單片機(jī)技術(shù)及工程實(shí)踐第7章課件

1、第7章 單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐 * 單片機(jī)技術(shù)必須與實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐緊密結(jié)合, 理解和應(yīng)用才能融會(huì)貫通.經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的知 識(shí)才易于理解,理解了的知識(shí)才能夠靈活運(yùn)用, 靈活運(yùn)用了知識(shí)才能夠有所創(chuàng)新.* 初學(xué)者可先從有代表性的應(yīng)用實(shí)例入手,進(jìn)行 模仿、理解和體驗(yàn),有助于消除畏難心理、盡 快嘗試到學(xué)習(xí)和成功的樂趣.* 絕大部分應(yīng)用實(shí)例,都不同程度應(yīng)用到定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷和串行通信. 掌握了這三大核 心技術(shù)的功能,許多問題就能迎刃而解. 17.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的音樂應(yīng)用 * 本章圍繞這三大技術(shù)功能展示相關(guān)應(yīng)用實(shí)例. 采用簡(jiǎn)單而富有針對(duì)性的電路形式,旨在闡明 技術(shù)原理和設(shè)計(jì)思路, 并給出硬件軟件范例,

2、使讀者在實(shí)踐中領(lǐng)悟技術(shù)要領(lǐng)并受到啟發(fā),培 養(yǎng)分析電路原理的能力,養(yǎng)成查閱元件數(shù)據(jù)手 冊(cè)的習(xí)慣,積累元器件使用的工程經(jīng)驗(yàn). 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可作片外輸入信號(hào)的計(jì)數(shù)器和作片內(nèi)定時(shí)器. 實(shí)現(xiàn)基本的定時(shí)功能外,還可與其他技術(shù)結(jié)合使用,充分發(fā)揮應(yīng)用功能. 27.1.1 設(shè)計(jì)思路與依據(jù) 音樂由不同頻率的音符構(gòu)成,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的片內(nèi)定時(shí)溢出功能產(chǎn)生一定頻率的方波脈沖,驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出相應(yīng)的音符,是單片機(jī)音樂應(yīng)用的技術(shù)依據(jù). 1. 音符方波脈沖產(chǎn)生的原理計(jì)算出音符頻率的方波半周期,用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行半周期定時(shí)并從I/O口輸出,同樣方法定時(shí)的另半個(gè)周期從I/O口反相輸出,重復(fù)這一過程就得到該音符的方波脈沖序列.

3、 3音符發(fā)生器的定時(shí)波形圖例如:中音“D0”的頻率523Hz,周期1.912ms,半周期9.56ms,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器裝入定時(shí)預(yù)置值并啟動(dòng),每9.56ms中斷溢出一次,在中服重裝預(yù)置值并啟動(dòng),反相輸出,驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)“D0”音. 42. 音符對(duì)應(yīng)的定時(shí)器預(yù)置值計(jì)算 設(shè):定時(shí)方式1,構(gòu)成16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器. 內(nèi)部計(jì)時(shí)頻率為ftime,周期為ttime， 要產(chǎn)生的音符頻率為fmusic,周期為tmusic, 要求的定時(shí)計(jì)數(shù)值為N,定時(shí)預(yù)置值為X.音符方波脈沖周期比機(jī)器周期寬得多,如下： 5從音符頻率fmusic的半周期,得到內(nèi)部定時(shí)的機(jī)器周期計(jì)數(shù)值N : N (tmusic2) ttime (fti

4、me2) fmusic從而得到定時(shí)器的預(yù)置值X (又稱時(shí)間常數(shù)),計(jì)算關(guān)系為: X 65536(ftime2fmusic)例：用12MHz晶振,求中音“D0”的頻率 fDo523Hz所對(duì)應(yīng)的X .因機(jī)器周期為1s,內(nèi)部計(jì)時(shí)頻率ftime1MHz,得 X 65536(1062523)6458063. 音符頻率與定時(shí)器預(yù)置值對(duì)照表 77.1.2 硬件電路設(shè)計(jì) 1. 硬件組成 (精簡(jiǎn)型89C2051為控制核心)82. 電路原理* 鍵盤行輸出線:P1.0P1.3 (P1.0,P1.1因兼作片內(nèi)模擬比較器,需加上拉電阻) 鍵盤列輸入線:P1.4P1.6 * 鍵號(hào)“18”對(duì)應(yīng)音符的“中1D0高1D0”，

