基于单片机的智能学习型遥控器设计

基于单片机的智能学习型遥控器设计内容摘要：

 可编程串行 UART 通道  低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述： AT89S52 提供以下标准功能； 8k 字节 Flash 闪速存储器， 256 字节内部 RAM，盐城工学院单片机课程设计（ 2020） 8 32个 I/O 口线。 3 个 16 位定时 /计数器， 1 个 6向量两级中断结构， 2 个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， AT89S52 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许RAM，定时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个 硬件复位。 POFP/TQFP封装形式如图 42； PLCC 封装形式如图 43 POFP/TQFP封装形式 盐城工学院单片机课程设计（ 2020） 9 PLCC封装形式 MCS51单片机共有 4个双向的 8 位并行 I/O 端口 (port)，分别记作 P0P3，共有 32 根口线，各口的每一位均由锁存器，输出驱动器和输入缓冲器所组成。 实际上 P0P3 已被归入特殊功能寄存器之列。 这四个口除了按字节寻址以外，还可以按位寻址。 由于它们在结构上有一些差异，故各口的性质和功能有一些差异。 P0 口是双向 8 位三态 I/O 口，此口为地址总线（低 8 位）及数据总线分时复用口，可驱 动 8 个 LS 型 TTL 负载。 P1口是 8 位准双向 I/O 口，可驱动 4 个 LS型负载。 P3口是 8 位准双向 I/O 口，是双功能复用口，可驱动 4 个 LS 型 TTL负载。 P1口， P2 口， P3口各 I/O口线片内均有固定的上拉电阻，当这 3 个准双向I/O 口做输入口使用时，要向该口先写“ 1”，另外准双向 I/O 口无高阻的“浮空”状态，故称为准双向 I/O 口。 在 Flash 编程时， P0 口接收指令字节。 而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口： P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电 流） 4个 TTL逻辑门电路。 对端口写“ l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ IIL）。 与 AT89C5l 不同之处是， 和 还可分别作为定时 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和输入（ ）参见表 41Flash 编程和程序校验期间 ， Pl 接收低 8 位地址。 盐城工学院单片机课程设计（ 2020） 10 P2 口： P2 是一个带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口 P2 写“ 1” ,通过内部的上拉电阻把端口 拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ IIL 位）。 在访问外部程序存储器或 16位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX@DPTR,A 指令时）， P2口送出高 8位地址数据。 在访问 8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX@Ri，A指令）时， P2口输出 P2锁存器的内容。 FLASH 编程或校验时， P2亦接收高位地址一些控制信号。 P3 口： P3 是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出 电流） 4 个 TL 逻辑门电路。 对 P3 口写入“ l”时 ， 它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时 ， 被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。 P3口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的是它的第二功能，如下表所示 P3口引脚 特殊功能 RXD(串行输入口 ) TXD（串行输出口） INTO（外部中断 0） INT1（外部中断 1） T0（定时器 0外部输入） T1（定时器 1外部输入） WR（写入外部存储器控制） RD（ 读取外部存储器控制） XTAL1：振荡器反向放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 RST：复位输入。 当振荡器工作时 ， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将 使单片机复位。 AT89S52 单片机内部设有三个 16 位的可编程定时器 /计数器。 可编程的意思盐城工学院单片机课程设计（ 2020） 11 是指其功能 （ 如工作方式、定时间、量程、启动方式等 ） 均可由指令来确定和改变。 在定时器 /计数器中除了有两个 16 位的计数器之外 ， 还有两个特殊功能寄存器 （ 控制寄存器和方式寄存器 ）。 本设计主要用到定时器 T0 与 T1， 这里简单介绍一下。 16 位的定时 /计数器分别由两个 8 位专用寄存器组成 ， 即 �T0 由 TH0和 TL0 构成。 T1由 TH1 和 TL1 构成。 其访问地址依次为 8AH 到 8DH。 每个寄存器均可单独访问。 这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。 此外 ， 其内部还有一个 8 位的定时器方式寄存器 TMOD 和一个 8位的定时控制寄存器 TCON。 这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。 TMOD 主要是用于选定时器的工作方式 �TCON主要是用于控制定时器的启动停止 ， 此外 TCON还可以保存 T0、T1 的溢出和中断标志。 当定时器工作在计数方式时 ， 外部事件通过引脚T0��和 T1��输入。 单片机最小系统如图 44。 图 44单片机最小系统 复位电路 : 当 MCS51 单片机的复位引脚 RST 出现 2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。 如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。 复位的基本功能是：系统上电时提供复位信号。 直至系统电源稳定后，撤消复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位。 51 单片机的复位是由 RESET 引脚来控制的，此引脚与高电平相 接超过 24个振荡周期后， 51 单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到 RESET 引脚转为低电平后，才检查 EA 引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。 由于本设计只采用内部存储器，不会执行外部程序，因此 EA 端一般为高电平。 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器 PC�0H，这表明程序从 0H 地址单元开始执行。 单片机冷启动后，片内 RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内 RAM 区中的内容， 21 个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值。 与 其他盐城工学院单片机课程设计（ 2020） 12 计算机一样， MCS51 单片机系统常有上电复位和操作复位两种方法。 操作复位指用户按下“复位”按钮使计算机进入复位状态。 上电复位电路是 — 种简单的复位电路，只要在 RST 复位引脚接一个电容到 VC，接一个电阻到地就可以了。 上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到 RST 复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着 VC 对电容的充电过程而回落，所以 RST 引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。 为了保证系统安全可靠的复位， RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。 MCS51 单片机的复位是由外部的复位 电路来实现的。 上电复位电路图如 45 图 45 上电复位电路 时钟电路 时钟是单片机的心脏 ， 单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准 ， 有条不紊的一拍一拍地工作。 因此 ， 时钟频率直接影响单片机的速度 ， 时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。 单片机的定时功能是用片内的时钟电路和定时电路来完成的 ， 而片内的时钟产生有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。 本设计用的是内部时钟方式。 本系统采用内部时钟方式 ， 片内高增益反相放大器通过 XTAL1， XTAL2 外接作为反馈元件的晶体 （ 呈感性 ） 与电容组成的并联 谐振回路过程的一个自激振荡向内 部时钟提供振荡时钟。 电容值通常取 30pF 左右。 时钟电路如图 46： 盐城工学院单片机课程设计（ 2020） 13 图 46 时钟电路 单片机以晶体振荡器的振荡周期为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。 振荡频率二分频后形成状态周期，一个状态周期包含 2个振荡周期，振荡频率二分频后形成机器周期，一个机器周期包含有 6个状态周期或者 12 个振荡周期， 1 到 4 个机器周期确定一条指令的执行时间，这个时间便是指令周期。 在 MCS51 单片机的所有指令中，有些完成的比较快，只需一个机器周期就行，有些完成的比较慢，则需两个机 器周期或者四个机器周期才能完成。 具体的周期计算是这样的。 如果外接晶振频率为 12MHZ，那么振荡周期为1/12MHZ=，态状周期为 ，机器周期为 1us，指令周期为 1 到4us。 当单片机 工作于定时模式时，它的初值为（定时间 /机器周期）求补，根据不同的工作模式对初值进行装入。 红外线接收电路的设计 红外接收电路选用了市面上常见的一体化红外接收头 SM381。 SM381 集光电转换、解码和放大于一体，可以不接任何外接原件就可以解出需要的脉冲。 SM381平时输出为高电平，当有遥控信号输入 时，其输出为高低电平脉冲，故接收时一个码由一个低电平后跟一个高电平构成。 利用不同长短高低电平的组合，可构成不同的码。 SM381。