基于單片機(jī)的無級(jí)遙控調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、XXXX學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)課題：基于單片機(jī)的無級(jí)遙控調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 名 稱 指導(dǎo)老師 專業(yè)及班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 完成日期: 年 月 日XXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 系 名 稱 專業(yè)及班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 畢業(yè)實(shí)踐題目:基于單片機(jī)的無極遙控調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 (簽字): 教研室主任(簽字): 系 主 任(簽字): 完成時(shí)間: 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)課題及任務(wù)課題簡介 該課題主要利用單片機(jī)控制技術(shù)，無線紅外遙控技術(shù)，采用匯編語言或C語言編程來控制單相交流電機(jī)的工作過程。其目的是培養(yǎng)學(xué)生利用單片機(jī)控制技術(shù)，無線紅外遙控技術(shù)，采用匯編語言或C語言編程控制技術(shù)解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題，對(duì)提高學(xué)生的

2、設(shè)計(jì)能力動(dòng)手能力和工程實(shí)踐技能有較重要的意義。學(xué)生在設(shè)計(jì)該課題時(shí)，應(yīng)具備電路分析、電子技術(shù)、電機(jī)及電氣控制技術(shù)、電子CAD技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、C語言程序設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化技術(shù)等方面的相關(guān)知識(shí)，掌握電路設(shè)計(jì)流程圖，電子元器件的選擇、電路原理圖的設(shè)計(jì)及連線。熟悉程序的編寫，輸入，修改和調(diào)試等。課題任務(wù)要求一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容簡介 本設(shè)計(jì)要求采用單片機(jī)控制單相交流電機(jī)的運(yùn)行速度，各個(gè)相關(guān)數(shù)據(jù)由LCD動(dòng)態(tài)顯示，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行紅外遙控，同時(shí)使電機(jī)運(yùn)行時(shí)具有自動(dòng)定時(shí)功能。要求就此系統(tǒng)采用89C51或89CT2051單片機(jī)完成其系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù)1、選擇正確的電子元件2、

3、畫出電氣控制系統(tǒng)原理圖及PCB板的布線設(shè)計(jì)3、用C語言或匯編語言編寫出系統(tǒng)控制程序4、系統(tǒng)的安裝與調(diào)試三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作：1、開題報(bào)告（2000字左右）2、電氣控制系統(tǒng)原理圖及PCB板圖3、電氣接線圖4、電子元件詳細(xì)清單5、系統(tǒng)程序清單及注釋6、寫出畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書進(jìn)程安排第12周:生產(chǎn)實(shí)習(xí)第3-4周：根據(jù)課題要求，查閱相關(guān)理論書籍，設(shè)計(jì)參考書及相關(guān)資料，進(jìn)一步加深對(duì)課題的理解和認(rèn)識(shí)。第5-8周：根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)控制電路狀態(tài)流程圖，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制程序，設(shè)計(jì)系統(tǒng)電氣控制原理圖。第9-11周：選擇電子電器元件第12-13周：開始組裝電路，上機(jī)開始調(diào)試控制程序。第14-15周：調(diào)試 ，修

4、改，完善設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。第16周：設(shè)計(jì)資料的修改、整理、完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。參考資料1、電路與磁路 高教出版社 蔡元宇主編2、電子技術(shù) 高教出版社 胡宴如主編3、電子線路CAD 機(jī)械工業(yè)出版社 王廷才主編4、C語言程序設(shè)計(jì) 高教出版社 陳方主編5、微機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù) 高教出版社 廖哲智主編6、機(jī)電一體化系統(tǒng) 高教出版社 趙先仲主編7、交流調(diào)速系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 周紹英主編畢業(yè)實(shí)踐開題報(bào)告書 系 專業(yè) 學(xué)生姓名課題名稱基于單片機(jī)的無級(jí)遙控調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課題準(zhǔn)備情況課題準(zhǔn)備時(shí)間分為三周第一周選擇單片機(jī)。第二周選擇射頻接受芯片。第三周選擇電機(jī)控制芯片。思路和方法我們可以把課題設(shè)計(jì)分為三大

