基于at89c51红外遥控风扇系统毕业设计

基于at89c51红外遥控风扇系统毕业设计内容摘要：

T89C51 的内部结构框图 AT89C51 的基本操作如图 32 所示 ,在 X1 和 X2 之间接一只石英振荡晶体构成了单片机的时钟电路 ,它还有另一种接法 ,是把外部振荡器的信号直接连接到 XTAL1 端 ,XTAL2 端悬空不用。 AT89C51复位引脚 RST/VP通过片内一个施密特触发器抑制噪声作用与片内复位电路相连 ,施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。 当振荡电路工作 ,并且在 RST 引脚上加一个至少保持 2 个机器周期的高 电平时 ,就能使 AT89C51 完成一次复位。 复位不影响 RAM 的内容。 复位后 ,PC 指向 0000H 单元 ,使单片机从起始地址 0000H 单元开始重新执行程序。 所以 ,当单片机运行出错或进入死循环时 ,可按复位键重新启动。 MCS51 单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。 上电复位利用电容器充电来实现。 按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。 前者将复位端通过电阻与 Vcc 相接。 后者利用 RC 微分电路产生正脉冲来达到复位目的。 复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于 2 个机器周期。 图32 AT89C51 最小系统电路图 红外发射电路 本遥控发射器采用码分制遥控方式 ,码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码 (不同的脉冲数目及组合 )代表不同的控制指令。 在确定选择 AT89C51 作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后 ,加上一个简单红外发射电路和 12M 晶体震荡器便可实现红外发射。 发射部分的主要元件为红外发光二极管。 它实际上是一只特殊的发光二极管 ,由于其内部材料不同于普通发光二极管 ,因而在其两端施加一定电压时 ,它发出的便是红外线而不是可见光。 目前大量使用的红外发光二 极管发出的红外线波长为 940nm 左右 ,外形与普通Φ 5发光二极管相同 ,只是颜色不同 [。 遥控发射通过键盘 ,每按下一个键 ,即产生具有不同的编码数字脉冲 ,这种代码指令信号调制在 40KHz 的载波上 ,激励红外光二极管产生不同的脉冲 ,通过空间的传送到受控机的遥控接收器。 P1 口作为按键部分 , 口作为发射部分。 电路图如图 33所示 图 33 红外发射电路 红外接收电路 在接收过程中 ,脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为 40KHZ 的电信号 ,此信号经过放大 ,检波 ,整形 ,解调 ,送到解码与接口电 路 ,从而完成相应的遥控功能 ,接收电路如图 34所示。 通常 ,红外遥控器将遥控信号二进制脉冲码调制在 40KHz 的载波上 ,经缓冲放大后送至红外发光二极管 ,产生红外信号发射出去。 将上述的遥控编码脉冲对频率为 40KHz 周期为 26μ s的载波信号进行脉幅调制 PAM ,再经缓冲放大后送到红外发光管 ,将遥控信号发射出去。 根据遥控信号编码和发射过程 ,遥控信号的识别 ??即解码过程是去除40KHz 载波信号后识别出二进制脉冲码中的 0 和 1。 由 MCS?51 系列单片机AT89C5一体化红外接收头、还原调制与红外发光管 驱动电路组成。 接收部分主要元件是红外接收管 ,它是一种光敏二极管 (实际上是三极管 ,基极为感光部分 )。 在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压 ,它才能正常工作 ,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用 ,这样才能获得较高的灵敏度。 图 34 红外接收电路 光电耦合控制电路 在控制部分采用了隔离驱动电路 ,用光电器件作为隔离元件 ,利用光耦来隔离强电 ,以防止强电影响单片机的工作。 光电隔离的目的是割断两个电路的电气联系 ,使之相互独立 ,从而也就割断了噪声从一个电路进入另一个电路的通路。 光电隔离是通过光电耦合器实现的。 光耦又称光电隔离器或光电耦合器 ,它是以光为媒介来传输电信号的器件 ,通常把发光器与受光器封装在管壳内。 当输入端加电信号时发光器发出光线 ,受光器接收后就产生光电流 ,从输出端流出 ,从而实现了“光 ?电 ?光”的转换。 光电耦合器是把一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件。 