基于單片機的紅外遙控密碼鎖(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 有如下特點： 40個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器，128 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路， 片內時鐘振蕩器。 ： (1) 與 MCS51 微控制器產品系列兼容。 (2) 片內有 4KB 可在線重復編程的快閃擦寫存儲器（ Flash Memory）。 (3) 全靜態工作： 0Hz24KHz (4) 三級程序存儲器保密鎖定 (5) 存儲器可循環寫入 /擦除 1000 次。 (6) 寬工作電壓范圍： Vcc可為 。 (7) 128 8位內部 RAM。 (8) 32條可編程 I/O 線。 (9) 兩個 16位定時器 /計數器。 (10) 中斷結構具有 5 個中斷源和 2個優先級。 (11) 可編程 全雙工串行通道。 (12) 空閑狀態維持低功耗和掉電狀態保存存儲內容。 揚州工業職業技術學院畢業設計 2． AT89C5 引腳介紹 圖 21 AT89C51 引腳排列圖 主要引腳 （圖 21） 的具體描述如下 : Vcc: 電源。提供掉線、空閑、正常 +5V 工作電壓。 Vss(GND): 接地。 P0口 : P0 口可以作普通的雙向 I/O 口使用，也可以在 訪問外部存儲器時用作低 8 位地址線和數據總線。 P1口 : P1口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，向 P2口管腳寫入1 后，被內部上拉為高電平可用作輸入口，當作為輸入腳時，被外部拉低的P1口會 因為內部上拉而輸出電流。 P1口還具備第二功能。 P2口 : P2口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，向 P2口管腳寫入1 后，被內部上拉為高電平可用作輸入口，當作為輸入腳時，被外部拉低的P2 口會因為內部上拉而輸出電流。在訪問外部程序存儲器和外部數據存儲器時，可作為地址總線的高位字節。 P3口 :也是一個雙向功能口既可以作普通輸入輸出口使用，也可以按每一位揚州工業職業技術學院畢業設計 的定義實現第二功能操作。 P3 口的第二功能 ,如表 21 所示。 表 21 P3 口的第二功能 口 線 第二功能 信 號 名 稱 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 /INT0 外部中斷 0 /INT1 外部中斷 1 T0 定時器 /計數器 0 T1 頂時器 /計數器 1 /WR 外部數據存儲器寫選通 /RD 外部數據存儲器讀選通 RST: 復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間 ALE/PROG: 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。 在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6，因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 /PSEN: 外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現。 /EA/VPP: 當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000HFFFFH)，不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部 鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源 (VPP)。 XTAL1: 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2: 來自反向振蕩器的輸出。 3．芯片的可擦除性 AT89C51 單片機還具有芯片 擦除 性，整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。揚州工業職業技術學院畢業設計 在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。 此外， AT89C51 設有穩 態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 74LS164 芯片 在顯示部分，運用 LED 靜態顯示，靜態顯示方式編程簡單，但占用單片機I/O口線多適合于顯示器位數較少的場合。 AT89C51 單片機應用系統中，當串行口空閑時，可用來拓展并行 I/O 口 (這里設定串行口工作在移位寄存器方式 0狀態下 )，作為 LED 靜態顯示接口。在這里運用 74LS164 來擴展并行 I/O 口，節約單 片機資源 。 74LS164 是一個串行輸入并行輸出的移位寄存器 。 并 帶有清除端 。引腳排練圖以及邏輯圖如圖 22所示。 74LS164 引腳定義圖 74LS164 邏輯 圖 圖 22 74LS164 器件圖 引腳說明： 74LS164 是串行輸入 、并行輸出的移位寄存器，其引腳功能如下： A、 B—— 串行輸入端。 