基于STC51系列單片機(jī)的紅外遙控風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(共49頁)

1、青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）PAGE 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計本科(bnk)畢業(yè)論文(設(shè)計)題 目：基于(jy)STC51單片機(jī)的紅外遙控(yokng)風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院： 自動化工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名： 段華曉 指導(dǎo)教師： 楊艷 2015年 3月 23 日The design of infrared remote control fans system basedon STC51 micro-controller摘 要本文主要介紹(jisho)了基于STC51系列(xli)單片機(jī)的紅外遙控(yokng)風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計，該設(shè)計制作的風(fēng)扇可以進(jìn)行遠(yuǎn)紅外控制，即由遙控器

2、來控制直流電機(jī)的啟動、停止和調(diào)速，進(jìn)而來控制扇葉。本設(shè)計主要由紅外發(fā)射模塊、紅外接收模塊、紅外解碼模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊組成。在本設(shè)計中，通過控制PWM的周期和占空比來對電極進(jìn)行調(diào)速，但是由于STC89C51單片機(jī)沒有專門的PWM產(chǎn)生模塊，所以利用單片機(jī)的定時器來產(chǎn)生PWM，進(jìn)而控制直流電機(jī)。系統(tǒng)設(shè)計是以宏晶公司的8位51單片機(jī)為控制核心，進(jìn)行紅外信號的解碼以及PWM的輸出。關(guān)鍵詞 STC51系列單片機(jī) 紅外通信 電機(jī)驅(qū)動AbstractThis paper describes that the design of infrared remote control fans system based

3、 on STC89C51 micro-controller.The fan of designing can be controlled far-infrared, which is controlled by a telecontroller to control DC motor start, stop and speed, and thus to control the fan.The devise consists of an infrared transmitter module, infrared receiver module, infrared decoding module

4、and motor drive modules, respectively, by TC9012 chip, HS0038 chip, STC89C51 microcontroller and dual H-bridge motor driver chip L298N components.In this decise,control the motor speed by controlling the PWM of cycle and duty cycle,so the use of single-chip timer to generate PWM, then control the DC

5、 motor.System design is based on the companys eight macro crystal 51 microcontroller core, decodes and PWM output infrared signals.Keywords STC51MCU infrared communication motor drive目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc23448 前 言 PAGEREF _Toc23448 1 HYPERLINK l _Toc11182 第一章 緒論(xln) PAGEREF _Toc11182 3

6、HYPERLINK l _Toc2375 1.1 風(fēng)扇(fngshn)智能化研究的可行性 PAGEREF _Toc2375 3 HYPERLINK l _Toc3676 1.2 風(fēng)扇(fngshn)智能化研究的背景 PAGEREF _Toc3676 3 HYPERLINK l _Toc20274 1.3 風(fēng)扇智能化研究的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc20274 4 HYPERLINK l _Toc24419 1.4 風(fēng)扇智能化研究的意義 PAGEREF _Toc24419 5 HYPERLINK l _Toc11746 1.5 智能風(fēng)扇的功能描述 PAGEREF _Toc11746 5 HYP

7、ERLINK l _Toc8090 第二章 主要器件介紹 PAGEREF _Toc8090 6 HYPERLINK l _Toc25479 2.1 單片機(jī)概述 PAGEREF _Toc25479 6 HYPERLINK l _Toc31352 2.1.1 對于單片機(jī)的基本認(rèn)識 PAGEREF _Toc31352 6 HYPERLINK l _Toc17325 2.1.2 對于STC單片機(jī)的認(rèn)識 PAGEREF _Toc17325 6 HYPERLINK l _Toc23397 2.2.3 51單片機(jī)的引腳圖 PAGEREF _Toc23397 8 HYPERLINK l _Toc8682 2.

8、2.4 單片機(jī)最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc8682 10 HYPERLINK l _Toc11843 2.3 紅外發(fā)射芯片TC901 PAGEREF _Toc11843 11 HYPERLINK l _Toc3761 2.3.1 TC9012的引腳 PAGEREF _Toc3761 11 HYPERLINK l _Toc11626 2.3.2 TC9012的編碼 PAGEREF _Toc11626 12 HYPERLINK l _Toc24548 2.3.3 TC9012的工作模式 PAGEREF _Toc24548 13 HYPERLINK l _Toc28791 2.3.3 TC90

9、12布圖的注意事項 PAGEREF _Toc28791 13 HYPERLINK l _Toc2788 2.4 紅外接收頭HS0038 PAGEREF _Toc2788 13 HYPERLINK l _Toc19100 2.5 雙H橋電動機(jī)驅(qū)動芯片L298N PAGEREF _Toc19100 15 HYPERLINK l _Toc17450 2.6 直流電動機(jī) PAGEREF _Toc17450 16 HYPERLINK l _Toc15436 2.6.1 對于直流電動機(jī)的基本認(rèn)識 PAGEREF _Toc15436 16 HYPERLINK l _Toc14517 2.6.2 直流電動機(jī)的

10、基本工作原理 PAGEREF _Toc14517 17 HYPERLINK l _Toc7036 2.6.3 直流電動機(jī)的驅(qū)動 PAGEREF _Toc7036 18 HYPERLINK l _Toc6093 第三章 本設(shè)計所應(yīng)用的原理分析 PAGEREF _Toc6093 19 HYPERLINK l _Toc28378 3.1 紅外通信技術(shù)介紹 PAGEREF _Toc28378 19 HYPERLINK l _Toc6118 3.2 單片機(jī)的定時器中斷 PAGEREF _Toc6118 19 HYPERLINK l _Toc7064 3.2.1 中斷的基本概念 PAGEREF _Toc7

11、064 19 HYPERLINK l _Toc14257 3.2.2 中斷允許寄存器IE PAGEREF _Toc14257 20 HYPERLINK l _Toc17094 3.2.2 定時器/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD PAGEREF _Toc17094 21 HYPERLINK l _Toc17562 3.2.3 定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON PAGEREF _Toc17562 22 HYPERLINK l _Toc21074 3.3 脈沖寬度調(diào)制 PAGEREF _Toc21074 23 HYPERLINK l _Toc14912 第四章 硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc149

12、12 25 HYPERLINK l _Toc12065 4.1 總體方案設(shè)計及框圖 PAGEREF _Toc12065 25 HYPERLINK l _Toc27311 4.2 發(fā)射電路設(shè)計 PAGEREF _Toc27311 26 HYPERLINK l _Toc18659 4.3 接收電路設(shè)計 PAGEREF _Toc18659 26 HYPERLINK l _Toc7519 第五章 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc7519 29 HYPERLINK l _Toc11661 第6章 系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc11661 32 HYPERLINK l _Toc845 6.1 測試工

