的普通電阻，R2、R4用阻值為560的普通電阻。9013三極管參數(shù)：集電極-發(fā)射極電壓 25V 集電極-基電壓 45V 射極-基極電壓 5V 集電極電流0.5A 耗散功率 0.625W 結(jié)溫150 特怔頻率 最小 150MHZ4.3紅外線發(fā)射電路4.3.1 電路選擇目前紅外遙控器的設(shè)計(jì)大部分都采用外部電路產(chǎn)生載波信號(hào)，比如用振蕩器NEC555產(chǎn)生載波信號(hào)，可這種方法電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件成本也高 。本文主要由單片機(jī)內(nèi)部的軟件來(lái)產(chǎn)生40kHz載波信號(hào)，并把遙控碼調(diào)制到載波上，最后通過(guò)P35口輸出已經(jīng)調(diào)制好的紅外遙控信號(hào)。具體的流程如下：首先讀取按鍵信號(hào)，若發(fā)射鍵鍵按下，從單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中取出遙控碼存儲(chǔ)數(shù)據(jù)作為的初始值，啟動(dòng)Tl，并用Tl產(chǎn)生40kHz的載波信號(hào)。在高電平且沒(méi)溢出時(shí)，從P35口不斷地輸出載波信號(hào)，從P3.5口輸出的就是已調(diào)制到載波上的紅外脈沖信號(hào)，經(jīng)三極管9013放大以驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管輻射出紅外脈沖信號(hào)。紅外線發(fā)射電路原理圖如圖4.3.1所示。圖4.3紅外線發(fā)射電路原理圖4.3.2原器件選型及參數(shù)計(jì)算紅外發(fā)射電路用到的元器件有：紅外發(fā)射管一個(gè)、9013型三極管一個(gè)、10電阻一個(gè)、4.7k電阻一個(gè)4.4單片機(jī)控制電路4.4.1電路選擇在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)控制電路采用單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)方式。單片機(jī)控制電路原理圖如圖4.4所示。圖4.4單片機(jī)控制電路原理圖4.4.2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算單片機(jī)的最小系統(tǒng)由上電復(fù)位電路、AT89C52單片機(jī)和時(shí)鐘電路組成，具體的元器件選型和參數(shù)計(jì)算將在各子電路中進(jìn)行。4.4.3復(fù)位電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算1 電路選擇與其他計(jì)算機(jī)一樣，MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)常常有上電復(fù)位和操作復(fù)位兩種方法。操作復(fù)位指用戶按下“復(fù)位”按鈕使計(jì)算機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。上電復(fù)位電路是種簡(jiǎn)單的復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位引腳接一個(gè)電容到VCC，接一個(gè)電阻到地就可以了。本設(shè)計(jì)復(fù)位電路采用簡(jiǎn)單的RC上電復(fù)位電路。復(fù)位電路原理圖如圖4.5所示。圖4.5復(fù)位電路原理圖2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算RC上電復(fù)位電路由一只接地10K的電阻、一只10F電解電容和。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加到RST復(fù)位引腳一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，這個(gè)復(fù)位信號(hào)隨著VCC對(duì)電容的充電過(guò)程而回落，所以RST引腳復(fù)位的高電平維持時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，RST引腳的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。MCS-51單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)MCS-51單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。4.4.4 微控制器的設(shè)計(jì)與計(jì)算1元器件選擇單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)，輸入輸出電路(I/O口)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口(SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路(LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小并且完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機(jī)性能不斷提高，其應(yīng)用系統(tǒng)也在不斷發(fā)展。