基于單片機（MCS51）的無線搶答器畢業(yè)設計

本科畢業(yè)設計〔論文〕題目學生姓名專業(yè)班級學號院〔系〕計算機與通信工程學院指導教師(職稱)完成時間鄭州輕工業(yè)學院畢業(yè)設計〔論文〕任務書題目基于MCS51的無線搶答器設計專業(yè)通信工程學號姓名主要內容：1、了解AT89C2051芯片結構和使用；2、.掌握PT2262/PT2272編解碼芯片的設計方法；3、掌握無線發(fā)射接受芯片F05A/J05B的設計方法；4、根本電路的設計。根本要求：掌握AT89C2051、PT2262/PT2272、F05A/J05B等主要芯片的功能和參數；掌握Protel99SE和WAVE6000等軟件的使用方法；能夠運用所學知識進行根本電路的設計。主要參考資料等：1、原始資料:[1]張毅剛,?新編MCS51單片機應用設計〔第二版〕?,哈爾濱工業(yè)大學出版社。[2]唐俊翟,?單片機原理與應用?，冶金工業(yè)出版社。[3]張義和，?例說8051?，人民郵電出版社。[4]黃智偉，?無線數字收發(fā)電路設計?，電子工業(yè)出版社。2、技術條件:硬件配備：計算機一臺，軟件配置：WAVE6000G軟件,Protel99SE軟件完成期限：20年月日指導教師簽章：專業(yè)負責人簽章：年月日目錄TOC\h\z\t"1,1,11,2,111,3,01,1,02,1"摘要 IABSTRACT II1緒論 11.1單片機控制系統(tǒng)概述 11.2單片機控制系統(tǒng)的優(yōu)勢 328路無線搶答器系統(tǒng)設計 4系統(tǒng)組成 42.1.1發(fā)射單元 42.1.2接收單元 7編解碼芯片PT2262/PT2272 8編碼器PT2262 8解碼器PT2272 102.2.3PT2262/PT2272工作原理 122.3無線發(fā)射接收模塊 142.3.1射頻發(fā)射模塊F05P 142.3.2射頻接受模塊J04V 16單片機AT89C2051 182.4.1AT89C2051 182.4.2AT89C2051的開發(fā)與應用 192.574LS595 202.5.1器件特性 20引腳功能 202.5.3工作原理 212.6LED數碼管 212.7硬件電路 23硬件設計 232.7.2燒寫程序 242.7.3硬件電路調試 273程序設計 293.1程序流程圖 29程序清單 30結論 34致謝 35參考文獻 36基于MCS51的無線搶答器設計摘要本文介紹的是8路無線搶答器。系統(tǒng)由發(fā)射端和接收端組成，發(fā)射端由按鍵、編碼器和發(fā)射芯片組成，系統(tǒng)共有8個輸入通道。接收端由接收芯片、解碼器、主控芯片、顯示電路組成。搶答信號由編碼芯片PT2262編碼后經射頻發(fā)射芯片F05P發(fā)出，經接收端的接收芯片J04V接收后，由Pt2272解碼后輸入主控芯片AT89C2051，搶答結果由顯示電路經LED數碼管顯示出來。搶答按鈕與顯示主機無線連接,無須布線,移動靈活,是一種本錢低、體積小、可靠性高的無線能搶答器，能夠在各種場合靈活使用。關鍵詞：搶答器/無線/單片機DesignofGrabbingforReplyingtheResultWireless

MachineBasedOnMCS-51ABSTRACTThisarticledescribestheGrabbingforReplyingWirelessmachinewith8channels.Thissystemhastwoparts:oneistransmissionunit,theotherisreceivalunit.Keystroke,encoderandtransmissionchipconstitutethetransmissionunit.Thesystemhas8inputchannels.Receivalchip,decoder,maincontrolchipanddisplaycircuitconstitutethereceivalunit.ThesignaliscodedbythecodechipPT2262,andthenitistransmittedbyRFtransmissionchipF05P.ThereceivalchipJ04Vreceivesthesignal,andthenthedecodingchipPT2272decodesitandsendsittotheAT89C2051.Atlast,theresultwilldisplayontheLEDbydisplaycircuit.Thegrabbingbuttonandthedisplaycontrolmachineconnectwithwirelesstechnology.Thesystemdoesnotneedanywire,andthegrabbingbuttoncouldbemovedtoanywhereinacertainlydistance.Thissystemhaslowcostandpower;itcouldbeusedineachkindofsituationfreely.Keywords:Vieforanswering/Wireless/MCU1緒論1.1單片機控制系統(tǒng)概述單片機,也被稱為微控制器〔Microcontroller〕,是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大局部功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大局部部件：微處理器〔CPU〕、存儲器〔RAM，ROM，〕、和各種輸入、輸出接口〔定時器/計數器，并行I/O口，串行口，A/D轉換器以及脈沖調制器PWM等〕。而現在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網絡、復雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上[1]。