畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）汽車防盜遙控報(bào)警接收發(fā)射模塊設(shè)計(jì)

1、汽車遙控防盜報(bào)警系統(tǒng)遙控發(fā)射接收模塊設(shè)計(jì)摘 要在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步和高科技飛速發(fā)展的今天，汽車已成為人們最常用的交通工具。但隨之而來(lái)的機(jī)動(dòng)車輛被盜的案件也逐漸增多，造成了駕駛員經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失。為了減少汽車被盜事件的發(fā)生率，給擁有汽車的用戶提供安全保障，研制一種簡(jiǎn)單可靠、操作方便，能在發(fā)現(xiàn)不正常情況下給駕駛員發(fā)出報(bào)警提醒和防盜警報(bào)的安全系統(tǒng)具有實(shí)際意義。遙控遙測(cè)技術(shù)就很好的解決了這一問(wèn)題，在汽車防盜報(bào)警的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是圍繞紅外遙控的相關(guān)理論和應(yīng)用進(jìn)行研究。該遙控裝置采用晶體穩(wěn)頻脈沖調(diào)幅發(fā)射機(jī)，電路較簡(jiǎn)單，頻率穩(wěn)定度高，發(fā)射的是間斷的28mhz等幅載波。接收機(jī)采用自熄式超再

2、生檢波方式，檢波級(jí)工作在非線性工作狀態(tài)，具有間歇高頻振蕩和檢波雙重功能，接收靈敏度較高。檢波后的沙沙噪音為超再生電路所特有的。關(guān)鍵詞：防盜報(bào)警系統(tǒng)，遙控電路，紅外發(fā)射，紅外接收，80c51單片機(jī)目錄第1章31.1汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)31.1.1汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的含義31.1.2汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的種類31.1.3汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展31.2汽車遙控防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)41.2.1本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作原理41.2.2總體設(shè)計(jì)41.2.3系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方法6第2章72.1紅外遙控發(fā)射電路部分總況72.1.1紅外遙控發(fā)射電路72.1.2紅外線發(fā)射電路主要芯片89c205182.1.3芯片89c2051的引腳82

3、.1.4矩陣鍵盤電路82.2紅外線發(fā)射電路92.2.1紅外發(fā)射電路圖92.2.2紅外編碼原理92.2.3紅外發(fā)射二極管的主要技術(shù)參數(shù)102.3軟件設(shè)計(jì)及其調(diào)試結(jié)果分析102.3.1軟件設(shè)計(jì)112.3.2軟件調(diào)試112.3.3結(jié)果分析11第3章123.1紅外遙控接收電路部分總況123.1.1紅外遙控接收電路123.1.2紅外線遙控接收電路主要芯片stc89s52123.1.3芯片stc89s52的引腳133.1.4紅外遙控接收頭lt0038143.1.5電源電路的設(shè)計(jì)153.1.6八路led開(kāi)關(guān)電路153.1.7lcd1602液晶顯示電路153.2紅外線遙控接收電路圖163.3軟件設(shè)計(jì)及其調(diào)試結(jié)

4、果分析163.3.1軟件設(shè)計(jì)163.3.2軟件調(diào)試173.3.3結(jié)果分析17總結(jié)18附錄120附錄221附錄322致謝23第1章1.1汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)1.1.1汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的含義汽車防盜系統(tǒng)，是指防止汽車本身或車上的物品被盜所設(shè)的系統(tǒng)。它由電子 控制的遙控器或鑰匙、電子控制電路、報(bào)警裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。最早的汽車門鎖是機(jī)械式門鎖，只是用于汽車行駛時(shí)防止車門自動(dòng)打開(kāi)而發(fā)生意外，只起行車安全作用，不起防盜作用。隨著社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和汽車保有量的 不斷增加，后來(lái)制造的轎車、貨車車門都上裝了帶鑰匙的門鎖。這種門鎖只控制 一個(gè)車門，其他車門是靠車內(nèi)門上的門鎖按鈕進(jìn)行開(kāi)啟或鎖止。1.1.2