而目前流行使用的AT89C52單片機(jī)是INTEL MCS-51系列的8位單片機(jī)。它具有40引腳，片內(nèi)帶8KB閃速存儲(chǔ)器EEPROM，一般作程序存儲(chǔ)器；片內(nèi)帶256KBRAM；提供32條I/O引腳，大部分引腳都可作數(shù)字和脈沖輸入和輸出；3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，對(duì)外計(jì)脈沖數(shù)可使用單片機(jī)的P3.4(T0)或P3.5(T1)；6個(gè)中斷源，其中直接提供外部中斷處理可使用P3.2(INT0)或P3.1(INT1)；2個(gè)可編程標(biāo)準(zhǔn)串口，其引腳為P3.0(RXD)和P3.1(TXD)；時(shí)鐘頻率可達(dá)424MHz；具有睡眠狀態(tài)，指令系統(tǒng)與8031指令系統(tǒng)完全兼容。除上述技術(shù)性能外，還有價(jià)格低廉，保密性強(qiáng)，功耗低，應(yīng)用靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)。故選擇AT89S52單片機(jī)為本設(shè)計(jì)的核心是較佳的選擇。這種單片機(jī)具有足夠的空余硬件資源，可以實(shí)現(xiàn)其他的擴(kuò)充功能。在本次設(shè)計(jì)總方案中，微處理器采用AT89C52單片機(jī)2相關(guān)端口功能及資料本設(shè)計(jì)總電路原理圖見(jiàn)附錄，單片機(jī)使用AT89C52，其引腳分布圖如圖4.6所示。圖4.6 AT89C52引腳分布圖 AT89C52單片機(jī)各引腳功能分布如下： P1.2口接遙控器發(fā)射按鍵； P1.6口用作狀態(tài)指示，綠燈亮代表學(xué)習(xí)狀態(tài)，綠燈滅代表碼已讀入； P1,7口用作指示遙控鍵的操作，閃爍代表遙控碼正在發(fā)射之中； 第9腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用RC上電復(fù)位電路； 第12腳為單片機(jī)中斷輸入口，用于工作方式的轉(zhuǎn)換控制，當(dāng)INT0腳為 第14腳用于紅外線接收解碼器的輸出信號(hào)輸入 第15腳作為遙控碼紅外調(diào)制信號(hào)的輸出口，輸出40KHZ的方波脈沖； 第18、19腳接12M晶振。由于采用最小化應(yīng)用系統(tǒng)，因此控制線PSEN（片外取指控制）、ALE（地址鎖存控制）不用，EA（片外存儲(chǔ)器選擇）接高電平，使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。4.4.5時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算1元器件選擇時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單片機(jī)的定時(shí)功能是用片內(nèi)的時(shí)鐘電路和定時(shí)電路來(lái)完成的，而片內(nèi)的時(shí)鐘產(chǎn)生有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。時(shí)鐘電路原理圖如4.7所示。圖4.7時(shí)鐘電路原理圖2 元器件選型及參數(shù)計(jì)算本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，片內(nèi)高增益反相放大器通過(guò)XTAL1，XTAL2外接作為反饋元件的晶體（呈感性）與電容組成的并聯(lián)諧振回路過(guò)程的一個(gè)自激振蕩向內(nèi)部時(shí)鐘提供振蕩時(shí)鐘。電容的值通常取30pF左右。單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期包含2個(gè)振蕩周期，振蕩頻率二分頻后形成機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期包含有6個(gè)狀態(tài)周期或者12個(gè)振蕩周期，1到4個(gè)機(jī)器周期確定一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這個(gè)時(shí)間便是指令周期。在MCS-51單片機(jī)的所有指令中，有些完成的比較快，只需一個(gè)機(jī)器周期就行，有些完成的比較慢，則需兩個(gè)機(jī)器周期或者四個(gè)機(jī)器周期才能完成。具體的周期計(jì)算是這樣的。本設(shè)計(jì)外接晶振頻率為12MHZ，振蕩周期為1/12MHZ=0.0833us,狀態(tài)周期為0.0167us,機(jī)器周期為1us，指令周期為1到4us。當(dāng)單片機(jī)工作于計(jì)數(shù)模式時(shí)，它的初值為（計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)）求補(bǔ)，當(dāng)工作于定時(shí)模式時(shí)，它的初值為（定時(shí)時(shí)間/機(jī)器周期）求補(bǔ)，根據(jù)不同的工作模式對(duì)初值進(jìn)行裝入。