圖1.1單片機結構框圖單片機硬件系統(tǒng)由以下幾局部組成：〔1〕運算器：計算機的運算部件，實現算術和邏輯運算?！?〕控制器：計算機的指揮控制部件，使各局部能自動協(xié)調工作。運算器和控制器是計算機的核心局部，常把它合在一起稱為中央處理器，簡稱CPU?！?〕存儲器：計算機的記憶局部。又分為內存儲器和外存儲器?！?〕輸入設備：用于將程序和數據輸入到計算機中?！?〕輸出設備:把數據計算或加工的結果，以用戶需要的形式加工或保存。單片機由于體積小、質量輕、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化、使用方便、抗干擾能力強和本錢低等優(yōu)點比專用處理器最適合應用于嵌入式系統(tǒng)，因此現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。它已經滲透到我們生活的各個領域，單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇：：單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備〔功率計，示波器，各種分析儀〕。：用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網構成二級控制系統(tǒng)等。：可以這樣說，現在的家用電器根本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。：現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備根本上都實現了單片機智能控制，從，機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動，集群移動通信，無線電對講機等。：單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。單片機的開展大致分為三個階段[2]：〔1〕、1976-1978：初級階段。以MCS-48為代表。具有8位CPU，并行I/O端口，8位時序同步計數器，尋址范圍不大于4KB，但是沒有串行口?！?〕、1978-1982：高性能階段，具有串行I/O端口，多種中斷處理系統(tǒng)，16位時序同步計數器，RAM/ROM容量加大，尋址范圍可達64KB，有的芯片還有A/D轉換端口?！?〕、1982-至今：8位單片機處理器改進型及32位單片機處理器階段。1.2單片機控制系統(tǒng)的優(yōu)勢單片控制的系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)數字電路，其系統(tǒng)結構更簡單，以單片機為核心的電路系統(tǒng)相對于純數字電路系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢，單片機的邏輯功能強大，通過編程可容易實現復雜的功能，而純數字電路在實現較復雜的功能時，由于單個芯片的功能有限，導致電路結構復雜，硬件規(guī)模龐大。以單片機為核心的電路系統(tǒng)在不改變硬件電路的條件下，通過修改程序可實現電路功能的改變，純數字電路系統(tǒng)在改變電路功能時，必須對硬件電路作出修改。因此單片機系統(tǒng)的通用性和可維護性都更強。由于單片機的邏輯功能已十分強大，而且外圍芯片和接口電路的開展使得單片機為核心的系統(tǒng)在設計開發(fā)時變得簡單而且快捷，數字邏輯芯片的功能有限，在開發(fā)純數字電路時需要有負載的邏輯運算，開發(fā)過程較為繁瑣。傳統(tǒng)的機械控制方式，功能單一，結構簡單，而且故障頻繁，效率低下，而使用單片機做為核心部件進行控制，通過編程，可實現多種功能的高效率控制，而且可以很容易的實現控制的智能化和全自動化，可以到達很高的性價比。28路無線搶答器系統(tǒng)設計本設計的設計方案：利用編/解碼芯片及發(fā)射、接收電路與單片機構成的主機電路來無線接收八路搶答信號，并識別最先按下按鈕組的組號。本系統(tǒng)的設計思路是采用編/解碼芯片〔PT2262/PT2272〕和發(fā)送、接收電路〔F05A/J05B〕將搶答信號送給單片機〔AT89C2051〕，通過單片機對信號進行處理，并將搶答到的組號發(fā)送顯示局部〔LED顯示〕，由LED顯示出搶答結果。圖2.1系統(tǒng)的信息流程發(fā)射單元發(fā)射單元由五局部組成：電源、搶答按鈕、編碼器、發(fā)射器、天線。主要是對信號進行采集時期轉換成可用信號并將其發(fā)送出去。具體框圖如下：圖2.2發(fā)射端框圖發(fā)射單元各局部功能如下：電源：像其它各局部供電。搶答按鈕：為搶答者提供搶答輸入。編碼器：完成對搶答信號獨立地址的編碼，在接收到開關信號后能準確及時發(fā)出信息。發(fā)射器：完成對傳輸過來的驅動信號進行大功率的電/磁轉換，并用一定的頻率將其發(fā)射出去。天線：使發(fā)射器發(fā)射的信號能更好的發(fā)射出去。當搶答者按下?lián)尨鹌靼粹o時，使對應PT2262地址編碼就產生一個對應的地址碼，同時PT2262向發(fā)射器發(fā)出一個編碼，經發(fā)射器發(fā)射出去。圖2.3發(fā)射單元原理圖接收單元接受單元由八局部組成：電源、天線、接收器、解碼器、晶體振蕩器、單片機〔AT89C2051〕、移位存放器〔74LS595〕、LED顯示器。接收發(fā)射局部發(fā)射過來的信息，進行對應地址解碼，并輸出解碼信號送給單片機處理，單片機對信號進行處理，識別出搶答結果，并通過LED顯示。具體框圖如圖2.4。圖2.4接收單元框圖接收單元各局部功能如下：電源：向各局部供電。