便攜式溫度測(cè)試儀的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、河 北 科 技 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 電氣信息學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 題 目： 便攜式溫度測(cè)試儀的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 評(píng)閱教師：2009年 6 月畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要 1 緒論紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是為便攜式溫度測(cè)試儀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)的，該設(shè)計(jì)充分了利用了在大學(xué)所學(xué)習(xí)的知識(shí)。該課題涉及：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C51、紅外發(fā)光管SE303、一體化紅外接收頭SM0038、點(diǎn)陣液晶顯示模塊HY1602、穩(wěn)壓電源、微機(jī)接口等方面的知識(shí)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：1、 可以進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸2、 采用點(diǎn)陣液

2、晶顯示模塊和數(shù)碼管輸出3、 可以存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)4、 可以同上位機(jī)通訊，并且將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線的顯示、分析和打印5、 采用穩(wěn)壓芯片7805進(jìn)行供電2 紅外線傳輸技術(shù)簡(jiǎn)介2.1 紅外輻射概述紅外輻射俗稱(chēng)紅外線，它是一種人看不見(jiàn)的光線。但實(shí)際上它和其他任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。任何一種物體，只要它的溫度高于絕對(duì)溫度，才有紅外線向周?chē)臻g輻射出來(lái)。我們知道，用一個(gè)玻璃三棱鏡，可以將一束白光分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等七種顏色的單色光。這是因?yàn)樗麄兊牟ㄩL(zhǎng)不同，在通過(guò)玻璃三棱鏡時(shí)，產(chǎn)生不同折射現(xiàn)象的緣故。紅外線是位于可見(jiàn)光中的紅色光以外的光線。它的波長(zhǎng)范圍大致在0

3、.76um 到100um 的頻譜范圍之內(nèi)。相對(duì)應(yīng)的頻率大致在41014Hz 到31011Hz 之間。紅外線與可見(jiàn)光、紫外線、x 射線、r 射線和微波、無(wú)線電波一起，構(gòu)成了整個(gè)無(wú)限連續(xù)的電磁波譜。在紅外技術(shù)中，一般將紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)和極遠(yuǎn)紅外區(qū)。這里所說(shuō)的遠(yuǎn)近是指紅外輻射在電磁波譜中與可見(jiàn)光的距離，靠近可見(jiàn)光的為近紅外區(qū)。紅外輻射和所有電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的。它在真空中的傳播速度等于波的頻率與波長(zhǎng)的乘積，即等于在真空中的傳播速度C=f式中 紅外輻射的波長(zhǎng)，um ；f 紅外輻射的頻率，Hz ；c光在真空的傳播速度，c=3.010cm/s 。紅外輻射在大氣中傳播時(shí)，由于大

4、氣中的氣體分子水蒸氣以及固體顆粒、塵埃等物質(zhì)的吸收和散射作用，使輻射能在傳輸過(guò)程中逐漸衰減。其中水蒸氣對(duì)紅外輻射的吸收本領(lǐng)最強(qiáng)，他在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)紅外輻射都有強(qiáng)烈的選擇性性吸收。紅外輻射在通過(guò)大氣層時(shí)被分割為三個(gè)波段。只有那些位于吸收帶之間的紅外輻射，才能透過(guò)大氣層向遠(yuǎn)處傳播，而處在吸收帶之內(nèi)的紅外輻射的這三個(gè)波段，即22.6um、35um和814um統(tǒng)稱(chēng)為“大氣窗口”。這三個(gè)大氣窗口對(duì)紅外技術(shù)應(yīng)用特別重要，因?yàn)橐话愕募t外儀器都工作在這三個(gè)窗口之內(nèi)。 102.2 紅外技術(shù)概述紅外通信技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)的設(shè)備之間連接線纜的替代，是目前國(guó)際上普遍采用的一種近程無(wú)線傳輸技術(shù)。

5、我國(guó)電子產(chǎn)品興起比較晚，紅外線通信技術(shù)的運(yùn)用還處在起步階段。由于這種通信方式具有可靠性高、保密性好、設(shè)計(jì)成本低、連接方便、簡(jiǎn)單易用和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，在電子產(chǎn)品中具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?。目前，已被廣泛應(yīng)用于遙控遙測(cè)、智能儀表、計(jì)算機(jī)終端、電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。紅外數(shù)據(jù)傳輸采用紅外線作為傳播媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一種既方便可行又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，而且去除了外界對(duì)采集信號(hào)的干擾，突出體現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)的便捷性和可靠性。利用紅外通信技術(shù)研制帶有紅外接口的移動(dòng)式溫度數(shù)據(jù)測(cè)試儀，可以去除設(shè)備對(duì)線纜和連接器的依賴。紅外技術(shù)是以紅外輻射為特定對(duì)象，研究其生產(chǎn)、傳輸

6、、探測(cè)以及與其它物質(zhì)相互作用的規(guī)律；并在此基礎(chǔ)上，探測(cè)紅外輻射作為能量和信息傳遞的手段，在軍事上、在宇宙空間技術(shù)上、在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中以及在科學(xué)研究的各個(gè)方面的重要作用。紅外技術(shù)是一門(mén)綜合性的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代物理學(xué)和無(wú)線電電子學(xué)的重要內(nèi)容之一，它的發(fā)展依附于其它現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。在最近幾十年里，由于光學(xué)技術(shù)、半導(dǎo)體物理學(xué)、無(wú)線電電子學(xué)以及低溫技術(shù)的迅速發(fā)展，有力地推動(dòng)了紅外技術(shù)的發(fā)展，使之進(jìn)入了推廣應(yīng)用的新階段。今天，紅外技術(shù)除了廣泛地用于軍事目標(biāo)的偵查、探索、跟蹤、通訊和紅外制導(dǎo)以外，在遙感、遙測(cè)、空間技術(shù)上也廣泛使用。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，紅外測(cè)溫、紅外成像、紅外監(jiān)測(cè)與控制，都取得了顯著的成效。

