紅外遙控及點(diǎn)陣顯示器件的應(yīng)用

1、目錄1 軟件介紹11.1 protues軟件介紹11.2 Keil軟件32.設(shè)計(jì)原理或方法32.1 主要元器件介紹32.2 設(shè)計(jì)方案介紹83.程序框圖84 硬件連線圖及仿真結(jié)果104.1 硬件連線圖104.2 仿真結(jié)果圖115 源程序126資源分配197性能分析198總結(jié)和心得209參考文獻(xiàn)211 軟件介紹1.1 protues軟件介紹Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：（1）實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿

2、真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。（2）支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。(3) 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。

3、(4) 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。本章介紹Proteus ISIS軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。特點(diǎn)：支持ARM7，PIC ，AVR，HC11以及8051系列的微處理器CPU模型，更多模型正在開發(fā)中： 交互外設(shè)模型有LCD顯示、RS232終端、通用鍵盤、開關(guān)、按鈕、LED等；強(qiáng)大的調(diào)試功能，如訪問寄存器與內(nèi)存，設(shè)置斷點(diǎn)和單步運(yùn)行模式；支持如IAR、Keil和Hitech等開發(fā)工具的源碼C和匯編的調(diào)試；一鍵“make”特性：一個鍵完成編譯與仿真操作；內(nèi)置超過6000標(biāo)準(zhǔn)SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型；D

4、LL界面為應(yīng)用提供特定的模式；基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SPICE3F5混合模型電路仿真器。14種虛擬儀器：示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、規(guī)程分析儀等；高級仿真包含強(qiáng)大的基于圖形的分析功能：模擬、數(shù)字和混合瞬時圖形；頻率；轉(zhuǎn)換；噪聲；失真；付立葉；交流、直流和音頻曲線；模擬信號發(fā)生器包括直流、正旋、脈沖、分段線性、音頻、指數(shù)、單頻FM；數(shù)字信號發(fā)生器包括尖脈沖、脈沖、時鐘和碼流；1.2Keil軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯

5、編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識（1）系統(tǒng)概述Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成

6、的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 （2）Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51

7、使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。2.設(shè)計(jì)原理或方法2.1 主要元器件介紹1. MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及編程方法MCS-51單片機(jī)的組成： CPU(進(jìn)行運(yùn)算、控制)、RAM(數(shù)據(jù)存儲器)、ROM(程序存儲器）、I/O口(串口、并口）、內(nèi)部總線 和中斷系統(tǒng)等。組成框圖如下： 8051單片機(jī)的組成框圖（1）cpu中央處理器 由運(yùn)算器和控制器組成，是8位的cpu，具有布爾運(yùn)算和8位尋址功能。運(yùn)算器完成算術(shù)運(yùn)算

8、和邏輯運(yùn)算。CPU根據(jù)PC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲器中取出，存放在IR中，ID對IR中的指令碼進(jìn)行譯碼，定時控制邏輯在OSC配合下對ID譯碼后的信號進(jìn)行分時，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號。（2） 存儲器MCS-51單片機(jī)按程序存儲器可分為內(nèi)部無ROM型（如8031）和內(nèi)部有ROM型（如8051）兩種，連接時 引腳有區(qū)別。程序存儲器結(jié)構(gòu)如右圖所示：程序存儲器 ：一般將只讀存儲器（ROM）用做程序存儲器?？蓪ぶ房臻g為64KB，用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。數(shù)據(jù)存儲器：一般將隨機(jī)存儲器（RAM）用做數(shù)據(jù)存儲器?？蓪ぶ房臻g為64KB。MCS-51數(shù)據(jù)存儲器可分為片內(nèi)和片外兩部分。（

9、3） 特殊功能寄存器（SFR） MCS-51有21個特殊功能寄存器（也稱為專用寄存器），包括算術(shù)運(yùn)算寄存器、指針寄存器、I/O口鎖存器、定時器/計(jì)數(shù)器、串行口、中斷、狀態(tài)、控制寄存器等，它們被離散地分布在內(nèi)部RAM的80HFFH地址單元中（不包括PC） ，共占據(jù)了128個存儲單元，構(gòu)成了SFR存儲塊。其字節(jié)地址可被8整除的SFR可位尋址。SFR反映了MCS-51單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)（4） I/O接口I/O接口是MCS-51單片機(jī)對外部實(shí)現(xiàn)控制和信息交換的必經(jīng)之路，用于信息傳送過程中的速度匹配和增加它的負(fù)載能力。8051內(nèi)部有4個8位并行接口P0, P1, P2, P3，有1個全