天線：是接收器對信號進行有效接收。接收器：完整的接收發(fā)射端發(fā)來的編碼信號，經整形好送入解碼器解碼。解碼器：完成對傳入信號的識別、對應地址編碼后將數據信息發(fā)送給單片機處理系統(tǒng)。晶體振蕩器：為單片機提供同步時鐘信號。單片機〔AT89C2051〕：對解碼器送來的信號進行處理，識別出搶答結果，并將結果送給存放器。移位存放器〔74LS595〕：對單片機送來的數據進行串入并出的轉換，并將數據送入LED顯示器。LED顯示器：完成信號的顯示。接收器接收發(fā)送端發(fā)過來的信號，由PT2272進行對應地址解碼，和PT2262對應地址的PT2272輸出解碼信號，解碼信號送往AT89C51對信號進行處理，然后將搶答器結果送到存放器驅動LED顯示。圖2.5接受端原理圖2.2編解碼芯片PT2262/PT22722.2.1編碼器PT2262PT2262/PT2272是臺灣普城公司生產的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/PT2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平)，任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數據端管腳,設定的地址碼和數據碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下時，PT2262得電工作，其第17腳輸出經調制的串行數據信號，當17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控〔ASK調制〕相當于調制度為100％的調幅。圖2.6PT2262外形圖及管腳圖表2.1PT名稱管腳說明A0-A111-8，10-13地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0〞“1〞“F〞D0-D57-8，10-13數據輸入端，有一個為“1〞即有編碼輸出，內部下拉Vcc18電源正端(+)Vss9電源負端(-)TE14編碼啟動，發(fā)射有效，用于多數據發(fā)射，低電平有效OSC1/OSC216/17振蕩電阻輸入/輸出端，它們所接電阻決定振蕩頻率Dout17編碼輸出端〔正常時為低電平〕〔注:在具體的應用中，外接振蕩電阻可根據需要進行適當的調節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長〕表2.2PT2262的極限參數〔Ts=25參數符號參數范圍單位電源電壓VCC2-15V輸入電壓Vi-0.3-VCCV輸出電壓Vo-0.3-VCCV最大功率〔VCC=12V〕Pa300mW工作溫度Topt-20-+70OC貯存溫度Tstg-40-+125OC表2.3PT2262的電氣參數參數符號測試條件最小值典型值最大值單位電源參數VCC212V電源電流ICCVCC=12V，振蕩器停振A0-A11開路uADout輸出驅動電流IOHVCC=5V，VOH=3V-3mAVCC=8V，VOH=4V-6mAVCC=12V，VOH=6V-10mADout輸出陷電流IOLVCC=5V，VOH=3V2mAVCC=8V，VOH=4V5mAVCC=12V，VOH=6V9mAPT2262采用CMOS工藝制造，功耗低，外部元器件少，使用RC振蕩電阻決定工作頻率，具有很寬的工作電壓范圍：V，數據編碼可達6位，地址碼最多可達531441種。因此PT2262廣泛應用于車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具及其他電器遙控。.2解碼器PT2272PT2272是與PT2262配對的解碼器，采用18引腳雙列直插式封裝。圖2.7PT2272表2.4PT2272引腳說明名稱管腳說明A0-A111-8，10-13地址管腳，用于地址編碼，可置0、1.懸空，必須與PT2262一致，否那么不解碼。D0-D57-8，10-13數據管腳，只有在地址碼與PT2262一致時，它才能輸出與PT2262數據端對應的高電平，否那么輸出為低電平，鎖存型只有在接收到下一數據時才能轉換。VCC18電源正端〔+〕VSS9電源負端〔-〕DIN14數據信號輸入端，來自接收模塊輸出端。OSC1/OSC216/15振蕩電阻輸入輸出端，所接電阻決定振蕩頻率。VT17解碼有效輸出端〔常低〕，解碼有效時變成高電平〔瞬態(tài)〕。表2.5PT2272的極限參數〔Ta=25OC〕參數符號參數范圍單位電源電壓VCC3-15V輸入電壓Vi-0.3-VCCV輸出電壓Vo-0.3-VCCV最大功耗Pa300mV工作溫度Topt-20-+70OC貯存溫度Tstg-40-+125OCPT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數據只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態(tài)，直到下次遙控數據發(fā)生變化時改變。M表示非鎖存輸出，數據腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應，可以用于類似點動的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當采用4路并行數據時〔PT2272-M4)，對應的地址編碼應該是8位，如果采用6路的并行數據時(PT2272-M6)，對應的地址編碼應該是6位。