畢業(yè)設計論文 紅外線報警器設計

1、 畢 業(yè) 論 文紅外線報警器設計目 錄摘要41 前言42 設計方案思路 53. 總體設計 5 3.1 單片機的產(chǎn)生與發(fā)展 6 3.2 紅外通信技術概述 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 設計目的與原理 9 3.4 單片機紅外遙控發(fā)射器設計原理 103.5 單片機紅外遙控接收器設計原理 114 系統(tǒng)硬件電路設計 124.1有關STC89C52單片機的介紹 124.2定時器/計數(shù)器 144.3 復位電路 144.4 紅外發(fā)射接收電路的設計 165 系統(tǒng)軟件設計 205.1遙控發(fā)射器程序設計 205.2 遙控接收器程序設計

2、216 紅外線收發(fā)技術PCB圖 257 實物圖268 結束語 269 參考文獻27 紅外線報警器設計作 者：黃建邦 指導老師：甘偉 (東莞職業(yè)技術學院2009級電子工程系，東莞 523808) 摘要：隨著社會的發(fā)展、科技的進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，只實用于某一專用電器產(chǎn)品的應用，應用范圍受到限制。而采用單片機進行遙控系統(tǒng)的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數(shù)可隨便設定等優(yōu)點。本設計主要應用了STC89C52單片機作為核心，綜合應用了

3、單片機中斷系統(tǒng)、定時器、計數(shù)器等知識，應用紅外光的優(yōu)點。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別，判斷出控制操作，來完成整個紅外遙控發(fā)射、接收過程。其優(yōu)點硬件電路簡單，軟件功能完善，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。 關鍵詞：單片機，紅外遙控，中斷，定時，計數(shù)，頻率 1 前言隨著社會的不斷進步和科學技術、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產(chǎn)的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。尤其是在現(xiàn)代化技術高度發(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、傳感器技術為基礎的安全防范技

4、術的器材設備，并將其構成一個系統(tǒng)，將發(fā)揮最大的功能作用。本設計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。目前國內(nèi)使用的各類防盜、保安報警器基本都是以超聲波、主動式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術為基礎，而這里所設計的被動式紅外報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，并將其轉變?yōu)殡娦盘枺瑫r，它還能鑒別出運動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、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 設計方案思路本次設計的思路是安裝1個紅外接收頭

5、，1塊12864液晶顯示屏，一個蜂鳴器。1個遙控器，STC89C52最小系統(tǒng)，紅外線接收頭LF1638A，蜂鳴器接著報警，然后按下復位鍵，回到初始狀態(tài)。在紅外線工作時，當在紅外線范圍走過，蜂鳴器報警。遙控器可以控制報警和報警的時間。3. 總體設計 紅外線報警器采用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)出的紅外信號時，相應的指示燈點亮。當有障礙物阻擋了紅外對射管之間的信號傳輸，那么相應的指示燈熄滅，同時報警器鳴叫，提示報警。 開始紅外發(fā)射電路一體化紅外接收頭單片機報警結束

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

7、速度，體積小，價格低廉，穩(wěn)定可靠，應用廣泛。單片機的發(fā)展史并不長，它的產(chǎn)生和發(fā)展與計算機的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，也經(jīng)歷了四個階段。第一階段（1970年1974年）：為4位單片機階段。這種單片機的特點是：價格便宜控制功能強，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轉換器、D/A轉換、聲音合成等電路。豐富的I/O功能大大增強了四位單片機應用與錄音機、攝像機、電視機、電冰箱、洗衣機、錄像機和電子玩具等產(chǎn)品。第二階段（1974年1978年）：為低中檔8位單片機階段。它是8位單片機的早期產(chǎn)品，以Inter公司的MCS-48系列單片機為代表，這個系列的單片機在片內(nèi)集成