5、鍵號(hào)“9”對(duì)應(yīng)音符的“低1D0低4FA” * 燈VL采用芯片口線吸電流接法,P3.5低點(diǎn)亮.* 低頻放大器LM386用單電源工作,由P3.7單端 信號(hào)驅(qū)動(dòng),揚(yáng)聲器SP為負(fù)載.在1和8腳間串入 電阻電容支路可在200倍內(nèi)調(diào)整放大倍數(shù).* 電容C7和C6作芯片供電端的抗電源干擾濾波. 93. 主要器件89C2051為20腳DIP封裝,內(nèi)含2KB Flash.鍵盤也可用雙觸點(diǎn)開關(guān)搭建,SP阻抗8歐,用萬(wàn)用板. 定時(shí)器音樂應(yīng)用的 實(shí)驗(yàn)電路裝置樣照(建議實(shí) 驗(yàn)使用 IC插座) 107.1.3 軟件設(shè)計(jì) 1. 軟件框架鍵盤操作采用直觀響應(yīng)方式:鍵按下燈亮發(fā)聲;鍵釋放燈熄消聲.采用片內(nèi)定時(shí)溢出中斷請(qǐng)求方式,

6、以反相方式從聲音驅(qū)動(dòng)口輸出方波脈沖.112. 軟件流程12* 主程序?qū)Χ〞r(shí)模式和中斷方式初始化, 鍵盤 掃描采用延時(shí)去抖,查表方式(常設(shè)在程序之 末)獲取鍵號(hào)對(duì)應(yīng)的音符預(yù)置值,啟動(dòng)定時(shí)器 輸出音符脈沖.* 中服程序中通過程序狀態(tài)字PSW中的 R0、R1 切換工作寄存器區(qū)來(lái)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng). 由于定時(shí)啟 動(dòng)后沒有使用停止指令, 因此重裝定時(shí)預(yù)置 值后定時(shí)器仍能繼續(xù)運(yùn)行. 3. 匯編語(yǔ)言源程序 (見書P.160) 對(duì)照流程圖寫指令語(yǔ)句,需注意避免字符鍵入13錯(cuò)誤.程序最末端的數(shù)據(jù)表TAB采用DW偽指令,把12個(gè)預(yù)置值以十進(jìn)制數(shù)表示. 習(xí)慣上把調(diào)用的子程序和中斷服務(wù)程序放在主程序的后面,且最后必須以END語(yǔ)

7、句作結(jié)束標(biāo)志. 4. C語(yǔ)言源程序 (見書P.164) * 匯編語(yǔ)言程序簡(jiǎn)練,尤能發(fā)揮硬件層面的控制 優(yōu)勢(shì),但運(yùn)算能力較弱,需要直接操作RAM空間. * C語(yǔ)言有很強(qiáng)數(shù)據(jù)運(yùn)算能力, 用戶不必知道數(shù) 據(jù)放在的RAM空間位置,但效率較低,編譯成的 代碼量較大.兩者結(jié)合可充分發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn). 147.1.4 應(yīng)用說明 電路裝置上電后系統(tǒng)復(fù)位, 按下任一按鍵,揚(yáng)聲器發(fā)出對(duì)應(yīng)單音符聲音且燈發(fā)亮,按鍵釋放時(shí)單音符聲音消失且燈熄滅,連續(xù)操作按鍵可演奏由12個(gè)音符組成的音樂,體現(xiàn)定時(shí)應(yīng)用. 7.2 中斷技術(shù)的雙向識(shí)別 7.2.1 設(shè)計(jì)思路和依據(jù) 1. 物體運(yùn)動(dòng)方向識(shí)別的意義和應(yīng)用 識(shí)別物體的運(yùn)動(dòng)方向有實(shí)際工程應(yīng)

8、用價(jià)值,諸如統(tǒng)計(jì)進(jìn)出博物館人數(shù),辦公室或?qū)嶒?yàn)室以人15人員計(jì)數(shù)為依據(jù)的燈光通斷節(jié)能控制,公交車的上落客流量統(tǒng)計(jì)等.由51系列單片機(jī)兩個(gè)外部中斷源作聯(lián)合控制, 結(jié)合標(biāo)志位的運(yùn)用,可實(shí)現(xiàn)雙向識(shí)別的功能. 2. 外部中斷觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生方法 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方向識(shí)別,須提供兩路外部中斷信號(hào),可利用紅外透射式對(duì)管來(lái)實(shí)現(xiàn),用其中紅外接收管的輸出作為中斷源.只要紅外發(fā)射管被遮擋,紅外光就不能被紅外接收管接收, 對(duì)管的輸出端便產(chǎn)生負(fù)脈沖信號(hào),觸發(fā)外部中斷. 163. 物體運(yùn)動(dòng)方向識(shí)別的方法分析 把兩組紅外透射對(duì)管并排裝在同一水平面上.* 物體先從外部進(jìn)入,紅外透射光(1)首先被遮 擋,接著才是紅外透射光(2)被遮擋,

