紅外光通信裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目（中文）紅外光通信裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì) （英文）Infrared communication device system 學(xué) 院 信機(jī)學(xué)院 年級(jí)專業(yè) 2011級(jí)通信工程 學(xué)生 完 成 日 期 2015 年 4 月24 / 31師大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明本人重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），題目紅外光通信裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。除此之外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。本人完全意識(shí)到本聲明應(yīng)承擔(dān)的法律責(zé)任。作者簽名：日期：

2、年 月 日摘要眾所周知，紅外光通信裝置廣泛應(yīng)用于生活科技、IT產(chǎn)業(yè)、航空航天乃至軍工業(yè)。本次設(shè)計(jì)將利用已經(jīng)學(xué)過(guò)的編程以與電路知識(shí)，將設(shè)備細(xì)分為兩項(xiàng)基本模塊，分別是紅外光發(fā)射模塊、紅外光接收模塊。通過(guò)軟硬件相結(jié)合，利用Keil編輯軟件部分，并進(jìn)行仿真，再將硬件進(jìn)行連接和搭建，實(shí)現(xiàn)指定的功能。具體過(guò)程可以簡(jiǎn)單地描述為：按鍵后紅外光發(fā)射模塊將鍵值編碼發(fā)射，由紅外光接收模塊將紅外光信號(hào)解碼，并通過(guò)51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路板功能的切換，具體顯示于LCD1602屏上。關(guān)鍵詞：紅外光通信裝置、Keil、兩項(xiàng)基本模塊、發(fā)射模塊、接收模塊、鍵值、51單片機(jī)、LCD1602。AbstractAs we all know

3、,infrared communication device is widely used in dalily life,aviation,IT industry and even military industry.This design will take advantage of programme and circuitry that we have already learned,to devide the device among 2 modules as infrared emission module and infrared receiving module.Using Ke

4、il to edit software part,also,for simulation.We can simply conclude the process as the fact that the emission module send key-value,then,the key-value will be received by received module.Finally by analyzing the key-value,the circuit board will change its function,and the result will be shown on the

5、 LCD1602 board.Keywords: infrared communication device, Keil, two basic modules,emission module,receving module,key-value,LCD.目錄師大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明I師大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題登記表II師大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)記錄表III中文摘要與關(guān)鍵詞IV英文摘要與關(guān)鍵詞V1緒論12 整體方案的統(tǒng)籌與設(shè)計(jì)32.1 基于原理32.1.1紅外光的發(fā)射32.1.2紅外光的接收42.2 整體方案42.3 紅外光發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)52.4 紅外光接收模塊的設(shè)計(jì)63 電路的

6、設(shè)計(jì)與搭建83.1 發(fā)射電路83.1.1遙控發(fā)射器83.1.2鍵值發(fā)射端電路圖113.2 接收電路113.2.1紅外接收器的設(shè)計(jì)113.2.2接收端程序123.3 其他電路123.3.1電源電路123.3.2顯示模塊133.3.3時(shí)鐘模塊144 部分軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試154.1概況154.2時(shí)鐘電路154.3 LCD1602電路程序設(shè)計(jì)185 總結(jié)與致20參考文獻(xiàn)21附錄221緒論紅外光（紅外線）是波長(zhǎng)為1mm770nm的一類電磁波，波長(zhǎng)長(zhǎng)于可見光，在光譜上的位置在紅色光的上側(cè)。紅外光通信是利用紅外線傳輸信息的一種方式，利用了紅外光可以集中成一束發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸?；诖嘶驹?，紅

7、外光有傳遞信息隱蔽、抗干擾能力較好（如抗電磁干擾）亦不易干擾其他電子設(shè)備、通信容量大、易搭建調(diào)試簡(jiǎn)單等。同時(shí)，紅外光也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，最大的缺點(diǎn)便是傳播容易被物體阻擋，而且點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)使其發(fā)射端與接收端的角度也要有限制，無(wú)法組成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。所以說(shuō)，紅外光通信技術(shù)適合應(yīng)用在低成本、跨平臺(tái)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)高速數(shù)據(jù)連接，尤其是嵌入式系統(tǒng)1。一、研究背景：首先介紹一下紅外光發(fā)現(xiàn)與利用的歷史：1、1800年郝爾（英國(guó)）推理發(fā)現(xiàn)紅外光。2、1887年人類可以在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)技術(shù)手段產(chǎn)生紅外光。3、20世紀(jì)初，紅外光開始應(yīng)用于人類生產(chǎn)活動(dòng)。4、20世紀(jì)末至今紅外技術(shù)廣泛應(yīng)用，并且還在繼續(xù)蓬勃發(fā)展。紅外光通