PT2262/2272芯片的地址編碼設定和修改：在通常使用中，我們一般采用8位地址碼和4位數據碼，這時編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8腳為地址設定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復度為6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用，遙控模塊的生產廠家為了便于生產管理，出廠時遙控模塊的PT2262和PT2272的八位地址編碼端全部懸空，這樣用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài)，用戶如果想改變地址編碼，只要將PT2262和PT2272的1～8腳設置相同即可，例如將發(fā)射機的PT2262的第1腳接地第5腳接正電源，其它引腳懸空，那么接收機的PT2272只要也第1腳接地第5腳接正電源，其它引腳懸空就能實現配對接收。當兩者地址編碼完全一致時，接收機對應的D1～D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號，同時VT端也輸出解碼有效高電平信號。用戶可將這些信號加一級放大，便可驅動繼電器、功率三極管等進行負載遙控開關操縱。2.2.3PT2262/PT2272工作原理PT2262地址輸入有“1”、“0”和“開路〞三態(tài)，數據輸入有“1”和當PT2262將數據連同地址有17腳串行發(fā)送，經雙線傳輸到PT2272的14腳。當解碼器的地址與編碼器的地址相同是，解碼器將接收到發(fā)送來的數據，并將數據輸出端鎖存，同時在VT端輸出一個脈沖信號。圖2.8PT2262編碼時序圖圖PT2262內部原理圖Dout輸出的編碼信號是調制在38KHZ載波上的，OSC1、OSC2外接的電阻決定載頻頻率，一般電阻在430K470K之間選擇即可。以下圖是紅外發(fā)射接收的典型電路原理圖，為正確解調出調制的編碼信號，接收端需加一級前置放大級，保證輸入PT2272的信號幅度足夠大。PT2272各輸出通過各種接口即可控制相應的負載。圖2.10PT2262-IR和PT2272紅外發(fā)射和接收典型電路以下圖是PT2262構成的6路發(fā)射電路，圖中Vcc通過按鍵接通后芯片供電，這樣靜態(tài)時PT2262-IR不耗電，特別適合供電的場合。如果使用電源電壓較低〔如3V〕，二極管應選低壓差的型號〔如IN60等〕。圖PT2262構成的發(fā)射電路無線發(fā)射接收模塊.1射頻發(fā)射模塊F05P引腳功能：1、正電源：+3V-12V2、地3、數據信號輸入〔平時為低電平〕4、外接天線。圖F05P外形圖與其引腳表F05P的性能參數發(fā)射頻率：315MHz433MHz工作電流：DC+3V-12V發(fā)射電流：2-10mA發(fā)射功率：10mW傳輸速率：<10Kbps頻率穩(wěn)定度：10-5調制方式：ASK外形尺寸：9*21*5mm〔寬*長*厚〕工作溫度：-40OC-+60OCF05P體積小，發(fā)射功耗低無數據時發(fā)射電流為零具有較寬的工作電壓范圍。F05P采用SMT工藝，樹脂封裝，小體積，聲表穩(wěn)頻，內部具有一級調制電路及限流電阻，適合短距離無線遙控報警及單片機無線數據傳輸。F05P具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性，ASK方式調制。F05P不能任意調整發(fā)射電流，單片機的數據可直接通過串口進入F05P的數據輸入端。F05P在無數據輸入時單片機必須為低電平狀態(tài)〔對應的接收電路J04V、J04T為第2腳〕；F05P+在無數據輸入時單片機必須為高電平狀態(tài)〔對應的接收電路J04V、J04T為第3腳〕。F05P需要輸入數據才能發(fā)射，數據信號停止，發(fā)射電流為零。F05P對0.1-1ms的數據脈沖發(fā)射效果較理想，過寬過窄的脈沖會引起調制效率下降，過調制或調制缺乏使收發(fā)距離變近。F05P對直流電平及模擬信號不能發(fā)射。如在數據位前加一些亂碼可以抑制接收機的零電平燥聲干擾。假設采用通用編碼器2262，發(fā)射效果比單片機好，因為2262的數據無論怎么變但脈寬是不變的，即使出現一點突發(fā)性的外界干擾，解碼器的寬容性也會解碼輸出高電平。而單片機那么會出現數據錯誤。所以單片機必須要工作在可靠的收發(fā)區(qū)域才能保證較低的誤碼率。-1毫米，長度〔433M〕18厘米；〔315M〕24厘米的漆包線代替。但天線必須拉直，指向無所謂。短于1/4波長或彎曲的天線效果會很差。F05P應垂直安裝在印板邊部，應離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數影晌而停振。FO5P發(fā)射距離與輸入信號，發(fā)射電壓，電池容量，發(fā)射天線及發(fā)射環(huán)境有關。在障礙區(qū)由于折射反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離，F05P最正確有效工作距離為100M左右。F05P對應接收電路根據需求可選用J05VJ04VJ04TJ04P34003100等同頻率接收模塊配套。315MHz螺旋天線制作：使用直徑〔連皮〕長度36cm的導線，在直徑5mm的圓管上密繞完退出為空芯。長度約。433MHz螺旋天線制作：使用直徑〔連皮〕長度28cm的導線，在直徑5mm的圓管上密繞完退出為空芯。長度約。圖F05P與PT2262組成的典型電路.2射頻接受模塊J04V引腳功能：1、外接天線2、數據輸出端3、數據反向輸出端4、測試端〔懸空〕5、地6、正電源〔DC+3V〕圖2.14J04V外形圖及其引腳表2.7J04V性能參數工作頻率：315MHz433MHz工作電壓：DC3V〔2.6-3.6V〕工作電流：0.15-0.3mA〔DC3V〕調制帶寬：10K輸出電平：TTL電平接收靈敏度：5uV調制方式：ASK電路結構：超再生外形尺寸：10*23*5〔寬*長*厚〕工作溫度：-40OC-+60OCJ04V為小體積,特低功耗(0.15mA)超再生接收模塊，無輸出噪聲干擾，接收靈敏度高。