8、8位CPU、并行I/O口、8位定時/計數(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位單片機階段。這類單片機在低、中檔基礎上發(fā)展起來的，其性能有明顯提高。以Inter公司的MCS-48系列單片機為代表，在片內(nèi)增加了串行接口，有多級中斷處理系統(tǒng)，有16位定時/計數(shù)器，片內(nèi)RAM、ROM容量增大，信紙范圍可達64KB，有的片內(nèi)帶有A/D轉換接口。這類單片機功能強，應用領域廣，是目前各類單片機中應用最多的一種。第四階段（1983年現(xiàn)在）：為8位單片機鞏固發(fā)展階段及16位單片機、32位單片機推出階段。此階段主要特點

9、是：一方面不斷發(fā)展16位單片機、32位單片機及專用單片機。16位單片機除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轉換部件，中斷處理為8級，其實時處理能力強。今年來，各個計算機廠家已進入高性能的32位單片機研制、生產(chǎn)階段，32位單片機除了具有更高的集成度外，主振頻率已達20MHz，這使32位單片機的數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機快的多，性能比8位、16位單片機更加優(yōu)越。需要提到的是，單片機的發(fā)展雖然經(jīng)歷了4位、8位、16位各階段，但4位、8位、16位單片機仍各有其應用領域，如4位單片機在一些簡單家用電器、高檔玩具中仍有應用，8位單片機在中、

10、小規(guī)模應用場合仍占主流地位，16位單片機在比較復雜的控制系統(tǒng)中才有應用，32位單片機因控制領域對它的需求并不十分迫切，所以32位單片機在我過的應用并不多。正是由于單片機具有上述顯著的特點，使單片機的應用范圍日益擴大。單片機的應用打破了人們傳統(tǒng)設計思想，原來很多用模擬電路、脈沖數(shù)字電路和邏輯部件來實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在均可以使用單片機，使用軟件來實現(xiàn)。使用單片機具有體積小、可靠性高、性能價格比高和容易產(chǎn)品化的優(yōu)點。3.2 紅外通信技術概述 3.2.1紅外概述 從光學的角度而言，紅外是頻率低于紅色光的不可見光，的無線光譜的整個頻率中占有很小一個頻率段，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微秒之間的稱為遠紅外。紅外光就其性質而言很簡單，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是否可以應用于任何自然的或想象的場合是紅外應用技術的關鍵。 當今紅外技術的一個重要分支是紅外通信技術的應用，這個應用的發(fā)展非常迅速，尤其是紅外通信應用于計算機設備中，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 的升級版。改動部分主要是內(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)過調制后發(fā)出，接收頭對反射光進行解調輸出。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，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行調節(jié)。該傳感器具有探測距離遠、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應用于機器人避障、流水線計件等眾多場合。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 驅動電流：100mA 感應距離：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和無線電通訊設備造成干擾，而且，系統(tǒng)本身的抗干擾性能也很差，誤動作多，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，同時隨著電子技術的發(fā)展，單片機的出現(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，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格低廉；采用數(shù)字信號編碼和二次調制方式，不僅可以實現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動作，而且功率消耗低；紅外線不會向室外泄露，不會產(chǎn)生信號串擾；反應速度快、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后，由放大器放大處理后還原成信號，這就是紅外的簡單發(fā)射接收原理。3.3 設計目的與原理 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，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)品的應用,應用范圍受到限制。而采用單片機進行遙控系統(tǒng)的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數(shù)可隨意設定等優(yōu)點6。本單片機遙控應用系統(tǒng)采用紅外線發(fā)射頻率的不同，來識別不同的遙控功能。當我們按下某一個按鍵的時候，由單片機識別出該按鍵后，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左右的載波脈沖進行

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

17、外信號頻率為38kHz，周期約26s) 接收紅外信號，它同時對信號進行放大、檢波、整形得到TTL 電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行去控制相關對象。如圖1 所示：3.4 單片機紅外遙控發(fā)射器設計原理 單片機紅外遙控發(fā)射器主要有單片機、行列式鍵盤、低功耗空閑方式控制電路、紅外管發(fā)射電路以及單片機的一些電源、復位、震蕩子電路組成。單片機不工作時一直處于低功耗狀態(tài)，采用了空閑節(jié)電工作方式。當遙控器的某一按鍵被按下以后，外部中斷1產(chǎn)生中斷，喚醒單片機進入工作狀態(tài)，查詢鍵盤按下的是哪一個按鍵，當確認按鍵后，控制軟件啟動定時器T0、T1，T1作為發(fā)射時間控制器，T0作為紅外線發(fā)射頻率控制器，