8、信的應(yīng)用領(lǐng)域：1、 紅外照相/攝像機(jī)2、 夜視儀3、 生活家居（遙控器家電等）4、 航空航天衛(wèi)星5、 汽車（倒車?yán)走_(dá)等）6、 軍事領(lǐng)域目前中國(guó)的紅外通信市場(chǎng)還處在較為低端的水平，但是隨著智能化的普與，紅外通信在中國(guó)也開始逐漸發(fā)展起來(lái)，與此同時(shí)，相應(yīng)的難點(diǎn)也在發(fā)展中一點(diǎn)一點(diǎn)地出現(xiàn)。由于對(duì)新科技的敏感度較低，滯后的發(fā)展帶來(lái)的問題是發(fā)達(dá)國(guó)家在捷足先登后制定的一系列協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)，使先進(jìn)的紅外設(shè)備依賴進(jìn)口。但隨著科學(xué)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，相信未來(lái)中國(guó)在該領(lǐng)域會(huì)找到立足之地。二、研究的目的、意義 紅外光在各個(gè)領(lǐng)域上的出色表現(xiàn)讓我們不再忽略其存在的價(jià)值，然而，更科學(xué)的使用技巧和最大化的發(fā)揮它的特點(diǎn)，是我們研究它的目

9、的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，紅外設(shè)備的核心部分無(wú)非是紅外探測(cè)+單片機(jī)，相當(dāng)于眼睛和大腦的關(guān)系。如何將紅外的特點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)、如和利用單片機(jī)最大化地還原紅外光所攜帶的信息、如何更好的將信息植入紅外光載體等問題，伴隨著這些問題的解決與改善，紅外光通信將更好的服務(wù)于我們。三、研究對(duì)象、圍由于研究的各種客觀因素的制約以與自身知識(shí)的有限，所以我選擇了一種較為簡(jiǎn)單卻實(shí)用的對(duì)象-紅外光傳輸鍵值信息。本課題紅外光通信裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于紅外光通信廣泛應(yīng)用于日常生活的現(xiàn)狀，選擇了應(yīng)用鍵盤+接收的機(jī)制，模擬遙控器發(fā)射信號(hào)，而接收端解碼紅外信息，從而實(shí)現(xiàn)硬件電路功能的切換。四、研究方法由于本實(shí)驗(yàn)對(duì)硬件的要求較高，所以我采用了電路板和已

10、有的紅外光遙控器進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序更改，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)不同硬件之間的互通。由于每個(gè)鍵值都只有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的序列，所以只要實(shí)現(xiàn)能夠解調(diào)發(fā)來(lái)的信號(hào)，并通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能的切換，就可以直觀的觀察到紅外光作為載體實(shí)現(xiàn)的通信。五、研究框架 本論文從緒論開始，逐步將研究圍從廣到精，首先在第一章介紹了此次課題實(shí)現(xiàn)的可能性和所應(yīng)用的原理。緊接著在第二章分大模塊描述實(shí)現(xiàn)的功能以與實(shí)現(xiàn)的步驟，從整體到兩大模塊的流程。第三章開始著重研究硬件和部程序，并將所有模塊（發(fā)射模塊和接收模塊中的詳細(xì)小模塊），包括調(diào)制、發(fā)射、解調(diào)、溫度、顯示等，并附有相關(guān)圖片和程序。2 整體方案的統(tǒng)籌與設(shè)計(jì)2.1 基于原理紅外光指的是人眼可見光按波長(zhǎng)排