7、隨著紅外技術(shù)和光電子技術(shù)的日臻完善，隨著宇宙空間研究的廣泛開(kāi)展，隨著紅外激光器的出現(xiàn)，紅外技術(shù)的應(yīng)用也在不斷的擴(kuò)展，應(yīng)用在紅外技術(shù)的領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大，紅外技術(shù)應(yīng)用的項(xiàng)目也在于日劇增。當(dāng)然，目前還不能預(yù)測(cè)，紅外技術(shù)是否可以應(yīng)用于所用的領(lǐng)域。但可以斷言，紅外技術(shù)無(wú)論在科學(xué)技術(shù)的研究當(dāng)中，還是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面；無(wú)論是在國(guó)防軍事部門(mén)，還是在人民生活當(dāng)中；無(wú)論是在探索宇宙空間，還是用于地球資源勘探，都將發(fā)揮出越來(lái)越大的作用。我國(guó)紅外技術(shù)起步較晚，但發(fā)展較快，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。當(dāng)前，在各個(gè)主要部門(mén)中，都可找到應(yīng)用紅外技術(shù)的具體事例。紅外技術(shù)是一門(mén)跨學(xué)科的科學(xué)新技術(shù)，它涉及的知識(shí)面甚廣，內(nèi)容及其豐

8、富，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防和科學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代光電子技術(shù)的重要組成部分，得到世界各國(guó)越來(lái)越大的重視。3 便攜式溫度測(cè)試儀的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)3.1 便攜式溫度測(cè)試儀簡(jiǎn)介現(xiàn)代工業(yè)中，隨著整機(jī)集成度的提高和元器件的微型化、復(fù)雜化，在各種電器，儀器內(nèi)或生產(chǎn)過(guò)程中溫度的采集要求越來(lái)越高，控制越來(lái)越復(fù)雜，因此有必要研制生產(chǎn)一種便于攜帶，精度可靠的溫度測(cè)試儀。該儀器能夠測(cè)量各種儀器內(nèi)外的溫度參數(shù)，并能將測(cè)量數(shù)據(jù)方便地傳送給電腦，進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線的顯示、分析和打印，以便制定和執(zhí)行合適的工藝流程。便攜式溫度測(cè)試儀用溫度傳感器來(lái)采集溫度信號(hào)，將測(cè)試點(diǎn)溫度的變化轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換接口轉(zhuǎn)換

9、為電信號(hào)傳送給單片機(jī)。單片機(jī)通過(guò)串行接口將溫度信號(hào)傳給上位機(jī)，用可視化編程工具Visual Basic6.0制作Windows 界面的數(shù)據(jù)接收和處理軟件，實(shí)現(xiàn)溫度曲線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，既方便硬件間的連接又便于測(cè)量數(shù)據(jù)的輸出與分析?？捎糜趯?duì)溫度點(diǎn)的檢測(cè)，電器內(nèi)部溫度的檢測(cè)，例如：檢測(cè)電機(jī)繞組的溫升、焊點(diǎn)的溫度、糧倉(cāng)內(nèi)部溫度等。傳感器是便攜式溫度測(cè)試儀的首要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵部件，其性能的優(yōu)劣對(duì)溫度測(cè)試儀的性能起著決定性的作用。因此, 建立傳感器特性曲線的數(shù)學(xué)模型就顯得非常重要。自動(dòng)測(cè)溫應(yīng)用非常廣泛，而溫度傳感器的電勢(shì)( 轉(zhuǎn)換為溫度值常用兩種方法：一是查表法，這種方法速度快，準(zhǔn)確度高，但需要人工輸入大量數(shù)

10、據(jù)；另一種方法為公式法，即建立溫度傳感器特性曲線的數(shù)學(xué)模型，而溫度傳感器的-特性常采用分段線性擬合和分段多項(xiàng)式擬合，建模方法簡(jiǎn)單，但適應(yīng)性不好。紅外通信方式具有可靠性高、保密性好、設(shè)計(jì)成本低、連接方便、簡(jiǎn)單易用和結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，在電子產(chǎn)品中具有廣闊的發(fā)展?jié)摿?。目前，已被廣泛應(yīng)用于遙控遙測(cè)、智能儀表、計(jì)算機(jī)終端、電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。紅外數(shù)據(jù)傳輸采用紅外線作為傳播媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一種既方便可行又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，而且去除了外界對(duì)采集信號(hào)的干擾，突出體現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)的便捷性和可靠性。利用紅外通信技術(shù)研制帶有紅外接口的移動(dòng)式溫度數(shù)據(jù)測(cè)試儀，可

11、以去除設(shè)備對(duì)線纜和連接器的依賴，通過(guò)串行紅外接口，儀器可將存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)方便地傳送給上位機(jī)。通過(guò)控制可實(shí)現(xiàn)掉電保存，直到下次采集將數(shù)據(jù)更新。目前，隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展, 以及追求高智能化和高人性化的工作環(huán)境,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的自動(dòng)控制的要求愈來(lái)愈高。監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是收集、處理來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào), 實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、界面顯示、打印、運(yùn)算、控制等功能,使用先進(jìn)的高科技手段對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面監(jiān)控及統(tǒng)一管理維護(hù), 使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作達(dá)到更快、更安全的目的。由于Windows 界面美觀，操作容易，在其平臺(tái)上編寫(xiě)各種各樣的應(yīng)用程序也越來(lái)越受到廣大用戶的青睞。3.2 紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)綜述本設(shè)計(jì)采用A

12、T89C51單片機(jī)控制紅外發(fā)射和接收，發(fā)射端采用P1.4口控制驅(qū)動(dòng)三極管Q2進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”和“1”的傳輸(數(shù)據(jù)由I/O口串行發(fā)出 ，以及計(jì)數(shù)器T0的方式2自動(dòng)重裝模式產(chǎn)生），從而可靠地實(shí)現(xiàn)了紅外發(fā)射管D3傳輸數(shù)據(jù)“0”時(shí)進(jìn)行高頻紅外發(fā)射和數(shù)據(jù)“1”時(shí)被截止的發(fā)射功能。該設(shè)計(jì)采用點(diǎn)陣液晶顯示模塊HY1602進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)也設(shè)計(jì)了數(shù)碼管顯示電路，這樣使人機(jī)界面多樣化。為了將數(shù)據(jù)方便地傳送給電腦，進(jìn)行數(shù)據(jù)曲線的顯示、分析和打印，以便制定和執(zhí)行合適的工藝流程，該設(shè)計(jì)采用RS-232C 接口標(biāo)準(zhǔn)，單片機(jī)通過(guò)串行接口將溫度信號(hào)傳給上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。整個(gè)電路框圖如圖3.1，硬件圖見(jiàn)電路原理