5、模塊，每個(gè)模塊都要軟件和硬件的設(shè)計(jì)。第一個(gè)模塊是單片機(jī)控制系統(tǒng)。第三個(gè)模塊是程序設(shè)計(jì)。 第二個(gè)模塊是紅外線遙控。擬重點(diǎn)解決的問題1.如何實(shí)現(xiàn)紅外線的遙控。 2.主芯片選89C51還是89C2051。 3.遙控發(fā)射和接受程序怎樣編寫。計(jì)劃進(jìn)度第1-4周：根據(jù)課題要求，查閱相關(guān)理論書籍，設(shè)計(jì)參考書及相關(guān)資料，進(jìn)一步加深對(duì)課題的理解和認(rèn)識(shí)。第5-8周：根據(jù)控制要求，設(shè)計(jì)控制電路狀態(tài)流程圖，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制程序，設(shè)計(jì)系統(tǒng)電氣控制原理圖。第9-11周：選擇電子電器元件。第12-13周：開始組裝電路，上機(jī)開始調(diào)試控制程序。第14-15周：調(diào)試 ，修改，完善設(shè)計(jì)，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。第16周：設(shè)計(jì)資料的修改、整

6、理、完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。指導(dǎo)教師意見 簽名：年 月 日畢業(yè)實(shí)踐考核表 系 專業(yè) 學(xué)生姓名課題名稱基于單片機(jī)的無級(jí)遙控調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課題完成情況及自我評(píng)價(jià)組織紀(jì)律好，設(shè)計(jì)思路正確，設(shè)計(jì)內(nèi)容及格式符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)任務(wù)完成及時(shí)。指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)評(píng)語評(píng)分 （共40分）簽名： 年 月 日評(píng)閱教師評(píng)價(jià)評(píng)語評(píng)分 （共30分）簽名： 年 月 日答辯小組評(píng)價(jià)評(píng)語評(píng)分 （共30分）組長簽名： 年 月 日畢業(yè)實(shí)踐評(píng)審組審核 經(jīng)綜合考核該學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐得分 分，評(píng)定為 組長簽名：年 月 日摘 要隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用不斷地走向深入，其應(yīng)用于智能儀器，極大地?cái)U(kuò)充了傳統(tǒng)儀器的應(yīng)用范圍。智能儀器憑借其體積小、

7、功能強(qiáng)、功耗低等優(yōu)勢，迅速地在家用電器、科研單位和工廠應(yīng)用遙控電動(dòng)機(jī)是 90年代初期在廣東珠江三角洲地區(qū)作做大量的研發(fā)和生產(chǎn)，并有專門的掩模芯片作為主控芯片使用，現(xiàn)本人將用單片機(jī)作了接收和發(fā)射的配套使用的系統(tǒng)方案。紅外遙控電路現(xiàn)在已成為一種設(shè)計(jì)電路的時(shí)尚,現(xiàn)簡單地介紹了基于單片機(jī)紅外線遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)的原理，用 89C2051作為遙控接收系統(tǒng)解碼器的一種巧妙實(shí)現(xiàn)方法，及完整的51匯編程序代碼。包括發(fā)射、接收的原理圖及其編程的主程序、發(fā)送程序、接收程序、定時(shí)中斷程序的流程過程，從而完成此設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，參考流程方框圖的構(gòu)思過程，可以編寫應(yīng)用軟件。遙控電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)分為兩大部分：遙控器和電動(dòng)機(jī)控制板

8、。本設(shè)計(jì)將分別加以描述。關(guān)鍵字： 單片機(jī) 紅外線遙控 調(diào)速系統(tǒng)目 錄第一章 概述 (1)1. 1 單片機(jī)簡介 (1)1. 1. 1 主要特性 (2)1. 1. 2 管腳說明 (3)1. 1. 3 振蕩器特性 (4)1. 1. 4 芯片擦除 (4)第二章 紅外遙控技術(shù) (5)2. 1 紅外遙控系統(tǒng)組成 (5)2. 2 紅外遙控發(fā)射 (5)2. 3 紅外遙控接收 (6)第三章 硬件設(shè)計(jì) (6)31 遙控器 (6)3. 2 接收控制板 (9)第四章 軟件設(shè)計(jì) (10)4. 1 程序流程 (10)4. 2 遙控發(fā)射程序 (12)4. 3 遙控接收程序 (16)第五章 調(diào)試 (20)5. 1 硬件調(diào)試

