基于PIC單片機的紅外遙控設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計179163123

1、 PAGE34 / NUMPAGES35XXXX大學本科畢業(yè)設(shè)計基于PIC單片機的紅外遙控設(shè)計學生 所 在 系專業(yè)名稱班 級學 號指導(dǎo)教師XXX大學教務(wù)處年 月畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得工學院與其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解工學院

2、關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳荨Ｗ髡吆灻喝掌冢夯赑IC單片機的紅外遙控設(shè)計學生：指導(dǎo)教師：容提要：遙控器是現(xiàn)代電子控制系統(tǒng)的重要部件?？梢岳脽o線電波、可見光、紅外光、超聲波作為傳輸介質(zhì)遠距離操控電子設(shè)備。由于其功耗低、可靠性高和互相干擾小等優(yōu)點，已在現(xiàn)實生活中得到了廣泛應(yīng)用。在目前的家用電器中，如電視機、家庭影院和數(shù)字音像設(shè)備中，大多都采用了

3、紅外線遙控電路。而這套“基于PIC單片機的紅外遙控設(shè)計”則是以Microchip公司生產(chǎn)的16F877a芯片為模版，價格低廉，電路結(jié)構(gòu)簡單，據(jù)此本設(shè)計提出了一種簡單易行的紅外遙控器的設(shè)計。關(guān)鍵詞：PIC單片機 紅外遙控 簡單易行PIC MCU-based infrared remote control designAbstract：The remote control of modern electronic control systems are an important component. Can make use of radio waves, visible light, infra

4、red light, ultrasonic remote control as the transmission medium of electronic equipment. Because of its low power consumption, high reliability, and interfere with each other the advantages of small, have been in real life has been widely applied. In the current household appliances such as televisi

5、ons, home theater and digital audio-visual equipment, most of them have adopted the infrared remote control circuit. This set of PIC-based single-chip design of the infrared remote control is based on Microchip produced chips for 16F877a template, cheap, simple circuit structure, whereby the design

6、of a simple infrared remote control design. Key words：PICSingle-chip infrared remote control is simple一、前言（一）開發(fā)的背景自從1800年英國天文學家赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射至今，紅外技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了將近兩個世紀。從那時開始，紅外輻射和紅外元件、部件的科學研究逐步發(fā)展，但發(fā)展比較緩慢，直到1940年前后才真正出現(xiàn)現(xiàn)代的紅外技術(shù)。隨著科技的不斷發(fā)展，各系統(tǒng)間的聯(lián)系越來越緊密，對各系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞的要求也越來越高，但是外部設(shè)備越多，連接用的線也越多，短距離聯(lián)接的發(fā)展必然要走向無線聯(lián)機，目前主要的短距離

7、無線連接技術(shù)有紅外通信技術(shù)和藍牙技術(shù)，前者采用紅外線，后者采用無線電波作為信息傳播的媒介。紅外無線通訊的技術(shù)與藍牙相比較，紅外技術(shù)具有比較成熟，接口電路簡單，成本低等諸多優(yōu)點。紅外遙控是通過紅外設(shè)備將單片機與外部設(shè)備聯(lián)系起來進行通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)間的無線通訊。自從紅外技術(shù)出現(xiàn)以來，美國、英國、前聯(lián)等國競相發(fā)展。特別是美國，大力研究紅外技術(shù)在軍事方面的應(yīng)用。目前，美國將紅外技術(shù)應(yīng)用于單兵裝備、裝甲車輛、航空和航天的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤以與武器制導(dǎo)等各個領(lǐng)域。 1993年，由二十多個大廠商發(fā)起成立了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（IrDA），統(tǒng)一了紅外通訊的標準，這就是目前被廣泛使用的IrDA紅外數(shù)據(jù)通訊協(xié)議與規(guī)。Ir

8、DA專司制訂和推進能共同使用的低成本紅外數(shù)據(jù)互連標準，支持點對點的工作模式。由于標準的統(tǒng)一和應(yīng)用的廣泛，更多的公司開始開發(fā)和生產(chǎn)IrDA模塊，技術(shù)的進步也使得IrDA模塊的集成越來越高，體積也越來越小。IrDA1.0可支持最高115.2kbps的通信速率，而IrDA1.1可以支持的通信速率達到4Mbps。本課題是專業(yè)知識綜合用于前沿科技的一個嘗試，本人堅信此次研究和設(shè)計的成果具有一定的現(xiàn)實意義。（二）開發(fā)的目標本系統(tǒng)的基本任務(wù)和目標就是，通過紅外發(fā)射電路的設(shè)計，實現(xiàn)單片機利用紅外信號，通過發(fā)射電路與外界聯(lián)系，實現(xiàn)對外的遙控控制，其中包含了輸入設(shè)備紅外鍵盤，和紅外傳感器的使用。借助軟件部分的設(shè)計