11、列后（紅橙黃綠藍(lán)靛紫），比紅光波長(zhǎng)還還長(zhǎng)的光線（電磁波）。紅外光傳輸信息的優(yōu)缺點(diǎn)在簡(jiǎn)介已詳細(xì)說(shuō)明，在此不再贅述。2.1.1紅外光的發(fā)射本次課題選用的紅外遙控鍵盤的紅外發(fā)射器的發(fā)射元件為紅外二極管，波長(zhǎng)為940nm前后（紅外線波長(zhǎng)為0.76m到1.5m），外觀來(lái)說(shuō)與普通直徑為5mm的LED一樣，本次選用的紅外LED為透明狀。發(fā)送端采用單片機(jī)將要發(fā)送的鍵值命令（二進(jìn)制碼）調(diào)制成一系列的電磁脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管，將這些紅外信號(hào)無(wú)需介質(zhì)地傳送到接收端，從而完成整個(gè)發(fā)射的過(guò)程。流程圖如圖1：圖1 發(fā)射端程序流程圖2.1.2紅外光的接收本課題選用的位于電路板（帶LED顯示屏）的紅外接收元件是一種光敏

12、LED，另外，為使其獲得較高的識(shí)別度或靈敏度，接收電路需要給其加反向偏壓。紅外光接收裝置與整個(gè)功能電路板在一起。在紅外信號(hào)傳送到接收端時(shí)，紅外接收器對(duì)其進(jìn)行放大、檢波、整形得到TTL電平的編碼信號(hào)，再發(fā)送給單片機(jī)。流程圖如圖2所示：圖2 接收端流程圖2.2 整體方案整體方案的流程圖如圖3：按 鍵鍵 值 信號(hào) 輸 入紅 外 發(fā)射 管紅 外 接受 管數(shù) 字 信 號(hào)傳 輸電 路 板功 能圖3 總體框圖其中，鍵值信號(hào)的傳輸有鍵值紅外發(fā)射和鍵值紅外接收兩個(gè)部分，鍵值信號(hào)的發(fā)射部分是由2顆電壓為1.5v的紐扣電池供電，鍵值信號(hào)的接收部分是由5v的USB端口供電。另外由于功率的問題，暫時(shí)測(cè)出的有效紅外傳輸距

13、離為5m左右?？刂颇K2：在控制模塊核心部分上，本系統(tǒng)采用了STC90C516RD+單片機(jī)芯片。在功能上，LCD1602顯示器、按鍵模塊、CLK模塊、TEMP模塊，串口更新時(shí)間組成了一個(gè)以STC90C516RD+為核心的電路。具體控制器原理圖如圖4所示：控 制 模 塊（STC90C54RD+）LCD1602顯示器CLK模塊按鍵模塊串口更新時(shí)間TEMP模塊圖4 控制器原理圖2.3 紅外光發(fā)射模塊的設(shè)計(jì)由于工藝原因，本次課題采用的紅外光發(fā)射裝置為已搭建好的遙控器。共設(shè)有“電源”、”VOL+”、”VOL-”、“Recall”、“CH+”、“CH-”、“ZOOM”、“STOP”、“Timeshift”

14、、“REC”的功能按鍵以與09的數(shù)字按鍵。具體鍵盤圖片如圖5所示。 圖5 遙控鍵盤圖 圖6 紅外二極管實(shí)物圖每一個(gè)按鍵都對(duì)應(yīng)著一個(gè)編碼，當(dāng)按鍵按下，則鍵值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)傳出。該紅外發(fā)射器的紅外發(fā)射元件為紅外二極管，發(fā)射波長(zhǎng)為940nm左右。具體元件圖片如圖6所示。其部組成下面會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明。補(bǔ)充說(shuō)明：由于鍵值為簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)，可以直接發(fā)送至接收端，由接收端讀取。若要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的紅外光通信，由于語(yǔ)音為一串復(fù)雜的模擬信號(hào)，則需要增加一步模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD），再進(jìn)行發(fā)送。此功能對(duì)發(fā)射端的核心單片機(jī)的RAM要求更高。2.4 紅外光接收模塊的設(shè)計(jì) 圖7接收裝置圖 圖8 最佳接收?qǐng)D紅外光接收模塊由光電轉(zhuǎn)換、