Q0Q7—— 并行輸入端。 /MR—— 清除端。 CP—— 時鐘脈沖輸入端。在脈沖上升沿實現移位；當 CP=0、 /MR=1 時，輸出保持不變。 揚州工業職業技術學院畢業設計 單片機 硬件電路 電源電路 電源電路由橋式整流 ,濾波電容 ,7805 穩壓器及電源指示燈組成。交流電經過橋式整流變成直流電 ,再經過電容濾波。 7805 集成穩壓器穩壓成為穩定的＋ 5V電源。用一個發光二級管指示燈指示電源狀態。電源電路如圖 23 所示。 圖 23 電源電路圖 復位電路 單 片機復位時 RESET 需要保持 96 個晶振周期的高電平 (即需 8 個機器周期 )。復位以后 P0─ P3 口輸出高電平，堆棧指針 SP 指向 07H，其他特殊功能寄存器和程序計數器 PC 清零。只要 RESET 保持高電平， AT89C51 就會循環復位。 RESET 當由高電平變為低電平后，單片機從程序存儲器 0地址開始執行程序。但單片機復位不影響內部 RAM 的狀態，包括工作寄存器 R0─R7。 常見的復位電路有：上電復位電路和上電按鈕復位電路，在本設計中均采用上電按鈕復位電路，如圖 24 所示。 揚州工業職業技術學院畢業設計 圖 24 復位電路 晶振電路 所謂的晶振電路即指單片機的時鐘電路。該電路通常有內部時鐘電路和外部時鐘電路。一般選用前者。單片機芯片內部有一個反相放大器構成的振蕩器。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，把 XTAL1和 XTAL2與外部石英晶體及兩個電容連接起來可構成一個石英晶體振蕩器如圖 25所示。時鐘發生器是一個 2 分頻電路。它把晶體振蕩器的頻率 2 分頻后供給片內其他電路。一般電容 C1和 C2起到穩定振蕩頻率、快速起振的作用。 C1 晶振 C2 圖 25 晶振電路 發射裝置 常用的發射器為紅外發光二級管它是 電視機 、影碟機、音響裝置、空調等各類紅外遙控系統中不可缺少的電子器件，它將脈沖編碼遙控指令 用紅外發光二 極管發射紅外線去控制受控裝置時，受控裝置中均有相應的紅外光 — 電轉換元件，通過這個轉換把相應的光信號轉換為電信號。 這里采用紅外 發光二極管如 SE303 PH303，外形和發光二極管 LED 相似，發出紅外光（近 紅外線約 m ）。管壓降約 ，工作電流一般小于 20mA。XTAL1 XTAL2 揚州工業職業技術學院畢業設計 為了適應不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。發射紅外線去控制相應的受控裝置時，其控制的距離與發射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發光二極管工作于脈沖狀態，因為脈動光（調制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值電流 ，就能增加紅外光的發射距離。提高峰值電流的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發光二極管的發射距離大大增加。要使紅外發光二極管產生調制光，只需在驅動管上加上一 定頻率的脈沖電壓。紅外發射電路如圖 26所示。 圖 26 紅外發射電路 接收裝置 常用的紅外接收裝置有 如紅外接收二極管，光電三極管等。實用中已有紅外發射和接收配對的二級管。在本設計中采用 紅外一體化接收頭 HS0038。它有如下優點：一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的 TTL 信號，這樣大大簡化了接收電路的復雜程度和電路的設計工作，方便使用。 接收頭連接圖及 紅外接收電路圖如圖 27所示 。 HS0038 黑色環氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾 ，內附磁屏蔽功耗低，靈敏度高。在用小功率發射管發射信號情況下，其接收距離可達 35 m。它能與 TTL、 COMS 電路兼容。 HS0038 為直立側面收光型。它接收紅外信號頻率為38KHZ,周期約 26μ s，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號。三個管腳 ( 3)分別是地、＋ 5 V 電源、解調信號輸出端 。 揚州工業職業技術學院畢業設計 圖 27 紅外接收圖 3 4矩陣鍵盤 在單片機運用系統中，經常使用簡單的鍵盤和 BCD撥碼盤作為系統的輸入。鍵盤由一組常開的按鍵組成，可 以通過鍵盤輸入數據或命令。每個按鍵都被賦予一個代碼，稱為鍵碼。鍵碼分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是通過一個編碼電路識別閉合鍵的鍵碼，而非編碼鍵盤是通過軟件來識別鍵盤的。 通常因由于機械觸點的彈性作用，觸點在閉合和斷開瞬間的電接觸情況不穩定，造成了電壓信號的抖動現象，鍵抖動的時間一般為 5— 10ms。為了避免一次閉合引起 CPU 多次處理，通常回采取去抖動措施。 非編碼鍵盤有獨立式鍵盤和行列式 (矩陣 )鍵盤。由于前者在按鍵較多時會站用較多的 I/O 口，因此采用行列式 (矩陣 )鍵盤，如圖 28 所示。 1. 矩陣鍵盤及其接口 行 列式鍵盤又叫矩陣鍵盤，是將 I/O 線的一部分作為行線，另一部分作為