10、雙工的可編程串行I/O接口。（5） 定時器/計(jì)數(shù)器8051內(nèi)部有兩個16位可編程序的定時器/計(jì)數(shù)器，均為二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器，分別命名為T0和T1。（6） 中斷系統(tǒng) 8051可處理5個中斷源（2個外部，3個內(nèi)部）發(fā)出的中斷請求，并可對其進(jìn)行優(yōu)先權(quán)處理。外部中斷的請求信號可以從P3.2, P3.3引腳上輸入，有電平或邊沿兩種觸發(fā)方式；內(nèi)部中斷源有3個，2個定時器/計(jì)數(shù)器中斷源和1個串行口中斷源。8051的中斷系統(tǒng)主要由中斷允許控制器IE和中斷優(yōu)先級控制器IP等電路組成。2. 16*16點(diǎn)陣LED 下圖為8×8點(diǎn)陣LED外觀及引腳圖，其等效電路如下圖所示，只要其對應(yīng)的X、Y軸順向偏壓，即可使

11、LED發(fā)亮。例如如果想使左上角LED點(diǎn)亮，則Y0=1，X0=0即可。應(yīng)用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。點(diǎn)陣LED掃描法介紹：點(diǎn)陣LED一般采用掃描式顯示，實(shí)際運(yùn)用分為三種方式：（1）點(diǎn)掃描； （2）行掃描；（3）列掃描。若使用第一種方式，其掃描頻率必須大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三種方式，則頻率必須大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合視覺暫留要求。此外一次驅(qū)動一列或一行（8顆LED）時需外加驅(qū)動電路提高電流，否則LED亮度會不足。3.紅外控制相關(guān)介紹紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部份組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控

12、制操作，如圖1 所示。發(fā)射部份包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部份包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。HT6221 鍵碼的形成：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：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”。2.2 設(shè)計(jì)方案介紹1.設(shè)計(jì)總體思路 本次課程設(shè)計(jì)的要求是利用紅外遙控器控制，在16×16點(diǎn)陣的顯示器件上循顯示“武漢理工大學(xué)”6個漢字，控制項(xiàng)目：循環(huán)顯示

13、的速度可調(diào)，循環(huán)顯示進(jìn)入方向（從左至右、從右至左、從上到下、從下往上）。由于要用16*16點(diǎn)陣顯示漢字,而80C51的I/O接口是8位的，我們可以用4個8*8點(diǎn)陣來組成。由于80C51的I/O口不多（只有4組，32個），為了節(jié)約I/O口，我們用74HC154（4線-16譯碼器）作為點(diǎn)陣的列驅(qū)動，P2口和P0口作為數(shù)據(jù)線。為了顯示16*16的點(diǎn)陣漢字，我們需建一個表先將要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼存起來（這里我們可以用網(wǎng)上別人做的16*16點(diǎn)陣漢字提取軟件來獲得我們所需要的漢字的點(diǎn)陣碼），然后編寫一個合適的查表程序就可以按給定要求顯示漢字。至于改變漢字移動的速度，可以通過用按鍵改變漢字在LED上的顯示時

14、間來改變，通過改變的數(shù)值大小就可以改變漢字的移動速度。題目所要求的用紅外控制我們可以先用開關(guān)模擬達(dá)到要求，再將開關(guān)的功能用紅外來實(shí)現(xiàn)，這樣就可以基本上達(dá)到要求。通過紅外接收器所解出來的碼將其送到89C51的一個I/O口以達(dá)到開關(guān)的效果。這樣就可以基本達(dá)到要求了。2. 與題目相關(guān)的具體設(shè)計(jì)漢字的顯示：可以采用掃描的方式，先使一個I/O口產(chǎn)生一個選行（列）信號（通過74HC154），先選中一行，對選中的行進(jìn)行掃描，然后用另外2組I/O口輸送數(shù)據(jù)，這樣一個字的1/16就送到LED點(diǎn)陣上了，接著選下一行，這樣經(jīng)過16次就可以顯示一個字了，再適當(dāng)延時使顯示的字清晰。漢字的移動：在LED上顯示一個漢字并延