9、 首先觸 發(fā)外中斷0,接著觸發(fā)外中斷1. 同理,物體從 內(nèi)部出來(lái),先觸發(fā)外中斷1,后觸發(fā)外中斷0.17* 程序設(shè)定標(biāo)志,以記錄中斷觸發(fā)的先后次序, 據(jù)此判斷物體的運(yùn)動(dòng)方向.再把運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn) 換為加減運(yùn)算,根據(jù)運(yùn)算結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的控 制操作,如開燈、關(guān)燈或超限報(bào)警等.7.2.2 硬件設(shè)計(jì)* 因用I/0口線少,以精簡(jiǎn)型89C2051 作核心.* 兩組紅外透射對(duì)管構(gòu)成運(yùn)動(dòng)方向識(shí)別電路, 負(fù)脈沖信號(hào)經(jīng)芯片整形后用作中斷信號(hào). * 用固體繼電器作執(zhí)行機(jī)構(gòu), 驅(qū)動(dòng)交流燈泡. 1. 硬件組成 (三部分)182. 電路原理 (中斷技術(shù)的雙向識(shí)別) * VD1,VD2為紅外發(fā)射管.V1,V2為光敏接收管.19 U3

10、,U4為施密特觸發(fā)反相器.K為固體繼電器.* 沒物體遮擋時(shí)兩接收管均導(dǎo)通,集電極低電 平經(jīng)U3和U4整形和反相后,變?yōu)楦唠娖? 不 觸發(fā)外部中斷.* 任一組紅外透射對(duì)管受遮擋時(shí),接收管截止, 集電極電平跳變,經(jīng)整形反相后產(chǎn)生從高到 低的下降沿,觸發(fā)外部中斷. * 物體從外部進(jìn)入,U1先被遮擋而U2后被遮擋, 編程關(guān)系是計(jì)數(shù)值增1;物體從內(nèi)部出來(lái),U2 先被遮擋而U1后被遮擋,計(jì)數(shù)值減1.* 若計(jì)數(shù)值大于0,使P3.5保持低,燈VL保持亮.20 同時(shí),使P3.4保持低,控制固體繼電器K使輸 出端VT(雙向晶閘管)導(dǎo)通,交流燈泡HL點(diǎn)亮.* 當(dāng)計(jì)數(shù)值等于0,使P3.5和P3.4 均變高電平, 控制

11、燈VL熄滅和固體繼電器K關(guān)斷.* 由C3和R7實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電復(fù)位. 3. 主要器件 (雙向識(shí)別)單片機(jī)用89C2051型.紅外發(fā)射管與接收管的實(shí)驗(yàn)透射距離取8cm,一般的聚焦型紅外發(fā)光二極管和光敏接收管都能勝任. 交流固體繼電器用GTJ24-1A型,直流輸入端314V,交流輸出端240V/1A.交流負(fù)載用1525W燈泡. 21雙向識(shí)別實(shí)驗(yàn)裝置樣照: 221. 軟件框架 (判中斷觸發(fā)先后,置相應(yīng)標(biāo)志)7.2.3 軟件設(shè)計(jì)23* 用位地址 30H、31H 記INT0、INT1觸發(fā)標(biāo)志.* 物體進(jìn)入,先觸發(fā)INT0,置標(biāo)志為1,中斷返回. 隨后觸發(fā)INT1,中服查到INT0標(biāo)志為1，判為 進(jìn)入方向,

12、計(jì)數(shù)值增1,請(qǐng)INT0標(biāo)志,中斷返回. * 物體離開,先觸發(fā)INT1,置標(biāo)志為1,中斷返回. 隨后觸發(fā)INT0,中服查到INT1標(biāo)志為1，判為 出離方向,計(jì)數(shù)值減1,請(qǐng)INT1標(biāo)志,中斷返回. * 主程序?qū)τ?jì)數(shù)結(jié)果作判斷,進(jìn)行控制操作.注: 增1操作應(yīng)在INT1中斷服務(wù)程序中完成. 減1操作應(yīng)在INT0中斷服務(wù)程序中完成. 計(jì)數(shù)值為0時(shí)若仍有出離,則不減1保持0.242. 程序流程(1)中斷技術(shù)的雙向識(shí)別主程序流程圖 初始化設(shè)標(biāo)志,清緩沖區(qū),MA2循環(huán)判計(jì)數(shù)區(qū)值.25(2)雙向識(shí)別的INT0中斷服務(wù)程序流程圖 26 ITA作兩個(gè)判斷：1)若INT0自身被觸發(fā),則INT1的標(biāo)志沒置位,可 置標(biāo)志