13、具 PAGEREF _Toc845 32 HYPERLINK l _Toc8608 6.2 各功能模塊的測試 PAGEREF _Toc8608 32 HYPERLINK l _Toc4257 6.3 模塊軟件測試及系統(tǒng)測試 PAGEREF _Toc4257 32 HYPERLINK l _Toc11170 6.4 完整程序功能測試說明 PAGEREF _Toc11170 33 HYPERLINK l _Toc4287 結(jié)束語 PAGEREF _Toc4287 34 HYPERLINK l _Toc13435 謝 辭 PAGEREF _Toc13435 35 HYPERLINK l _Toc12

14、219 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc12219 37 HYPERLINK l _Toc11152 附 錄 PAGEREF _Toc11152 38 前 言自“改革開放”的政策實(shí)行(shxng)以來，已歷三十余載，煌煌華夏陡然之間發(fā)生了翻天覆地的變化。我國的經(jīng)濟(jì)水平得到很大提高，已經(jīng)成為全球第二大經(jīng)濟(jì)體，“中國(zhn u)制造”也已經(jīng)走向了世界。與此同時，和居民的生活水平也得到了明顯的提高，在解決了溫飽，這個最基本的問題之后，開始(kish)追求更高一級的生活水準(zhǔn)。我國人民，正以前所未有的自信面貌，走在科學(xué)發(fā)展的康莊大道上。家電是居民生活的必需品，是不可或缺的生活用具，是消費(fèi)品之中的“剛

15、性需求”。居民對于冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電扇、電視機(jī)等家電的需求，雖然已經(jīng)不像上個世紀(jì)那樣呈現(xiàn)出一種“病態(tài)的需求”（即像當(dāng)今的人們對于手機(jī)、電腦的需求一樣），但是這類家電已不知不覺的融入人們的生活，成為人們生活不可或缺的一部分。但是，在科技迅速發(fā)展的今天，人類將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于家電領(lǐng)域已經(jīng)游刃有余。眾多家電生產(chǎn)企業(yè)以居民的消費(fèi)需求為市場化導(dǎo)向，進(jìn)行新產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)，而所帶來的含有科技創(chuàng)新成分的諸多產(chǎn)品則又影響了更多居民消費(fèi)的提高。這種產(chǎn)品與科技的良性互動，由消費(fèi)者推動，由生產(chǎn)商操刀，收益的卻是整個人類，由此帶來的發(fā)展趨勢，就是“智能家居”。“智能家居”，極有可能是人類未來生活的一種主要方式

16、。是以住宅為中心，利用網(wǎng)絡(luò)通信、紅外技術(shù)等科技手段，將與家居有關(guān)的各種生活器具連接成統(tǒng)一的整體，還兼?zhèn)湎到y(tǒng)管理等智能化的家居環(huán)境，能夠提升家居生活的系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性和便利性，不但能提供傳統(tǒng)的居住功能。“智能家居”主要包括：智能門控系統(tǒng)，智能家電系統(tǒng)以及綜合管理系統(tǒng)。總之，對未來的家居生活最合理的比喻就是“電腦”，將家居變成一臺電腦，家居最核心的處理系統(tǒng)自然就是其CPU，而家居里的各個延伸功能即是這臺電腦中的各種器件所帶來的功能，家居的設(shè)計者是“程序員”，家居的主人則是最終的受益者。 就目前的科技水平來講，完全實(shí)現(xiàn)上面所描述的“智能家居”還需要很長的路要走。即使是現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)，也只是在比爾蓋茨那樣

17、的科技型的富豪那里。即當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)不僅需要尖端的技術(shù)，而且需要雄厚的資金支持，難以大眾化?？萍碱愋彤a(chǎn)品的普及不僅帶來的技術(shù)層面的更新，而且是低成本、市場化的運(yùn)作，瓦特并不是發(fā)明了蒸汽機(jī)，只是將其改良，將其變得實(shí)用，能市場化，而被稱為“蒸汽機(jī)之父”，但是那個發(fā)明者卻沒有在歷史長河中留下自己的痕跡，由此可見單純將某類產(chǎn)品問世是第一步，更重要的是將其市場化，能市場化的關(guān)鍵因素就是成本和消費(fèi)者需求。所以，“智能家居”接下來的發(fā)展方向是將科技含量注入到其成本的降低當(dāng)中去，只有這樣，才有可能實(shí)現(xiàn)其市場化。本文(bnwn)所研究的就是“智能家居”的一部分，家電(ji din)智能化的應(yīng)用，即將電扇在現(xiàn)有科技水

18、平的前提以及控制成本的條件下將其智能化。風(fēng)扇是一種比較傳統(tǒng)的驅(qū)熱工具，雖然在很多家庭中已逐漸被空調(diào)所取代，但在廣大的農(nóng)村家庭還是有很大的市場，同時，將風(fēng)扇智能化比將空調(diào)智能化所消耗的成本更小，更值得去嘗試。風(fēng)扇的主要工作原理是利用發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來帶動扇葉旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生風(fēng)力。而調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小主要通過對電動機(jī)進(jìn)行變檔調(diào)速，大部分是有極調(diào)速，有的已經(jīng)是無極調(diào)速。但無論是哪種工作方式，都需要手動接觸調(diào)節(jié)調(diào)速開關(guān)進(jìn)行調(diào)速。而我進(jìn)行的風(fēng)扇的智能化嘗試，是利用紅外技術(shù)通過遙控器對風(fēng)扇進(jìn)行啟動和調(diào)速控制，而不需要實(shí)際(shj)接觸。我設(shè)想通過STC51單片機(jī)，對電動機(jī)的調(diào)速實(shí)行外延控制下有極調(diào)速，將其智能化。 緒

19、論(xln)1.1 風(fēng)扇(fngshn)智能化研究的可行性科技水平高度發(fā)達(dá)的今天，人們對于生活的需求越來越向智能化發(fā)展，越來越依賴手機(jī)、電腦等智能產(chǎn)品，而單片機(jī)的應(yīng)用范圍也越來越廣闊。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，人們生活的逐漸提高，人類對信息化、智能化的要求越來越高，而一種產(chǎn)品的開發(fā)與利用不僅有較高的科技含量的支撐，還應(yīng)該能節(jié)省開支，降低成本，較容易的實(shí)現(xiàn)市場化。而單片機(jī)的應(yīng)用為這些要求的滿足提供了可能，單片機(jī)的研發(fā)方便、擴(kuò)展應(yīng)用方便以及成本低廉的特點(diǎn)為家電產(chǎn)品的智能化提供了可行(kxng)的平臺。單片機(jī)的應(yīng)用不僅可以為人類帶來家居的智能化，而且能為其外延產(chǎn)品智能化的應(yīng)用提供了其市場化的可能。其在智