9、，實現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能，紅外遙控。總的說來，完成此設(shè)計主要有四個模塊：發(fā)射與接收電路的設(shè)計；編碼與解碼程序；紅外傳感器的選取和使用；紅外鍵盤的設(shè)計。（三）開發(fā)的思路 設(shè)計基于單片機的紅外遙控，我們要從發(fā)射接收電路，編碼解碼，傳感器，紅外鍵盤幾個方向入手。在軟件部分中，我們主要是先要畫好系統(tǒng)原理圖，還有明確系統(tǒng)各部分功能，發(fā)射接收電路的設(shè)計，編碼與解碼程序，在硬件部分中，主要是發(fā)射和接收電路的硬件設(shè)計，紅外傳感器的使用，以與紅外鍵盤的設(shè)計。二、設(shè)計基礎(chǔ)（一）PIC單片機的介紹1PIC單片機常識據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達13億片，且每年以大約16%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1

10、%。這說明單片機應(yīng)用在我國才剛剛起步，有著廣闊的前景。培養(yǎng)單片機應(yīng)用人才，特別是在工程技術(shù)人員中普與單片機知識有著重要的現(xiàn)實意義。當今單片機廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各異。針對具體情況，我們應(yīng)選何種型號呢？首先，我們來弄清兩個概念：集中指令集（CISC）和精簡指令集（RISC）。采用CISC結(jié)構(gòu)的單片機數(shù)據(jù)線和指令線分時復(fù)用，即所謂.諾伊曼結(jié)構(gòu)。它的指令豐富，功能較強，但取指令和取數(shù)據(jù)不能同時進行，速度受限，價格亦高。采用RISC結(jié)構(gòu)的單片機數(shù)據(jù)線和指令線分離，即所謂哈佛結(jié)構(gòu)。這使得取指令和取數(shù)據(jù)可同時進行，且由于一般指令線寬于數(shù)據(jù)線，使其指令較同類CISC單片機指令包含更多的處理信息，執(zhí)行效率更

11、高，速度亦更快。同時，這種單片機指令多為單字節(jié)，程序存儲器的空間利用率大大提高，有利于實現(xiàn)超小型化。屬于CISC結(jié)構(gòu)的單片機有Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、Winbond(華邦)W78系列、荷蘭Pilips的PCF80C51系列等；屬于RISC結(jié)構(gòu)的有Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、國三星公司的KS57C系列4位單片機、義隆的EM-78系列等。一般來說，控制關(guān)系較簡單的小家電，可以采用RISC型單片機；控制關(guān)系較復(fù)雜的場合，如通訊產(chǎn)品、工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)采用CISC單片機。不過，RISC單

12、片機的迅速完善，使其佼佼者在控制關(guān)系復(fù)雜的場合也毫不遜色。根據(jù)程序存儲方式的不同，單片機可分為EPROM、OTP（一次可編程）、QTP（掩膜）三種。我國一開始都采用ROMless型單片機（片無ROM，需片外配EPROM），對單片機的普與起了很大作用，但這種強調(diào)接口的單片機無法廣泛應(yīng)用，甚至走入了誤區(qū)。如單片機的應(yīng)用一味強調(diào)接口，外接I/O與存儲器，便失去了單片機的特色。目前單片機大都將程序存儲體置于其，給應(yīng)用帶來了極大的方便。2PIC單片機的特點和工作原理（1）PIC最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求。就實際而言，不同

13、的應(yīng)用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如，一個摩托車的點火器需要一個I/O較少、RAM與程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機，若采用40腳且功能強大的單片機，投資大不說，使用起來也不方便。PIC系列從低到高有幾十個型號，可以滿足各種需要。其中，PIC12C508單片機僅有8個引腳，是世界上最小的單片機。（2）精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機具有獨特的RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機相比，可以達到2:1的代碼壓縮，速度提高

14、4倍。（3）產(chǎn)品上市零等待（Zero time to market）。采用PIC的低價OTP型芯片，可使單片機在其應(yīng)用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。（4）PIC有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。OTP單片機開發(fā)系統(tǒng)的實時性是一個重要的指標，象普通51單片機的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實時性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實時性非常好。就我個人的經(jīng)驗看，還沒有出現(xiàn)過仿真結(jié)果與實際運行結(jié)果不同的情況。（5）其引腳具有防瞬態(tài)能力,通過限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與繼電器控制電路相連,無須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來極大方便。（6）

15、徹底的性。PIC以熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復(fù)熔絲。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。（7）自帶看門狗定時器，可以用來提高程序運行的可靠性。（8）睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方面已不能與新型的TIMSP430相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場合還是能滿足需要的。3PIC單片機的分類初檔8位單片機：PIC12C5XXX16C5X系列PIC16C5X系列是最早在市場上得到發(fā)展的系列，因其價格較低，且有較完善的開發(fā)手段，因此在國應(yīng)用最為廣泛；而PIC12C5XX是世界第一個八腳低價位單片機可用于簡單的智能控制等一些對單片機體積要求較高的地方，前景十分

16、廣闊。中檔8位單片機：PIC12C6XX/PIC16CXXX系列PIC中檔產(chǎn)品是Microchip近年來重點發(fā)展的系列產(chǎn)品，品種最為豐富，其性能比低檔產(chǎn)品有所提高，增加了中斷功能，指令周期可達到200ns，帶AD，部E2PROM數(shù)據(jù)存儲器，雙時鐘工作，比較輸出，捕捉輸入，PWM輸出，I2C和SPI接口，異步串行通訊（USART），模擬電壓比較器與LCD驅(qū)動等等，其封裝從8腳到68腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計中,價格適中，廣泛應(yīng)用在各類電子產(chǎn)品中高檔8位單片機：PIC17CXX系列PIC17CXX是適合高級復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)的系列產(chǎn)品，其性能在中檔位單片機的基礎(chǔ)上增加了硬件乘法器，指令周期可達