J04V工作頻率為315MHz及433MHz，可以定做300--470MHz之間與聲外表波諧振器對應的頻率。為方便后級電路的電平接口J04V、具有數據反相輸出端，無數據時2腳輸出為零電平，3腳為高電平,可輸出2mA的驅動電流。假設驅動低阻抗負載會引起J04V工作電壓的不穩(wěn)定。J04V工作電壓范圍：2.63.6V；2.6V時工作電流在0.15mA；3V時約0.2mA；3.5V時約在0.3mA。J04V適合電池或線性電源，可采用3.7K-4.7K電阻從5V取得3--3.5V，再加220UF電解電容濾波，電解電容的接地點必須靠近J04V的地，J04V輸出能力可驅動一支發(fā)光二極管。如果從6V以上的電壓用電阻降壓會引起工作電壓的不穩(wěn)定。也可以從220V用電容降壓整流濾波后用7805取得5V再用3.7K-4.7K電阻降壓濾波取得3.3V。不適合用穩(wěn)壓管串聯(lián)分壓。接收模塊的電源直接影響到接收電路的穩(wěn)定性，也是接收電路的主要干擾源，J04V不適合開關電源也不適合用實驗室大整流電源做試驗。J04V不適合與發(fā)射用同一電源做試驗。J04V內部具有放大整形電路，只適合數據信號的接收而不適合模擬信號。J04V應按裝在印板邊部并離開周圍器件5mm以上，要垂直于線路板，否那么會引起頻率偏移。如果器件較多還必須注意地線布局合理，如果有晶振或其他信號源必須遠離J04V，否那么會引起很多無法排除的干擾致使接收電路無法正常工作。J04V可外接天線提高接收靈敏度，天線長度不限。圖J04V和PT2272組成的典型電路單片機AT89C2051AT89C2051簡介AT89C2051于1995年出現在中國市場，其特點是采用Flash存儲技術，降低了制造本錢，其軟硬件于MCS-51完全兼容，可以很快被中國廣闊用戶接收，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易。AT89C2051是一個低電壓、高性能的CMOS8位單片機，片內含2Kbytes的可反復擦寫的只讀Flash程序存儲器和128bytes的RAM，其間采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，具有很高的性價比。AT89C2051功能十分強大，但它只有20個引腳，15個雙向I/O端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O口。AT89C2051具有兩個外中斷源、兩個16位可編程定時計數器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。同時AT89C2051的時鐘頻率可以為0，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)地喚醒方式有RAM、定時/計數器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內RAM將被凍結，時鐘停止震蕩，所有功能停止工作，直到系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)進行。AT89C2051兼容MCS-51指令系統(tǒng)，2K可反復擦寫〔>1000次〕的FlashROM；15個雙向I/O口；6個中斷源；低功耗睡眠功能；可編程UARL通道；2.7V-6V的寬工作電壓范圍；兩個16位可編程定時/計數器；時鐘頻率0-24MHz；軟件設置睡眠和喚醒功能；兩個外部中斷源；128*8bit內部RAM；兩個雙向串行通信口；兩級加密位；內置一個模擬比較放大器。AT89C2051繼承了8031最重要的引腳，其引腳圖如下：圖2051引腳P1口為準雙向端口，P3.0-P3.6為雙向端口，并且保存全部P3的第二功能，如P3.0與P3.1的串行通信功能，P3.2與P3.3的中斷功能，P3.4與P3.5的定時器輸入功能。在引腳驅動能力上，它具有很強的下拉能力，P1/P3的下拉能力可到達20mA。相比之下，89C51與87C51最大可達15mA，但限定9腳電流之和小于71mA，這樣引腳的平均電流只有9mA。他的驅動能力的增強，使得它可以直接驅動LED數碼管。為增加對模擬量的輸入，2051在內部構造了一個模擬信號比較器，其輸入端連到P1.0和P1.1口，比較結果存入P3.6對應存放器〔P3.6在2051外部無引腳〕。對于一些不太復雜的控制電路我們就可增加少量元件來實現。AT89C2051具有很寬的工作電源電壓，為2.7V-3.6V，當工作在3V時，電流相當于6V工作時的1/4。工作于12MHz時，動態(tài)電流為5.5mA，空閑態(tài)為1mA，掉電態(tài)僅為20mA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。AT89C2051片內有2Kbytes的Flash程序存儲器，128字節(jié)的片內RAM，與8031內部相似。由于2051內部設置全靜態(tài)工作，所以允許工作時的時鐘為0-24MHz，也就是說，允許在低速工作時不破壞RAM內容。相比之下，一般的8031對最低工作時鐘限制為3.5MHz，因為其內部RAM是動態(tài)刷新的。2051不允許構造外部總線來擴展程序/數據存儲器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一類的引腳。AT89C2051在內部I/O控制上繼承了MCS-51的特性，5路2級優(yōu)先中斷，串行口，2路定時器/計數器。AT89C2051設計有兩個程序保密位，保密位1被編程之后，程序存儲器不能再被編程除非作一次擦寫，保密位2被編程之后，程序不被讀出。AT89C2051的開發(fā)與應用AT89C2051常采用下面兩種方法開發(fā)應用系統(tǒng)：1、由于它內部程序存儲器為Flash，所以修改它內部的程序十分快捷方便，只要配備一個可以AT89C2051的編程器即可。