5、汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的種類1.鑰匙控制式防盜系統(tǒng)：鑰匙控制式防盜系統(tǒng)作用是：當(dāng)駕駛員將車門鎖住的同時(shí)，接通了電子防盜系統(tǒng)電路，同時(shí)電子防盜系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入工作狀態(tài)。一旦有竊賊非法打開(kāi)車門，電子防盜系統(tǒng)一方面用喇叭報(bào)警求救，另一方面切斷點(diǎn)火系統(tǒng)電路，使發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)，于是起到了防盜報(bào)警的作用。 而電子鑰匙編碼控制裝置，是靠帶編碼的點(diǎn)火鑰匙來(lái)控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，以達(dá)到防止汽車被盜走的目的。它主要由身份代碼的點(diǎn)火鑰匙、編碼器構(gòu)成的控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元等組成。帶編碼的點(diǎn)火鑰匙中鑲有電阻管芯，在電阻管芯內(nèi)設(shè)有身份代碼（電阻值）。點(diǎn)火鎖筒內(nèi)存儲(chǔ)有代碼，當(dāng)插入的鑰匙與存儲(chǔ)的代碼不符，即電阻值不符合點(diǎn)火鎖內(nèi)存儲(chǔ)的

6、電阻值，則點(diǎn)火系的電路不能接通，從而起到了防盜作用。2.電子密碼防盜系統(tǒng)： 防盜器的電子密碼就是開(kāi)啟防盜器的鑰匙。它一方面記載著防盜器的身份碼，區(qū)別各個(gè)防盜器的不同；另一方面，它又包含著防盜的功能指令碼、資料碼，負(fù)責(zé)開(kāi)啟或關(guān)閉防盜器，控制完成防盜器的一切功能。 根據(jù)密碼發(fā)射方式的不同，遙控式汽車防盜器主要分為定碼防盜器和跳碼防盜器兩種類型。定碼防盜器。早期的遙控式汽車防盜器是主機(jī)與遙控器各有一組相同的密碼，遙控器發(fā)射密碼，主機(jī)接收密碼，從而完成防盜器的各種功能，這種密碼發(fā)射方式稱為第一代固定碼發(fā)射方式(簡(jiǎn)稱定碼發(fā)射方式)。 跳碼防盜器。定碼防盜器長(zhǎng)期以來(lái)一直存在密碼量少、容易出現(xiàn)重復(fù)碼且密碼極

7、易被復(fù)制盜取等不安全問(wèn)題，因此跳碼防盜器應(yīng)運(yùn)而生。3.遙控電子防盜系統(tǒng)目前這種電子防盜系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于許多原廠配置防盜系統(tǒng)的汽車上使用。遙控電子防盜系統(tǒng)是利用發(fā)射和接收設(shè)備，并通過(guò)電磁波或紅外線來(lái)對(duì)車門進(jìn)行鎖止或開(kāi)啟，也就是控制防盜系統(tǒng)進(jìn)行防盜值班或解除。遙控電子防盜系統(tǒng)種類繁多，常見(jiàn)的有電磁波遙控電子防盜系統(tǒng)和紅外線控制防盜系統(tǒng)。遙控電子防盜系統(tǒng)在夜間無(wú)需燈光幫助就能方便快捷的將車門鎖止或開(kāi)啟。 1.1.3汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展國(guó)外汽車防盜技術(shù)起步較早, 主要原因是國(guó)外汽車保有量很大, 而且盜竊案件逐年上升, 廣大汽車用戶對(duì)汽車在防盜性能方面有更高的需求, 另一方面 國(guó)外政府也針對(duì)汽車防盜性能

8、制定了嚴(yán)格的法律法規(guī); 同時(shí)微電子技術(shù)和計(jì)算 機(jī)軟件技術(shù)的進(jìn)步也推動(dòng)了汽車制造廠商對(duì)汽車防盜技術(shù)進(jìn)行研究和升級(jí)。 最初 的防盜設(shè)備為機(jī)械鎖裝置, 代表產(chǎn)品有轉(zhuǎn)向盤鎖和變速檔鎖, 特點(diǎn)是價(jià)格低廉, 但使用不方便, 只防盜不報(bào)警。 之后推出了電子遙控門鎖和鑰匙防盜門鎖, 代表 產(chǎn)品有德克薩斯儀器公司的一家子公司推出鑰匙防盜技術(shù), 主要利用射頻技術(shù) 比對(duì)鑰匙中的密碼轉(zhuǎn)發(fā)器和點(diǎn)火線圈上識(shí)別器的識(shí)別碼, 從而控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī) ecu的啟動(dòng)。1994年德國(guó)梅賽德斯奔馳公司推出變密碼防盜技術(shù), 在之前技術(shù) 的基礎(chǔ)上將密碼變成隨時(shí)可變的, 大大提高了防盜性能。 2004年, 日本松下電器 公司推出了感應(yīng)式防盜技

