红外遥控器控制电子表单片机课程设计

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1、绪论随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求越来越高，精准数字计时的 消费需求也是越来越多。二十一世纪的今天，最具代表性的计时产品就是LED电子钟，它是近代世界钟表业界的 第三次革命。第一次是摆和摆轮游丝的发明，相对稳定的机械振荡频率源使钟表的走时差从 分级缩小到秒级，代表性的产品就是带有摆或摆轮游丝的机械钟或表。第二次革命是石英晶 体振荡器的应用，发明了走时精度更高的石英电子钟表，使钟表的走时月差从分级缩小到秒 级。第三次革命就是单片机数码计时技术的应用，使计时产品的走时日差从分级缩小到 1/600 万秒，从原有传统指针计时的方式发展为人们日常更为熟悉的夜光数字显示方式，直 观明

2、了，它符合消费者的生活需求！因此，LED电子钟的出现带来了钟表计时业界跨跃性的 进步。我国生产的LED电子钟有很多种，总体上来说以研究多功能电子钟为主，使电子钟除了 原有的显示时间，日期等基本功能外，还具有闹铃，报警等功能。商家生产的LED电子钟更 从质量，价格，实用上考虑，不断的改进电子钟的设计，使其更加的具有市场。本次课程设计以软件，硬件相结合的方法，设计红外遥控LED电子钟。除了采用集成化 的时钟芯片DS1302外，还采用MCU的方案，利用AT89C52单片机芯片设计制作主控电路， 控制LED数码管输出，分别用来显示时、分、秒，同时利用AT89C52芯片设计红外遥控器， 控制时、分、秒的

3、增加和减少。其最大特点是:硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设 计独特，可靠。AT89C52是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。95年出现在中国市场。其 主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容， 可以很快被中国广大用户接受。一、系统原理由AT89C52的P2 口 8位控制数码管的段选，P0.0至P0.7 口的8位控制数码管位选； DS1302 芯片的 I/O 、SCLK、 RST 口分别连接单片机 P1.0、P1.1、P1.2 三口；蜂鸣器连接 P3.0 口；红外遥控接收头连接P3.2 口。工作原理最基本部分是利用DS1302芯片的时钟功

4、能，单片机只需要给DS1302初值，然后不断的从DS1302中读取数据并在数码管中显示，减 少了单片机内部资源的占用。红外遥控器由AT89C52芯片和4*4键盘构成，通过内部编的二 进制码与电子钟芯片进行通讯，控制电子钟时，分，秒的增加和减少。二、硬件设计本系统采用单片机 AT89C52 为控制核心，系统主要包括显示模块、红外遥控模块和DS1302芯片模块。系统硬件的结构框图2.1 芯片介绍2.1.1 AT89C52 芯片AT89C52是一个低功耗，高性能CM0S8位单片机，片内含具有如下特点：40个引脚 （引脚图如图 1-1 所示）， 4kBytesFlash 片内程序存储器， 128byt

5、es 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O） 口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16 位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDTC）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89C52设计和配置了振荡频率可为OHz并可通过软件设置省电模式。空闲模 式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻 结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片 还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。单片机复位时只要保持RST引脚接2us的高电平即可。在单片机启动0.1S后，

6、电容C 两端的电压持续充电为5V,这是时候10K电阻两端的电压接近于OV, RST处于低电平所以 系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被 短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容 的电压在0.1S内，从5V释放到变为了 1.5V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之和， 这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机 系统自动复位。外接晶振引脚XTAL1和XTAL2接外部晶振和微调电容的一端。振荡电路的频率就是晶体 的固有频率。晶振电路结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频

7、率。晶振提高频率越高， 单片机运行速度越快。单片机一切指令的执行都是建立在晶振提供的时钟频率上。 AT89C52 单片机引脚图如图1U6P1.01PL0PL 1TJI 7vcc PM Tjri I钊vccPI.139POOP1.2338PO.lPI.34PL.3 PLJ 口 1 C上UL LPO.2PO3PO.5P0.6PO.7 Ei-vpp37P0.2P1.45舫pa.3P1.563SP0.4P1.67HL. jPL.fi口 1 134P0.5Pl.7S33P0.6R.ST9RSTtji n.ln vni32P0.7RXD10nvccTXD11PS.liTXD30alhWGEP12U73P3

8、.2/fmT P3.3/rXTF P3.irro P3.sVcc1+0.2V 时，由 Vcc2 向 DS1302 供 电，当 Vcc2v Vcc1 时，由 Vcc1 向 DS1302 供电； SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出； I/O：三线接口时的双向数据线； RST：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，RST 开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次， RST 提供结束单字节或多字节数 据传输的方法。DS1302电路引脚如图2； DS1302内部主要寄存器分布表如图3；图 2 DS1302 电路引脚图2.1.3 74LS245 芯片74LS245 是我

9、们常用的芯片，用来驱动 led 或者其他的设备，它是 8 路同相三态双向总 线收发器，可双向传输数据74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。 当AT89C52单片机的P0 口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总 线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“O”，信号由B向A传输；（接收）DIR=“1”， 信号由A向B传输；（发送）当CE为高电平时，A、B均为高阻态。由于P2 口始终输出地 址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2 口与驱动器输入线对应相连。 P0 口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通

10、。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR， 使得RD和PSEN有效时，74LS245输入（PO.l-D1）,其它时间处于输出（P0.1-D1）。2.2 LED 数码管显示原理介绍LED数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分 别由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发 亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮 d亮f不亮c不亮dp不亮。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不 同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数

11、码管由二个或 多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。 发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到 一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。再一个，数码管相对于LCD1602液晶显示器来说具 有亮度大、接口设计比较容易，价格相对较便宜等优点。且在本次设计中恰好能把我们要显 示的数字显示出来。所以，本次设计采用多个LED数码管显示器来显示数字。2.3 红外遥控编码解码原理介绍遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分

12、成两大类，这里我们以运用比较广泛， 解码比较容易的一类来加以说明，现以日本SANY 0公司的的LC7461组成发射电路为例说明编 码原理。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：遥控器发射的信号由一串0和1的二进制代码组成不同的芯片对0和1的编码有所不同。 通常有曼彻斯特编码和脉冲宽度编码。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T”。在编写解码程序时.通过判断脉冲的宽度，即可得 到0或1。

13、上述“0”和“1”组成的42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 4所示bitbic WO.Sbtns1 * KwAn25 ms 1“2.25ms图4LC7461 产生的遥控编码是连续的42 位二进制码组，其中前26 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后16 位为8 位的操作码和8 位的操作反码用于核对数据是否接收准确，如图5所示。图5当遥控器上任意一个按键按下超过36ms时，LC7461芯片的振荡器使芯片激活，将发射 一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个9ms的低电平,和一个4.5ms的高电平，这 个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。具体发射的时序，以及 “0”和“1”的定义如下图6、 7所示，注意这里是指编码之后发射，而在接收程序里面， 0 和 1 的定义是相反的。giiiiiiiiiIII illIIIlinn9msCustom codeCustom codeKey dataKey data13 bits叫43-9 im13 biteL 8 b its 円*8 bits E7 ms Leader code