調試人員可以采用程序編輯-編譯-固化-插到電路板中試驗這樣反復循環(huán)的方法，對于熟練MCS-51的程序員來說，這樣的調試方法并不十分困難。2、將普通的8031仿真器的插頭中P1.0-P3.6引出來仿真205T,這種方法可以運用單步、斷點的調試方法，但是仿真不夠真實。AT89C2051具有很高的性價比，表達在：〔1〕、與8031系統(tǒng)比較：如果需要構造一個8031的最小系統(tǒng)的話，除了CPU之外，至少需要一片27C64，而系統(tǒng)的有效引腳和AT89C2051根本相同。從元器件的本錢，電路板的面積和加密性來看，使用AT89C2051都是合算的?！?〕、與PIC單片機比較：AT89C2051的價格高于PIC的OTP型號，但大大低于PIC的EPROM型，AT89C2051片內不含WatchDog，這是其缺乏之處，但AT89C2051中斷系統(tǒng)、堆棧結構、串行通信、定時器/計數器等都大大強于PIC系統(tǒng)。由于PIC芯片中無標準串口，所以在單片機的聯(lián)網應用上，PIC不太適宜。與PIC相比AT89C2051更適合較復雜的應用場合，適合一些軟件需要屢次修改的應用。就目前中國市場的情況來看，AT89C2051有很大的市場。其原因有以下4點：〔1〕、AT89C2051采用的是MCS-51的核心，十分容易為廣闊用戶所接受；〔2〕、AT89C2051內部根本保持了8031的硬件I/O功能；〔3〕、AT89C2051采用Flash存儲器技術，可重復擦寫1000次以上，容易解決調試問題?！?〕、AT89C2051適合于家用電器控制，分布式測控網絡，I/O量不是很大的應用系統(tǒng)。74LS595.1器件特性74LS595是一個8位串行輸入并行輸出并帶有鎖存功能的非常實用的移位存放器?？蓪崿F串行輸入，8位并行輸出。存儲狀態(tài)存放器有三種存放器，它的并行口有三態(tài)輸出，即：高電平、低電平、高阻抗。74LS595輸出存放器可以直接去除，具有20MHz的移位頻率。74LS595采用低電壓TTL電路。74LS595移位存放器和存儲器是分別的時鐘。數據在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進入存儲存放器中去。如果兩個時鐘連在一起，那么移位存放器總是比存儲存放器早一個脈沖。移位存放器有一個串行移位輸入〔SER〕，一個串行輸出〔QH’〕,和一個異步的低電平復位；存儲存放器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能端為低電平存儲器的數據輸出到總線。2.5.2引腳功能圖74LS595引腳圖QA-QH：鎖存存放器數據并行輸出；QH'：移位存放器數據串行輸出；SRCLR：主復位，低電平時有效；SRCK：移位脈沖輸入端；RCK：鎖存時鐘輸入；G：并口控制端，低電平時鎖存存放器的數據在并口上實時表現出來，高電平時并口出現高阻抗〔通常接地〕。SER：移位存放器數據串行輸入。工作原理在移位時鐘SRCLR上升沿獅隊SER串口輸入的數據進行取樣，數據保存在移位存放器。在鎖存時鐘RCLK上升沿時對移位存放器的數據傳送到鎖存存放器。連續(xù)的輸入移位時鐘時，數據就不斷地向高位移動，并從QH’端口移出去。鎖存存放器的數據總是實時的在并口上表現出來。MCS-51單片機的串口工作在方式0時，TXD引腳輸出移位脈沖，接74LS595的SRCLR引腳，MCS-51單片機的RXD引腳輸出數據，接74LS595的SER引腳?？蛇x一I/O口接RCLK，用于控制顯示。LED數碼管圖數碼管及其引腳圖LED即LightEmittingDiode，發(fā)光二極管的英文縮寫。它是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏。LED的發(fā)光顏色和發(fā)光效率和制作LED的材料和工藝有關，目前廣泛使用的有紅、綠、藍三種。由于LED工作電壓低〔僅1.5-3V〕，能主動發(fā)光且具有一定亮度，亮度又能用電壓或電流調節(jié)，本身又耐沖擊、抗震動、壽命長〔10萬小時〕，所以大型顯示設備中，目前尚無其它的顯示方式與LED顯示方式匹敵。把紅色和綠色的LED放在一起作為一個像素制作的顯示屏稱為雙基色屏或偽彩色屏；把紅、綠、藍三種LED放在一起作為一個像素的顯示屏叫作三基色屏或全彩屏。制作室內LED屏的像素尺寸一般是2-10mm，常常采用把幾種能產生不同基色的LED管芯封裝成一體，室外LED屏的像素尺寸多為12-26mm，每個像素有假設干個各種單色LED組成，常見的成品稱像素筒或像素塊。LED顯示屏如果想要顯示圖像，那么需要構成像素的每個LED的發(fā)光亮度都必須能調節(jié)，其調節(jié)的精細程度就是顯示屏的灰度等級?；叶鹊燃壴礁?，顯示的圖像就越細膩，色彩也越豐富，相應的顯示控制系統(tǒng)也越復雜。在當前技術水平下，256級灰度的圖像，顏色過渡已十分柔和，圖像復原效果比較令人滿意。LED電子顯示屏是由幾萬至幾十萬個半導體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。利用不同的材料可以制作不同色彩的LED像素點。目前用最廣的是紅色、綠色、黃色。而藍色和純綠色LED的開發(fā)已經到達了實用階段。LED顯示屏可以顯示變化的數字、文字、圖形、圖像；不僅可以用于室內環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比較的優(yōu)點。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速開展，是與它本身所具有的優(yōu)點是分不開的。