1、 單片機應用 課程設計任務書20162017學年 第一學期第18周20周題目基于51單片機的紅外遙控內容及要求1、 利用紅外遙控控制數碼管和流水燈；2、 元件：AT89C52、數碼管、CHQ1838,配套遙控器、分立元件。進度安排1、方案論證 2天2、分析、設計、 3天3、焊接、調試、實現 3天4、檢查、整理、寫設計報告、小結 2天學生姓名：劉星、孔劍、黃世昱、李建民指導時間指導地點： 樓 室任務下達2016年12月28日任務完成2016年1月7日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師系（部）主任注：1、此表一組一表二份，課程設計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2

2、、 課程設計結束后與“課程設計小結”、“學生成績單”一并交院教務存檔。 目 錄1.設計方案11.1 系統方案選擇11.2 系統構成框圖32. 系統設計52.1 硬件原理52.1.1 硬件組成介紹52.1.2 電路各部分功能原理62.2 軟件流程112.3 實驗與仿真162.4 實物圖17附錄1焊接電路圖17附錄2心得體會18基于單片機紅外遙控LED燈控制系統設計與實現1. 設計方案該設計由硬件和軟件共同組成。首先是硬件部分，該系統的最終實現選用的單片處理器（89S52）、鍵盤、LED顯示、單片機的串行接口電路。因此應充分了解單片機，包括存儲空間，并行口，串行口，串行通信，定時器等，掌握非編碼鍵

3、盤和LED的動態顯示，并要在充分滿足系統可實現的功能的基礎上考慮到器件的價格，制版的復雜度和軟件的實現難度。其次是軟件部分，該系統的軟件環境是S52，因此應了解S52的編程方法，常用的一些編程技巧，調試運行程序，盡量使程序簡潔，易懂，便于移植，編譯效率高，健壯性好。為了用計算機解決某一具體問題或實現某一特定的功能，總要先對問題或功能要求進行分析，確定相應的算法和步驟，然后選擇相應的指令，并按一定的順序排列起來，這就構成了解決某一問題或實現某一特定功能的應用程序。編制好的程序通過仿真器進行調試，將調試成功的程序通過T寫入器寫入到芯片AT89S52中，最后把芯片AT89S52插入連接完畢的硬件系統

4、中投入實際使用。1.1 系統方案(1)紅外編碼和發射部分 方案：微處理器單獨解決方案。電路如圖（a）所示。 該方案使用微處理器的I/O口直接產生38KHZ已調波，驅動紅外發光二極管，發射紅外數據。38KHZ方波由CPU的定時器產生或由軟件編程產生。紅外編碼工作由軟件完成，因此，紅外編碼方案可以任意設計，外部只需配接非常簡單的硬件電路，大大降低了了電路的復雜性，有利于降低成本，減小遙控器的體積。由于使用軟件編碼方案，占用了CPU的一定的時間，CPU處理速度受到一定的影響，但是，對于遙控器這一類功能比較單一的系統來說，處理任務比較少，根本影響不了CPU的處理效率，僅僅是增加了軟件編程的負擔。 (2

5、)紅外接收和解碼部分 方案：集成電路解決方案，電路如圖（b）所示。該方案使用一體化紅外接收器，集紅外接收和放大于一體，不需任何外接元件，就能完成從紅外接收到輸出與TTL電平兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣。(3)器件選擇：采用12MHZ的晶振；紅外接收端采用價格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭：HSOO38；采用89S52進行控制；控制方面采用小燈進行模擬。1.2 系統構成框圖單片機紅外發射電路一體化紅外接收頭單片機編碼調制發送接收解調解碼圖1-2 系統結構框圖2. 系統設計系統工作原理：紅外遙控有發送和接收兩個組成部分：發送端采用單片機將待發送的二進制信號編碼調制為一系列的脈

6、沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。紅外接收端普遍采用價格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭(如HSOO38，它接收紅外信號頻率為38KHz，周期約26US)接收紅外信號，它同時對信號進行放大、檢波、整形，得到相應電平的編碼信號，再送給單片機，經單片機解碼并執行，去控制相關對象。（1）二進制信號的編碼 本設計采用不同的脈寬寬度來實現二進制信號的編碼，可由發送單片機來完成。用圖2-1(a)表示二制信號中的高電平1，其特征是脈沖中低電平的寬度等于0.26ms，相當于10個26us的寬度，高電平的寬度等于0.52ms，相當于20個26us的寬度；用圖2-1(b)表示二進制信號中的低電平0，其特征是脈