9、.(20) 5. 2 軟件調(diào)試 (21)5. 3 綜合調(diào)試 (21)附圖一 (23)附圖二 (24)總結(jié) (25)參考文獻(xiàn) (26)第一章 概 述在實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能如何對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。因此，調(diào)速技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。 長期以來，直流電動(dòng)機(jī)由于調(diào)速性能優(yōu)越而掩蓋了結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于工程過程中。直流電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行時(shí)，保持勵(lì)磁電流恒定，可用改變電樞電壓的方法實(shí)現(xiàn)恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速；在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí)

10、，保持電樞電壓恒定，可用改變勵(lì)磁的方法實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。因此，20 世紀(jì)80 年代以前，在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中，直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。 近幾年來，科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)不但性能同直流電動(dòng)機(jī)的性能一樣，而且成本和維護(hù)費(fèi)用比直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)更低，可*性更高。目前，國外先進(jìn)的工業(yè)國家生產(chǎn)直流傳動(dòng)的裝置基本呈下降趨勢，而交流調(diào)速裝置的生產(chǎn)大幅度上升。以日本為例，1975 年在調(diào)速領(lǐng)域，直流占80 % ，交流占20 % ; 1985年交流占80 % , 直流占20 。到目前為止

11、，日本除了個(gè)別的地方還繼續(xù)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)外，幾乎所有的調(diào)速系統(tǒng)都采用交流變頻裝置。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將采用8位單片機(jī) AT89C2051 為核心控制器 , 系統(tǒng)功能完備、控制簡單、可靠性及安全性高。 11 單片機(jī)簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。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)

12、準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C2051單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案AT89C2051是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C2051單片機(jī)可為您提供許多高

13、性價(jià)比的應(yīng)用場合。 AT89C2051是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有20個(gè)引腳，15個(gè)雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個(gè)完整的8位雙向I/O口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。同時(shí)AT89C2051的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi)RAM將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。1.1.1 主要特性： 兼容MCS51指令系統(tǒng) 15個(gè)雙向I/O口 兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘

14、頻率0-24MHz 兩個(gè)外部中斷源 可直接驅(qū)動(dòng)LED 低功耗睡眠功能 可編程UARL通道 2k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM 6個(gè)中斷源 2.7-6.V的寬工作電壓范圍 128x8bit內(nèi)部RAM 兩個(gè)串行中斷 兩級(jí)加密位 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能1.1.2 管腳說明：l VCC：供電電壓。l GND：接地。l P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址

15、接收。 l P3口：P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：l P3.0 RXD（串行輸入口）l P3.1 TXD（串行輸出口）l P3.2 /INT0（外部中斷0）l P3.3 /INT1（外部中斷1）l P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）l P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）l P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）l P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。l RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。l ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字

16、節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。l /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。l /EA/VPP

17、：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。l XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。1.1.3 振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)

18、的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。1.1.4 芯片擦除： 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C2051設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。第二章 紅外遙控技術(shù)紅外線遙控是目前使用很廣泛的一種

19、通信和遙控技術(shù)。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、空凋機(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。21 紅外遙控系統(tǒng)組成通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 圖1 紅外線遙控系統(tǒng)框圖211 紅外遙控發(fā)射紅外遙控發(fā)射裝置，也就是通常我們說的紅外遙控器是由鍵盤電路

20、、紅外編碼電路、電源電路和紅外發(fā)射電路組成。紅外發(fā)射電路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)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940mm左右，外形與普通5發(fā)光二極管相同。通常紅外遙控為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，紅外遙控器常用載波的方式傳送二進(jìn)制編碼，常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz1237.9kHz38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40 k