4.5操作鍵電路4.5.1電路選擇發(fā)射控制電路連接單片機(jī)P1.0腳，采用低電平有效的方式進(jìn)行。當(dāng)按下按鍵時(shí)P1.0腳低電平有效，系統(tǒng)進(jìn)入紅外遙控器發(fā)射狀態(tài)。學(xué)習(xí)控制電路連接單片機(jī)的中斷輸入口，即P3.2腳，當(dāng)學(xué)習(xí)鍵閉合時(shí)P3.2腳低電平有效，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，并進(jìn)入進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。操作鍵電路原理圖如圖4.8所示圖4.8操作鍵電路原理圖4.5.2原器件選型及參數(shù)計(jì)算發(fā)射控制電路由一個(gè)按鍵接地組成。學(xué)習(xí)控制電路由一個(gè)10k的電阻、一只1uF的電容和一只開(kāi)關(guān)（可以是按鍵）組成。4.6硬件總電路圖由以上各電路分析、計(jì)算、組合，然后可以得出一個(gè)完整的具有設(shè)計(jì)課題所要求功能的學(xué)習(xí)型紅外線遙控器總電路原理圖。本設(shè)計(jì)的總電路原理圖見(jiàn)附錄，硬件電路PCB板圖見(jiàn)附錄5軟件設(shè)計(jì)及編程5.1 軟件設(shè)計(jì)思想及功能框圖5.1.1軟件設(shè)計(jì)思想單片機(jī)的軟件程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，由于硬件電路的設(shè)計(jì)不具有通用性，所以必須根據(jù)具體的硬件電路來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的軟件，硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)的難易，軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣又直接影響到硬件的發(fā)揮。在很多時(shí)候，軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用CPU時(shí)間的代價(jià)。本設(shè)計(jì)軟件程序的設(shè)計(jì)是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個(gè)元器件的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。在編寫(xiě)軟件時(shí)，先按硬件電路圖設(shè)計(jì)出軟件功能框圖，再按軟件功能框圖細(xì)分為各個(gè)功能程序模塊，并根具各功能模塊以及相應(yīng)的硬件電路圖設(shè)計(jì)出主要的功能程序流程圖，最后結(jié)合整體框圖以及設(shè)計(jì)出主程序流程圖。程序的編寫(xiě)的依據(jù)是事前設(shè)計(jì)的流程圖，因此本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程是：軟件功能框圖的設(shè)計(jì)程序流程圖的設(shè)計(jì)原程序的編寫(xiě)5.1.2軟件功能框圖本設(shè)計(jì)的軟件功能執(zhí)行過(guò)程很簡(jiǎn)單。當(dāng)電路接通電源后，復(fù)位電路處于高電平狀態(tài)，單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行初始化程序，如果有按鍵閉合，單片機(jī)收到按鍵指令電信號(hào)后，通過(guò)主程序的按鍵查詢函數(shù)判斷按鍵指令類型，如果是學(xué)習(xí)指令，那么單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行遙控碼讀入處理程序，完成系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能，如果是發(fā)射指令，那么單片機(jī)開(kāi)始執(zhí)行遙控碼發(fā)射處理程序。當(dāng)紅外信號(hào)發(fā)射結(jié)束后，學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)完成一個(gè)工作周期，再次計(jì)入初始化狀態(tài)。系統(tǒng)軟件功能框圖如圖5.1所示圖5.1系統(tǒng)軟件功能框圖5.2 軟件設(shè)計(jì)流程框圖根據(jù)系統(tǒng)軟件功能框圖可以畫(huà)出主程序流程圖、遙控碼讀入處理程序流程圖和遙控碼發(fā)射處理程序流程圖主程序流程圖如圖5.2所示;圖5.2主程序流程圖遙控碼讀入處理程序流程圖如圖5.3所示：圖5.3遙控碼讀入處理程序流程圖遙控碼發(fā)射處理程序流程圖如圖5.4所示 圖5.4 遙控碼發(fā)射處理程序流程圖5.3 主程序設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)5.3.1程序功能說(shuō)明主程序在完成上電初始化后進(jìn)行端口按鍵查詢，當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下時(shí)將編碼發(fā)出去。主程序流程圖如圖5.2所示。