基于單片機(jī)的紅外通信設(shè)計(jì)資料

紅外線(xiàn)的波段常用950nm近紅外波段來(lái)，紅外線(xiàn)是紅外通信發(fā)出信號(hào)的載體，也就是我們常說(shuō)的通信信道�，F(xiàn)在常用的調(diào)制方法有很多，紅外通信發(fā)送端的調(diào)制方法是脈時(shí)調(diào)制，脈時(shí)調(diào)制的主要功能是將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成脈沖序列，此脈沖序列的頻率不能確定，在脈沖序列被調(diào)制出來(lái)后，紅外發(fā)射管會(huì)接收到命令，脈沖序列被其轉(zhuǎn)換為光脈沖，不僅如此光脈沖還會(huì)從發(fā)射管發(fā)射出去，完成了紅外通信發(fā)送端的工作；接下來(lái)是接收端的工作，系統(tǒng)不可能識(shí)別光信號(hào)，所以接收端先要對(duì)接收到的光信號(hào)進(jìn)行處理，這個(gè)時(shí)候光信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，電信號(hào)這個(gè)時(shí)候還不能直接傳輸?shù)浇庹{(diào)器解調(diào)，還必須對(duì)其進(jìn)行一系列處理如放大、濾波，最終電信號(hào)會(huì)被還原成接收端可以識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)并發(fā)送出去。

總之，紅外通信的根本就是發(fā)送端和接收端對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的一系列調(diào)制與解調(diào)，這樣會(huì)使得紅外信道的傳輸變得更加方便。

二進(jìn)制信號(hào)信號(hào)由指令鍵發(fā)出通過(guò)發(fā)射器調(diào)制成為脈沖序列再經(jīng)過(guò)發(fā)射器變?yōu)楣庑盘?hào)傳輸?shù)酵饷妫庑盘?hào)由接收器接收到后，經(jīng)過(guò)一系列的處理并最終解調(diào)成為二進(jìn)制信號(hào)，此信號(hào)就會(huì)回驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行發(fā)送端發(fā)出的命令

2.4兩個(gè)重要模塊

一系列常見(jiàn)電路及器件如指令鍵、指令信號(hào)產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路及紅外發(fā)射器件等構(gòu)成了發(fā)射器。當(dāng)我們操作并按下指令鍵，控制指令信號(hào)便會(huì)自動(dòng)的從指令信號(hào)產(chǎn)生電路發(fā)出。這個(gè)時(shí)候會(huì)通過(guò)信號(hào)本身不同的特點(diǎn)來(lái)辨別控制指令信號(hào)。一般我們會(huì)利用不同的控制指令信號(hào)之間擁有不同的頻率和組碼的來(lái)對(duì)其進(jìn)行辨別，也就是說(shuō)一種頻率特性和一種碼組特性只會(huì)表示一種控制指令信號(hào)。當(dāng)調(diào)制電路對(duì)這一系列不相同的指令信號(hào)開(kāi)始調(diào)制，紅外發(fā)射器件就會(huì)被驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，調(diào)制成功的紅外遙控指令信號(hào)就會(huì)由此發(fā)出

同樣一系列常見(jiàn)的電器件和電路如紅外接收器件、前置放大電路、解調(diào)電路、指令信號(hào)檢出電路、記憶及驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路構(gòu)成了接收器。當(dāng)發(fā)射器發(fā)出的帶有指令信息的光信號(hào)被紅外接收器件檢測(cè)并接收到時(shí)，光信號(hào)還不能直接被識(shí)別，還需要被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由于此電信號(hào)太過(guò)微弱前置放大器會(huì)將其放大，然后還需要經(jīng)過(guò)最后一道處理也就是解調(diào)器的解調(diào)，這個(gè)時(shí)候由發(fā)射器發(fā)出的指令才能被指令信號(hào)檢出電路檢出，經(jīng)過(guò)這一系列運(yùn)作后各種操作會(huì)由記憶及驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路完成。

AT89C51 是單片機(jī)的一種，它其實(shí)是一個(gè)帶有各種有效且功能實(shí)用的微處理器，其運(yùn)作時(shí)所需電壓很低，卻可以發(fā)揮出很高的性能， 現(xiàn)如今非常實(shí)用的ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)在該器件上得到了很好的發(fā)揮，它顯著地特點(diǎn)是兼容性高，常用的MCS-51指令集和輸出管腳都能在單片機(jī)上使用。因?yàn)槠涮厥獾膬?nèi)部結(jié)構(gòu)及多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器被集中在一個(gè)芯片中，這樣的集成使得單片機(jī)成為一種效率很高的微控制器，因此嵌入式控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行了應(yīng)用，產(chǎn)生了很多高靈活性且成本低廉的方案。

