畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 紅外線報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 論 文紅外線報(bào)警器設(shè)計(jì)目 錄摘要41 前言42 設(shè)計(jì)方案思路 53. 總體設(shè)計(jì) 5 3.1 單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 6 3.2 紅外通信技術(shù)概述 7 3.2.1紅外概述 7 3.2.2 選擇紅外遙控的原因 9 3.2.3紅外的簡單發(fā)射接收原理 9 3.3 設(shè)計(jì)目的與原理 9 3.4 單片機(jī)紅外遙控發(fā)射器設(shè)計(jì)原理 103.5 單片機(jī)紅外遙控接收器設(shè)計(jì)原理 114 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 124.1有關(guān)STC89C52單片機(jī)的介紹 124.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 144.3 復(fù)位電路 144.4 紅外發(fā)射接收電路的設(shè)計(jì) 165 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 205.1遙控發(fā)射器程序設(shè)計(jì) 205.2 遙控接收器程序設(shè)計(jì)

2、216 紅外線收發(fā)技術(shù)PCB圖 257 實(shí)物圖268 結(jié)束語 269 參考文獻(xiàn)27 紅外線報(bào)警器設(shè)計(jì)作 者：黃建邦 指導(dǎo)老師：甘偉 (東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院2009級(jí)電子工程系，東莞 523808) 摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的遙控系統(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活。傳統(tǒng)的遙控器采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，這種方法雖然制作簡單、容易，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只實(shí)用于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。而采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有編程靈活多樣、操作碼個(gè)數(shù)可隨便設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了STC89C52單片機(jī)作為核心，綜合應(yīng)用了

3、單片機(jī)中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等知識(shí)，應(yīng)用紅外光的優(yōu)點(diǎn)。遙控操作的不同，遙控發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作。遙控接收器通過對紅外光接收頻率的識(shí)別，判斷出控制操作，來完成整個(gè)紅外遙控發(fā)射、接收過程。其優(yōu)點(diǎn)硬件電路簡單，軟件功能完善，性價(jià)比較高等特點(diǎn)，具有一定的使用和參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)，紅外遙控，中斷，定時(shí)，計(jì)數(shù)，頻率 1 前言隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對防盜措施提出了新的要求。尤其是在現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，犯罪更趨智能化，手段更隱蔽，所以采用以電子技術(shù)、傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)的安全防范技

4、術(shù)的器材設(shè)備，并將其構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，將發(fā)揮最大的功能作用。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。目前國內(nèi)使用的各類防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、主動(dòng)式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)，而這里所設(shè)計(jì)的被動(dòng)式紅外報(bào)警器則采用了美國的傳感元件熱釋電紅外傳感器，這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物和其他非生物。熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。2 設(shè)計(jì)方案思路本次設(shè)計(jì)的思路是安裝1個(gè)紅外接收頭

5、，1塊12864液晶顯示屏，一個(gè)蜂鳴器。1個(gè)遙控器，STC89C52最小系統(tǒng)，紅外線接收頭LF1638A，蜂鳴器接著報(bào)警，然后按下復(fù)位鍵，回到初始狀態(tài)。在紅外線工作時(shí)，當(dāng)在紅外線范圍走過，蜂鳴器報(bào)警。遙控器可以控制報(bào)警和報(bào)警的時(shí)間。3. 總體設(shè)計(jì) 紅外線報(bào)警器采用STC89C52作為主要的芯片來制作，STC89C5芯片的功能比較全。紅外對射由發(fā)射管和接收管兩部分組成，當(dāng)發(fā)射管和接收管在某一角度的范圍之內(nèi)，接收頭接收到發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)有障礙物阻擋了紅外對射管之間的信號(hào)傳輸，那么相應(yīng)的指示燈熄滅，同時(shí)報(bào)警器鳴叫，提示報(bào)警。 開始紅外發(fā)射電路一體化紅外接收頭單片機(jī)報(bào)警結(jié)束