20、能方面的應(yīng)用，實(shí)用性強(qiáng)，構(gòu)造簡便，產(chǎn)品低廉，是人類更能也更容易的接受“智能家居”，體驗(yàn)未來的科技生活。它更將使人類懂得數(shù)字時代的發(fā)展意義及前景，及認(rèn)為在未來的數(shù)字時代的價值和位置。因此，我們完全可以利用單片機(jī)作為核心處理器進(jìn)行信號的接收、處理和傳送，利用紅外裝置發(fā)出信號，即人類的要求，利用單片機(jī)進(jìn)行處理并發(fā)出命令，再通過其他器件來控制和驅(qū)動電機(jī)，來啟停和調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到將風(fēng)扇智能化的目的。本設(shè)計將以STC51單片機(jī)為處理核心，以紅外進(jìn)行控制，最后通過調(diào)控電機(jī)進(jìn)行控制的輸出。1.2 風(fēng)扇智能化研究的背景風(fēng)扇智能化的研究是在當(dāng)前“智能家居”的背景下進(jìn)行的。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提高

21、，溫飽問題早已解決，而簡單的文化需求也難以滿足科技高速發(fā)展背景下人類對于文化的真正追求。人類需要在科技高速發(fā)展的今天尋找自己的位置，更需要將發(fā)展的科技真正融入自己的生活之中。將科技融入生活，是科技發(fā)展的真諦，是其發(fā)展的最終目的，也最終促進(jìn)科技的發(fā)展。生活的需求催動了科技的發(fā)展，而科技的發(fā)展也必將提高科技的追求。無論是科技還是生活，其在未來的道路上將結(jié)伴前行，殊途同歸。而目前兩者最科學(xué)的、最主要的也是最有可能的結(jié)合方式就是“智能家居”。“智能家居”是一個統(tǒng)一的、系統(tǒng)的整體，將人類的一切家居生活智能化、系統(tǒng)化、協(xié)調(diào)化。在人類的生活節(jié)奏越來越快的今天，“智能家居”的應(yīng)用是一個機(jī)遇，一個能將人來快的生

22、活節(jié)奏慢下來的機(jī)遇。人類將家居智能化，能減少人類對于一般家居用品的操作時間，能夠非常迅速的將家居里的器具啟動或者使用亦或是關(guān)閉，在今天這個“惜時如金”的社會，如此以來必將能節(jié)約很多時間，提高生活的質(zhì)量和效率，在現(xiàn)代社會，贏得時間即贏得一切，這是將自己生命延長最有效也是最直接的方式。而“智能家居”的概念雖然提出比較早，也在當(dāng)前得到一定范圍的應(yīng)用，但是在現(xiàn)代的應(yīng)用十分受限，應(yīng)用受限的原因不在于其里面所含的科技含量的問題，其中所含的科技含量不但不低，而且還有點(diǎn)過高。真正(zhnzhng)限制其大規(guī)模應(yīng)用的是當(dāng)前較高的科技含量所帶來的高成本。難以使其大范圍的應(yīng)用，首先是技術(shù)所限，無法降低科技產(chǎn)品中對于

23、成本的要求，其次就是市場需求。因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的應(yīng)用不成熟，難以滿足市場的需求。因此，“智能家居”下一步的研究方向是在保證智能化的基礎(chǔ)上，將科學(xué)技術(shù)的研發(fā)加入成本(chngbn)控制的考慮。即以市場化為導(dǎo)向，將智能化的產(chǎn)品真正的推向市場。所以(suy)“智能家居”的應(yīng)用受限于科技和成本，需要一步一步的實(shí)現(xiàn)，家電的智能化的實(shí)現(xiàn)是其中的一個方面，也是實(shí)現(xiàn)“智能家居”的一個步驟。所以“智能家居”的實(shí)現(xiàn)可以先從智能家電開始。將風(fēng)扇智能化即是家電智能化的一個重要方面。將風(fēng)扇的的啟停和調(diào)控實(shí)現(xiàn)紅外控制，從而實(shí)現(xiàn)其簡單的智能化。同時，通過簡單易得的裝置來控制其成本，交易向市場推廣。1.3 風(fēng)扇智能化研究的現(xiàn)狀當(dāng)

24、前家電的智能化取得了一定的發(fā)展，但是還有很多不足。與此同時，風(fēng)扇智能化的研究也有很大的進(jìn)步，但是其中也存在很多不盡人意的地方。比如，有人設(shè)計的帶有溫控系統(tǒng)的智能風(fēng)扇，加入溫度傳感器來感知外界溫度并將外界的溫度傳入單片機(jī)進(jìn)行處理，通過單片機(jī)再來調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速。即通過溫度傳感器感知外界溫度，發(fā)出信號調(diào)整轉(zhuǎn)速，以此形成一個閉環(huán)調(diào)控系統(tǒng)。這樣的電路設(shè)計雖然也叫簡單易行，但是由于室內(nèi)溫度的變化比較緩慢，而且變化幅度比較小，因此若能完成整套設(shè)計地構(gòu)想，需要比較靈敏的即精十分高的溫度傳感系統(tǒng)，這樣的造價就十分高了，也不容易進(jìn)行推廣。對于整個系統(tǒng)設(shè)計的實(shí)現(xiàn)，還有一個值得注意的問題，就是風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際會帶來整個

25、環(huán)境溫度的升高，而不是降低。因?yàn)殡娏魍ㄟ^線圈時，由于線圈中有電阻，即不可避免的產(chǎn)生了熱量，產(chǎn)生熱量之后就會向周圍環(huán)境散發(fā)，致使環(huán)境溫度升高。而之所以人會感到?jīng)鏊?，是因?yàn)殡娚處拥目諝饬鲃釉斐扇梭w皮膚表層的汗液揮發(fā)，從而吸收熱量。因此，通過感應(yīng)外界的溫度來控制風(fēng)扇的快慢的想法是不行的，本設(shè)計也沒有采用這種設(shè)計。1.4 風(fēng)扇智能化研究(ynji)的意義關(guān)于風(fēng)扇智能化的研究(ynji)有很重要的意義。首先，對風(fēng)扇智能化的研究是在家電智能化的基礎(chǔ)上，即在“智能家居”的基礎(chǔ)上。因?yàn)闊o論是智能機(jī)電還是智能家居，都難以進(jìn)行大規(guī)模推廣的市場化。因此為了突破這一問題(wnt)，需要一步一步逐漸推進(jìn)，而智能風(fēng)扇的