21、Hz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。所以，通常的紅外遙控器是將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去的。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM碼（脈沖寬度調(diào)制碼）和PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼，脈沖串之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制）。如果要開發(fā)紅外接收設(shè)備，一定要知道紅外遙控器的編碼方式和載波頻率，我們才可以選取一體化紅外接收頭和制定解碼方案。212 紅外遙控接收紅外接收設(shè)備是由紅外接收電路、紅外解碼、電源和應(yīng)用電路組成。紅外遙控接收器的主要作用是將遙控發(fā)射器發(fā)來的紅外光信好轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再放大、限幅、檢

22、波、整形，形成遙控指令脈沖，輸出至遙控微處理器。其中紅外接收電路主要是接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管（現(xiàn)在常用一體化紅外接收頭）。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。紅外發(fā)光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。近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負(fù)（GND

23、）和數(shù)據(jù)輸出（VOUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率,另外在遙控編碼芯片輸出的波形，在接收頭端收到接收到信號(hào)時(shí)輸出地點(diǎn)片的，也就是說接收頭輸出的波形正好和遙控芯片輸出的相反。第三章 硬件設(shè)計(jì)3. 1 遙控器 為了能遠(yuǎn)離距的控制電機(jī)，采用了紅外遙控器。通常紅外遙控器由發(fā)射和接收兩部分組成，發(fā)射部分由單片機(jī) 80C2051等構(gòu)成。接收部分接收控制器，由89C2051為核心控制元件。 1. 工作原理及組成部分 (1)CPU 采用AT89C20

24、51單片機(jī) （2）電源采用兩節(jié)7號(hào)電池來提供電源。（3）調(diào)制部分：采用74LS00芯片進(jìn)行數(shù)字信號(hào)與38K的載波信號(hào)進(jìn)行相與，將其調(diào)制在一起,整形并緩沖放大,驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管,使其發(fā)射紅外光。 (4)紅外發(fā)射方原理見圖（1）所示。 （圖 1 ）遙控器原理框圖 2. 紅外發(fā)射 （1）發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、紅外發(fā)送器。使用89C2051芯片 將按鍵信號(hào)調(diào)制在 38KHz 的載波信號(hào)上通過三極管放大后發(fā)射出去。紅外編碼為： 全碼 =引導(dǎo)碼+系統(tǒng)碼+系統(tǒng)反碼+數(shù)據(jù)碼+數(shù)據(jù)反碼。89C2051 的 P1口構(gòu)成矩陣式鍵盤，用T1產(chǎn)生定時(shí)中斷，驅(qū)動(dòng)P3.3產(chǎn)生一個(gè)38K的方波，作為紅外線的調(diào)制基波。

25、將發(fā)送的數(shù)據(jù)和P3.0進(jìn)行邏輯與后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管發(fā)射。 (2)按鍵功能 S1：開關(guān)；鍵值為 01H。 S2：增速；鍵值為 02H。 S3：復(fù)位；值為03H。S4：減速；鍵值為04H。 S5：定時(shí)；鍵值為05H。(3)當(dāng)無鍵按下時(shí)，延時(shí)10秒后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)處于低功耗模式。 當(dāng)有按鍵按下時(shí)，INT0中斷產(chǎn)生中斷，同時(shí)喚醒CPU進(jìn)行工作狀態(tài)。 3.紅外發(fā)射的編碼方式 遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類：(1)采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms

26、的組合表示二進(jìn)制的“1”。 “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)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管發(fā)射。 (2)遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識(shí)別碼固定為十六進(jìn)制0FFH；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。 (3)遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間。 (4)其相關(guān)的波形圖如下: （圖 2）遙控編碼 4.遙控發(fā)射電

