单片机课程设计报告

单片机系统课程设计报告。

专业：电气技术。

学生姓名：朱海李威张杰。

学号。指导教师：陈高燕。

完成日期：2014 年 7 月 5 日。

目录。1 设计任务和性能指标 1

1.1设计任务 1

2 设计方案 1

2.1方案论证 2

2.2总体设计框图 2

3 系统硬件设计 4

3.1红外线解码电路设计 4

3.11单片机介绍4

3.12时钟电路及rc复位电路4

3.2红外遥控电路 6

3.2.1 采用tc9012芯片编码的遥控器6

3.2.2 红外发射电路7

3.3红外接收显示电路 9

3.3.1红外接收电路9

3.3.2 四位共阳极数码管11

4 系统软件设计 13

4.1 红外接收主程序电路流程图 13

4.2 红外接收子程序电路流程图 13

5 心得体会 15

参考文献 16

附录1 系统原理图 17

附录2 程序清单17

1 设计任务。

整个控制系统的设计要求：被控设备的控制实时反应，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于1s；整个系统的抗干扰能力强，防止误动作；整个系统的安装、操作简单，维护方便；成本低。

红外载波、编码电路设计要求：单片机定时器精确产生38khz红外载波；根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。

红外解码电路设计要求：精确接收红外信号，并对所接收信号进行解码、放大、整形、解调等处理，最后输出ttl电平信号；对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。

设备扩展模块设计要求：直流控制交流；抗干扰能力强；反应迅速不产生误动作；能承受大电流冲击。

驱动与开关。

方案一：采用晶闸管直接驱动。

其优点是体积小，电路简单，外围元件少。但控制电流小，大电流晶闸管成本高，并且隔离性能差。

方案二：采用三极管驱动。

其体积大，外围元件多。优点是控制电流大，隔离性能好。

根据本次实验情况，拟采用方案一。

经过上述方案的分析选择，得出系统硬件由以下几部分组成：红外遥控器，51单片机最小系统，接收放大于一体集成红外接收头，四位数码管。

整体设计思路为：根据扫描到不同的按键值转至相对应的rom表读取数据。确认设备及菜单选择键后at89s2将从rom读取出来的值，按照数据处理要求从p2.

5输出控制脉冲与t0产生的38khz的载波（周期是26.3μs）进行调制，经npn三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用hs0038一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据采集、解码的功能，只要在接收端int0检测头信号低电平的到来，就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。

然后根据所得的指令去操作相应的用电器件工作，如图1-1所示。

图2-1 电路设计整体框图。

at89s52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系统可编程flash 存储器。使用atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51 产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得at89s52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。at89s52具有以下标准功能：8k字节flash，节ram，32 位i/o 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，at89s52 可降至0hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

图3-1 at89s52引脚图。

at89s52芯片内部有一高增益反相放大器，用于构成振荡器反相放大器的输入端为xtal1，输出端为xtal2。在xtal1、xtal2（第引脚）两端接一个石英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为11.

0592mhz，c12、c13是两个瓷片电容，与晶振y2构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对频率进行微调，一般取30～45pf左右。使用该电路可产生稳定的11.

0592mhz频率，受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图2-2所示：

图3-2 晶振电路。

复位是单片机初始化操作，其主要功能是把pc初始化为0000h，使单片机从0000h单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。

复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。该复位电路如图2-3所示。

复位电路采用了按键与上电复位。上电与按键均可以有效复位。上电瞬间rst引脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的c11的充电，rst引脚的高电平逐渐下降。

rst引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻r11、r10分压到达reset引脚，实现复位操作。

图3-3复位电路图

tc9012 是一块用于东芝系列红外遥控系统中的专用发射集成电路，采用cmos 工艺制造。它可外接32 个按键，提供 8 种用户编码，另外还具有3 种双重按键功能。tc9012 的管脚设置和外围应用线路都进行了高度优化，以配合pcb 的布图和低成本的要求。

图3-4 tc9012引脚图。

低压cmos 工艺制造，低功耗超小静态电流，低工作电压，精简条指令码，8 种用户编码可选择，tsop-20、sop20、cob 可选的封装形式。

应用范围：电视机、组合音响设备、录音卡座、vcd、*** **机。

将脉冲编码信号调制在载波振荡器产生的载波上（也称脉码调制），然后用这脉码调制信号去驱动红外发光二极管，以发出经过调制的红外光波，其红外遥控系统电路如图2-5所示。

图3-5红外遥控系统电路框图。

通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38khz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是pwm码(脉冲宽度调制码)和ppm码(脉冲位置调制码）。前者以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。

后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。脉宽为0.56ms、间隔0.

565ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.56ms、间隔1.

69ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。如图2-6示。

本设计是以ppm码（脉冲位置调制码）对红外数据的发送进行论证。

图3-6 指令脉冲图。

遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码，由宽度为4.5ms的高电平和宽度为4.

5ms的低电平组成（不同的红外家用设备在高低电平的宽度上有一定区别），用来标志遥控编码脉冲信号的开始。如图2-7所示。

图3-7 信号引导码图。

系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控系统，防止各遥控系统的误动作功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中数据是否产生差错。脉冲位置表示的“0”和“1”组成的32位二进制码，前16位控制指令，控制不同的红外遥控设备。

而不同的红外家用电器又有不同的脉冲调控方式，后16位分别是8位的功能码和8位的功能反码。串行数据码时序图如2-8所示。

图3-8 串行数据码时序图。

将要发送的指令脉冲编码信号调制在38khz的载波上，可以增加信号的抗干扰能力，提高信号传输效率。信号调制时序如2-9所示。

图3-9 信号调制图。

tc9012作为红外遥控器控制核心，遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。以ppm码（脉冲位置调制码）对红外数据调制在38khz的载波上对外进行发射信号。

硬件电路组成有：红外接收电路、电源电路、1602液晶显示电路。

hs0038是用于红外遥控接收的小型一体化接收头，集成红外线的接收、放大、解调，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，中心频率38.0khz。接收器对外只有3个引脚：

out、gnd、vcc与单片机接口非常方便。

1脚接电源（+vcc），2脚gnd是地线（0v），3脚脉冲信号输出，，只要检测到int0信号下降沿从而测出控制指令的功能。

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