紅外抄表電度表抄表器

1、設(shè)計(jì)主題：紅外線抄表電能表-抄表裝置畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作業(yè)本畢業(yè)項(xiàng)目（論文）題目：紅外線抄表電能表-抄表裝置原始數(shù)據(jù)：近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，無線技術(shù)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透，尤其是紅外無線技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安防和人們的日常生活中。本文詳細(xì)介紹了紅外抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并使用keil仿真軟件對開發(fā)的C語言程序進(jìn)行了驗(yàn)證。本文第五章對系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和改進(jìn)進(jìn)行了探討，為系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分主要是紅外通信原理。系統(tǒng)在可行性和可靠性分析的基礎(chǔ)上，參照工程設(shè)計(jì)方法確定了模塊化設(shè)計(jì)的思路。該系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊組成：控制模塊、發(fā)射模塊、接收

2、模塊和顯示模塊。 38kHz頻率用作數(shù)據(jù)通信的載波。發(fā)射和接收模塊對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，并通過LCD液晶顯示器顯示接收到的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還具有掉電保護(hù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。使用紅外抄表器完成瑣碎的抄表工作。從而從根本上杜絕了“目視觀察”帶來的隨機(jī)誤差，大大提高了抄表效率。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容：本文主要介紹AT89S51單片機(jī)控制的紅外抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊組成：控制模塊、發(fā)射模塊、接收模塊和顯示模塊。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是通過發(fā)射板的3個(gè)按鈕按照一定的計(jì)算規(guī)則得到的。發(fā)射管發(fā)射的38kHz頻率載波由單片機(jī)編程控制。發(fā)射模塊對發(fā)射的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和編碼，然后通過發(fā)射管的轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)

3、換成紅外光脈沖發(fā)射到空氣中；接收模塊對接收到的紅外光脈沖進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，解調(diào)解碼，還原為原始數(shù)字信號(hào)。接收到的數(shù)據(jù)通過LCD1602液晶顯示器顯示。主要參考資料：1胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M，清華大學(xué)， 1996，48 622德進(jìn)，MCS-51系列單片機(jī)接口電路及應(yīng)用實(shí)例M，航空航天大學(xué)，1990，21843 戚薇，婷，MCU C51編程教程與實(shí)驗(yàn)M，航天，20064凌志浩，儀器原理與設(shè)計(jì)技術(shù)M5 徐小平，小燕，程傳生。 PCB設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)教程M，郵電大學(xué)，20086胡偉，季曉恒，MCU C編程與應(yīng)用實(shí)例M，人民郵電，20037 程道喜，傳感器信號(hào)處理與接口M，科學(xué)，19898蔣欣，華軍，董軍

4、，MCU編程與應(yīng)用從基礎(chǔ)到實(shí)踐M，電子工業(yè)，20019胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M，清華大學(xué)，1995，（6），11212610常瓚，紅外與超聲波遙控M，人民郵電，199711 宇翔，新型遙控接收模塊HS0038J，無線電，1998學(xué)生需提交的文件：畢業(yè)設(shè)計(jì)作業(yè)本畢業(yè)項(xiàng)目中期清單畢業(yè)論文設(shè)計(jì)評分評估表紙日程：第 1 至第 3 周：數(shù)據(jù)回顧、文獻(xiàn)回顧。第 4 周：提交開場報(bào)告。第 5 周至第 6 周：整體計(jì)劃設(shè)計(jì)。第 7 至 11 周：數(shù)據(jù)收集。第 12 周至第 14 周：改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并撰寫畢業(yè)論文。第15周：修改和完善畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。專業(yè)班測控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）工作開始

5、和結(jié)束日期導(dǎo)師簽字日期主要（部門）主任簽字日期紅外線抄表電能表-抄表裝置概括近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，無線技術(shù)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透，尤其是紅外無線技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安防和人們的日常生活中。本文詳細(xì)介紹了紅外抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并使用keil仿真軟件對開發(fā)的C語言程序進(jìn)行了驗(yàn)證。本文第五章對系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和改進(jìn)進(jìn)行了探討，為系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本系統(tǒng)的關(guān)鍵部分主要是紅外通信原理。系統(tǒng)在可行性和可靠性分析的基礎(chǔ)上，參照工程設(shè)計(jì)方法確定了模塊化設(shè)計(jì)的思路。該系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊組成：控制模塊、發(fā)射模塊、接收模塊和顯示模塊。 38kHz頻率用作數(shù)據(jù)

6、通信的載波。發(fā)射和接收模塊對數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，并通過LCD液晶顯示器顯示接收到的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還具有掉電保護(hù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。使用紅外抄表器完成瑣碎的抄表工作。從而從根本上杜絕了“目視觀察”帶來的隨機(jī)誤差，大大提高了抄表效率。關(guān)鍵詞：通信，紅外抄表，微控制器，調(diào)制，解調(diào)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc310543257 1簡介 6 _ _ PAGEREF _Toc310543257 h HYPERLINK l _Toc310543258 1.1選題背景及意義 PAGEREF _Toc310543258 h 6 HYPERLINK l _Toc3105432

7、59 1.2課題6總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc310543259 h HYPERLINK l _Toc310543260 2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc310543260 h 8 HYPERLINK l _Toc310543261 2.1控制模塊 PAGEREF _Toc310543261 h 8 HYPERLINK l _Toc310543262 2.2發(fā)射模塊 PAGEREF _Toc310543262 h 9 HYPERLINK l _Toc310543263 2.3接收模塊 PAGEREF _Toc310543263 h 11 HYPERLINK l _Toc310

8、543264 2.4顯示模塊 PAGEREF _Toc310543264 h 13 HYPERLINK l _Toc310543265 3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc310543265 h 17 HYPERLINK l _Toc310543266 3.1 38kHz頻率產(chǎn)生與傳輸方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc310543266 h 18 HYPERLINK l _Toc310543267 3.2數(shù)據(jù)計(jì)算程序 PAGEREF _Toc310543267 h 20 HYPERLINK l _Toc310543268 3.3顯示模塊編程 PAGEREF _Toc310543268 h

9、21 HYPERLINK l _Toc310543269 3.3.1數(shù)碼管顯示 PAGEREF _Toc310543269 h 21 HYPERLINK l _Toc310543270 3.3.2 LCD液晶顯示程序 PAGEREF _Toc310543270 h 22 HYPERLINK l _Toc310543271 3.4接收模塊編程 PAGEREF _Toc310543271 h 26 HYPERLINK l _Toc310543272 4電路板的制作 PAGEREF _Toc310543272 h 28 HYPERLINK l _Toc310543273 4.1示意圖的繪制 PAGE