9、術(shù), 利用聲壓傳感器和人體傳感器辨認(rèn)異常情況進(jìn)行 處置和報(bào)警?，F(xiàn)在的最新技術(shù)是基于gps全球定位系統(tǒng)和移動(dòng)公司gsm 、gprs以 及短信技術(shù)的綜合防盜系統(tǒng), 具有車輛定位、遙控熄火、網(wǎng)絡(luò)查詢及跟蹤、車內(nèi) 監(jiān)聽(tīng)、路況信息查詢、人工導(dǎo)航等多種功能。國(guó)內(nèi)對(duì)汽車防盜技術(shù)的研究起步較 晚, 但對(duì)新技術(shù)的跟進(jìn)十分迅速,特別是對(duì)gps、gprs、gsm、短信、rfid以及跳 碼等最新技術(shù)在汽車防盜上應(yīng)用進(jìn)行了卓有成效的研究。1.2汽車遙控防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2.1本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作原理本設(shè)計(jì)書中的汽車遙控防盜報(bào)警系統(tǒng)是基于紅外遙控系統(tǒng)，紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，系統(tǒng)采用編 / 解碼專用集成電路和

10、單片機(jī)芯片來(lái)進(jìn)行控制操作。設(shè)計(jì)的電路由幾個(gè)基本模塊組成：直流穩(wěn)壓電源，紅外發(fā)射電路，紅外接收電路及控制部分。發(fā)射電路，利用遙控發(fā)射利用鍵盤，這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在 40kh z 的載波上，激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生具有脈沖串的紅外波，通過(guò)空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。1.2.2總體設(shè)計(jì) 紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。紅外遙控常用的載波頻率為38khz，這是由發(fā)射端所使用的455khz晶振來(lái)決定的，在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455khz1237

11、.9 khz38khz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36khz、40khz、56khz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來(lái)決定。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。“脈沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便后級(jí)適時(shí)地來(lái)取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。 除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對(duì)發(fā)射端每次發(fā)的信號(hào)，接收端對(duì)應(yīng)輸出予以“儲(chǔ)存”，直至收到新的信號(hào)為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。本設(shè)計(jì)

12、主要研究并設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的紅外接收系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)八路開(kāi)關(guān)的控制。控制系統(tǒng)主要是由mcs-51和52系列單片機(jī)、電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、lcd顯示電路等部分組成，單片機(jī)編碼發(fā)射遙控信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼控制八路led發(fā)光二極管各個(gè)狀態(tài)，并完成相應(yīng)的狀態(tài)指示。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。所以采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，遙控裝置將同時(shí)具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低、可靠性高等特點(diǎn)。系統(tǒng)硬件由以下幾部分

13、組成：紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路，鍵盤采用矩陣鍵盤，44矩陣鍵盤中p1.0-p1.3為采集數(shù)據(jù)入口，p1.4-p1.7采集數(shù)據(jù)出口。整體設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)掃描到不同的按鍵值轉(zhuǎn)至相對(duì)應(yīng)的rom表讀取數(shù)據(jù)。確認(rèn)設(shè)備及菜單選擇鍵后at89c2051將從rom讀取出來(lái)的值，按照數(shù)據(jù)處理要求從p2.5輸出控制脈沖與t0產(chǎn)生的38khz的載波（周期是26.3us）進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)npn三極管對(duì)信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管將控制信號(hào)發(fā)送出去。紅外數(shù)據(jù)接收則是采用lt0038一體化紅外接收頭，內(nèi)部集成紅外接收、數(shù)據(jù)采集、解碼的功能，只要在接收端int0檢測(cè)頭信號(hào)低電平的到來(lái)，就可完成對(duì)整個(gè)串行的信號(hào)進(jìn)行分析得出當(dāng)前控制指令的功能。

14、然后根據(jù)所得的指令去操作相應(yīng)的用電器件工作，如圖1.2.2總體設(shè)計(jì)框圖所示。4*4矩陣鍵盤紅外發(fā)射電路stc89c52rc單片機(jī)89c2051單片機(jī)設(shè)備控制電路紅外接收電路紅外傳輸圖1.2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 1.2.3系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方法1.遙控碼的編碼方式及編碼發(fā)射：該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為2個(gè)脈沖，最大為17個(gè)脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為 1ms ，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。遙控碼的編碼發(fā)射是當(dāng)某個(gè)操作按鍵按下時(shí)，單片機(jī)先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù)，再調(diào)制成 40khz 方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。 p3.5 端口的

15、輸出調(diào)制波如圖1.2.31所示。電器0的遙控輸出碼電器1的遙控輸出碼圖1.2.31端口輸出編碼波形圖2.數(shù)碼幀的接收處理：當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序?qū)崟r(shí)接收 數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)幀接收時(shí)，將對(duì)第一位碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。若第一位低電平碼的 的脈寬小于2ms ，將作為錯(cuò)誤碼處理。當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 3ms 時(shí)，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器 a 中的脈沖個(gè)數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)輸出口操作。圖1.2.32就是紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波圖圖1.2.32紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖第2章2.1紅外遙控發(fā)射電路部分總況2.1.1紅外遙控發(fā)射電路紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組

