红外遥控音乐电子钟设计毕业论文

红外遥控音乐电子钟设计毕业论文内容摘要：

初值寄存器：预装用来决定计数器产生溢出周期的参数，次参数决定着定时或者计数的周期。 通常要预算并送入初值寄存器中。 定时 /计数器的 4 种工作模式，由特殊功能寄存器 TMOD 决定。 模式 0： 13 位定时 /计数器 图 33 模式 0 电路图 在某一个初值的基础上加 1 计数，当计数器计满为全“ 1”时，再来一个计数脉冲，就产生一个“溢出中断信号” TF1=1。 由于低 8 位计数器中的高 3 位没有参与工作，故填装初值时应“避开”此三位。 模式 1： 16 位定时 /计数器 . . 图 34 模式 1 电路图 类同于模式 0。 由于两个计数器为完整的 8 位，故将计算好的 16 位初值可以直接填装到 TH、 TL 中。 模式 2： 8 位自动填装值模式 图 35 模式 2 电路图 TL 做计数器， TH 做初值寄存器，工作前 TL TH1 分别预置相同 的初值。 TL1 计数时，产生溢出的同时，将 TH1 中的初值自动重装 TL1。 TL1 继续计数。 8位计数器的模式，定时或计数的范围远远小于模式 0和模式 “硬件自动重装”功能，非常适合进行重复性定时的场合，如产生连续方波信号等。 同时也省去了软件重装初值的麻烦。 . . 模式 3：组合扩展模式 (只适应于 T0) 图 36 模式 3 电路图 将 T0 和 T1 重新进行“拆分、组合”，将 T0 变为由 TH0、 TL0 组成的两个独立的 8 位定时 /计数器。 表 32 不同模式比较 模式 计数模 最大计数值 模式 0 13 位 Tmax=8192 模式 1 16 位 Tmax=65536 模式 3 8 位 Tmax=256 定时时长比较，晶振 12M，指令周期 1us 情况。 表 33 不同模式时间比较 模式 计数模 M 最大计数值 Tmax (fosc=12M) 模式 0 13 位 Tmax=8192*1us= 模式 1 16 位 Tmax=65536*1= 模式 3 8 位 Tmax=256*1us= . . T=(MTC)*t 其中 T：定时时间， M：计数器的模， TC：计数初值， t：计 数器计数脉冲的周期 (t=fosc/12)。 表 34 模式控制寄存器 TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 GATE 选通门： GATE=0 时，只要 TR=1，计数器就开始工作； GATE=1 时，只有 INT=TR=“ 1”时，计数器工作 (用来测量 INT 脚高电平脉冲的宽度 )。 C/T 计数、定时方式选择位： CT=1 时，计数方式， CT=0 时，定时方式。 M0、 M1 模式选择：确定四种工作模式。 表 35 控制寄存器 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF0 定时器 T0 的溢出标志： 计数器溢出时硬件自动置位，即 TR=1。 进入中断后再由硬件自动清除(TF0=0)。 TR0 计数器 T0 的控制位： 由软件设定： TR0=1，计数器开始工作； TR0=0，计数器停止计数。 IE IE0 外部中断 INT INT0 的请求标志。 当单片机检测到 INT 引脚上有下降沿时， IE=1 申请中断。 进入中断服务程序时，硬件自动清除 IE 标志。 IT IT0 外部中断触发类型控制： IT=1 时，中断信号的下降沿触发 IE 标志； IT=0 时，外部中断信号的低电平触发 IE 标志。 . . 时钟控制模块 时钟控制模块采用的是 DS1302。 图 33 为 DS1302 的引脚排列。 其中 VCC1为 主 电源， VCC2 为 后备 电源。 若是 主电源 VCC1 断电 的情况下， 由于 VCC2的存在，所以时钟仍然未能可以正常运行。 DS1302 的供电选择是 由 VCC1 或VCC2 两者中 电压 较大者供电。 若 VCC2 小于 VCC1 时， 将 由 VCC1 给 DS1302供电 ；若 VCC2 大于 VCC1＋ 时， VCC2 将 给 DS1302 供电。 X1 和 X2 为振荡源，外接。 RST 是复位 /片选线，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。 图 37 DS1302 的引脚排列 当 RST 为 低 电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302 进行操作。 如果在传送过程中 RST 置为 高 电平，则会终止此次数据传送， I/O 引脚变为高阻态。 上电运行时，在 VCC≥， RST 必须保持低电平。 只有在 SCLK 为低电平时，才能将 RST 置为高电平。 I/O 为串行数据输入输出端 (双向 )， SCLK始终是输入端。 各管脚的名称及功能如表 32 所示。 . . 表 36 DS1302 管脚功能 引脚号 引脚名称 功能 1 VCC2 主电源 2， 3 X1， X2 震荡源，外接 晶振 4 GND 接地线 5 RST 复位 /片选线 6 I/O 串行数据输入 /输出端 (双向 ) 7 SCLK 串行数据输入端 8 VCC1 后备电源 DS1302 性能特性有： 实时时钟功能，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行计数； 用于高速数据暂存的 31 8 位； 最少引脚的串行 I/O； ～ 电压工作范围； 时耗电小于 300nA； 用于时钟或 RAM 数据读 /写的单字节或多字节 (脉冲方式 )数据传送方式； 可选的慢速充电 (至 Vcc1)的能力 图 34 为 DS1302 为芯片的时钟电路图。 . . Y132 76 8H z116A10 K116A10 K116A10 KX12X23VCC21GND4R S T5IO6S C L K7VCC18D S 1 30 2+5B A T T E R Y+ 5V 图 38 DS1302 时钟电路图 显示模块 显示采用七段共阳极 LED 显示器，内含 8 个发光二级管。 