毕业设（论文）基于单片机的计遥控窗帘电路设计

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1、学生毕业设计（论文）系 别： 电子工程系 专 业： 电子工程 班 号： 08 本二 学 生 姓 名： 学 生 学 号： 设计（论文）题目： 遥控窗帘 电路设计 指 导 教 师： 设 计 地 点： 黄海职业学院 起 迄 日 期： II目录摘要1. 绪论12. 概述32.1 选题背景32.2 设计思路5 2.2.1 主要任务5 2.2.2 工作原理5 2.2.3 设计方案5第一章 红外遥控原理红外线发射接收主控器件部分11 红外遥控的原理612 遥控发射器及其编码713 红外遥控信号的接收101. 4 红外遥控的优点101. 5 红外遥控的的发射器件10第二章 遥控窗帘的组成及原理2. 1 遥控窗

2、帘电源102. 2 遥控器112. 3 接收器122. 4 功能控制电路172. 5 窗帘控制器原理182. 6 8051 单片机的功能应用22 2.6.1 主要功能22 2.6.2 内部结构23 2.6.3外部引脚说明23 2.6.4 单片机抗干扰技术26 2.6.5 软件抗干扰方法的研究26 2.6.6 指令冗余27 2.6.7 拦截技术27 2.6.8 软件“看门狗”技术28 2.6.9 系统故障处理、自恢复程序的设计28 2.6.10 非正常复位的识别28 2.6.11 硬件复位与软件复位的识别28 2.6.12 开机复位与看门狗故障复位的识别29 2.6.13 正常开机复位与非正常开

3、机的复位的识别29 第三章 遥控窗帘的使用31 遥控窗帘的现状303. 2 单相异步机的原理313. 3 遥控器按键功能32第四章 总结与展望33第五章 致谢34III参考文献36摘 要随着电子技术和自动化技术的发展，人们对生活质量的要求越来越高。家用电器产品也在不断的更新换代。从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。此次要设计的就是红外遥控窗帘。它是采用 89C2051 单片机的最小系统设计，控制一个 220V 的可逆、直流电动机控制窗帘的拉开和关闭。红外遥控的重点就在红外发送和接收及编码与解码问题。所以讨

4、论的重点也就是这些个方面。当今专用的红外发送和接收器件非常多，编码与解码的方法也很多，所以要根据实际的情况来选取合适的发送、接收器件和编码、解码方法。除此之外，还要 了解单片机的接口技术的应用和单片机的抗干扰方法。接口方面主要介绍单片机的串口。抗干扰技术有：指令冗余、拦截技术、软件陷阱的设计、软件“看门狗”技术等。关键词： 遥控，红外线，编码 ，抗干扰，智能，串行口ABSTEACTWith the development of electronic technology and automatic technology, people have more and more high expec

5、tations for life quality. The home electric equipment products are in constant update too. From the transistor of the beginning of beginning, to the electron tube ; Imitated it to the figure; From the discrete component to the integrated circuit; From ordinary to high performance , multi-functional

6、type; By manual to control to infrared ray remote control, to intelligent to develop. This one that designed less important is an infrared remote control curtain. It adopt minimum system , 89C2051 of MCU design , control one 220V reversible changing speed the motor control to draw back and shut off

7、the curtain.27Infrared focal point of remote control in infrared to send with receiving and code and decode the issue. So focal point that discuss the. A special-purpose one infrared to send and receive device very more, code and method that decode too a lot of nowadays, so will choose suitable send

8、ing, receiving the device, code, decoding method according to the real situation. In addition, should understand the application of the interface technology of the one-chip computer and one-chip computer anti-interference method. Interface respect introduces one cluster of mouths of the one-IVchip c

9、omputer mainly. Anti-interference technology is as follows, order redundancy, interception technology, design, software, software of trap “guard the gate dog technology, etc.Keywords: Remote control， Infrared ray ，Code ，Anti-interference ，Intelligence，Serial mouth1绪 论当今，计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃，微型计算机的应用

10、已渗透到生产、生活的各个方面。其中单片机问世不久，然而体积小、廉价、功能强，其销售额每年近 80%的速度增长。它的性能不断提高，适用范围越来越宽，在计算机应用领域已占有日益重要的地位1。 近几年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高，一栋栋居民楼、写字楼、宾馆拔地而起。进入寻常百姓的家用电器品种与数量愈来愈多，这些家用电器有的能减轻人们的家务、有的能丰富人们的文娱生活，有的则能提高人们的生活质量为了进一步满足人们高水准生活的需要，家用电器产品性能也在不断的更新挽代，从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发

11、展。与此同时，窗帘作为装修业不可缺少的一部分，也日益火爆起来，目前，常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或滑轮式，只有一部分高收入的家庭采用是电动遥控轨道。但价格相当昂贵，不能普及。所以设计的目标就是实现功能全、造价省。能够进入大众生活。一款使用微电脑管理的、红外遥控器控制的多功能窗帘，控制器符合当今的发展趋势。该窗帘控制器采用 89C2051 单片机的最小系统设计，控制一个220V 的可逆、直流电动机控制窗帘的拉开和关闭。窗帘控制器可以使用红外遥控器进行远程手动开、手动关和手动停控制；可以执行事先输入的开启时间和关闭时间进行时间控制；还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。三种工作方式可以方便地进