16、成，系統(tǒng)采用編/解碼專用集成電路和單片機(jī)芯片來(lái)進(jìn)行控制操作。發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路由如下的幾個(gè)基本模塊組成：硬件電路組成: 4x4矩陣鍵盤電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、電源電路。系統(tǒng)框圖如圖所示:圖2.1.1系統(tǒng)框圖2.1.2紅外線發(fā)射電路主要芯片89c2051同一般微處理器的 89c2051 的控制器也由指令寄存器 ir 。指令譯碼器 id 。定時(shí)及控制邏輯電路和程序計(jì)數(shù)器 pc 等組成。程序計(jì)數(shù)器 pc 是一個(gè) 16 為的計(jì)數(shù)器（注： pc 不屬于特殊功能寄存器 sfr 的范疇）。他總是存放著下一個(gè)要取得指令的 16 位存儲(chǔ)單元地址。也就是說(shuō)， cpu 總是把 pc 的內(nèi)容作為地址，從內(nèi)存

17、中取出指令碼或含在指令中的操作數(shù)。因此，每當(dāng)取完一個(gè)字節(jié)后， pc的內(nèi)容自動(dòng)加 1 ，為取下一個(gè)字節(jié)作好準(zhǔn)備。只有在執(zhí)行轉(zhuǎn)移子程序調(diào)用指令和中斷響應(yīng)是例外，那時(shí) pc 的內(nèi)容不加 1 ，而是指令或中斷響應(yīng)過(guò)程自動(dòng)給 pc 置入新的地址。單片機(jī)上電或復(fù) pc 自動(dòng)清 0 ，即裝入地址 0000h ，這就保證了單片機(jī)上電或復(fù)位后，程序從 0000h 地址開(kāi)始執(zhí)行。指令寄存器 1r 保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。執(zhí)行一條指令，先要把他從程序存儲(chǔ)器取到指令存儲(chǔ)器中。指令內(nèi)容含操作碼和地址碼，操作碼送往指令譯碼器id，并形成相應(yīng)指令的微操作信號(hào)。地址碼送往操作數(shù)地址形成實(shí)際的操作數(shù)地址。定時(shí)與操作是微處理

18、器的核心部件，他的任務(wù)是控制取指令 執(zhí)行指令 存取操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果等操作，向其他部件發(fā)出各種微操作控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部件的工作。 80c2051單片機(jī)內(nèi)設(shè)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容就可產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)。2.1.3芯片89c2051的引腳 at89c2051采用引腳雙列直插式封裝，現(xiàn)將個(gè)引腳的功能說(shuō)明如下： vcc (20) ：電源電壓端。 gnd （ 10 ）：地端。 rst （ 1 ）：復(fù)位輸入端。當(dāng) rst 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后，at89c2051 內(nèi)部專用寄存器及 i /o 口的處置與 8051 的情況一樣，而內(nèi)部的狀態(tài)保持不變。 xtal 1

19、(5) ：振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 xtal 1(4) ：振蕩器反相放大器的輸出端。 p1 口： p1口是一個(gè) 8 位雙向 i/o 口。 p1.2-p1.3 引腳內(nèi)部接有上拉電阻。 p1.0 和 p1.1分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入( ain0 ) 和反相輸入（ ain1 ） 。 p1 口輸出緩沖器可吸收 20 ma 電流并能直接驅(qū)動(dòng) led 顯示。當(dāng) p1 口的鎖存器寫入 “ 1 ” 時(shí)， p1 口可作為輸入端。當(dāng)引腳 p1.2-p1.7 用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流（ in ） 。 p1 口還在閃速編程和程序校驗(yàn)期間接受代碼數(shù)據(jù)。

20、 p3 口 ： p3 口的 p3.0-p3.5 和 p3.7 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個(gè)雙向 i/o 引腳。 p3. 6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸入信號(hào)并且他作為一通用 i/o 引腳而不能訪問(wèn)。 p3 口緩沖器可吸收 20 ma 電流。當(dāng) p3 口鎖存器寫入 “ 1 ” 時(shí)，它們被上拉電阻拉高并可作為輸入端。用作輸入時(shí)，被外部拉低的p3 口引腳將由于上拉電阻而流出電流（ i n ） 。 p3 口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。p1 口共 8 腳，準(zhǔn)雙向端口。p3.0 p3.6 共 7 腳，準(zhǔn)雙向端口，如 p3.0 、 p3.1 的串行通訊功能， p3.2 、 p3.3 的中斷輸

