光通信课程设计

1、光通信技术课程设计一、系统功能描述此系统是一个通过红外通信进行简单信号传输的装置，分为发送和接收两部分。发送装置接有简易键盘，按下按键后，单片机采集信号处理后通过红外发送出去。接收装置收到信号后，进行解析，然后通过数码管显示出相应的码型。二、系统所用元器件及设备发送端：AT89C52×1、红外发射二极管×1、8050×1、按键开关×10、11.0592M晶振×1电容：10F×1、20pF×2电阻：1k×2、100×1接收端：74LS273×1、AT89C52×1、按键开关×1

2、、7段共阳极数码管×2、8550×2、11.0592M晶振×1、红外接收器SM0038×1电容：10F×2、20pF×2电阻：100×2、1k×1、4.7k×2设备：稳压电源5v 示波器三、系统实现功能原理发送端：输入方式采用3×3阵列（9按键）键盘，一共6根信号线，接入单片机P1口。每个按键在单片机P1口上对应唯一8位2进制值。当按下键盘上的不同按键时，通过编码器产生与之相应的特定的二进制脉冲码信号。将此二进制脉冲码信号先调制在38KHz的载波上，经过放大后，激发红外发光二极管转发成波长940

3、nm的红外线光传输出去。接收端：红外接收器采用一体化红外遥控接收器SM0038,红外线数字信号则经过红外接收器取出数字信号数据经单片机译码，最后送到显示电路。主要芯片AT89C51： 引脚图：功能介绍：AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K BYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89C51是一个低功耗高性

4、能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，

5、此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位

6、。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.

7、4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。/ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的

8、输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

9、XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。四、系统原理图及说明见附1五、程序流程图发射端：NYNY键按下逐行扫描，按P口值查 键号按键号转至相应的发射程序装入发射脉冲个数到（R1）发3ms脉冲停发1ms(R1)-1=0?发1ms脉冲停发1ms开始发射初始化扫描键盘延时消抖结束 图5.1:发射主程序流程图 图5.2:发射程序流程图 图5：发射流程图接收端：NYNYNY初始化低电平脉宽>2ms?接收并对低电平脉冲计数高电平脉冲宽>3ms?按脉冲个数至对应功能程序中断返回中断开始开始是否有中断？调中断子程序按照按键数显示图6.1:接收主程

10、序流程图 图6.2:中断子程序流程图图6：接收流程图六、系统源程序见附2七、系统性能发射部分：接入电源后，3×3键盘对P1.7没有调制作用，P1.7输出波形为正弦波。接收部分：经38KHz光源信号，显示器不亮。P3.2管脚波形变化，说明接收到信号。八、改进方案发射部分：改变单片机程序，使P1.7管脚输出方波，通过摄像头观察红外发射二极管变化，发现二极管明暗变化，说明输出方波。接收部分：改变单片机程序，使得红外接收器接收到信号时共阳极数码管显示数字变化。设置数码管初始读数为77，接收到信号后变为11。延迟设置过大，不能进行循环，可通过复位键重置数码管显示数字77。九、结束语 在过去的1

11、4周里，我们以红外通信为基础，经过了理论课、方案设计、元件选择、焊接电路、成品测试过程，最终完成了简单的红外通信装置。还记得理论课开始时的茫然无措，完全不知道如何进行后续的工作，经过网上查找资料等，确定最终的设计方案时，又觉得一切尽在掌握。但在选择元件时才发现，我们对方案的原理、需要的器件等几乎一无所知，经过简单的了解后就开始了电路焊接，经过几周的电路焊接后，才隐隐觉得最终成品能否正常工作还是一个大问题。完成电路焊接后接着要下载程序到芯片，这时才发现程序是用汇编语言写的，难以理解，如果程序有错误修改起来会特别困难。还好在程序下载中没有遇到困难。但在最终的测试时，由于对汇编语言的不熟悉，发射端无