15、電源以與控制模塊（STC90C516RD+）組成，當(dāng)紅外信號(hào)由發(fā)射端傳送到接收端，接收端通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由STC90C516RD+控制實(shí)現(xiàn)電路板的功能。接收裝置如圖7所示（黃色圈）。值得注意的一點(diǎn)是，由于紅外光傳輸有“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的特性，所以在一定的傳輸距離，我們還需要注意紅外光傳輸?shù)慕嵌?，在不考慮客觀因素的干擾下，紅外光發(fā)射管的輻射角度一般在60度上下。經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們可以模擬出如圖8所示的最佳接收區(qū)。由于紅外光二極管發(fā)射功率較小，在接收端采集到的信號(hào)較弱，所以在接收端需要采用高增益放大電路3。3 電路的設(shè)計(jì)與搭建3.1 發(fā)射電路3.1.1遙控發(fā)射器發(fā)射電路的主控電路的芯

16、片型號(hào)為AT89C51。AT89C51采用了ATMEL公司先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，使其具有其他單片機(jī)不具備的簡(jiǎn)單，優(yōu)良的特性，十分符合本設(shè)計(jì)的要求4。 AT89C51的引腳圖如圖9所示：圖9 AT89C51引腳圖型號(hào)為AT89C51的CMOS 8位單片機(jī)，其最大的特點(diǎn)是低功耗以與高性能。其片含4K 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的PEROM和128 字節(jié)的RAM，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，其部含8位CPU和FLASH MEMORY，置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價(jià)比的解決方案。AT89C51有40個(gè)引腳，32個(gè)I/O端口，同時(shí)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，另

17、外，該單片機(jī)既可以按普通方法進(jìn)行程序的編輯，也可以在線編程。其將通用的微處理器和FLASH存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的FLASH存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。其管腳說(shuō)明如下：VCC：電源正極。GND：接地端。P0口P1口P2口P3口：這四個(gè)接口為功能不同的8位雙向輸入/輸出口，其中P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口。另外，P0口每腳能吸收8TTL門電流，P1,P2,P3口皆能接收4TTL門電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管腳

18、 備選功能P3.0 ：串行輸入口P3.1 ：串行輸出口P3.2 ：外部中斷0P3.3 ：外部中斷1P3.4 ：記時(shí)器0外部輸入P3.5 ：記時(shí)器1外部輸入P3.6 ：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫”P3.7 ：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀”P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。下面說(shuō)一下遙控器所發(fā)射的數(shù)字信號(hào)的編碼原理5。調(diào)制的串行碼通過(guò)脈寬B、脈沖間隔、周期T不同值的組合來(lái)表示二進(jìn)制編碼的“0”和“1”。波形如圖10所示：圖10 遙控碼表示的二進(jìn)制編碼“0”和“1”注：B: :T=（0.565）:

19、（0.56）:（1.125）則表示遙控碼的二進(jìn)制編碼“0”，B：T=（0.565）：（1.685）：（2.25）則表示遙控碼的二進(jìn)制編碼“1”。其中，B、T的單位均為毫秒。簡(jiǎn)單的編碼完成后，需要進(jìn)行載頻為38kHZ的二次調(diào)制。二次調(diào)制的目的是為了提高發(fā)射發(fā)射信息的效率。其中由“0”和“1”組成的二進(jìn)制編碼共有32位。32位編碼的位置決定了它的功能，如圖11所示。圖11 遙控信號(hào)編碼波形圖解析這連續(xù)的32位編碼，可以得到如下信息：1.前16位為方便遙控使用者區(qū)分設(shè)備種類的編碼，避免信息的相互干擾（如空調(diào)遙控不能操控電視機(jī)）。2.后面的16位編碼則是代表鍵值的有效編碼，與功能碼與其反碼（各有8位）

