红外遥控及点阵显示器件的应用

1、目录1 软件介绍11.1 protues软件介绍11.2 Keil软件32.设计原理或方法32.1 主要元器件介绍32.2 设计方案介绍83.程序框图84 硬件连线图及仿真结果104.1 硬件连线图104.2 仿真结果图115 源程序126资源分配197性能分析198总结和心得209参考文献211 软件介绍1.1 protues软件介绍Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：（1）实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿

2、真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。(3) 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。

3、(4) 具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作。特点：支持ARM7，PIC ，AVR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型，更多模型正在开发中： 交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等；强大的调试功能，如访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式；支持如IAR、Keil和Hitech等开发工具的源码C和汇编的调试；一键“make”特性：一个键完成编译与仿真操作；内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型；D

4、LL界面为应用提供特定的模式；基于工业标准的SPICE3F5混合模型电路仿真器。14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等；高级仿真包含强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形；频率；转换；噪声；失真；付立叶；交流、直流和音频曲线；模拟信号发生器包括直流、正旋、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流；1.2Keil软件Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇

5、编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。Keil C51开发系统基本知识Keil C51开发系统基本知识（1）系统概述Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成

6、的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。 （2）Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51

7、使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。 Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。2.设计原理或方法2.1 主要元器件介绍1. MCS-51单片机的结构及编程方法MCS-51单片机的组成： CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线 和中断系统等。组成框图如下： 8051单片机的组成框图（1）cpu中央处理器 由运算器和控制器组成，是8位的cpu，具有布尔运算和8位寻址功能。运算器完成算术运算

8、和逻辑运算。CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。（2） 存储器MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型（如8031）和内部有ROM型（如8051）两种，连接时 引脚有区别。程序存储器结构如右图所示：程序存储器 ：一般将只读存储器（ROM）用做程序存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。数据存储器：一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。（

9、3） 特殊功能寄存器（SFR） MCS-51有21个特殊功能寄存器（也称为专用寄存器），包括算术运算寄存器、指针寄存器、I/O口锁存器、定时器/计数器、串行口、中断、状态、控制寄存器等，它们被离散地分布在内部RAM的80HFFH地址单元中（不包括PC） ，共占据了128个存储单元，构成了SFR存储块。其字节地址可被8整除的SFR可位寻址。SFR反映了MCS-51单片机的运行状态。80C51内部结构（4） I/O接口I/O接口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和增加它的负载能力。8051内部有4个8位并行接口P0, P1, P2, P3，有1个全

10、双工的可编程串行I/O接口。（5） 定时器/计数器8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，分别命名为T0和T1。（6） 中断系统 8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断请求，并可对其进行优先权处理。外部中断的请求信号可以从P3.2, P3.3引脚上输入，有电平或边沿两种触发方式；内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。8051的中断系统主要由中断允许控制器IE和中断优先级控制器IP等电路组成。2. 16*16点阵LED 下图为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如下图所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使

11、LED发亮。例如如果想使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。点阵LED扫描法介绍：点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：（1）点扫描； （2）行扫描；（3）列扫描。若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。3.红外控制相关介绍红外遥控系统由发射和接收两大部份组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控

12、制操作，如图1 所示。发射部份包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部份包括光、电转换放大器、解调、解码电路。HT6221 键码的形成：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”。2.2 设计方案介绍1.设计总体思路 本次课程设计的要求是利用红外遥控器控制，在16×16点阵的显示器件上循显示“武汉理工大学”6个汉字，控制项目：循环显示

13、的速度可调，循环显示进入方向（从左至右、从右至左、从上到下、从下往上）。由于要用16*16点阵显示汉字,而80C51的I/O接口是8位的，我们可以用4个8*8点阵来组成。由于80C51的I/O口不多（只有4组，32个），为了节约I/O口，我们用74HC154（4线-16译码器）作为点阵的列驱动，P2口和P0口作为数据线。为了显示16*16的点阵汉字，我们需建一个表先将要显示的汉字的点阵码存起来（这里我们可以用网上别人做的16*16点阵汉字提取软件来获得我们所需要的汉字的点阵码），然后编写一个合适的查表程序就可以按给定要求显示汉字。至于改变汉字移动的速度，可以通过用按键改变汉字在LED上的显示时