這些優(yōu)點概括起來就是：亮度高、工作電壓低、功率小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的開展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向開展。2.7硬件電路硬件設計8路搶答信號分別輸入AT89C2051的P1口的8個引腳，因此可以通過判斷P1口的8個引腳中哪一個引腳首先得到搶答信號，判斷出是哪一個信號搶答成功搶答按鍵在按下時會因為其機械特性和電器特性會發(fā)生抖動，造成在很短時間內，輸入信號的電平發(fā)生屢次跳變，為了防止在消抖的延時等待過程中，P1口的輸入信號因為有新的搶答按鍵按下而發(fā)生了新的變化而造成了錯誤的判斷，因此系統(tǒng)中未采用較為簡單的軟件消抖，而采用了較為復雜的硬件消抖[3]，確保搶答器能在第一時間識別第一個搶答信號。硬件防抖中當電阻為10K，電容為3.3μF時,硬件消抖的延時時間約為10ms，可滿足對按鍵機械特性的要求。在搶答的過程中有可能發(fā)生兩路或者多路同時搶到的情況，此時系統(tǒng)那么根據PT2262芯片地址編碼的情況，默認為地位較高的一路具有較高的優(yōu)先級。9系統(tǒng)硬件防都電路圖LED數碼管的顯示采用靜態(tài)顯示的方式，AT89C2051的串口工作在方式0，P3.1TXD引腳輸出時鐘信號，P3.0RXD引腳輸出數據信號，將所要顯示數字的顯示代碼串行發(fā)出，經具有鎖存功能的移位存放器74LS595后，8位顯示代碼經74LS595的Q1-Q7腳并行輸出，點亮LED數碼管顯示出結果。系統(tǒng)將搶答結果顯示，并延時約16秒，然后系統(tǒng)將自動跳回初始狀態(tài)，等待下一次搶答。系統(tǒng)的設計實現了全自動化運行，在整個運行過程無需人為干預，即可完成所有功能，并自動轉入下次操作。為便于電路調試，系統(tǒng)采用萬用板焊接電路。單片機AT89C2051由于要屢次燒寫程序調試，因此使用插座，在調試電路時可將芯片插在插座上，假設需修改程序，可很容易將芯片取下，重新燒寫程序。電容、電阻和按鍵等元件可直接焊接在電路板上。PT2262、PT2272、74LS595和LED數碼管等元件可直接焊在電路板上，不必采用插座的方式焊接，但焊接時應注意控制溫度，防止溫度過高對對芯片造成損害。PT2262和PT2272的地址和數據引腳中有大量是連在一起接地的，可是用焊錫將這些引腳直接相連后再和接地端相連，相鄰引腳之間不必再用導線相連。導線和焊點在焊接時無絕緣皮的裸露金屬局部長度適中，不應過長，防止和旁邊焊點的金屬局部碰在一塊發(fā)生短路。每個發(fā)射單元單獨使用小塊電路板進行焊接制作。F05P在12V電壓時發(fā)射效果最好，PT2262具有2-15V的寬工作電壓，因此發(fā)射單元可采用12V電壓供電，在使用距離較近的時候也可采用功耗更低的5V電壓供電，必要時也可采用電池組供電。F05P在焊接時應垂直安裝在電路板邊部，應離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數影響而停振。接受單元和處理顯示局部可放在一塊大的電路板上，但每個接受單元之間應有足夠大距離，以防止發(fā)生相互干擾。每個接受單元的地線單獨引出后再實現和系統(tǒng)的共地。為保證接受單元能夠穩(wěn)定工作，采用5V電源供電。對于J04V，那么采用4.7K電阻從5V取得3.2V再加220UF電解電容濾波給J04V供電，雖然J04V具有較寬的工作電壓范圍〔2.6-3.6V〕但電壓在3-3.2V時才具有最正確的經受靈敏度。，但電壓過低時，單片機工作會出現不穩(wěn)定的情況。J04V應按裝在印板邊部并離開周圍器件5mm以上，要垂直焊在線路板上，否那么會引起頻率偏移。220UF電解電容要靠近J04V的地。如果采用電池供電，電源線要盡可能短。2.燒寫程序使用Easy51ProV2.0軟件向單片機芯片AT89C2051中燒寫程序啟動程序，程序初始界面如下：圖2.20程序初始界面將芯片插到燒寫器的2051的插座上，有缺口的一端朝外，然后燒寫軟件的器件下拉列表中選擇AT89C2051，然后點擊檢測器件，可見以下圖界面，表示燒寫器已識別芯片，可以燒寫1檢測器件界面點擊查處器件，將器件中原有的程序擦除，否那么會產生錯誤，然后點擊翻開文件，將經過程序編譯器編譯形成的二進制文件讀入燒寫程序的緩存器中，點擊寫器件，即可將程序燒寫到AT89C2051芯片中，如圖表示燒寫成功，最后應點擊校驗數據，檢查芯片中的程序是否發(fā)生錯誤。2燒寫成功界面3校驗正確界面硬件電路調試電路焊好再加電前應使用萬用表先進行測量，檢查有無短路，虛焊、漏焊的情況。電路的電源線和接地線之間應具有很大的電阻，如果出現導通的情況，那么說明電路中出現了短路的情況；如果電路中應是連通的兩點之間電阻無窮大，那么應檢查連接的導線中間是否斷了，電路之間有無虛焊的焊點。電路上電前的檢查應十分全面，防止電路中出現故障，導致上電時燒毀元件。由于無線接收和發(fā)射元件的特性，電路在測試時發(fā)射單元和接收單元之間的距離應超過一米，防止因距離過近而產生不必要的干擾。如果電路無法正常工作，可分別對電路的各個單元進行測試，以分析故障原因，解決故障。調試完成后系統(tǒng)可正常工作，如以下圖圖2.23系統(tǒng)初始狀態(tài)圖2.24顯示強大結果系統(tǒng)將顯示結果延時16秒后將自動回到初始狀態(tài)，等待下次搶答。