20、。所以說(shuō)共有2的8次方種排列方式，與128種按鍵可供選擇，顯然對(duì)于一個(gè)普通的家電或設(shè)備的遙控已經(jīng)綽綽有余。由上面的描述已經(jīng)可以看出，發(fā)射“0”和“1”所用的時(shí)間是不同的，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，一組碼的周期約在4563毫秒之間。而當(dāng)遙控器的按鍵被觸動(dòng)后，會(huì)以周期為108毫秒發(fā)出鍵值所代表的32位二進(jìn)制碼。發(fā)射波形圖如圖12所示：圖12 遙控信號(hào)發(fā)射波形圖除此之外，由于人的主觀意識(shí)，當(dāng)按錯(cuò)按鍵后，手指會(huì)彈開或按壓鍵盤并短暫停留，所以，通過(guò)調(diào)試，當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò)36毫秒，振蕩器才會(huì)使芯片被激活，發(fā)射出論述過(guò)的周期為108毫秒的編碼脈沖。而當(dāng)按鍵被按住超過(guò)108毫秒，則發(fā)射的代碼的信息則僅由起始碼和結(jié)束碼組成。

21、圖13 發(fā)射端電路圖3.1.2鍵值發(fā)射端電路圖鍵值編碼由圖13中“信號(hào)輸入”位置進(jìn)入該發(fā)射端，耦合電容C1的隔離作用使三極管的B極通過(guò)一個(gè)波形和鍵值信號(hào)一樣浮動(dòng)的電流信號(hào)。在三極管的放大作用下，兩個(gè)串聯(lián)的二極管被驅(qū)動(dòng)工作。由于編碼信號(hào)的波動(dòng)，使三極管放大電流的大小也隨之波動(dòng)，使調(diào)制的信號(hào)的變化與編碼信號(hào)的浮動(dòng)一致，并轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外光信號(hào)由LED1和LED2共同發(fā)出6。由于紅外LED的正向壓降較低，為1.15V，其發(fā)射功率較小，均低于100mw，所以需要將這兩個(gè)紅外LED串聯(lián)起來(lái)，提高發(fā)射端的輸出功率，確保信息傳輸?shù)挠行АＡ硗?，考慮到紅外LED的輻射角度，在安裝過(guò)程中需要注意LED在遙控和電路中的位

22、置。3.2 接收電路3.2.1紅外接收器的設(shè)計(jì)接收電路采用了一種兼有收集和放大功能的紅外元器件SM0038，實(shí)驗(yàn)電路如圖14所示： OUT VCC GND圖14 紅外接收器引腳圖OUT接單片機(jī)的P3.2口，當(dāng)發(fā)射端發(fā)射的紅外光信號(hào)被接收器讀取并放大后，提取出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)單片機(jī)譯碼后，實(shí)現(xiàn)電路板的各個(gè)功能7。 VCC為高電平端，與電源的正極，因由USB端口供電，則VCC端電壓為+5V.GND為接地端，電壓為0.3.2.2接收端程序部分解碼程序如圖15下：圖15 部分解碼程序3.3 其他電路3.3.1電源電路本課題接收電路板采用了USB供電，利用外接+5V的電源接口，通過(guò)電路板的設(shè)計(jì)，使其具有過(guò)流

23、和限壓的作用。并且，因?yàn)閁SB接口可以傳輸信息，所以也可以方便電路板與PC端的信息交互。電路板的電源模塊原理圖如圖16下所示：圖16 電源模塊原理圖3.3.2顯示模塊本課題采用的顯示模塊為L(zhǎng)CD1602，LCD1602是專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、文字與符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。實(shí)物圖如圖17所示?？梢钥吹?，第一行所示“紅外通信”即為目前電路板所實(shí)現(xiàn)的功能，紅外鍵值則是對(duì)所接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行譯碼后得出的16進(jìn)制編碼。這兩者都可以通過(guò)紅外發(fā)射器，即遙控發(fā)射的鍵值的改變而改變8。其引腳圖如圖18所示。圖17 LCD1602實(shí)物圖 圖18 LCD1602引腳圖引腳大致說(shuō)明如下：1.VSS：電源接地端2.

