单片机系统开发与应用工程实习报告-基于AT89S52单片机的遥控器设计

单片机系统开发与应用工程实习 报告 选题名称 : 基于 AT89S52 单片机的遥控器设计 系（院） : 计算机工程学院 专 业 : 班 级 : 姓 名 学 号 : 指导教师 : 学年学期 : 2009 2010 学年 第 2 学期 2010 年 5 月 30 日 摘要： 单片机红外遥控器可以通过非接触式实现对控制系统的操纵，不影响、干扰其他设备 ， 编 解码容易 ， 可进行多路通信。 单片机是将中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器芯片和一些输入 /输出接口电路集成在一个芯片上的微控制器。 红外通信是利用 950nm 近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采用脉冲调制方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射二级管 PH303 以光脉冲的形式发送出去 ,接收端红外接收头 PH302 将接收到的光脉冲转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后 送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后的输出。红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，发射部分由键盘 电路、遥控编码调制电路、放大器、红外发送二极管等组成，当 2X8 键盘有键按下时，遥控编码电路通过键盘行列扫描获得所按键的键值，键值通过编码获得一串键值代码，用编码脉冲去调制 40KHz 的载波信号，放大后通过红外发射二极管发射出去。接收电路将接收的信号通过放大电路将信号放大，经过解调解码后将信号整形输出， 通过单片机控制 LED 灯的亮灭 。 关键字： 红外遥控器 ； 单片机；红外通信； PH303； PH302 目 录 1、课题综述 . 1 2、系统分析 . 2 2.1 红外通信原理 . 2 2.2 单片机系统设计 . 2 2.3 红外发射单元 . 6 2.4 红外接收单元 . 6 3、系统设计 . 7 3.1 硬件设计 . 7 3.2 软件设计 . 9 4、程序清单 .10 4.1 遥控发送程序清单： . 10 4.2 遥控接收程序清单： . 18 总 结 .23 参考文献 .24 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 1 1、 课题综述 课题名称 ： 基于 AT89S52 单片机的遥控器设计。 课题意义 ： 随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。 红外遥控器可以通过非接触式实现对控制系统的操纵，不影响 周边环境， 干扰其他 电器 设备 ， 编解码容易 ， 可进行多路通信。 在一些比较恶劣的环境中使用遥控器，可以保证操作者的安全，它设计简单，价格低廉，是一种应用很广的短程遥控系统。 通过研究遥控器的设计可以学习单片机系统的开发，单片机的工作方式和功能的实现，了解红外通信的原理，实现短程遥控，更系统全面的接触单片机 。 课题要求 ：基于 AT89S52 单片机遥控器晶振采用 12MHz。单个遥控发射模块可以控制多个控制对象，遥控的距离 5-10m,并有一定的角度范围。 预期目标 ：单片机红外遥控器一套。 关键技术 ： 制作遥控器需要解决很多问题，比如 单片机原理和最小系 统设计、红外发射和接收器的工作原理、键盘的扫描 等，最终还要 编写汇编语言 调试运行实现既定的结果。 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 2 2、系统分析 2.1 红外通信原理 红外通信是利用 950nm 近红外波段的红外线为传递信息的载体 ,即通信信道。发端用脉时调制 (PPM)方式 ,将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列 , 并利用该脉冲序列驱动红外线发射管以光脉冲的形式向外发射红外光 , 而接收端将接收到的光脉冲信号转换成电信号 ,在经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调 , 还原成二进制数字电信号后输出。简而言之 ,红外通信的实质就是对 二进制数字信号进行调制与解调 ,以便利用红外信道进行传输 , 而红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。 采用脉宽调制的串行码 ,以脉宽为 0.5ms、间隔 0.5ms、周期为 1ms 的组合表示二进制的“ 0” ；以脉宽为 0.5ms、间隔 1ms、周期为 2ms 的组合表示二进制的“ 1” ,如图 1-1 所示。 上述“ 0”和“ 1”组成的 42 位二进制码经 40khz 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 。 图 2-1 遥控码的“ 0”和“ 1” 2.2 单片机系统设计 一个典型的单片机系统主要由单片机、晶振和复位电路、输入控制电路、输出显示电路以及外围功能器件 5 个部分 组 成。 如图 2-2。 