12、行选择，当选择时间控制的方案时，数码管还能显示当时小时和分钟时间，不过时间数据只能顺序显示，显示一遍后，略等片刻再显示下一遍时间。另外、电机拉动窗帘的工作的时间长度，电机工作的时候是否有鸣响提示，以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置16。2 概述随着电子科学技术的发展，遥控技术在高科技研究、工农业生产、通讯技术、军事技术、家用电器等诸多领域得到了广泛地应用，特别是随着各类遥控专用集成电路的不断问世，使得各类遥控设备的性能也更加优越可靠，功常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 2 -2能更加完善3。 遥控种类繁多，有声控、无线电控制、红外线控制等。

13、其中还包含着各种不同类型的控制。我在本次设计中主要研究的是利用单片机的智能红外线遥控电路的设计。2.1 选题背景随着科学的发展，社会的进步，人民生活水平的提高，工作压力也越来越大，人人都希望回到家或是在办公室都有一个舒适的环境。能得到很好的休息，这就使得自动化技术快速发展。当今，遥控已经很普遍。但不是说就没有他的研究价值，为了进一步满足人们高水准生活的需要，家用电器产品性能也在不断的更新挽代，从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。红外线遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控器具有体积小、功

14、耗低、功能强、成本低等特点。因此，彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃以及遥控汽车路牌等其它小型装置上也纷纷采用红外线遥控。与此同时，窗帘作为装修业不可缺少的一部分，也日益火爆起来，目前，常用的窗帘轨道都是钢丝绳手拉式或滑轮式，只有一部分高收入的家庭采用是电动遥控轨道。但价格相当昂贵，不能普及。所以，现在的重点是如何研制出功能全、造价省的家用自动控制装置13。同时，单片机也有它突出的优点。从 1974 年开始，单片机就以它的体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等特点，开始不断发展，并广泛应用于仪器仪表、家电电器、医用设备、航天航空、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。单片机的发展经历

15、了四个阶段。 可预见单片机的发展趋势将是向大容量、高性能话、外围电路内装化等方面发展，也就是对 CPU、存储器、片内 I/O 的改进，低功耗，特别是系统的单片机是目前单片机发展的重要趋势。而从目前国内对单片机的需求来看：在未来几年里，8 位、16 位单片机将是单片机的发展主流，它的新发展表现在：（1）CPU 功能的增加 （2）内部资源的增多 （3）引脚的多功能化 （4）低电压、低功耗。 正因为单片机有着如此多的优点，单片机在工业控制中和家用电器等上的应用中独占鳌头，故又称为微控制器（Microcontroller）（1） 因为它具有“小、轻、廉、省”的特点，尤其耗电少，又可使供电电源的体积小、

16、重量轻，所以特别适用于“电脑型产品” ，在家电、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等许多产品上得到应用。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 3 -3（2） 适用于仪器仪表，不仅能完成测量，还具有处理、监控等功能，易于实现数字化和智能化。（3） 广泛应用于打印机、绘图仪等许多计算机外围设备，特别是用于智能终端，可大大减轻主机负担。（4） 用于各种工业控制，如温度控制、液面控制、生产线顺序控制等2。上述的归纳还不够完整，但已知单片机的应用已渗透到国民经济的各个领域，极大地推动了计算机技术的普及，而且可以预见，随着单片机性能的进一步提高，它的应用将更趋广泛

17、。它对我国许多产品的升级换代、工厂企业的设备更新都将起着十分巨大的作用。所以利用单片机可以实现较多的功能的前提下降低设计、生产成本。2.2 设计思路2.1.1 主要任务课题名称是“红外通讯遥控电路” ，课题设计的主要任务就是实现红外信号的发射和接收。保证发射出的信号要有足够的强度，在传播过程中要能有防止其他无线电信号的干扰能力。同时接收机要能够在足够远的距离上接收到准确的控制信号，起到控制电路工作的作用。2.1.2 工作原理和用电磁波用作无线电遥控的信号传播媒介一样，在红外遥控电路中用红外线作为红外线遥控的信号传播媒介。借助于红外线具有直线传播的特性，利用专用的红外传感器具有灵敏度高，响应快和

18、光谱范围窄的性能，制成灵敏度高，抗干扰性能良好的红外遥控装置。利用单片机控制的红外遥控电路，它是利用单片机的异步通讯口，用红外发射口和红外接收来实现发射和接收点信号功能。 2.1.3 设计方案单通道遥控开关电路的红外线发射控制电路是利用脉冲发生器产生的高频脉冲方波驱动红外发光管，使其发射出一系列等幅的红外方波脉冲。方波的占空比用 1：1 或 1 比几。其目的是在一定的电源电压下，达到尽可能高的脉冲峰值，提高发射机的效率，以增大控制距离，而且节省电源。例如：一个峰值电流为 3A的脉冲，占空比为 1：3，它的平均消耗电流只有 1A。这对于使用干电池作电源的发射机是很有实用价值的。常州信息职业技术学

