畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）編碼信息紅外發(fā)射與接收器

1、摘 要 紅外線是事實(shí)存在的非可見光。紅外通訊技術(shù)已被全球范圍內(nèi)的眾多軟硬件廠商 所支持和采用，目前主流的軟件和硬件平臺(tái)均提供對(duì)它的支持。紅外技術(shù)已被廣泛應(yīng) 用在移動(dòng)計(jì)算和移動(dòng)通訊的設(shè)備中，傳感技術(shù)的發(fā)展使紅外無線通訊技術(shù)有了龐大的 用戶群體。 本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要由紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、mcs-51 系列單片機(jī)組成。 軟件系統(tǒng)主要是基于單片機(jī)遙控信號(hào)的發(fā)射與接收，其中包括發(fā)射信號(hào)的編碼與接收 端的解碼。在匯編程序的支持下，以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了編碼信息紅外信 號(hào)的發(fā)射與接收。全文包括 mcs-51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)與原理、光電傳感器原理、編碼原理 和程序設(shè)計(jì)等。 遙控發(fā)射電路的按鍵部分

2、連接了 8 個(gè)按鍵。由于所使用的 upd6121 集成芯片可連 接 32 個(gè)或更多按鍵，所以該系統(tǒng)可擴(kuò)展為任意兩位數(shù)的發(fā)射與接收顯示。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件演示穩(wěn)定可靠，遙控接收器可以接收來自不同方向的紅外發(fā)射信號(hào)， 并且完全滿足距離和功率的要求。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： mcs-51 單片機(jī)； 編碼信息； 紅外發(fā)射與接收 abstract infrared is invisible light around us. infrared communication technology has been supported and adopted by many software and hardware co

3、rporation in the world, which is supported by the main current software and hardware platform. infrared technology has been widely used in the device of mobile calculation and mobile communication. a great many users have shared infrared wireless communication because of the development of sense tec

4、hnology. the hardware of this system is made up of the circuits of infrared emission and receiving, which is based on the mcs-51(single-chip microcomputer 51). the software of the system is mainly about the encoding and decoding of the signal that is on the base of the single-chip microcomputer, inc

5、luding the encoding of emission signal and the decoding in the receiving ends. under the support of compiling programmer, the emission and receiving of infrared signal are completed by the system on the base of the single-chip microcomputer in the form of code information. it is introduced that the

6、structure and principle of mcs-51, the theory of photo-electricity sensor, the theory of encoding and the design of compiling programmer. there are eight keys in the emission circuit. because the ic upd6121 could be connected 32 or more keys, the keys of the emission circuit can be extended as many

7、as 32 keys. the hardware of the system can be demonstrated steadily. infrared signals could be received from all directions，and the whole systems can satisfy the requirement of length and power completely. keywords: mcs-51(single-chip microcomputer); code information; emission and receiving of infra

8、red 目 錄 1 緒論 .1 1.1 選題的意義 .1 1.2 無線紅外通信的概念 .1 2 mcs-51 單片機(jī)及光電傳感器原理簡(jiǎn)介.2 2.1 at89s51 單片機(jī)原理簡(jiǎn)介 .2 2.2 光電傳感器原理簡(jiǎn)介 .11 3 系統(tǒng)硬件原理 .15 3.1 紅外遙控系統(tǒng) .15 3.2 紅外發(fā)射硬件電路 .15 3.3 紅外接收硬件電路 .18 4 編碼原理 .20 4.1 遙控碼的編碼格式 .20 4.2 數(shù)據(jù)幀的譯碼處理 .21 5 匯編程序設(shè)計(jì) .22 5.1 程序框圖 .22 5.2 匯編程序設(shè)計(jì) .24 6 結(jié)果顯示與分析 .28 結(jié)束語 .29 參考文獻(xiàn) .30 致 謝 .31 附

9、錄 a.32 1 緒論 紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅 外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。 紅外通信由來已久，但是進(jìn)入 90 年代，這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展，應(yīng)用范圍更 加廣泛。1995 年，一個(gè)由部件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠商組成的大型集團(tuán) 紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì) (irda)就紅外通信的一套標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致1013?，F(xiàn)在約有 120 家以上的 廠商支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)開發(fā)的這種新的無線通信標(biāo)準(zhǔn)還得到 pc 機(jī)產(chǎn)業(yè) 的有力支持。主要的開發(fā)廠商，如微軟、蘋果、東芝和惠普公司，已推出了在計(jì)算機(jī) 之間采用這種高速紅外數(shù)據(jù)通信的 pc 機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和手

10、持式個(gè)人數(shù)字助 理(pda)設(shè)備。 此外，紅外通信的連通性已用在大多數(shù)新的筆記本計(jì)算機(jī)中，并成為一種最具成 本效益和便于使用的無線通信技術(shù)而問鼎市場(chǎng)。 1.1 選題的意義 由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，在音 響設(shè)備、空調(diào)機(jī)等家用電器中廣泛使用，工業(yè)設(shè)備中在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵 等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 1.2 無線紅外通信的概念 紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離通信。它一般由紅外發(fā)射和接收系 統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射部分包括編碼電路、振蕩調(diào)制電路、紅外發(fā)射電路，接收部分包 括接收電路、解碼電路、譯碼電路等。 2

11、mcs-51 單片機(jī)及光電傳感器原理簡(jiǎn)介 2.1 at89s51 單片機(jī)原理簡(jiǎn)介 at89s51 為 atmel 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其內(nèi)部程 序代碼容量為 4kb。與 c51 的最大區(qū)別在于 s51 支持在線編程15。 2.1.1 at89s51 單片機(jī)主要功能 （1） 為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片； （2） 芯片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12mhz） ； （3） 內(nèi)部程式存儲(chǔ)器（rom）為 4kb，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）為 128b； （4） 外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至 64kb，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至 64kb； （5） 32 條雙向輸入輸出線