14、间来改变，通过改变的数值大小就可以改变汉字的移动速度。题目所要求的用红外控制我们可以先用开关模拟达到要求，再将开关的功能用红外来实现，这样就可以基本上达到要求。通过红外接收器所解出来的码将其送到89C51的一个I/O口以达到开关的效果。这样就可以基本达到要求了。2. 与题目相关的具体设计汉字的显示：可以采用扫描的方式，先使一个I/O口产生一个选行（列）信号（通过74HC154），先选中一行，对选中的行进行扫描，然后用另外2组I/O口输送数据，这样一个字的1/16就送到LED点阵上了，接着选下一行，这样经过16次就可以显示一个字了，再适当延时使显示的字清晰。汉字的移动：在LED上显示一个汉字并延

15、时后，可以通过增加所取表的地址（加2）；这样下一次LED上显示的字就移动了一个点阵，可以通过适当的设计来控制汉字移动循环的的次数。汉字的左右上下移动：可以通过建立不同的表，来实现汉字的各种移动，或者改变查表的方式来实现。3.程序框图开始移动系统初始化选点阵行号并增一 上移动左移动 下移动右移动等待遥控信号出现按1？按2？按3？按4？按5？按6？加速减速送新行数据切换显示数据是 否送新行号，打开显示 是 否退出移动是 否显示驱动程序流程图是否是否是否否是否系统主程序流程图4 硬件连线图及仿真结果4.1 硬件连线图4.2 仿真结果图5 源程序#include <reg51.h>#def

16、ine uchar unsigned charsbit k1=P30;sbit k2=P31;sbit k3=P36;sbit k4=P37; uchar z1,z2,z3,z4,z,speed;uchar code hz=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,/"武", 0x20,0x40,0x

17、20,0xC0,0x24,0x7E,0x24,0x40, 0x24,0x40,0xA4,0x3F,0x24,0x22,0x24,0x22, 0x20,0x20,0xFF,0x03,0x20,0x0C,0x22,0x10, 0x2C,0x20,0x20,0x40,0x20,0xF8,0x00,0x00,/"汉", 0x10,0x04,0x60,0x04,0x02,0x7C,0x0C,0x03, 0xC0,0x80,0x02,0x80,0x1E,0x40,0xE2,0x20, 0x02,0x13,0x02,0x0C,0x02,0x13,0xE2,0x20, 0x1E,0x40,

18、0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x00,/"理", 0x04,0x20,0x84,0x60,0x84,0x20,0xFC,0x1F, 0x84,0x10,0x84,0x10,0x00,0x40,0xFE,0x44, 0x92,0x44,0x92,0x44,0xFE,0x7F,0x92,0x44, 0x92,0x44,0xFE,0x44,0x00,0x40,0x00,0x00,/"工", 0x00,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20, 0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0xFC

19、,0x3F, 0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20, 0x04,0x20,0x04,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,/"大", 0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x40,0x20,0x20, 0x20,0x10,0x20,0x0C,0x20,0x03,0xFF,0x00, 0x20,0x03,0x20,0x0C,0x20,0x10,0x20,0x20, 0x20,0x40,0x20,0x80,0x20,0x80,0x00,0x00,/"学", 0x40,0x04,0x30,0x

20、04,0x11,0x04,0x96,0x04, 0x90,0x04,0x90,0x44,0x91,0x84,0x96,0x7E, 0x90,0x06,0x90,0x05,0x98,0x04,0x14,0x04, 0x13,0x04,0x50,0x04,0x30,0x04,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

21、0x00,0x00;uchar code lie=0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7, 0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff;void delay(uchar x) /延时函数uchar i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<100;j+);void scanf_dir() /判断按键 if(k1=0) delay(3);z1=0,z2=1,z3=1,z4=1; if(k2=0) delay(3);z1=1,z2=0,z3=1,z4=1; if(k3=0) delay(3);z

22、1=1,z2=1,z3=0,z4=1; if(k4=0) delay(3);z1=1,z2=1,z3=1,z4=0; /显示汉字 将编号为c的汉字从第b条开始显示n条到屏幕的l条开始void left() /左移动uchar i,zishu,x;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+) /6个字 P0=0xff; P2=0xff; for(x=0;x<16;x+)/从左向右移动16次，（第一屏、第二屏。） if(z1!=0) break; for(z=0;z<speed;z+)/改变在z<的值可以调整移动速度for(i=0;i<16;