19、院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 4 -4在接收机方面，由光电二极管或光电三极管将接收到的红外脉冲信号转换成微弱的脉冲电信号，由电压放大级将这个微弱的信号加以放大，使其能够可靠地出发双稳态电路的翻转，有的电路还加以限幅放大，以削去干扰尖脉冲。最后将双稳态电路输出的控制信号进行功率放大并驱动继电器，达到控制开关的目的。其结构如图 2.1脉冲发射器脉冲功放红外发射红外接收电压放大限幅放大双稳触发继电器滤波或整形图 2.1 红外遥控的基本原理由于一般的遥控电路，其控制距离都不超过 10 米。这不仅是由于发射机的发射功率一般都小的原因，而更重要的是因为红外线具有可见光的散射特性，在经过一段距离后它

20、的发射面积增大，使控制信号的能量分散，单位面积上的能量强度减弱，因而失去控制功能。如果在增大发射机发射功率的同时，又将发射光或接收光聚焦，则控制距离可大大增加。本次设计的要求是控制距离为 40-50 米，所以，一般的遥控电路不能满足要求。所以就要求我们能设计出能适用于中远距离遥控的电路。 第一章 红外遥控原理红外线发射接收主控器件部分 1. 1 红外遥控的原理 遥控信通常红外遥控系统由发射和接收两部分组成，应用编/解码电路专用集成电路芯片来进行控制操作，如图 3.1 所示，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、红外发送器。接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。红外发送每次编码的发送是一个键值，

21、即一个十六进制的数据。为了达到一次能发送一组数据（如车次号，通常为三位十进制数） ，我们可以采用 89C2051 的软件编码/解码的方法，先一次性输入一组车号，按下发送键后，全部发送出；同时在接收时，用连续接收方法，一次性解码所有数据6。图 3.1 控制系框图常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 5 -51.2 遥控发射器及其编码 现在专用的发射与接收器件越来越多，在这就不做过多的介绍。下面介绍一款用 AT89C2051 单片机来实现的遥控装置。工作原理：图 3.2 为红外线发射电路原理图，K0 至 K7 为遥控按钮，单片机 P3.4端口控制红外线的发射。T1 作为发射时间控

22、制器，T0 作为红外线发射频率控制器。当有按键按下时，控制软件启动定时器 T0、T1， T0 定时溢出，中断程序使P3.4 端口状态反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就可得到不同的发射频率。T1 定时溢出，中断程序关闭 T0 定时器，停止红外线发射。程序见清单。软件设计参数为：T1 定时时间为 100ms，K0 至 K7 按钮所对应的红外线发射频率分别为 300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400 Hz21。图 3.2 红外线发射电路原理图程序清单见附录 1。下面介绍另外一种编码方法：遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两

23、大类。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 0.565ms、间隔 0.56ms、周期为 1.125ms的组合表示二进制的“0” ；以脉宽为 0.565ms、间隔 1.685ms、周期为 2.25ms 的组合表示二进制的“1” ，其波形如图 3.3 所示。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 6 -6图 3.3 波形图上述“0”和“1”组成的 32 位二进制码经 38kHz 的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图图 3.4 所示

24、。图 3.4图 3.5 发射波形图UPD6121G 产生的遥控编码是连续的 32 位二进制码组，其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制 01H；后 16 位为 8 位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G 最多额 128 种不同组合的编码。遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种 32 位二进制码，周期约为 100ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4563ms 之间，图 3.5 为发射波形图。当一个键按下超过 36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组 108ms 的编码脉冲,

25、这108ms 发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低 8 位地址码（9ms18ms）,高 8 位地址码（9ms18ms）,8 位数据码（9ms18ms）和这 8 位数据的反码（9ms18ms）组成。如果键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）位定义 单发代码格式 连发代码格式 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 7 -7注：代码宽度算法： 16 位地址码的最短宽度：1.1216=18ms 16 位地址码的最长宽度：2.24ms16=

26、36ms易知 8 位数据代码及其 8 位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）8=27ms32 位代码的宽度为（18ms+27ms）(36ms+27ms)1 解码的关键是如何识别“0”和“1” ，从位的定义我们可以发现“0” 、 “1”均以 0.56ms 的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同， “0”为0.56ms,“1”为 1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1” 。如果从 0.56ms 低电平过后，开始延时，0.56ms 以后，若读到的电平为低，说明该位为“0” ，反之则为“1” ，为了可靠起见，延时必须比 0.56ms 长些，但又不能超过 1.12ms,否则

27、如果该位为“0” ，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms 最为可靠，一般取 0.84ms 左右均可。2 2 根据码的格式，应该等待 9ms 的起始码和 4.5ms 的结果码完成后才能读码6。1.3 红外遥控信号的接收 接收电路可以使用一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。 1.4 红外遥控的优点红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强

28、、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰，因此方便安全。15 红外遥控的发射器件 在这里我们采用 BA5104 做编码电路，由于采用晶振稳频，工作稳定可靠，静态功耗很低，可以不使用电源开关。1 至 16 各引脚功能为：C1常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 8 -8C11C22K13K24K35K46K57Vss8K69K710K811OSC212OSC113LED14DO15VDD16BA5104

29、第二章 遥控窗帘的组成及原理2. 1 遥控窗帘电源图如下：VoutVinGNDIC78L0512J112VD1IN4004D2IN4004D3IN4004D4IN4004D5IN4004C10.1C?CAPC310uVDDVBBVCC3VC210uR151功能：电源部分通过外接插座输入交流 12V 或者直流 13-14V 电压，交流电经过整流滤波后，输出电压为 12V 的 VDD，为控制继电器提供工作电压。同时经过3 端集成稳压器 IC2 稳压后输出 5V 电压 VBB,为讯响电路、红外接收电路、显示电路提供电源，5V 电源经过二极管 D4、限流电阻 R1 后，为单片机提供 VCC 电压，E1