24、VCC：高電平4.RS:數(shù)據(jù)和指令的輸入端5.R/W：將RS端發(fā)送的數(shù)據(jù)或指令寫入LCD/向LCD讀取信息7-14.DB0-DB7:輸入或輸出數(shù)據(jù)總線的最低位（line0）到最高位（line7）15.BLA:LCD背光電源的正極16.BLK:LCD背光電源的負(fù)極3.3.3時(shí)鐘模塊DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，通過(guò)串行接口可以和單片機(jī)進(jìn)行通信?？梢酝ㄟ^(guò)顯示模塊顯示出該芯片提供的時(shí)鐘信息，包括年、月、日、時(shí)、分、秒，另外，可以通過(guò)程序設(shè)計(jì)確定閏年和非閏年，以與在此情況下2月份的天數(shù)（28 or 29），初始時(shí)間可以更改，確認(rèn)更改后時(shí)間從設(shè)定的時(shí)間開始運(yùn)行。除此之外，通過(guò)

25、三個(gè)接口，也可以實(shí)現(xiàn)DS1302 與單片機(jī)之間的信息交互。其原理圖和引腳圖如圖19所示。圖19 DS1302原理圖圖20 DS1302引腳圖其中實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)進(jìn)行交互的引腳為：1、 引腳5：RST時(shí)鐘復(fù)位。需要注意的是，RST為低電平復(fù)位。2、 引腳7：SCLK串行時(shí)鐘。3、 引腳6：I/O數(shù)據(jù)線。除此之外，VCC1，VCC2接高電平，GND接地。4 部分軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試4.1概況軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試主要利用了keil C51為輔助工具，可以通過(guò)基本的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，如C或匯編語(yǔ)言，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編程。Keil作為一款功能性不錯(cuò)的的編程工具， 不但可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)板塊功能的連接，還可以通過(guò)其仿真功能對(duì)設(shè)計(jì)的電

26、路進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，從而確定方式的可行性。4.2時(shí)鐘電路DS1302時(shí)鐘芯片的寄存器樣式如圖21：圖21 寄存器樣式圖由上圖可以看出寄存器第7位固定為1。第6位則需要根據(jù)電平判斷，可以看出，高電平，即1表示RAM，尋址部存儲(chǔ)器地址，低電平，即0表示CK，尋址部寄存器。寄存器從第1位到第5位為RAM的地址或寄存器的地址。第0位根據(jù)電平判斷，高電平1表示RD，即“讀”，低電平0表示W(wǎng)：即“寫”。DS1302的讀寫時(shí)序圖如圖22：圖22 DS1302讀時(shí)序圖23圖 DS1302寫時(shí)序圖根據(jù)圖23，得到DS1302時(shí)鐘模塊的讀/寫程序代碼如下。其中，set為復(fù)位端口（RST），clk為時(shí)鐘端口（SCLK）

27、，sda為串行端口（I/O）。void ds1302_write_byte(uchar add,uchar dat)uchar i;set=1;clk=0;add=add&0xfe:/寫入地址字節(jié)，從低位開始寫for(i=0;i<8;i+)if(add&0x01)sda=1elsesda=0;clk=1;clk=0;add=add>>1;/寫入數(shù)據(jù) for(i=0;i<8;i+) if(dat&0x01) sda=1; else sda=0; clk=1; clk=0; dat=dat>>1;set=0; DS1302的時(shí)鐘模塊寫字節(jié)

28、程序代碼分析：復(fù)位引腳產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，在clk上升沿期間寫入由形參傳入到實(shí)參的地址（8bit），緊接著在第8個(gè)上升沿結(jié)束后的第1個(gè)下降沿時(shí)候開始寫入由形參傳入到實(shí)參的地址（8bit），之后復(fù)位引腳產(chǎn)生一個(gè)付脈沖，結(jié)束寫字節(jié)程序。uchar ds1302_read_byte(uchar add) uchar i,temp; set=1; clk=0; add=add|0x01; for(i=0;i<8;i+) if(add&0x01) sda=1; else sda=0; clk=1; clk=0; add=add>>1; for(i=0;i<8;i+) temp

