基于单片机的红外遥控电子密码锁设计电路图及源程序

基于单片机的红外遥控电子密码锁设计电路图及源程序内容摘要：

POF置“ 1” ,它可由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。 存储器结构： MCS51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有64KB外部程序和数据的寻址空间。 程序存储器：如果 EA引脚 接地（ GND），全部程序均执行外部存储器。 在 AT89S51,假如接至 Vcc（电源＋），程序首先执行从地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）内部程序存储器，再执行地址为 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存储器。 数据存储器：在 AT89S51的具有 128字节的内部 RAM，这 128字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行， 128字节均可设置为堆栈区空间。 看门狗定时器（ WDT）： WDT是为了解决 CPU程序运行时可能进入混乱或死循环而设置， 8 它由一个 14bit计数器和看狗复位 SFR（ WDTRST）构成。 外部复位时， WDT默认为关闭状态，要打开 WDT，必按顺序将 01H和 0E1H写到 WDTRST寄存器，当启动了 WDT，它会随晶体振荡器在每个机器周期计数，除硬件复位或 WDT溢出复位外没有其它方法关闭 WDT，当 WDT溢出，将使RST引脚输出高电平的复位脉冲。 共阳七段数码管 LED⑥ LED 数码管的笔划由发光二极管组成，故其特性与发光二极管相同，它适用于各种电子装置作数字显示。 LED 显示是用发光二极管显示字段的显示器件，也可称为数码管，其外形结构如图所示，由图 34 可见它由 8 个发光二极管构 成，通过不同的组合可用来显示 0～ A～ F 及小数点。 图 34 LED 显示块的内部电路 分段式数码管利用不同的发光段组合来显示不同的数字，其应用很广泛。 最常见的分段式数码管有两种，共阴极数码管和共阳极数码管。 在电子密码锁的设计中，我们所采用的数码管为共阳极数码管。 常见的半导体发光二极管是一种能将电能或电信号转换成光信号的结型发光器。 其内部结构是由磷砷化镓等半导体材料组成的 PN 结。 当 PN 结正向导通时，能辐射发光。 辐射波长决定了发光颜色，有红、绿、橙、黄等颜色。 单个 PN 结封装而成的产品就是发光二极管，而多个 PN 结可以封装成半导体数码管（也称为 LED 数码管）。 半导体数码管内部有两种接法，即共阳极接法和共阴极接法。 共阴极是将 8 个发光二极管阴极连接在一起作为公共端，而共阳极是将 8 个发光二极管的阳极连接在一起作为公共端。 我们这次就是采用的共阳极 LED，所以这里要介绍共阳极数码管。 如图所示， LED 显示器有静态和动态显示两种方式，静态显示是将共阴极联到一起接地，每位的显示段（ adp）分别与一个 8 位的锁存器输出相连。 由于显示的各位可以相互独立，各位可以互相显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应 的显示字符。 并且由于各位由一个 8 位锁存器控制段选线，故在同一时间内每一位显示的字符可以不同，这种方式占用锁存器较多。 动态显示是将所有位的段选线相应的并联在一起，由一个8 位的 I/O 口控制，形成段选线的多路复用。 而各位的阴极分别由相应的 I/O 口控制，实现各位的分时选通。 要 LED 能够显示相应的字符，就必须采用动态扫描方式，只要每位显示的时间足够短，则可造成多位同时显示的假象，达成显示的目的。 9 发光二极管的工作电压为 伏，工作电流为 一 毫安到几十毫安，寿命很长。 半导体数码管将十位数分成七个字段，每段为一个 发光二极管，其字 型 结构如图所示，选择不同的字段发光，可显示出不同的字型。 例如：当 a,b,c,d,e,f,g 七个字段同时亮时，显示 8,b、c 段亮时，显示出１。 共阳极：把发光二极管的阳极连在一起构成共阳极。 使用时公共端接 Vcc，当某阳极为低电平时，该发光二极管就导通发光。 输出一个段码就可以控制 LED 显示器的字型，表 33给出了段码与字型的关系，假定 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 DP 分别对应 D0、 D D D DD D D7。 表 33 段码与字型的关系 段码 D7 DP D6 g D5 f D4 e D3 d D2 c D2 b D0 a 字 型 3FH 0 0 1 1 1 1 1 1 0 06H 0 0 0 0 0 0 1 0 1 5BH 0 1 0 1 1 0 1 1 2 4FH 0 1 0 0 1 1 1 1 3 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 4 6DH 0 1 1 0 1 1 0 1 5 7DH 0 1 1 1 1 1 0 1 6 07H 0 0 0 0 0 1 1 1 7 7FH 0 1 1 1 1 1 1 1 8 6FH 0 1 1 0 1 1 1 1 9 77H 0 1 1 1 0 1 1 1 a 7CH 0 1 1 1 0 1 1 1 b 39H 0 0 1 1 1 0 0 1 c 5EH 0 1 0 1 1 1 1 0 d 79H 0 1 1 1 1 0 0 1 e 71H 0 1 1 1 0 0 0 0 f 10 晶体振荡器 晶体振荡器 ，简称 晶振 ，其作用在于产生原始的 时钟频率 ，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。 以 声卡 为例，要实现对 模拟信号 或 48kHz 的采样，频率发生器就必须提供一个 或 48kHz 的时钟频率。 如果需要对这两种 音频 同时支持的话，声卡就需要有两颗 晶振。 但是现在的娱乐级声卡为了降低成本，通常都采用 SCR 将输出的采样频率固定在 48kHz，但是 SRC 会对音质带来损害，而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。 现在应用最广泛的是 石英晶体振荡器。 石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器， 石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用来稳定频率和选择频率，是一种可以取代 LC 谐振回路的晶体谐振元件。 石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、 单片 机 、数字仪器仪表等电子设备中。 为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。 在单片机中为其提供时钟频率。 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。 