30、 是直流供电电源，电压为 3V3.6V,在本电路中为了节省成本，使用两节 5 号普通电池，C6 和 C7 是单片机电源滤波电容。平时交流电正常的情况下，5V 电源为单片机供电的同时，也为电池浮充电，大大延长了电池的使用寿命，当交流电停电的时候，电池仅为单片机供电，单片机在掉电状态下维持时钟的正常走时，VBB 供电被 D4 隔断。在控制器设置成手动控制时，单片机除执行任务外，均处于睡眠状态，遥控器信号的到来，单片机从睡眠中唤醒，恢复正常工作，所以手动状态下当交流停电时，电池的耗电电流更小。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 9 -92. 2 遥控器原理图如下C11C22K13

31、K24K35K46K57Vss8K69K710K811OSC212OSC113LE D14DO15VDD16A1BA5104A?LT E5208AC310uS1S2SD1SD2SD3SD4SD5SD6SD7VCCSD8455KHZC1100pC2100pR4.7VT19104VT28050D12. 3 接收器工作原理本电路见图 3.6，主要由红外接收头和组成的红外控制开关电路。红外接收头静态时输出高电平。当收到遥控发射器送来的红外脉冲信号时，接收头的第脚输出低电平（脉冲信号） 。经整形、放大、倒相而得到负脉冲信号，再由、检波，延时送至（达到反相器的阈值电压），致使输出低电平，然后端电压经放电，

32、使输入端低于反相器的阈值电压，输出端恢复高电平。这样，每按动一次红外发射器，在输出端就得到一个负脉冲信号，去触发由和组成的双稳态电路，促使双稳态电路翻转，输出或电平，通过控制单向可控硅的导通或截止图 3.6 红外接收电路常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 10 -10遥控编码脉冲的串并转换红外遥控接收头解调出的编码是串行二进制码，包含着遥控器按键信息。但它还不便于 CPU 读取识别，因此需要先对这些串行二进制码进行解码。基于 EPROM 的遥控解码原理 经过串并转换，我们得到了 8 位并行遥控码。为了让 CPU 读取这个并行遥控码，通常的方法是在转换完成后产生一个中断，通知

33、 CPU 来读取遥控信息。但这样做要占用 CPU 一个外部中断资源并需编写额外的中断服务程序，显得比较烦琐。尤其是当仪器系统的软件不是由自己开发而又要加装遥控时更是无能为力。因此，我们想寻求一种不占用仪器 CPU 的软、硬件资源而实现遥控的方法，使键盘输入和遥控输入统一起来，占用同一个端口、同一个中断、同一个中断服务程序。简言之，要做到对 CPU 是透明的，似乎只有一个键盘输入单元在工作，只须访问它来进行键盘扫描、键码读出操作。但实际上却有遥控器与键盘两套键输入硬件在同时而独立地工作。 考察一下智能仪器的键盘扫描输入原理。在这种方式下，CPU 通过输出指令使键盘矩阵的行扫描线依次为“0” （低

34、电平） ，同时监测键盘矩阵的列扫描线。若无键按下，则列扫描线输出全“1” （高电平） ；若有键按下，则此键所在列线输出为“0” ，再结合行扫描线此时的状态，就可具体定位按键。我们设想，可否将遥控接收头输出的含有按键信息的 8 位遥控码通过某种转换，并入键盘矩阵电路，当遥控器有键按下时，就会在机上键盘对应键处产生一个“模拟”按键动作，产生一个键码可供 CPU 读取。所谓“模拟”是指并没有机械按键动作，但对于键盘矩阵电路而言却产生一个低电平，效果和机械按键动作完全一样。这样就将遥控键盘和本机键盘统一起来，二者的键数和键功能定义都一样，一个相同的键在遥控器上按下和在本机键盘上按下对 CPU 而言没有

35、任何区别，只不过对键盘矩阵来说前者是软接触，后者是硬接触。根据遥控器上按键与本机键盘按键的一一对应方案，我们可以导出实现“模拟”按键的逻辑真值表（其中 C0C4 为列扫描线） 。 这是一个 12 变量输入 S 变量输出的组合逻辑函数，最小项总数为1620320 个。若用普通逻辑门电路来实现这样的功能将是十分麻烦的，用PLD（可编程逻辑器件）来做就要简单得多。EPROM 就是一种与阵列固定、或阵列可编程的逻辑器件。如果把 EPROM 的输入地址 A0，A1，AN 视为输入逻辑变量，同时把输出数据 D0，D1，DM 视为一组多输出逻辑变量，那么输出与输入之间也就是一组多输出的组合逻辑函数。而且，E

36、PROM 地址译码器的输出包含了全部输入变量的最小项，每一位数据输出又都是这些最小项之和，因而任何形式的组合逻辑函数均能通过向 EPROM 中写入相应的数据来实现。不难推想，具有位输入地址和 M 位数据输出的 EPROM 可以获得一组（最多为 M 个）任何形式的N 变量组合逻辑函数。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 11 -11根据这个原理，选用 4K8EPROM2732，可以实现任意 12 变量输入、8 变量输出的组合逻辑函数。在本机遥控系统中，利用了 EPROM 的 D0D4 五根数据线和全部 12 根地址线，通过向 2732 中固化上表所示的逻辑真值表，从而实现了关