12、法正常工作的原因也很难找到，只能修改成简单的程序。而在接收端测试时，数码管不亮的错误原因也草率的定为程序错误，没有仔细检查电路，在破坏原始电路后发现芯片管脚没有与电路连接（电路板内置线路利用错误），只好放弃原电路，重新编写程序测试电路。经过14周的努力最终完成了红外通信装置，但成品与预期差距巨大。这暴露了我学习过程中的许多问题，例如初期确定方案时草率，没有考虑后续的电路工作、程序修改的问题；学习中不积极思考、遇到问题消极对待，不从自身找问题，电路错误时第一时间归为程序原因，而没有仔细检查电路。同时，在实际的设计电路、完成成品的过程中，我们也学到了许多课本上学不到的知识，让我们明白理论与实际的差

13、距，学会了程序的编译下载、熟悉了电路焊接、巩固了模电知识、对单片机有了切实的认识。总之，这一次的课程设计让我们学到了很多东西，也暴露了我们自身存在的问题，这对以后的学习、生活有巨大的裨益。非常感谢周老师能为我们提供这样的机会。附1：原始原理图：Send:Receive:附2：初始程序代码：发射程序;主程序和中断程序入口ORG 0000H AJMP STARTORG 0003H RETIORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH ;定时器T1中断入口地址 LJMP INTT1 ;初始化程序 CLEARMEMIO: CLR A DEC A MOV P0,A MO

14、V P1,A MOV P2,A MOV P3,A CLR P1.7 MOV IE,#00H ;关所有中断 MOV TMOD,#20H ;方式2 MOV TH1,#0F5H ;定时初值 MOV TL1,#0F5H SETB EA RET;主程序START: LCALL CLEARMEMIO MAIN: LCALL KEYWORK LJMP MAIN ;中断服务程序INTT1: CPL P1.7 ;38.5KHZ红外遥控信号 RETI KEYWORK: MOV P1,#0FFH ;置P1口为输入状态 CLR P1.7 CLR P1.6 CLR P1.0 ;扫描第1行 MOV A,P1 ANL A,

15、#38H CJNE A,#38H,KEYCON SETB P1.0 ; 扫描第2行 CLR P1.1 MOV A,P1 ANL A,#38H CJNE A,#38H,KEYCON SETB P1.1 ;扫描第3行 CLR P1.2 MOV A,P1 ANL A,#38H CJNE A,#38H,KEYCON SETB P1.2 ;结束扫描 RET KEYCON: LCALL DELAY ;延时去抖动 MOV A,P1 ;读入P1口值 ANL A,#38H CJNE A,#38H,KEYCHE ;确有键按下KEYOUT: RETKEYCHE: MOV A,P1 MOV B,A LOOP: MOV

16、 A,P1 ANL A,#38H ;低3位为0 CJNE A,#38H,LOOP ;列选全为1(键按着） MOV R7,#00H ;放键，查表次数为0 MOV DPTR,#KEYTABCHELOOP: MOV A,R7 MOVC A,A+DPTR XRL A,B ;查表值与P1口值比较 JZ KEYOK INC R7 CJNE R7,#09H,CHELOOP RETKEYOK: MOV A,R7 MOV B,A RL A ADD A,B MOV DPTR,#KEYFUNTAB ;散转功能程序首址 JMP A+DPTR ;散转至对应功能程序标号KEYFUNTAB: LJMP KEYFUN00 ;

17、跳到键号对应功能程序标号 LJMP KEYFUN01 LJMP KEYFUN02 LJMP KEYFUN03 LJMP KEYFUN04 LJMP KEYFUN05 LJMP KEYFUN06 LJMP KEYFUN07 LJMP KEYFUN08 RETKEYTAB: DB 36H,35H,33H,2EH,2DH,2BH,1EH,1DH,1BH,0FFHKEYFUN00: MOV A,#02H ;发送2个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN01: MOV A,#03H ;发送3个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN02: MOV A