12、，且每條均可以單獨(dú)做 i/o 口的控制； （6） 5 個(gè)中斷向量源； （7） 2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器，1 個(gè)全雙工串行通信端口； （8） 8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能； （1） 芯片提供位邏輯運(yùn)算指令15 。 2.1.2 at89s51 單片機(jī)各引腳功能介紹 at89s51 單片機(jī)引腳圖如圖 2.1 所示。 圖 2.1 at89s51 單片機(jī)引腳圖 vcc：at89s51 電源正端輸入，+5v。 vss：電源地端。 xtal1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。 xtal2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 xtal1 和 xtal2 上接上一支石英振蕩

13、晶體，系統(tǒng)就可以動(dòng)作了。此外可以在兩引腳與地之間加 入一 20pf 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。 reset：at89s51 的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳 電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，at89s51 便能完成系統(tǒng)重置的各 項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000h 處開 始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 ea/vpp：ea為英文external access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電 平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 eprom 中）來執(zhí)行程序。因此在

14、8031 及 8032 中，ea 引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi) 部無程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此 外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 eprom 時(shí)，可以利用此引腳來輸入 21v 的燒錄高 壓（vpp） 。 ale/prog： ale 是英文address latch enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。at89s51 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74ls373） ，將端口 0 的地址總線 （a0a7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)?at89s51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在 程序執(zhí)行時(shí) ale 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)

15、工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周 邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功 能來使用。 psen：此為program store enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng) 8051 被設(shè)成 為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（ea=0） ，會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這 支腳是接到 eprom 的 oe 腳。at89s51 可以利用 psen 及 rd 引腳分別啟用存在外部 的 ram 與 eprom，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用 64k 的定址 范圍。 port0（p0.0p0.7）：端口 0 是一個(gè) 8 位寬的開路極（

16、open drain）雙向輸入/輸 出端口，共有 8 位，p0.0 表示位 0，p0.1 表示位 1，依此類推。其他三個(gè) i/o 端口 （p1、p2、p3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，p0 在當(dāng)做 i/o 用時(shí)可 以推動(dòng) 8 個(gè) ls 的 ttl 負(fù)載。如果當(dāng) ea 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器） ，p0 就以多工方式提供地址總線（a0a7）及數(shù)據(jù)總線（d0d7） 。設(shè)計(jì) 者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 a0a7，再配合端口 2 所送出的 a8a15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64k 的外部存儲(chǔ)器空間。 port1（p1.0

17、p1.7）：端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 i/o 端口，其輸出緩 沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) ls 的 ttl 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此 端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話，p1.0 又當(dāng)做定時(shí)器 2 的外部脈沖 輸入腳，而 p1.1 可以有 t2ex 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 port2（p2.0p2.7）：端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 i/o 端口，每一個(gè)引腳 可以推動(dòng) 4 個(gè) ls 的 ttl 負(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸 入端口來使用。p2 除了當(dāng)做一般 i/o 端口使用外，若是在 at

18、89s51 擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ) 器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié) a8a15，這個(gè)時(shí)候 p2 便不能當(dāng)做 i/o 來使用了。 port3（p3.0p3.7）：端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 i/o 端口，其輸出緩沖 器可以推動(dòng) 4 個(gè) ttl 負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外 部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋?其引腳分配如下： p3.0：rxd，串行通信輸入。 p3.1：txd，串行通信輸出。 p3.2：int0，外部中斷 0 輸入。 p3.3：int1，外部中斷 1 輸入。 p3.4：t0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0 輸入。 p3.5

19、：t1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入。 p3.6：wr，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。 p3.7：rd，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)1。 2.1.3 at89s51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 一、中斷的有關(guān)概述 （1） 中斷 中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某一程序的過程中, 由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、 外的某種原因, 而必須中止原程序的執(zhí)行, 轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序, 待處理結(jié)束之后, 再回來繼續(xù)執(zhí) 行被中止的原程序的過程。 采用了中斷技術(shù)后的計(jì)算機(jī), 可以解決 cpu 與外設(shè)之間速度匹配的問題, 使計(jì)算 機(jī)可以及時(shí)處理系統(tǒng)中許多隨機(jī)的參數(shù)和信息, 同時(shí), 它也提高了計(jì)算機(jī)處理故障與應(yīng) 變的能力。 （2） 中斷源 中斷源是指在計(jì)算機(jī)系

20、統(tǒng)中可以向 cpu 發(fā)出中斷請(qǐng)求的來源。 通常有 i/o 設(shè)備、 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中的隨機(jī)參數(shù)和信息故障源等。 （3） 中斷優(yōu)先級(jí) 中斷優(yōu)先級(jí)越高, 則響應(yīng)優(yōu)先權(quán)就越高。當(dāng) cpu 正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí), 又有 中斷優(yōu)先級(jí)更高的中斷申請(qǐng)產(chǎn)生, 這時(shí) cpu 就會(huì)暫停當(dāng)前的中斷服務(wù)轉(zhuǎn)而處理高級(jí)中 斷申請(qǐng), 待高級(jí)中斷處理程序完畢再返回原中斷程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行, 這一過程稱為 “中斷嵌套”。 （4） 中斷響應(yīng)的一般過程 . 在每條指令結(jié)束后, 系統(tǒng)都自動(dòng)檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào), 如果有中斷請(qǐng)求，且 cpu 處于開中斷狀態(tài)下, 則響應(yīng)中斷。 . 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng), 在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)前, 一般要關(guān)中斷, 以防止現(xiàn)場(chǎng)被破壞。

21、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)一 般是用堆棧指令將原程序中用到的寄存器推入堆棧。 . 中斷服務(wù), 即為相應(yīng)的中斷源服務(wù)。 . 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng), 用堆棧指令將保護(hù)在堆棧中的數(shù)據(jù)彈出來, 在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)前要關(guān)中 斷, 以防止現(xiàn)場(chǎng)被破壞。在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)開中斷。 . 返回, 此時(shí) cpu 將推入到堆棧的斷點(diǎn)地址彈回到程序計(jì)數(shù)器, 從而使 cpu 繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。 （5） 中斷源 at89s51 單片機(jī)的中斷源有外部中斷 0、外部中斷 1、定時(shí)器 0 中斷、定時(shí)器 1 中 斷和串行口中斷等，如表 2.1 所示。 表 2.1 at89s51 單片機(jī)的中斷源 中斷源說明 0int p3.2 引腳輸入，低電平/負(fù)跳變有效，在每