37、键的遥控解码，使遥控器上按键与本机键盘按键一一对应起来。需要指出的是，EPROM 的地址译码是全译码，而在本方案中占据地址线 A0A7 的 8 位遥控码只有20 种有效码值（20 个键） ，即一页（2S6 字节）中只有 20 个有效数据，则应将剩余空间填入 0FFH。由解码电路图 3 可见，EPROM2732 的地址线 A0-A7 接至 8 位输出锁存移位寄存器 74HCS9S 的输出（即 8 位遥控码） ，A8A11 接至键盘矩阵的行扫描线R0R3；2732 的 8 根数据线使用了其中的 S 根 D0D4，接至键盘矩阵的列扫描线C0C4，2732 的（片选端）接地,(读信号)接至施密特与非门

38、 4093 的 3 脚输出，此输出为双单稳 74HC123 的 1Q、与非的结果。当遥控器上没有按键按下时，EPROM2732 的端为“1” ，使得 2732 的数据线D0D4 为高阻态与键盘矩阵线脱离，而本机键盘的扫描与读出照常进行不受影响，若遥控器上有键按下时，经红外发射、接收对应的位遥控码出现在 74HC595 的输出端，并作为 EPROM2732 的 A0A7 输入，此时的行扫描码（CPU 发出）作为A8A11 输入，2732 的端为低电平，读出 A0A11 指定单元的数据，将其中 D0D4放在键盘矩阵列线上。D0D4 中只有一位为“0” ，指示着哪一列有键按下，这样就由遥控接收、解码

39、电路模拟了一次“按键”动作。接下来 CPU 对这个“按键”动作的响应、处理就和本机键盘完全一样了。解码程序红外一开始发送一段 13.5ms 的引导码，引导码由 9ms 的高电平和 4.5ms 的低电平组成，跟着引导码是系统码，系统反码，按键码，按键反码，如果按着键不放，则遥控器则发送一段重复码，重复码由 9ms 的高电平，2.25ms 的低电平，跟着是一个短脉冲。程序流程图下：常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 12 -12解码程序在比较器中断服务程序中实现。第一个下降沿表明编码输出开始，这时将时间记录为 last_time,当比较器输出跳为高电平时，记录当前时间为curr

40、ent_time,并且记录脉冲宽（current_time-last_time）判断收到的是宽脉冲还是窄脉冲,如果是宽脉冲记录为 0，窄脉冲记录为 1。每一组有效的编码由 24 为组成，因此程序中需要有一个脉冲计数变量来记录是否有 24 位码，只有确认收到 24 位码后，才认为这次按键有效。同时需要防止将用户的一次按键解释为多次按键，需要有去抖功能。可以设一个变量来记录同一个键值收到的次数，当它的记录小于某一预定的值时，表示用户在进行同一操作。完整的接收到一组编码后，在中断程序中将键值有效标志 key_flag 置 1，主程序循环中如果查询到 key_flag 为 1 则保存这个键码，即完成一

41、次解码操作。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 13 -13原理图Vss1DI2HP13HP24HP35HP46HP57HP68CP19CP210C211C112OSC13VDD14IC2BA5204ICBA5302VT99014R910KS1S2C11000pR1043KR15.1KR25.1KR35.1KR45.1KR55.1KR65.1KR75.1KR85.1KVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.6P0.52. 4 功能控制电路工原理作本电路中的硬件比较简单，其功能的实现主要由软件完成。常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 14 -1

42、4Y1C230pC330pVBBR111KC522uVBBP0.01P0.12P0.23P0.34P0.45P0.56P0.67P0.78XTAL19XTAL210RST11Vss12VCC13P1.014P1.115P3.217P1.216P3.318P3.419IC38051123U1AND=1A1NOR=1A2NORA4NORU7NANDDS1LAMPQ5NPNVDDHP1HP2HP3HP4HP5HP6CPWW2. 5 窗帘控制器原理常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 15 -15 图 1二、工作原理解说：电流流过的路叫做电路电路分为 8 个部分，分别是把其他形式的能

43、转换成电能的装置叫做电源电源部分、显示部分、鸣响提示部分、红外线接收部分、数据储存部分、光控电路测光部分、电机控制执行部分、单片机主控器件部分。把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源电源部分通过外接插座输入交流 12V 或者直流 13-14V 电压电压，交流电经过整流只传输信号中所需要的频谱而滤除其他频谱的一种频率选择技术滤波后，输出电压为 12V 的 VDD，为控制是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”继电器提供工作电压。同时经过 3 端集成稳压器 IC（integrated circuit）集成电路IC2 稳压后输出5V 电压 VBB,为讯响电流流过的路叫做电路电路、红外接收电路、

44、显示电路提供把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源电源，5V 电源经过二极管二极管 D4、限流电阻电阻 R18 后，为单片机提供 VCCCC 电压，E1 是直流供电电源，电压为 3V3.6V,在本电路中为了节省成本，使用两节 5 号普通电池，C6 和C7 是单片机电源滤波电容电容。平时交流电正常的情况下，5V 电源为单片机供电的同时，也为电池浮充电，大大延长了电池的使用寿命，当交流电停电的时候，电池仅为单片机供电，单片机在掉电状态下维持时钟的正常走时，VBB 供电被 D4 隔断。在控制器设置成手动控制时，单片机除执行任务外，均处于睡眠状态，遥控器遥控器信号的到来，单片机从睡眠中唤醒，恢复正常工