13、圖。 3.3 紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)硬件電路分析AT89C51單片機(jī)是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有一個(gè)4KB 可擦除只讀存儲(chǔ)器（EPROM ）。其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS 51兼容。因此AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高，且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。主要性能有：4KB 可改編程序Flash 存儲(chǔ)器（可經(jīng)受1000次的寫(xiě)入/擦除），28*8字節(jié)內(nèi)部RAM ，32條可編程I/O線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源，可編程串行通道，片內(nèi)時(shí)鐘震蕩器。本設(shè)計(jì)中單片機(jī)選用AT89C51，接外部晶體，引腳XTAL1接外部晶體的一個(gè)引腳在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)震蕩

14、器的反相放大器的輸入端；引腳XTAL2接外部晶體的另一個(gè)引腳，在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述震蕩器的反相放大器的輸出端。由于CPU 只執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序，所以外部訪問(wèn)允許引腳EA 保制高電平。如果要使CPU 只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），則EA 引腳必須保持低電平。設(shè)計(jì)中按鍵處理采用中斷方式（INT0），這樣可以提高CPU 的效率。紅外通信是一種無(wú)線、非接觸控制技術(shù), 具有抗干擾能力強(qiáng), 信息傳輸可靠, 功耗低, 成本低, 易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn), 已被廣泛應(yīng)用于遙控遙測(cè)、智能儀表、計(jì)算機(jī)終端、電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域%，并越來(lái)越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中

15、。紅外通信是利用波長(zhǎng)為900nm 1000nm 的紅外波作為信息的載體, 發(fā)射裝置把二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻調(diào)制后發(fā)送出去，接收裝置把接收的紅外高頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)為原來(lái)信息的一種通信傳輸方式。其中調(diào)制方式有脈寬調(diào)制（通過(guò)改變脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM ）和脈時(shí)調(diào)制（通過(guò)改變脈沖串之間時(shí)間間隔調(diào)制信號(hào)PPM ）兩種。 如圖3.2所示： (a (b圖3.2 (a脈寬調(diào)制方式 (b脈時(shí)調(diào)制方式常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303PH303），其外形和發(fā)光二極管LED 相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約0.93m ）。管壓降約1.4V ，工作電流一般小于20mA 。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。發(fā)射紅外線

16、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。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動(dòng)光（調(diào)制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值Ip ，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高Ip 的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖中空比約為1/41/3；一些電氣產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。常見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率（1mW10mW）、中功率(20mW50mW和大功率(50mW100mW以上 三大類(lèi)。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在

17、驅(qū)動(dòng)管上加上一定頻率的脈沖電壓。用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時(shí)，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件，如紅外按收二極管，光電三極管等。實(shí)用中已有紅外發(fā)射和接收配對(duì)的二極管。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對(duì)安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列一起，平時(shí)接收管始終無(wú)光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來(lái)的紅外線才工作。雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離。單片機(jī)紅外通信有發(fā)送和接收兩個(gè)組成部分。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)

18、, 通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜, 性能可靠的一體化紅外接收頭(如SM0038和HS0038, 它們接收紅外信號(hào)頻率為38, 周期約26 接收紅外信號(hào), 它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形, 得到電平的編碼信號(hào), 再送給單片機(jī), 經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行, 去控制相關(guān)對(duì)象，如圖3.2所示： 圖3.3 單片機(jī)紅外遙控的過(guò)程下面介紹實(shí)現(xiàn)紅外通信的三種設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)一1單片機(jī)紅外遙控原理(1 二進(jìn)制信號(hào)的編碼該方法采用不同的脈寬寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制信號(hào)的編碼, 即采用脈寬調(diào)制方式，可由發(fā)送單片機(jī)來(lái)完成。用圖3.4( 表示二進(jìn)制信號(hào)中的高電平1, 其特征是脈沖中低電平與高電平的寬度均等于

19、0.26, 相當(dāng)于10個(gè)26的寬度；用圖3.4( 表示二進(jìn)制信號(hào)中的低電平0, 其特征是脈沖中高電平的寬度等于0.26, 而低電平的寬度是高電平的二倍, 等于0.52, 相當(dāng)于20個(gè)26的寬度。上述10個(gè)和20個(gè)脈沖寬度還可適當(dāng)調(diào)整, 以適應(yīng)不同數(shù)據(jù)傳輸速度的需要。 圖3.4 二進(jìn)制信號(hào)的編碼(2 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制仍由發(fā)送單片機(jī)來(lái)完成, 它把編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率為38的間斷脈沖串, 相當(dāng)于用二進(jìn)制信號(hào)的編碼乘以頻率為38的脈沖信號(hào)得到的間斷脈沖串, 即是調(diào)制后用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號(hào)。如圖3.5所示, 是二進(jìn)制信號(hào)的編碼波形, 是頻率為38(周期為26 的連續(xù)脈沖串

20、, 是經(jīng)調(diào)制后的間斷脈沖串(相當(dāng)于=, 用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的波形。圖3.5中, 待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為101。 圖3.5 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制(3 二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)二進(jìn)制信號(hào)的解調(diào)由一體化紅外接收頭0038來(lái)完成, 它把收到的紅外信號(hào)(圖3.6中波形, 也是圖3.5中波形 經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復(fù)原, 輸出圖3.6中波形正好是對(duì)圖3.5中波形的取反。 圖3.6 HS0038的輸入輸出波形0038的解調(diào)原理可理解為:在輸入有脈沖串時(shí), 輸出端輸出低電平, 否則輸出高電平。一體化紅外接收頭0038的外部結(jié)構(gòu)如圖3.7所示,1腳接電源地,2腳接+5,3腳為數(shù)據(jù)輸出端(電平, 反相輸出, 可直接與單片機(jī)相聯(lián)。