13、30H為1,屬先進(jìn)入的中斷,中斷返回. 1)若INT1標(biāo)志已置位,表明INT0是后觸發(fā),INT1 屬先出離的中斷.把個(gè)位計(jì)數(shù)單元減1,不 不夠減便向高位計(jì)數(shù)單元借位(最高千位), 當(dāng)前被減的單元寫入09H. 若千位計(jì)數(shù)單元 25H為0,則把所有單元清0,標(biāo)志31H置為0,為 下一次判斷作準(zhǔn)備,然后中斷返回. 27(3)雙向識(shí)別的INT1中斷服務(wù)程序流程圖 28 ITC作兩個(gè)判斷：1)若INT1自身被觸發(fā),則INT0的標(biāo)志沒置位,可 置標(biāo)志31H為1,屬先離開的中斷,中斷返回. 1)若INT0標(biāo)志已置位,表明INT1是后觸發(fā),INT0 屬先進(jìn)入的中斷.把個(gè)位計(jì)數(shù)單元增1,滿 10便向高位計(jì)數(shù)單元

14、進(jìn)位，若最高千位25H 計(jì)滿10,表示上限溢出,則把所有計(jì)數(shù)單元清 0,且千位25H寫入1,以維持外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 當(dāng)前狀態(tài),再把標(biāo)志30H置為0,為下一次判斷 作準(zhǔn)備,然后中斷返回. 293. 匯編語(yǔ)言源程序 (見書P.174) 包含一個(gè)主程序和兩個(gè)外部中斷服務(wù)程序. 4. C語(yǔ)言源程序 (見書P.176) 包含頭文件,主程序(含兩個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)). 7.2.4 應(yīng)用說明見圖照,兩路紅外光線從左立柱兩小圓孔發(fā)出,被右立柱兩個(gè)光敏管接收.用條狀紙板在兩立柱間從由外往內(nèi)沿水平方向移動(dòng),使兩路光線先后被遮擋, 如進(jìn)入1至5次,右立柱燈VL和燈泡HL均亮;紙板改由從內(nèi)往外水平移動(dòng),直至5次后燈才熄.工

15、程應(yīng)用紅外光需調(diào)制以抗干擾. 307.3 串行通信的自發(fā)自收 內(nèi)部的全雙工串行通信口,共用一個(gè)收/發(fā)緩沖器,可用查詢、中斷或兩者的混合方式同時(shí)串行發(fā)送和接收.這類實(shí)驗(yàn)通常需要兩套單片機(jī)硬件裝置,為簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì), 只用一套單片機(jī)裝置, 通過串行口自發(fā)自收的方法,達(dá)到上述三種串行通信方式的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?能減輕初學(xué)者制作上的負(fù)擔(dān). 7.3.1 設(shè)計(jì)思路和依據(jù) 1. 串行通信發(fā)送方式和接收方式的選擇31 同一方式的串行通信只能了解單一的原理,混合方式的串行通信更利于對(duì)編程方法全面了解.為了以簡(jiǎn)化的方式了解通信的全過程, 發(fā)送端端以查詢標(biāo)志方式分別發(fā)送三個(gè)不同的數(shù)據(jù)幀,接收端以中斷方式分別接收三個(gè)不同的數(shù)據(jù)

16、幀.以顯示的數(shù)據(jù)一致為通信實(shí)驗(yàn)成功. 2. 人機(jī)交互輸入接口和數(shù)據(jù)顯示接口的綜合 運(yùn)用 收發(fā)端均設(shè)獨(dú)立式按鍵作人機(jī)交互接口.由按鍵啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送并直觀顯示,接收端由按鍵啟動(dòng)數(shù)據(jù)顯示,僅用一位數(shù)碼管作硬件譯碼靜態(tài)顯示. 327.3.2 硬件設(shè)計(jì)1. 硬件組成AT89C51作電路控制核心.收發(fā)兩端均配有顯示十進(jìn)制數(shù)字的硬件譯碼/鎖存/驅(qū)動(dòng)芯片和一位共陰極LED數(shù)碼管.發(fā)送端用含三個(gè)獨(dú)立按鍵的接口電路來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送，按鍵按下后伴有蜂鳴器發(fā)聲提示. 接收端只用一個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)顯示,按鍵的操作伴有燈光指示. 2. 電路原理* 用一套單片機(jī),RXD和TXD 短接實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收. 33自發(fā)自收串行通信實(shí)驗(yàn)