45、作，所以手动状态下当交流停电时，电池的耗电电流电流更小。显示电流流过的路叫做电路电路使用一个 0.56 英寸的共阳高亮度数码管数码管，限流电阻电阻取用 11.5K.鸣响电流流过的路叫做电路电路由单片机的 P1.0 兼用，除驱动数码管数码管的数点之外，兼用音频信号输出，音频信号通过 R20、C10 输入到三极管 V6的基极上，三极管驱动发声器发声。二极管二极管 D3 用来提供 C10 的放电回路，保证交流信号的正常耦合。发声器发出的声音有单片机软件来实现和控制，常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 16 -16不同的情况下发出不同音调、不同时间长度的鸣响来，也可以编制乐音声音发

46、声。红外线接收电流流过的路叫做电路电路使用一个集成红外接收器，型号是HS3008，静态时输出端输出高电平电平，当接收到红外信号后，按红外信号的数据波形输出负脉冲数据信号。红外信号输出到单片机的 P3.2 ，该口对应的第二功能是外部中断 0 (INT0)，利用该口的第二功能，一旦红外线信号到来，P3.2 被拉低，单片机中止当前的工作转移到接收、处理红外信号。开启中断功能的目的，既减轻了单片机的工作负担，又保证接收到的红外信号的完整性，同时在手动工作状态下，单片机进入睡眠后，利用外部中断功能完成对单片机的唤醒。光控电流流过的路叫做电路电路有 GM1、C5、V3 组成，利用了单片机的P3.4 和 P

47、3.5 完成对环境亮度的测试工作。GM1 可以使用光敏电阻电阻或者光敏二极管二极管，本电路中使用光敏二极管光敏二极管。C3 和 GM1 组成 RC充放电回路，P3.4 处于高电平电平的时候，P3.4 的高电压电压用过 GM1 的正向电阻电阻向 C3 充电，当 P3.4 被单片机拉低后，C3 通过光敏元件放电，光敏二极管工作在反向电压状态下，此时环境亮度决定了光敏二极管的光阻值，光阻值大，C3 放电速度慢，反之放电速度快。适当控制 P3.4 的拉低脉冲宽度，使得 C3 放电工作在线性比较好的一个工作段上。P3.5 用来检测 C3 在 P3.4 拉低期间放电的电压状态，当 C3 电压下降到 1/2

48、VCCCC 以下后，P3.5 测得数据“0”，反之测得数据“1”，为了减小 P3.5 对 C3 充放电的影响，C3 充放电电压通过三极管 V3 组成的射极输出器连接到 P3.5 上，射极输出器的高输入阻抗阻抗减小了 P3.5 对 RC 充放电电路的影响。电机执行部分完全受单片机的控制，通过单片机的 P3.0 和 P3.1 完成。单片机复位状态下 P3.0 和 P3.1 输出高电平电平，三极管 V1、V2，V4、V5 截止，两个是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”继电器 J1、J2 释放状态，方向可逆的电动机因无把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源电源供电而停止。当 P3.0 或者

49、P3.1 其中有一个被拉低后，两个继电器便会有一个导常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 17 -17通，例如 P3.0 拉低后 V1 导通、V4 导通，J1 吸合，电机得电转动，当只有 P3.1拉低后，电机则反方向转动，实现了窗帘的拉开和关闭。两个是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”继电器的工作状态受单片机控制，在同一个时间内两个继电器仅能有一个吸合。即便是在电机工作期间，操作了反向转动按键，单片机也是先释放当前工作的继电器，并延时一段时间后再吸合另外一个继电器，防止了电机正反工作线圈同时通电的冒险。单片机是本电流流过的路叫做电路电路中的核心器件，担负整个电路的管

50、理。电路中使用 P1 口的 8 个 I/O 口分别驱动数码管数码管的 7 个笔划和数点。这样做的目的是 AT89C2051 用于本电路中，其 I/O 口比较富裕，这样的驱动显示节省一个显示驱动电路，同时显示的数字和字符完全通过软件编写的，可以编写更多的字符。所以数码管除显示 09 数字外，还可以显示软件编辑的任意字符，数点用来指示工作状态和不同的设置状态。单片机的复位脚使用 C1、R14 组成上电复位电路，K1 是手动复位按键，实践中得知本复位按键用到的时候很少。数点控制脚兼用鸣响信号输出端，输出的音频信号通过 R20、C10 输入到 V6的基极，放大后推动发声器 Y1 发声。D3 是 C10

51、 的泄放电阻电阻，保证交变信号的正常耦合。单片机的 P3.3 和 P3.7 口作为 IIC（integrated circuit）集成电路IC 储存器的总线，本电流流过的路叫做电路电路使用 AT24C02 完成对设置状态和设置数据的储存。本电流流过的路叫做电路电路中的硬件比较简单，其功能的实现主要由软件完成。软件的设计思路通过框图形式说明如下,框图见附图 2。(另有大附图)2. 6 8051 单片机的功能应用2.6.1 主要功能常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 18 -18 1.8 为 CPU。2.片内带振荡器，振荡频率 fosc 范围为 1.212MHZ；可有时钟输出。