17、成160ns，它是目前世界上8位單片機中性價比最高的機種，可用于高、中檔產(chǎn)品的開發(fā)，如馬達控制（二）相關(guān)背景知識 116F877a基本知識（1）16F877a的基本架構(gòu)單片機是中央處理單元(CPU)，存儲器(Memory)與輸入/輸出單元三大部分組成。其中CPU可分為兩部分，即算術(shù)邏輯單元(ALU)與控制單元(CU)，CPU通過總線(BUS)執(zhí)行程式碼的Fetch、Decode、算術(shù)邏輯運算與讀寫時鐘信號的控制。存儲器單元提供存放程序與資料的空間，包含只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)。而輸入/輸出單元提供與外界周邊設(shè)備或元件的管道 ，如圖一所示。圖1 單片機基本架構(gòu)（2）PIC1

18、6F877a的特性說明如下：采用高性能的RISC CPU核心8位微電腦控制芯片8K14Flash程序存儲器5組I/O端口（A,B,C,D,E）368Bytes數(shù)據(jù)存儲器與256Bytes的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器2組8位定時器TMR0,TMR2，與1組16位定時器TMR1支持14個中斷處理（3）PIC16F877a單片機核心架構(gòu)PIC16F877a單片機是RISC架構(gòu)單片機，它所采用的Harvard結(jié)構(gòu)和過去一般單片機所采用的Von Neumann結(jié)構(gòu)最大的差異在于總線的改變，如圖2所示。Von Neumann結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的單片機結(jié)構(gòu)，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是在同一個存儲體區(qū)塊，存儲器與CPU之間

19、只使用單一總線，不論是對程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器作存取都是使用此總線，因此要完成一個指令通常必須依序使用總線，從指令的提取、解碼、資料讀取、執(zhí)行到資料的寫入，最后的結(jié)果是一個指令大都需要等待好幾個周期才能完成。Harvard結(jié)構(gòu)改善了這樣的缺點，主要是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器使用不同的存儲體區(qū)塊，而且也有各自獨立的總線，這樣的做法就大大改善了指令執(zhí)行的頻寬，兩條總線可以同時工作，最大的優(yōu)點是當一個指令在執(zhí)行時，已經(jīng)可以去抓下一個指令，因此對于運作的效率會有顯著的提升。圖2 Harvard架構(gòu)與Von Neumann架構(gòu)比較（4）存儲器基本知識PIC16F877a單片機共有3個存儲器塊，它們是程序存

20、儲器，數(shù)據(jù)存儲器，EEPROM數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器有它自己的總線，各自工作而不受對方影響。PIC16F877a有一個13位程序計數(shù)器它的尋址能力達8K14程序存儲器空間，而且PIC16F877a的Flash存儲器空間正好是8K14，當尋址超出上面可執(zhí)行的地址圍時將導(dǎo)致回繞。復(fù)位向量在0000h中，而中斷向量在0004h中。 數(shù)據(jù)存儲器被分為4個體，它包括通用寄存器(GPR)和特殊功能寄存器(FSR)，位 RP0，RP1是塊抉擇位。RP1 RP0 STATUS6:5=0 0 體0=01 體1 =10 體2 =11 體3 每個塊的圍達到7Fh（128bit），每個塊的較低位存儲單元保

21、存SFRS，在SFRS上面是GPRS作為靜態(tài)RAM操作的。所有執(zhí)行的塊包括SFR。一些經(jīng)常使用的SFRS可以從一個體鏡像到另一個體來減少代碼和實現(xiàn)快速訪問。 在實際應(yīng)用編程中會經(jīng)常使用到兩個比較特殊的寄存器：INDF和FSR。它們是實現(xiàn)間接尋址所必需的兩個寄存器。位于RAM數(shù)據(jù)存儲器的的最頂端、地址碼最小的INDF寄存器，它雖有地址編碼，但其實不是一個物理上的寄存器。間接尋址通過使用INDF寄存器而成為可能。任何使用INDF寄存器的指令其實是通過文件選擇寄存器FSR來訪問所指向的寄存器。在PIC16F877a中所采用的這種獨特而巧妙的構(gòu)想，可以使指令集得到很大程度的精簡。 電源控制寄存器PCO

22、N電源控制寄存器的容包括2個有效位，用其中一個來記錄和區(qū)分是否發(fā)生了上電復(fù)位、外部引腳輸入低電平引起的人工復(fù)位、還是看門狗超時溢出復(fù)位。在本系統(tǒng)的設(shè)計中就會用到該寄存器中的位進行判斷進入哪個程序模塊。 電源上電復(fù)位標志位 =1 沒有發(fā)生上電復(fù)位 =0 發(fā)生了上電復(fù)位。當發(fā)生上電復(fù)位之后，應(yīng)該用軟件與時將其置1，以便下次利用該比特來判斷是否發(fā)生了電源上電復(fù)位。2.FLASH程序存儲器的背景知識 存儲器是任何計算機系統(tǒng)都不可缺少的一類重要的外圍器件或部件。在計算機系統(tǒng)中應(yīng)用的存儲器有外部存儲器（又叫輔助存儲器）和部存儲器（又叫主存儲器）之分。外部存儲器有：磁帶存儲器（多用于大型計算機）、軟磁盤存儲