6、圖3-1本方案的紅外基本原理 3.1 單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要,微型計(jì)算機(jī)不斷的更新?lián)Q代,新產(chǎn)品層出不窮。在微型計(jì)算機(jī)的大家族中，幾年來單片微型計(jì)算機(jī)異軍突起，發(fā)展極為迅速。單片微型計(jì)算機(jī)（Sing-Chip Microcomputer）簡稱單片機(jī)。它是在一塊芯片上集成中央微處理器（Central Processing Unit, CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory, RAM）、只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory, ROM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及I/O（Input/Output）接口電路等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。它的特點(diǎn)是：高性能，高

7、速度，體積小，價(jià)格低廉，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛。單片機(jī)的發(fā)展史并不長，它的產(chǎn)生和發(fā)展與計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，也經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段（1970年1974年）：為4位單片機(jī)階段。這種單片機(jī)的特點(diǎn)是：價(jià)格便宜控制功能強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O接口，有的根據(jù)不同用途還配有許多專用接口，有些甚至還包括A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換、聲音合成等電路。豐富的I/O功能大大增強(qiáng)了四位單片機(jī)應(yīng)用與錄音機(jī)、攝像機(jī)、電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、錄像機(jī)和電子玩具等產(chǎn)品。第二階段（1974年1978年）：為低中檔8位單片機(jī)階段。它是8位單片機(jī)的早期產(chǎn)品，以Inter公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，這個(gè)系列的單片機(jī)在片內(nèi)集成

8、8位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等，中斷處理較簡單，片內(nèi)RAM和ROM容量較小，且尋址范圍不大于4KB。第三階段（1978年1983年）：為高檔8位單片機(jī)階段。這類單片機(jī)在低、中檔基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其性能有明顯提高。以Inter公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，在片內(nèi)增加了串行接口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，有16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM、ROM容量增大，信紙范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。這類單片機(jī)功能強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣，是目前各類單片機(jī)中應(yīng)用最多的一種。第四階段（1983年現(xiàn)在）：為8位單片機(jī)鞏固發(fā)展階段及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。此階段主要特點(diǎn)

9、是：一方面不斷發(fā)展16位單片機(jī)、32位單片機(jī)及專用單片機(jī)。16位單片機(jī)除CPU為16位外，片內(nèi)RAM為232B，ROM位8KB，片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為8級(jí)，其實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)。今年來，各個(gè)計(jì)算機(jī)廠家已進(jìn)入高性能的32位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段，32位單片機(jī)除了具有更高的集成度外，主振頻率已達(dá)20MHz，這使32位單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機(jī)快的多，性能比8位、16位單片機(jī)更加優(yōu)越。需要提到的是，單片機(jī)的發(fā)展雖然經(jīng)歷了4位、8位、16位各階段，但4位、8位、16位單片機(jī)仍各有其應(yīng)用領(lǐng)域，如4位單片機(jī)在一些簡單家用電器、高檔玩具中仍有應(yīng)用，8位單片機(jī)在中、

10、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，16位單片機(jī)在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中才有應(yīng)用，32位單片機(jī)因控制領(lǐng)域?qū)λ男枨蟛⒉皇制惹校?2位單片機(jī)在我過的應(yīng)用并不多。正是由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，使單片機(jī)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。單片機(jī)的應(yīng)用打破了人們傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，原來很多用模擬電路、脈沖數(shù)字電路和邏輯部件來實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在均可以使用單片機(jī)，使用軟件來實(shí)現(xiàn)。使用單片機(jī)具有體積小、可靠性高、性能價(jià)格比高和容易產(chǎn)品化的優(yōu)點(diǎn)。3.2 紅外通信技術(shù)概述 3.2.1紅外概述 從光學(xué)的角度而言，紅外是頻率低于紅色光的不可見光，的無線光譜的整個(gè)頻率中占有很小一個(gè)頻率段，波長為0.75100微秒之間，其中0.753微秒之間