7、沖中高電平的寬度等于0.26mS，而低電平的寬度是高電平的二倍，等于0.52ms，相當于20個26us的寬度。上述10個和20個脈沖寬度還可適當調整，以適應不同數據傳輸速度的需要。圖2-1（a） 1的表示圖2-1（b） 0的表示（3）二進制信號的解調 二進制信號的解調由一體化紅外接收頭HSOO38來完成，它把收到的紅外信號(圖2-2中波形D，經內部處理并解調復原，輸出圖2-2中波形E，HS0038的解調可理解為:在輸入有脈沖串時，輸出端輸出低電平，否則輸出高電平。二進制信號的解碼由接收單片機來完成的它把紅外接收頭送來的二進制編碼波形通過解碼，還原出發送端發送的數據。如圖2-2，把波形E解碼后還

8、原成數據信息101。D、紅外接收頭接收的波形（輸入）E、解調后的輸出波形圖2-2、HS0038的輸入輸出波形（4）基于字節傳輸的紅外遙控數據格式在發送字節的開始先通過單片機發送20個脈沖寬度(每個脈沖周期26uS)的高電平作為傳輸開始，接著發送8位數據(字節高位在前，低位在后)，最后發送10個脈沖寬度的低電平作為傳輸結束，如圖2-3所示。傳輸開始8位數據傳輸結束20個脈沖高位在前,低位在后10個脈沖圖2-3 基于字節傳輸的紅外遙控數據格式2.1 硬件原理2.1.1 硬件組成介紹 LED彩燈顯示電路：LED彩燈顯示電路(如圖所示)實際上是由8個發光二極管和8個電阻構成的電路。發光二極管與電阻對應

9、串聯,然后接在與之相對應的P2口上。通過軟件編程對P2口輸出高低電平來實現不同的閃爍花型。由于發光二極管的導通電壓一般為1.7V以上，另外，他的工作電流根據型號不同一般為1mA到30mA，電阻選擇范圍100歐姆3千歐姆在此我們這里選用560歐姆的電阻。新型 LED 彩燈系統包括 2 大部分，即 LED 彩燈控制器（ 89C51 主控模塊）和 LED 彩燈管（管內 LED 板模塊）。前者是主控模塊，具有按鍵、顯示等功能，并利用 89C51 的 P 口輸出控制信號；后者是受控模塊，上面焊有三色 LED 彩燈和信號驅動芯片，模塊置于 LED 的透明燈管內。彩燈控制器可直接與 220 V 交流市電相連

10、接，經過開關電源變換，輸出直流工作電壓，一方面為管內 LED 模塊提供 12 V 工作電源，另一方面為主控模塊單片機系統（彩燈控制器）提供 5 V 工作電源。整個系統工作由軟件程序控制運行，根據需要，用戶可以在 LED 彩燈工作時通過主控模塊上的按鍵來設定亮燈時間和燈光閃動頻率。 芯片AT89S52：（1）主要性能： 與MCS-51單片機產品兼容、8K字節在系統可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態操作：0Hz33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數

11、據指針、掉電標識符。（2）功能特性描述： At89s52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業80C51 產品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于 常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節Flash，256字節RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位 定時器/計數器，一個

12、6向量2級中斷結構，全雙工串行口， 片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工 作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8K 字節在系統可編程 Flash AT89S52 （3）管腳說明：P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用

13、。在這種模式下， P0具有內部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（P1.0/T2）和時器/計數器2 的觸發輸入（P1.1/T2EX），具體如下所示。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字

14、節。 引腳號第二功能 P1.0 T2（定時器/計數器T2的外部計數輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時器/計數器T2的捕捉/重載觸發信號和方向控制） P1.5 MOSI（在系統編程用） P1.6 MISO（在系統編程用） P1.7 SCK（在系統編程用） P2 口：P2 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行MOVX DPTR）

15、時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內部上拉發送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節和一些控制信號。 P3 口：P3 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗時，P3口也接收-一些控制信號。（4

16、）振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（5）時鐘電路時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節奏。MCS-51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的典型值為12MHZMCS-51內部都有一個反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產生時鐘送至單片機內部的各個部件。AT89S52是屬于CMO

17、S8位微處理器，它的時鐘電路在結構上有別于NMOS型的單片機。CMOS型單片機內部（如AT89S52）有一個可控的負反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖31為CMOS型單片機時鐘電路框圖。振蕩器工作受/PD端控制，由軟件置“1”PD（即特殊功能寄存器PCON.1）使/PD0，振蕩器停止工作，整個單片機也就停止工作，以達到節電目的。清“0”PD，使振蕩器工作產生時鐘，單片機便正常運行。圖中SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產生的時鐘頻率主要由SYS參數確定（晶振上標明的頻率）。電容C1和C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f起微調作用（C1、C2大，f