23、器、硬磁盤存儲器、只讀光盤存儲器、可讀寫光盤存儲器、卡式存儲器（例如IC卡）等；部存儲器目前都用半導(dǎo)體存儲器。而常見的半導(dǎo)體存儲器器件分為RAM、ROM和NVRAM，而它們往下又細分為多個分支，F(xiàn)LASH程序存儲器就是ROM中的一種，其容斷電后也不丟失，可反復(fù)檫寫多次，并且容易實現(xiàn)在線檫寫，其檫寫速度基本同于EEPROM，但是其制造成本更低、芯片面積更小。適應(yīng)于不僅要求容可以修改而掉電后又不丟失，而且又要求成本更低、存儲容量更大的電器設(shè)備中。雖然EEPROM和FLASH存儲器都可以多次電檫和電寫，但EEPROM的讀寫次數(shù)要高的多。因此，F(xiàn)LASH存儲器適合用來燒寫那些改動不太頻繁的用戶程序或參

24、數(shù)，有利于降低單片機成本。PIC16F87X單片機部同時具備兩種電檫和電寫存儲器，分別是用于存儲數(shù)據(jù)的EEPROM和用于固化用戶程序的FLASH，它們都能夠在適合PIC單片機正常工作的VDD電壓圍實現(xiàn)讀寫操作。也就是說，單片機部自帶電荷泵升壓電路，即使是燒寫操作也不需要外加高電壓。FLASH程序存儲器的讀寫操作是以14位的單指令字節(jié)為單位進行的，對于其的寫操作實際是對某一指定單元進行的“先檫除，后寫入”的操作。對于程序存儲器的讀寫操作允許進行“校驗和”的計算，以便提高可靠性。燒寫到FLASH程序存儲器中的容，不一定都是有效指令代碼，也可以利用這個14位寬的存儲器，存放一些固定參數(shù)等。當CPU執(zhí)

25、行到存放著這些無效指令代碼的區(qū)域是，產(chǎn)生與執(zhí)行空操作指令NOP同樣的結(jié)果。但是對于FLASH程序存儲器進行單個指令字節(jié)的寫入操作，將會暫停其他指令的執(zhí)行，直到寫操作完成，并在寫操作進行期間，不能對程序存儲器的任何單元進行取指操作，即在此期間不能執(zhí)行任何指令。原因是，F(xiàn)LASH是一個整體，當對其任何一個單元進行燒寫操作時，升壓電荷泵啟動工作，對FLASH整體施加了高電壓，在這個不適合FLASH正常讀取操作的高電壓存續(xù)期間，F(xiàn)LASH暫時失去了程序存儲器的角色。總之，F(xiàn)LASH不能同時扮演“被燒寫存儲器”和“取指令存儲器”雙重角色。為了解決這個矛盾，在PIC16F87X系列單片機中采用的解決方案是

26、，作為一個整體的FLASH程序存儲器，在對一個單元進行燒寫并且電源自動切換到電荷泵供電時，CPU自動停頓而進入等待狀態(tài)。在一次燒寫操作完畢，F(xiàn)LASH工作電壓再自動切換到正常值時，CPU才繼續(xù)執(zhí)行FLASH中的程序。對于PIC16F87X，在燒寫FLASH時，雖然不能執(zhí)行FLASH中的指令，但是系統(tǒng)時鐘仍然振蕩，片各個外圍模塊仍然正常工作，可以檢測到中斷事件的發(fā)生，并進行排隊等待，直到寫操作完成之后才會得到響應(yīng)。具體處理過程是，一旦寫操作完成，如果中斷源對應(yīng)的各個中斷屏蔽位都是開放的，并且該中斷源的中斷請求發(fā)生在寫操作期間，那么，在執(zhí)行完預(yù)先抓取到指令寄存器中的指令之后，將立刻轉(zhuǎn)向中斷矢量地址

27、去執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。FLASH不是直接影射到RAM存儲器地址空間的，也就是說，它并不與RAM統(tǒng)一編址。因此，F(xiàn)LASH兩者都不能被用戶程序直接訪問，而只能通過專用寄存器進行間接的訪問。為了達到間接訪問它們的目的，額外增加了6個特殊功能寄存器：EEADR、EEADRH、EEDATA、EEDATH、EECON1、EECON2。FLASH程序存儲器允許以指令字節(jié)（14位）進行讀寫操作，但是寫操作會暫停CPU對FLASH區(qū)中指令的執(zhí)行，直到寫操作完成。當CPU間接訪問FLASH程序存儲器時，EEADRA和EEADRH一起用來存放指向某一單元的13位（或12位或11位）地址碼，EEDATA和EEDAT