11、的紅外光稱為近紅外，330微秒之間的紅外光稱為中紅外，30100微秒之間的稱為遠(yuǎn)紅外。紅外光就其性質(zhì)而言很簡單，與普通光線的頻率特性沒有很大的區(qū)別，但是，由于任何有熱量的物體均有能量產(chǎn)生，所以紅外的利用非常廣泛，而且不可取代，能否檢測紅外、能測到多少紅外或者紅外檢測的技術(shù)是否可以應(yīng)用于任何自然的或想象的場合是紅外應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵。 當(dāng)今紅外技術(shù)的一個(gè)重要分支是紅外通信技術(shù)的應(yīng)用，這個(gè)應(yīng)用的發(fā)展非常迅速，尤其是紅外通信應(yīng)用于計(jì)算機(jī)設(shè)備中，近幾年的發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出其非常成熟的特性。紅外發(fā)射器 E18-D80NK-NE18-D80NK-N 是E18-D80NK 的升級(jí)版。改動(dòng)部分主要是內(nèi)部電路板和外部連

12、線。傳感器外部接線，在末端增加了杜邦頭，方便用戶使用。E18-D80NK-N 這是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器，發(fā)射光經(jīng)過調(diào)制后發(fā)出，接收頭對反射光進(jìn)行解調(diào)輸出。有效的避免了可見光的干擾。透鏡的使用，也使得這款傳感器最遠(yuǎn)可以檢測80 厘米距離的問題（由于紅外光的特性，不同顏色的物體，能探測的最大距離也有不同；白色物體最遠(yuǎn)，黑色物體最近）。檢測障礙物的距離可以根據(jù)要求通過尾部的電位器旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價(jià)格便宜、易于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、流水線計(jì)件等眾多場合。電氣特性： 紅色：VCC；黑色：GND；黃色：OUT。 工作電壓：5VD

13、C 工作電流：10-15mA 驅(qū)動(dòng)電流：100mA 感應(yīng)距離：3-80CM Sensing range: 3-80cm Sensing object: Translucency, opaque Supply voltage: DC5V Output operation: Normally open(O) Output: DC three-wire system(NPN)3.2.2 選擇紅外遙控的原因 無線遙控方式可分為無線電波式、聲控式、超聲波式和紅外線式。由于無線電式容易對其它電視機(jī)和無線電通訊設(shè)備造成干擾，而且，系統(tǒng)本身的抗干擾性能也很差，誤動(dòng)作多，所以未能大量使用。超聲波式頻帶較窄，易受

14、噪聲干擾，系統(tǒng)抗干擾能力差以及聲控式識(shí)別正確率低，難度大而未能大量采用。紅外遙控方式是以紅外線作為載體來傳送控制信息的，同時(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的出現(xiàn)，催生了數(shù)字編碼方式的紅外遙控系統(tǒng)的快速發(fā)展。另外，紅外遙控具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器易于小型化且價(jià)格低廉；采用數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動(dòng)作，而且功率消耗低；紅外線不會(huì)向室外泄露，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。所以現(xiàn)在很多無線遙控方式都采用紅外遙控方式。3.2.3紅外的簡單發(fā)射接收原理 在發(fā)射端，輸入

15、信號(hào)經(jīng)放大后送入紅外發(fā)射管發(fā)射，在接收端，接收管收到紅外信號(hào)后，由放大器放大處理后還原成信號(hào)，這就是紅外的簡單發(fā)射接收原理。3.3 設(shè)計(jì)目的與原理 目前市場上一般采用的遙控編碼及解碼集成電路。此方案具有制作簡單、容易等特點(diǎn)，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只適合用某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用,應(yīng)用范圍受到限制。而采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有編程靈活多樣、操作碼個(gè)數(shù)可隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)6。本單片機(jī)遙控應(yīng)用系統(tǒng)采用紅外線發(fā)射頻率的不同，來識(shí)別不同的遙控功能。當(dāng)我們按下某一個(gè)按鍵的時(shí)候，由單片機(jī)識(shí)別出該按鍵后，由CPU向接有紅外發(fā)射管的端口發(fā)射一定頻率的脈沖，該脈沖與38KHz左右的載波脈沖進(jìn)行