18、T0定時溢出時中斷程序使紅外管接口電平反轉一次，寫入定時器的初值不同，在輸出端口就得到不同的發(fā)射頻率。T1定時溢出時中斷程序關閉關閉T0定時器，停止紅外線發(fā)射。其設計原理框圖如下。紅外管發(fā)射電路+5V電源按鍵控制電路STC89C52單片機單片機遙控發(fā)射器設計原理圖3.5 單片機紅外遙控接收器設計原理 單片機紅外遙控接收器主要有單片機、紅外遙控接收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機的一些外圍電路組成。利用單片機中的T0作為紅外脈沖計數(shù)器，T1作為計數(shù)時間控制器。當電路中紅外接收管接收到第一個紅外脈沖時，外部中斷1被觸發(fā)，啟動計數(shù)器T0和定時器T1。定時溢出，中斷程序關閉計數(shù)器T0，讀入計數(shù)值

19、并進行判斷，確定操作對象（遙控按鍵）對其進行反轉操作，控制電路對所控制的負載進行開或關11。還可對接收電路實行上鎖功能，對控制電路上鎖后，遙控器不能對控制電路實施遙控功能8。其設計原理方框圖如下:STC89C52單片機紅外接收電路狀態(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后，由放大器放大處理后還原成信號，這就是紅外的簡單發(fā)射接收原理。4系統(tǒng)硬件電路設計4.1有關STC89C52單片機的介紹 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用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復位電路，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，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?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率

21、35Mhz，6T/12T可選。 主要功能特性 標準MCS-51內(nèi)核和指令系統(tǒng) 片內(nèi)8kROM（可擴充64kB外部存儲器） 32個雙向I/O口 256x8bit內(nèi)部RAM（可擴充64kB外部存儲器） 3個16位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率3.5-12/24/33MHz 向上或向下定時計數(shù)器 改進型快速編程脈沖算法 6個中斷源 5.0V工作電壓 全雙工串行通信口 布爾處理器 幀錯誤偵測 4層優(yōu)先級中斷結構 自動地址識別 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8位漏級開路雙向I/O口，

22、每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當

23、P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當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（計時器0外部輸入） P3.5 T1（計時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻

25、率周期輸出正脈沖信號，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目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是

26、否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部有一個用于構成內(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）中構成并聯(lián)振蕩電路。 為了使裝置能夠被外部時鐘信號激活，XATL1應該有效，而XTAL2應該被懸空。由于輸入到內(nèi)部的時鐘信號電路通過了

27、一個二分頻的信號，外部信號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。 當正 常工作時，外部振蕩器可以計算出XTAL1上的電容，最大可達到100pF。這是由于振蕩器電容和反饋電容之間的相互作用。當外部信號是標準高電平或者低電平時，電容不會超過20pF.4.2定時器/計數(shù)器 1）STC89C52單片機有兩個可編程的定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器0與定時器/計數(shù)器1，可有程序選擇作為定時器用或作為計數(shù)器用，定時時間或記數(shù)值也可由程序設定。（2）每一個定時器/計數(shù)器具有4種工作方式，可用程序選擇。（3）任一定時器/計數(shù)器在定時時間到或記數(shù)值到時，可有程序安排產(chǎn)生中斷請求信