0.5ms 1 ms “0” “1” 0.5ms 2 ms 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 3 图 2-2 单片机系统的组成 单片机最小系统是单片机能够正常运行的最基本电路系统，如图 2-3。通过最小系统与外围设备的链接可以实现不同的功能。 图 2-3 单片机最小系统原理图 晶振、复位电路 输入控制 单片机 输出显示 外围功能器件 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 4 2.2.1 单片机 AT89S52 AT89S52 片内集成 256 字节程序运行空间、 8K 字节 Flash 存储空间，支持最大 64K 外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在 0-33M 之间。片内资源有 4 组 I/O 控制端口、 3 个定时器、 8 个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在 4V 到 5.5V 宽电压范围内正常工作。 2.2.2 复位电路 复位电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。复位电路通常分为两种：上电复位和手动复位。 如图 2-4。有时系统在运行过程中出现程序跑飞的情况，在程序开发过程中，经常需要手动复位。所以本次设计选用手动复位。 当单片机振荡器运行时，在此引脚出现 2 个机器周 期的的高电平 (有低电平到高电平的跳变 )，将使单片机复位。因为人用手将按键按下时的时间远大于 2 个机器周期，所以便能产生复位。 图 2-4 复位电路原理图 2.2.3 晶振电路 晶振电路是维持单片机最小系统运行的基本模块，如图 2-5。它为单片机提供时钟脉冲信号 ，没有晶振电路单片机便不能正常工作。本单片机系统采用的晶振频率为 12MHz，晶振 2 端分别接入单片机的 第 18、 19 引脚， 并联 2 个 30pF 陶瓷电容帮助起振。 它的时钟周期是 1/12us，即它的一个机器周期为 1us。 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 5 图 2-5 晶振电路原理图 2.2.4 按键电路 2*8 矩阵键盘 是一种简易键盘设计 ，如图 2-6。与编 码键盘相比，矩阵键盘不需要专门的编码芯片，从而成本低，设计简单。 键盘的原理是在一端 接入高电平，用单片机一个端口去检测按键另一端的电平，另一端是低 电平时，说明按键被按下。 2*8 矩阵键盘，分为 2 行 8 列，在每列加上拉电阻（加高电平），然后用程序控制行扫描和列扫描，判断具体哪个按 键被按下。由于本身键盘的特点，当手按下按键时，波形不是稳定的，会有一定的抖动。所以设计程序是需要加入消除抖动处理，消除抖动程序调用一个 10ms 的延迟程序即可。 图 2-6 2*8 按键原理图 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 6 2.3 红外发射单元 红外发射单元由单片机最小系统和按键电路，红外发射器电路等组成，遥控发射单元框图如图 2-7。 图 2-7 红外遥控发射单元框图 2.4 红外接收单元 红外遥控接收单元由单片机最小系统和红外接收器、控制对象电路等组成，本实验控制对象和 16 个 LED 发光二极管。遥控接收单元框图如图 2-8。 图 2-8 红外遥控接收单元框图 复位电路 晶振电路 AT89S52 单片机 电源电路 红外发射器 按键电路 复位电路 晶振电路 AT89S52 单片机 电源电路 控制对象 红外接收器 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 7 3、系统设计 3.1 硬件设计 3.1.1 红外发射器电路原理图 电源电路为单片机以及其他模块提供标准 5V 电源。晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号和单片机程序对系统进行相应的控制。SW1-SW16 按键按下时红外发射器发出相应的脉冲序列。红外发射单元根据单片机控制器计算的结果，向红外接收器发送相应的红外脉冲序列，红外发射器电路原理图如图 3-1 所示。 图 3-1 红外发射器电路原理图 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 8 3.1.2 红外接收器电路原理图 电源电路为单片机以及其他模块提供标 准 5V 电源。晶振模块为单片机提供时钟标准，使系统各部分能协调工作。复位电路模块为单片机提供复位功能。单片机作为主控制器，根据输入信号和单片机程序对系统进行相应的控制。 接收模块用来接收红外发射器发出的脉冲序列，并传递给单片机，发光二极管作为被控制的对象，单片机通过对红外接收器电路接收到的脉冲序列进行译码，然后控制相应的发光二极管发光。在实际使用中，电路接上隔离电路和驱动电路就可以用来控制电路开关。红外接收 器电路原理图如图 3-2 所示。 图 3-2 红外接收器电路原理图 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 9 3.2 软件设计 3.3.1 遥控发射流程图 程序开始是对单片机进行初始化设置，循环扫描判断是否有按键按下，如果有按键按下就发射相应的红外信号， 遥控发射程序流程图如图 3-3. 图 3-3 遥控发射程序流程图 3.3.2 遥控接收程序流程图 遥控接收通过中断接收遥控信号，通过延时判断是否有开始脉冲，如果有开始脉冲就开始接收脉冲序列，根据脉冲序列判断需要执行的程序，最终完成相应的功能。