10、REF _Toc310543273 h 28 HYPERLINK l _Toc310543274 4.2 PCB圖的生成 PAGEREF _Toc310543274 h 28 HYPERLINK l _Toc310543275 4.3印刷和焊接電路板 PAGEREF _Toc310543275 h 29 HYPERLINK l _Toc310543276 5系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc310543276 h 30 HYPERLINK l _Toc310543277 5.1硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc310543277 h 30 HYPERLINK l _Toc310543278 5

11、.2軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc310543278 h 30 HYPERLINK l _Toc310543279 結(jié)束語 PAGEREF _Toc310543279 h 32 HYPERLINK l _Toc310543280 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc310543280 h 33 HYPERLINK l _Toc310543281 致 PAGEREF _Toc310543281 h 34 HYPERLINK l _Toc310543282 附錄 1：啟動(dòng)示意圖 PAGEREF _Toc310543282 h 36 HYPERLINK l _Toc310543283 附錄二：接收

12、機(jī)原理圖 PAGEREF _Toc310543283 h 37 HYPERLINK l _Toc310543284 附錄三：源程序 PAGEREF _Toc310543284 h 381 簡介1.1 選題背景及意義眾所周知，電表是非常重要的計(jì)量器具，其計(jì)量精度直接關(guān)系到千家萬戶的利益。為此，國家制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，各電表生產(chǎn)企業(yè)在嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，實(shí)施更嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上，每一張出廠的合格表都經(jīng)過了嚴(yán)格的驗(yàn)證和錯(cuò)誤處理，而這些錯(cuò)誤處理通常包括硬件和軟件處理。因此，用戶最終使用的電表計(jì)量精度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。然而，在電表的實(shí)際應(yīng)用過程中，由于人為操作給其測量帶來各種隨機(jī)誤差，最突出的就是抄

13、表。目前，在我國，大部分抄表工作仍采用“目視觀察”。即抄表人員挨家挨戶抄電能表的表值。可想而知，這種抄表方式效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、不準(zhǔn)確，但在國內(nèi)仍占據(jù)主流地位。所以“人眼”抄表帶來很多不便。目前，我國城鄉(xiāng)居民的電表、水表、燃?xì)獗淼某矸绞交径际侨斯こ?，即抄表人員每個(gè)月對水表、電表、燃?xì)獗硪灰徊楸?。這種落后的方式耗費(fèi)大量的人力物力，數(shù)據(jù)采集時(shí)間跨度大，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確率低。因此，國家有關(guān)部門規(guī)定，未來計(jì)算機(jī)自動(dòng)抄表系統(tǒng)將逐步取代傳統(tǒng)的人工抄表。使用紅外抄表器完成瑣碎的抄表工作。從而從根本上杜絕了“目視觀察”帶來的隨機(jī)誤差，大大提高了抄表效率。本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)的紅外抄表系統(tǒng)，它利用紅外這種非

14、電信號(hào)作為傳輸介質(zhì)來傳輸數(shù)據(jù)信息。實(shí)現(xiàn)電能表抄表，通過LCD液晶顯示屏顯示讀數(shù)，完成電能表用電量的復(fù)制。1.2 課題總體設(shè)計(jì)方案本文主要介紹AT89S51單片機(jī)控制的紅外抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊組成：控制模塊、發(fā)射模塊、接收模塊和顯示模塊。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是通過發(fā)射板的3個(gè)按鈕按照一定的計(jì)算規(guī)則得到的。發(fā)射管發(fā)射的38kHz頻率載波由單片機(jī)編程控制。發(fā)射模塊對發(fā)射的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和編碼，然后通過發(fā)射管的轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成紅外光脈沖發(fā)射到空氣中；接收模塊對接收到的紅外光脈沖進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，解調(diào)解碼，還原為原始數(shù)字信號(hào)。接收到的數(shù)據(jù)通過LCD1602液晶顯示器顯示。圖1-1 電源及電池

15、供電電路設(shè)計(jì)圖系統(tǒng)具有斷電保護(hù)功能，可在斷電時(shí)保護(hù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。圖 1-1 顯示了電源和電池供電電路的設(shè)計(jì)。有外接電源時(shí)，VCC電壓高于電池電壓，二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電池不給單片機(jī)供電；當(dāng)VCC電壓低于電池電壓時(shí)，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，電池為單片機(jī)供電，保證數(shù)據(jù)不丟失。 .它還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可以按整體鍵查看之前收到的數(shù)據(jù)。圖 1-2 顯示了系統(tǒng)工作的總體框圖。單片機(jī)發(fā)射模塊致接收模塊單片機(jī)顯示模塊數(shù)據(jù)設(shè)置顯示模塊圖1-2系統(tǒng)框圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件電路主要由兩個(gè)單片機(jī)控制模塊、發(fā)射模塊、接收模塊、顯示模塊和一些外圍驅(qū)動(dòng)電路組成。2.1 控制模塊圖 2-1 AT89S51 實(shí)體圖AT89S5

16、1是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)。該芯片包含 4K 可編程 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器。該設(shè)備采用 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) 8051 指令。系統(tǒng)和引腳。它在單片機(jī)芯片中集成了可在線（ISP）或傳統(tǒng)方法編程的Flash程序存儲(chǔ)器和通用8位微處理器。 ATMEL功能強(qiáng)大，價(jià)格低廉。 AT89S51單片機(jī)可提供多種高性價(jià)比應(yīng)用，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 89S51單片機(jī)實(shí)物圖如圖2-1所示。AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)閃存、128字節(jié)RAM、32個(gè)I/O端口、看門狗（WDT）、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、1個(gè)5

17、向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行通信口、片上振蕩器和時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89S51 可以低至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的省電操作模式。空閑模式停止 CPU 的工作，但內(nèi)容 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信端口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電模式節(jié)省了 RAM 的容量，但振蕩器停止并且所有其他工作部件都被禁用，直到下一次硬件復(fù)位。AT89S51在日常應(yīng)用中經(jīng)常用到，也熟悉其最基本的電路驅(qū)動(dòng)電路。首先要有一個(gè)5V驅(qū)動(dòng)直流電源。現(xiàn)在已有5V直流供電模塊，可以直接用5V直流供電模塊作為電源驅(qū)動(dòng)單片機(jī)AT89S51。這是在 VCC 引腳連接 5V 電源。 GND 接地，此時(shí) EA 腳接 5V 電源，