15、時后，可以通過增加所取表的地址（加2）；這樣下一次LED上顯示的字就移動了一個點(diǎn)陣，可以通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)來控制漢字移動循環(huán)的的次數(shù)。漢字的左右上下移動：可以通過建立不同的表，來實(shí)現(xiàn)漢字的各種移動，或者改變查表的方式來實(shí)現(xiàn)。3.程序框圖開始移動系統(tǒng)初始化選點(diǎn)陣行號并增一 上移動左移動 下移動右移動等待遙控信號出現(xiàn)按1？按2？按3？按4？按5？按6？加速減速送新行數(shù)據(jù)切換顯示數(shù)據(jù)是 否送新行號，打開顯示 是 否退出移動是 否顯示驅(qū)動程序流程圖是否是否是否否是否系統(tǒng)主程序流程圖4 硬件連線圖及仿真結(jié)果4.1 硬件連線圖4.2 仿真結(jié)果圖5 源程序#include <reg51.h>#def

16、ine uchar unsigned charsbit k1=P30;sbit k2=P31;sbit k3=P36;sbit k4=P37; uchar z1,z2,z3,z4,z,speed;uchar code hz=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/"武", 0x20,0x40,0x

17、20,0xC0,0x24,0x7E,0x24,0x40, 0x24,0x40,0xA4,0x3F,0x24,0x22,0x24,0x22, 0x20,0x20,0xFF,0x03,0x20,0x0C,0x22,0x10, 0x2C,0x20,0x20,0x40,0x20,0xF8,0x00,0x00,/"漢", 0x10,0x04,0x60,0x04,0x02,0x7C,0x0C,0x03, 0xC0,0x80,0x02,0x80,0x1E,0x40,0xE2,0x20, 0x02,0x13,0x02,0x0C,0x02,0x13,0xE2,0x20, 0x1E,0x40,

18、0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x00,/"理", 0x04,0x20,0x84,0x60,0x84,0x20,0xFC,0x1F, 0x84,0x10,0x84,0x10,0x00,0x40,0xFE,0x44, 0x92,0x44,0x92,0x44,0xFE,0x7F,0x92,0x44, 0x92,0x44,0xFE,0x44,0x00,0x40,0x00,0x00,/"工", 0x00,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20, 0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0xFC

19、,0x3F, 0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20, 0x04,0x20,0x04,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,/"大", 0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x40,0x20,0x20, 0x20,0x10,0x20,0x0C,0x20,0x03,0xFF,0x00, 0x20,0x03,0x20,0x0C,0x20,0x10,0x20,0x20, 0x20,0x40,0x20,0x80,0x20,0x80,0x00,0x00,/"學(xué)", 0x40,0x04,0x30,0x

20、04,0x11,0x04,0x96,0x04, 0x90,0x04,0x90,0x44,0x91,0x84,0x96,0x7E, 0x90,0x06,0x90,0x05,0x98,0x04,0x14,0x04, 0x13,0x04,0x50,0x04,0x30,0x04,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

21、0x00,0x00;uchar code lie=0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7, 0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff;void delay(uchar x) /延時函數(shù)uchar i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<100;j+);void scanf_dir() /判斷按鍵 if(k1=0) delay(3);z1=0,z2=1,z3=1,z4=1; if(k2=0) delay(3);z1=1,z2=0,z3=1,z4=1; if(k3=0) delay(3);z

22、1=1,z2=1,z3=0,z4=1; if(k4=0) delay(3);z1=1,z2=1,z3=1,z4=0; /顯示漢字 將編號為c的漢字從第b條開始顯示n條到屏幕的l條開始void left() /左移動uchar i,zishu,x;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+) /6個字 P0=0xff; P2=0xff; for(x=0;x<16;x+)/從左向右移動16次，（第一屏、第二屏。） if(z1!=0) break; for(z=0;z<speed;z+)/改變在z<的值可以調(diào)整移動速度for(i=0;i<16;

23、i+)/16列循環(huán)顯示 scanf_dir();if(z1!=0)break;P1=liei;P0=hz2*i+zishu*32+x*2;P2=hz2*i+zishu*32+x*2+1;/顯示漢字delay(3); P0=0xff; P2=0xff; void showc(uchar c,uchar b,uchar n,uchar l)/右移動輔助函數(shù) uchar i; for(i=0;i<n;i+) scanf_dir();if(z2!=0)break; P1=liei+l;P0=hzc*32+i*2+b*2;P2=hzc*32+i*2+1+b*2;delay(3);P0=0xff;