5.3.2程序源代碼main()clearmen(); /初始化 while(1) keywork(); /按鍵掃描 初始化程序clearmen()：主要任務(wù)是清除存放脈寬數(shù)據(jù)單元，關(guān)閉學(xué)習(xí)指示燈及發(fā)射指示燈，關(guān)閉遙控輸出口，將定時(shí)器T1設(shè)為8位自動(dòng)重裝模式，設(shè)置中斷等。初始化程序見(jiàn)附錄中初始化函數(shù)。按鍵掃描keywork()：電路上電后，程序運(yùn)行到主程序后開(kāi)始不停的循環(huán)執(zhí)行按鍵掃描，待有按鍵按下時(shí)跳入中斷函數(shù)并開(kāi)始執(zhí)行相應(yīng)軟件；若按下了學(xué)習(xí)按鍵，那么單片機(jī)開(kāi)始接收從紅外接收器解碼電路產(chǎn)生的二進(jìn)制代碼信息，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存取單元中；若按下的是發(fā)射鍵，單片機(jī)將會(huì)通過(guò)紅外線發(fā)射二極管發(fā)射已學(xué)習(xí)到單片機(jī)內(nèi)的遙控碼，在發(fā)射遙控碼之前需要將遙控碼基帶信號(hào)加載到40kHz的載波上，才能夠?qū)⒁褜W(xué)習(xí)的遙控信號(hào)發(fā)射出去。按鍵掃描程序見(jiàn)附錄中鍵功能函數(shù)。5.4遙控碼讀入處理程序設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)5.4.1程序功能說(shuō)明遙控碼的學(xué)習(xí)處理程序主要是將原遙控器發(fā)出的脈沖碼寬依次存入內(nèi)存單元，存放規(guī)則為偶數(shù)地址（0、2、4、6等）存放高電平脈寬數(shù)據(jù)，奇數(shù)地址（1、3、5等）存放低電平脈寬數(shù)據(jù)。定義文件中劃了206個(gè)單元用于存放脈寬數(shù)據(jù)，符合常用遙控器的最大碼長(zhǎng)要求。遙控碼讀入程序流程圖如圖5.3所示。本程序在編程設(shè)計(jì)中非常重要，通過(guò)大量的、不同中來(lái)的遙控碼波形實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，遙控碼的幀間歇位寬度均在10ms以上，起始碼寬度在100us20ms之間，編碼位在100us-3.5ms之間。為確保所有遙控器學(xué)習(xí)的成功，可采用以下程序?qū)崿F(xiàn)方法。讀起始位方法：由于起始位的碼寬范圍較大，因此計(jì)數(shù)單元采用單獨(dú)的2字節(jié)，計(jì)數(shù)周期約為15us,這樣按65536*15us算，最大可存起始位脈寬為983ms。當(dāng)輸入為高電平時(shí)，停止起始位計(jì)數(shù)，進(jìn)入高電平計(jì)數(shù)。讀遙控碼的方法：采用1字節(jié)計(jì)數(shù)單元對(duì)嗎（高電平或低電平）進(jìn)行寬度計(jì)數(shù)，電平跳變時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)，并將數(shù)據(jù)存入規(guī)定的地址。在高電平碼計(jì)數(shù)時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于255時(shí)（寬度大于3.825ms），則判定為結(jié)束幀間隔位，在相應(yīng)存儲(chǔ)單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)0xOO作為結(jié)束標(biāo)志。5.4.2程序源代碼void intt0(void) interrupt 0 ET1=0;TR1=0;EX0=0;EA=0;head=0;studylamp=1;lamp=0;while(studykey=0); /等待鍵釋放while(remotein=1); /等待遙控碼輸入head=0; /讀入起始位while(remotein=0)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();head+;n=0;remdata=0x0000; while(1) while(remotein=1)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();remdata+; if(remdatam) /高電平5毫秒退出 remotedatan=0x00;EX0=1;EA=1;goto end; remotedatan=remdata;n+; /存高電平脈寬數(shù)據(jù) remdata=0x0000; /脈寬計(jì)數(shù)器清零 while(remotein=0)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();remdata+; /低電平計(jì)數(shù) remotedatan=remdata;n+;remdata=0x00;/存低電平脈寬數(shù)據(jù) end: lamp=1;studylamp=0;5.5遙控碼發(fā)射處理程序設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)5.4.1程序功能說(shuō)明發(fā)射程序是把已經(jīng)學(xué)習(xí)到的紅外編碼發(fā)射出去控制紅外設(shè)備。