23、i+)/16列循环显示 scanf_dir();if(z1!=0)break;P1=liei;P0=hz2*i+zishu*32+x*2;P2=hz2*i+zishu*32+x*2+1;/显示汉字delay(3); P0=0xff; P2=0xff; void showc(uchar c,uchar b,uchar n,uchar l)/右移动辅助函数 uchar i; for(i=0;i<n;i+) scanf_dir();if(z2!=0)break; P1=liei+l;P0=hzc*32+i*2+b*2;P2=hzc*32+i*2+1+b*2;delay(3);P0=0xff;

24、P2=0xff; void right()/右移动uchar i,zishu;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+) for(i=0;i<16;i+) if(z2!=0) break;for(z=0;z<speed;z+)/这个可以调整移动速度showc(zishu,0,16-i,i);showc(zishu+1,15-i,i,0); void up()/上移动uchar i,zishu,y,n;uchar t1,t2,t3;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+)P0=0xff;P2=0xff;for(n=

25、0;n<2;n+) for(y=0;y<8;y+) if(z3!=0)break;for(z=0;z<speed;z+)/可以调整移动速度 for(i=0;i<16;i+) scanf_dir(); if(z3!=0)break; if(n=0)t1=hz2*i+zishu*32; t2=hz2*i+1+zishu*32; t3=hz2*i+zishu*32+32; else t1=hz2*i+1+zishu*32;t2=hz2*i+zishu*32+32;t3=hz2*i+1+zishu*32+32;P1=liei; P0=(t1>>y)|(t2<&

26、lt;(7-y); P2=(t2>>y)|(t3<<(7-y); delay(1); P0=0xff; P2=0xff; void down()/下移动uchar i,zishu,y,n;uchar t1,t2,t3;P1=0x00;for(zishu=0;zishu<6;zishu+)P0=0xff;P2=0xff;for(n=0;n<2;n+) for(y=0;y<8;y+) if(z4!=0)break;for(z=0;z<speed;z+)/调整速度 for(i=0;i<16;i+) scanf_dir();if(z4!=0)bre

27、ak; if(n=0)t1=hz2*i+zishu*32; t2=hz2*i+1+zishu*32; t3=hz2*i+1+zishu*32+32; else t1=hz2*i+1+zishu*32+32;t2=hz2*i+zishu*32;t3=hz2*i+zishu*32+32;P1=liei; P0=(t1<<y)|(t3>>(7-y); P2=(t2<<y)|(t1>>(7-y); delay(1); P0=0xff; P2=0xff; void main()z1=0;EA=1;EX0=1;IT0=1;EX1=1;IT1=1;speed=

28、20;while(1) scanf_dir(); if(z1=0) left(); else if(z2=0) right(); else if(z3=0) up(); else if(z4=0) down();void exint() interrupt 0 /加速if(speed=5)speed=5;else speed=speed-5;void exint1() interrupt 2/减速speed=speed+5;6资源分配P1.0到P1.3接74HC154（4-16译码器）给16*16点阵提供选行信号。P0.0到P0.7接16*16点阵的上半块作为数据线，给16*16点阵上部提供数

29、据，点亮相应的LED， P2.0到P2.7接16*16点阵的下半块作为数据线，给16*16点阵下部提供数据，点亮相应的LED。P1.0-P1.3接译码器，P3.0、P3.1、P3.6、P3.7接开关，分别用于控制汉字左右上下方向的循环显示，P3.2、P3.3接开关，分别用于控制循环显示的加速和减速。7性能分析程序通过keil软件编译生成.hex文件加载到protues软件的原理原理图中能够进行仿真，可以用开关控制汉字的移动速度和系统是否开始显示。系统开始显示后，汉字先左移，下移动，右移动，上移动。汉字显示很清晰明亮，效果很不错。由于PROTUES没有红外模块的仿真，所以用开关代替了红外，实现了相同的功能。用开关控制汉字的移动速度也比较明显。8总结和心得大三下学期了，马上就要进入大四，此次课设也是大学仅剩的几个课设之一了，我想通过自己的努力，好好做一下，好好锻炼自己的专业能力。作为一名电信专业的大三学生，我觉得这个单片机是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们