26、研究則是其中一個比較容易進(jìn)行的項目。本設(shè)計所設(shè)計進(jìn)行的智能風(fēng)扇，應(yīng)用原理簡便。就是應(yīng)用紅外信號進(jìn)行控制，利用紅外信號的發(fā)射裝置發(fā)出紅外信號，通過接收裝置進(jìn)行接收并加以處理，然后再輸出進(jìn)行電機(jī)調(diào)速。這些裝置簡便易得，價格低廉，有一定的市場前景。最關(guān)鍵的是，這是“智能家居”的以此有效嘗試，將“智能家居”由概念變?yōu)閷?shí)際的應(yīng)用，并且能夠進(jìn)行市場化的推廣。1.5 智能風(fēng)扇的功能描述本設(shè)計的功能實(shí)現(xiàn)是通過紅外通信方式來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。將遙控器上的K1鍵的設(shè)計實(shí)現(xiàn)功能設(shè)為一級轉(zhuǎn)速，按下該按鍵后則調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速變?yōu)樽畹蜋n也就是一級轉(zhuǎn)速，設(shè)定遙控器上的K2鍵設(shè)計實(shí)現(xiàn)功能設(shè)為二級轉(zhuǎn)速，以此類推，風(fēng)扇總共設(shè)計了五級

27、轉(zhuǎn)速，級數(shù)越大風(fēng)速越大。設(shè)定遙控器的K6按下則風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動。風(fēng)扇開機(jī)則默認(rèn)為一級轉(zhuǎn)速，按下遙控器的K6鍵風(fēng)扇停止后，按其他風(fēng)速調(diào)整鍵則可再次啟動風(fēng)扇。在這里，每一次不同的按鍵按下，紅外遙控器將發(fā)出一組不同的紅外信號，紅外接收端接收信號并解碼判斷哪一個鍵按下，由單片機(jī)處理后進(jìn)而由控制器執(zhí)行相應(yīng)的電動機(jī)的控制操作。因此，本產(chǎn)品的設(shè)計思路就是通過紅外信號發(fā)射器發(fā)出紅外信號，由接收器接收后交由單片機(jī)進(jìn)行處理并分析，得出用戶所發(fā)出的指令，進(jìn)行解碼，并將指令通過控制器來發(fā)應(yīng)到電機(jī)那里，從而完成通過紅外進(jìn)行調(diào)速的一整套過程。 主要(zhyo)器件介紹2.1 單片機(jī)概述(i sh)2.1.1 對于單片機(jī)的基本

28、(jbn)認(rèn)識單片機(jī)是在設(shè)備上集成了CPU及各種I/O接口的芯片，這樣一來，這塊設(shè)備上就具有了計算機(jī)的屬性，符合“計算機(jī)之父”馮諾依曼對于計算機(jī)的定義。通俗點(diǎn)講，單片機(jī)就是一塊集成芯片，但是這塊集成芯片因?yàn)橛辛擞嬎銠C(jī)的構(gòu)造而就有了一些特殊的功能，而它的這些功能的實(shí)現(xiàn)要靠我們使用者自己來編程完成。編程時我們可以選擇C語言進(jìn)行編程，都可以使用匯編語言進(jìn)行編程，即單片機(jī)即支持C語言也支持匯編語言的編程。2.1.2 對于STC單片機(jī)的認(rèn)識 本實(shí)驗(yàn)所使用的單片機(jī)是STC89C51單片機(jī)，如下圖：圖2.1 兩者封裝形式的STC89C51單片機(jī)其標(biāo)識解釋如下：STC前綴，表示芯片為STC公司生產(chǎn)的產(chǎn)品；8表

29、示該芯片為8051內(nèi)核芯片；9表示內(nèi)含F(xiàn)lashEPROM存儲器；C表示該器件(qjin)為CMOS產(chǎn)品；5固定(gdng)不變1表示該芯片內(nèi)部的程序(chngx)存儲空間的大小，而此單片機(jī)所采用的1即表示內(nèi)部存儲空間為4KB。在圖2.2中展現(xiàn)的是兩種封裝類型，左面的是DIP（Dual In-Line Package）,即雙列直插型封裝，而右面的則是PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier）,即帶引線的塑料芯片封裝。DIP封裝較常見，應(yīng)用于絕大多數(shù)的中小規(guī)模的集成電路，本設(shè)計所使用的芯片即采用這種封裝形式。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳，其引腳一般不超過100個，

30、需要插入具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。如圖2.3所示。而PLCC型封裝則作為表面貼型封裝之一，具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。如圖2.4所示。圖2.2 DIP封裝圖2.3 PLCC封裝2.2.3 51單片機(jī)的引腳圖無論是哪一種單片機(jī)，其外延的的功能都是通過引腳實(shí)現(xiàn)的，而不同的引腳發(fā)揮(fhu)著不同的的功能，需認(rèn)識不同引腳的的不同功能，再通過這些引腳連接其他的芯片。51單片機(jī)的引腳如圖2.5所示。圖2.4 51單片機(jī)的引腳圖下面(xi mian)，對圖2.4的引腳進(jìn)行(jnxng)簡單的介紹：Vcc（40腳）、GND（20腳）單片機(jī)上的連接外接電源的引腳，外接電壓的可以是+5V或+3.3V，根據(jù)

31、具體需求而定，一般選用+5V；XTAL1（19腳）、XTAL2（18腳)外接時鐘引腳。XTAL1引腳為單片機(jī)片內(nèi)部所使用的振蕩電路的一端輸入端，而XTAL2引腳則為單片機(jī)片內(nèi)部所使用的振蕩電路的一端輸出端，8051的振蕩時鐘工作的工作方式有兩種比較常見的類型：片內(nèi)時鐘振蕩和外部時鐘，本設(shè)計實(shí)驗(yàn)采用的工作方式為前者；RST（9腳）單片機(jī)上的作為復(fù)位功能使用的復(fù)位引腳，其復(fù)位功能就是將單片機(jī)內(nèi)的程序初始化；（29腳）該引腳的名稱是單片機(jī)所應(yīng)用的程序存儲器的允許輸出控制端，當(dāng)單片機(jī)正在讀外延程序存儲器時，引腳低電平有效；（30腳）當(dāng)該位連接的是高電平時，允許(ynx)地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時

32、，ALE信號負(fù)跳變則將P0口上低8位地址信號送入鎖存器，當(dāng)ALE為低電平時動作基本與高電平時一致，為編程脈沖的輸入端，寫好的程序(chngx)只有通過編程輸入端才能寫入單片機(jī)內(nèi)部存儲器（即ROM）中；（31腳）接高電平時，單片機(jī)讀取內(nèi)部(nib)程序存儲器，當(dāng)為低電平時，單片機(jī)直接讀取外部（ROM）;I/O口引腳P0口（32腳-39腳）、P1口（1腳-8腳）、P2口（21腳-28腳）和P3口（10腳-17腳），其中，P3口除了作為輸入/輸出口之外，還可以作為第二功能使用，功能如下表2.1所示。表2.1 P3口引腳的第二功能定義標(biāo)號引腳第二功能說明P3.010串行輸入口P3.111串行輸出口P3