首先要找到存放在單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的紅外遙控編碼。紅外發(fā)射程序的思想是通過(guò)定時(shí)器T1的配合來(lái)調(diào)制出40 kHz 的紅外載波信號(hào)，載波信號(hào)從P3.5腳送出。利用已經(jīng)學(xué)習(xí)到的低電平寬度來(lái)確定定時(shí)器T1的定時(shí)長(zhǎng)度。當(dāng)發(fā)送低電平時(shí)， 啟動(dòng)定時(shí)器T1； 發(fā)送高電平時(shí)， 停止定時(shí)器T1。如此就能發(fā)送一個(gè)與接收到的紅外編碼反相并且高電平是經(jīng)過(guò)40 kHz 載波調(diào)制過(guò)的紅外遙控信號(hào)， 這個(gè)信號(hào)就是普通遙控器發(fā)送出去用來(lái)控制紅外設(shè)備的信號(hào)。如圖5.4所示。遙控碼發(fā)射處理程序圖如圖3所示。5.3.2程序源代碼void time_intt1(void) interrupt 3 remoteout=remoteout;6系統(tǒng)調(diào)試及分析6.1 軟件調(diào)試及結(jié)果分析6.1.1 KEIL C51環(huán)境KEIL是德國(guó)開(kāi)發(fā)的一個(gè)51單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，最開(kāi)始只是一個(gè)支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的編譯器軟件。后來(lái)隨著開(kāi)發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級(jí)，使它已經(jīng)成為了一個(gè)重要的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，不過(guò)KEIL的界面并不是非常復(fù)雜，操作也不是非常困難，很多工程師的開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀程序都是在KEIL的平臺(tái)上編寫(xiě)出來(lái)的。單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。Keil C51軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編,PLM語(yǔ)言和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好。KEIL C51啟動(dòng)界面如圖6.1所示：圖6.1 KEIL C51啟動(dòng)界面6.1.2 proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是來(lái)自英國(guó)Labcenter Electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，Proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好的效果;功能最強(qiáng)的Proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠。 Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來(lái)的持續(xù)開(kāi)發(fā),被電子世界在其對(duì)PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品“The Route to PCB CAD”。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的VSM技術(shù),用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其功能模塊:個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真; ARES PCB設(shè)計(jì)。PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。支持許多通用的微控制器， 如PIC、AVR 以及8051。交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示，RS232終端，通用鍵盤，強(qiáng)大的調(diào)試工具，包括寄存器和存儲(chǔ)器，斷點(diǎn)和單步模式IAR CSPY 和KeiluVision2等開(kāi)發(fā)工具的源層調(diào)試。應(yīng)用特殊模型的DIJIJ界面一提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是。它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況。也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用問(wèn)脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。