27、路圖見附圖一3. 2 接收控制板 1.工作原理及組成部分: 紅外接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 (1)CPU板將單片機(jī)、控制、鍵盤組合在一起完成了人機(jī)對(duì)話。 用 AT89C2051單片機(jī)來作主芯片控制，采用紅外T1838接收頭，用單向可控硅MC97A6控制電機(jī)，具有紅外遙控功能。 (2)電源部分：交流220V經(jīng)變壓器降壓為28V，全波整流后再由三端穩(wěn)壓器LM7805穩(wěn)壓，供給控制板。 (3) 接受控制板框圖 紅外接收頭AT89C2051狀態(tài)指示燈鍵盤彩燈電動(dòng)機(jī)加減檔（圖 5 ）電動(dòng)機(jī)控制板框圖 2.設(shè)計(jì)方案 (1)控制部分 K1：復(fù)位。 K2：開關(guān)。 K3：增速。 K4: 減速。

28、 K5：定時(shí)。 (2)工作方式：分為手動(dòng)和遙控兩種方式。 3. 遙控接收電路見附圖二第四章 軟件設(shè)計(jì)本伺服控制系統(tǒng)軟件包括主程序和中斷服務(wù)程序。本軟件用 51 匯編語言編寫 , 主程序主要設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志位以及數(shù)據(jù)的處理 , 而在中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)各項(xiàng)功能的執(zhí)行 , 具有時(shí)實(shí)性好 , 響應(yīng)快的特點(diǎn)。 4.1 程序流程 1.遙控器軟件的設(shè)計(jì) (1)采用中斷的處理程序完成整個(gè)系統(tǒng)的操作，INT0中斷處理完成鍵盤掃描以及發(fā)送。 (2)程序流程圖： （圖 4）遙控器軟件流程圖 2.控制面板軟件的設(shè)計(jì): (1)紅外遙控輸入在 P3.2（INT0），面板按鍵P3.3（INT1）。 (2) 遙控的解碼過程： (

29、圖12)編碼 (圖13)數(shù)據(jù)幀圖形 單片機(jī)收到一個(gè)中斷后,開始計(jì)數(shù)，然后在主程序有一個(gè)判斷子程序,首先判斷是否8MS,是否有高電平，再判斷是否4MS的低電平，然后再判斷是否是0或1，循環(huán)32次完成,32個(gè)碼的接收和存儲(chǔ)。 (3)程序流程圖 : (圖14)控制板主程序流程(圖15)鍵值處理流程4.2 遙控發(fā)射程序ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0 ORG 000BH AJMP TIM0 ORG 0030HMAIN: MOV TMOD ,#22H MOV TH1,#0E0H MOV TL1,#0E0H ORL PCON,#80H MOV SCON,#60

30、H MOV TH0,#0F3H MOV TL0,#0F3H MOV R7,#00H CLR 20H CLR 21H CLR 7EH MOV 22H,#00H MOV 23H,#00H SETB EA SETB EX0 SETB IT0 SETB TR1 SETB PT0 MOV R4,#0C8H MOV R5,#0FHDISPLAY: JNB 20H,NODISP MOV DPTR,#TAB MOV A,R7 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A SETB P1.7 LCALL DISDELY MOV P1,#0FFH CLR P1.7 MOV P1,#40H LCALL DISDEL

31、Y MOV P1,#7FH MOV A,23H CJNE A,22H,ANJIAN MOV 23H,22H DJNZ R4, DISPLAY MOV R4,#0C8H DJNZ R5,DISPLAY ORL PCON,#01H SJMP DISPLAY ANJIAN: MOV 23H,22H MOV R4,#0C8H MOV R5,#0FHNODISP: SJMP DISPLAYTIM0: CPL P3.7 RETIINT0: SETB ET0 SETB TR0 MOV 70H,#0FAH DJNZ 70H,$ MOV A,22H CPL A MOV 22H,A SETB P3.0 SETB

32、P3.3 SETB P3.4 SETB P3.5 MOV A,P3 CPL A ANL A,#39H JZ FANHUI LCALL DISDELY MOV A,P3 CPL A ANL A,#39H JZ FANHUI JB ACC.5,KAIGUAN JNB 7EH,FANHUI JB ACC.0,JIASU JB ACC.3,JIANSU JB ACC.4,DINGSHI FANHUI: MOV 70H,#0FAH DJNZ 70H,$ CLR ET0 RETIJIASU: MOV A,#0AAH MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI SJMP FANHUIJIANSU:

33、 MOV A,#0BBH MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI SJMP FANHUIDINGSHI: SETB 20H MOV A,#55H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI J1: JB 21H, J2 INC R7 CJNE R7,#06H,FH SETB 21H SJMP FH J2: DEC R7 CJNE R7,#00H,FH CLR 21H CLR 20HFH: SJMP FANHUIKAIGUAN: MOV A,#22H MOV SBUF ,A JNB TI,$ CLR TI CPL 7EH SJMP FANHUIDISDELY: MOV R

34、2,#32HDE0: MOV R1,#64H DJNZ R1,$ DJNZ R2, DE0 RETTAB:DB 40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H4.3 遙控接收程序ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0 ORG 0023H AJMP CK ORG 0030HMAIN: CLR P1.2 CLR 20H CLR 7FH MOV R7,#00H MOV R6,#00H MOV 50H,#00H MOV 51H,#00H MOV 52H,#70H MOV 53H,#17H MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0E0H MOV T

35、L1,#0E0H ORL PCON,#80H MOV SCON,#70H SETB TR1 SETB EA SETB EX0 SETB IT0 SETB ES SETB PS SJMP $ CK: MOV A,SBUF CLR RI CJNE A,#0AAH,ZBB CJNE R7,#11H,ZJIA SJMP FANHUI ZJIA: INC R7 SJMP FANHUI ZBB: CJNE A,#0BBH,ZBC CJNE R7,#00H,ZJIAN SJMP FANHUI ZJIAN:DEC R7 SJMP FANHUI ZBC: CJNE A,#55H,ZBE SETB 20H CJN

36、E R6,#3CH,J10 CJNE R6,#00H,JIAN10 CLR 20H SJMP FANHUI JIAN10: MOV A,R6 SUBB A,#0AH MOV R6,A SJMP FANHUI J10: MOV A,R6 ADD A,#0AH MOV R6,A SJMP FANHUIZBE: CJNE A,#22H,FANHUI CPL 7FH JB 7FH,WEI MOV R7,#00H CLR P1.2 SJMP FANHUI WEI: MOV R7,#06H SJMP FANHUIFANHUI: RETI INT0: CLR P1.2 CLR C MOV A,R7 ADD

37、A,R7 MOV 60H,A MOV A,#28H SUBB A,60H MOV R2,A L2: MOV R1,#64H DJNZ R1,$ DJNZ R2,L2 SETB P1.2 MOV R2,#08H L3: MOV R1,#64H DJNZ R1,$ DJNZ R2,L3 CLR P1.2 JB 20H, DS0 RETI DS0: INC 50H MOV A,50H CJNE A,52H,DS1 MOV A,51H CJNE A,53H,DS1 MOV A,#00H MOV 50H,A MOV 51H,A DEC R6 CJNE R6,#00H,DS2 CLR 20H CLR P1

38、.2 MOV R7,#00H SJMP DS2 DS1: MOV A,50H CJNE A,#0FFH,DS2 INC 51H DS2: RETI第五章 調(diào)試5.1 硬件調(diào)試盡管單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試相互密切聯(lián)系，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的，但是一般還是盡可能地先排除硬件故障后，再進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。（一）靜態(tài)測試在樣機(jī)加電之前，首先要進(jìn)行靜態(tài)測試，主要內(nèi)容有：1 檢查線路。通過目測和使用萬用表，檢查樣機(jī)連線的正確性，注意各電路板之間的連線完好。2. 核對(duì)元器件。檢查所有的元器件是否有插錯(cuò)或損壞現(xiàn)象。3. 檢查電源系統(tǒng)。將樣機(jī)中所有芯片都從插座上拔下，給樣機(jī)加電。檢查完整流穩(wěn)壓電路后，逐一