18、無需下載程序。接下來，我們需要給AT89S51一個(gè)時(shí)鐘電路。為了方便計(jì)算時(shí)鐘頻率，我們在引腳 XTAT1 和 XTAL2 上設(shè)計(jì)了外部 12M 晶振的振蕩模式。再加上兩個(gè) 30pF 的電容，就構(gòu)成了時(shí)鐘電路。最后，還有一個(gè)復(fù)位電路。單片機(jī)的復(fù)位由外部復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)。復(fù)位引腳RST通過施密特觸發(fā)器連接到復(fù)位電路。施密特觸發(fā)器用于抑制噪聲。施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，即可得到部分復(fù)位操作所需的信號(hào)。 .復(fù)位電路采用10K電阻，外加10uF電解電容和復(fù)位按鈕，組成復(fù)位電路。由于AT89S51的內(nèi)存足夠了，我就不用設(shè)計(jì)外擴(kuò)內(nèi)存的電路了。專門設(shè)計(jì)的 AT89S51 最基本的外圍電路已經(jīng)設(shè)計(jì)完

19、成，最小系統(tǒng)原理圖如圖 2-2 所示。圖2-2 最小系統(tǒng)示意圖2.2發(fā)射模塊紅外發(fā)射模塊使用紅外發(fā)光二極管發(fā)射調(diào)制后的紅外光波。紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外光被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，然后送到前置放大器進(jìn)行放大。紅外發(fā)射電路的信號(hào)一般采用二級(jí)調(diào)制。在紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)調(diào)制方式中，采用脈沖調(diào)制的二進(jìn)制不歸零碼。這種調(diào)制方式比較簡單，編解碼方便，有利于電路的簡化。紅外發(fā)射管主要有LED封裝行業(yè)常用的三個(gè)波段，分別為： 850nm 、 875nm 、 940nm 。根據(jù)波長的特性，使用的產(chǎn)品也有很大差異。 850nm波長主要用于紅外監(jiān)控設(shè)備，875nm波長主要用于醫(yī)療設(shè)備，940nm波長主要用于紅外控制設(shè)備。該

20、系統(tǒng)使用紅外 940nm 波段。圖 2-3 為紅外發(fā)射二極管的實(shí)物圖。圖2-3 發(fā)射極二極管實(shí)物圖對于 QUOTE 紅外發(fā)射模塊，要注意以下問題：首先，由于紅外發(fā)射二極管PN結(jié)電容的存在，其工作頻率會(huì)受到影響 QUOTE 。二、由于紅外發(fā)光二極管大多采用球面透鏡封裝，紅外發(fā)光二極管的發(fā)射指向角較小，為了提高發(fā)射光的指向特性，使之在較寬的范圍內(nèi)偏移正常，方法應(yīng)該使用多管道并發(fā)。但是為了綜合考慮這個(gè)系統(tǒng)，還是使用了紅外線發(fā)射管。圖2-4 發(fā)射管連接圖本系統(tǒng)紅外發(fā)射模塊的連接方法如圖2-4所示，接單片機(jī)的P1.0引腳。兩個(gè)電阻是用來限流的，R121是防止過大電流燒壞三極管，R122是防止過大電流燒壞

21、紅外線發(fā)射管D121，三極管主要起到放大電流的作用，使紅外發(fā)射更遠(yuǎn)，當(dāng)單片機(jī)P1.0端口賦值為1時(shí)，三極管工作，紅外發(fā)射管工作發(fā)射紅外線。當(dāng)單片機(jī)的P1.0賦值為0時(shí)，三極管不工作，紅外發(fā)射管不工作。發(fā)射管部工作流程圖如圖2-5所示。圖2-5 發(fā)射管部工作流程2.3 接收模塊集成紅外接收模塊集數(shù)據(jù)信號(hào)的接收、放大、檢測、整形為一體，輸出單片機(jī)可識(shí)別的信號(hào)，大大簡化了接收電路的復(fù)雜度和電路的設(shè)計(jì)，便于使用。本系統(tǒng)采用紅外一體化接收機(jī)（HS0038）。接收模塊實(shí)物圖如圖 2-6 所示。 HS0038采用黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受太陽光、熒光燈等光源的干擾。它具有磁屏蔽、低功耗和高靈敏度。在用小功率發(fā)射

22、管發(fā)射信號(hào)的情況下，接收距離可達(dá)35m 。它與TTL和CMOS電路兼容。 HS0038為立式側(cè)受光型。它接收頻率為38 kHz、周期約為26 s的紅外信號(hào)。同時(shí)對信號(hào)進(jìn)行放大、檢測、整形，得到TTL電平的編碼信號(hào)。這三個(gè)引腳分別是地、+5 V電源和解調(diào)信號(hào)輸出。圖2-6 接收模塊實(shí)物圖 圖 2-7 接收模塊測試圖表 2-1 紅外接收模塊主要參數(shù)工作電壓4.8-5.3V工作電流1.7-2.7mA接收頻率38kHz峰值波長940nm靜態(tài)輸出高水平輸出低電平0.4V輸出高電平接近工作電壓2-7所示電路可以對紅外一體機(jī)進(jìn)行質(zhì)量測試。在HS0038的電源端子2和信號(hào)輸出端子3之間連接一個(gè)二極管和一個(gè)發(fā)光

23、二極管后，再與指定的工作電源（+ 5V ）匹配，當(dāng)您按住遙控器并按任意按鍵接收頭，發(fā)光二極管會(huì)閃爍，表示紅外接收頭和遙控器工作正常；如果發(fā)光二極管不閃爍，說明紅外接收頭和至少一個(gè)遙控器損壞。只要遙控器工作正常，就很容易判斷紅外接收器的好壞。使用紅外接收模塊時(shí)，請確保HS0038接收模塊良好接地，以防干擾。由于本模塊抗連續(xù)脈動(dòng)光干擾的特性，在數(shù)據(jù)通信時(shí)，致一個(gè)字節(jié)，暫停大小為一個(gè)字節(jié)占用的時(shí)間寬度。 ，以滿足該模塊的脈動(dòng)占空比要求。如果致一個(gè)字節(jié)后沒有停頓，接收方會(huì)認(rèn)為是光噪聲，導(dǎo)致通信失敗。接收模塊的部分結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。圖2-8 接收模塊結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)在使用接收模塊時(shí)在電源端和接地端之間加了

24、一個(gè)電容，主要是因?yàn)殡娫床ㄐ斡绊懶盘?hào)的輸入，加一個(gè)電容有濾波和提高靈敏度的作用。接收模塊的連接示意圖如圖 2-9 所示。圖2-9 接收管原理連接圖2.4 顯示模塊該液晶顯示模組具有體積小、功耗低、顯示能力豐富的特點(diǎn)。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓來控制其顯示區(qū)域。本系統(tǒng)發(fā)射板使用的顯示模塊為4位共陽極LED數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示待致數(shù)據(jù)。使用數(shù)碼管顯示信息時(shí)，由于每個(gè)數(shù)碼管至少需要8個(gè)I/O口，如果需要多個(gè)數(shù)碼管，則需要的I/O口太多，而單片機(jī)的I/O口是有限的。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用動(dòng)態(tài)顯示的方法來解決這個(gè)問題。下面簡單介紹一下數(shù)碼管。數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件。它