16、調(diào)制，然后將已調(diào)制的脈沖進(jìn)行緩沖放大，激勵(lì)紅外發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)化為光能，使得紅外發(fā)光二極管發(fā)射出一定頻率的紅外線7，當(dāng)接收控制系統(tǒng)接收到該紅外光后，由單片機(jī)內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器得到該紅外光的頻率，然后將該頻率送往CPU，由CPU對該信號(hào)進(jìn)行反編碼，識(shí)別出控制信號(hào)，從而對控制電路實(shí)施控制功能。完成整個(gè)遙控功能。紅外通信原理：紅外遙控有發(fā)送和接收兩個(gè)組成部分。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收完成對紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出遙控編碼脈沖。為了減少干擾，采用的是價(jià)格便宜性能可靠的一體化紅外接收頭(HS0038， 它接收紅

17、外信號(hào)頻率為38kHz，周期約26s) 接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形得到TTL 電平的編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對象。如圖1 所示：3.4 單片機(jī)紅外遙控發(fā)射器設(shè)計(jì)原理 單片機(jī)紅外遙控發(fā)射器主要有單片機(jī)、行列式鍵盤、低功耗空閑方式控制電路、紅外管發(fā)射電路以及單片機(jī)的一些電源、復(fù)位、震蕩子電路組成。單片機(jī)不工作時(shí)一直處于低功耗狀態(tài)，采用了空閑節(jié)電工作方式。當(dāng)遙控器的某一按鍵被按下以后，外部中斷1產(chǎn)生中斷，喚醒單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，查詢鍵盤按下的是哪一個(gè)按鍵，當(dāng)確認(rèn)按鍵后，控制軟件啟動(dòng)定時(shí)器T0、T1，T1作為發(fā)射時(shí)間控制器，T0作為紅外線發(fā)射頻率控制器，

18、T0定時(shí)溢出時(shí)中斷程序使紅外管接口電平反轉(zhuǎn)一次，寫入定時(shí)器的初值不同，在輸出端口就得到不同的發(fā)射頻率。T1定時(shí)溢出時(shí)中斷程序關(guān)閉關(guān)閉T0定時(shí)器，停止紅外線發(fā)射。其設(shè)計(jì)原理框圖如下。紅外管發(fā)射電路+5V電源按鍵控制電路STC89C52單片機(jī)單片機(jī)遙控發(fā)射器設(shè)計(jì)原理圖3.5 單片機(jī)紅外遙控接收器設(shè)計(jì)原理 單片機(jī)紅外遙控接收器主要有單片機(jī)、紅外遙控接收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機(jī)的一些外圍電路組成。利用單片機(jī)中的T0作為紅外脈沖計(jì)數(shù)器，T1作為計(jì)數(shù)時(shí)間控制器。當(dāng)電路中紅外接收管接收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，外部中斷1被觸發(fā)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器T1。定時(shí)溢出，中斷程序關(guān)閉計(jì)數(shù)器T0，讀入計(jì)數(shù)值

19、并進(jìn)行判斷，確定操作對象（遙控按鍵）對其進(jìn)行反轉(zhuǎn)操作，控制電路對所控制的負(fù)載進(jìn)行開或關(guān)11。還可對接收電路實(shí)行上鎖功能，對控制電路上鎖后，遙控器不能對控制電路實(shí)施遙控功能8。其設(shè)計(jì)原理方框圖如下:STC89C52單片機(jī)紅外接收電路狀態(tài)指示電路控制電路+5V電源紅外接收遙控電路原理框圖在發(fā)射端，輸入信號(hào)經(jīng)放大后送入紅外發(fā)射管發(fā)射，在接收端，接收管收到紅外信號(hào)后，由放大器放大處理后還原成信號(hào)，這就是紅外的簡單發(fā)射接收原理。4系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1有關(guān)STC89C52單片機(jī)的介紹 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈

20、巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率

21、35Mhz，6T/12T可選。 主要功能特性 標(biāo)準(zhǔn)MCS-51內(nèi)核和指令系統(tǒng) 片內(nèi)8kROM（可擴(kuò)充64kB外部存儲(chǔ)器） 32個(gè)雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM（可擴(kuò)充64kB外部存儲(chǔ)器） 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率3.5-12/24/33MHz 向上或向下定時(shí)計(jì)數(shù)器 改進(jìn)型快速編程脈沖算法 6個(gè)中斷源 5.0V工作電壓 全雙工串行通信口 布爾處理器 幀錯(cuò)誤偵測 4層優(yōu)先級(jí)中斷結(jié)構(gòu) 自動(dòng)地址識(shí)別 兼容TTL和CMOS邏輯電平 空閑和掉電節(jié)省模式 PDIP(40)和PLCC(44)封裝形式管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，

22、每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)

23、P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是

24、由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻

25、率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是

26、否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性 外接石英晶體或者陶瓷諧振器以及電容C1、C2接在放大器的反饋回路（AT89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大電路，XTAL1、XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端）中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 為了使裝置能夠被外部時(shí)鐘信號(hào)激活，XATL1應(yīng)該有效，而XTAL2應(yīng)該被懸空。由于輸入到內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)電路通過了

27、一個(gè)二分頻的信號(hào)，外部信號(hào)的工作周期比沒有別的要求，但是最大值和最小值的大小可以在數(shù)據(jù)表上觀察出來。 當(dāng)正 常工作時(shí)，外部振蕩器可以計(jì)算出XTAL1上的電容，最大可達(dá)到100pF。這是由于振蕩器電容和反饋電容之間的相互作用。當(dāng)外部信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)高電平或者低電平時(shí)，電容不會(huì)超過20pF.4.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1）STC89C52單片機(jī)有兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1，可有程序選擇作為定時(shí)器用或作為計(jì)數(shù)器用，定時(shí)時(shí)間或記數(shù)值也可由程序設(shè)定。（2）每一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有4種工作方式，可用程序選擇。（3）任一定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在定時(shí)時(shí)間到或記數(shù)值到時(shí)，可有程序安排產(chǎn)生中斷請求信

28、號(hào)或不產(chǎn)生中斷請求信號(hào)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和1的控制和狀態(tài)寄存器特殊功能寄存器TMOD和TCON分別是定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和1的控制和狀態(tài)寄存器，用于控制和確定各定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能和工作模式。1模式控制寄存器TMODTMOD用于控制T0和T1的工作方式和4種工作模式。其中低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。其格式如下：GATE C/T非 M1 M0GATEC/T非 M1 M0GATE位：門控位。當(dāng)GATE=1時(shí)，只有INTO非或INT1非引腳為高電平且TR0或TR1置1時(shí)，相應(yīng)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器才被選通工作；當(dāng)GATE=0，則只要TR0和TR1置1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器就被選通，而不管INT0非或INT1非的電

29、平是高還是低C/T非位：計(jì)數(shù)/定時(shí)功能選擇位。C/T非=0，設(shè)置為定時(shí)器方式，計(jì)數(shù)器的輸入是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，其周期等于機(jī)器周期。C/T非=1，設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)器的輸入來自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脈沖。M1、M0位：工作模式選擇位。2位可形成4中編碼，對應(yīng)4種工作模式，見下表：M1 M0功 能 描 述00 方式0：13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 01方式1：16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 10方式2：具有自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 11方式3：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0分為兩個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，定時(shí)/計(jì)數(shù)器1在此方式無實(shí)用意義4.3 復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在復(fù)位狀態(tài)，CPU和系統(tǒng)