18、變小），其典型值為30pF。（6）復位電路計算機在啟動運行時都需要復位，使中央處理器CPU和系統中的其它部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。MCS-51單片機有一個復位引腳RST，它是史密特觸發輸入(對于CHMOS單片機，RST引腳的內部有一個拉低電阻)，當振蕩器起振后，該引腳上出現2個機器周期(即24個時鐘周期)以上的高電平，使器件復位，只要RST保持高電平，MCS-51保持復位狀態。此時ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3接口都輸出高電平。RST變為低電平后，退出復位，CPU從初始狀態開始工作。本設計采用的復位方式是自動復位方式。對于MOS(AT89S52)單片機只要接

19、一個電容至VCC即可(見圖2-4)。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使MCS-51有效的復位。RST端在加電時應保持的高電平時間包括VCC的上升時間和振蕩器起振的時間，Vss上升時間若為10ms，振蕩器起振的時間和頻率有關。10MHZ時約為1ms，1MHZ時約為10ms，所以一般為了可靠的復位，RST在上電進應保持20ms以上的高電平。RC時間常數越大，上電進RST端保持高電平的時間越長。若復位電路失效，加電后CPU從一個隨機的狀態開始工作，系統就不能正常運轉。圖2-4 接收器HS0038一體化紅外接收頭HSOO38的外部結構如圖2-

20、5所示，1腳GND接電源地，2腳VCC接十SV，3腳OUT為數據輸出端( TTL電平，反相輸出)，可直接與單片機相聯。以HSOO38作為紅外接收頭，介紹了紅外遙控信號的單片機軟件編碼解碼方法，包括編碼、調制和解碼的原理，以及硬件電路和程序實現。經實驗測試，該方法能使紅外遙控信號可靠發送和接收，并執行相應的功能。圖2-5 HS0038的外觀及引腳2.1.2 電路各部分功能原理（1）接收電路原理圖如圖2-6所示:圖2-6接收電路原理圖各個基本電路圖的設計（2）發射接收電路如圖2-7所示:圖2-7(a)接收電路 圖2-7(b) 發射電路（3）控制電路：采用小燈的亮滅來模擬實際應用中的電路，電路如圖2

21、-8所示。圖2-8 小燈控制電路2.2 軟件流程單片機的應用系統由硬件和軟件組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，我們還不能看到多控制、多閃爍方式的LED燈系統循環點亮的現象，我們還需要告訴單片機怎么樣進行控制，即編寫程序控制單片機管腳電平的高低變化，來實現發光二極管的明滅。軟件編程是多控制、多閃爍方式的LED燈系統中的一個重要的組成部分，是本設計的重點和難點。下面,我將闡述多控制、多閃爍方式的LED燈系統是如何實現，軟件部分的主要任務是完成對光照檢測電路和對熱釋電傳感器信號處理電路的輸出信號進行處理。在光照較強時，系統繼續對光照檢測電路的輸出狀態進行檢測。光照較弱時，系統對信號處理電路的輸出

22、狀態Vo進行檢測。若室內有人時Vo為高電平，系統控制照明設備點亮并按設定的時間進行延時。在延時時間內再一次檢測到有人時，則系統又按設定的時間進行延時；若在延時時間內檢測到室內無人時，則系統控制照明設備熄滅并重新對信號處理電路的輸出狀態Vo進行檢測。基于上述分析，系統軟件設計流程如圖2-9所示。：數據10解碼8位結束yesono開始初始化接收1解碼接收下一位數據判別取值控制noyeso圖2-9、流程圖程序如下：#include <reg51.h>#include <intrins.h>#define uchar unsigned charuchar distemp;sbi

23、t IRIN = P33; uchar IRCOM7;table1=0xff,0x00,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0x00;table2=0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f,0x7e,0xfc,0xf9,0xf3,0xe7,0xcf,0x9f,0x3f;table3=0xaa,0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xff,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0x55,0xff,0x00;Unsigned char table4=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x83,0

24、xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;void delay(unsigned char x) /x*0.14MS unsigned char i; while(x-) for (i = 0; i<13; i+) /*/ void Delay100ms(uchar x)/11.0592MHzunsigned char i, j,n;for(n=0;n<x;n+)i = 180;j = 73;dowhile (-j); while (-i); /*/int main() IE = 0x84; TCON = 0x10; IRIN=1; D

25、elay100ms(1); P2 = 0xff; while(1); /*/void IR_IN() interrupt 2 unsigned char j,k,N=0,i=0; EX1 = 0; delay(15); if (IRIN=1) EX1 =1; return; while (!IRIN) delay(1); for (j=0;j<4;j+) for (k=0;k<8;k+) while (IRIN) delay(1); while (!IRIN) delay(1); while (IRIN) delay(1); N+; if (N>=30) EX1=1; return; IRCOMj=IRCOMj >> 1; if (N>=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; N=0; if (IRCOM2!=IRCOM3) EX1=1; return; switch(IRCOM2case 0x16:for(;i<11;i+)P2 = table1i;P1= table40;Delay100ms(10);break; case 0x0c:for(;i<15;i+)P2 = table2i; P1=