Proteus啟動(dòng)界面如圖6.2所示：圖6.2Proteus啟動(dòng)界面6.1.3 軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)軟件部分是由C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)的，完成后的代碼將通過(guò)keil-c進(jìn)行調(diào)試與檢查。首先將單片機(jī)的晶振時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置，調(diào)到12MHz，保證它與需求的始終頻率相吻合。設(shè)置如圖6.3所示。圖6.3 keil-C 中單片機(jī)時(shí)鐘設(shè)定經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試與修改，程序在keil中的編譯和創(chuàng)建HEX文件調(diào)試如圖6.4和圖6.5所示。圖6.4 keil-C編譯調(diào)試部分圖6.5 keil-c創(chuàng)建hex調(diào)試部分軟件部分的調(diào)試結(jié)果證明程序是沒(méi)有問(wèn)題的，能生成正確的11.hex的文件，緊接著就是把軟件加到單片機(jī)中，在Proteus軟件的輔助下對(duì)硬件電路進(jìn)行仿真。6.1.4 系統(tǒng)功能仿真a) 打開(kāi)Proteus軟件，進(jìn)入原理圖繪制模塊。在keywords中輸入需要的元件，如“AT89S52”。b) 在Proteus軟件中，畫(huà)出完整的電路圖仿真。電路仿真圖如圖6.6所示c）在圖6.6中，我們可以看到一體化紅外接收頭被一個(gè)時(shí)鐘波形發(fā)生器替換了，而在T1輸出口接了一個(gè)示波器。由于在Proteus當(dāng)中沒(méi)有一體化紅外接收頭的模型，所以在這里就采用另一種方法進(jìn)行仿真，由于HS0038在接收紅外編碼過(guò)后，OUT腳輸出的是一段高電平與低電平相互交替的方波，所以我們用波形發(fā)生器模擬HS0038所輸出的信號(hào)，其時(shí)鐘信號(hào)輸出設(shè)置如圖6.7。圖6.6電路仿真圖圖6.7時(shí)鐘信號(hào)輸出設(shè)置圖d)設(shè)置完模擬時(shí)鐘發(fā)生器后，就是發(fā)射端的仿真，在T1口接一個(gè)示波器，當(dāng)按下發(fā)射鍵的時(shí)候，應(yīng)該也會(huì)輸出一個(gè)相應(yīng)的方波波形，其結(jié)果如圖6.8所示。6.8發(fā)送端的波形圖以上敘述內(nèi)容是學(xué)習(xí)型紅外線遙控器學(xué)習(xí)和發(fā)射的整個(gè)仿真過(guò)程，其包括KEIL C51的調(diào)試和編譯，proteus的各種元器件的調(diào)用，原理圖設(shè)計(jì)，測(cè)試儀器儀表的使用。6.2硬件電路調(diào)試及結(jié)果分析6.2.1 紅外接收電路的測(cè)試結(jié)果及其分析本設(shè)計(jì)的硬件電路調(diào)試是分步進(jìn)行的，首先調(diào)試的是接收電路，先對(duì)HS0038一體化紅外接收頭進(jìn)行檢測(cè)。接通電源，紅外接收頭輸出端接示波器，用電視遙控器做信號(hào)源。用示波器分別測(cè)出紅外接收頭輸出端波形。HS0038的OUT腳輸出的波形如圖6.9所示。圖6.9 HS0038的OUT腳輸出的波形圖在驗(yàn)證了HS0038輸出正常后，現(xiàn)在對(duì)示波器所接收到的信號(hào)進(jìn)行解釋，本次調(diào)試用的是常見(jiàn)的家電遙控器，測(cè)試過(guò)遙控各個(gè)按鍵的波形，由于遙控器發(fā)射的信號(hào)長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，而示波器不能完整的顯示整段波形，所以出現(xiàn)了同一按鍵不同時(shí)刻在示波器顯示的波形不同。在示波器上顯示的波形如圖6.10和圖6.11所示圖6.10示波器接收到的遙控信號(hào)1圖6.11 示波器接收到的遙控信號(hào)2通過(guò)對(duì)上面兩個(gè)圖的比較，可以發(fā)現(xiàn)紅外發(fā)射的波形是由不規(guī)則的高低電平組成的，波形長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以示波器才無(wú)法完整顯示其整段波形。接下來(lái)是紅外接收部分的調(diào)試：首先按下學(xué)習(xí)鍵，根據(jù)程序的設(shè)定，這時(shí)單片機(jī)就會(huì)對(duì)T0口輸入的信號(hào)進(jìn)行循環(huán)掃描，主要是對(duì)紅外遙控碼的起始位進(jìn)行識(shí)別，此時(shí)學(xué)習(xí)指示燈（紅燈）亮，其效果如圖6.12所示。圖6.12 學(xué)習(xí)鍵按下單片機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)證實(shí)單片機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)后，用遙控器的發(fā)射頭對(duì)準(zhǔn)HS0038紅外線接收頭，按下任意鍵，等待單片機(jī)學(xué)習(xí)編碼信號(hào)，如圖6.13所示。