17、電路 34* 發(fā)送端由鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)芯片U2和共陰極數(shù) 碼管DG1等作靜態(tài)顯示,位控制線接地.BCD碼 輸入端接P1.0P1.3口,信號(hào)由LE從低變高鎖 存, 經(jīng)譯碼后ag段輸出通過限流電阻接DG1. * 由 P2.4P2.6口循環(huán)查詢S1S3中哪個(gè)鍵按 下,通過TXD口發(fā)送數(shù)據(jù)幀, 3、7、9 為對(duì)應(yīng) 預(yù)置值,并由P2.2口低電平驅(qū)動(dòng)Buzzer發(fā)聲.* 接收端由U3和DG2組成靜態(tài)顯示,P2.1口提供 LE鎖存脈沖,接收的數(shù)據(jù)存于顯示緩沖區(qū).循 環(huán)查詢S4按下后，啟動(dòng)顯示并伴有燈VL發(fā)亮.* 三數(shù)據(jù)的收/發(fā)經(jīng)S手動(dòng)復(fù)位后可反復(fù)進(jìn)行. 353. 主要器件 (自發(fā)自收串行通信)89C51內(nèi)含

18、4K Flask,譯碼芯片CD4511,1/2吋共陰數(shù)碼管,自帶發(fā)聲振蕩電路的蜂鳴器Buzzer,雙觸點(diǎn)按鍵S1S4.VL為紅光LED.注： 89S51可用下載線在線編程.367.3.3 軟件設(shè)計(jì)1. 軟件框架由發(fā)送端主程序、接收端主程序和接收端中斷服務(wù)程序共三部分組成. * 發(fā)送端兩個(gè)查詢?nèi)蝿?wù):查13中何鍵按下,發(fā)數(shù) 37 據(jù)并顯示,伴有聲音提示. 查TXD口的發(fā)送標(biāo) 志置位,以便發(fā)送下一幀,此即查詢方式發(fā)送.* 接收端標(biāo)志置位便觸發(fā)接收中斷, 進(jìn)入中服 程序接收數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存,把接收標(biāo)志清零,為下 一幀中斷接收作準(zhǔn)備,此即中斷方式接收.* 接收端主程序負(fù)責(zé)檢測(cè)按鍵4被按下,伴有燈 指示,并從R

19、AM中取出所收數(shù)據(jù)作靜態(tài)顯示.* 若收發(fā)兩端每次數(shù)據(jù)顯示相同, 則通信成功.注:鍵13和鍵4按照邏輯關(guān)系應(yīng)分開查詢,但僅 有一塊單片機(jī),因此實(shí)際編程是在一個(gè)主程 序內(nèi)對(duì)4個(gè)按鍵進(jìn)行聯(lián)合查詢來(lái)實(shí)現(xiàn).382. 程序流程(1)發(fā)送端的主程序流程圖 鍵被按下發(fā)聲,鍵釋放消聲,且均加入延時(shí)去抖. 39(2)接收端的主程序流程圖 (3)接收端中服 程序流程圖 (任務(wù)簡(jiǎn)單)鍵的處理同發(fā)送端,S4只起啟動(dòng)數(shù)據(jù)顯示作用. 403. 匯編語(yǔ)言源程序 (見書P.183) 4. C語(yǔ)言源程序 (見書P.186) 7.3.4 應(yīng)用說明* 見圖照,系統(tǒng)上電復(fù)位,按左側(cè)鍵S1,蜂鳴器 發(fā)聲,發(fā)送預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)“3”, 并由左側(cè)D

20、G1顯示.* 按右側(cè)鍵S4,VL發(fā)亮,收到的數(shù)據(jù)“3”由右側(cè) DG2顯示.鍵S2和S3分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)“7”和“9”.* 在自發(fā)自收串行通信基礎(chǔ)上,可加入奇偶校 驗(yàn)功能,擴(kuò)展為雙機(jī)通信和多機(jī)通信，能從 中積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).417.4 融合定時(shí)控制的鍵盤輸入 * 矩陣鍵盤是人機(jī)交互最常用界面. 調(diào)用鍵盤 子程序輸入信息,鍵入結(jié)束則返回主程序.利 用1.6.3節(jié)的“待機(jī)”功能,把鍵盤輸入與中斷 觸發(fā)相結(jié)合,在鍵入時(shí)單片機(jī)被喚醒,鍵入完 畢單片機(jī)返回待機(jī),可實(shí)現(xiàn)節(jié)能.* “待機(jī)喚醒”交替控制的典型應(yīng)用是電子密 碼保險(xiǎn)柜(見8.2節(jié)), 但非正常操作(如密碼 鍵入不足), 鍵盤子程序會(huì)一直等待鍵入,無(wú) 法返回