33、.212外部中斷0P3.313外部中斷1P3.414定時器/計數(shù)器0外部輸入端P3.515定時器/計數(shù)器1外部輸入端P3.616外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖P3.717外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖2.2.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是指單片機(jī)工作所需要的不可或缺的基本元器件和連接電路，所以單片機(jī)最小系統(tǒng)是最基本的單片機(jī)電路連接，主要包括三個部分，分別為： = 1 * Arabic * MERGEFORMAT 1.電源電路單片機(jī)的外接電源的方法是將40腳接電源VCC（也就是+5伏），20引腳接地（GND），如圖2.5所示； = 2 * Arabic * MERGEFORMAT 2晶振電路(dinl) 51系

34、列單片機(jī)已經(jīng)在單片機(jī)的內(nèi)部(nib)裝了振蕩電路，只要在18腳、19腳連接上晶振電路即可，晶振頻率可以選取11.0592MHz，這個頻率可以準(zhǔn)確的得到9600波特率和19200波特率，用于串口通信。另一個晶振頻率為12MHz，它可以產(chǎn)生比較(bjio)精確的微秒級延時，方便定時操作，本設(shè)計就是采用的12KHz的晶振，如圖2.5所示。 = 3 * Arabic * MERGEFORMAT 3復(fù)位電路51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳是9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過兩個機(jī)器周期時，即可產(chǎn)生復(fù)位動作。為了保證使單片機(jī)所正在進(jìn)行的應(yīng)用程序系統(tǒng)準(zhǔn)確地功能進(jìn)行復(fù)位，因此在設(shè)計本設(shè)計實(shí)驗(yàn)所使用的復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位時，通常

35、的做法是使RST引腳始終保持在的高電平的時間要10ms以上。復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種，本例采用上電復(fù)位的形式。電路如圖2.5所示。圖2.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.3 紅外發(fā)射芯片TC901紅外發(fā)射芯片TC9012是一款專門用于日本東芝公司所生產(chǎn)的紅外遙控系統(tǒng)的專用紅外發(fā)射集成電路。該款芯片在使用中可外以對外進(jìn)行連接32個按鍵，可以提供8種可供用戶選擇的用戶編碼，與此同時，其按鍵還可以具備雙重按鍵的功能。紅外發(fā)射芯片TC9012的所應(yīng)用的各個引腳的功能設(shè)置和所應(yīng)用的外圍應(yīng)用線路都進(jìn)行比較高度的優(yōu)化，其目的是為了配合PCB的電氣布線和價格成本低廉的要求。2.3.1 TC9012的引腳TC901

36、2的引腳圖如圖2.6所示，其引腳功能(gngnng)定義見表2.2。圖2.6 TC9012的引腳圖表2.2 TC9012引腳功能(gngnng)引腳號名稱類型描述1-4KI0-KI3IN4位輸入引腳，用于鍵盤掃描輸入（平時為低電平，內(nèi)置下拉電阻）5REMOUT帶載波的遙控信號輸出6VDD電源正端（2-4.0V），3V（典型）7NC空引腳8OSC0OUT晶振輸出9OSC1IN晶振輸入10VSS電源負(fù)端（接地）11LMPOUT指示燈輸出12-19KO0-KO7OUT8位輸出引腳，用于鍵盤掃描輸出20SELIN用戶編碼選擇跳線（平時為高電平，內(nèi)置下拉電阻）2.3.2 TC9012的編碼(bin m)

37、 在本設(shè)計實(shí)驗(yàn)所使用的TC9012芯片的一幀傳輸數(shù)據(jù)中，總共是含有了32位碼（兩次8位用戶(yngh)碼、8位數(shù)據(jù)碼及其反碼），發(fā)射碼的格式如圖2.7所示。圖2.7 TC9012的發(fā)射(fsh)碼格式S0S1S2S3S4S5S6S7S0S1S2S3S4S5S6S7D0D1D2D3D4D5D6D7012345678引導(dǎo)碼用戶碼用戶碼數(shù)據(jù)碼數(shù)據(jù)碼的反碼TC9012共有(n yu)8位用戶碼，其中S0、S1和S2由SEL與KO0-KO7的連接來確定，S3固定為“1”，S4、S5、S6和S7固定為“0”。用戶碼一共有8種，利用SEL引腳與KO0-KO7中的任意引腳相連接來進(jìn)行選擇。TC9012的用戶碼

38、設(shè)置見表2.3。表2.3 TC9012的用戶碼設(shè)置與SEL相連用戶碼（S2 S1 S0）與SEL相連用戶碼（S2 S1 S0）KO0000KO4100KO1001KO5101KO2010KO6110KO3011KO7111紅外發(fā)射芯片TC9012最主要的功能設(shè)置是設(shè)置了4個通過按鍵進(jìn)行的功能輸入端KI0-KI3和8個通過按鍵進(jìn)行的功能輸出端KO0-KO7，從而形成了一個矩陣鍵盤，而這個矩陣鍵盤將共有48=32個功能按鍵，由于是在同一系統(tǒng)下，所以這32個功能按鍵均按照同一方式進(jìn)行編碼，以實(shí)現(xiàn)特定的功能。其使用方法是：若將32組按鍵中其中一個按鍵按下且保持按下的狀態(tài)，那么所產(chǎn)生的效果就是將一幀碼發(fā)

39、完之后然后會不斷的發(fā)射固定的重復(fù)碼，而如果此時松開該枚按鍵，那么所產(chǎn)生的效果就是系統(tǒng)在該幀碼發(fā)完后會成功進(jìn)入使用的低功耗模式。用戶碼以及鍵數(shù)據(jù)碼的發(fā)送順序所應(yīng)用的規(guī)律均是低位在前，高位在后。2.3.3 TC9012的工作模式紅外發(fā)射芯片TC9012有兩種比較常用的工作模式，這兩種模式分別是正常工作模式和低功耗模式。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中，如果沒有任何按鍵被按下，那么實(shí)驗(yàn)中的振蕩器所處的狀態(tài)是停振的，這樣的效果是可以明顯的降低功耗。在本電路中設(shè)計了消抖功能，如果在掃描過程中檢測到按鍵按下的的時間小于32毫秒，則被認(rèn)為是按鍵的抖動，而不是正常的按鍵，所以沒有任何碼發(fā)出，隨之產(chǎn)生的效果是振蕩器會停振。紅外