21、 圖3.7 HS0038的外觀及引腳(4 二進(jìn)制信號(hào)的解碼二進(jìn)制信號(hào)的解碼由接收單片機(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, 還原出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。如圖3.6, 把波形解碼還原成數(shù)據(jù)信息101。(5 基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控?cái)?shù)據(jù)格式在發(fā)送字節(jié)的開(kāi)始先通過(guò)單片機(jī)發(fā)送20個(gè)脈沖寬度(每個(gè)脈沖周期26 的高電平作為傳輸開(kāi)始, 接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前, 低位在后, 最后發(fā)送10個(gè)脈沖寬度的低電平作為傳輸結(jié)束, 如圖3.8所示： 圖3.8 基于字節(jié)傳輸?shù)募t外遙控?cái)?shù)據(jù)格式2單片機(jī)紅外遙控的實(shí)現(xiàn)(1硬件電路設(shè)計(jì)如圖3.9, 單片機(jī)采用AT89C2051, 它是51系列8位單片機(jī), 內(nèi)

22、部有2的程序存儲(chǔ)器, 外部有P1和P3兩個(gè)8位并口, 選用晶振頻率Fosc=24MHz。圖3.9(a中,SE303是紅外發(fā)射二極管, 當(dāng)P1.0=1時(shí), 三極管9013導(dǎo)通,SE303通電發(fā)射紅外線, 實(shí)際上發(fā)射的是頻率為38KHz 的脈沖串；反之, 三極管9013截止,SE303截止,不發(fā)射。圖3.9(b中, 一體化紅外接收頭HS0038的圓形面為紅外接收面, 它與SE303紅外發(fā)射管的有效收發(fā)直射距離可達(dá)35。(2軟件設(shè)計(jì)發(fā)射程序設(shè)計(jì)編程要點(diǎn):因HS0038的紅外接收頻率為38 KHz,所以載波信號(hào)采用38 KHz的矩形波。載波信號(hào)的產(chǎn)生由子程序產(chǎn)生, 矩形波周期=26。對(duì) (a (b圖3

23、.9 (a 發(fā)射電路 (b 接收電路需要發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制, 如圖3.4，1用10個(gè)的低電平和10個(gè)的脈沖表示, 0用20個(gè)的低電平和10個(gè)的脈沖表示, 占空比分別為1:2和1:3,符合NEC 通用編碼,8比特幀, 帶同步幀(傳輸開(kāi)始 和結(jié)束幀(傳輸結(jié)束, 如圖3.8。 發(fā)射一個(gè)字節(jié)的子程序如下:程序清單 注釋SEND: MOV A, #32H ；發(fā)送2的ASCII 碼32MOV R4, #8 ；發(fā)送8位MOV R5, #20 ；傳輸開(kāi)始(同步幀, 發(fā)送20個(gè)脈沖LCALL H ；調(diào)用一次子程序, 產(chǎn)生一個(gè)周期26的脈沖GO: RLC A ；先發(fā)送字節(jié)的高位JC SI ；判斷是發(fā)送0還是1M

24、OV R5, #20 ；發(fā)送編碼0, 先發(fā)送20個(gè)脈沖寬度的低電平LCALL L ；調(diào)用一次子程序, 產(chǎn)生寬度為26的低電平MOV R5, #10 ；再發(fā)送10個(gè)脈沖LCALL HLJMP NEXTSI: MOV R5, #10 ；發(fā)送編碼1, 先發(fā)送10個(gè)脈沖寬度的低電平LCALL LMOV R5, #10 ；再發(fā)送10個(gè)脈沖LCALL HNEXT: DJNZ R4, GO ；發(fā)送8位未完, 繼續(xù)MOV R5, #10 ；8位傳輸結(jié)束, 再發(fā)送10個(gè)脈沖寬度的低電平(結(jié)束幀LCALL LRET；-一個(gè)周期=26的脈沖(24晶振, 一個(gè)機(jī)器周期=0.5- H: SETB P1.0 ；0.5MO

25、V R6, #11 ；0.5DJNZ R6, $ ；執(zhí)行11次1 次=11 CLR P1.0 ；0.5 MOV R6, #11 ；0.5 DJNZ R6, $ ；11 DJNZ R5, H ；1 RET；1L: CLR P1.0 ；0.5 MOV R6, #24 ；0.5 DJNZ R6, $；24RET ；1接收程序設(shè)計(jì)編程要點(diǎn):HS0038輸出的信號(hào)是解調(diào)后的反向信號(hào)(如圖3.6波形E, 所以接收到的信號(hào)解碼時(shí)也要經(jīng)過(guò)反向才能和發(fā)送信號(hào)編碼一致。當(dāng)接收到同步幀后, 進(jìn)入解碼部分, 接收完一幀后, 處理收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)入下一次接收。解碼采用軟件抽樣判決, 以15個(gè)脈沖為判決門(mén)限, 在門(mén)限時(shí)刻讀

26、得低電平時(shí)如圖3.10中點(diǎn), 即可判定為編碼1; 在門(mén)限時(shí)刻讀得高電平時(shí)(如圖3.10中B 點(diǎn), 即可判定為編碼0。解碼一位后, 需等到下一位的高電平到來(lái), 再計(jì)數(shù)15個(gè)脈沖后, 判斷讀得的電平是高還是低, 進(jìn)行解碼。 圖3.10 波形解碼示意圖接收一個(gè)字節(jié)的程序如下:程序清單 注釋 RECE: MOV R5, #8 ；接收8位JB P1.0, $ ；等待同步幀, 同步幀為低電平 MOV R7, #15 ；同步幀(低電平 到來(lái)后, 延時(shí)等待15LCALL DELAY JB P1.0, JNB P1.0, $ GO: MOV R7, #15 LCALL DELAYJNB P1.0, RE1 CL