28、號或不產(chǎn)生中斷請求信號。定時/計數(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/計數(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/計數(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GATE=1時，只有INTO非或INT1非引腳為高電平且TR0或TR1置1時，相應的定時/計數(shù)器才被選通工作；當GATE=0，則只要TR0和TR1置1，定時/計數(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：計數(shù)/定時功能選擇位。C/T非=0，設置為定時器方式，計數(shù)器的輸入是內(nèi)部時鐘脈沖，其周期等于機器周期。C/T非=1，設置為計數(shù)器方式，計數(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4種工作模式，見下表：M1 M0功 能 描 述00 方式0：13位定時器/計數(shù)器 01方式1：16位定時器/計數(shù)器 10方式2：具有自動重裝初值的8位定時器/計數(shù)器 11方式3：定時/計數(shù)器0分為兩個8位定時/計數(shù)器，定時/計數(shù)器1在此方式無實用意義4.3 復位電路計算機在啟動時，系統(tǒng)進入復位狀態(tài)。在復位狀態(tài)，CPU和系統(tǒng)

30、都處于一個確定的初始狀態(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值。其復位狀態(tài)見下表。表3.1 復位狀態(tài)各寄存器初值專用寄存器 復位狀態(tài) 專用寄存器 復位狀態(tài)PCACC BPSW SPDPTR P0P3 IPIE 0000H00H00H00H07H 0000HFFH XXX0 0000B 0XX0 0000B TMOD TCONTH0TL0TH1TL1 SCON SBUF PCON00H00H00H00H00H00H00H XXXX XXXXB 0XXX 0000B單片機復位電路包括片內(nèi)、片外兩部分，片外復位電路通過引腳加到內(nèi)部復位電路上，內(nèi)部復位電路在每個機器周期S5P2對片

31、外信號采樣一次，當RST引腳上出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期的高電平時，單片機就完成一次復位。外部復位電路就是為內(nèi)部復位電路提供兩個機器周期以上的高電平而設計的，STC89C52通常采用上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。4.4 紅外發(fā)射接收電路的設計根據(jù)紅外發(fā)射管本身的物理特性，必須要有載波信號與即將發(fā)射的信號相“與”，然后將相“與”后的信號送發(fā)射管，才能進行紅外信號的發(fā)射傳送，而在頻率為38KHz的載波信號下，發(fā)射管的性能最好，發(fā)射距離最遠，所以在硬件設計上，本設計采用38KHz的晶振產(chǎn)生載波信號，與發(fā)射信號進行邏輯“與”運算后，通過三極管的功率驅動到紅外發(fā)光二極管上。 紅外發(fā)送電路由4001MOS

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

33、調制信號時，輸出高電平，否則輸出為低電平，是調制的逆過程（圖5 解調）。HS0038是一體化集成的紅外接收器件，直接就可以輸出解調后的高低電平信號；紅外接收器HS0038的應用電路（圖6）。（3）紅外遙控發(fā)射芯片采用 PPM 編碼方式,當發(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，每個遙控器只能控制一個設備動作，這樣可以有效地防止多個設備之間的干擾。編碼后面還要有編碼的反碼，用來檢驗編碼接收的正確性，防止誤操作，增強系統(tǒng)的可靠性。前導

34、碼是一個遙控碼的起始部分，由一個 9ms 的高電平 ( 起始碼 ) 和一個 4. 5ms 的低電平 ( 結果碼 ) 組成，作為接受數(shù)據(jù)的準備脈沖。以脈寬為 0. 56ms 、周期為 1. 12ms 的組合表示二進制的 “0” ；以脈寬為 1. 68ms 、周期為 2. 24ms 的組合表示二進制的 “1” 。（4）單片機采用外部中斷 INT0 管腳和紅外接收頭的信號線相連，中斷方式為邊沿觸發(fā)方式。計算中斷的間隔時間，來區(qū)分前導碼、二進制的 “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數(shù)據(jù)信號,正好和發(fā)射端倒向.也就是以前發(fā)射端原始信號是高電平,那接