24、P2=0xff; void right()/右移動uchar i,zishu;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+) for(i=0;i<16;i+) if(z2!=0) break;for(z=0;z<speed;z+)/這個可以調(diào)整移動速度showc(zishu,0,16-i,i);showc(zishu+1,15-i,i,0); void up()/上移動uchar i,zishu,y,n;uchar t1,t2,t3;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+)P0=0xff;P2=0xff;for(n=

25、0;n<2;n+) for(y=0;y<8;y+) if(z3!=0)break;for(z=0;z<speed;z+)/可以調(diào)整移動速度 for(i=0;i<16;i+) scanf_dir(); if(z3!=0)break; if(n=0)t1=hz2*i+zishu*32; t2=hz2*i+1+zishu*32; t3=hz2*i+zishu*32+32; else t1=hz2*i+1+zishu*32;t2=hz2*i+zishu*32+32;t3=hz2*i+1+zishu*32+32;P1=liei; P0=(t1>>y)|(t2<&

26、lt;(7-y); P2=(t2>>y)|(t3<<(7-y); delay(1); P0=0xff; P2=0xff; void down()/下移動uchar i,zishu,y,n;uchar t1,t2,t3;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+)P0=0xff;P2=0xff;for(n=0;n<2;n+) for(y=0;y<8;y+) if(z4!=0)break;for(z=0;z<speed;z+)/調(diào)整速度 for(i=0;i<16;i+) scanf_dir();if(z4!=0)bre

27、ak; if(n=0)t1=hz2*i+zishu*32; t2=hz2*i+1+zishu*32; t3=hz2*i+1+zishu*32+32; else t1=hz2*i+1+zishu*32+32;t2=hz2*i+zishu*32;t3=hz2*i+zishu*32+32;P1=liei; P0=(t1<<y)|(t3>>(7-y); P2=(t2<<y)|(t1>>(7-y); delay(1); P0=0xff; P2=0xff; void main()z1=0;EA=1;EX0=1;IT0=1;EX1=1;IT1=1;speed=

28、20;while(1) scanf_dir(); if(z1=0) left(); else if(z2=0) right(); else if(z3=0) up(); else if(z4=0) down();void exint() interrupt 0 /加速if(speed=5)speed=5;else speed=speed-5;void exint1() interrupt 2/減速speed=speed+5;6資源分配P1.0到P1.3接74HC154（4-16譯碼器）給16*16點(diǎn)陣提供選行信號。P0.0到P0.7接16*16點(diǎn)陣的上半塊作為數(shù)據(jù)線，給16*16點(diǎn)陣上部提供數(shù)

29、據(jù)，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED， P2.0到P2.7接16*16點(diǎn)陣的下半塊作為數(shù)據(jù)線，給16*16點(diǎn)陣下部提供數(shù)據(jù)，點(diǎn)亮相應(yīng)的LED。P1.0-P1.3接譯碼器，P3.0、P3.1、P3.6、P3.7接開關(guān)，分別用于控制漢字左右上下方向的循環(huán)顯示，P3.2、P3.3接開關(guān)，分別用于控制循環(huán)顯示的加速和減速。7性能分析程序通過keil軟件編譯生成.hex文件加載到protues軟件的原理原理圖中能夠進(jìn)行仿真，可以用開關(guān)控制漢字的移動速度和系統(tǒng)是否開始顯示。系統(tǒng)開始顯示后，漢字先左移，下移動，右移動，上移動。漢字顯示很清晰明亮，效果很不錯。由于PROTUES沒有紅外模塊的仿真，所以用開關(guān)代替了紅外，實(shí)現(xiàn)了相同的功能。用開關(guān)控制漢字的移動速度也比較明顯。8總結(jié)和心得大三下學(xué)期了，馬上就要進(jìn)入大四，此次課設(shè)也是大學(xué)僅剩的幾個課設(shè)之一了，我想通過自己的努力，好好做一下，好好鍛煉自己的專業(yè)能力。作為一名電信專業(yè)的大三學(xué)生，我覺得這個單片機(jī)是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時間里，我們