27、R C RLC A JB P1.0, JNB P1.0, LJMP NEXT RE1: SETB C RECE $ $ 個(gè)脈沖的時(shí)間；調(diào)用一次子程序DELAY, 產(chǎn)生一個(gè)26的延時(shí)；延時(shí)15個(gè)脈沖后, 若P1.0=1,轉(zhuǎn)RECE重新檢測(cè)；延時(shí)15個(gè)脈沖后, 若1.0還是0,傳輸開(kāi)始, 再等編碼中的高電平(如圖8中點(diǎn)和點(diǎn)；編碼中的高電平到來(lái)后, 延時(shí)15個(gè)脈沖的時(shí)間；延時(shí)15個(gè)脈沖后, 1.0=0轉(zhuǎn)1,1.0=1順序執(zhí)行；P1.0=1時(shí)應(yīng)解碼為0(圖8中點(diǎn),使標(biāo)志C 清0；把標(biāo)志C=0移入寄存器中, 經(jīng)8次移位到的高位(圖8中G 點(diǎn)所在高電平段(圖8中H 點(diǎn)所在低電平段；轉(zhuǎn)接收下一位；P1.0=

28、0時(shí)應(yīng)解碼為1(圖8中A 點(diǎn),；跳過(guò)后續(xù)高電平；再跳過(guò)后續(xù)低電平使標(biāo)志C 置1RLC A ；把標(biāo)志C=0移入寄存器中 JNB P1.0, $NEXT: CJNZ R5, GO ；8位未接收完, 繼續(xù) RET；-6延時(shí)子程序(24晶振, 一個(gè)機(jī)器周期=0.5-DELAY: NOP ；0.5 MOV R6, #24 ；0.5 DJNZ R6, $ ；24 DJNZ R7, DELAY；每次1RET ；1(可忽略按上述紅外遙控方法, 信號(hào)的傳輸速度可達(dá)1200bps 。在數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中, 還可加上地址幀設(shè)備號(hào)識(shí)別和校驗(yàn)幀。 設(shè)計(jì)二該方法采用脈時(shí)調(diào)制方法，數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗(yàn)的RS232通信

29、，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)比特，如圖3.11所示： 圖3.11 數(shù)據(jù)發(fā)送波形圖該系統(tǒng)的發(fā)射電路部分如圖3.12所示。采用塑封的SE303ANC 發(fā)射二極管，波長(zhǎng)為940nm 。CPU 按照協(xié)議規(guī)定導(dǎo)通或截止發(fā)射二極管，從而產(chǎn)生特定頻率的發(fā)射信號(hào)，這里選用的頻率為38.9kHz 。.I/O口 .圖3.12 紅外發(fā)射部分 N1圖3.13 紅外接收部分該系統(tǒng)紅外接收部分的基本電路如圖3.13所示。接收管采用日本光電子公司的PIC 12034，其接收頻率為37.9kHz ，它直接將37.9kHz 的調(diào)制信號(hào)解調(diào)為基帶信號(hào)，提供緞帶接收CPU 。該芯片接收靈敏度高，性能穩(wěn)定。其基本工作過(guò)

30、程為：當(dāng)接收至37.9kHz 信號(hào)時(shí)，輸出低電平，否則輸出為高電平。本系統(tǒng)采用的是51系列單片機(jī)，以中斷方式檢測(cè)接收信號(hào)。這里的非門(mén)對(duì)收信號(hào)起整形作用。 設(shè)計(jì)三1串行口紅外通信硬件設(shè)計(jì)該方法采用PPM 脈時(shí)調(diào)制方式，紅外發(fā)射和紅外接收電路主要包括新茂單片機(jī)SSU7301、日本光電子公司的紅外發(fā)射管SE303和紅外接收管PIC12043，以及驅(qū)動(dòng)三極管8550、電阻和電容，紅外通信硬件原理圖如圖3.14所示： 圖3.14 紅外通信硬件原理圖(1 紅外發(fā)射硬件設(shè)計(jì)(2 紅外接收硬件設(shè)計(jì)紅外接收是利用紅接收管PIC12034收到高頻信號(hào)輸出低電平確定為數(shù)據(jù)“0”，而沒(méi)收到高頻信號(hào)輸出高電平確定為數(shù)據(jù)

31、“1”的方式經(jīng)過(guò)解調(diào)，把數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)SSU7301的串行數(shù)據(jù)接收口RXD(P3.0進(jìn)行串行方式接收(接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在串行口緩沖器SBUF 中 。表1 狀態(tài)關(guān)系表 圖3.15 信號(hào)調(diào)制波形圖2. 紅外通信軟件設(shè)計(jì)紅外載波頻率為38kHz1kHz ，初始速率為1200 bps ，通信的字節(jié)格式為8位二進(jìn)制碼D0D7，傳輸時(shí)加上一個(gè)起始位(0，一個(gè)偶校驗(yàn)位P 和一個(gè)停止位(1,共11位，傳輸時(shí)先傳低位，后傳高位，傳輸序列見(jiàn)圖3.16。根據(jù)以上要求，本設(shè)計(jì)中紅外載波頻率采用38.4kHz ，波特率為1200bps ，串行口采用模式3為9位異步通信方式，加1位起始位和1位結(jié)束位，傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為11位

32、。 (1 紅外載波和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置紅外載波頻率f2為38.4kHz ，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0模式控制器TMOD 中C/T=0和M1M0=10時(shí)，SSU7301的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置成模式2方式。此時(shí),TL0和TH0預(yù)置成1個(gè)可以自動(dòng)重裝的8位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。用軟件將TL0和TH0預(yù)置相同的初值后，當(dāng)TL0計(jì)數(shù)值增1溢出時(shí)，一方面使TF0置1，申請(qǐng)中斷；另一方面產(chǎn)生的溢出脈沖將TH0的數(shù)據(jù)值自動(dòng)打入到TL0中去，不需要用軟件對(duì)TL0重新置初值。(2 串行口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1波特率發(fā)生器設(shè)置串行口采用模式3為9位異步通信方式，波特率為1200bps 。由串行口控制寄存器SCON 的操作