21、入功能， p3.4 、 p3.5 的定時(shí)器輸入功能。在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上， 89c2051 具有很強(qiáng)的下拉能力， p1,p3 口的下拉能力均可達(dá) 到20ma. 相比之下， 89c51 的端口下拉能力每腳最大為 15ma 。但是限定 9 腳電流之和小于71ma. 這樣，引腳的平均電流只 9ma 。 89c2051 驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng)，使得它可以直接驅(qū)動(dòng) led數(shù)碼管。80c51它的功耗少，便于攜帶，更經(jīng)濟(jì)使他在發(fā)射電路中起著重要的地位。因此，在本設(shè)計(jì)紅外發(fā)射電路中就用了他來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。2.1.4矩陣鍵盤電路1. 44矩陣鍵盤的工作原理:矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條i/o線作為行線，4條

22、i/o線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是44個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中i/o口的利用率。行線接p1.4-p1.7，列線接p1.0-p1.3。2. 鍵值得讀取: 首先從p1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從p1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。然后再?gòu)膒1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從p1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來(lái)就可以得到當(dāng)前按鍵的特征編碼3. 按鍵功能說(shuō)明:設(shè)備1-3是用電器件的選擇按鍵，按下時(shí)則相應(yīng)的用電器件被選中，如果長(zhǎng)按下超過(guò)5秒鐘，則會(huì)關(guān)斷對(duì)應(yīng)的用電器件；s1-12是用電器件的功

23、能選擇按鍵；off是led指示燈和所有用電器件的總關(guān)斷按鍵，off按鍵按下時(shí)會(huì)使led指示滅二達(dá)到節(jié)能的目的，如果長(zhǎng)按超過(guò)5秒鐘，則會(huì)關(guān)掉所有的用電器件。以控制八路led開(kāi)關(guān)電路控制為例，首先按下設(shè)備3按鍵，然后再按下要哪個(gè)led要亮或者滅的對(duì)應(yīng)的按鍵（第一次按下為亮，第二次就會(huì)滅），則單片機(jī)就會(huì)把相應(yīng)的紅外控制信號(hào)發(fā)射出去控制相應(yīng)的電路工作。2.2紅外線發(fā)射電路2.2.1紅外發(fā)射電路圖遙控發(fā)射通過(guò)鍵盤，每按下一個(gè)鍵，即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在 40kh z 的載波上，激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，以發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波。 p1 口作為按鍵部分， p3.5 口作為

24、發(fā)射部分，然后用三極管的放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射。在紅外數(shù)據(jù)發(fā)射過(guò)程中，由于發(fā)送信號(hào)時(shí)的最大平均電流需幾十ma（對(duì)應(yīng)mw級(jí)發(fā)射功率），所以需要三極管放大后去驅(qū)動(dòng)紅外光發(fā)射二極管（又稱電光二極管）。軟件編程將數(shù)據(jù)從p3口第6腳（p37）將數(shù)據(jù)輸出。t0定時(shí)產(chǎn)生38khz載波信號(hào)。電路如下圖所示。2.2.2紅外編碼原理通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)(二進(jìn)制脈沖碼)調(diào)制在38khz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是pwm碼(脈沖寬度調(diào)制碼)和ppm碼(脈沖位置調(diào)制碼）。前者以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。后者脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一

25、樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。脈寬為0.56ms、間隔0.565ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.56ms、間隔1.69ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”。如圖2.2.2所示。 圖2.2.21 指令脈沖圖遙控編碼脈沖信號(hào)由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為9ms的高電平和寬度為4.5ms的低電平組成（不同的紅外家用設(shè)備在高低電平的寬度上有一定區(qū)別），用來(lái)標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開(kāi)始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來(lái)指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各遙控系統(tǒng)的誤動(dòng)作功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控

26、制功能，接收機(jī)中的可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼分別是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對(duì)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生差錯(cuò)。脈沖位置表示的“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼前16位控制指令，控制不同的紅外遙控設(shè)備。而不同的紅外家用電器又有不同的脈沖調(diào)控方式，后16位分別是8位的功能碼和8位的功能反碼。串行數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖如2.2.22所示。 圖2.2.22串行數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖將要發(fā)送的指令脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在38khz的載波上，可以增加信號(hào)的抗干擾能力，提高信號(hào)傳輸效率。信號(hào)調(diào)制時(shí)序如圖2.2.23所示。 圖2.2.23信號(hào)調(diào)制圖2.2.3紅外發(fā)射二極管的主要技術(shù)參數(shù)s