30、都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)或成為原始狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，所有的專用寄存器都賦予默認(rèn)值。其復(fù)位狀態(tài)見下表。表3.1 復(fù)位狀態(tài)各寄存器初值專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài)PCACC BPSW SPDPTR P0P3 IPIE 0000H00H00H00H07H 0000HFFH XXX0 0000B 0XX0 0000B TMOD TCONTH0TL0TH1TL1 SCON SBUF PCON00H00H00H00H00H00H00H XXXX XXXXB 0XXX 0000B單片機(jī)復(fù)位電路包括片內(nèi)、片外兩部分，片外復(fù)位電路通過引腳加到內(nèi)部復(fù)位電路上，內(nèi)部復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期S5P2對片

31、外信號(hào)采樣一次，當(dāng)RST引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成一次復(fù)位。外部復(fù)位電路就是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平而設(shè)計(jì)的，STC89C52通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。4.4 紅外發(fā)射接收電路的設(shè)計(jì)根據(jù)紅外發(fā)射管本身的物理特性，必須要有載波信號(hào)與即將發(fā)射的信號(hào)相“與”，然后將相“與”后的信號(hào)送發(fā)射管，才能進(jìn)行紅外信號(hào)的發(fā)射傳送，而在頻率為38KHz的載波信號(hào)下，發(fā)射管的性能最好，發(fā)射距離最遠(yuǎn)，所以在硬件設(shè)計(jì)上，本設(shè)計(jì)采用38KHz的晶振產(chǎn)生載波信號(hào)，與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行邏輯“與”運(yùn)算后，通過三極管的功率驅(qū)動(dòng)到紅外發(fā)光二極管上。 紅外發(fā)送電路由4001MOS

32、或非門38KHz振蕩器，單片機(jī)發(fā)送控制電路和紅外發(fā)送管驅(qū)動(dòng)輸出電路組成，當(dāng)單片機(jī)P3.4口輸出為“0”時(shí)，發(fā)射管不發(fā)光，當(dāng)單片機(jī)P3.4口輸出為“1”時(shí)，紅外發(fā)送管發(fā)出38KHz調(diào)制紅外線。具體的發(fā)射波形與電路如下 圖3.7 調(diào)制過程中的波形編碼、解碼(1) 二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制由單片機(jī)來完成，它把編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率為38kHz 的間斷脈沖串，相當(dāng)于用二進(jìn)制信號(hào)的編碼乘以頻率為38kHz 的脈沖信號(hào)得到的間斷脈沖串，即是調(diào)制后用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號(hào)如圖4 二進(jìn)制碼的調(diào)制所示(2) 紅外接收需先進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)的過程是通過紅外接收管進(jìn)行接收的。其基本工作過程為：當(dāng)接收到

33、調(diào)制信號(hào)時(shí)，輸出高電平，否則輸出為低電平，是調(diào)制的逆過程（圖5 解調(diào)）。HS0038是一體化集成的紅外接收器件，直接就可以輸出解調(diào)后的高低電平信號(hào)；紅外接收器HS0038的應(yīng)用電路（圖6）。（3）紅外遙控發(fā)射芯片采用 PPM 編碼方式,當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后 ,將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖。遙控編碼脈沖由前導(dǎo)碼、16位地址碼（8 位地址碼、 8 位地址碼的反碼）和16位操作碼（8 位操作碼、 8 位操作碼的反碼）組成。通過對用戶碼的檢驗(yàn)，每個(gè)遙控器只能控制一個(gè)設(shè)備動(dòng)作，這樣可以有效地防止多個(gè)設(shè)備之間的干擾。編碼后面還要有編碼的反碼，用來檢驗(yàn)編碼接收的正確性，防止誤操作，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。前導(dǎo)