29、=temp>>1; if(sda) temp=temp|0x80; else temp=temp&0x7f; clk=1; clk=0; set=0; return temp;DS1302的時(shí)鐘模塊讀字節(jié)程序代碼分析：復(fù)位引腳產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，另外讀字節(jié)程序都是在clk下降沿讀地址和數(shù)據(jù)。時(shí)鐘模塊的基本流程圖如圖24：讀DS1302時(shí)鐘 開始DS1302寫保護(hù)打開寫時(shí)鐘寄存器地址DS1302寫保護(hù)關(guān)閉十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為BCD碼變量初始化BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制結(jié)束 圖24 時(shí)鐘模塊流程圖4.3 LCD1602電路程序設(shè)計(jì)LCD1602提供了一個(gè)較為直觀的方式讓我們了解到了數(shù)據(jù)的傳輸結(jié)果

30、。是重要的信息反饋模塊。其時(shí)序圖如圖25所示。圖25 LCD1602寫時(shí)序圖由于LCD1602中讀入數(shù)據(jù)不產(chǎn)生實(shí)際意義，所以我們主要分析向LCD1602中寫入數(shù)據(jù)9。由時(shí)序圖可以觀察到：RS為0時(shí)執(zhí)行寫指令，為1時(shí)寫數(shù)據(jù)。RW為低電平0時(shí)為寫操作。具體的過(guò)程為：當(dāng)RW為低電平時(shí)，使能端E由低電平轉(zhuǎn)為高電平，在高電平持續(xù)5us左右，開始寫入數(shù)據(jù)或指令10。當(dāng)使能端E回到低電平時(shí)候，終止此過(guò)程。相關(guān)代碼如下：5 總結(jié)與致從14年10月決定論文的選題到15年4月論文截稿，這幾個(gè)月我通過(guò)自己的努力學(xué)習(xí)與老師同學(xué)的幫助，終于圓滿完成了論文與硬件。在此，我對(duì)本論文的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。本論文采用了文字和圖片搭配

31、討論的方法，由圖片（仿真圖、電路圖、實(shí)物圖、引腳圖）直觀地表現(xiàn)物體以與其屬性，再輔以文字說(shuō)明，使描述更加清晰更加立體。其中圖片由互聯(lián)網(wǎng)、自行制作以與自行拍攝完成。仿真圖來(lái)源于Keil制作，實(shí)物圖來(lái)自iphone5s實(shí)物拍攝。由于紅外光傳播的特性，我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)物測(cè)試時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行無(wú)粉塵霧霾等干擾的處理，所得到的數(shù)據(jù)也是基于此得出。在測(cè)出的結(jié)果中，如圖26、圖27，可以直觀的看出，在合適的角度和距離，無(wú)論是鍵值傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，還是接收模塊的反應(yīng)速度都是相當(dāng)客觀的。在電源開關(guān)、功能切換、上下調(diào)節(jié)、確定與返回幾個(gè)按鍵進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，接收電路板（通過(guò)LCD1602進(jìn)行直觀反映）工作準(zhǔn)確，通過(guò)視頻分析，得到

32、從按下按鍵到LCD屏幕容顯示完成(考慮到光速在10m傳輸用時(shí)太小，可以忽略傳輸距離的影響，所用時(shí)間主要在于信號(hào)的處理)，所用時(shí)間小于0.2s.圖26 顯示結(jié)果1 圖 27顯示結(jié)果2除上述外，此次論文的完成離不開指導(dǎo)老師的不厭其煩的教導(dǎo)以與同學(xué)對(duì)軟件方面的協(xié)助，也離不開各位參考書的作者對(duì)論文制作過(guò)程中提供的參考。本人孤陋寡聞，若沒有以上三個(gè)方面的幫助，此論文定不能順利完成。另外，在整個(gè)過(guò)程中，我也深刻體會(huì)到了自己各方面的欠缺，在今后的學(xué)習(xí)生活中，定當(dāng)全力以赴，完善各項(xiàng)技能。最后，再次對(duì)本論文紅外光通信裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完成與完善做出幫助的老師同學(xué)致！參考文獻(xiàn)1肅文主編.高頻電子線路. ：高等教育，2