25、的基本單元是一個(gè)發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管。數(shù)碼管多一個(gè)LED單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位數(shù)碼管；按LED單元的連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極連接在一起形成一個(gè)共陽極（COM）的數(shù)碼管。使用共陽極數(shù)碼管時(shí)，共極COM應(yīng)接+5V。當(dāng)某一場的 LED 的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)的場就會(huì)亮起。當(dāng)某一場的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)的場將不亮。 .共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極連接在一起形成共陰極（COM）的數(shù)碼管。使用共陰極數(shù)碼管時(shí)，共極COM應(yīng)接地線GND。當(dāng)某一場的LED的陽極處于高電平

26、時(shí)，相應(yīng)的場就會(huì)亮起。當(dāng)某一場的陽極為低電平時(shí)，對應(yīng)的場不亮。系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示器顯示接收到的數(shù)據(jù)信息。 LCD1602可顯示2行16個(gè)字符，具有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7和RS、R/W、E三個(gè)控制端口，工作電壓為5V。 LCD 1602液晶模組的字符生成存儲(chǔ)器（CGROM）存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符分別是：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用符號(hào)、日文假名等，每個(gè)字符是有一個(gè)固定的代碼。例如，大寫英文字母“A”的代碼為 01000001B (41H)。顯示時(shí)，模塊顯示地址41H處的點(diǎn)陣字符圖形，我們可以看到字母“A”。 LCD1602的結(jié)構(gòu)由DDRAM、CGROM、IR

27、、DR、BF、AC等大規(guī)模集成電路組成。 (1) DDRAM是數(shù)據(jù)顯示用的RAM，用來存放LCD要顯示的數(shù)據(jù)。只要將標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼放入DDRAM中，控制電路就會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器，并顯示出ASCII對應(yīng)的字符。 . (2) CGROM是字符生成器ROM，用戶可以使用它來存儲(chǔ)特殊形狀的字符代碼。 CGROM 最多可存儲(chǔ) 8 個(gè)字符。 (3) IR為指令寄存器，負(fù)責(zé)存放MCU要寫入LCD的指令碼。當(dāng) RS 和 R/W 引腳信號(hào)為 0 且 E 引腳信號(hào)由 1 變?yōu)?0 時(shí)，D0-D7 引腳上的數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在 IR 寄存器中。 (4) DR是數(shù)據(jù)寄存器，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)單片機(jī)要寫入CGRAM或DDROM

28、的數(shù)據(jù)。因此，DR 可以看作是一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。當(dāng) RS 和 R/W 引腳信號(hào)為 1 且 E 引腳信號(hào)從 1 變?yōu)?0 時(shí)，讀取數(shù)據(jù)。當(dāng) RS 引腳信號(hào)為 1，R/W 引腳信號(hào)為 0 且 E 引腳信號(hào)由 1 變?yōu)?0 時(shí)，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)。圖2-10 LCD液晶顯示器示意圖圖 2-10 為液晶顯示器的示意圖。 8 位數(shù)據(jù)總線由微控制器的 I/O 端口 P2 控制。 RS管腳的高低電平控制數(shù)據(jù)和指令的寫入，R/W管腳的高低電平控制數(shù)據(jù)的讀寫。圖 2-11 顯示了模擬接線圖。 LCD液晶屏的第三腳接滑動(dòng)壓敏電阻，目的是調(diào)節(jié)LCD的對比度，使顯示達(dá)到合適的效果。當(dāng)電阻滑動(dòng)最靠近電源端時(shí)對比度最弱，而當(dāng)電阻滑

29、動(dòng)最靠近接地端時(shí)對比度最高。但是當(dāng)對比度太高時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“重影”，所以使用滑動(dòng)壓敏電阻來調(diào)節(jié)對比度。 LCD1602液晶顯示器的主要技術(shù)參數(shù)如表2-2所示。圖 2-12 顯示了讀操作時(shí)序的控制器接口圖。表2-2 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)顯示容量162 個(gè)字符芯片工作電壓4.5-5.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓5.0V字符大小2.954.35（寬高） mm表 2-3 LCD1602 LCD 接口信號(hào)說明編號(hào)象征引腳說明編號(hào)象征引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)輸入/輸出2VDD正電源10D3數(shù)據(jù)輸入/輸出3VLLCD偏置信號(hào)11D4數(shù)據(jù)輸入/輸出4RS數(shù)據(jù)/命令選擇器12D

30、5數(shù)據(jù)輸入/輸出5讀/寫讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)輸入/輸出6乙使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)輸入/輸出7D0數(shù)據(jù)輸入/輸出15BLA背光正極8D1數(shù)據(jù)輸入/輸出16黑色背光負(fù)極圖 2-11 模擬接線圖圖2-12 讀操作時(shí)序控制器接口圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序的編程將涉及編程語言的選擇。我們先看看匯編語言和C語言的特點(diǎn)，然后再選擇語言。(1) C語言：C語言是國外廣泛使用的計(jì)算機(jī)語言，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用人員應(yīng)掌握的編程工具。 C語言功能豐富、表達(dá)能力強(qiáng)、使用靈活方便、應(yīng)用廣泛、目標(biāo)程序效率高、可移植性好。它既具有高級(jí)語言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語言的許多特點(diǎn)。因此，C語言特別適合編寫系統(tǒng)軟件。除了這些特點(diǎn)，C語言還具有以下

31、優(yōu)點(diǎn)：在不完全了解單片機(jī)系統(tǒng)具體硬件的情況下，也可以編譯出符合硬件實(shí)際專業(yè)水平的程序；可以適應(yīng)片上存儲(chǔ)器的大?。恢袛喾?wù)程序 現(xiàn)場保護(hù)與恢復(fù)，中斷向量表的填充與單片機(jī)直接相關(guān)，均由C編譯器處理；提供通用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫供用戶直接使用；頭文件中定義了宏，用于描述復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型和函數(shù)原型，有利于程序的移植和支持單片機(jī)的系列產(chǎn)品的開發(fā)；語法檢查嚴(yán)格，錯(cuò)誤少，在高級(jí)語言級(jí)別可以輕松快速消除；可以方便地接受多種應(yīng)用程序，例如片上資源的初始化由專門的應(yīng)用程序自動(dòng)生成；再比如，有實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，可以調(diào)度多任務(wù)，簡化用戶編程，提高操作安全性等。(2) 匯編語言：匯編語言是計(jì)算機(jī)能夠提供給用戶的最快、最有效的語言