34、碼是一個(gè)遙控碼的起始部分，由一個(gè) 9ms 的高電平 ( 起始碼 ) 和一個(gè) 4. 5ms 的低電平 ( 結(jié)果碼 ) 組成，作為接受數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備脈沖。以脈寬為 0. 56ms 、周期為 1. 12ms 的組合表示二進(jìn)制的 “0” ；以脈寬為 1. 68ms 、周期為 2. 24ms 的組合表示二進(jìn)制的 “1” 。（4）單片機(jī)采用外部中斷 INT0 管腳和紅外接收頭的信號(hào)線相連，中斷方式為邊沿觸發(fā)方式。計(jì)算中斷的間隔時(shí)間，來區(qū)分前導(dǎo)碼、二進(jìn)制的 “1” 、 “0” 碼。并將 8 位操作碼提取出來在數(shù)碼管上顯示。紅外接收頭輸出的原始遙控?cái)?shù)據(jù)信號(hào),正好和發(fā)射端倒向.也就是以前發(fā)射端原始信號(hào)是高電平,那接

35、收頭輸出的就是低電平,反之.軟件原理：開始時(shí)發(fā)射一個(gè)特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個(gè)9ms的低電平,和一個(gè)4.5ms的高電平，這個(gè)同步碼頭可以使程序知道從這個(gè)同步碼頭以后可以開始接收數(shù)據(jù)。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(jìn)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(jìn)制的“1”。解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”均以0.56ms的高電平開始，不同的是低電平的寬度不同，“0”為0.56ms,“1”為1.685ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0

36、”和“1”。如果從0.56ms低電平過后，開始延時(shí)，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見，延時(shí)必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84ms 左右即可。根據(jù)紅外編碼的格式，程序應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。HS0038紅外接收器，接收紅外遙控器發(fā)射的信號(hào)，輸出DATA口和單片機(jī)的外部中斷0P3.2口相連。當(dāng)有紅外信號(hào)時(shí)，觸發(fā)中斷查詢中斷時(shí)間，并和紅外起始碼，“0”、“1”、終止碼的時(shí)間進(jìn)行

37、比較。從而檢測紅外的操作碼。整體流程圖 （1）發(fā)射部分：通過中斷產(chǎn)生38K 的載波，TX 端口產(chǎn)生發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過與門放大經(jīng)發(fā)射管發(fā)射數(shù)據(jù)：38k 載波 第一列有效發(fā)送數(shù)據(jù) 第二列對管發(fā)射數(shù)據(jù) 第三列2）接受部分：HS0038A2接受到38k載波時(shí)，會(huì)輸出低電平，否則輸出高電平。將HS0038A2產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)過非門后得的原來的信號(hào)。HS0038A2 產(chǎn)生信號(hào) 第一列經(jīng)過非門后得到原來數(shù)據(jù) 第二列經(jīng)過與門（3）設(shè)計(jì)思想簡介：1：對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。2：對編碼進(jìn)行脈沖調(diào)制。3：信號(hào)放大后，通過發(fā)射管發(fā)送38khz信號(hào)。4：接收信號(hào)，進(jìn)行解碼。5：讓51對信號(hào)進(jìn)行處理（顯示，統(tǒng)計(jì)，分析）。5

38、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1遙控發(fā)射器程序設(shè)計(jì) 遙控器使用的是專用集成發(fā)射芯片來實(shí)現(xiàn)遙控碼的發(fā)射，如東芝TC9012，飛利浦SAA3010T等，通常遙控信號(hào)的發(fā)射，就是將某個(gè)按鍵所對應(yīng)的控制指令和系統(tǒng)碼(由0和1組成的序列)，調(diào)制在38KHz的載波上，然后經(jīng)放大、驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管將信號(hào)發(fā)射出去。不同公司的遙控芯片，采用的遙控碼格式也不一樣。較普遍的有兩種，一種是NEC標(biāo)準(zhǔn)，一種是PHILIPS 標(biāo)準(zhǔn)。NEC標(biāo)準(zhǔn)：遙控載波的頻率為38KHz(占空比為1:3)；當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)首先發(fā)射一個(gè)完整的全碼，如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.5ms