22、個(gè)機(jī)器周期的 s5p2 采樣并建立 ie0 標(biāo)志。 定時(shí)器 0當(dāng)定時(shí)器 t0 產(chǎn)生溢出時(shí)，置位內(nèi)部中斷請(qǐng)求標(biāo)志 tf0，發(fā)中 斷申請(qǐng)。 1int p3.3 引腳輸入，低電平/負(fù)跳變有效，在每個(gè)機(jī)器周期的 s5p2 采樣并建立 ie1 標(biāo)志。 定時(shí)器 1 當(dāng)定時(shí)器 t1 產(chǎn)生溢出時(shí)，置位內(nèi)部中斷請(qǐng)求標(biāo)志 tf1，發(fā)中 斷申請(qǐng)。 串行口當(dāng)一個(gè)串行幀接收/發(fā)送完時(shí)，使中斷請(qǐng)求標(biāo)志 ri/ti 置位， 發(fā)中斷請(qǐng)求。 （6） 中斷標(biāo)志（flag）： ie0：外部中斷 0 中斷標(biāo)志 tf0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 中斷標(biāo)志 ie1：外部中斷 1 中斷標(biāo)志 tf1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 中斷標(biāo)志 ti ：串行口發(fā)

23、送中斷標(biāo)志 ri ：串行口接收中斷標(biāo)志 二、中斷控制的有關(guān)寄存器 （1） 中斷允許控制寄存器 mcs-51 單片機(jī)有 5 個(gè)（8052 有 6 個(gè)）中斷源, 為了使每個(gè)中斷源都能獨(dú)立地被允 許或禁止, 以便用戶能靈活使用，cpu 內(nèi)部在每個(gè)中斷信號(hào)的通道中設(shè)置了一個(gè)中斷 允許觸發(fā)器, 它控制 cpu 能否響應(yīng)中斷。只有對(duì)應(yīng)的中斷允許觸發(fā)器被使能（置“1”） ， 相應(yīng)的中斷才能得到響應(yīng)。中斷允許控制寄存器如表 2.2 所示。 表 2.2 中斷允許控制寄存器 ie （0a8h） ea eset1ex1et0ex0 ex0：外部中斷 0 允許位 et0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 中斷允許位 ex1：外部中

24、斷 1 允許位 et1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 中斷允許位 es ：串行口中斷允許位 ea ：中斷允許位 （2） 中斷請(qǐng)求標(biāo)志及外部中斷方式選擇寄存器 tcon 某中斷源有中斷請(qǐng)求，該中斷標(biāo)志置 1，無中斷請(qǐng)求，該中斷標(biāo)志置 0，外部中斷 0 和外部中斷 1 中斷觸發(fā)方式若下降沿觸發(fā)則 it 相應(yīng)位置 1；若選低電平觸發(fā)，it 相 應(yīng)位置 0。中斷請(qǐng)求標(biāo)志及外部中斷方式選擇寄存器如表 2.3 所示。 表 2.3 中斷請(qǐng)求標(biāo)志及外部中斷方式選擇寄存器 tcon(88h) tf1tr1tf0tr0ie1it1ie0it0 it0：外部中斷 0 觸發(fā)方式選擇位 0：低電平觸發(fā) 1：負(fù)跳變觸發(fā) ie0：外

25、部中斷 0 中斷請(qǐng)求標(biāo)志 it1、ie1 類似 it0、ie0 tr0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 運(yùn)行控制位 0：停止 1：運(yùn)行 tf1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 tr1、tf1 類似 tr0、tf0 （3） 中斷優(yōu)先級(jí)管理寄存器 ip 五個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別由 ip 寄存器管理，相應(yīng)位置 1，則該中斷源優(yōu)先級(jí)別高， 置 0 的優(yōu)先級(jí)別低，如表 2.4 所示。 表 2.4 中斷優(yōu)先級(jí)管理寄存器 ip（b8h） pspt1px1pt0px0 無用位串行口高/低t1高/低 高/低 1 int t0高/低 高/低 0 int px0：外部中斷 0 允許位 pt0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 中斷允許位 px1

26、：外部中斷 1 允許位 pt1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 中斷允許位 ps ：串行口中斷允許位 中斷響應(yīng)遵循兩條規(guī)則： . 低優(yōu)先級(jí)中斷可以被高優(yōu)先級(jí)中斷所中斷，反之不能； . 一種中斷（不論哪個(gè)優(yōu)先級(jí)）一旦得到響應(yīng)，與它同級(jí)的中斷不能再中斷它。 當(dāng)同時(shí)收到處于同一優(yōu)先級(jí)的多個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，哪一個(gè)中斷能得到響應(yīng)，取決于“內(nèi)部 查詢次序”，相當(dāng)于在每個(gè)優(yōu)先級(jí)中，還有一個(gè)“內(nèi)部?jī)?yōu)先級(jí)”，如表 2.5 所示。 表 2.5 中斷優(yōu)先級(jí) 中 斷 源中 斷 標(biāo) 志 位中斷優(yōu)先級(jí) 外部中斷 0 定時(shí)器 0 溢出中斷 外部中斷 1 定時(shí)器 1 溢出中斷 串行口中斷 定時(shí)器 2 中斷 ie0 tf0 ie1 tf1 r