33、模式選擇位SM0、SM1都置1設(shè)置為模式3，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1模式控制器TMOD 中C/T=0和M1M0=10時(shí)，SSU7301的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1設(shè)置成模式2方式作為波特率發(fā)生器。通過(guò)介紹上述三種設(shè)計(jì)方法，我們對(duì)紅外通信技術(shù)有了較全面的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)一采用脈寬調(diào)制方式，其硬件電路比較簡(jiǎn)單，而信號(hào)編碼方法較為復(fù)雜，但是其解碼方法比較先進(jìn)，采用軟件抽樣判決方法，這樣便于軟件實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)二采用脈時(shí)調(diào)制方式，硬件電路簡(jiǎn)單，但是需要軟件實(shí)現(xiàn)脈沖串的調(diào)制。設(shè)計(jì)三不僅硬件電路簡(jiǎn)單，而且軟件容易實(shí)現(xiàn)。將三種設(shè)計(jì)方法歸納總結(jié)，設(shè)計(jì)出便攜式溫度測(cè)試儀的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法?，F(xiàn)介紹如下：便捷式溫度測(cè)溫儀紅外發(fā)射

34、和紅外接收電路主要包括單片機(jī)AT89C51、紅外發(fā)射管SE303和紅外接收頭SM0038，以及驅(qū)動(dòng)三極管8550、電阻和電容。 紅外通信硬件原理圖如圖3.17所示： 圖3.17 硬件原理圖1. 硬件設(shè)計(jì)紅外發(fā)射是利用單片機(jī)AT89C51的I/O口(P1.4控制驅(qū)動(dòng)三極管Q2進(jìn)行二進(jìn)表2 狀態(tài)關(guān)系表紅外接收是利用紅外接收管SM0038收到高頻信號(hào)輸出低電平確定為數(shù)據(jù)“0”，而沒(méi)收到高頻信號(hào)輸出高電平確定為數(shù)據(jù)“1”的方式經(jīng)過(guò)解調(diào)，把數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)AT89C51的I/O口(P1.5進(jìn)行串行方式接收。2. 軟件設(shè)計(jì)紅外載波頻率為38kHz1kHz，通信的字節(jié)格式為8位二進(jìn)制碼D0D7，傳輸時(shí)加上一個(gè)

35、起始位，一個(gè)偶校驗(yàn)位P 和一個(gè)停止位, 共11位，傳輸時(shí)先傳高位，后傳低位。根據(jù)以上要求，本設(shè)計(jì)中紅外載波頻率采用38.4kHz ，波特率為9600bps ，加1位起始位和1位結(jié)束位，共傳送11位數(shù)據(jù)。紅外載波頻率f 為38.4kHz ，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0模式控制器TMOD 中C/T=0和M1M0=10時(shí)，AT89C51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置成模式2方式。此時(shí),TL0和TH0預(yù)置成1個(gè)可以自動(dòng)重裝的8位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。用軟件將TL0和TH0預(yù)置相同的初值后，當(dāng)TL0計(jì)數(shù)值增1溢出時(shí)，一方面使TF0置1，申請(qǐng)中斷；另一方面產(chǎn)生的溢出脈沖將TH0的數(shù)據(jù)值自動(dòng)打入到TL0中去，不需要用軟件對(duì)T

36、L0重新置初值。系統(tǒng)的晶振為11.0592MHz, 則TL0和TH0的初值計(jì)算如下:f2=38.4kHz 得T=1/f2=1/38.4k2610-6=26 s所以高頻調(diào)制反轉(zhuǎn)的周期TC=T/2=26/2=13s即定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的初值TL0=TH0=28-(TCf1/12=256-(1310-611.0592106/12=256-11.9808244=0F4H在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的中斷服務(wù)程序中只用兩條指令即可實(shí)現(xiàn)高頻調(diào)制, 即 CPL P3.4和RETI 。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，這里介紹的字符型液晶

37、模塊是一種57點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等。本設(shè)計(jì)中采用2行16個(gè)字的1602液晶顯示器。實(shí)物如圖3.18所示： 圖3.18 1602液晶顯示器下面介紹它的使用方法：1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 第1腳：VSS 為地電源 第2腳：VDD 接5V 正電源 第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可通過(guò)一個(gè)10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：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 第5腳：RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低

38、電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS 為低電平RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RW 為低電平RS為高電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第6腳：E 端為使能端，當(dāng)E 端為高電平跳變成為低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0-D7為八位雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光電源+ 第16 腳：背光電源-1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM ）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假文等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文的字母“A ”的代碼是01000001B （41H ），顯示時(shí)模塊把

39、地址41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A ”。它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平，0為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H ，光標(biāo)復(fù)位到地址00H 位置 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S ：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效 指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。D ：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令5：光標(biāo)或顯

40、示移位S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平移動(dòng)光標(biāo) 指令6：功能設(shè)置命令DL ：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F：低電平時(shí)顯示57的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示510的點(diǎn)陣字符 指令7：字符發(fā)生器RAM 地址設(shè)置 指令8：DDRAM 地址設(shè)置 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接受命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù) 指令11：讀數(shù)據(jù)HY1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī)AT89C51直接接口，電路如圖3.19所示，其接口時(shí)序如圖3.20所示。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之

41、前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則，此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。比如第二行第一個(gè)字符的地址是40H ，那么是否直接寫(xiě)入40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1，所以實(shí)際寫(xiě)入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H ）+10000000B（80H ）=11000000B（C0H ） 圖3.19 1602與AT89C51接口 圖3.20 HY1602接口時(shí)序以下是在液晶模塊的第二行第一個(gè)字符的位置顯示字母“A ”的程序：ORG0000HRS EQU P3.7 ；確定具體硬

42、件的連接方式RW EQU P3.6 ；確定具體硬件的連接方式E EQU P3.5 ；確定具體硬件的連接方式MOV P1，#00000001B ；清屏并光標(biāo)復(fù)位ACALL ENABLE ；調(diào)用寫(xiě)入命令子程序MOV P1，#00111000B 示模式：8位2行57點(diǎn)陣ACALL ENABLE ；調(diào)用寫(xiě)入命令子程序MOV P1，#00001111BACALL ENABLEMOV P1，#00000110BACALL ENABLEMOV P1，#01000001BSETB RSCLR RW；RW=0CLR E；E=0ACALL DELAYSETB EAJMP $寫(xiě)入控制命令子程序：ENABLE ：CL