18、,#04H ;发送4个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN03: MOV A,#05H ;发送5个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN04: MOV A,#06H ;发送6个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN05: MOV A,#07H ;发送7个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN06: MOV A,#08H ;发送8个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET KEYFUN07: MOV A,#09H ;发送9个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 R

19、ET KEYFUN08: MOV A,#0AH ;发送10个脉冲 LCALL REMOTE ;转发送程序 RET ;编码发射程序REMOTE: MOV R1,A ;装入发射脉冲个数 LJMP OUT3 OUT: MOV R0,#75H ;1MS宽低电平发射数据 OUT1: SETB ET1 ;开T1中断 SETB TR1 ;开定时器T1 NOP NOP NOP NOP DJNZ R0,OUT1 MOV R0,#32H ;1MS宽高电平间隙控制数据 OUT2: CLR TR1 ;关定时器T1 CLR ET1 ;关中断 CLR P1.7 ;关脉冲输出 NOP NOP NOP NOP NOP NOP

20、 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R0,OUT2 ;时间不到,转OUT2再循环 DJNZ R1,OUT ;脉冲未发完,转OUT再循环发射 LCALL DL500MS RET OUT3: MOV R0,#0FFH ;装发射3MS宽控制数据 LJMP OUT1DELAY: MOV R2,#0FFHDELAY1: DJNZ R2,DELAY1 RET ;10MS延时 DL10MS: MOV R3,#14HDL10MS1: LCALL DELAY DJNZ R3,DL10MS1 RET;500MS延时程序 DL500MS: MOV R4,#32H DL500MS1:

21、LCALL DL10MS DJNZ R4,DL500MS1 RET END接收程序;主程序和中断程序入口ORG 0000H AJMP STARTORG 0003H ;外部中断0中断入口 LJMP INTEX0ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI ;初始化程序 CLEAR: CLR A DEC A MOV P0,A MOV P1,A MOV P2,A MOV P3,ACLEARMEM: MOV IE,#00H ;关所有中断 SETB EX0 ;开外中断 SETB EA ;总中断允许 R

22、ET START: LCALL CLEAR SJMP $;遥控接收程序(采用中断接收) INTEX0: CLR EX0 ;关外中断 JNB P3.2,READ1 READOUT: SETB EX0 ;允许外部中断0中断 RETI READ1: CLR A MOV DPH,A ;DPTR清零 MOV DPL,A HARD1: JB P3.2,HARD11 ;P3.2变高电平转HARD11 INC DPTR ;低电平记数 NOP ;1US延时 NOP AJMP HARD1 HARD11: MOV A,DPH ;DPTR高8位放入A JZ READOUT ;为0则脉宽小于（255*8US）2MS退出

23、 CLR A ;否则第一个为宽脉冲(计数器先清0) CLR P3.6 READ11: INC A READ12: JNB P3.2,READ12 ;低电平时等待 MOV R1,#06H READ13: JNB P3.2,READ11 LCALL DELAY ;延时512US DJNZ R1,READ13 ;6次延时 DEC A ;超过3MS判为结束,减1 DEC A JZ FUN0 ;为0执行FUN0(2个脉冲) DEC A JZ FUN1 ;为0执行FUN1(3个脉冲) DEC A JZ FUN2 ;为0执行FUN2(4个脉冲) DEC A JZ FUN3 ;为0执行FUN3(5个脉冲) D

24、EC A JZ FUN4 ;为0执行FUN4(6个脉冲) DEC A JZ FUN5 ;为0执行FUN5(7个脉冲) DEC A JZ FUN6 ;为0执行FUN6(8个脉冲) DEC A JZ FUN7 ;为0执行FUN7(9个脉冲) DEC A JZ FUN8 ;为0执行FUN8(10个脉冲) NOP NOP LJMP READOUT ;出错退出 FUN0: MOV R0,#00H LJMP DISPLAY FUN1: MOV R0,#01H LJMP DISPLAY FUN2: MOV R0,#02H LJMP DISPLAY FUN3: MOV R0,#03H LJMP DISPLAY FU