                        圖3.2各種單片機(jī)引腳圖

    C51單片機(jī)的主要特征有：當(dāng)停掉時(shí)鐘時(shí)，單片機(jī)的工作頻率為0Hz-24Hz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；中斷源有五個(gè)；內(nèi)部RAM達(dá)128*8位；32可編程I/O線(xiàn)；16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器不止一個(gè)；串行通道可編程；閑置和掉電模式功耗低 。

C51單片機(jī)有跟多的管腳，最常見(jiàn)因?yàn)槭谴蠹沂熘腣CC口和GND口，這兩個(gè)管腳的作用都是非�；镜模摧斎腚妷喝肟诤徒拥�，接下來(lái)我們簡(jiǎn)單的介紹其它的一些管腳的作用和特點(diǎn)。

P0口：與其它口不同的是P0口是一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，其特點(diǎn)是8TTL門(mén)電流能被每腳吸收。假如被定義為高阻輸出，則1就會(huì)被P1口的管腳寫(xiě)入。P0可以作為外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來(lái)使用，以便于對(duì)P0口更加準(zhǔn)確的表述，它能夠被理解是數(shù)據(jù)/地址的第八位。在實(shí)際使用C51單片機(jī)時(shí)，如FLASH編程，原碼會(huì)從P0 口輸入，在FLASH被校驗(yàn)時(shí)，與其編程時(shí)正好相反，原碼會(huì)從P0口輸出，在這個(gè)時(shí)候一定要拉高P0外部。

P1口：不同于其他接口P1口是內(nèi)部提供上拉電阻的，P1口適用于許多電流，4TTL門(mén)電流就能能通過(guò)P1口緩沖器。1寫(xiě)入P1口管腳后，內(nèi)部會(huì)發(fā)生一些改變使得其成為高電平點(diǎn)，成為輸入，當(dāng)外部做出改變將P1口變?yōu)榈碗娖近c(diǎn)，電流將會(huì)從P1口輸出，其主要原因是內(nèi)部變?yōu)楦唠娖剿斐傻摹Ｍ瑯釉趯?shí)際操作當(dāng)中如當(dāng)程序進(jìn)行到編程和校驗(yàn)FLASH時(shí)，我們需要的第八位地址能夠很成功的在P1口完成接收工作，并最終實(shí)現(xiàn)操作。

P2口：P2口和P1口一樣是內(nèi)部提供上拉電壓的，除此之外P1口與P2口還有很多共同點(diǎn)，是4個(gè)TTL門(mén)電流也能通過(guò)P2口緩沖器，當(dāng)“1”寫(xiě)進(jìn)P2口時(shí)，內(nèi)部上拉電阻會(huì)做出一些反應(yīng)，將P2口的內(nèi)部電平變?yōu)楦唠娖�，充�?dāng)輸入。這樣會(huì)對(duì)P2口的外部造成影響，使得外部電平變?yōu)榈碗娖剑瑑?nèi)部高電平，外部低電平，電流就會(huì)從P2口內(nèi)部往外流出。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是內(nèi)部電壓高于外部電壓。在地址“1”寫(xiě)進(jìn)時(shí)，內(nèi)部高電平的優(yōu)勢(shì)會(huì)被它充分的發(fā)揮，實(shí)際操作中在程序進(jìn)行到P2口編程和校驗(yàn)FLASH時(shí)，我們所需的高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)就能很好地被P2口接收工作，并完成接下來(lái)一系列的操作。

P3口：P3口同樣是內(nèi)部提供上拉電壓的，其特點(diǎn)是4個(gè)TTL門(mén)電流能被接收輸出。就如“1”寫(xiě)入P3口，內(nèi)部就會(huì)把它們上拉為高電平，而且會(huì)把它們作為輸出使用。當(dāng)其被看成輸入時(shí)，在外部下拉為低電頻的情況下，上拉會(huì)導(dǎo)致電流（ILL）將從P3口輸出。