28、H一起用來存放即將被寫入或讀出的14位數(shù)據(jù)（實際是用戶程序的指令代碼）。依據(jù)部配置FLASH的容量不同，又可以分為以下3種情況。 對于PIC16F876877而言，配置的FLASH容量8K14。用到了EEADR和EEADRH寄存器對的低13位， EQ 213 =8K。雖然最高3位沒有用到，但是必須將這幾位清0。原因是，當EEADR和EEADRH部16位地址碼超出8K時，尋址圍并不會繞回到FLASH的低地址單元上。例如，當EEADR和EEADRH部16位地址碼為2000H時，尋址到的單元并不是0000H號單元。這樣做也便于用戶程序在PIC16F87X不同型號之間的移植和兼容。 對于PIC16F8

29、73874而言，配置的FLASH容量為4K14，為PIC16F876877的一半。所以僅用到了EEADR和EEADRH部16位地址碼的低12位，212=4K。雖然最高4位沒有用到，但是必須將這4位清0，理由同上。 對于PIC16F870871872而言，配置的FLASH容量僅為2K14，為PIC16F876877的1/4。所以，僅用到了EEADR和EEADRH部16位地址碼的低11位，211=2K。雖然最高5位沒有用到，但是必須要將這5位清0，理由同上。3.片F(xiàn)LASH程序存儲器結(jié)構(gòu)和操作原理圖3 FLASH數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)圖PIC16F877a單片機部，用于固化用戶程序的FLASH。也把它當作

30、一個外圍模塊來看待，對于它的操作與操作EEPROM數(shù)據(jù)存儲器也基本一樣，只是其數(shù)據(jù)寬度和地址寬度都需要增加，因此，地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器都增加到了一對。FLASH與單片機部總線之間，利用地址寄存器對EEADR：EEADRH和數(shù)據(jù)寄存器對EEDATA：EEDATH，作為用戶程序與FLASH存儲器打交道的對話窗口。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，以上述4個寄存器為界，其左邊，在工作寄存器W和4個寄存器之間經(jīng)過部數(shù)據(jù)總線進行的是數(shù)據(jù)傳送，是由CPU執(zhí)行用戶程序分4次來完成的；而右邊，在4個寄存器與FLASH之間的數(shù)據(jù)傳送則是靠硬件自動實現(xiàn)的。單片機向FLASH程序存儲器燒寫的程序代碼或數(shù)據(jù)，常常是最先來自于單片機外

31、部，方法是可以經(jīng)過端口模塊（如USART、SPI、I2C等），與外界進行通信并獲取程序代碼或數(shù)據(jù)，然后寫入FLASH。燒寫FLASH與向EEPROM中燒寫數(shù)據(jù)的操作過程相比，主要的不同之處有：地址碼有13位、12位或11位（分別對應(yīng)876877、873874和872871870），需要2個地址寄存器并行工作；數(shù)據(jù)有14位，也需要2個數(shù)據(jù)寄存器并行工作。對于以FLASH為對象的燒寫操作，與CPU以FLASH為指令來源的程序執(zhí)行，兩種操作行為之間存在著互斥關(guān)系。也就是說，這兩種操作絕對不能發(fā)生在同一時刻，其中的道理前面分析過。在對于FLASH寫操作期間，系統(tǒng)時鐘繼續(xù)振蕩，所有外設(shè)模塊繼續(xù)工作，如果

32、中斷處于使能狀態(tài)，發(fā)生的中斷請求將排隊等候。一旦寫操作完成，CPU將繼續(xù)執(zhí)行被中止的程序。能否燒寫FLASH，還與系統(tǒng)配置字的WRT位有關(guān)。在用程序燒寫器經(jīng)過在線串行編程（ICSP）引腳，對單片機進行燒寫編程時如果將WRT位清0，此后就不能再以執(zhí)行用戶程序來操縱控制寄存器EECON的方式，燒寫FLASH程序存儲器，如表1所列。我們在此可以主要關(guān)注部寫操作與WRT的對應(yīng)關(guān)系。表1 部FLASH程序存儲器的讀寫狀態(tài)表配置位FLASH程序存儲器區(qū)間部ICSPCP1CP0WRT讀操作寫操作讀操作寫操作00X全部是不不不010未保護區(qū)間是不是不保護區(qū)間是不不不011未保護區(qū)間是是是不保護區(qū)間是不不不10

33、0未保護區(qū)間是不是不保護區(qū)間是不不不101未保護區(qū)間是是是不保護區(qū)間是不不不表2.10 部FLASH程序存儲器的讀寫狀態(tài)表(續(xù))110全部是不是是111全部是是是是說明： ICSP讀寫操作指借助于“程序燒寫器”經(jīng)過在線串行編程（ICSP）引腳對單片機片存儲器進行讀寫操作； 部讀寫操作以執(zhí)行用戶程序和通過操縱控制寄存器EECON的方式進行讀寫操作燒寫FLASH比燒寫EEPROM更需要慎重，以防程序失控導(dǎo)致死機。與向EEPROM單元中一次燒寫數(shù)據(jù)過程一樣，燒寫FLASH也需要多個步驟才能完成：應(yīng)事先把長地址和長數(shù)據(jù)分別放入地址寄存器對EEADRH：EEADR和數(shù)據(jù)寄存器EEDATH：EEDATA中