21、主程序的待機(jī)態(tài),電路處于全耗能.* 把定時(shí)技術(shù)融合到鍵盤操作中, 對(duì)鍵盤實(shí)施 計(jì)時(shí)控制,能解決鍵盤不能自動(dòng)返回的問題. 427.4.1 設(shè)計(jì)思路和依據(jù) 1. 鍵盤輸入的選擇和響應(yīng)方式 回顧鍵盤操作的三個(gè)步驟:判斷有否鍵按下,何鍵按下,賦予鍵值(按下和釋放均加延時(shí)去抖).同時(shí)伴以聲光直觀提示:鍵按下發(fā)聲或亮燈,鍵 釋放消聲或熄燈. 三種方法:鍵盤掃描法,鍵盤反極法,鍵盤位操作法.2. 定時(shí)控制在鍵盤操作中的接入方式鍵盤子程序進(jìn)入時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器,退出時(shí)停止計(jì)時(shí).在鍵入等待期間，當(dāng)定時(shí)溢出次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)最大值時(shí)，結(jié)束鍵盤子程序并返回主程序. 437.4.2 硬件設(shè)計(jì)1. 硬件組成VL1,VL2表鍵盤輸入

22、狀態(tài).VL3表定時(shí)控制結(jié)束.442. 電路原理* 上電復(fù)位P0.0置低,紅燈1亮,表示系統(tǒng)正常.* 矩陣鍵盤采用反極法,P1.0P1.2口控制行 線,P1.3P1.6口控制列線. 檢測(cè)到有鍵按 下時(shí),P2.0置低,驅(qū)動(dòng)BELL發(fā)聲;按鍵釋放時(shí), P2.0恢復(fù)高,BELL消聲.* 鍵入次數(shù)由燈指示:鍵入達(dá)3次,綠燈2亮;鍵 入達(dá)6次(最大預(yù)設(shè)值),紅燈3亮, 鍵盤子程 序則正常結(jié)束返回主程序(可進(jìn)入待機(jī)態(tài)).* 若鍵入不足6次,預(yù)設(shè)30秒定時(shí)到達(dá)后紅燈3 亮,BELL發(fā)聲,自動(dòng)退出鍵盤子程序(可進(jìn)入 待機(jī)態(tài)).按復(fù)位鍵S可開始新的鍵入操作.453. 主要器件AT89C51,鍵盤可用雙觸點(diǎn)按鍵構(gòu)建

23、,BELL屬自發(fā)聲型蜂鳴器組件(加電發(fā)聲),晶振頻率6MHz. 467.4.3 軟件設(shè)計(jì)1. 程序流程圖 (1)常用的鍵盤掃描子程序流程圖,含鍵盤 輸入的識(shí)別三步驟,且插入聲音提示. 47(2)定時(shí)控制的鍵盤輸入子程序流程圖.若無(wú)鍵按下,查定時(shí)溢出和次數(shù)滿則賦空鍵值并自動(dòng)返回.48(3)融合定時(shí)控制的鍵盤演示主程序流程圖 調(diào)用鍵盤子程序, 鍵入3次燈2亮,共鍵入6次燈3亮;無(wú)鍵入定時(shí)滿,查空鍵值退出.492. 匯編語(yǔ)言源程序 (見書P.194) 主程序負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)鍵入次數(shù)和查詢空鍵值標(biāo)志;子程序負(fù)責(zé)查詢定時(shí)溢出標(biāo)志和統(tǒng)計(jì)溢出次數(shù),溢出次數(shù)滿則賦以空鍵值標(biāo)志. 3. C語(yǔ)言源程序 (見書P.196)