52、3.128 个字节的片内数据存储器。4.4K 字节的片内程序存储器（8031 无） 。5.程序存储器的寻址范围为 64K 字节。6.片外数据存储器的寻址范围为 64K 字节。7.21 个字节专用寄存器。8.4 个 8 位并行 I/O 接口：P0、P1、P2、P3。9.1 个全双工串行 I/O 接口，可多机通讯。10.2 个 16 位定时/计数器。11.中断系统有 5 个中断源，可编程为两个优先级。12.111 条指令，含乘法指令和除法指令。13.有强的位寻址、位处理能力。14.片内采用单总线结构。15.用单一+5V 电源。52 子系列主要有 8032、8052 两种机型。与 51 子系列的不同

53、在于：片内数据存储器增至 256 个字节；片内程序存储器增至 8KB（8032 无） ；有 3 个 16 位定时器/计数器；有 6 个中断源。其他性能均与 51 子系列相同。2.6.2 内部结构它含运算器、控制器、片内存储器、4 个 I/O 接口、串行接口、定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能器件。2.6.3 外部引脚说明 MCS-51 系列单片机芯片有 40 个引。见图。用 HMOS 工艺制造的芯片采用双列直插式封装。低功耗的、采用 CHMOS 工艺制造的机型（在型号中间家一“C”字作为识别，如 80C31、80C51、87C51）也有用方型封装结构的。 现将各引脚分别说明如下： 1.主电

54、源引脚 Vcc：接+5V 电源正端。 Vss：接+5V 电源地端。 2.外接晶体引脚 XTAL1：片内反相放大器输入端。 XTAL2：片内反相放大器输出端。外接晶体时，XTAL1 与 XTAL2 各接警惕的常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 19 -19一端，借外接晶体与片内反相放大器构成振荡器。 3.输入/输出引脚 P0.0P0.7：P0 口的 8 个引脚。在不接片外存储器与不扩展 I/O 接口时，可作为准双向输入/输出接口。在接有片外存储器或扩展 I/O 接口时，P0 口分时复用为低 8 位地址总线和双向数据总线。 P1.0P1.7：P1 口的 8 个引脚。可作为准双向

55、 I/O 接口使用。对于 52 子系列，P1.0 与 P1.1 还有第二种功能：P1.0 可作为定时器/计数器 2 的计数脉冲输入端 T2；P1.1 可作为定时器/计数器 2 的外部控制端 T2EX。 P2.0P2.7：P2 口的 8 个引脚.一般可作为准双向 I/O 接口；在接有片外存储器或扩展 I/O 接口且寻址范围超过 256 字节时,P2 口用为高 8 为地址总线。 P3.0P3.7：P3 口的 8 个引脚，除了作为准双向 I/O 接口使用外，还具有第二功能，具体如下： P3.0：RXD （串行输入口） P3.1：TXD （串行输出口） P3.2：INT0 （外部中断 0 请求输入端）

56、 P3.3：INT1 （外部中断 1 请求输入端） P3.4：T0 （定时器/计数器 0 计数脉冲输入端） P3.5：T1 （定时器/计数器 1 计数脉冲输入端） P3.6：WR （片外数据存储器写选通信号输出端） P3.7：RD （片外数据存储器读选通信号输出端）MCS-51 系列单片机外部引脚图常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 20 -204.1.4 单片机接口技术80C51 的串行通信口是一个功能强大的通信口，而且是相当好用的通信口，用于显示驱动电路再合适不过了，下面我们就根据这种需要设计一个用两个串行通信口线加上两根普通 I/O 口，设计一个 4 位 LED 显示

57、电路。当然只要再加上两根 I/O 口线即可轻易实现8 位 LED 的显示电路7。图 4.1 串行动态 LED 扫描电路图是电原理图，我们还是采用 C2051 单片机，同时用廉价易得的 74LS164 和74LS138 作为扩展芯片。74LS164（详细技术手册）是一个 8 位串入并出的移位寄存器，其此处的功能是将 C2051 串行通信口输出的串行数据译码并在其并口线上输出，从而驱动 LED 数码管。74LS138 是一个 3-8 译码器，它将单片机输出的地址信号译码后动态驱动相应的 LED。但 74LS138 电流驱动能力较小，为此，我们使用了未级驱动三极管2SA1015 作为地址驱动。将 4

58、 只 LED 的段位都连在一起，它们的公共端则由 74LS138 分时选通，这样任何一个时刻，都只有一位 LED 在点亮，也即动态扫描显示方式，其优点在上一节中我们已经阐述。使用串行口进行 LED 通信，程序编写相当简单，用户只需将需显示的数据直接送串口发送缓冲器，等待串行中断即可，看看下面的程序。程序清单 ORG 0100H MOV SCON,#00H ;串行口工作方式 0MAIN: MOV R3，#00H ；字型码初始地址LOOP： MOV R4，#0E8H ；循环显示某个字符DELAY： ACALL DISPLAY ；显示 DJNZ R4，DELAY ；延时时间未到继续 INC R3 ；