32、，也是唯一能夠利用計(jì)算機(jī)的所有硬件特性，直接控制硬件的語言。是必不可少的，而且對于很多需要直接控制硬件的應(yīng)用來說，使用匯編語言是很有必要的。除了這些特性之外，匯編語言還具有以下特性：占用內(nèi)存單元和CPU資源少，可直接控制硬件；程序短，執(zhí)行速度快； 可直接調(diào)用單片機(jī)所有資源，有效利用單片機(jī)獨(dú)有特性； 能準(zhǔn)確掌握指令的執(zhí)行時(shí)間，適用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。紅外抄表系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)主要由主程序、發(fā)射程序、顯示程序和接收程序組成。通過以上兩種語言的分析，由于C語言程序有利于實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的算法，同時(shí)程序也更復(fù)雜，要控制多個(gè)組件模塊。為了能夠以簡單有序的方式編輯程序。兩種語言都有自己獨(dú)特的特點(diǎn)。結(jié)合自己的情況，我

33、對C語言比對匯編語言更熟悉，而且C語言的應(yīng)用時(shí)間比匯編語言要長，所以最終選擇用C語言編寫系統(tǒng)程序。圖 3-1 為紅外抄表系統(tǒng)的整體程序流程圖。初始化操作在系統(tǒng)開始工作時(shí)進(jìn)行。是否致數(shù)據(jù)由key控制。初始化子程序數(shù)值按鍵掃描數(shù)碼管顯示是運(yùn)行接收程序LCD顯示后續(xù)處理接收按鍵掃描開始運(yùn)行致程序否圖 3-1 系統(tǒng)軟件流程圖3.1 38kHz頻率產(chǎn)生及發(fā)射方案設(shè)計(jì)38kHz頻率可有效防止陽光和燈光的干擾，使通訊距離更遠(yuǎn)?，F(xiàn)在討論生成 38kHz 頻率的兩個(gè)選項(xiàng)。選項(xiàng) 1：分頻電路產(chǎn)生圖 3-2 分頻電路圖如圖 3-2 所示，將 455kHz 晶振除以 12 得到 38kHz。由455 kHz晶振CRY

34、、反相器74HC04和電阻電容組成的振蕩器產(chǎn)生455 kHz的方波信號(hào)。經(jīng)過脈沖分頻器74LS92，六分頻成為75.83 kHz的脈沖信號(hào)。然后通過D觸發(fā)器組成的2頻/整形電路變成38 kHz的方波信號(hào)。本方案的振蕩器采用晶振，因?yàn)榫д竦念l率非常穩(wěn)定。 RC振蕩器穩(wěn)定性差，常因偏差大而縮短控制距離。選項(xiàng) 2：軟件生成 38kHz 頻率f=38kHzT=1/f計(jì)算出的T26.3us如圖3-5所示，發(fā)射管接單片機(jī)的P1.0引腳，所以只要控制單片機(jī)P1.0引腳的高低電平周期，周期為26.3us .程序如下：對于(a=aa;a0;a-)出=1；我=7；而(i0)i-;出=0；以下程序先致3.028ms

35、 38kHz頻率，然后停止致2.012ms。這兩個(gè)段用于讓接收模塊識(shí)別和防止來自其他信號(hào)的干擾。然后開始致數(shù)據(jù)，經(jīng)過k H z(40) （致時(shí)間為1ms）后，判斷數(shù)據(jù)的最后一位是“1”還是“0”。如果數(shù)據(jù)為“1”，則停止致delayms(93) ，否則停止致delayms(65) (1ms)。致一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)， num=num1個(gè)數(shù)據(jù)位右移一位，然后判斷致。這樣，數(shù)據(jù)致了 8 次。致命令k H z(20)后，停止致。致和接收波形如圖 3-3 所示。a=2ms b=1ms c=1.5ms圖 3-3 致和接收波形千赫茲（116）；延誤（125）；for(num1=8;num10;num1-)千赫茲（4

36、0）；如果（數(shù)字&0 x001）delayms(93);/延遲1.5ms別的delayms(65);/延遲1ms數(shù)=數(shù)1；如圖 3-4 所示，載波頻率為 38kHz：低電平為 17us，高電平為 9us，17+9=26us 比 26.3 快一點(diǎn)。高低電平時(shí)間不是一個(gè)固定值，只要總和等于26us，就致38khz的頻率。圖 3-4 計(jì)算出的載波頻率3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算程序系統(tǒng)使用發(fā)射板的三個(gè)按鍵設(shè)置要致的數(shù)據(jù)。這三個(gè)鍵是一、十和一百控制鍵。數(shù)值計(jì)算規(guī)則如下：每按一次按鈕，相應(yīng)的位就會(huì)增加一。使用軟件編程將每一位相加。每個(gè)位最多只能按到9，超過9時(shí)返回0，蜂鳴器響一次，重復(fù)計(jì)算。比如點(diǎn)擊數(shù)位、十位、百位

37、，得到數(shù)據(jù)111。計(jì)算規(guī)則很簡單。以下程序?yàn)榘傥豢刂疲?key1 為百位控制鍵。首先，執(zhí)行鍵掃描。當(dāng)按鍵引腳為低電平時(shí)，表示按鍵未被按下，繼續(xù)等待；當(dāng)引腳為高電平時(shí)，表示按鍵被按下。按下后蜂鳴器響一次，百位加一。計(jì)算百位的部分程序如下：如果（鍵1=0）延遲毫秒（10）；如果（鍵1=0）而（！key1）；白+;如果（白=10）白=0；啤酒=1；延遲毫秒（100）；啤酒=0；以上是百位的計(jì)算過程，十位和個(gè)位同樣如此。掃描一次按鍵后，執(zhí)行總計(jì)算程序并由數(shù)碼管顯示?？偤陀?jì)算公式為： zong=bai*100+shi*10+ge 。3.3 顯示模塊編程3.3.1 數(shù)碼管顯示在數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示程序中，每一

38、位的延遲時(shí)間非常重要。如果延遲時(shí)間長，會(huì)出現(xiàn)閃爍；如果延遲時(shí)間太短，則顯示會(huì)變暗并出現(xiàn)重影。所有數(shù)碼管的段位選擇都是連在一起的，動(dòng)態(tài)顯示是多個(gè)數(shù)碼管交替顯示，利用人類視覺暫留功能，人們可以看到多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示。編程時(shí)需要輸出段選擇和位選擇信號(hào)。位選擇信號(hào)選擇其中一個(gè)數(shù)碼管，然后輸出段碼，使數(shù)碼管顯示所需的內(nèi)容。延遲一段時(shí)間后，選擇另一個(gè)數(shù)碼管。然后輸出對應(yīng)的段碼，高速交替。比如需要顯示數(shù)字“12”時(shí)，先輸出位選擇信號(hào)選擇第一個(gè)數(shù)碼管，延時(shí)一段時(shí)間后輸出段碼1，選擇第二個(gè)數(shù)碼管，輸出2的段碼。如果上述過程以一定的速度循環(huán)執(zhí)行，則可以顯示“12”。由于交替的速度非?？?，所以人眼看到的是一個(gè)連續(xù)的