40、發(fā)射芯片TC9012所使用455KHz的晶振，與此同時，芯片采用的是可以進(jìn)行脈寬調(diào)制的串行碼，定義產(chǎn)生的脈寬幅度為0.565毫秒、而兩個脈寬之間的間隔為0.56毫秒、總共的脈寬周期為1.125毫秒的組合表示二進(jìn)制的“0”；定義產(chǎn)生的脈寬幅度為0.565毫秒、而兩個脈寬之間的間隔為1.685毫秒、總共的脈寬周期為2.25毫秒的組合表示二進(jìn)制的“1”。2.4 紅外接收(jishu)頭HS0038一體化的紅外射線接收頭HS0038可以接收遙控信號、放大遙控信號、檢波(jinb)遙控信號和整形遙控信號，而且在與單片機(jī)相配合情況下可以輸出能夠讓單片機(jī)識別的信號TTL信號，這樣(zhyng)做的效果就是明

41、顯簡化了本設(shè)計實(shí)驗(yàn)中所使用接收電路的復(fù)雜程度以及整個實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計工作。紅外一體化接收頭HS0038的外觀如圖2.8所示。圖2.8 紅外一體化接收頭HS0038如上圖所示，一體化紅外接受頭芯片HS0038是黑色外殼，使用環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行封裝，這種封裝形式能夠使芯片不受熒光、燈日光等光源的干擾。在本設(shè)計實(shí)驗(yàn)中，將會采用用小功率發(fā)射管進(jìn)行信號的發(fā)射，由此所決定的接收距離大概為35米。HS0038為直立側(cè)面收光型。一體化紅外信號接收芯片HS0038所能構(gòu)接收的紅外信號頻率為38kHz，由此得出其需要的周期為26微妙。如上圖所示，一體化紅外信號接收芯片HS0038共有三個引腳，分別是接地（GND）、+

42、5V電源（Vs）、解調(diào)信號輸出端（OUT）。在進(jìn)行本設(shè)計實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)在遙控器上沒有任何按鍵按下時，對應(yīng)的紅外發(fā)射二極管將不會發(fā)出紅外信號，此時，遙控信號接收頭所輸出的信號即為輸出信號1。而當(dāng)在遙控器上有按鍵按下時，輸出信號0和輸出信號1編碼中的高電平經(jīng)遙控信號接收頭導(dǎo)向后所輸出的信號將會是輸出信號0。由于紅外遙控信號接收頭的輸出端與所相連接單片機(jī)的中斷引腳相關(guān)聯(lián)，即相應(yīng)的引腳的電平為低電平時將會觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷。而單片機(jī)在產(chǎn)生中斷時產(chǎn)生的效果是將會使用定時器0開始計時，并且同時通過特定的軟件可以判斷出當(dāng)前的電平情況和周期和周期的情況，由此獲得的結(jié)果是可以得知接收到的數(shù)據(jù)(shj)是引導(dǎo)碼還是0

43、或者1。如果接收到的情況是接收到了在一個完整的傳輸周期內(nèi)呈現(xiàn)高電平狀態(tài)時間為4.5毫秒，與此同時，在一個完整周期里維持低電平狀態(tài)的時間也為4.5毫秒，那么藉此所獲得的結(jié)論就是認(rèn)為接收到的就是導(dǎo)引碼，而如果此時的所獲得的計時值是等于1.12毫秒，那么所獲得的結(jié)論就是認(rèn)為接收到的是編碼0，而如果此時所獲得的計時值等于2.25毫秒，那么所獲得的結(jié)論就是認(rèn)為接收到的是編碼1。解碼(jim)方法如下： 進(jìn)行單片機(jī)初始化外部中斷0，首先(shuxin)就是把定時器0設(shè)定為16位計數(shù)器，而初始值則設(shè)定為0。 程序第一次進(jìn)入遙控中斷后，中斷開始計時。 通過軟件判斷在第一個周期內(nèi)高電平以及低電平的時間幅度，如果

44、所獲得的計時值與事先預(yù)設(shè)的前導(dǎo)碼的時間幅度相符，那么直接進(jìn)入第（4）步，而如果獲得的計時值與事先預(yù)設(shè)的不符，則就將會進(jìn)入第（6）步。 繼續(xù)接收前導(dǎo)碼之后的地址碼兩次（16位）數(shù)據(jù)碼（8位）、數(shù)據(jù)反碼（8位）。 而當(dāng)接收完總共的32位數(shù)據(jù)碼時，說明在此時接收完畢了一幀數(shù)據(jù)。此時可停止定時器的計時，并判斷本次接收的是否有效。如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等于0 xFFH，則接收的本幀數(shù)碼有效。否則丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。 接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一次遙控接收。2.5 雙H橋電動機(jī)驅(qū)動(q dn)芯片L298NL298N芯片是由ST宏盛公司生產(chǎn)的一種(y zh

45、n)電動機(jī)驅(qū)動芯片，該芯片可以驅(qū)動高電壓、大電流狀態(tài)下的電動機(jī)，其實(shí)物如圖2.9。圖2.9 L298N芯片(xn pin)實(shí)物圖如圖2.9所示，雙H橋電機(jī)驅(qū)動芯片共有15個引腳，其特點(diǎn)主要是：工作電壓高、輸出電流大、額定功率高。在驅(qū)動芯片內(nèi)總共設(shè)置了兩個H橋的大電流高電壓形式的全橋式驅(qū)動器，該芯片的功能是既可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)也可以用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)以及繼電器線圈等感性負(fù)載。而在使用L298N芯片驅(qū)動電動機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電動機(jī)或四相步進(jìn)電動機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電動機(jī)。L298采用15引腳的MULTIWATT15（垂直型）封裝，其引腳圖如圖2.10所示，各引腳定義見表2.4。圖2

46、.10 L298N的引腳圖表2.4 L298N引腳說明引腳號符號引腳說明引腳號符號引腳說明1ISEN A電流反饋 A9VSS邏輯電源電壓2OUT 1輸出引腳 110IN 3輸入引腳 33OUT 2輸出引腳 211EN B使能引腳 B4VS電源電壓12IN 4輸入引腳 45IN 1輸入引腳 113OUT 3輸出引腳 36EN A使能引腳 A14OUT 4輸出引腳 47IN 2輸入引腳 215ISEN B電流反饋 B8GND接地引腳VSS所提供的電壓最小為4.5伏，最大可達(dá)36伏；VS最大電壓值也是36伏。但是經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)比較，VS電壓應(yīng)該比VSS電壓高，否則有時會出現(xiàn)失控(sh kn)現(xiàn)象。