43、R RSCLR RWCLR EACALL DELAYSETB ERET判斷液晶顯示器是否忙的子程序DELAY ： MOV P1，#0FFHCLR RSSETB RWCLR E ；顯示器開(kāi)、光標(biāo)開(kāi)，光標(biāo)允許閃爍 ；調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 ；寫(xiě)入顯示起始地址（第二行第一個(gè)位置）；調(diào)用寫(xiě)入命令子程序 ；字母A 的代碼 ；RS=1 ；準(zhǔn)備寫(xiě)入數(shù)據(jù) ；執(zhí)行顯示命令 ；判斷液晶模塊是否忙？ ；E=1 ；顯示完成，程序停車(chē)NOPSETB EJB P1.7，DELAY ；如果P1.7為高電平表示忙，就循環(huán)等待 RETEND程序在開(kāi)始時(shí)對(duì)液晶模塊功能進(jìn)行了初始化設(shè)置，約定了顯示格式。注意顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，

44、無(wú)須人工干預(yù)，每次輸入指令都先調(diào)用判斷液晶模塊是否忙的子程序DELAY ，然后輸入顯示位置的地址0C0H ，最后輸入要顯示的字符A 的代碼41H 。1RS232簡(jiǎn)介串行通信大多采用RS-232C 接口標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)有幾種。RS-232-C 標(biāo)準(zhǔn)最初是遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment 與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE （Data Communication Equipment ）而制定的。因此這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來(lái)用于計(jì)算機(jī)（更準(zhǔn)確的說(shuō)，是計(jì)算機(jī)接口）與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)

45、送”和“接收”，都是站在DTE 立場(chǎng)上，而不是站在DCE 的立場(chǎng)來(lái)定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU 和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE ，因此雙方都能發(fā)送和接收。常用的串口有9針串口（DB9）和25針串口（DB25），通信距離較近時(shí)(12m，可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS232端口(RS422,RS485較遠(yuǎn) ，若距離較遠(yuǎn)，需附加調(diào)制解調(diào)器（MODEM ）。最為簡(jiǎn)單且常用的是三線制接法，即地、接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)三腳相連。(1 RS-232C的電氣特性（見(jiàn)表3）(2 B9和DB25的常用信號(hào)腳說(shuō)明（見(jiàn)表5）(3 RS232C串口通信接線方法（三線制）首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針

46、腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連。同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連 對(duì)9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；兩個(gè)不同串口（不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)的串口）。表4是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS 數(shù)據(jù)或電子羅盤(pán)數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接，就能百戰(zhàn)百勝。表3 表 4 表5 (4 串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)：串口調(diào)試時(shí)，準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具，如串口調(diào)試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果；建議不要帶電插撥串口，插

47、撥時(shí)至少有一端是斷電的，否則串口易損壞。(5 單工、半雙工和全雙工的定義在通信過(guò)程的任意時(shí)刻，信息只能由一方A 傳到另一方B ，則稱(chēng)為單工。如果在任意時(shí)刻，信息既可由A 傳到B ，又能由B 傳A ，但只能由一個(gè)方向上的傳輸存在，稱(chēng)為半雙工傳輸。如果在任意時(shí)刻，線路上存在A 到B 和B 到A 的雙向信號(hào)傳輸，則稱(chēng)為全雙工。（ 見(jiàn)表6）電話線就是二線全雙工信道。 由于采用了回波抵消技術(shù)，雙向的傳輸信號(hào)不致混淆不清。雙工信道有時(shí)也將收、發(fā)信道分開(kāi)，采用分離的線路或頻帶傳輸相反方向的信號(hào)，如回線傳輸。表 6串行數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，由于干擾可能引起信息出錯(cuò)，例如，傳輸字符E，其各位為： 0100，0101

48、=45H，D7D0 。由于干擾，可能使位變?yōu)?，這種情況，我們稱(chēng)為出現(xiàn)了“誤碼”。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫“檢錯(cuò)”。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤，叫“糾錯(cuò)”。最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方法是“奇偶校驗(yàn)”，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位?？刹捎闷嫘ｒ?yàn)或偶校驗(yàn)。奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如： 1 0110，0101 0 0110，0001偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如： 1 0100，0101奇偶校驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出信息傳輸過(guò)程中的部分誤碼（1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出），同時(shí)，它不能糾錯(cuò)。在發(fā)現(xiàn)

49、錯(cuò)誤后，只能要求重發(fā)。但由于其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，仍得到了廣泛使用。 有些檢錯(cuò)方法，具有自動(dòng)糾錯(cuò)能力。如循環(huán)冗余碼（CRC ）檢錯(cuò)等。2單片機(jī)與上位PC 機(jī)串口通信的硬件實(shí)現(xiàn). .圖3.21 RS232與AT89C51接口本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口RS232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的通訊。由于RS-232C 是早期為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn), 其邏輯電平對(duì)地是對(duì)稱(chēng)的, 與TTL,MOS 邏輯電平完全不同. 邏輯0電平規(guī)定為+5+15之間, 邏輯1電平為-5-15之間, 因此，RS-232C 驅(qū)動(dòng)器與TTL 電平連接必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換.MAX232是單片集成雙RS-232發(fā)送/接收器, 適用于各種E

50、IA-232C 和V.28/V.24的通信接口. 該芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器, 可以把+5V電源變換成RS-232C 所需電平. 采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源. 通信接口原理如圖3.21所示. 3串行口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1波特率發(fā)生器設(shè)置串行口采用模式1為8位異步通信方式，波特率為9600bps 。由串行口控制寄存器SCON 的操作模式選擇位SM0、SM1為01設(shè)置為模式1，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1模式控制器TMOD 中C/T=0和M1M0=10時(shí)，AT89C51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1設(shè)置成模式2方式作為波特率發(fā)生器，其波特率表示為： 波特率=（T1的溢出率）/ n當(dāng)SMOD