35、收頭輸出的就是低電平,反之.軟件原理：開始時發(fā)射一個特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個9ms的低電平,和一個4.5ms的高電平，這個同步碼頭可以使程序知道從這個同步碼頭以后可以開始接收數(shù)據(jù)。采用脈寬調制的串行碼，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 的組合表示二進制的“1”。解碼的關鍵是如何識別“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，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，因此取（1.12ms+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，程序應該等待9ms的起始碼和4.5ms的結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，輸出DATA口和單片機的外部中斷0P3.2口相連。當有紅外信號時，觸發(fā)中斷查詢中斷時間，并和紅外起始碼，“0”、“1”、終止碼的時間進行

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，會輸出低電平，否則輸出高電平。將HS0038A2產(chǎn)生的信號經(jīng)過非門后得的原來的信號。HS0038A2 產(chǎn)生信號 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）設計思想簡介：1：對輸入的數(shù)據(jù)進行編碼。2：對編碼進行脈沖調制。3：信號放大后，通過發(fā)射管發(fā)送38khz信號。4：接收信號，進行解碼。5：讓51對信號進行處理（顯示，統(tǒng)計，分析）。5

38、系統(tǒng)軟件設計5.1遙控發(fā)射器程序設計 遙控器使用的是專用集成發(fā)射芯片來實現(xiàn)遙控碼的發(fā)射，如東芝TC9012，飛利浦SAA3010T等，通常遙控信號的發(fā)射，就是將某個按鍵所對應的控制指令和系統(tǒng)碼(由0和1組成的序列)，調制在38KHz的載波上，然后經(jīng)放大、驅動紅外發(fā)射管將信號發(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標準，一種是PHILIPS 標準。NEC標準：遙控載波的頻率為38KHz(占空比為1:3)；當某個按鍵按下時，系統(tǒng)首先發(fā)射一個完整的全碼，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）和結束碼（2.5ms

39、）組成。 一個完整的全碼=引導碼+用戶碼+用戶碼+數(shù)據(jù)碼+數(shù)據(jù)反碼。 其中，引導碼高電平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 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。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)是否接收準確。收端根據(jù)數(shù)據(jù)碼做出應該執(zhí)行什么動作的判斷。連發(fā)代碼是在持續(xù)按鍵時發(fā)送的碼。它告知接收端，某鍵是在被連續(xù)地按著。NEC標準下的發(fā)射碼表示發(fā)射數(shù)據(jù)時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：當一體化接收頭收到38kHz 紅外信號時，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 遙控接收器程序設計紅外線接收頭LF1638A1特性：小型設計;內(nèi)置專用IC;寬角度及長距離接收;抗干撓能力強;能抵擋環(huán)境干撓光線;低電壓工作;2應用:視聽器材(音箱,電視,錄影機,碟機)家庭電器(冷氣機,電風扇,電燈)其它紅外線遙控產(chǎn)品;3應用電路圖: 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 軟件設計是通過不斷檢測單片機上與紅外對射電路相連的管腳的高、低電平，若測得單片機引腳上為高電平時，表示有人闖入，提示報警，數(shù)碼管顯示闖入的具體位置。 程序流程圖開始延時檢測電平延時檢測電平報警顯示結束圖5-1 程序流程圖6 紅外線收發(fā)技術PCB圖7 實物圖 總結 經(jīng)過兩個多月的思考與查閱，終于完成了這篇畢業(yè)論文。通過多方面的審查，可以認為在硬件與軟件的設計上是沒有問題的，由于實驗室條件的限制，不能親自做實驗仿真，不過經(jīng)過我理論上的分析，應該是可以達成我的目標的。但是由于時間的倉促，本系統(tǒng)還存在很多的不足，雖然本系統(tǒng)有8路遙控開關控制，但是在實際遙控控制系統(tǒng)中，一般要求的控制操作不止8路，這就要求系統(tǒng)進行功能的擴展，由于單片機引腳的限制，如果要擴展功能，就必須應用組合鍵來操作，不過也可以應用多片單片機來實現(xiàn)，但如果這樣設計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構的基礎上重新編程，這樣整個設計過程就變的相對復雜，由于時間和水平的限制，在此不考慮這種情況。另外一點不足就是精