39、“12”。先顯示百位，延遲后顯示十位，最后顯示所有位。它將按照設(shè)定的時(shí)間連續(xù)顯示。交替顯示，利用人類視覺暫留，可以讓人們看到同時(shí)顯示的多個(gè)數(shù)碼管。使看到 3 個(gè)連續(xù)的數(shù)字。一些程序如下：P2=dispcodebai;P0=dispbitcode0；延遲毫秒（10）；P0=dispbitcode3；P2=dispcodeshi;P0=dispbitcode1；延遲毫秒（10）；P0=dispbitcode3；3.3.2 LCD液晶顯示方案液晶顯示器的分類方法很多，通常按其顯示方式可分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示，液晶顯示器還有多灰度和彩色顯示。按驅(qū)動(dòng)方式可分為靜態(tài)、簡單矩陣和有源矩陣三

40、種。(1)線段的顯示點(diǎn)陣形式的液晶由MN個(gè)顯示單元組成。假設(shè)液晶顯示器有64行，每行128列，每8列對應(yīng)1個(gè)字節(jié)的8位，即每行由16個(gè)字節(jié)組成，共168=128個(gè)點(diǎn)，64屏幕上的16個(gè)顯示單元對應(yīng)顯示RAM區(qū)的1024個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的容量對應(yīng)顯示屏幕上相應(yīng)位置的亮度。例如，屏幕第一行的亮度由 RAM 區(qū) 000H00FH 的 16 字節(jié)容量決定。 (000H)=FFH時(shí)，屏幕左上角顯示一條長度為8點(diǎn)的短亮線；當(dāng)(3FFH)=FFH時(shí)，屏幕右下角顯示一條短亮線；當(dāng) (000H)=FFH, (001H)=00H, (002H)=00H,.(00EH)=00H, (00FH)=00H 時(shí)，屏幕上會(huì)

41、顯示一條由 8 條亮線和 8 條暗線組成的虛線屏幕頂部。這是液晶顯示器的基本原理。(2)字符的顯示用 LCD 顯示字符比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 68 或 88 的點(diǎn)陣組成，需要找到顯示 RAM 區(qū)域的 8 個(gè)字節(jié)對應(yīng)于顯示屏上的某些位置，并使每個(gè)字段的不同位為“1”，其他為“0”，“1”亮，“0”不亮。這樣就形成了一定的性格。但是，對于帶字符發(fā)生器的控制器，控制器可以工作在文本模式，根據(jù)LCD上顯示的行列數(shù)和每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)置光標(biāo), 并致到這里。輸入字符對應(yīng)的代碼。(3)漢字顯示漢字的顯示一般采用圖形的形式。預(yù)先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般使用字體提取軟件），每

42、個(gè)漢字占32B，分為左右兩半，各占16B，左邊是1、3、 5.右邊是2,4,6.根據(jù)LCD上顯示的行列號(hào)和每行的列數(shù)，可以找到顯示RAM對應(yīng)的地址，光標(biāo)為設(shè)置，并致要顯示的漢字的第一個(gè)字符。段，光標(biāo)位置加1，致第二個(gè)字節(jié)，換行與列對齊，致第三個(gè)字節(jié)直到顯示32B，LCD上就可以得到一個(gè)完整的漢字了。 1602 LCD 模塊控制器的控制指令如表 3-1 所示。 LCD 液晶顯示流程圖如圖 3-5 所示。表 3-1 1602 LCD 模塊控制器說明序列號(hào)操作說明RS讀/寫D7D6D5D4D3D2D1D01清晰的顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3設(shè)置輸入模式00000001ID

43、小號(hào)4顯示開/關(guān)控制0000001DC乙5光標(biāo)或字符移位000001S/C右/左*6設(shè)置功能00001深度學(xué)習(xí)F*7設(shè)置字符生成內(nèi)存地址0001字符生成內(nèi)存地址8設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址9讀取繁忙標(biāo)志或地址01高爐柜臺(tái)地址10將數(shù)據(jù)寫入 CGRAM 或 DDRAM）10要寫入的數(shù)據(jù)11從 CGRAM 或 DDRAM 讀取11讀取數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕操作和光標(biāo)操作都是通過指令編程實(shí)現(xiàn)的。 （注：1為高電平，0為低電平）命令1：清空顯示，命令代碼為01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H命令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回地址00H命令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置命令4：顯示開關(guān)控制

44、命令 5：光標(biāo)或顯示移位命令6：功能設(shè)置命令指令 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：讀取忙信號(hào)和光標(biāo)地址指令 10：寫入數(shù)據(jù)指令11：讀取數(shù)據(jù)開始LCD初始化延時(shí)設(shè)第一行顯示位置顯示第一行內(nèi)容設(shè)第二行并顯示位置顯示第二行內(nèi)容圖 3-5 液晶顯示流程圖液晶顯示模塊是慢速顯示設(shè)備，所以在執(zhí)行每條命令之前，請確保模塊的busy標(biāo)志為低，表示不忙，否則命令無效。當(dāng)要顯示字符時(shí)，首先要輸入顯示字符地址，即告訴模塊在哪里顯示字符。 LCD1602 液晶屏的顯示地址如圖3-6 所示。圖 3-6 LCD1602 液晶屏顯示地址比如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么直接寫40

45、H可以將光標(biāo)定位到第二行第一個(gè)字符的位置嗎？這樣不行，因?yàn)閷戯@示地址時(shí)要求最高位D7為恒定高電平1，所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B（80H）=11000000B（C0H）。在液晶模組的初始化中，首先要設(shè)置它的顯示模式。當(dāng)液晶模組顯示字符時(shí)，光標(biāo)會(huì)自動(dòng)向右移動(dòng)，無需人工干預(yù)。在輸入每條命令之前，需要判斷液晶模塊是否處于忙碌狀態(tài)。LCD 1602液晶模組存儲(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、常用符號(hào)、日文假名等。有固定的代碼。例如，大寫英文字母“A”的代碼為 01000001B (41H)。顯示時(shí)，模塊顯示地址41H處

46、的點(diǎn)陣字符圖形，我們可以看到字母“A” 。一些程序如下：無效 adr_write（無符號(hào)字符 adr）延遲（20）；e=0;rs=0；rw=0；e=1；lcd_data=adr；e=0;使用時(shí)要進(jìn)行初始化操作，如兩行顯示、清晰顯示、是否需要光標(biāo)、從哪里開始顯示等。一些程序如下：adr_write(0 x38); /兩行顯示，5*7模式adr_write(0 x01);/清除顯示adr_write(0 x0c); /整體顯示開啟，光標(biāo)不顯示adr_write(0 x06);adr_write(0 x80);/從第一行的第一個(gè)位置開始顯示“請通電！”從坐標(biāo) (0,0) 和 (1,0) 將為空。然后