47、SENSE A、SENSE B為電流反饋引腳，用于電動機(jī)的保護(hù)，串聯(lián)0.5/2W采樣電阻(dinz)接地。當(dāng)L298N控制(kngzh)電動機(jī)停止時，電動機(jī)由于慣性的作用并不能馬上停下來，還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動。這是電動機(jī)就相當(dāng)于“發(fā)電機(jī)”，產(chǎn)生較高的反向電壓，若沒有渠道將它釋放出來，它就自己找渠道反向放給驅(qū)動器芯片，于是L298N就會瞬間燒壞。這樣就需要增加續(xù)流二極管，接在L298N的輸出端與電源（地）之間，用來釋放反向電壓。本實(shí)驗(yàn)的二極管選用快速反應(yīng)二極管1N5822。2.6 直流電動機(jī)2.6.1 對于直流電動機(jī)的基本認(rèn)識電動機(jī)簡稱電機(jī)，是使機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械，直流電動機(jī)把直流電能變成機(jī)械能

48、，其實(shí)物圖見圖2.11.圖2.11 直流電動機(jī)直流電機(jī)的主要功能是作為執(zhí)行機(jī)電功能的動力元器件，其內(nèi)部會存在一個閉合的主磁路。線圈產(chǎn)生的主磁通將會在主磁路中流動，同時會與電動機(jī)內(nèi)部的兩個主要電路相交聯(lián)，其中的一個電路是通過電磁定律來產(chǎn)生磁通的，稱為勵磁繞組，而另一個電路是對外提供動力的，稱為電樞回路。電動機(jī)必然會包括定子和轉(zhuǎn)子，在直流電機(jī)中，勵磁回路作為定子，電樞回路作為轉(zhuǎn)子。2.6.2 直流電動機(jī)的基本(jbn)工作原理下圖2.16是直流動機(jī)的工作原理圖。在電刷A和電刷B外接直流電源的情況下，兩個電刷及其與之相連的線圈內(nèi)會產(chǎn)生電流。如果電刷A是連接的外接電源的正極，而電刷B則連接的外接電源的

49、負(fù)電位時，那么由此所形成的效果將會是此時與N極磁鐵相近的導(dǎo)體內(nèi)的電流方向是由a指向b，而在在S極范圍內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)的電流流向是由c指向d。這樣產(chǎn)生的效果是通電線圈會在磁場中受到電磁力的作用，由于上下兩個導(dǎo)體所在磁場范圍不同，所以兩者所受的會相反。又由于N極和S極所產(chǎn)生的磁場相同的，上下兩個導(dǎo)體又流經(jīng)的相同的電流，所以a這兩條邊所受電磁力的將會是大小相等，方向相反。那么整個線圈就會受力轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時，從圖中可以看出，換向器將會與電刷脫離，那么線圈將不再與外接電源相連，所以此時線圈中并未有電流流過，電流為零的情況下即不會在產(chǎn)生電磁力。電磁力為零，也即磁場中的線圈不再受力的作

50、用，但是由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動直到恰好轉(zhuǎn)過半周的位置上時，這個時候線圈一邊(ybin)ab邊和線圈一邊cd邊的位置發(fā)生了調(diào)換，也即線圈的一條邊ab轉(zhuǎn)到了磁極S范圍內(nèi)，而線圈的另一條邊cd邊轉(zhuǎn)到了磁極N的范圍內(nèi),與此同時，此前與電刷相連接的換向器也發(fā)生了調(diào)換，所產(chǎn)生的后果就是線圈內(nèi)流經(jīng)電流的方向也發(fā)生了變化，cd邊中的電流是d流向c，而ab邊中的電流則是從b流向a。所以，整個線圈所受的電磁力的方向依然不變，仍然受力按逆時針方向轉(zhuǎn)動?？梢?，分別處在N極和S極的范圍內(nèi)的導(dǎo)體中的電流總是不變的，因此在其范圍內(nèi)的線圈的受力方向也不發(fā)生變化，這樣線圈就可以按照受力方向不停的旋轉(zhuǎn)，通過齒

51、輪獲皮帶等機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動，便可以帶動其他機(jī)械的工作。圖2.16 直流電動機(jī)(dngj)的原理圖從以上的分析可以看出，要使線圈按照一定方向的旋轉(zhuǎn)，關(guān)鍵問題是導(dǎo)體從一個磁極轉(zhuǎn)到另外一個磁極時，導(dǎo)體中的電流方向也要同時改變煤，而上圖所顯示的換向器和電刷就是完成這一任務(wù)的裝置。在直流電機(jī)中，換向器和電刷把輸入的直流電變成線圈中的交流電，從而(cng r)帶動外部裝置一個方向的轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機(jī)的基本原理。2.6.3 直流電動機(jī)(dngj)的驅(qū)動 在本設(shè)計實(shí)驗(yàn)中，用單片機(jī)進(jìn)行控制驅(qū)動直流電動機(jī)時，不能直接相連，需要增加驅(qū)動電路(dinl)來進(jìn)行電機(jī)的驅(qū)動，這樣將會給直流電動機(jī)提供足夠大的驅(qū)動電流。根據(jù)不

52、同的直流電機(jī)，選擇的驅(qū)動電流也不同。因此，我們根據(jù)實(shí)際需求來選擇合適的驅(qū)動電路。一般有三種驅(qū)動電路：三極管電流放大驅(qū)動電路，電機(jī)專用驅(qū)動模塊（如本實(shí)驗(yàn)所使用的L298N）和達(dá)林頓驅(qū)動器。如果是驅(qū)動單個電機(jī)，并且電機(jī)的驅(qū)動電流不大時，可以使用三極管搭建驅(qū)動電路，但是這樣的電路連接比較復(fù)雜，所以本實(shí)驗(yàn)未采用此種方式。如果所需要的驅(qū)動電流較大，可以直接選用電機(jī)驅(qū)動模塊，本實(shí)驗(yàn)即選用的雙H橋電動機(jī)驅(qū)動芯片L298N，不僅能為本實(shí)驗(yàn)所使用的電機(jī)提供較大的驅(qū)動電流，而且接口簡單，操作方便，較易使用，因此本實(shí)驗(yàn)采用此種電機(jī)的驅(qū)動方式。 本設(shè)計所應(yīng)用的原理(yunl)分析3.1 紅外通信技術(shù)(jsh)介紹本設(shè)