遥控接收程序流程图如图 3-4 所示。 开 始 初 始 化 键按下 ? 查是哪个按键按下 发送相应的脉冲信号 N Y 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 10 图 3-4 遥控接收程序流程图 4、程序清单 4.1 遥控发送程序清单： BUTTON0 EQU P1.0 ；P1.0 - P1.3 位键盘行扫描 BUTTON1 EQU P1.1 BUTTON2 EQU P1.2 BUTTON3 EQU P1.3 BUTTON EQU P0 ；P0 口键盘列扫描 BUTTAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,7FH 中 断 延 时 是否开始脉冲 ? 接收脉冲 执行功能 中断返回 N Y 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 11 BUTFUNTAB: LJMP SEN2P ；功能按键列表 LJMP SEN3P LJMP SEN4P LJMP SEN5P LJMP SEN6P LJMP SEN7P LJMP SEN8P LJMP SEN9P LJMP SEN10P LJMP SEN11P LJMP SEN12P LJMP SEN13P LJMP SEN14P LJMP SEN15P LJMP SEN16P LJMP SEN17P RET DLY: MOV R2,#0FFH ；513 微秒延时程序 DJNZ R2,$ RET DLY10M: MOV R3,#14H ；10 毫秒延时程序 DLOOP: LCALL DLY DJNZ R3,DLOOP RET DLY500M: MOV R4,#32H ；500 毫秒延时程序 D_1LOOP: LCALL DLY10M DJNZ R4,D_1LOOP RET ORG 0000H ；主程序开始 AJMP MAIN 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 12 ORG 0003H ；关中断 0 RETI ORG 000BH ；关定时器 T0 RETI ORG 0013H ；关外中断 1 RETI ORG 001BH ；定时器 T1 中断入口地址 LJMP INTT1 ORG 0023H ；关串行 口中断 RETI ORG 002BH ；关定时器 T2 RETI MAIN: MOV A ,#0FFH ；初始化 MOV P0,A MOV P1,A MOV P2,A MOV P3,A CLR P3.5 ；关遥控输出 MOV SP,#70H ；设堆栈基址为 70H MOV IE,#00H ；关 所有中断 MOV IP,#01H ；设优先级 MOV TMOD,#22H ；8 位自动重装初值模式 MOV TH1,#0F3H ；定时为 13 微秒初值 MOV TL1,#0F3H SETB EA ；开总中断允许 MLOOP: LCALL BUTTON00 ；按键查询 LJMP MLOOP ；键盘工作子程序 BUTTON00: MOV BUTTON,#0FFH ；判断是否有按键 按下 CLR BUTTON0 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 13 CLR BUTTON1 CLR BUTTON2 CLR BUTTON3 MOV A,BUTTON MOV B,A CJNE A,#0FFH,J_BUTTON NBUTTON: RET ；判断是哪个按键按下 J_BUTTON: LCALL DLY10M ；延时去抖动 MOV A,BUTTON CJNE A,B,NBUTTON ；A 和 B 不相等，返回主程序 SETB BUTTON1 ；有键按下，找键号开始，查 0 行 SETB BUTTON2 SETB BUTTON3 MOV A,BUTTON ；读入 P0 口值 CJNE A,#0FFH,BUTTONL0 ；P0 不等于 #0FFH，按下键在第0 行 SETB BUTTON0 ；不在第 0 行，开始查 1 行 CLR BUTTON1 MOV A,BUTTON ；读入 P0 口值 CJNE A,#0FFH,BUTTONL1 ；P0 口不等于 #0FFH，按下键在第 1 行 SETB BUTTON1 ；不在第 1 行，开始查 2 行 CLR BUTTON2 MOV A,BUTTON ；读入 P0 口值 CJNE A,#0FFH,BUTTONL2 ；P0 口不等于 #0FFH，按下键在第 2 行 SETB BUTTON2 ；不在第 2 行，开始查 3 行 CLR BUTTON3 MOV A,BUTTON ；读 入 P0 口值 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 14 CJNE A,#0FFH,BUTTONL3 ；P0 口不等于 #0FFH，按下键在第 3 行 LJMP NBUTTON ；不在第 3 行，子程序返回 BUTTONL0: MOV R2,#00H ；按下键在第 0 行， R2 赋行号初值 0 LJMP T_BUTTON ；跳到 T_BUTTON BUTTONL1: MOV R2,#08H ；按下键在第 1 行， R2 赋行号初值 8 LJMP T_BUTTON ；跳到 T_BUTTON BUTTONL2: MOV R2,#10H ；按下键在第 2 行， R2 赋行号初值 16 LJMP T_BUTTON ；跳到 T_BUTTON BUTTONL3: MOV R2,#18H ；按下键在第 3 行， R2 赋行号初值 24 LJMP T_BUTTON ；跳到 T_BUTTON T_BUTTON: MOV DPTR,#BUTTAB ； 键值翻译成连续数字 MOV B,A ；P0 口 值暂存 B 内 CLR A ；清 A MOV R0,A ；清 R0 T_LOOP: MOV A,R0 ；查列号开始， R0 数据放入 A SUBB A,#08H ；A 中数减 8 JNC NBUTTON ；借位 C 为 0，查表出错，返回 MOV A,R0 ；查表次数小于 8，继续查， MOVC A,A+DPTR ；查列号表 INC R0 ；R0 加 1 CJNE A,B,T_LOOP ；查得值和 P0 口值不等，转 T_LOOP 再查 DEC R0 ；查得值和 P0 口值相等， R0 减 1 MOV A,R0 ；放入 A（ R0 中数值即为列号值） ADD A,R2 ； 与行号初值相加成为键号值（ 0-31） 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 15 MOV B,A ；键号乘 3 处理用于 JMP 散转指令 RL A ；键号乘 3 处理用于 JMP 散转指令 ADD A,B ；键号乘 3 处理用于 JMP 散转指令 MOV DPTR,#BUTFUNTAB ； 取散转功能程序（表）首址 JMP A+DPTR ；散转至对应功能程序标号 ； SEN2P: MOV A,#02H ；发 2 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN3P: MOV A,#03H ；发 3 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN4P: MOV A,#04H ；发 4 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN5P: MOV A,#05H ；发 5 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN6P: MOV A,#06H ；发 6 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN7P: MOV A,#07H ；发 7 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN8P: MOV A,#08H ；发 8 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN9P: MOV A,#09H ；发 9 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 16 SEN10P: MOV A,#0AH ；发 10 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN11P: MOV A,#0BH ；发 11 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN12P: MOV A,#0CH ；发 12 个 脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN13P: MOV A,#0DH ；发 13 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN14P: MOV A,#0EH ；发 14 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN15P: MOV A,#0FH ；发 15 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN16P: MOV A,#10H ；发 16 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET SEN17P: MOV A,#11H ；发 17 个脉冲 LJMP SENDCON ；转发送程序 RET ；编 码 发 射 程 序 SENDCON: MOV R1,A ；装入发射脉冲个数 LJMP SEND_3 ；转第一个码发射处理 SEND: MOV R0,#55H ；1MS 宽低电平发射控制数据 SEND_1: SETB ET1 ；开 T1 中断 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 17 SETB TR1 ；开启定时器 T1 NOP ；空操作延时 NOP NOP NOP NOP DJNZ R0,SEND_1 ；时间不到转 SEND_1 再循环 MOV R0,#32H ；1MS 高电平间隙控制数据 SEND_2: CLR TR1 ；关定时器 T1 CLR ET1 ；关 T1 中断 CLR P3.5 ；关脉冲输出 NOP ；空操作延时 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R0,SEND_2 ；时间不到转 SEND_2 再循环 DJNZ R1,SEND ；脉冲未发完 ，转 OUT 再循环发射 LCALL DLY500M