P3口不同于其它的管腳的是，在必要的時(shí)候它能夠被作為一些具有別的管腳不能所不具備的功能的管腳，這樣的管腳有： P3.0管腳其名稱(chēng)是RXD，可以被用來(lái)充當(dāng)串行輸入口；P3.1管腳其名稱(chēng)是TXD，可以被用來(lái)充當(dāng)串行輸出口； P3.2管腳其名稱(chēng)是/INT0 ，可以被用來(lái)充當(dāng)外部中斷0； P3.3管腳其名稱(chēng)是/INT1，可以被用來(lái)充當(dāng)外部中斷1； P3.4管腳其名稱(chēng)是T0，可以被用來(lái)充當(dāng)記時(shí)器0外部輸入； P3.5 管腳其名稱(chēng)是T1，可以被用來(lái)充當(dāng)記時(shí)器1外部輸入； P3.6  管腳其名稱(chēng)是 /WR ，可以被用來(lái)充當(dāng)寫(xiě)選通；P3.7 管腳其名稱(chēng)是/RD，可以奔涌來(lái)充當(dāng)讀選通。 一些閃爍編程和編程校驗(yàn)的控制信號(hào)同時(shí)可被P3口接收。

RST：輸入復(fù)位。RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間要保持，在振蕩器復(fù)位器件時(shí)。

XTAL1：不同于其他接口的是這個(gè)接口的輸入是來(lái)自反向振蕩放大器及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的，這使得它能夠完成其它接口不能實(shí)現(xiàn)的作用。

XTAL2：與XTAL1相似的是輸出是來(lái)自反向振蕩器的，這也賦予了它很多其它接口完成不了的使命。

振蕩器特性是反向放大器的輸入和輸出分別為XTAL1和XTAL2。其不同于其它器件的優(yōu)點(diǎn)是片內(nèi)振蕩器可以被該反向放大器配置。全部都可以運(yùn)用石晶振蕩和陶瓷振蕩。剩下的輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)一系列處理，單一個(gè)二分頻觸發(fā)器是它一定要經(jīng)過(guò)的，因?yàn)檫@樣就可以大大降低對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬的限制，不過(guò)脈沖的高低電平所需的寬度必須是能夠確定的并且自由調(diào)整的。

    可以利用正確的控制信號(hào)構(gòu)成全部PEROM陣列，此部分對(duì)于實(shí)現(xiàn)接下來(lái)的操作至關(guān)重要，至于三個(gè)鎖定位，我們可以用同樣的方法將其構(gòu)成出來(lái)。芯片擦除的要求不是很多，但是必須滿(mǎn)足的限制條件是ALE管腳在高電平的時(shí)候操作不能進(jìn)行，只有在此管腳的電平足夠低，直到電壓拉低至10ms的時(shí)候才能實(shí)現(xiàn)芯片擦出。還有一個(gè)限制條件就是在執(zhí)行芯片擦出的時(shí)候，“1”會(huì)被全部寫(xiě)入代碼陣列，這一項(xiàng)操作還必須得盡快進(jìn)行，不然單片機(jī)會(huì)重復(fù)編程新的存儲(chǔ)字節(jié)，這樣就會(huì)導(dǎo)致芯片擦出的操作失敗，不能再繼續(xù)進(jìn)行接下來(lái)的一系列操作。

DIP雙列直插8腳封裝和SOP-8小型（SMD）封裝是NE555時(shí)基電路封裝的兩種形式。另外不同的公司生產(chǎn)的有HA17555、LM555、CA555等不同的產(chǎn)品，具有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。CMOS工藝屬于NE555的制造工藝，接下來(lái)我們將對(duì)其進(jìn)行詳述。

下面三幅圖分別表示的是NE555的外形圖、內(nèi)部功能原理框圖、內(nèi)部等效電路。一系列部件如三極管Q15和Q17加正反饋組成的RS觸發(fā)器是構(gòu)成NE555的內(nèi)部中心電路。我們可以在輸入控制端無(wú)障礙的復(fù)位Reset端，接下來(lái)在比較器A1通過(guò)后，控制端的TH會(huì)被復(fù)位與此同時(shí)控制的T被比較器A2置位。F在輸出端，除此之外我們可以了解到集電極開(kāi)路的放電管DIS。R、T、TH是它們控制的優(yōu)先權(quán)。

圖3.3  封裝形式圖

  NE555的作用很強(qiáng)大，大量的的應(yīng)用電路可以利用它組成，其數(shù)量據(jù)說(shuō)已經(jīng)達(dá)數(shù)百種，許多教材和市面上常見(jiàn)的電子類(lèi)讀物都有對(duì)它進(jìn)行描述，打比方說(shuō)一系列日常電子設(shè)備及常用電器件如日常家用電器控制裝置、門(mén)鈴、報(bào)警器、信號(hào)發(fā)生器、元器件測(cè)量?jī)x及其它各種各樣的應(yīng)用電路都有它的身影，這是因?yàn)槟M電路和數(shù)字電路被NE555巧妙地結(jié)合在一起的緣故。下面圖3.6展示的就是一些555的應(yīng)用電路。

紅外通信系統(tǒng)中元件有很多各自都有不同的作用，而在發(fā)射信號(hào)時(shí)必不可少的就是紅外發(fā)射二極管，它看起來(lái)比較小并且不容易引起人們的注意，但是如果少了它，紅外通信就根本不能實(shí)現(xiàn)。它是完成紅外通信必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，其重要性就好像輪胎在賽車(chē)上的重要性一樣，對(duì)于整個(gè)紅外通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)焦點(diǎn)。

發(fā)光二極管LED的外形與其外形差不多，當(dāng)為其通上電時(shí)紅外光攜帶著發(fā)射段的指令信號(hào)從中發(fā)出。這個(gè)時(shí)候管壓降會(huì)有所拉高大概為1.4V，而工作電流不會(huì)太高通常情況不超過(guò)20mA。工作電壓時(shí)常會(huì)發(fā)生改變，這樣會(huì)導(dǎo)致發(fā)射器不能正常工作，這個(gè)時(shí)候限流電阻就發(fā)揮了它的作用，使得回路中的電流能夠一直保持在可以正常工作的數(shù)值。

紅外發(fā)光二極管的受控裝置是紅外接收器，相應(yīng)的紅外光電轉(zhuǎn)換電路包含在里面。一種紅外專(zhuān)用接收集成電路HS0038是我們這里采用的接收器，紅外信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換及接收用它來(lái)完成。HS0038其實(shí)是一個(gè)塑封一體化紅外線(xiàn)接收器，這種接收器是一種集成電路集，它集紅外線(xiàn)接收、放大、整形于一體，無(wú)論什么外接元件都不需要被添加，從紅外線(xiàn)接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的一切操作就都能實(shí)現(xiàn)，一般在沒(méi)有紅外遙控信號(hào)時(shí)保持高電平，低電平會(huì)在收到紅外信號(hào)時(shí)出現(xiàn)，普通的塑封三極管體積和它大小一樣，無(wú)論什么紅外線(xiàn)遙控和紅外線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸都能對(duì)它進(jìn)行有效且合適應(yīng)用。圖3.7就是它實(shí)際的封裝和引腳圖。      

3.2紅外發(fā)射器部分電路的設(shè)計(jì)

基于I/O口的紅外通信發(fā)射電路是本設(shè)計(jì)中發(fā)射器采用的電路，我們選擇設(shè)計(jì)基于I/O口的紅外通信的原因是因?yàn)檫@樣能設(shè)計(jì)出靈活性較大的紅外通信模式，與此同時(shí)，能最大限度地提高系統(tǒng)的安全性在借助于軟件設(shè)計(jì)和編碼的情況下。圖 3.9表示的是基于 I/O 口的不可兼容設(shè)計(jì)，圖中，T-Pulse 為高頻 PWM 輸出，IO-T為IO發(fā)送口。

                        圖3.2  紅外發(fā)射電路

3.3接收器

德國(guó)德律風(fēng)根公司生產(chǎn)的紅外專(zhuān)用接收集成電路HS0038是我們紅外接收器部分所采用的， 紅外信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換及接收就由它來(lái)完成。HS0038 是一種集紅外線(xiàn)接收、放大、整形于一體的紅外線(xiàn)接收器，它是塑封一體化的集成電路，無(wú)論什么外接元件都不用額外添加進(jìn)去，紅外線(xiàn)接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作就都能實(shí)現(xiàn)，在沒(méi)有紅外遙控信號(hào)時(shí)其保持為高電平，在收到紅外信號(hào)時(shí)其變?yōu)榈碗娖�，塑封三極管的體積和它一樣大，它最大的特點(diǎn)是許多紅外線(xiàn)遙控和紅外線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸都能應(yīng)用到它。

                 圖3.12 HS0038 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)格式包括了引導(dǎo)碼、用戶(hù)碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)碼反碼，編碼總占32位。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼反相后的編碼，編碼時(shí)可用于對(duì)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)。注意：第二段的用戶(hù)碼也可以在遙控應(yīng)用電路中被設(shè)置成第一段用戶(hù)碼的反碼。

圖3.13 解碼原理

4  kell仿真

3.4紅外遙控接收程序（見(jiàn)附件）


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基于單片機(jī)的紅外通信畢業(yè)論文.doc (1.01 MB, 下載次數(shù): 28)

2018-1-17 13:28 上傳

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