34、，把EEPGD控制位置1，再將寫允許位WREN置1，最后再把寫啟動位WR置1。除了正在對于FLASH進行寫操作之外，平時WREN始終保持為0。只有在前一次的操作中把控制位WREN置1，后面的操作才能把控制位WR置1，也就是，這兩位的置1操作，絕對不能在1條指令的執(zhí)行過程中同時完成，必須安排兩條指令。在一次寫操作完畢之后，WREN位由軟件清0。在一次寫操作尚未完成之前，如果用軟件清除WREN位，則不會停止本次寫操作過程。寫FLASH程序存儲器的操作步驟如下。把長地址碼分兩步送入地址寄存器對EEADRH：EEADR中，并且保證地址不能超出目標單片機部FLASH的最址圍（對于870871872，2K

35、14的最址碼是07FFH；對于873874，4K14的最址碼是0FFFH；對于876877，8K14的最址碼是1FFFH）。 把準備燒寫的14位數(shù)據(jù)分兩步送入數(shù)據(jù)寄存器對EEDATH：EEDATA中。把控制位EEPGD置位，以指定FLASH作為燒寫對象。 把寫使能位WREN置1，允許后面進行寫操作。 清除全局中斷控制位GIE，關(guān)閉所有中斷請求。 執(zhí)行專用的“5指令序列”這5條指令是固定搭配，道理同前： 用一條移動指令把55H寫入到W； 用一條移動指令再把W中的55H轉(zhuǎn)入控制寄存器EECON2中； 用一條移動指令把AAH寫入到W； 用一條移動指令再把W中的AAH轉(zhuǎn)入控制寄存器EECON2中； 操

36、作啟動控制位WR置1。 執(zhí)行2條NOP指令，給單片機足夠的進入寫操作的時間。 放開中斷總屏蔽位（如果打算利用EEIF中斷功能的話）。 清除寫允許位WREN，在本次寫操作沒有完畢之前，禁止重開新的一次寫操作。當寫操作完成時，控制位WR被硬件自動清0，中斷標志位EEIF被硬件置1（該位必須由軟件清0）。由于在對FLASH的寫操作期間，CPU不能執(zhí)行任何指令，因此，就不能使用軟件查詢方式檢驗WR狀態(tài)位或EEIF標志位，來判定寫操作是否完成。對于FLASH程序存儲器的寫操作是事關(guān)系統(tǒng)安全運行的大問題，需要謹慎對待，并且可以充分利用PIC16F87X單片機為解決此類問題而配置的一些片軟、硬件資源，來設(shè)計

37、一些有效的方法和措施。為了防止意外寫操作行為的發(fā)生，（意外寫操作主要是指由于某些偶然的原因單片機自發(fā)進行的、可能導(dǎo)致不良后果的一類寫操作行為。在某些特殊情況下單片機是不適合對FLASH程序存儲器進行寫操作的。）PIC16F87X單片機部建立了多種保障機制。在上電復(fù)位時，寫操作使能控制位WREN自動被清0，以防止上電期間可能發(fā)生的意外寫操作。72ms的上電延時復(fù)位定時器PWRT（如果系統(tǒng)配置字定義為使能，即=0），也可以防止上電期間可能發(fā)生的意外寫操作。可以由軟件編程的寫操作使能控制位WREN，平時保持為0，為寫操作的啟動設(shè)置了一道關(guān)卡。廠家規(guī)定的寫操作專用的“5指令序列”，如果順序顛倒、密碼出

38、錯、不連續(xù)執(zhí)行等，都不能啟動寫操作，從而有效地防止關(guān)機、電源跌落、電源受到強烈干擾、軟件失控期間，可能發(fā)生的意外寫操作。對于FLASH程序存儲器防止意外寫操作，PIC16F87X單片機部，額外設(shè)置了更加嚴格的限制。那就是系統(tǒng)配置字中的CP1、CP0和WRT這3位（見表2.2或系統(tǒng)配置字的說明部分）。當CP1：CP0=00時，無論WRT等于何值，都會禁止任何對于FLASH存儲器的寫操作；當WRT=0時，無論CP1：CP0等于何值，也都會禁止任何對于FLASH存儲器的寫操作。況且這三位不是由軟件所能改動的。一旦設(shè)置了此種寫保護功能，若想把它解除，只能對芯片全部擦除。4編碼與解碼原理（1）遙控發(fā)射器

39、編碼發(fā)射電路編碼原理（一般家庭用的DVD、VCD、音響都使用這種編碼方式）。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：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的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖4所示。圖4 遙控碼的“0”和“1” （注：所有波形為接收端的與發(fā)射相反）上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，

40、如圖5所示。圖5 遙控信號編碼波形圖UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶 識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）與其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間，圖6為發(fā)射波形圖。圖6 遙控連發(fā)信號波形當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一

41、個引導(dǎo)碼（9ms）,一個結(jié)果碼 （4.5ms）,低8位地址碼（9ms18ms）,高8位地址碼（9ms18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼 （9ms18ms）組成。如果按鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.25ms）組成。圖7 引導(dǎo)碼 圖8連發(fā)碼（2）遙控信號接收與解碼接收電路可以使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。接收器對外只有3個引腳：Out、GN