RET SEND_3: MOV R0,#0FFH ；装发谢 3MS 宽控制数据 LJMP SEND_1 INTT1: CPL P3.5 ；40kHZ 红外线遥控信号产生 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 18 RETI ；转 SEND_1 END 4.2 遥控接收程序清单 ： ORG 0000H ；主程序开始地址 LJMP MAIN ORG 0003H ；外中断 0 中断入口 LJMP R_INT ORG 000BH ；定时器 T0 中断关闭 RETI ORG 0013H ；外中断 1 中断关闭 RETI ORG 001BH ；定时器 T1 中断关闭 RETI ORG 0023H ；串行口中断关闭 RETI ORG 002BH ；定 时器 T2 中断关闭 RETI DLY512U: MOV R0,#0FFH ；延时 512 微妙子程序 D_W_LOOP: DJNZ R0,D_W_LOOP RET DLY10M: MOV R1,#14H ；延时 10 毫秒子程序 D_1W_LOOP: LCALL DLY512U DJNZ R1,D_1W_LOOP RET MAIN: CLR A ；初始化 ； DEC A ；A 为 #0FFH MOV P0,A ；P0-P2 口置 1 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 19 MOV P1,A MOV P2,A MOV IE,#00H ；关所有中断 SETB EX0 ；开外中断 SETB EA ；总中断允许 R_INT: CLR EX0 ；关外中断 JNB P3.1,OK_1 ；P3.1 口为低电平转 OK_1 DISTURB: SETB EX0 ；P3.1 口为高电平开中断（系干扰） RETI OK_1: CLR A MOV DPH,A ； DPTR 清零 MOV DPL,A C_PLUS: JB P3.1,F_FIRSTPLUS ；P3.1 变高电平时寻找第一个脉冲 INC DPTR ；用 DPTR 对低电平计数 NOP ；2 微秒延时 NOP AJMP C_PLUS ；循环周期为 8 微秒 F_FIRSTPLUS:MOV A,DPH JZ DISTURB ；A 为 0 说明脉宽小于 2 毫秒，不是第一个脉冲 CLR A ；A 不 为 0,说明是第一个宽脉冲 OK_11: INC A ；脉冲个数计 1 JNB P3.1,$ ；低电平时等待 MOV R1,#06H ；高电平宽度判断定时值 OK_13: JNB P3.1,OK_11 ；变低电平时转 OK_11 脉冲计数 LCALL DLY512U ；延时（ 512 微秒） DJNZ R1,OK_13 ；6 次延 时不到转 OK_13 再延时 DEC A ；超过 3 毫秒判为结束，减 1 DEC A ；减 1 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 20 JZ AIM0 ；为 0 执行 AIM0（ 2 个脉冲） DEC A ；减 1 JZ AIM1 ；为 0 执行 AIM1（ 3 个脉冲） DEC A ； JZ AIM2 ；为 0 执行 AIM2（ 4 个脉冲） DEC A ； JZ AIM3 ；为 0 执行 AIM3（ 5 个脉冲） DEC A ； JZ AIM4 ；为 0 执行 AIM4（ 6 个脉冲） DEC A ； JZ AIM5 ；为 0 执行 AIM5（ 7 个脉冲） DEC A ； JZ AIM6 ；为 0 执行 AIM6（ 8 个 脉冲） DEC A ； JZ AIM7 ；为 0 执行 AIM7（ 9 个脉冲） DEC A ； JZ AIM8 ；为 0 执行 AIM8（ 10 个脉冲） DEC A ； JZ AIM9 ；为 0 执行 AIM9（ 11 个脉冲） DEC A ； JZ AIM10 ；为 0 执行 AIM10（ 12 个脉冲） DEC A ； JZ AIM11 ；为 0 执行 AIM11（ 13 个脉冲） DEC A ； JZ AIM12 ；为 0 执行 AIM12（ 14 个脉冲） DEC A ； JZ AIM13 ；为 0 执行 AIM13（ 15 个脉冲） DEC A ； JZ AIM14 ；为 0 执行 AIM14（ 16 个脉冲） DEC A ； 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 21 JZ AIM15 ；为 0 执行 AIM15（ 17 个脉冲） NOP ； NOP ； LJMP DISTURB ；出错退出 AIM0: CPL P0.0 ；P0 口各端口开关输出控制 SETB EX0 RETI AIM1: CPL P0.1 ； SETB EX0 RETI ； AIM2: CPL P0.2 SETB EX0 RETI AIM3: CPL P0.3 SETB EX0 RETI AIM4: CPL P0.4 SETB EX0 RETI AIM5: CPL P0.5 SETB EX0 RETI AIM6: CPL P0.6 SETB EX0 RETI AIM7: CPL P0.7 SETB EX0 RETI AIM8: CPL P2.7 ；P2 口各端口开关输出控制 SETB EX0 单片机系统开发与应用工程实习 计报告 22 RETI AIM9: CPL P2.6 SETB EX0 RETI AIM10: CPL P2.5 SETB EX0 RETI