27、ir333是gaalas紅外發(fā)射二極管，其特點(diǎn)是體積小、功耗低、高發(fā)射強(qiáng)度、高可靠性、發(fā)射角度45、sir333管子直徑5mm。廣泛應(yīng)用于儀器、儀表、電氣設(shè)備近距離紅外數(shù)據(jù)傳輸、電視機(jī)、空調(diào)機(jī)等家用電器紅外遙控信號(hào)發(fā)射其紅外發(fā)射距離為8-10米。2.3軟件設(shè)計(jì)及其調(diào)試結(jié)果分析2.3.1軟件設(shè)計(jì)發(fā)射編碼的軟件設(shè)計(jì)首先，初始化定時(shí)器，定時(shí)頻率為40khz的時(shí)間段。當(dāng)按下某一按鍵時(shí)，送數(shù)據(jù) 1 ，就開(kāi)始工作。同時(shí)定時(shí)器溢出，也就是定時(shí)器記滿了，執(zhí)行定時(shí)器中斷，中斷程序如下：intt1 ： cpl p3.5 ； 40khz 紅外線遙控信號(hào)產(chǎn)生reti ; 中斷返回由此就產(chǎn)生了 40khz 的載波信號(hào)。

28、當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù) 0 時(shí)，定時(shí)器不工作。程序流程圖如圖2.3.1 所示： 圖2.3.1程序流程圖2.3.2軟件調(diào)試 本電路總共設(shè)計(jì)了 8 個(gè)輸入按鍵，7，8 為特殊按鍵。當(dāng)輸入一個(gè)按鍵 5 時(shí)，通過(guò)紅外發(fā)射和接收電路，對(duì)應(yīng)的繼電器 5 的設(shè)備工作即 5號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光，而數(shù)碼管顯示工作的設(shè)備的個(gè)數(shù)，就顯示 1 。當(dāng)再次按下按鍵 5 時(shí)， 5號(hào)發(fā)光二極管滅，數(shù)碼管顯示 0 。當(dāng)同時(shí)按下兩個(gè)鍵 3 和 4 時(shí)， 3 號(hào)和 4 號(hào)二極管亮，數(shù)碼管顯示 2 。當(dāng)按下按鍵 7 時(shí)，所有設(shè)備都不工作，數(shù)碼管顯示 0 ，發(fā)光二極管都不發(fā)光。當(dāng)按下按鍵 8 時(shí)，所有設(shè)備都工作，數(shù)碼管顯示 6 ，發(fā)光二極管都發(fā)光。2

29、.3.3結(jié)果分析 本設(shè)計(jì)在調(diào)試過(guò)程中也遇到很多問(wèn)題。(1) 電路要求遙控控制距離為 4 6m ，在利用 38khz 的接收頭時(shí)，雖然能接收到信號(hào)，但是接收的距離很有限。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，換用 40khz 的接收頭時(shí)基本滿足了設(shè)計(jì)需求。(2) 由于將 3ms 的接收脈沖放在 1ms 的后面，編碼解調(diào)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致接受端無(wú)信號(hào)輸 出。解決方法是將 3ms 的接收脈沖放在前面就可以接收到信號(hào)。 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)碼幀的接收處理， 3 ms 的脈沖檢驗(yàn)，當(dāng)?shù)谝晃坏碗娖酱a的脈寬小于 2 ms時(shí)就會(huì)錯(cuò)誤處理。在初始化過(guò)程中，將 p1 口全置 0 ，但是繼電器仍工作，通過(guò)反復(fù)調(diào)試，將初始化的 p1口全置 1 ，通過(guò)反

30、向使得輸出全為 0 ，從而滿足上電復(fù)位，繼電器掉電，滿足初始化要求 。第3章3.1紅外遙控接收電路部分總況3.1.1紅外遙控接收電路硬件電路組成有: 紅外接收電路、電源電路、用電器控制電路、八路開(kāi)關(guān)電路。紅外遙控接收電路系統(tǒng)圖如圖所示：電源接收部分單片機(jī)89c51顯示部分控制部分9v5v圖1.2.21系統(tǒng)框圖3.1.2紅外線遙控接收電路主要芯片stc89s52stc89s52是一個(gè)低功耗，高性能 cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes isp(in-system programmable) 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 atmel 公司的高密度、非易