其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 只要在晶体振子板极上施加 交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。 当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。 4 系统硬件设计及其原理 单片机串行通信原理 ⑦ MCS51 单片机内部有一个全双工的串行接收和发射缓冲器（ SBUFF），这两个在物理上独立的接收发射器，即可以接收也可以发射数据，但接收缓冲器只可以读出不能写入，而发送缓冲器只能写入不能读出，它们的地址是 99H。 这个通信口即可以用于网络通信，亦可以实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。 如果在 串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可以方便的构成标准的 RS232 接口。 下面我们分别介绍。 串行通信基础 数据通信的传输方式：常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和 多 工方式。 1） 单工方式：数据仅按一个固定的方向传送。 因为这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。 2） 半 双工方式：数据可以实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收发开关转换。 3） 全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送，但一般全双工电路的线路和设备比较复杂。 4） 多工方式：以上三种 传输方式都是同一线路传输一种频率信号，为了充分的利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分、或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称之为多工传输方式。 串行通信的两种通信形式 1） 异步通信 在这种通信方式中，接收器和发射器有各自的时钟，他们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，紧接着是若干个数据位。 2） 同步通信 同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，为了克服在异步传输中， 11 每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占 用了传输时间，在要求传送的数据量较大的情况下使用。 串行数据通信的传输速率：串行数据传输 速率 有两个概念， 即每 秒传送的位数 bps(Bit per second)和 每 秒符号数 — 波特率（ Band rate） ,在具有 调制 解调器的通信中，波特率与调制 速率有关。 MCS51 的串行和控制寄存器 MCS51 单片机串行口专用寄存器结构如图所示。 SBUF 为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发射器寄存器，可以实现全双工通信。 但这两个寄存器具有同一地址（ 99H）。 MCS51 的串行数 据传输很简单，只要向缓冲器写入数据就可发送数据。 而从接收缓冲器读出数据既可接收数据。 此外，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器， MCS51 这种结构的目的在于接收数据时避免发生重叠现象，文献称这种结构为双缓冲结构。 而发送数据就不需要这样设计，因为发送时， CPU 是主动的，不可能出现这种情况。 1） 串行通信寄存器 在上一节我们已经分析了 SCON 控制寄存器，它 是 一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制，单元地址是 98H，其结构格式如下： 表 41 SCON 寄存器结构 寄存器 SCON 结构 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 下面我们对个控制位功能介绍如下： （ 1） SM0、 SM1：串行口工作方式控制位 SMO SM1 工作方式 功能说明 0 0 方式 0 移位寄存器方式（用于 I/O 扩展） 0 1 方式 1 8 位 UART，波特率可变 （ T1 溢出率 / n） 1 0 方式 2 9 位 UART，波特率为 fosc/64 或 fosc/32 1 1 方式 3 9 位 UART，波特率可变（ T1 溢出率 / n） （ 2） SM2：多机通信控制位 多机通信是工作方式 2 和方式 3， SM2 位主要用于方式 2 和方式 3接收 状态，当串行口工作方式 2或 3，以及 SM2=1 时，只有当接收到第 9 位数据（ RB8）为 1时，才把接收的前 8 位数据送入 SBUF，且置位 RI 发出中断申请，否则会将收到的数据放弃。 当 SM2=0 时，只有 在接收到有效停止位时才启动 RI，若没接收到有效停止位，则 RI 清 “0”。 在方式 0 中 SM2 应该为 “0”。 REN：允许接收控制位。 由软件置 “1” 时，允许接收；软件置 “0” 时，不许接收。 TB8：在方式 3 和方式 3 中要发送的第 9 位数据，需要时用软件置位和清零。 TB8：在方式 2 和方式 3 中是接收到的第 9 位数据。 在方式 1 时，如 SM2=0， RB8 接收到的停止位。 在方式 0 中，不使用 RB8。 TI：发送中断标志。 由硬件在方式 0 发送完第 8 位时置 “1” ，或在其它方式中串行发送停止位的开始时置 “1”。 必须由软件清 “0”。 RI：接 收中断标志。 由硬件在方式 0 串行发射第 8 位结束时置 “1” 12 B:特殊功能寄存器 PCON PCON：主要是是 CHMOS 型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址为 87H 其机构格式如下表： 表 42 特殊功能 寄存器 PCON PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符号 SMOD GF1 GF0 PD IDL 在 CHMOS 型单片机中，除 SMOD 位外其它位均为虚设的， SMOD 是串行波特率倍增位，当SMOD=1 时串行口波特率加倍，系统复位默认为 SMOD=0。 2） 中断允许寄存 器 IE 中断允许寄存器这里重述一下对串行口有影响的位 ES。 ES 为串行中断允许控制位， ES=1允许串行中断， ES=0，禁止串行中断。 表 43 中断允许寄存器 符号 EA ES ET1 EX1 ETO EX0 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A8H A8H 3） 串行口工作方式 MCS51 单片机 串行 接 口具有 4 种工作方式，我从 实际 应用和毕业设计的角度，重点讨论方式 3 发送。 串行口定义为方式 3 时传送 1 帧数据为 10 位，其中 1 位起始地址、 8 位数据位（先低位后高 位）、 1 位停止位，方式。