27、i 或 ti tf2 或 exf2 最高 最低 2.1.4 at89s51 單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行接口 在工業(yè)檢測(cè)、控制中，很多場(chǎng)合都要用到計(jì)數(shù)或者定時(shí)功能。例如對(duì)外部脈沖進(jìn) 行計(jì)數(shù)、產(chǎn)生精確的定時(shí)時(shí)間、作串行口的波特率發(fā)聲器等。mcs51 單片機(jī)內(nèi)部有 兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，以滿足這方面的需要。它們具有兩種工作模數(shù)（計(jì)數(shù)器 模式、定時(shí)器模式）和四種工作方式（方式 0、方式 1、方式 2、方式 3） ，其控制字均 在相應(yīng)的特殊功能寄存器（sfr）中，通過對(duì)它的 sfr 的編程，可以方便的選擇工作模 數(shù)和工作方式2。 一、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（ timer/counter） 本質(zhì)上都是加法計(jì)數(shù)

28、器，當(dāng)對(duì)固定周期的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)是定時(shí)器，對(duì)脈沖長(zhǎng)度 不確定的信號(hào)計(jì)數(shù)時(shí)是計(jì)數(shù)器。 每接收到一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，加法計(jì)數(shù)器的值就加 1，當(dāng)計(jì)滿時(shí)發(fā)生溢出，并從 0 開始 繼續(xù)計(jì)數(shù)。 加法計(jì)數(shù)器的計(jì)滿溢出信號(hào)就是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的輸出，該信號(hào)使 tcon 的某位 （tf0 或 tf1 位）置 1，作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的溢出中斷標(biāo)志。 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)圖如圖 2.2 所示。 圖 2.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖 (1) 定時(shí)器方式寄存器 tmod tmod 寄存器為八位寄存器，其高 4 位用于選擇 t1的工作方式，低 4 位用于選擇 t0的工作方式。定時(shí)器方式寄存器如表 2.6 所示。 表 2.6 定時(shí)器方式

29、寄存器 tmod（89h） gate tc m1m0gate tc m1m0 門控開/關(guān)計(jì)數(shù)/定時(shí)方式選擇門控開/關(guān)計(jì)數(shù)/定時(shí)方式選擇 對(duì) tmod 的各個(gè)位的說明： gate 位：門控位。 gate1 時(shí)，t0、t1 是否計(jì)數(shù)要受到外部引腳輸入電平的控制，int0 引腳控制 t0，int1 引腳控制 t1?？捎糜跍y(cè)量在 int0 和 int1 引腳出現(xiàn)的正脈沖的寬度。若 gate0，即不使能門控功能，定時(shí)計(jì)數(shù)器的運(yùn)行不受外部輸入引腳 int0、int1 的 控制。 c/t 位：計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式的選擇位。 c/t0，為定時(shí)器模式，內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)晶振脈沖 12 分頻后的脈沖計(jì)數(shù)，該脈沖周 期

30、等于機(jī)器周期，所以可以理解為對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。從計(jì)數(shù)值可以求得計(jì)數(shù)的時(shí) 間，所以稱為定時(shí)器模式。 c/t1，為計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入引腳 t0（p3.4）或 t1（p3.5）的外部 脈沖（負(fù)跳變）計(jì)數(shù)，允許的最高計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的 1/24。 m0、m1 為工作方式選擇位，選擇方式如表 2.7 所示。 表 2.7 m1、m0 的四種工作方式的選擇位 m1 m0 方式方式說說 明明 0 0 013 位定時(shí)器(th 的 8 位和 tl 的低 5 位） 0 1 116 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 0 2自動(dòng)重裝入初值的 8 位計(jì)數(shù)器 1 1 3 t0 分成兩個(gè)獨(dú)立的 8 位計(jì)數(shù)器, t1 在方式

31、 3 時(shí)停止工作 (2) 定時(shí)器控制寄存器 定時(shí)器控制寄存器如表 2.8 所示。 表 2.8 定時(shí)器控制寄存器 tcon（88h） tf1tr1tf0tr0ie1it1ie0it0 t1溢出 有/無 t1工作 啟/停 t0溢 出有/ 無 t0工 作啟/ 停 請(qǐng)求 1 int 有/無 方式下 1 int 沿/低電平 請(qǐng)求 0 int 有/無 方式下 0 int 沿/低電平 tf0、tf1 分別是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 t0、t1 的溢出標(biāo)志位，加法計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí) 置 1, 申請(qǐng)中斷，在中斷響應(yīng)后自動(dòng)復(fù) 0。tf 產(chǎn)生的中斷申請(qǐng)是否被接受, 還需要由 中斷是否開放來決定。 tr1、tr0 分別是定時(shí)器/

32、計(jì)數(shù)器 t1、t0 的運(yùn)行控制位, 通過軟件置 1 后, 定時(shí) 器/計(jì)數(shù)器才開始工作, 在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)被清 0。 二、串行接口 51 系列單片機(jī)的串行口是一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，通過軟件編程，它 可以做通用異步接收和發(fā)送器 uart（universal asynchronous receiver/transmitter）用， 也可做同步移位寄存器用9。 串行口的控制寄存器： (1) 串行口控制寄存器 scon（98h） 串行口控制寄存器如表 2.9 所示。 表 2.9 串行口控制寄存器 scon（98h） sm0sm1sm2rentb8rb8tiri 方式選擇多機(jī)控制串行接收允 許/禁止

33、 欲發(fā)的 第九位 收到的 第九位 發(fā)送中 斷有/無 接收終 端有/無 sm0 和 sm1：串行口工作方式選擇位 0 0方式 0， 0 1方式 1 1 0方式 2， 1 1方式 3 sm2：多機(jī)通信使能位 ren: 串行接收允許位 tb8：在方式 2、3 中，tb8 是發(fā)送機(jī)要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù) rb8：在方式 2、3 中，tb8 是接收機(jī)接受到的第 9 位數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)來自發(fā)送機(jī)的 tb8 ti ：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志 ri : 串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志 (2) 電源控制寄存器 電源控制寄存器如表 2.10 所示。 表 2.10 電源控制寄存器 pcon（87h） smod * smod：波特

34、率加倍位。 在計(jì)算串行方式 1、2、3 的波特率時(shí)：0不加倍；1加倍5。 2.2 光電傳感器原理簡(jiǎn)介 利用光電元件特別是光敏二極管，設(shè)計(jì)紅外發(fā)射與接收電路，努力滿足距離和靈 敏度的要求。在設(shè)計(jì)過程中充分考慮某些集成元件，盡量減少電路干擾。在此基礎(chǔ)上， 利用s51單片機(jī)的強(qiáng)大功能，用軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)的發(fā)射及接收和顯示。 光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)的變 化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué) 通路和光電元件 3 部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而 且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，體積小8。

35、 2.2.1 光電傳感器原理 (1) 光電導(dǎo)效應(yīng) 光電效應(yīng)按其原理可分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)，內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo) 效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)?；谕夤怆娦?yīng)制成的光電元件有光電管和光電倍增管；基于 內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件主要由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體光電元件。 某些半導(dǎo)體材料受到光的照射時(shí)，其價(jià)帶中的電子受到能量大于禁帶寬度的光子 的激發(fā)，由價(jià)帶越過禁帶而躍遷到導(dǎo)帶，增加了載流子數(shù)目，從而提高了導(dǎo)電性能使 電阻值降低。另外，當(dāng)入射輻射的波長(zhǎng)很長(zhǎng)時(shí)，光激發(fā)還會(huì)改變導(dǎo)帶中載流的遷移率， 從而改變了材料的電導(dǎo)率。這種由于光線照射，引起材料內(nèi)部的載流子密度和遷移率 改變，從而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率改變的現(xiàn)象稱為光

36、電導(dǎo)效應(yīng)。 (2) 光生伏特效應(yīng) 半導(dǎo)體在光的照射下能產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。根據(jù)產(chǎn) 生電動(dòng)勢(shì)的機(jī)理可分為側(cè)向光生伏特效應(yīng)、pn 結(jié)光生伏特效應(yīng)、光磁電效應(yīng)和貝克勒 耳效應(yīng)。 側(cè)向光生伏特效應(yīng)就是半導(dǎo)體光電元件的光靈敏面受光照不均勻時(shí)，由載流子濃 度梯度而產(chǎn)生的光點(diǎn)效應(yīng)。 pn結(jié)光生伏特效應(yīng)是光照射到距表面很近的半導(dǎo)體pn結(jié)時(shí)，pn結(jié)及附近半導(dǎo)體 吸收光能。若光子能量大于禁帶寬度，則價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶成為自由電子，而價(jià)帶 則相應(yīng)成為自由空穴。這些電子空穴對(duì)在pn結(jié)內(nèi)部電場(chǎng)的作用，電子移向n區(qū)外側(cè)， 空穴移向p區(qū)外側(cè)，結(jié)果p區(qū)帶正電，n區(qū)帶負(fù)電，形成光電動(dòng)勢(shì)4。 2.2.2

37、光電傳感器種類 光電傳感器主要有光電二極管、光電晶體管、光敏電阻 cds、集成光電傳感器、 光電池和圖像傳感器等。實(shí)際使用時(shí)，要選擇適宜的傳感器才能達(dá)到預(yù)期的效果。大 致的選用原則是：高速的光檢測(cè)電路、寬范圍照度的照度計(jì)、超高速的激光傳感器宜 選用光電二極管，幾千赫茲簡(jiǎn)單脈沖光電傳感器、簡(jiǎn)單電路中的低速脈沖光電開關(guān)宜 選用光電晶體管、響應(yīng)速度雖慢，但性能優(yōu)良的電阻橋式傳感器，具有電阻性質(zhì)的光 電傳感器、路燈自動(dòng)亮滅電路中的光電傳感器、隨光的強(qiáng)弱成比例變化的可變電阻等 宜選用 cds 和 pbs 光敏元件；旋轉(zhuǎn)編碼器、速度傳感器、超高速的激光傳感器宜選用 集成光電傳感器7。 2.2.3 光電傳感

38、元件 上文已經(jīng)敘述了傳感器的原理，下面具體介紹幾種光電傳感元件。 (1) 紅外光敏二極管 光敏二極管是一種將光能量變換為電能量的器件，它基于半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng) 的原理，即在光照射時(shí)，半導(dǎo)體材料吸收光子能量使電子激發(fā)。若能量大于禁帶寬度 的光子照射在 pn 結(jié)空間電荷區(qū)附近，在結(jié)兩邊產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。這些光生載流子在 pn 結(jié)內(nèi)建場(chǎng)作用下，各自向相反方向運(yùn)動(dòng)，即 p 區(qū)的電子穿過 pn 結(jié)進(jìn)入 n 區(qū)，n 區(qū) 的空穴穿過 pn 結(jié)進(jìn)入 p 區(qū)，形成自 n 區(qū)向 p 區(qū)的光生電流。這樣的載流子運(yùn)動(dòng)，由 于中和掉部分空間電荷，使內(nèi)建場(chǎng)勢(shì)壘降低，從而使正向電流增大。當(dāng)光生電流和正 向電流相等時(shí)，pn

39、 結(jié)兩端建立起穩(wěn)定的電勢(shì)差（p 區(qū)相對(duì)于 n 區(qū)是正的） ，這就是光 生電壓。當(dāng)入射光的強(qiáng)度發(fā)生變化，光生載流子的多少也相應(yīng)發(fā)生變化，因而通過光 敏二極管的電流也隨之變化，于是在光敏二極管的兩端的電壓也發(fā)生變化，光敏二極 管就這樣將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)。 光敏二極管的種類很多，主要由 pn 光敏二極管、pin 光敏二極管和雪崩型光敏二 極管等。pn 光敏二極管對(duì)紫外線到紅外線的寬范圍波長(zhǎng)的光具有較高的靈敏度，光電 流與入射光強(qiáng)度的線性好，對(duì)微弱光也有較高靈敏度，但相應(yīng)速度比 pin 光敏二極管 慢。pn 光敏二極管主要用于光度計(jì)、照度計(jì)、攝像機(jī)的露點(diǎn)計(jì)和頻閃光計(jì)等。 pin 光敏二極管的響應(yīng)速度快

40、，但溫度特性比 pn 光敏二極管差。主要用于光通信， 激光元件和遠(yuǎn)距離光控裝置等。 雪崩型光敏二極管對(duì)光電流具有放大作用，對(duì)寬范圍波長(zhǎng)的光有較高的靈敏度， 暗電流小，響應(yīng)速度快。主要用于光纖通信等。 無光照時(shí)，光敏二極管的特性與普通二極管一樣。有光照時(shí)，光敏二極管的反向 電流增大，特性曲線沿電流軸向下平移，光照越強(qiáng)，下移越大，下移幅度與光照強(qiáng)度 成正比。入射光強(qiáng)一定時(shí)，光敏二極管的反向電流是基本不變的，與反向電壓無關(guān)。 注意光敏二極管工作在反向電壓。 光敏二極管的主要參數(shù)：光電流，指在一定電壓下，入射光強(qiáng)為某一定值時(shí)流 l i 過管子的電流。暗電流，是指在一定反向電壓下，無光照時(shí)流過管子的電流

41、。反向 d i 工作電壓，是指在無光照時(shí)，光敏二極管反向電流小于時(shí)。允許的最 r uaa3 . 02 . 0 高反向工作電壓，一般在10v 左右，最高可達(dá)幾十伏。峰值波長(zhǎng)，是指光敏二極管 p 光譜響應(yīng)最靈敏的波長(zhǎng)范圍。硅光敏二極管的峰值波長(zhǎng)恰好與砷化鎵紅外發(fā)光二極管 的峰值波長(zhǎng)相重合，二者配合使用，具有很高的傳輸效率。 (2) 光電三極管 光電三極管又稱光敏三極管，其光電流可達(dá) ma 數(shù)量級(jí)，且內(nèi)部具有很高的光敏 靈敏度。與光電二極管不同，是一種具有內(nèi)部增益的光敏器件。 光電三極管可以看成在 bc 結(jié)上并聯(lián)了一個(gè)光電二極管的晶體三極管。其 bc 結(jié)面 積較大，作為受光結(jié)，相當(dāng)于光電二極管。此光

42、電二極管在光照時(shí)產(chǎn)生光電流 icb，就 是晶體三極管的基極電流，同樣滿足放大倍數(shù)關(guān)系，所以其集電極光電流比較大。其 工作區(qū)基本同普通三極管，同樣它需要穩(wěn)定的工作點(diǎn)，工作點(diǎn)由入射光脈沖的平均值 決定。影響光電三極管的頻率特性的主要因素是器件的結(jié)電容，其指向特性由封裝形 式以及管芯與頂面的位置決定。 光電三極管的主要參數(shù)有：最大功耗，指光電三極管能夠安全工作而不致?lián)p壞 m p 的最大耗散功率。擊穿電壓 ，指管子在無光照條件下，管子 c 、e 之間漏電 brce u 流不超過一定數(shù)值時(shí)，管子 c 、e 之間所加的最大電壓。暗電流，指管子在無光 d i 照時(shí)，在 時(shí)， c 、e 之間的漏電流。光電流，

43、指管子受到一定強(qiáng)度光 brcece uu l i 照時(shí)，在一定工作電壓下，c 、e 之間的光電流值。光電三極管的光電流要比光敏二 極管的光電流大幾十倍到上百倍。 (3) 一體化紅外發(fā)光二極管光敏三極管組件 一體化組件將紅外發(fā)光二極管和光敏三極管制作在一起，一般是紅外發(fā)射及光敏 接收在一個(gè)平面上。實(shí)際上是將紅外發(fā)光二極管及光敏器件并排在一起，兩器件的引 線分別引出，體積較小。在其前方有障礙物時(shí)，反射光照到光敏三極管，適合構(gòu)成反 射式光電檢測(cè)器。 光敏二極管光電流較小，但輸出特性線性度好，響應(yīng)時(shí)間快；光敏三極管光電流 大，但輸出特性線性度差，響應(yīng)時(shí)間慢。 紅外傳感系統(tǒng)按頻率調(diào)節(jié)來劃分有頻率可調(diào)和不

44、可調(diào)之分：按發(fā)射和接收可分為 對(duì)射式和反射式。其中反射式也有一體式和分離式，采用反射式的紅外傳感系統(tǒng)3。 (4) sm0038 紅外接收頭 sm0038是一種用于紅外遙控接收或其它方面的小型一體化接收頭，中心頻率為 38.0khz，可改善自然光的反射干擾.獨(dú)立的pin二極管同前置放大器集成在同一封裝上。 sm0038環(huán)氧樹脂封裝提供一個(gè)特殊的紅外濾波器，可防止自然光的干擾。 sm0038在抗自然光的干擾方面有極好的性能，可防止無用脈沖輸出15。 sm0038紅外接收頭特性如下： . 光電檢測(cè)和前置放大器集成在同一封裝上； . 內(nèi)帶pcm頻率濾波器； . 對(duì)于自然光有較強(qiáng)的抗干擾性； . 改進(jìn)了

45、對(duì)電場(chǎng)干擾的防護(hù)性； . 電源電壓5v，低功耗； . 輸出電平兼容ttl，cmos。 3 系統(tǒng)硬件原理 3.1 紅外遙控系統(tǒng) 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來 進(jìn)行控制操作，如圖3.1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、led紅外發(fā)送器； 接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 鍵盤及 其代碼 編碼脈沖調(diào)制 振蕩 紅外發(fā) 射 紅外接 收 解碼譯碼控響 1 控響 n 。 。 。 。 圖3.1 紅外遙控系統(tǒng)框圖 3.2 紅外發(fā)射硬件電路 在發(fā)射電路設(shè)計(jì)中6，選用nec的upd6121g-001紅外集成發(fā)射芯片15，由于其 價(jià)格適中，解碼方便，完全滿足

46、設(shè)計(jì)的需要。紅外發(fā)射硬件電路如圖3.2所示。 r1 1.5k 2sc2673 led r2 1.5k + c1 47uf +3v c2 100pf c3 100pf y1 lamp out d1 ki0 1 ki1 2 ki2 3 ki3 4 rem 5 vdd 6 sel 7 osco 8 osci 9 vss 10 lmp 11 ki/o7 12 ki/o6 13 ki/o5 14 ki/o4 15 ki/o3 16 ki/o2 17 ki/o2 18 ki/o0 19 ccs 20 upd6121 ki/o4 vcc vcc ki/o4 vcc 圖3.2 紅外發(fā)射電路 用于紅外發(fā)射的電路

47、有很多種，可以利用ne555外加外圍電路產(chǎn)生脈沖調(diào)制振蕩， 也可利用coms4011外加外圍電路實(shí)現(xiàn)。之所以選用upd6121g集成芯片，外加外圍電 路作為設(shè)計(jì)的發(fā)射電路，是與另外的發(fā)射電路比較的結(jié)果?，F(xiàn)簡(jiǎn)要分析另外紅外發(fā)射 電路的優(yōu)缺點(diǎn)。 在圖3.3中，與非門d1、d2構(gòu)成可控振蕩器，振蕩器的起振和停振受單片機(jī)輸出端 控制。當(dāng)單片機(jī)輸出為高電平1時(shí)，振蕩器起振，反之，d2輸出為0 。 4011 d1 4011 d2 100k r1 5k r2 820p c 10k r3 cs9013 le d vcc 10k rp 單單單 圖3.3 基于4011的紅外發(fā)射電路 tm td 圖3.4 基于40

48、11的紅外發(fā)射電路的發(fā)光二極管的發(fā)光波形 調(diào)制信號(hào)經(jīng)三極管放大，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，二極管發(fā)光波形如圖3.4所示，只 要改變r(jià)p 就可以改變td(td=1.1rpc)的寬度。但是，上述電路的38khz的載波信號(hào)不 易產(chǎn)生，以致遙控脈沖信號(hào)不能被有效調(diào)制，造成遙控信號(hào)的失真，使通信無法安全、 可靠、穩(wěn)定的進(jìn)行。使遙控信號(hào)的解碼更不容易進(jìn)行。 基于ne555的紅外發(fā)射電路如圖3.5所示，在電路中采用驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)的ne555時(shí) 基電路構(gòu)成振蕩頻率30khz左右的紅外發(fā)射電路。ne555時(shí)基集成電路內(nèi)部有2個(gè)電壓 比較器、1個(gè)rs觸發(fā)器、2個(gè)三極管和3個(gè)電阻。圖中r1、r2和c1是ne555時(shí)基電路構(gòu)

49、 成振蕩器的外接定時(shí)阻容元件。剛通電時(shí)，電容c1上的電壓為零，使觸發(fā)輸入端（2腳） 和閾值輸入端（6腳）電壓也為零，經(jīng)內(nèi)部電路作用后，其輸出端（3腳）為高電平， 放電端（5腳）截止。于是電源vcc通過（r1+r2）對(duì)c1充電，當(dāng)充電到時(shí)，經(jīng)內(nèi)vcc 3 2 部電壓比較后使其輸出端（3腳）變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，內(nèi)部放電管導(dǎo)通（7腳） ，電容c1 通過r2和內(nèi)部放電管放電，當(dāng)c1上電壓降至?xí)r，經(jīng)內(nèi)部另一個(gè)電壓比較器后使vcc 3 1 輸出端（3腳）變?yōu)楦唠娖?，?nèi)部放電管截止（7腳） ，從而c1停止放電。接著，電源又 通過（r1+r2）對(duì)c1充電。如此不斷重復(fù)，形成多諧振蕩。振蕩過程中，輸出端（3腳）

50、信號(hào)經(jīng)三極管放大，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)光7。 r1 100k r2 200 c1 0.1u c2 0.01u gn d r3 1k r4 10k10k v 2sa1015 +c3 100u r6 47 r5 100 le d vcc trig 2 q 3 r 4 cvolt 5 th r 6 dis 7 vcc 8 gnd 1 u? ne 555 圖3.5 基于ne555的紅外發(fā)光電路 6ms2us 圖3.6 基于ne555的紅外發(fā)射電路的發(fā)光二極管的發(fā)光波形 當(dāng)元件大小為電路圖中所示時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)出如圖3.6所示波形。通過改變r(jià)1與 r2的比例，可以得到占空比不同的脈沖波形。圖3.5電路也

51、可以滿足紅外信號(hào)的發(fā)射， 只是波形寬度不好調(diào)節(jié)，而且ne555有較為嚴(yán)格的電壓控制，同時(shí)考慮到接受端解碼 的方便，故選用upd6121集成芯片外加外圍電路作為設(shè)計(jì)的發(fā)射電路。 3.3 紅外接收硬件電路 在接收電路中，sm0038紅外接收頭發(fā)揮了很大作用。sm0038只要接上電源就是 一完整的接收電路。由其內(nèi)部電路作用，有調(diào)制載波時(shí)，輸出端輸出為高電平，反之， 輸出為低電平，恰好為調(diào)制信號(hào)波形。紅外接收硬件電路如圖3.7所示。 ea /vp 31 x1 19 x2 18 re se t 9 rd 17 wr 16 int 0 12 int 1 13 t0 14 t1 15 p10 1 p11 2

52、 p12 3 p13 4 p14 5 p15 6 p16 7 p17 8 p00 39 p01 38 p02 37 p03 36 p04 35 p05 34 p06 33 p07 32 p20 21 p21 22 p22 23 p23 24 p24 25 p25 26 p26 27 p27 28 psen 29 al e/p 30 tx d 11 rx d 10 80c51a h 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 8*470k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 8*470k 8*in4001 vcc 10k

53、 +0.47u+0.47u vcc 22p 22p + 0.47u 1k 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp 9 gn d a bf c g d e dp vcc 10k 8550 vcc vcc sm 0038sm 0039 圖3.7 紅外接收電路 4 編碼原理 遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類：脈沖寬度調(diào)制和脈沖 占空比調(diào)制。這里使用解碼比較容易，運(yùn)用比較廣泛的脈沖寬度調(diào)制。 4.1 遙控碼的編碼格式 使用nec的upd6121g組成發(fā)射電路。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所 按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 如脈沖寬