31、失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs -51指令系統(tǒng)。stc89c52rc系列單片機(jī)是有超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘機(jī)器周期和6時(shí)鐘機(jī)器周期可任意選擇，最新的d版本內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路。特點(diǎn)：1、增強(qiáng)型6時(shí)鐘機(jī)器周期，12時(shí)鐘機(jī)器周期8051 cpu；2、工作電壓：5.5v-3.4v（5v單片機(jī)）/3.8v - 2.0v（3v單片機(jī)）；3、工作頻率范圍:0-40mhz，相當(dāng)于普通8051的080mhz.實(shí)際工作頻率可達(dá)48mhz；4、用戶應(yīng)用程序空間4k/8k/16k/20k/32k/64k字節(jié)；5、片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)

32、ram；6、通用i/o口（32個(gè)），復(fù)位后為：p1/p2/p3/p4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)i/o口）p0口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為i/o口用時(shí)，需加上拉電阻；7、isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器、仿真器，可通過(guò)串口（p3.0/p3.1）直接下載用戶程序，8k程序3秒即可完成；8、eeprom 功能；9、內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路（d版本），外部晶體20m以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路。10、共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用；11、外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，power down

33、模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；12、通用異步串行口(uart)，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)uart；3.1.3芯片stc89s52的引腳輸入 / 輸出引腳 p0.0 p0.7 、 p10. p 1 .7 、 p2.0 p2.7 和 p3.0 p3.7 。 p0 端口（ p0.0 p0.7 ） p0 是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 i/o 端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) ttl 輸入，對(duì)端口寫 1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位） / 數(shù)據(jù)總線， 在訪問(wèn)期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。 p 1 端口（ p 1 .0

34、 p 1 .7 ） p 1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 端口。 p 1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) ttl 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉 電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 p2 端口 （ p2.0 p2.7 ） p2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 端口。 p2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) ttl 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位， p2 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，這時(shí)可用作輸入口。p2作為輸入口時(shí)，因

35、為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ( 如執(zhí)行 movx dptr 指令 )時(shí)， p2 送出高 8 位地址。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ( 如執(zhí)行 movx r i , a 指令 )時(shí)，p2口引腳上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。 p3 端口（ p3.0 p3.7 ） p3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 端口。 p2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) ( 吸收或輸出電流方式 )4 個(gè) ttl 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。 p3 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上

36、拉電阻， 那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。xtal1 和 xtal2 分別為反向放大器，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石英震蕩和陶瓷震蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， xtal2 應(yīng)不接。 由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。如圖3.1.3圖3.1.3 stc89s52芯片3.1.4紅外遙控接收頭lt0038 lt0038是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，集成紅外線的接收、放大、解調(diào)，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(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一

37、樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，中心頻率38.0khz。接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳：out、gnd、vcc與單片機(jī)接口非常方便，如圖3.1.41所示。圖3.1.41 lt00381腳接電源（+vcc），2腳gnd接系統(tǒng)的地線（0v），3腳脈沖信號(hào)輸出，經(jīng)非門u6緩沖與p24的判斷信號(hào)進(jìn)行邏輯與使得進(jìn)入int0的信號(hào)恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端p25的相反相信號(hào)，只要檢測(cè)到int0信號(hào)下降沿從而測(cè)出控制指令的功能。lt0038接收原理：紅外線接收是把遙制發(fā)送的數(shù)據(jù)(已調(diào)信號(hào))轉(zhuǎn)換成一定格式的控制指令脈沖(調(diào)制信號(hào)、基帶信號(hào))，是完成紅外線的接收、放大、解調(diào)，還原成發(fā)射格式（高、低電位剛好

38、相反）的脈沖信號(hào)。這些工作通常由一體化的接收頭來(lái)完成，輸出ttl兼容電平。最后通過(guò)解碼把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。圖3.1.42是一個(gè)紅外線遙控接收及控制電路框圖。八路開(kāi)關(guān)放大電路調(diào)制電路紅外接收stc89c52rc(指令譯碼)圖3.1.42紅外線遙控接收及控制電路3.1.5電源電路的設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)不需要高功率電源，所以采用三端穩(wěn)壓器足以滿足要求，如圖3.1.5所示。圖3.1.5電源電路3.1.6八路led開(kāi)關(guān)電路八路開(kāi)關(guān)電路的實(shí)現(xiàn)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，通過(guò)八路開(kāi)關(guān)的功能演示來(lái)體現(xiàn)本次多功能紅外遙控器的設(shè)計(jì)思想，其電路圖3.1.6所示。圖3.1.6 八路led電路k4是八路開(kāi)關(guān)電路的

39、總開(kāi)關(guān)，只要接收到八路開(kāi)關(guān)電路工作的紅外控制信號(hào)，則k4就會(huì)閉合，led燈才能進(jìn)入演示功能。led1亮表明該路電路接通，滅則表明電路電路斷開(kāi)，其他led燈功能類同。3.1.7lcd1602液晶顯示電路lcd1602液晶顯示器是一種低功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、高可靠性的理想顯示模塊。它內(nèi)置192 種字符（160個(gè)57點(diǎn)陣字符和32個(gè)510點(diǎn)陣字符）具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符ram，可自定義8個(gè)58點(diǎn)陣字符或四個(gè)511點(diǎn)陣字符。利用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)lcd1602液晶顯示器的電路如圖3.1.7所示。圖3.1.7 lcd16023.2紅外線遙控接收電路圖 在接收過(guò)程中，脈沖通過(guò)光學(xué)濾波器和紅外二

40、極管轉(zhuǎn)換為40khz的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，檢波，整形，解調(diào)，送到解碼與接口電路。如圖 5 1 所示 。圖3.2 紅外發(fā)射接收電路圖3.3軟件設(shè)計(jì)及其調(diào)試結(jié)果分析3.3.1軟件設(shè)計(jì) 1. 單片機(jī)上電復(fù)位后，首先對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器初始化，用定時(shí)器及軟件計(jì)數(shù)的方法，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生中斷，并在p3 . 1口進(jìn)行計(jì)脈沖個(gè)數(shù)，測(cè)量 p3.1 高、低電平的寬度。p3.1 引腳平時(shí)為高電平，當(dāng)接收到紅外遙控信號(hào)時(shí)，由于一體化紅外接收頭的反向作用，int0 引腳下跳至低電平 , 計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)后通過(guò) 7447 譯碼電路，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。下面是第一個(gè) 3 ms 脈沖的解碼程序。如圖3.3.12.le

41、d 顯示主要是顯示所發(fā)射的所發(fā)送的信號(hào)的個(gè)數(shù)，它就實(shí)現(xiàn)以下的作用。當(dāng)按下某一按鍵比方說(shuō) 2 鍵，led會(huì)顯示01 ，如果再按下2 鍵，led 就顯示 00 。如果同時(shí)按下2個(gè)鍵，那么 led 就顯示 02 。下面介紹 led 的主要性能。led 顯示器由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成，又叫 7 段 led 顯示器，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過(guò)7個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)。led 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法：1. 共陽(yáng)極接法把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成共陽(yáng)極。使用時(shí)供陽(yáng)極接+5v 。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而

42、輸入高電平的則不點(diǎn)亮。 2. 共陰極接法把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成共陰極。使用時(shí)供陽(yáng)極接+5v 。這樣陽(yáng)極端輸高低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。在設(shè)計(jì)的電路中，采用了共陽(yáng)極接法。圖3.3.1 3秒解碼程序圖3.3.2軟件調(diào)試本電路總共設(shè)計(jì)了8個(gè)輸入按鍵，7 ，8 為特殊按鍵。當(dāng)輸入一個(gè)按鍵 5 時(shí)，通過(guò)紅外發(fā)射和接收電路，對(duì)應(yīng)的繼電器 5 的設(shè)備工作即 5 號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光 ，而數(shù)碼管顯示工作的設(shè)備的個(gè)數(shù)，就顯示1 。當(dāng)再次按下按鍵 5 時(shí)，5號(hào)發(fā)光二極管滅，數(shù)碼管顯示 0 。當(dāng)同時(shí)按下兩個(gè)鍵 3 和 4 時(shí)，3 號(hào)和 4 號(hào)二極管亮，數(shù)碼管顯示 2 。當(dāng)按下按鍵 7 時(shí)，所有設(shè)備都不工作，數(shù)碼管顯示 0 ，發(fā)光二極管都不發(fā)光。當(dāng)按下按鍵 8 時(shí)，所有設(shè)備都工作，數(shù)碼管顯示 6 ，發(fā)光二極管都發(fā)光。3.3.3結(jié)果分析電路要求遙控控制距離為4 6m ，在利用 38khz 的接收頭時(shí)，雖然能接收到信號(hào)，但是接收的距離很有限。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，換用 40khz 的接收頭時(shí)基本滿足了設(shè)計(jì)需求。在初始化過(guò)程中，將 p1 口全置 0 ，但是繼電器仍工作，通過(guò)反復(fù)調(diào)試，將初始化的 p1口全置 1 ，通過(guò)反向使得輸出全為 0 ，從而滿足上電復(fù)位，繼電器掉電，滿足初始化要求 。總結(jié)發(fā)射模塊采用at89c2051單片機(jī)作為控制核心，硬件電路組