引脚如图 35所示。 a， b， c， d， e， f， g， dp 称为 LED 的段，公共端 称为 LED 的位。 从管脚 a~dp 输入不同的 8 为二进制数，可以显示不同的数字或字符。 根据 端的连接情况偶共阴极和共阳极两种。 本电路采用共阳极接法。 当某发光二级管阴极为低电平时，相应的发光二极管点亮。 在显示中采用动态显示驱动。 在轮流显示 的 过程中，每位数码管的点亮时间 约 为 1～ 2ms， 利用人的视觉暂留现象，可以使人看到多个数码管同时显示。 在编程时，则要输出相应的段选信号和位选信号。 段选信号选中其中的某一个数码管，然后输出段码，使该数码管输出想要显示的内容。 延时一段时间后，再选中另一个数码管，以此递推。 因为交替速度快，所以可以同时看到一组数据。 . . 图 39 数码管引脚 如图 36 所示，采用动态扫描显示。 由 8 个数码管组成显示器，通过 74HC573八位锁存器进行段锁存和位锁存。 abfcgde1234567abcdefg8dpdp0comabfcgde1234567abcdefg8dpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0com21Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8QC1D2D3D4D5D6D7D8D7 4 H C 5 7 321Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8QC1D2D3D4D5D6D7D8D7 4 H C 5 7 3 图 310 LED 数码管显示电路 红外遥控模块 常用的红外发光二极管其外形和发光二级管 LED 相似发出红外光。 管压降约为 ，工作电流一般小于 20mA。 为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。 . . 发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率 成正比。 为了增加红外线的控制距离，红外发光二级管工作于脉冲状态。 常见的发光二极，其功率分为小功率 (1mW10mW)、中功率 (20mW50mW)和大功率(5mW100mW)三大类。 要使红外发光二级管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。 红外一体化接收头内部电路包括红外监测二极管，输入电路，传输阻抗放大器，限幅器，自动增益控制电路，比较器，施密特触发器等。 红外监测二极管是用于检测有无红外信号，然后把接收到的光信号的交流分量送到内部传输阻抗放大器转换成电压信号输入到自动控制放大器。 限幅器的 目的就是用于限定过大的脉冲，确保电路的安全以及信号的可信度。 带通滤波器完成选频的功能，将信号频率在 38KHz的信号选出来，改善信噪比。 在比较器中主要是完成提高抗干扰性的作用。 施密特触发器将信号进行整形，形成方波信号，输入进单片机。 红外遥控编码方式： ① 载波波形 使用 455KHz 晶体，经内部分频电路，信号被调制在 ，占空比为 3 分之 1。 调制频率 (晶振使用 455KHz时 )fCAR = 1/Tc = fOSC/12 ≈ 38KHz，fOSC 是晶振频率 ， 占空比 = T1/Tc = 1/3。 图 311 载波波形 . . ② 数据格式 . 数据格式包括了 起始 码、用户码、数据码和数据码反码，编码 共 占 32 位。 数据反码是数据码反相后的编码，编码时可用于对数据的纠错。 注意：第二段中的 用户码也可以在遥控应用电路中被设置成第一段用户码的反码。 图 312 编码数据格式 图 313 使用 455KHz 晶振时各代码所占的时间 ③ 位定义 图 314 位定义 用户码或数据码中的每一个位可以是位 “ 1” ，也可以是位 “ 0”。 区分 “ 0”和 “ 1” 是利用脉冲的时间间隔来 进行 区分 的 ，这种编 码方式称为脉冲位置调制方式，英文简写 PPM。 ④解码原理 . . 用程序去分析位 “ 0” 和位 “ 1”。 位 “ 0” 和位 “ 1” 所不同之处就是在高电平脉冲后的低电平脉宽不一样，位 0 约为 528us，位 1 约为 1584us。 这里需 要注意的是， 图 310 上的波形是指遥控芯片输出的波形，而一般的接收头在接到信号时是输出低电平的，也就是说接收头输出的波形正好和遥控芯片输出的相反。 图 311 就是其中一段引导码和自定义码发射端和接收端的波形，其中自定义码的值为 02H。 在接收端位 “ 1” 的高电平宽度约为 1584us，位 “ 0” 约为 528us。 程序上可以 通过这种方法 判断一个位的值：在位开始时接收头的引脚是低电平，等待低电结束，高电平开始后，延时 750us，读引脚的电平，高电平为位 “ 1” ，低电平为位 “ 0”。 如果当前位是 “ 0” 时 ， 先前延时 750us， 这时已到了下一位的低电平上，可以读下一个位了 ； 如果当前位是 “ 1” 时先前延时750us，而 这时还没有结束位 “ 1” 的高电平， 此 时要 继续 等待下一个位的低电平才可以开始读下一位，循环 8 次就可以读完一个码。 这种判断位的方法同样可以用在 uPD612 TC9012 等位定义为 PPM 方式的芯片解码中。 还 有很多的其它的方法可以达到同样的效果 ： 如触发中断后再使用定时中断进行数据的采集，无论使用何种方法都要按位定义的规则来进行程序的编写，如果采集的数据无法准确判断每一个位，那么解码将不会有正确的结果。 图 315 解码示意图 红外接收模块采用红外一体化接收头 IR1308 器件。 红外接收头的工作原理为：红外监测二极管将检测到的红外光信号转换为微弱的电信号，此信号经传. . 输阻抗放大器转换成电压信号，输入电路。 然后在自动增益控制放。