39、檢查各芯片插座上電源引腳的電壓是否有異常情況。一切正常時(shí)，斷電，插上一個(gè)芯片，重復(fù)檢查電壓，并試摸該芯片是否發(fā)熱。電源電壓正常，芯片沒有過熱現(xiàn)象。當(dāng)插上某個(gè)芯片后對(duì)電源系統(tǒng)沒有影響。在進(jìn)行電源系統(tǒng)檢查時(shí)，重點(diǎn)檢查了CPU插座，該插座上沒有高于5V的電壓。電源系統(tǒng)檢查正常后，插上全部芯片（CPU除外）。4. 外圍電路調(diào)試。將所有能進(jìn)行硬件單獨(dú)調(diào)試的外圍電路如檢測信號(hào)放大電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路等都調(diào)試好。進(jìn)行局部電路調(diào)試，提供有關(guān)模擬信號(hào)或開關(guān)信號(hào)。（二）聯(lián)機(jī)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是軟硬件結(jié)合調(diào)試，即利用簡單的調(diào)試程序來調(diào)試硬件系統(tǒng)。進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，用專用仿真插頭將樣機(jī)和仿真器連接起來，分別打開樣機(jī)和仿真器的電源

40、，按以下步驟進(jìn)行具體調(diào)試：測試I/O口和I/O設(shè)備。對(duì)于單片機(jī)本身的輸出口，用仿真器內(nèi)部特殊功能寄存器修改命令將數(shù)據(jù)寫入輸出口或運(yùn)行一段給輸出口賦值的程序，然后檢查輸出口的相應(yīng)狀態(tài)及所接設(shè)備的狀態(tài)，如與寫入的內(nèi)容一致，說明輸出口及輸出設(shè)備工作正常。對(duì)于單片機(jī)本身的輸入口，通過輸入設(shè)備給輸入口設(shè)置一定的狀態(tài)，然后用讀特殊功能寄存器命令讀出相應(yīng)輸入接口寄存器的狀態(tài)，與設(shè)定的狀態(tài)一致，輸入口工作正常。擴(kuò)展I/O口大多是可編程的。檢查時(shí)先向其控制（命令）寄存器寫入控制字，設(shè)定接口的工作狀態(tài)，然后再用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫命令來檢查I/O口的狀態(tài)。I/O口狀態(tài)與讀寫數(shù)據(jù)一致，工作正常。5.2 軟件調(diào)試 軟件

41、調(diào)試是指應(yīng)用程序調(diào)試。首先要將用匯編語言或高級(jí)語言編寫的源程序進(jìn)行編輯、匯編（或編譯），變成目標(biāo)程序（機(jī)器代碼程序），然后才能調(diào)試，因此，軟件調(diào)試實(shí)際上可分為編輯、匯編（或編譯）和調(diào)試兩部分。(一）程序的編輯、匯編（或編譯）源程序的編輯在PC機(jī)上進(jìn)行，一般利用仿真系列統(tǒng)提供的編輯環(huán)境，也可以利用PC機(jī)上的某一種編輯軟件。我選擇的是后者。（二）程序調(diào)試應(yīng)用程序應(yīng)分成若干個(gè)功能模塊來編寫和調(diào)試，單個(gè)程序模塊都調(diào)試通過后，將它們組合起來進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)。模塊程序從調(diào)試方法來說分成兩類情況。一類是各種計(jì)算程序已經(jīng)代碼轉(zhuǎn)換程序、靜態(tài)I/O程序。這類程序如果不能正常運(yùn)行，程序中的錯(cuò)誤是靜態(tài)的固定的錯(cuò)誤，因此可以用單拍或帶斷點(diǎn)運(yùn)行方式來調(diào)試。這里我準(zhǔn)備了多組有代表性的原始數(shù)據(jù)，以便程序中各個(gè)分支都能得到運(yùn)行，調(diào)試工作不至出現(xiàn)遺漏。另一類是I/O實(shí)時(shí)處理程序和通訊程序。調(diào)試這類程序不能用單拍或慢速斷點(diǎn)方式，而必須采用全速斷點(diǎn)或全速連續(xù)運(yùn)行方式。