53、計的信號發(fā)射與接收是使用的紅外通信實(shí)現(xiàn)的，即通過紅外發(fā)射芯片TC9012發(fā)射紅外信號，而通過紅外接收頭HS0038進(jìn)行接收并解碼分析。而紅外通信，就是通過紅外線（波長范圍(fnwi)0.7微米1毫米）進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通信方式。電腦技術(shù)發(fā)展的早期，數(shù)據(jù)傳輸都是通過線纜等實(shí)物介質(zhì)完成的，比較麻煩。所以后來就出現(xiàn)了可以明顯提高傳輸效率與質(zhì)量的紅外通信技術(shù)。紅外通信技術(shù)實(shí)際上就是在兩點(diǎn)之間利用紅外技術(shù)進(jìn)行一定距離以內(nèi)的保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，用于紅外發(fā)射和紅外接收系統(tǒng)的裝置是其基本的結(jié)構(gòu)組成，而由發(fā)射和接收裝置構(gòu)成的系統(tǒng)稱為紅外通信系統(tǒng)。本設(shè)計設(shè)定的紅外發(fā)射裝置是紅外發(fā)射芯片TC9012，而設(shè)定的

54、紅外接收裝置是紅外接收頭HS0038。一般來講，兩個事物如果傳遞信息進(jìn)行通信，必然會通過一定的渠道，也即信息通道，而紅外通信所利用的通信信道是950納米近紅外線。紅外通信裝置的信息發(fā)射端將基帶上的二進(jìn)制信號調(diào)制為一系列脈沖序列串信號，然后通過紅外發(fā)射管發(fā)射已變?yōu)槊}沖序列的紅外信號。紅外通信裝置的信息接收端將接收到的光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號，在經(jīng)過放大濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出，這樣就完成了一組紅外通信。 由于紅外線遙控技術(shù)沒有必要具有像無線電遙控技術(shù)那樣穿過一系列的障礙物去控制被控對象的能力，因此通常在設(shè)計和選擇紅外線的信息發(fā)射和信息接收裝置時，不必像無線電遙控器那

55、樣，發(fā)射器和接收器要有不同的遙控頻率和編碼，所以同類的紅外線發(fā)射器和接收器，因此可以擁有相同的或者是相類似的遙控頻率或者是控制編碼，而不會出現(xiàn)像是無線電遙控通信時所產(chǎn)生的遙控信號“串門”的情況。3.2 單片機(jī)的定時器中斷3.2.1 中斷的基本概念在單片機(jī)處理指令的過程中，有些時候會產(chǎn)生中斷。所謂的單片機(jī)的中斷是指單片機(jī)的中央處理器在處理某一條指令A(yù)時，又接到了另外的一條指令B，請求處理器迅速去處理新接到的這條指令（中斷發(fā)生）；此時處理器將會暫時停止原來指令的處理（中斷響應(yīng)），而轉(zhuǎn)去處理剛剛接到的那條指令（中斷服務(wù)）；待處理器將新近接到的那條指令處理完畢后，再回到原來接收原指令的地方繼續(xù)處理未完

56、成的原指令的處理（中斷返回），這一過程稱為中斷。其流程圖如圖3.1所示。中斷響應(yīng)圖3.1 單片機(jī)中斷過程主程序中斷請求 執(zhí)行(zhxng)主 程序(chngx) 執(zhí)行中斷 斷點(diǎn)(dun din) 處理程序 中斷返回 繼續(xù) 執(zhí)行 主程序 單片機(jī)的CPU之所以會發(fā)生中斷，是因?yàn)橛兄袛嘣?，中斷源意即引起單片機(jī)CPU中斷的根源，本設(shè)計實(shí)驗(yàn)所使用的51單片機(jī)內(nèi)部一共有5個中斷源，分別是：外部中斷0（INT0），外部中斷1（INT1），定時器/計數(shù)器0中斷（T0），定時器/計數(shù)器1中斷（T1），串行口中斷（TX/RX）。3.2.2 中斷允許寄存器IE在單片機(jī)中，用來控制各個中斷源的打開或關(guān)閉的寄存器是中斷

57、允許寄存器IE。IE寄存器的字節(jié)地址為A8H，位地址（由低位到高位）分別是A8HAFH，各位定義見表3.1。表3.1 中斷允許寄存器位序號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號EAESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H下面分列出各位符號的含義及賦值，為：EA全局中斷允許位，EA=1，打開全局中斷控制，在此條件下，由各個中斷控制位確定相應(yīng)(xingyng)中斷的打開或關(guān)閉，EA=0,關(guān)閉全部(qunb)中斷； 無效(wxio)位；ES串行口中斷允許位，ES=1，打開出串行口中斷，ES=0，關(guān)閉出串行口中斷；ET1定時器/計數(shù)器1中斷允許位，ET1=1，打開T1中斷

58、，ET1=0，關(guān)閉T1中斷；EX1外部中斷1中斷允許位，EX1=1，打開外部中斷1中斷，EX1=1，關(guān)閉外部中斷1中斷；ET0定時器/計數(shù)器0中斷允許位，ET1=1，打開T0中斷，ET1=0，關(guān)閉T0中斷；EX0外部中斷0中斷允許位，EX0=1，打開外部中斷0中斷，EX0=1，關(guān)閉外部中斷0中斷。3.2.2 定時器/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD定時器/計數(shù)器工作方式在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為89H，不能位尋址，TMOD用來確定定時器的工作方式及功能選擇。單片機(jī)復(fù)位時TMOD全部清0，其各位定義見表3.2。表3.2 定時器/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD位序號D7D6D5D4D3D2D1D0位

59、符號GATE M1M0GATEM1M0定時器1定時器0由表3.2可知，TMOD的高4設(shè)置定時器1,低4設(shè)置定時器0，對應(yīng)4位的含義如下：GATE門控制位，GATE=0，定時器/計數(shù)器啟動與停止僅受TCON寄存器中的TRX（X=0,1）來控制，GATE=1，定時器/計數(shù)器啟動與停止受TCON寄存器中的TRX（X=0,1）和外部中斷引腳（INT0或INT1）來共同控制；定時器模式(msh)和計數(shù)器模式選擇位，=1，為計數(shù)器模式(msh)，=0，為定時器模式(msh)；M1M0工作方式選擇位，每個定時器/計數(shù)器都有4種工作方式，他們由M1M0設(shè)定，對應(yīng)關(guān)系如表3.3所示。表3.3 定時器/計數(shù)器的4

60、種工作方式M1M0工作方式00方式0，為13位定時器/計數(shù)器01方式1，為16位定時器/計數(shù)器10方式2，8位初值自動重裝的8位定時器/計數(shù)器11方式3，僅適用于T1，分成兩個8位計時器，T1停止計數(shù)3.2.3 定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON在單片機(jī)中，用于控制定時器的啟、停、標(biāo)志定時器溢出和中斷情況是定時器/計時器控制寄存器TCON，字節(jié)地址為88H,位地址（由低位到高位）分別是88H8FH，其各位定義如表3.4。表3.4 定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON位序號D7D6D5D4D3D2D1D0位符號TF1TR1TF0TR0IE1IF0IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH8