单片机流水灯

1、单片机课程设计第1章 概 述随着科学技术的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器呈现出外形简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋势。红外遥控器具有使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点，因此它的前景是不可估量的。简单红外收发器是在红外遥控的基础上，利用红外线进行点对点的数据通信装置。目前，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它是把红外线作为载体的遥控方式。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有结构简单、制作方便、成本低廉、抗干扰能力强、信息传输可靠、易实现，同时，由于采用红外线收发器件时，工作电压低、功耗低、外围电路简

2、单等优点，因此，被诸多电子设备，特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。  系统要实现的功能：红外发射器、红外接收器，要实现远距离（10米）的发射与接收。  红外收发的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易。  信息可以直接通过红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进行调制，接收端去掉载波，取到信息。第2章 设计目的及设计要求2.1 设计目的训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术

3、开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。2.2 设计要求本次单片机课程设计的设计要求如下：  1、 应用MCS-51单片机设计简单红外收发器；  2、 选用红外发射、红外接收器，红外发射、接收距离大于10M；3、 硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；  4、 软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单； 5、 原理图设计根据所确定的设计电路，利用

4、Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。2.3 红外收发器简介红外线发射器是一种遥控设备，具有遥控功能。它通过红外线发射管在一定范围内向外发射光线，从而达到控制信号的作用，广泛应用于消费电子、工业和通信等红外线接发器、数据传输技术等领域。红外线接收器是一种可以接收红外信号并能独立完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的器件，体积和普通的塑封三极管差不多，适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。具有小型设计、内置专用IC 宽角度及长距离接收、抗干扰能力强、能抵挡环境干扰光纤、低电压工作的特点。第3章 红外收发器硬件电路设计及电路描述3.1 电路总体设计框架按照系统

5、设计的功能的要求，确定设计系统主要由发射模块与接收模块两部分组成。  发送模块先由输入信号，以二进制信号的形式，传送给单片机，然后单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收模块普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再传送给单片机，经单片机解码并由数码管显示接收到的数据。红外发射电路单片机输入信号红外接收头输出信号单片机图1 总体设计框图3.2 单片机AT89C2051简介单片机就是在一块半导体硅片上集成了未处理器（CPU），存储器（RAM,ROM,EPRO

6、M）和各种输入、输出接口（定时器/计数器，并行I/O口，串行口，A/D转换器以及脉宽调制器PWM等），这样一块集成电路芯片具有一台计算机的属性。  MCS-51单片机的类型包含：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型、片内闪烁存储器型。  MCS-51单片机的硬件结构：微处理器、数据存储器、程序存储器、4个8位并行I/O口、1个串行口、2个16位定时 器/计数器、中断系统、特殊功能寄存器AT89C2051引脚如图2所示。(RXD)P3.0(TXD)P3.1XTAL2RST/VPPXTAL1(INT0)P3.2(INT1)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5GNDVC

7、CP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1(AIN1)P1.0(AIN0)P3.71234567891011121314151617181920图2 AT89C2051引脚图3.2.1 单片机内部结构AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器，ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决办法3.2.2 单片机

8、功能AT89C2051提供以下标准功能：2K字节闪速存储器，128字节RAM，15根I/O口，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选 的软件节电工作方式。空闲方停止CPU工作但允许RAM、定时器/计数器、串行工作口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位。3.2.3 单片机复位复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时, 还是断电后或者发生故障后都要复位。89系列单片机的复位信号是从R

9、ST引脚输人到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时, 且振荡器稳定后, 如果RST引脚有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）, 则CPU就可响应并且将系统复位。本此设计使用的是上电复位。上电压从无到有在RESET处会先处于高电平一段时间，然后由于该点通过 电阻接地则RESET该点的电平会逐渐的改变为低电平，从而使得单片机复 位口电平从1到0，达到给单片机复位的功能。3.3 红外收发模块3.3.1 红外发射模块复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。无论是在单片机刚开始接上电源时,

10、0;还是断电后或者发生故障后都要复位。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输人到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时, 且振荡器稳定后, 如果RST引脚有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）, 则CPU就可响应并且将系统复位。本此设计使用的是上电复位。上电压从无到有在RESET处会先处于高电平一段时间，然后由于该点通过 电阻接地则RESET该点的电平会逐渐的改变为低电平，从而使得单片机复 位口电平从1到0，达到给单片机复位的功能。开始输入信号初始化，红外发射端口信号扫描红外数据发射图3 红外发射流程图3.3.2 红外接收模块红外接收电路主要

11、由单片机、红外接收头和显示部分组成，发射端发射的红外信号经过接受处理，传给单片机。接收电路使用一体化的红外接装置，将发送的信号接收，放大、检波、整形，并且经P1.0传输可以让单片机识别的TTL信号，经单片机解码由数码管显示。首先初始化红外接收端口，然后检测是否接收红外信号，如果接收到红外信 号就调用接收子程序，然后就通过数码管显示当前LED灯熄灭的状态如此循环。开始初始化红外接收端口 接收红外信号 N Y调用接收程序 数码管显示结束图4 红外接收流程图第4章 总 结这次课程设计是对我们学习微机原理及单片机课程的检验及实际应用能力的一次提高。我们所设计的是红外收发器。所能实现的是红外的发射和接收

12、，发射部分通过键盘输入数字通过AT89C51编码并用红外二极管发射出去。接收部分通过另外一块AT89C51通过中断方式接收红外信号并解码，最后从数码管显示所按下的键号。    原理图的设计时我们使用了Altium6.0这个强大的绘图工具，由于一些实际的器件在器件库中无法找到，我们只有自己制作，在这个过程中我们学到了很多的知识和方法。在制作PCB印刷电路板的时候，很多器件的封装与实际尺寸存在很大的差别，为了获得准确的封装，我们实际测量了所给器件的大小与规格，自己制作与之匹配的封装库，这让我们明白实践是出真知的唯一途径，只有亲自动手，实际才能测试才能获得最可靠的设计数

13、据。当然我们也出现了严重的失误，由于对电源与地的距离估计不足，导致两者过近，出现了短接的危险。因此我们不得不重新处理这个问题，这个教训也告诫了我们，对于任何小的 细节都不能掉以轻心，小的疏忽也会造成大的损失。对于电路图和电路板都应当采取科学谨慎的态度，这是保证是的基本实验结果产生的前提，在正式焊接前，对电路板的核查测试应当细心备至，反复检测才不会导致最终的失败。    程序的编写过程也给了我们很大的收获。在编写程序之前，我们查阅了大量的相关资料，力求做到规范清晰。在把握了整体的思路后，我们先从程序流程图  着手， 将整个程序分成若干模块，分开编

14、写，一边发现问题一边解决问题，并在实验板上检验程序测试情况，根据现象不断修改。在这个过程中我们体会到编程的技巧，设置子程序的合理性，同时对单片机最小系统的设计有了整体的理解和深刻的体会，使我们的思维的锻炼与能力培养有了很大的提高和长足的进步。    本次课程设计虽然时间很短，但收获却很大。首先我们对单片机最小系统的设计有了整体的把握，对程序编写的合理与规范性有了深刻的理解，建立起程序设计的一般思路，以及Altium6.0的使用方法，其强大的功能给我们提供了很大的帮助，通过原理图的设计过程，使我们认识到了这个软件的重要性，我们会以此为契机，在日后的学习中会继续使用它

15、，使其发挥更大的功能。参考文献1 单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社； 2 单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；   3 51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；4 单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；   5 张毅刚，彭喜源.MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.附录1 系统电路图图5 程序仿真原理图附录2 主要源代码红外发射模块#include <reg52.H>#define

16、 uchar unsigned char#define uint unsigned int /共阳极/*0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,*/uchar code seg=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;uint count;uint buf_count=0;uchar buf=0; uchar sys1; /系统码1bit endcode=0,new_code=0;uchar sys2,common_code_count=0,key_bit_count,buf_key_code,key_code,ir_status;

17、/系统码2uchar dat; /数据码uchar undat;/数据反码sbit ir=P33 ;sbit led=P32 ;/延时子程序10usvoid delay_10us(unsigned char y)unsigned char x;for(x=y;x>0;x-); /主函数-void main() TMOD=0x02; EA=1; EX1=1; ET0=1; IT1=1; ir=1; TH0=0Xd2; /定时50us TL0=0Xd2; TR0=1;/开定时器中断 P2=segkey_code%10; while(1) while(!new_code); P2=segkey

18、_code%10; new_code=0; TR0=1; /-void recive() interrupt 2 using 1 /如果信号合法，则放入buf_count,count清0,对下一个脉冲信号计时 if(count>20&&count<300) buf_count=count; count=0; delay_10us(10);/延时100us以消除下降沿跳变抖动 if(ir=0)/INT1引脚稳定为低电平，则表法确实是信号，count重新计时，因上面延时了50us,故要补偿1次TO中断 count=2; if(buf_count>20&&a

19、mp;buf_count<300)/若收到的信号合法，则再进行信号分析 if(ir_status=0)/如果之前未收到引导码 if(buf_count>250&&buf_count<300)/判断是否引导码13.5ms ir_status=1;/系统标记 buf_count=0;/ else if(ir_status=1)/收到引导码 if(common_code_count>=15)/若收完16个脉冲 ir_status=2;/数据解码标记 common_code_count=0;/系统码计算清零 buf_count=0;/中断计数暂存清0 else

20、if(buf_count>40&&buf_count<50)|(buf_count>20&&buf_count<30) buf_count=0; common_code_count+;/每收到一个信号自加1 else if(ir_status=2)/进入数据编码接收 if(key_bit_count<8)/收到数据少于8位，则将收到的数据写入buf_key_code if(buf_count>40&&buf_count<50) buf_count=0; buf_key_code>>=1; bu

21、f_key_code|=0x80;/收到1 key_bit_count+;/数据脉冲累加 else if(buf_count>20&&buf_count<30)/收到0 buf_count=0; buf_key_code>>=1;/收到0 key_bit_count+; else /若收完8位数据则做以下处理 ir_status=0;/接收状态返回到空闲 key_code=buf_key_code; key_bit_count=0; buf_key_code=0; buf_count=0; TR0=0; new_code=1; /定时器中断void ti

22、me0() interrupt 1 using 1 count+;/定时器中断次数累加 红外接收模块#include <reg52.H>#include <intrins.h> #include <absacc.h> #define uchar unsigned char#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P20;sbit key2=P21;sbit key3=P22;sbit key4=P23;sbit key5=P24;sbit key6=P25;sbit key7=

23、P26;sbit key8=P27;sbit T=P30;sbit TT=P31;uchar S1=0x55;uchar S2=0xAA;uchar buf;uchar i; /结束码void TR_OVER() T=1; TH0=0XA6;TL0=0X28; /23MS while(TF0=0) ; T=0; TF0=0; TH0=0XDC;TL0=0X5C; /9.12MS while(TF0=0); T=1; TF0=0; TH0=0Xf7;TL0=0X36; /2.25MS while(TF0=0); TF0=0; T=0; /数据码void TR_DATA(uchar dat) fo

24、r(i=0;i<8;i+) buf=dat&0x01; if(buf=1) TH0=0XFD;TL0=0XD0; /0.56MS T=1;while(TF0=0); T=0;TF0=0; TH0=0XF9;TL0=0X6B; /1.685MS while(TF0=0) ; TF0=0; if(buf=0) TH0=0XFD;TL0=0XD0; /0.56MS T=1;while(TF0=0); T=0;TF0=0; TH0=0XFD;TL0=0XCB; /0.565MS while(TF0=0) ;TF0=0; dat=dat>>1; /起始码void TR_START() T=1; TH0=0XDC;TL0=0X5C; /9.12MS TR0=1; while(TF0=0); T=0;TF