39、）組成。 一個(gè)完整的全碼=引導(dǎo)碼+用戶碼+用戶碼+數(shù)據(jù)碼+數(shù)據(jù)反碼。 其中，引導(dǎo)碼高電平4.5ms，低電平4.5ms；系統(tǒng)碼8位，數(shù)據(jù)碼8位，共32位；其中前 16 位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。后 16 位為 8 位的操作碼和 8位的操作反碼，用于核對數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。收端根據(jù)數(shù)據(jù)碼做出應(yīng)該執(zhí)行什么動(dòng)作的判斷。連發(fā)代碼是在持續(xù)按鍵時(shí)發(fā)送的碼。它告知接收端，某鍵是在被連續(xù)地按著。NEC標(biāo)準(zhǔn)下的發(fā)射碼表示發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)0用“0.56ms高電平0.565ms低電平=1.125ms”表示，數(shù)據(jù)1用“高電平0.56ms低電平1.69ms=2.25ms”表示即發(fā)射碼“

40、0”表示發(fā)射38khz的紅外線0.56ms，停止發(fā)射0.565ms，發(fā)射碼“1”表示發(fā)射38khz的紅外線0.56ms，停止發(fā)射1.69ms需要注意的是：當(dāng)一體化接收頭收到38kHz 紅外信號(hào)時(shí)，輸出端輸出低電平，否則為高電平。所以一體化接收頭輸了的波形是與發(fā)射波形是反向的，如圖5.2 遙控接收器程序設(shè)計(jì)紅外線接收頭LF1638A1特性：小型設(shè)計(jì);內(nèi)置專用IC;寬角度及長距離接收;抗干撓能力強(qiáng);能抵擋環(huán)境干撓光線;低電壓工作;2應(yīng)用:視聽器材(音箱,電視,錄影機(jī),碟機(jī))家庭電器(冷氣機(jī),電風(fēng)扇,電燈)其它紅外線遙控產(chǎn)品;3應(yīng)用電路圖: 4原理圖：5光電參數(shù)(T=25 Vcc=5v f0=38K

41、HZ)：6極限參數(shù): 總體方案 軟件設(shè)計(jì)是通過不斷檢測單片機(jī)上與紅外對射電路相連的管腳的高、低電平，若測得單片機(jī)引腳上為高電平時(shí)，表示有人闖入，提示報(bào)警，數(shù)碼管顯示闖入的具體位置。 程序流程圖開始延時(shí)檢測電平延時(shí)檢測電平報(bào)警顯示結(jié)束圖5-1 程序流程圖6 紅外線收發(fā)技術(shù)PCB圖7 實(shí)物圖 總結(jié) 經(jīng)過兩個(gè)多月的思考與查閱，終于完成了這篇畢業(yè)論文。通過多方面的審查，可以認(rèn)為在硬件與軟件的設(shè)計(jì)上是沒有問題的，由于實(shí)驗(yàn)室條件的限制，不能親自做實(shí)驗(yàn)仿真，不過經(jīng)過我理論上的分析，應(yīng)該是可以達(dá)成我的目標(biāo)的。但是由于時(shí)間的倉促，本系統(tǒng)還存在很多的不足，雖然本系統(tǒng)有8路遙控開關(guān)控制，但是在實(shí)際遙控控制系統(tǒng)中，一般要求的控制操作不止8路，這就要求系統(tǒng)進(jìn)行功能的擴(kuò)展，由于單片機(jī)引腳的限制，如果要擴(kuò)展功能，就必須應(yīng)用組合鍵來操作，不過也可以應(yīng)用多片單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，但如果這樣設(shè)計(jì)必將使遙控器的體積增大。而現(xiàn)代電器正朝小型化發(fā)展，所以一般不采用這種方法。而是在改變電路硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上重新編程，這樣整個(gè)設(shè)計(jì)過程就變的相對復(fù)雜，由于時(shí)間和水平的限制，在此不考慮這種情況。另外一點(diǎn)不足就是精