59、显示下个字符常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 21 -21 CJNE R3，#OAH，LOOP ；未显示到“9”继续 AJMP MAIN ；返回主程序DISPLAY：CLR P3.2 CLR P3.3 ；选中第一位 ACALL DISP ；显示 ACALL DELAY1 ；延时 10MS SETB P3.3 ；选中第二位 ACALL DISP ACALL DELAY1 SETB P3.3 ；选中第三位 CLR P3.2 ACALL DISP ACALL DELAY1 SETB P3.2 ；选中第四位 SETB P3.3 ACALL DISP ACALL DELAY1 RE

60、TDIS： MOV A，R3 MOV DPTR，#TABLE MOVC A，A+DPTR ；查表 MOV BUFF，A ；送发送缓冲器WAIT： JNB TI，WAIT ；等待串行中断 CLR TI RETDELAY1： MOV R6，#10H ；延时子程序LOOP1： MOV R7，#38HLOOP2： DJNZ R7，LOOP2 DJNZ R6，LOOP1 RETTABLE： DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H DB 92H，82H，0F8H，80H，90H END ；程序结束 102.6.4 单片机抗干扰技术在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬

61、件资源、可靠性好越来越受到重视。下面以 MCS-51 单片机系统为例，对微机系统软件抗干扰方法进行研究。 2.6.5 软件抗干扰方法的研究常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 22 -22 在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是： 一、消除模拟输入信号的嗓声（如数字滤波技术） ；二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。本文针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。 2.6.6 指令冗余 CPU 取指令过程是先取操作码，再取操作数。当 PC 受干扰出现错误，程序便脱离正常轨道“乱飞” ，当乱飞到某双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出错。若“飞”

62、到了三字节指令，出错机率更大。 在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写称为指令冗余。通常是在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的 NOP。这样即使乱飞程序飞到操作数上，由于空操作指令 NOP 的存在，避免了后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。此外，对系统流向起重要作用的指令如 RET、 RETI、LCALL、LJMP、JC 等指令之前插入两条 NOP，也可将乱飞程序纳入正轨，确保这些重要指令的执行。 2.6.7 拦截技术 所谓拦截，是指将乱飞的程序引向指定位置，再进行出错处理。通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。因此先要合理设计陷阱，其次要将陷阱安排在适当的位置。

63、 1 软件陷阱的设计 当乱飞程序进入非程序区，冗余指令便无法起作用。通过软件陷阱，拦截乱飞程序，将其引向指定位置，再进行出错处理。软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址 0000H 的指令。通常在 EPROM 中非程序区填入以下指令作为软件陷阱： NOP NOP LJMP 0000H其机器码为 0000020000。 2 陷阱的安排 通常在程序中未使用的 EPROM 空间填 0000020000。最后一条应填入020000，当乱飞程序落到此区，即可自动入轨。在用户程序区各模块之间的空余单元也可填入陷阱指令。当使用的中断因干扰而开放时，在对应的中断服务程序中设置软件陷阱，能及时捕获错误

64、的中断。如某应用系统虽未用到外部中断 1，外部中断 1 的中断服务程序可为如下形式： NOP NOP RETI常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文- 23 -23 返回指令可用“RETI” ，也可用“LJMP 0000H” 。如果故障诊断程序与系统自恢复程序的设计可靠、 完善，用“LJMP 0000H”作返回指令可直接进入故障诊断程序，尽早地处理故障并恢复程序的运行。 考虑到程序存贮器的容量，软件陷阱一般 1K 空间有 2-3 个就可以进行有效拦截。2.6.8 软件“看门狗”技术 若失控的程序进入“死循环” ，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环” 。通过不断检测程序循环运

65、行时间，若发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环” ，需进行出错处理。“看门狗”技术可由硬件实现，也可由软件实现。 在工业应用中，严重的干扰有时会破坏中断方式控制字，关闭中断。则系统无法定时“喂狗” ，硬件看门狗电路失效。而软件看门狗可有效地解决这类问题。 笔者在实际应用中，采用环形中断监视系统。用定时器 T0 监视定时器 T1，用定时器 T1 监视主程序，主程序监视定时器 T0。采用这种环形结构的软件“看门狗”具有良好的抗干扰性能，大大提高了系统可靠性。对于需经常使用 T1 定时器进行串口通讯的测控系统，则定时器 T1 不能进行中断，可改由串口中断进行监控（如果用的是

66、MCS-52 系列单片机，也可用 T2 代替 T1 进行监视） 。这种软件“看门狗”监视原理是：在主程序、T0 中断服务程序、T1 中断服务程序中各设一运行观测变量，假设为 MWatch、T0Watch 、T1Watch,主程序每循环一次，MWatch 加，同样 T0、T1 中断服务程序执行一次，T0Watch、 T1Watch 加。在 T0 中断服务程序中通过检测 T1Watch 的变化情况判定 T1 运行是否正常，在 T1中断服务程序中检测 MWatch 的变化情况判定主程序是否正常运行，在主程序中通过检测 T0Watch 的变化情况判别 T0 是否正常工作。若检测到某观测变量变化不正常，比如应当加 1 而未加 1，则转到出错处理程序作排除故障处理。当然，对主程序最大循环周期、定时器 T0 和 T1 定时周期应予以全盘合理考虑5。限于篇幅不赘述。2.6.9 系统故障处理、自恢复程序的设计 单片机系统因干扰复位或掉电后复位均属非正常复位，应进行故障诊断并能自动恢复非正常复位前的状态。2.6.10 非正常复位的识别 程序的执行总是从 0000H 开始，导致程序从 0000H 开始执行有