圖6.13 遙控器對(duì)HS0038發(fā)射信號(hào)此時(shí)單片機(jī)開(kāi)始對(duì)T0口的輸入信號(hào)進(jìn)行讀碼，首先尋找起始位，然后是讀起始位，最后是讀遙控編碼位；讀碼結(jié)束之后把遙控編碼信號(hào)儲(chǔ)存在單片機(jī)中，這時(shí)紅燈就會(huì)熄滅，代表遙控碼已經(jīng)儲(chǔ)存完畢，進(jìn)入發(fā)射等待狀態(tài)，此時(shí)發(fā)射指示燈(黃燈)亮，效果如圖5.12所示。圖5.12 學(xué)習(xí)完畢并進(jìn)入發(fā)射等待狀態(tài)到此接收部分的調(diào)試已經(jīng)完成，接下來(lái)是發(fā)射部分的調(diào)試。6.2.2紅外發(fā)射電路的測(cè)試結(jié)果及其分析紅外發(fā)射部分的調(diào)試過(guò)程和紅外接收部分的過(guò)程大同小異，主要就是檢測(cè)發(fā)射鍵按下后在單片機(jī)輸出端的信號(hào)，在理論上來(lái)說(shuō)，輸出端的信號(hào)應(yīng)該也是一段高低電平交替的波形，這是因?yàn)榧t外的信號(hào)是有邏輯0和邏輯1的間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，邏輯0是由0.56ms的38KHz載波和0.56ms的無(wú)載波間隔組成；邏輯1是由0.56ms的38KHz載波和1.68ms的無(wú)載波間隔組成，；結(jié)束位是0.56ms的38KHz載波。所以這部分的調(diào)試主要就是把輸出端口接到示波器上，檢測(cè)在按下發(fā)射鍵的同時(shí)，示波器上顯示的波形是否為高低電平交替的方波。在簡(jiǎn)單的解釋了發(fā)射部分的調(diào)試原理后，就進(jìn)入紅外遙控發(fā)射的調(diào)試與驗(yàn)證，首先將T1口接到示波器，然后按下發(fā)射鍵，單片機(jī)就對(duì)已存的遙控信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，在示波器上顯示的波形如圖5.13所示。圖5.13 發(fā)射鍵按下后T1口輸出的波形從圖中我們可以看出，示波器接收到的只是遙控信號(hào)的一部分，可能是邏輯0，也可能是邏輯1，總體波形和預(yù)期的波形相吻合，證明發(fā)射端能正常進(jìn)行紅外遙控編碼的發(fā)射。發(fā)射信號(hào)時(shí)，遙控的發(fā)射指示燈（白燈）亮,如圖5.14所示。圖5.14 發(fā)射信號(hào)時(shí)指示燈亮發(fā)射完之后指示燈熄滅。到這里，紅外遙控的接收和發(fā)射部分調(diào)試就結(jié)束了，事實(shí)證明本設(shè)計(jì)方案是可行的，學(xué)習(xí)型紅外遙控器能實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控編碼信號(hào)的接收、儲(chǔ)存和發(fā)送。7結(jié)論及展望7.1 結(jié)論本次畢業(yè)論文以學(xué)習(xí)和遙控為核心主要介紹了紅外遙控原理及發(fā)展方向、學(xué)習(xí)型紅外遙控器的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)方案、硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)功能思想是復(fù)制解碼思想。根據(jù)復(fù)制解碼思想本文研究了學(xué)習(xí)型紅外線遙控器接收解碼方式，重點(diǎn)是對(duì)紅外線遙控信號(hào)的分析，接收并進(jìn)行譯碼，再進(jìn)行調(diào)制還原發(fā)射從而達(dá)到控制電器的目的。本設(shè)計(jì)通過(guò)理論以及實(shí)際設(shè)計(jì)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了學(xué)習(xí)型紅外線遙控器的可行性、實(shí)用性和便捷性，達(dá)到了設(shè)計(jì)題目的要求。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件電路的模塊化設(shè)計(jì)既方便了各單元電路的性能調(diào)試，也使軟件程序的設(shè)計(jì)思想更加清晰，功能程序設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單快捷。不過(guò)在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，首先，本次設(shè)計(jì)是采用keil與STC_ISP_V479軟件來(lái)完成的。因此對(duì)于這兩種軟件的使用也提出了一定的要求。其次，在硬件電路功能測(cè)試過(guò)程中，由于實(shí)際的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板與本設(shè)計(jì)的單片機(jī)型號(hào)不匹配，導(dǎo)致軟件程序燒寫(xiě)困難。還有一些小問(wèn)題，比如：元器件的缺焊、虛焊，軟件程序的編譯等。當(dāng)然這并不影響本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)果。實(shí)踐出真知。本設(shè)計(jì)通過(guò)此次具體的