54、度編碼方法中, 表示0的高電平寬度為0. 7ms, 表示1的高電平寬度為1. 4ms, 其波形如圖4.1所示14。 10 0.7ms1.4ms 圖4.1 脈沖寬度編碼的”0” 、 ”1”表示 上述“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38khz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率， 達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射，如圖 4.2所示。 9ms 4.5ms 引導(dǎo)碼 c0c7 系統(tǒng)碼系統(tǒng)碼反碼 c0c7d0d7 數(shù)據(jù)碼 d0d7 數(shù)據(jù)碼反碼 圖4.2 紅外遙控信號(hào)示意圖 upd6121g產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼， 能區(qū)別不同的電

55、器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識(shí)別碼固定為 十六進(jìn)制01h；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。upd6121g最多有128種不同 組合的編碼15。 一個(gè)完整的紅外遙控信號(hào)代碼一般由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)碼的反碼、數(shù)據(jù)碼、 數(shù)據(jù)碼的反碼等幾個(gè)部分組成，如圖4.2所示。引導(dǎo)碼是一個(gè)代碼的起始部分, 由時(shí)間 相對(duì)較長(zhǎng)的一個(gè)低電平和一個(gè)高電平組成；系統(tǒng)碼是通過遙控器的遙控編碼芯片的引 腳不同接法設(shè)定的, 用以區(qū)分不同型號(hào)的遙控系統(tǒng)；數(shù)據(jù)碼則是遙控器功能按鍵的編碼 2 , 不同的功能按鍵其代碼不相同；系統(tǒng)碼的反碼和數(shù)據(jù)碼的反碼是用來糾錯(cuò)的(不過 有的遙控代碼中不包含反碼部分)。遙控

56、信號(hào)代碼總的長(zhǎng)度因采用的編碼芯片不同而有 所不同, 功能代碼與功能代碼之間的最短時(shí)間間隔一般為80ms120ms 。 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組 碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在4563ms之 間，圖4.3為發(fā)射波形圖。 108ms108ms 圖4.3 發(fā)射波形代碼表示 當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖，這 108ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼（9ms） ，一個(gè)結(jié)束碼（4.5ms） ，低8位地址碼 （9ms18ms） ，高8位地址碼（9ms18ms） ，8位數(shù)據(jù)碼（9m

57、s18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反 碼（9ms18ms）組成。如果按下超過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）組成12。 4.2 數(shù)據(jù)幀的譯碼處理 4.2.1 引導(dǎo)碼的識(shí)別： 遙控接收頭無接收信號(hào)時(shí), 輸出為高電平, 而引導(dǎo)碼出現(xiàn)時(shí)將有一段時(shí)間的低電平 輸出(約為9m s) , 其時(shí)間寬度是已知的，只要以小于此低電平時(shí)間的間隔查詢輸入遙控 信號(hào)的單片機(jī)i/o引腳, 一旦有遙控信號(hào)出現(xiàn)便能檢測(cè)到，此后再判斷出現(xiàn)的高電平寬 度, 看其是否符合引導(dǎo)碼高電平的寬度，即可識(shí)別是否為遙控信號(hào)的引導(dǎo)碼。如果為引 導(dǎo)碼，則準(zhǔn)備讀取后續(xù)代碼。否則, 重新搜索引

58、導(dǎo)碼。 4.2.2 系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼的譯碼： 系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼的識(shí)別關(guān)鍵是0、1 代碼的識(shí)別, 根據(jù)上面的遙控編碼方法和波形 圖4.2可知,只要能測(cè)出加到單片機(jī)i/o引腳的遙控接收信號(hào)的高電平寬度即可得到其代 碼。如脈沖寬度編碼方法中, 表示0的高電平寬度為0.7ms, 表示1的高電平寬度為 1.4ms。需要做的是判斷出高電平的寬度范圍。如大于0.6ms小于0.8ms可判為0，大于 1.3ms小于1.5ms可判為1, 這樣我們就可以比較容易用程序讀取代碼1112。 解碼程序就是根據(jù)以上程序流程圖的設(shè)計(jì)思路編寫，具體程序在下一章詳細(xì)介紹。 5 匯編程序設(shè)計(jì) 5.1 程序框圖 引導(dǎo)碼的識(shí)別程序框圖如圖

59、5.1所示。 低電平嗎？ 檢測(cè) i/o 引腳 高電平嗎？ 檢測(cè)高電平寬度 是引導(dǎo)碼？ 準(zhǔn)備讀取信息代碼 y y y n n n 圖 5.1 引導(dǎo)碼識(shí)別程序框圖 系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼的譯碼程序框圖如圖5.2所示。 檢測(cè) i/o 引腳 低電平嗎？ 超時(shí)嗎？ 非遙控代碼 ，退出 檢測(cè)高電平寬度 獲取 0、1 代碼 n n y y 圖5.2 系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼識(shí)別程序框圖 5.2 匯編程序設(shè)計(jì) yk equ p3.2 org 0000h ljmp start org 0003h ljmp ykserv start: mov sp, #5fh setb ex0 setb ea mov p2, #0f0h ;選中

60、4 位數(shù)碼管 ajmp $ ykserv: clr ea push acc push psw mov r6, #10 sb: acall ys1 jb yk,exit ;延時(shí) 840 微秒后判斷 p3.2 腳是否 出現(xiàn)高電平如果有就退出解碼程 序 djnz r6, sb ;重復(fù) 10 次，目的是檢測(cè)在 8400 微秒內(nèi)如果出現(xiàn)高電平就退出解 碼程序 以上完成對(duì)遙控信號(hào)的 90000 微妙的初始低電平信號(hào)的識(shí)別。 jnb yk, $ ;等待高電平避開 9000 微秒低電平引導(dǎo) 脈沖 acall ys2 ;等待 4740us 引導(dǎo)結(jié)束碼 mov r1,#1ah ;設(shè)定存遙控?cái)?shù)據(jù)區(qū) (1ah,1bh