3程序設計程序流程圖圖3.1程序流程圖程序清單ORG0000HLJMPMAINORG0030HMAIN: MOVSCON,#00HINIT: MOVP1,#00HMOVA,#0FDHLCALLDISPMOVR7,P1MOVA,R7CJNEA,#00H,STARTLJMPINITSTART: SUBBA,#128JNCL8CLRCMOVA,R7SUBBA,#64JNCL7CLRCMOVA,R7SUBBA,#32JNCL6CLRCMOVA,R7SUBBA,#16JNCL5CLRCMOVA,R7SUBBA,#8JNCL4CLRCMOVA,R7SUBBA,#4JNCL3CLRCMOVA,R7SUBBA,#2JNCL2LJMPL1L1: MOVA,#9FHLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL2: MOVA,#25HLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL3: MOVA,#0DHLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL4: MOVA,#99HLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL5: MOVA,#49HLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL6: MOVA,#41HLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL7: MOVA,#01FHLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITL8: MOVA,#1HLCALLDISPLCALLDEL10MOVA,#0FDHLCALLDISPLJMPINITDISP: MOVSBUF,AJNBTI,$CLRTIRETDEL10: MOVR1,#0BFH;20SD3: MOVR2,#0FFHD2: MOVR3,#070HD1: NOPDJNZR3,D1DJNZR2,D2DJNZR1,D3RETEND結論單片機由于其高可靠性和高性價比被廣泛應用于各種電子系統(tǒng)中，由于單片機的可編程性，使得使用單片機的電子系統(tǒng)用較為簡單的電路即可實現較為復雜的功能，克服了純數字邏輯電路系統(tǒng)結構復雜的缺點。單片機編程常用C語言和匯編語言兩種。利用匯編語言編寫的程序執(zhí)行效率高，速度快，但匯編語言較為復雜，實現復雜的功能時編程會比較困難。利用C語言編程那么相對簡單，但其執(zhí)行效率、執(zhí)行速度沒有匯編語言高。在該系統(tǒng)的設計過程中，由于功能較為簡單因此使用匯編語言進行編程。系統(tǒng)各單元在開發(fā)過程中使用成熟模塊，既簡化了開發(fā)過程，同時也大大提高了系統(tǒng)的可靠性。AT89C2051內部的程序存儲器為Flash存儲器，可實現屢次擦寫，在計算機上完成硬件仿真后采用燒寫-插到電路板中試驗的方法進一步進行電路和程序的調試。經過測試，該系統(tǒng)滿足設計要求，能夠實現設計中的各種功能，到達設計目標。致謝在本論文成稿之際，向所有關心、支持和幫助過我的老師、同學、和朋友們致以衷心的感謝。首先感謝曹瑞老師的指導，整個設計是在曹老師的悉心指導下完成的，從文獻資料的收集，到具體研究工作的開展與深入、論文的撰寫，都傾注了曹感謝諸位通信電子實驗室的老師，感謝他們在整個開發(fā)過程中對我的支持和幫助，提出了許多建設性意見，使我收益匪淺。還要感謝在設計過程中和我一起交流設計經驗的同學們，感謝你們對我的設計提出了很多很好的建議。感謝大學四年里所有教過我的老師們，在老師們的悉心教導和嚴格要求下，我的知識不斷的積累豐富。感謝我的家人對我學業(yè)上的支持和鼓勵，感謝所有關心幫助過我的人。同時感謝大學，感謝鄭州輕工業(yè)學院四年來我的培養(yǎng)。由于時間的緊迫和技術水平的有限，設計中肯定有些不盡人意之處，誠摯接受各位老師和同學的批評、指正。參考文獻[1]張毅剛,?新編MCS51單片機應用設計〔第二版〕?,哈爾濱工業(yè)大學出版社。[2]唐俊翟,?單片機原理與應用?，冶金工業(yè)出版社。[3]張義和，?例說8051?，人民郵電出版社。[4]黃智偉，?無線數字收發(fā)電路設計?，電子工業(yè)出版社。[5]楊振江，?智能儀器與數據采集系統(tǒng)中新器件及應用?，西安電子科技大學出版社。[6]劉開緒,鄒立君;一種競賽搶答器的設計與實現[J];安慶師范學院學報(自然科學版);2006年01期[7]杜樹奉，?單片機應用系統(tǒng)開發(fā)實例詳解?，機械工業(yè)出版社[8]蔣輝平、周國雄，?單片機原理與應用設計?，北京航空航天大學出版社[9]范博，?射頻電路原理與實用電路設計?，機械工業(yè)出版社[10]楊曉輝,張彤,姜俊海.\o"智能搶答器的設計與制作相似度49%"智能搶答器的設計與制作[J].長春大學學報,2000,(06)[11]鄔偉奇.\o"PT2262編碼芯片的軟件解碼相似度65%"PT2262編碼芯片的軟件解碼[J].微計算機信息,2004,(07)[12]李經達.\o"紅外遙控器軟件解碼及其應用相似度50%"紅外遙控器軟件解碼及其應用[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用,2002,(12)[13]鄧軍,劉篤仁.\o"用PT2262實現可遙控式電子密碼鎖相似度49%"用PT2262實現可遙控式電子密碼鎖[J].電子設計應用,2003,(12)[14]黃智偉，?射頻電路設計?，電子工業(yè)出版社[15]李火明.\o"PT2262/2272編解碼器及其干擾的處理相似度46%"PT2262/2272編解碼器及其干擾的處理[J].電子世界,2002,(08)[16]李文仲、段朝玉，?C8051F系列單片機與短距離無線數據通信?，北京航空航天大學出版社

[17]裴彥純,陳志超.\o"基于單片機系統(tǒng)的紅外遙控器應用相似度36%"基于單片機系統(tǒng)的紅外遙控器應用[J].現代電子技術,HYPERLINK"://lsg/grid20/Navi/Bridge.aspx?DBCode=cjfd&LinkType=IssueLink&Field=BaseID*year*issue&TableNa