外壳有金属的或塑料的两种。 发光二极管和光敏三极管之间用透明绝缘体填充 ,并使发光管与光敏管对准 ,以提高其灵敏度 ,光电耦合器的电路符号如图 35所示。 对于数字量 ,当输入为低电平“ 0”时 ,光敏三极 管截止 ,输出为高电平“ 1”。 当输入为高电平“ 1”时 ,光敏三极管饱和导通 ,输出为低电平“ 0”。 图 35光电耦合器原理图 输入信号使用权发光二极管发光 ,其光线又使光敏三极管产生电信号输出 ,从而既完成了信号的传递又实现了电气上的隔离。 光电耦合的响应时间一般不超过几个微秒。 光电耦合器的输入端与输出端在电气上是绝缘的 ,且输出端对输入端也无反馈 ,因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能。 通常使用光电耦合器是为实现以下两个主要功能 : 电平转换 :TTL 电路与电源电路之间不需另加匹配电路就可以传输信号 ,从而 实现了电平转换。 隔离 :这时由于信号电路与接收电路之间被隔离 ,因此即使两个电路的接地电位不同 ,也不会形成干扰。 光电耦合器中光敏三极管的基极有引出和不引出两种形式。 基极引出通常是经一个电阻接地。 通过接地电阻可以控制耦合的响应速度和灵敏度。 总的来说 ,电阻越小 ,响应速度越高。 其控制电路如图 36 所示。 图 36 光电耦合控制电路 显示部分的设计 由 LED 组成的 7 段发光管显示器是不太复杂的单片机应用系统常用外部设备之一。 ① 7 段发光管显示器由 7段发 光线段组成 ,并按“日”字形排列 ,每一段都是一个发光二极管 ,如图 310 所示。 图中将 7 个 LED 的阴极连在一起 ,称之为共阴极接法。 反之为共阳极接法。 ②如果将公共阴极接地 ,而在 a~g 各段的阳极加上不同的电压 ,就会使各段的发光情况不同 ,形成不同的发光字符。 加在 7 段阳极上的电压可以用数字量表示 ,如果某一段的阳极为数字量 1,则这个段就发光。 如为 0,则不发光。 数字量与段的对应关系如表 所示。 数码管原理图如 39所示。 图 39 数码管原理图 在本设计中使用了四个 7段 LED显示器 ,而多位显示器连用有两种方 法。 其一 ,每一位都用各自的 8 位输出口控制 ,在显示某字符时 ,相应的段恒定发光或不发光。 这种显示方法属于静态显示。 显然 ,静态显示需占用较多的 I/O 口线。 其二 ,是动态显示。 即将多个 7段 LED 的段选端复接在一起 ,只用一个 8位输出口控制段选 ,段选码同时加到各个 7段 LED显示器上 ,通过控制各个显示器公共阳极轮流接高电平的办法 ,逐一轮流地启动各个 LED。 在这种方法中 ,只要恰当地选择点亮时间和间隔时间 ,就会给人以这样一种假相 :似乎各位 LED 是“同时”显示的。 动态显示法是目前各种单片机采用的流行方法。 其优点是硬件简单 ,“ 动态”由软件实现。 因而我选用动态显示的方法。 其显示格式如表 ,其驱动电路如图 所示。 表 七段 LED 字形码 显示字符 共阳极 字符码 共阴极 字符码 0 3FH C0H 1 06H F9H 2 5BH A4H 3 4FH B0H 4 66H 99H 5 6DH 92H 6 7DH 82H 7 07H F8H 8 7FH 80H 9 6FH 90H 表 数码管显示格式 数码管 1 数码管 2 风速 D 2 模式 E 1 定时 A 0 图 310 驱动电路 键盘设计 单片机系 统所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。 ①编码键盘本身除了按键之外 ,还包括产生键码的硬件电路。 只要按下编码键盘的某一个键 ,它就能产生这个键的代码 ,并称为键码 ,与此同时还产生一个脉冲信号 ,以通知 CPU 接收键码 ,编码键盘的优点是使用比较方便 ,亦不需要编写太复杂的程序。 其缺点是使用的硬件较复杂。 ②非编码键盘的按键是排列成行、列矩阵形式的。 按键的作用只是简单地实现接点的接通或断开 ,因此必须有一套相应的程序与之配合 ,才能产生相应的键码 ,非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路。 因此为了简洁电路 ,我使用非编码键盘。 但使用非编码键盘需要通过软件来解决按键的识别、防抖动以及如何产生键码的问题。 基于键数少的原因我采用独立式键盘接口与单片机相连接 ,因为它占用的 I/O 口不多。 图中每个按键占用一个口 ,彼此独立 ,互不影响。 上拉电阻保证按键没被按下时 ,I/O 口输入高电平。 独立式键盘可工作在查询方式下 ,通过 I/O 口读入键状态 ,当有键被按下时 I/O 口变为低电平 ,而未被按下的键对应为高电平 ,这样通过读电平状态可判断是否有键按下和哪个键被按下。 图 311发射端键盘 发射端采用矩阵按键 ,其中 0,1,。