24、 7.4.4 應(yīng)用說明* 系統(tǒng)上電或手動(dòng)復(fù)位,紅燈1亮,表系統(tǒng)正常.* 鍵按下BELL發(fā)聲,鍵釋放消聲.鍵入任3個(gè)數(shù) 字,綠燈2亮;再鍵入3個(gè)數(shù)字,紅燈3亮. * 若鍵入不足6次,30s時(shí)間到紅燈3亮,定時(shí)控 制生效,結(jié)束鍵盤子程序,自動(dòng)返回主程序.507.5 混合控制技術(shù)的紅外遙控 * 單片機(jī)常與不同種類的輸入器件/輸出器件 混合運(yùn)用,進(jìn)行小信號(hào)對(duì)大信號(hào)的控制、弱 電對(duì)強(qiáng)電的控制.* 下述混合控制技術(shù)之紅外遙控裝置,用普通 電視機(jī)遙控器,向一體化紅外接收頭發(fā)射紅 外脈沖,由定時(shí)器和中斷技術(shù)進(jìn)行解碼識(shí)別, 送出相應(yīng)的控制信號(hào),驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管開關(guān), 實(shí)現(xiàn)對(duì)交流負(fù)載的供電控制.其中單片機(jī)的 直流供

25、電通過電容降壓技術(shù)取自交流市電, 使裝置小型便攜. 517.5.1 設(shè)計(jì)思路和依據(jù) 1. 紅外遙控編碼脈沖的概念紅外遙控信號(hào)在空間中傳輸,無(wú)論是邏輯“1”或者邏輯“0”, 都必須有脈沖信號(hào)發(fā)出.采用脈沖寬度調(diào)制的編碼格式, 由不同的脈沖寬度區(qū)分脈沖碼元(或稱碼位)的邏輯1和邏輯0. 52紅外遙控編碼格式 (也是一種通信協(xié)議) * 圖中邏輯“0”和邏輯“1” 均由寬度相同的高電 平和零電平組成,零電平短的代表邏輯“0”,長(zhǎng) 的代表邏輯“1”. * 編碼格式還沒有國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)自定標(biāo) 準(zhǔn)各不相同.Tm 值在0.51ms不等,有的引導(dǎo) 碼取TaTb(4.5ms),有的取TbTa(9ms).*

26、紅外脈沖序列由三部分組成： 引導(dǎo)碼；用戶碼，用戶反碼；功能碼, 功能反碼.其中引導(dǎo)碼用來(lái)區(qū)分不同廠家編 碼產(chǎn)品或非紅外遙控器產(chǎn)生的干擾脈沖. 53* 碼串含兩個(gè)8位碼元組成的字節(jié), 用來(lái)區(qū)分 同一廠家不同型號(hào)的產(chǎn)品；碼串也含兩個(gè)8 位碼元組成的字節(jié),用來(lái)區(qū)分不同功能的按鍵.* 鍵按動(dòng)時(shí),遙控器發(fā)射包含引導(dǎo)碼和32個(gè)碼元 的脈沖序列,長(zhǎng)度典型值約108ms.序列波形:2. 一體化紅外接收頭及其解調(diào)脈沖一種三個(gè)外部引腳的新型集成化器件,引腳V+54是供電端,引腳GN是接地端, 引腳V0(或OUT)是脈沖信號(hào)輸出端. 紅外調(diào)制信號(hào)經(jīng)內(nèi)部紅外接收管接收和光電轉(zhuǎn)換;由芯片進(jìn)行前置放大,限幅放大,帶通濾波

27、,峰值檢波和波形整形, 去掉載波信號(hào),輸出反相脈沖,序列波形如下: 3. 單片機(jī)對(duì)解調(diào)脈沖的識(shí)別依據(jù) 利用外部中斷技術(shù),結(jié)合16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的 55門控位,測(cè)量序列每個(gè)碼元的高電平寬度.當(dāng)門控位GATE1時(shí),定時(shí)器只在外部中斷引腳出現(xiàn)高電平時(shí)才啟動(dòng)計(jì)數(shù),引腳變低時(shí)停止計(jì)數(shù). 這種從反相序列測(cè)得的高脈沖寬度,實(shí)質(zhì)上是原脈沖碼元的零電平寬度, 因此可以把寬度的判斷直接轉(zhuǎn)換成邏輯“0”或邏輯“1”碼元, 并組成8位字節(jié)的脈沖編碼值.具體測(cè)量例如: * 反相序列中引導(dǎo)碼下降沿(1)觸發(fā)外部中斷, 啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù),變高電平(2)時(shí)停止測(cè)量并 改置門控位GATE1,對(duì)外中斷口電平查詢.* (3)部分是