47、按照相同的顯示定位顯示“Has Boot!”和“想你！” .最后顯示接收到的數(shù)據(jù)，第一行顯示“DianDuShuZhi:”加值，第二行為空。無效的顯示初始化（）str_write(請開機(jī)！);str_write( );無效的 display_on()str_write(已開機(jī)！);str_write(想你！);無效顯示（）str_write(點(diǎn)讀術(shù)志：);按下積分鍵時(shí)，顯示之前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。由于這種設(shè)計(jì)的顯示屏比較小，所以只設(shè)置了4個(gè)讀數(shù)顯示。第一行顯示兩個(gè)數(shù)字，第二行顯示兩個(gè)數(shù)字，顯示方法為：第一行： DS1: +value DS2: +value第二行： DS 3 : +value DS 4

48、 : +value一些程序如下：str_write(DS1:);ddr_write(tablenum1/100);ddr_write(tablenum1/10%10);ddr_write(tablenum1%10);str_write(DS2:);ddr_write(tablenum2/100);ddr_write(tablenum2/10%10);ddr_write(tablenum2%10);3.4 接收模塊編程紅外接收器在接收數(shù)據(jù)時(shí)，首先要識(shí)別脈沖信號(hào)，判斷是否為所需信號(hào)。系統(tǒng)采用外部中斷方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和解碼。當(dāng)接收到一個(gè)紅外信號(hào)時(shí)，立即屏蔽其他紅外信號(hào)并識(shí)別該信號(hào)。部分識(shí)別流程如下

49、：無效 sieasdf() 中斷 0EX0=0；對于(a=5;a0;a-)delayms(35);/延遲0.5ms判斷5次5*0.5=2.5ms進(jìn)行5次判斷，如圖3-7所示：發(fā)射模塊發(fā)射頻率為3ms38kHz，接收模塊進(jìn)行2.5ms判斷。如果是正確的信號(hào)，則執(zhí)行解碼過程，否則跳出解碼過程。程序的解碼部分如下：如果（腿）delayms(72);/延遲1ms判斷是否為高電平如果（在）delayms(115);/延遲使其超過2ms； 2.5+1+1.623=5.123ms圖 3-7 波形識(shí)別對于(a=10;a0;a-)而在）;delayms(86);/延遲1.188ms判斷IO電平數(shù)=數(shù)1；如果（在

50、）delayms(31);/延遲0.6ms門=數(shù)字；解碼完成如果不是正確的信號(hào)，它會(huì)跳出來。跳出程序： if(in)fleg=0;4 電路板的制作4.1 示意圖繪制本次設(shè)計(jì)的紅外通信系統(tǒng)的原理是在綜合分析其可行性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，查閱大量資料，在圖書館和網(wǎng)上查閱資料，制作電路原理圖得到的。在我有了可靠的電路原理圖后，我需要做的就是將電路原理圖變成一個(gè)硬件，使其能夠執(zhí)行其預(yù)期功能。如果使用萬能板，則不需要畫電路圖，只需按照原理圖將元器件放在萬能板上，用電線焊接即可。但是，使用萬能板時(shí)有很多不便之處。比如焊接過程中需要跳線，板子本身不夠美觀。所以為了得到更好的效果，我們一般都使用腐蝕板，所以我們第

51、一步就是在protel 99SE中畫出電路原理圖。本設(shè)計(jì)的電路圖中的元件基本都在protel 99SE的標(biāo)準(zhǔn)元件庫中，但是四位七段共陽極數(shù)碼管在標(biāo)準(zhǔn)庫中沒有找到，所以畫圖的時(shí)候需要畫一個(gè)電路原理圖。數(shù)碼管，也做了個(gè)封裝圖，用的LCD1602在庫元件和封裝中沒有找到，這也需要我測量元件的管腳，找出它的原始參數(shù)，做成原圖和包庫。做完這些，基本上就可以畫出完整的電路原理圖了。首先，我們需要調(diào)用組件庫中的各個(gè)組件，將各個(gè)模塊的組件放在一起，然后用線將它們連接起來，就完成了原理圖的基本繪制。4.2 PCB圖的生成在上一節(jié)中，我提到了在protel 99SE中繪制的示意圖。如果要生成用于制作電路板的PCB

52、圖，首先要確認(rèn)我們之前繪制的電路原理圖的正確性，并確定各個(gè)元件的連接。它們都是連接在一起的，所以我們需要在生成PCB之前對每個(gè)組件進(jìn)行封裝。封裝庫中沒有的元器件必須自己制作，比如上面提到的四位七段數(shù)碼管的封裝。封裝每個(gè)組件時(shí)，定義每個(gè)組件的編號(hào)，編號(hào)必須一一對應(yīng)，不重復(fù)。電阻：AXIAL0.3AXIAL0.7 其中0.40.7是指電阻的長度，一般用AXIAL0.4陶瓷電容：RAD0.1RAD0.3 其中0.10.3是指電容的大小，一般用RAD0.1電解電容：RB.1/.2RB.4/.8 其中.1/.2.4/.8指的是電容的大小。一般470uF用RB.3/.6二極管：DIODE0.4DIODE0

53、.7 其中，0.40.7是指二極管的長度。一般使用DIODE0.4。集成塊：DIP8DIP40，其中840指多少個(gè)引腳，8個(gè)引腳為DIP8貼片電阻石英晶體振蕩器：XTAL1單排多針插座：SIP雙直列式組件：DIP然后進(jìn)行元件的電氣檢查。如果檢查沒有錯(cuò)誤，則表明沒有錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，連接未連接等，只會(huì)在示意圖中指示。然后是生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)告，顯示所有組件的包號(hào)、序列號(hào)等。只要沒有錯(cuò)誤就可以生成PCB圖。 PCB生成后，需要接線，焊盤的大小，線的粗細(xì)，每個(gè)元件的實(shí)際位置。接線是一件很麻煩的事情。既要盡量不要穿越，也要美美等等。這個(gè)工作時(shí)間長的話，兩三天到一周，熟悉的話半個(gè)半時(shí)間就可以完成一天又一天。就

54、像我之前沒有太多的接觸，所以接線比較困難，需要更多的時(shí)間，但我也從中學(xué)到了很多。4.3 板印刷和焊接考慮到本系統(tǒng)用到的元器件少，大部分功能都是通過軟件編程實(shí)現(xiàn)的，也考慮到畢業(yè)設(shè)計(jì)的成本，所以使用的板子都是手工制作的PCB板。在電路板的生產(chǎn)中，首先要進(jìn)行電路布局。使用PROTEL軟件模擬實(shí)際電路板的電路方向，盡量避免電路交叉短路，電源電路盡量布置在電路板最外圈。 PCB板燒毀后，焊接工作開始。焊接后，檢查電路板，將原始電路圖與實(shí)際焊接的電路板進(jìn)行比較。由于電路不多，可用萬用表的歐姆檔或短路聲音指示功能檢測焊點(diǎn)，避免焊接過程。同時(shí)保證漏焊、虛焊、走線錯(cuò)誤等問題，保證制作電路與原設(shè)計(jì)電路的一致性。5