42、D、Vcc與單片機接口非常方便，如圖9所示。圖 9 脈沖信號輸出直接接在單片機的IO 口。 GND接在系統(tǒng)的地線（0V）； Vcc接在系統(tǒng)的電源正極（+5V）；把紅外遙控器每一個按鍵的鍵值讀出來，并且通過實驗板上P1口的8個LED顯示出來，在解碼成功的同時并且能發(fā)出“嘀嘀嘀”的提示音。三 、各部分設(shè)計與實現(xiàn)（一）原理與總體設(shè)計紅外遙控系統(tǒng)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行控制操作，如圖所示。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，如圖10所示。圖10 紅外線遙控系統(tǒng)框圖（二）各部分軟硬件實現(xiàn)1.紅

43、外傳感器這里我們采用HS0038，HS0038 一體化紅外接收頭，接收頻率為38kHz1kHz管腳依次為： 1GND 2VCC 3OUT連接時，在VCC與GND之間并入一個0.1uF的電容有助于改進信號質(zhì)量。其可以用于遙控編碼接收，也可以用于低碼率的數(shù)據(jù)通訊。HS0038 信號電平： 38kHz 紅外發(fā)射接收到時：OUT低電平輸出 38kHz 紅外發(fā)射接收不到時：OUT高電平輸出Hs0038的使用注意事項：38kHz紅外發(fā)射信號在HS0038接收角度圍邊沿區(qū)域時，接收信號不斷振蕩無法穩(wěn)定，因此為保證信號質(zhì)量，使用時發(fā)射接收盡力正對為好；HS0038用于數(shù)據(jù)通訊時，在標準RS232下，波特率設(shè)置

44、不要大于2400bps，否則HS0038無法區(qū)分到接收的信號（2400bps接近其帶寬極限了）。2紅外鍵盤 紅外鍵盤原理圖，如圖11、12、13、14。圖11圖12圖13圖143.通用同步異步收發(fā)器USARTPIC16F87X單片機部集成了兩個類型不同的串行通信模塊，即通用同步異步收發(fā)器USART（universal synchronousasynchronous receiver transmitter）模塊和主控同步串行端口MSSP（master synchronous serial port）模塊。前者的主要應(yīng)用目標是系統(tǒng)之間的遠距離串行通信；而后者的主要應(yīng)用目標是系統(tǒng)部近距離的串行擴展

45、。與USART模塊有關(guān)的寄存器有9個，都在RAM陣列中具有統(tǒng)一的地址編碼。如表2所示。表2 與USART模塊相關(guān)的寄存器寄存器名稱寄存器符號寄存器地址寄存器容bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1Bit0中斷控制寄存器INTCON0BH/8BH/10BH/18BHGIEPEIET0IEINTERBIET0IFINTFRBIF第一外設(shè)中斷標志寄存器PIR10CHPSPIFADIFRCIFTXIFSSPIFCCP1-IFTMR2-IFTMR1-IF第一外設(shè)中斷屏蔽寄存器PIE18CHPSPIEADIERCIETXIESSPIECCP1-IETMR2-IETMR1-IFC口方向寄存

46、器TRISC87HTRISC7TRISC6TRISC5TRISC4TRISC3TRISC2TRISC1TRISC0發(fā)送狀態(tài)兼控制寄存器TXSTA98HCSRCTX9TXENSYNC_BRGHTRMTTX9D接收狀態(tài)兼控制寄存器RCSTA18HSPENRX9SRENCRENADDENFERROERRRX9D發(fā)送寄存器TXREG19HUSART發(fā)送緩沖寄存器接收寄存器RCREG1AHUSART接收緩沖寄存器波特率寄存器SPBRG99H對于波特率發(fā)生器產(chǎn)生波特率的定義值發(fā)送狀態(tài)兼控制寄存器TXSTA，它是一個bit3不用，bit1只讀，其余6位可讀寫的寄存器，其中沒有一位讀取時會返回0。其中的SYN

47、C位是USART同步異步選擇位。等于1時，是同步模式，等于0時是異步模式；TXEN是發(fā)送使能位，為1時是使能發(fā)送，為0時是關(guān)閉發(fā)送功能。RCSTA是接收狀態(tài)兼控制寄存器，它是一個低三位只讀、高5位可讀寫的寄存器。其中的CREN是連續(xù)接收使能位。在異步模式下：等于1表示使能連續(xù)接收，等于0則是禁止連續(xù)接收；在同步模式下，等于1表示使能連續(xù)接收，直到該位被清0為止。該位優(yōu)先于SREN位。等于0表示關(guān)閉連續(xù)接收。USART發(fā)送緩沖寄存器TXREG也是一個用戶程序可讀寫的寄存器。每次用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)都是通過寫入該緩沖器來實現(xiàn)的。USART接收緩沖寄存器RCREG是一個用戶程序可讀寫的寄存器。每次從對方傳

48、送過來的數(shù)據(jù)，用戶都是從該緩沖器最后讀取出來的。SPBRG寄存器是用來控制一個獨立的8位定時器的溢出周期。該寄存器的設(shè)定值（0255）與波特率成反比關(guān)系。在同步方式下波特率僅由這一個寄存器決定，在異步方式下則由BRGH位和該寄存器共同確定。四、總結(jié)和體會通過這次紅外遙控的畢業(yè)設(shè)計，學習和使用芯片的具體應(yīng)用，傳感器的選用，明白了不同芯片外圍接口使用時的工作方式。熟練掌握了它們的運用環(huán)境和使用時的方式控制，以與編程命令字的設(shè)置。進一步了解了所學芯片的基本的編程步驟與各種方式命令字的使用。將書本上所學的東西用在實際當中了，這加深了我們對可編程器件的理解。在這次設(shè)計過程中我有幾點深刻的體會。1.經(jīng)過這