33、004.11.2宜仁.單片機(jī)硬件接口電路與實(shí)例解析M.電子工業(yè),20093湯定元 . 紅外物理與紅外技術(shù) J. 物理實(shí)驗(yàn) ，19924何立民MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M航空航天大學(xué)19905邱磊，肖兵. 基于 IrDA 協(xié)議棧的紅外通信綜述 J. 無(wú)線通信技術(shù)，20046閻綱,等.基于MSP430單片機(jī)的紅外遙控器設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息, 20067文俊峰，喬曉軍，王成，等. 便攜式紅外收發(fā)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) J.光電子技術(shù)，20068王紅智，周云，嚴(yán)國(guó)萍. 基于 IrDA 標(biāo)準(zhǔn)的紅外無(wú)線通信原理與設(shè)計(jì)J. 電子工程師，2000（5）：15-18.9希仁. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) M. 4 版. ：電子

34、工業(yè) ，2003：7 - 16.10邱玉春，文俊. 單片機(jī)系統(tǒng)中的紅外通信接口 J. 電子產(chǎn)品世界，2000（5）：36-37.附錄主程序代碼：static bit OP;        /紅外發(fā)射管的亮滅控制位static unsigned int count;       /延時(shí)計(jì)數(shù)器static unsigned int endcount; /終止延時(shí)計(jì)數(shù)static unsigned char flag;    

35、60; /紅外發(fā)送標(biāo)志sbit P3_4=P34;char iraddr1;  /十六位地址的第一個(gè)字節(jié)char iraddr2;  /十六位地址的第二個(gè)字節(jié)void SendIRdata(char p_irdata);/發(fā)送子函數(shù)void delay();void main(void)   count = 0;  flag = 0;/無(wú)載波  OP = 0;/不亮  P3_4 = 0;/在后面會(huì)發(fā)現(xiàn)用OP賦值的  EA = 1; /允許CPU中斷   TMOD = 0x11; /設(shè)定時(shí)器0和1為16位模式1 &#

36、160; ET0 = 1; /定時(shí)器0中斷允許   TH0 = 0xFF;   TL0 = 0xE6; /設(shè)定時(shí)值0為38K 也就是每隔26us中斷一次    TR0 = 1;/開始計(jì)數(shù)  iraddr1=3;/自定義的一個(gè)地址  iraddr2=252;/地址反碼  do      delay();      SendIRdata(12);  while(1); /定時(shí)器0中斷處理 void timein

37、t(void) interrupt 1   TH0=0xFF;   TL0=0xE6; /設(shè)定時(shí)值為38K 也就是每隔26us中斷一次  count+;  if (flag=1)  OP=OP; /如果是待發(fā)送的有效數(shù)據(jù)flag=1，就在此產(chǎn)生載波（亮滅交變）  else  OP = 0;   P3_4 = OP; void SendIRdata(char p_irdata)/發(fā)送數(shù)據(jù)子函數(shù)  int i;  char irdata=p_irdata; /*/  /發(fā)送9ms的起始碼，

38、并是載波模式有效  endcount=223;  flag=1;  count=0; while(count<endcount);/等待中斷，控制亮滅交變的總時(shí)間為9ms  /發(fā)送4.5ms的結(jié)果碼，并是載波模式無(wú)效  endcount=117  flag=0;  count=0;  dowhile(count<endcount); /*/  /發(fā)送十六位地址的前八位  irdata=iraddr1;  for(i=0;i<8;i+)  /一個(gè)周期

39、里規(guī)定先以高電平開始，在以低電平結(jié)束。先發(fā)送0.56ms的38KHZ“1”的紅外波（即編碼中0.56ms的高電平）     endcount=10;     flag=1;     count=0;     dowhile(count<endcount); /停止發(fā)送紅外信號(hào)（即編碼中的低電平） if(irdata-(irdata/2)*2)  /判斷二進(jìn)制數(shù)個(gè)位為1還是0     endcount=

40、41;   /1為寬的高電平1.68ms  else  endcount=15;   /0為窄的高電平0.56ms    flag=0;    count=0;   while(count<endcount);    irdata=irdata>>1;/依次取位    /發(fā)送十六位地址的后八位  irdata=iraddr2;/此處已經(jīng)是地址的反碼 

41、 for(i=0;i<8;i+)       endcount=10;     flag=1;     count=0;     while(count<endcount);      if(irdata-(irdata/2)*2)     endcount=41;     else     endcount=15;     flag=0;     count=0;     dowhile(count<endcount);