51、=0時(shí)，n=32；當(dāng)SMOD=1時(shí)，n=16，（本設(shè)計(jì)中SMOD=0）則 波特率=（T1的溢出率）2SMOD / 32 T1的溢出率=（f1/12）/(28-T1初值 得：波特率=（T1的溢出率）2SMOD / 32=（f1/12）/(28- T1初值 2SMOD / 32 得：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1初值TL1=TH1=28-(f12SMOD /(1232波特率本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，還采用數(shù)碼管（LED ）作輔助顯示器，實(shí)現(xiàn)這種現(xiàn)實(shí)方法比較多。但是，對(duì)于五個(gè)LED 顯示，就必須采取必要的措施才能實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用廉價(jià)的74HC164集成塊實(shí)現(xiàn)五個(gè)LED 顯示。 硬件電路如圖3.22所示： .4HC164*1

52、K.圖3.22 I/O口擴(kuò)展五位LED 顯示電路74HC164為T(mén)TL 單向8位移位寄存器, 可實(shí)現(xiàn)串行輸入、并行輸出。其中A 、B(腳1、2 為串行數(shù)據(jù)輸入端,2個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào), 并接到AT89C51的P1.7腳。CLK(腳8 為時(shí)鐘輸入端, 連接到AT89C51的P1.6腳。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到CLK 端時(shí), 移位寄存器移1位,8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后,8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74HC164中。MR(腳9 為復(fù)位端, 當(dāng)MR=0時(shí), 移位寄存器各位為0, 只有當(dāng)MR=1時(shí), 時(shí)鐘脈沖才起作用。Q1Q8(腳36和1013 并行輸出端分別接LED 顯示器的g,f, ,a 各段對(duì)應(yīng)的引

53、腳上。5片74HC164首尾相串, 而時(shí)鐘端則接在一起, 這樣, 當(dāng)輸入8個(gè)脈沖時(shí), 從單片機(jī)P1.7腳輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入第1片74HC164中, 而當(dāng)?shù)?個(gè)8個(gè)脈沖到來(lái)后, 該數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第2片74HC164, 而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第1片74LS164。這樣, 當(dāng)?shù)?個(gè)8個(gè)脈沖完成后, 首次送出的數(shù)據(jù)被送到了最右面的74HC164中, 其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第1、2、3、4片74HC164中。3.4 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)綜述軟件工作流程如下:上電復(fù)位后，系統(tǒng)首先檢查開(kāi)始鍵是否按下，若按下，則開(kāi)始進(jìn)行工作，接收端先發(fā)送紅外命令使發(fā)送端開(kāi)始工作，同時(shí)接收端做好接收準(zhǔn)備。接收到數(shù)據(jù)后先顯示，然后由串口傳送到上位

54、機(jī)，再進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理。流程圖.如圖3.23所示： 圖3.23 主程序流程圖由于系統(tǒng)一個(gè)按鍵設(shè)置了兩種功能，即開(kāi)始和結(jié)束，所以程序中設(shè)置了一個(gè)按鍵標(biāo)志位AN ，若AN=1則執(zhí)行開(kāi)始功能，若AN=0則執(zhí)行結(jié)束功能。主程序中AN 初始化為零，則按下鍵后，進(jìn)入按鍵中斷處理程序，置AN 為1，并允許定時(shí)器T1、T0開(kāi)始計(jì)數(shù)，再返回主程序進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)接收。如果在程序運(yùn)行當(dāng)中按下鍵，同樣進(jìn)入中斷處理程序，清AN 為零，并停止定時(shí)器T1、T0計(jì)數(shù)，返回主程序后，系統(tǒng)停止工作。流程圖如圖3.24所示： 圖3.24 按鍵中斷處理程序流程圖紅外載波頻率為38kHz1kHz，通信的字節(jié)格式為8位二進(jìn)制碼D0D7，

55、傳輸時(shí)加上一個(gè)起始位，一個(gè)奇偶校驗(yàn)位P 和一個(gè)停止位, 共11位，傳輸時(shí)先傳高位，后傳低位。根據(jù)以上要求，本設(shè)計(jì)中紅外載波頻率采用38.4kHz ，加1位起始位和1位結(jié)束位，共傳送11位數(shù)據(jù)。38.4kHz 載波頻率由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0產(chǎn)生，T0設(shè)為方式2模式，系統(tǒng)的晶振為11.0592MHz,TL0和TH0的初值經(jīng)計(jì)算為F4H 。流程圖如圖3.25所示，紅外發(fā)射信號(hào)調(diào)制波形圖如圖3.26所示。 圖3.25 紅外發(fā)送程序流程圖 圖3.26 信號(hào)調(diào)制波形圖二進(jìn)制信號(hào)的解碼由一體化紅外接收頭SM0038來(lái)完成, 它把收到的紅外信號(hào)經(jīng)內(nèi)部處理并解碼復(fù)原輸出。SM0038的解碼原理可理解為:在輸入有脈沖串時(shí), 輸出端輸出低電平, 否則輸出高電平。當(dāng)接收到開(kāi)始脈沖后，進(jìn)入解碼部分, 接收完一幀后, 存儲(chǔ)收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)入下一次接收。解碼采用軟件抽樣判決, 以10個(gè)脈沖為判決門(mén)限, 在門(mén)限時(shí)刻讀得低電平時(shí), 即可判定為編碼0; 在門(mén)限時(shí)刻讀得高電平時(shí), 即可判定為編碼1。解碼一位后, 再計(jì)數(shù)10個(gè)脈沖后, 判斷讀得的電平是高還是低, 進(jìn)行解碼，如圖3.27所示。紅外接收程序流程圖如圖3.28所示。 圖3.27 波形解碼示意圖 圖3.28 紅外接收程序流程圖通訊方式：波特率采用9600bps ，奇偶校驗(yàn)，采用應(yīng)答方式，即上位機(jī)發(fā)出命令字，下位機(jī)接收到時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的命令，然后返回