49、次設(shè)計，我體會到應(yīng)該掌握豐富的理論知識，理論知識是設(shè)計的前提。但同時又決不能局限于理論。如某些地方的元件取值，應(yīng)該大膽的根據(jù)經(jīng)驗去判斷。2.平時課堂上所學習的知識大多比較舊，作為電子專業(yè)的學生，由于專業(yè)特點自己更要積極查閱當前的最新信息資料。一個人不可能什么都學過，什么都懂，因此，當你在設(shè)計過程中需要用一些不曾學過的東西時，就要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己的應(yīng)用能力，而且還能增長自己見識，補充最新的專業(yè)知識。3.實踐能力得到了進一步提高，在設(shè)計過程中積累了一些經(jīng)驗。4.設(shè)計對以前學過的理論知識起到了回顧作用。在整個設(shè)計之中是對數(shù)字電路、模擬電路課程，單片機，微機原理等課程

50、是綜合應(yīng)用，并對其加以進一步的消化和鞏固，加深了對以前所學課程知識的掌握。5.在設(shè)計過程中，深深感受到自己在對一些器件的了解上，還存在很大差距，對他們的功能，參數(shù)都不是太熟悉。但是通過這次理論與實際的結(jié)合之后，認識比以前有不少提高。 五、辭首先感我的父母，正是你們的默默的付出，才讓我完成大學四年的學習，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康是我最大的幸福。還要感汪光宅老師，強老師，在畢業(yè)設(shè)計的制作過程中，老師們對我自始自終悉心教導(dǎo)、不斷鼓勵、一直督促我學習和制作，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計 ，也教給了我很多新的知識，令我獲益匪淺。他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度深深的影響著我，讓我受益一生，不論是工作還是生活中。同

51、時我還要感梁明華，偉，亮宇，茍慶松等同學，正是他們同時給我的幫助，才讓我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成。在此，對汪光宅老師、強老師以與給我提供幫助的同學致以誠摯的意。祝你們工作順利，身體健康！附錄（一）紅外鍵盤相關(guān)程序用WHILE實現(xiàn)的延時程序void delay16(unsigned int i)while(-i);/*void delay882us(void)delay16(100);/*void delay1000us(void)delay16(115);/*void delay4740us(void)delay16(546);非中斷方式串口輸出void ComOutChar(unsigned

52、char OutData)SBUF = OutData; /輸出字符while(!TI); /空語句判斷字符是否發(fā)完TI = 0; /清TI/*/串口初始化晶振為.0592M方式波特率/*void InitCom(void)SCON = 0 x50; /串口方式,允許接收TMOD = 0 x21; /定時器定時方式,定時為模式，位模式TH1 = 0 xFd;/設(shè)波特率為TL1 = 0 xFd;PCON = 0 x00; /波特率不加倍控制,SMOD為RI = 0;/清收發(fā)標志TI = 0;TR1 = 1; /啟動定時器（二）編碼與解碼程序接收，程序如下RF:BTFSC PORTB,2 GOTO

53、 RF1BTFSS DOWNBIT CLRF RTCCOUNTBSF DOWNBIT BTFSS UPBIT RETLW 0BTFSC IDBIT GOTO RF3MOVLW 2AHSUBWF RTCCOUNT,0BTFSS STATUS,0GOTO RF2MOVLW 36HSUBWF RTCCOUNT,0BTFSC STATUS,0GOTO RF2BTFSC IDBITGOTO RF3MOVLW .8MOVWF LOOPMOVLW .3MOVWF LOOPCOUNTCLRF DATACOUNTBSF IDBITBSF DOWNBITBCF UPBITCLRF RTCCOUNTRETLW 0R

54、F1:BTFSS DOWNBITRETLW 0BSF UPBITRETLW 0RF2:BCF DOWNBITBCF UPBITBCF IDBITCLRF RTCCOUNTRETLW 0 ;遙控接收RF3:MOVLW 02HSUBWF RTCCOUNT,0BTFSS STATUS,0GOTO RF4MOVLW 0CHSUBWF RTCCOUNT,0BTFSS STATUS,0GOTO RF4GOTO RF2RF4:MOVLW 08HSUBWF RTCCOUNT,0BTFSC STATUS,0BSF 3H,0MOVLW 07HSUBWF RTCCOUNT,0BTFSS STATUS,0BCF 3H,0RLF DATACOUNT,1BSF DOWNBITBCF UPBITCLRF RTCCOUNTDECFSZ LOOP,1RETLW 0MOVLW .8MOVWF LOOPDECFSZ LOOPCOUNTRETLW 0BSF RFBIT BCF DOWNBITBCF UPBITBCF IDBITCLRF RTCCOUNTRETLW 0/TIME:BTFSC TIMEPD1GOTO TIME1M