55、 系統(tǒng)調(diào)試5.1 硬件調(diào)試本設(shè)計(jì)的硬件部分主要是顯示模塊、發(fā)射和接收模塊。硬件電路功能檢測主要測試以下幾個(gè)部分。對于顯示電路，由于采用四位數(shù)碼管顯示，首先要確定數(shù)碼管的共陰還是共陽。所以首先用萬用表檢查它是什么極性。然后先修好，檢查顯示電路是否能正常顯示。最后將其焊接上。對于接收模塊，在HS0038的電源端和信號(hào)輸出端之間連接一個(gè)二極管和一個(gè)發(fā)光二極管，然后加上指定的工作電源（+5V ）。當(dāng)LED閃爍時(shí)，表示紅外接收器和遙控器工作正常；如果 LED 不閃爍，則說明紅外接收器和遙控器至少有一個(gè)損壞。只要遙控器工作正常，就很容易判斷紅外接收器的好壞。邏輯故障排查：這類故障通常是由于電路板設(shè)計(jì)和加工

56、過程中的工藝錯(cuò)誤造成的。主要包括錯(cuò)線、斷路、短路。排除的方法是先將加工好的印制板與原理圖仔細(xì)對比，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電力系統(tǒng)檢查，防止電源短路和極性錯(cuò)誤。必要時(shí)可使用數(shù)字萬用表的短路測試功能，縮短故障排除時(shí)間。排除組件故障：此類錯(cuò)誤有兩個(gè)原因：一是購買時(shí)組件壞了；另一種是由于安裝錯(cuò)誤導(dǎo)致組件燒壞?？蓹z查部件的型號(hào)、規(guī)格、安裝是否與設(shè)計(jì)要求一致。確保安裝正確后，使用更換方法排除錯(cuò)誤。電源故障排除：打開電源前，一定要檢查電源電壓的極性，否則容易造成集成塊損壞。上電后，檢查各個(gè)插件的引腳電位，一般先檢查V CC和GND之間的電位。5.2 軟件調(diào)試軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試采用子模塊實(shí)現(xiàn)的方法。本設(shè)計(jì)軟件

57、調(diào)試中的子模塊包括顯示模塊、致和接收模塊。在各個(gè)獨(dú)立模塊的功能調(diào)試成功后，通過主程序?qū)⑦@些模塊程序合并在一起，最后調(diào)試合并后的總程序。每個(gè)軟件模塊必須首先通過 PC 和仿真器進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)仿真效果達(dá)到要求后，將其燒寫到單片機(jī)中，看能否在實(shí)際電路板上正常工作。編程語言的軟件設(shè)計(jì)是用C語言編寫的。LED顯示屏問題：本設(shè)計(jì)的最終解決方案是使用LED顯示屏來實(shí)現(xiàn)顯示功能。最初數(shù)碼管顯示不正常，出現(xiàn)閃爍。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，這是由于延遲時(shí)間選擇不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致人眼產(chǎn)生視覺暫留效果，必須給每個(gè)顯示器加上適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲。由于一開始選擇的延遲時(shí)間太短，會(huì)出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。增加顯示延時(shí)后，數(shù)碼管顯示正常。蜂鳴器啟動(dòng)異常問題：蜂

58、鳴器的啟動(dòng)/關(guān)閉是通過單片機(jī)輸出的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)按下按鈕時(shí)，單片機(jī)給控制端口賦值，從而啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。程序最初寫的時(shí)候，鍵盤控制部分和往常一樣添加了按鍵去抖程序。實(shí)際調(diào)試中發(fā)現(xiàn)按鍵無響應(yīng)。這是因?yàn)樵阪I盤控制程序中，除防振程序外，還增加了按鍵提示音程序（每按一次鍵盤，蜂鳴器發(fā)出“嗶”聲）。由于子程序調(diào)用的時(shí)候?qū)嶋H上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了延時(shí)，所以加上按鍵去抖程序的延時(shí)后，延時(shí)時(shí)間過長，按鍵響應(yīng)不靈敏。通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，子程序本身產(chǎn)生的延時(shí)可以滿足按鍵去抖延時(shí)的要求，因此無需在鍵盤控制程序中添加專門的按鍵去抖程序。取消按鍵去抖程序后，按鍵控制靈敏度恢復(fù)正常。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、紅外

59、通信的設(shè)計(jì)和顯示模塊的設(shè)計(jì)。通過單片機(jī)編程獲取38kHz頻率的載波，致的數(shù)據(jù)由LED數(shù)碼管顯示，紅外通訊傳輸，LCD顯示。總結(jié)整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作和完成過程，我有很多經(jīng)驗(yàn)和以下結(jié)論：(1)對整個(gè)紅外通信系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，了解紅外通信原理。(2)本人對液晶顯示器的了解有很深的印象，選擇市面上應(yīng)用比較廣泛的LCD1602。(3) 整個(gè)系統(tǒng)模塊化，對各個(gè)單個(gè)模塊進(jìn)行對比設(shè)計(jì)。編程時(shí)，先對單個(gè)模塊進(jìn)行編程，然后再將各個(gè)模塊進(jìn)行集成，達(dá)到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。(4) 深入了解各個(gè)模塊使用的芯片元器件，了解各個(gè)芯片的功能。(5)在畫原理圖的時(shí)候，我也學(xué)會(huì)了用其他軟件來模擬電路，比如EWB。（6）protel 9

60、9SE軟件在設(shè)計(jì)中使用比較熟練，是一款非常實(shí)用的軟件，對我們以后外出工作有很大幫助。由于在生產(chǎn)和生活中缺乏測試，這種設(shè)計(jì)若要在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用，還需要改進(jìn)。單片機(jī)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展可以存儲(chǔ)更多的程序，或者使用更大的單片機(jī)。因?yàn)槭菍?shí)物設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)過程中考慮最多的就是實(shí)際的制造問題，所以我對設(shè)計(jì)理念的限制。同時(shí)，自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備不足，無法在實(shí)物中充分體現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)理念。但正是這些諸多因素，讓我明白了作為設(shè)計(jì)師應(yīng)該如何做設(shè)計(jì)，如何去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求?？偟膩碚f，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我可以將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，感受設(shè)計(jì)的樂趣。參考1胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M，清華大學(xué)， 1996，48 62