28、脈沖碼元的低電平部分,不必測(cè)量. 56* (4)和(5)部分是脈沖碼元的高電平寬度,其 測(cè)量受到門控位GATE的控制,只在高電平出 現(xiàn)時(shí)才啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù),低電平出現(xiàn)時(shí)立即 停止,寬度就能被精確測(cè)量.* 碼元(4)和(5)部分的寬度比例不同(取定時(shí) 器低8位向高8位字節(jié)的進(jìn)位值,一般在09 范圍), 圖中前者碼元賦邏輯“0”,后者碼元 賦邏輯“1”,不必理會(huì)實(shí)際寬度值,使識(shí)別簡(jiǎn) 化.8個(gè)碼元邏輯值構(gòu)成一個(gè)字節(jié)的編碼值.注:由外中斷測(cè)量引導(dǎo)碼,接著在中服程序查詢 外中斷口電平,測(cè)量碼元寬度后中斷返回.574. 電容降壓式穩(wěn)壓供電方式通常由交流變壓器降壓,經(jīng)全波或半波整流和阻容濾波后,再經(jīng)三端穩(wěn)壓器

29、,輸出5V 直流電壓.但變壓器等對(duì)小巧裝置會(huì)顯得過于龐大,在某種應(yīng)用場(chǎng)合,通過電容降壓的方法可直接從交流市電中取得5V的供電電壓.58 圖a):C1為交流降壓電容,C2為濾波電容,R1為漏放電阻.VD1和VD2為整流二極管,VS為穩(wěn)壓管. 交流市電Ui正半周,電源通過C1和VD1向C2充電,并由VS穩(wěn)壓; 在交流市電Ui的負(fù)半周,電源經(jīng)VD2向C1反向充電,為下一正半周充電作準(zhǔn)備. 圖b):交流正半周充電通路是C1-VD2-C2-VD3;交流負(fù)半周充電通路是VD4-C2-VD1-C1,電容C2在兩個(gè)半周均被充電.關(guān)系式如下: 在50Hz電源中的容抗為： 所能提供的電流為： 59當(dāng)C1取1F時(shí)，

30、 I69mA 半波電路,電流只有全波電路的一半(34.5mA). 元件參數(shù)取值:VD1VD4的反向耐壓應(yīng)大于輸出電壓Uo,交流電容C1的耐壓值必須大于交流市電電壓的峰值，VS取Uo值作為穩(wěn)壓值.交流市電與電路斷開后,電阻R1對(duì)C1放電,以防止觸電.R1的取值范圍在500k1M之間. 注:半波電路的輸出端與交流市電存在公共端, 交流負(fù)載應(yīng)考慮裝置安全性,如采用絕緣性 能良好的塑料外殼,并確保外殼表面不與裝 置中的裸露金屬部接觸,避免使用者觸電. 607.5.2 硬件設(shè)計(jì)1. 硬件組成 (紅外遙控交流供電開關(guān)電路 )61 因占I/O口線少,用精簡(jiǎn)型89C2051作控制核心.電容降壓半波整流電路后隨

31、三端穩(wěn)壓集成芯片,以提高直流供電穩(wěn)定性. 用一體化紅外接收頭接收紅外遙控器的紅外編碼脈沖. 由撥動(dòng)式開關(guān)SW選擇不同的引導(dǎo)碼, 以適應(yīng)不同型號(hào)的紅外遙控器. 單片機(jī)的輸出經(jīng)晶體管放大后驅(qū)動(dòng)功率執(zhí)行機(jī)構(gòu)(雙向晶閘管作交流開關(guān))，控制燈泡的通/斷.手動(dòng)按鍵S1可代替紅外遙控器作交流開關(guān)的手動(dòng)控制. 2. 電路原理* 撥動(dòng)式開關(guān)SW的a和b接通時(shí)引導(dǎo)碼為08H,a和62 b斷開時(shí)為06H.* U3接收到紅外遙控器的編碼脈沖,解碼后從V0 送至U1的外中斷口(P3.2),由引導(dǎo)碼的下降沿 觸發(fā)中斷. 引導(dǎo)碼寬度測(cè)量符合后,P3.0口輸 出低使晶體管V導(dǎo)通,雙向晶閘管TRIAC因門極 G得電而導(dǎo)通,交流燈泡HL點(diǎn)亮,燈VL同時(shí)點(diǎn)亮.* 紅外遙控器再發(fā)射一次編碼脈沖,經(jīng)接收處理 后從P3.0口反相輸出高電平, 使晶體管V截止, TRIAC因門極G失電而關(guān)斷,燈泡HL和燈VL熄滅.* 鍵S1按下時(shí),P1.7口檢測(cè)到低電平后從P3.0口 輸出低電平,晶體管V導(dǎo)通,燈泡HL和燈VL點(diǎn)亮. 63* 再按動(dòng)鍵S1,當(dāng)P1.7口檢測(cè)