紅外遙控音樂電子鐘設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 初值寄存器：預裝用來決定計數器產生溢出周期的參數，次參數決定著定時或者計數的周期。通常要預算并送入初值寄存器中。 定時 /計數器的 4 種工作模式，由特殊功能寄存器 TMOD 決定。 模式 0： 13 位定時 /計數器 圖 33 模式 0 電路圖 在某一個初值的基礎上加 1 計數，當計數器計滿為全“ 1”時，再來一個計數脈沖，就產生一個“溢出中斷信號” TF1=1。 由于低 8 位計數器中的高 3 位沒有參與工作，故填裝初值時應“避開”此三位。 模式 1： 16 位定時 /計數器 . . 圖 34 模式 1 電路圖 類同于模式 0。由于兩個計數器為完整的 8 位，故將計算好的 16 位初值可以直接填裝到 TH、 TL 中。 模式 2： 8 位自動填裝值模式 圖 35 模式 2 電路圖 TL 做計數器， TH 做初值寄存器，工作前 TL TH1 分別預置相同 的初值。 TL1 計數時，產生溢出的同時，將 TH1 中的初值自動重裝 TL1。 TL1 繼續計數。 8位計數器的模式，定時或計數的范圍遠遠小于模式 0和模式 “硬件自動重裝”功能，非常適合進行重復性定時的場合，如產生連續方波信號等。同時也省去了軟件重裝初值的麻煩。 . . 模式 3：組合擴展模式 (只適應于 T0) 圖 36 模式 3 電路圖 將 T0 和 T1 重新進行“拆分、組合”，將 T0 變為由 TH0、 TL0 組成的兩個獨立的 8 位定時 /計數器。 表 32 不同模式比較 模式 計數模 最大計數值 模式 0 13 位 Tmax=8192 模式 1 16 位 Tmax=65536 模式 3 8 位 Tmax=256 定時時長比較，晶振 12M，指令周期 1us 情況 。 表 33 不同模式時間比較 模式 計數模 M 最大計數值 Tmax (fosc=12M) 模式 0 13 位 Tmax=8192*1us= 模式 1 16 位 Tmax=65536*1= 模式 3 8 位 Tmax=256*1us= . . T=(MTC)*t 其中 T：定時時間， M：計數器的模， TC：計數初值， t：計 數器計數脈沖的周期 (t=fosc/12)。 表 34 模式控制寄存器 TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 GATE 選通門： GATE=0 時，只要 TR=1，計數器就開始工作； GATE=1 時，只有 INT=TR=“ 1”時，計數器工作 (用來測量 INT 腳高電平脈沖的寬度 )。 C/T 計數、定時方式選擇位： CT=1 時，計數方式， CT=0 時，定時方式。 M0、 M1 模式選擇：確定四種工作模式。 表 35 控制寄存器 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF0 定時器 T0 的溢出標志： 計數器溢出時硬件自動置位，即 TR=1。進入中斷后再由硬件自動清除(TF0=0)。 TR0 計數器 T0 的控制位： 由軟件設定： TR0=1，計數器開始工作； TR0=0，計數器停止計數。 IE IE0 外部中斷 INT INT0 的請求標志。當單片機檢測到 INT 引腳上有下降沿時， IE=1 申請中斷。進入中斷服務程序時，硬件自動清除 IE 標志。 IT IT0 外部中斷觸發類型控制： IT=1 時，中斷信號的下降沿觸發 IE 標志； IT=0 時，外部中斷信號的低電平觸發 IE 標志。 . . 時鐘控制模塊 時鐘控制模塊采用的是 DS1302。圖 33 為 DS1302 的引腳排列 。 其中 VCC1為 主 電源， VCC2 為 后備 電源 。若是 主電源 VCC1 斷電 的情況下， 由于 VCC2的存在，所以時鐘仍然未能可以正常運行 。 DS1302 的供電選擇是 由 VCC1 或VCC2 兩者中 電壓 較大者供電。 若 VCC2 小于 VCC1 時， 將 由 VCC1 給 DS1302供電 ；若 VCC2 大于 VCC1＋ 時， VCC2 將 給 DS1302 供電 。 X1 和 X2 為振蕩源，外接 。 RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。 圖 37 DS1302 的引腳排列 當 RST 為 低 電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RST 置為 高 電平，則會終止此次數據傳送， I/O 引腳變為高阻態。上電運行時，在 VCC≥， RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數據輸入輸出端 (雙向 )， SCLK始終是輸入端 。各管腳的名稱及功能如表 32 所示。 . . 表 36 DS1302 管腳功能 引腳號 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 2， 3 X1， X2 震蕩源，外接 晶振 4 GND 接地線 5 RST 復位 /片選線 6 I/O 串行數據輸入 /輸出端 (雙向 ) 7 SCLK 串行數據輸入端 8 VCC1 后備電源 DS1302 性能特性有： 實時時鐘功能，可對秒、分、時、日、周、月以及帶閏年補償的年進行計數； 用于高速數據暫存的 31 8 位； 最少引腳的串行 I/O； ～ 電壓工作范圍； 時耗電小于 300nA； 用于時鐘或 RAM 數據讀 /寫的單字節或多字節 (脈沖方式 )數據傳送方式； 可選的慢速充電 (至 Vcc1)的能力 圖 34 為 DS1302 為芯片的時鐘電路圖。 . . Y132 76 8H z116A10 K116A10 K116A10 KX12X23VCC21GND4R S T5IO6S C L K7VCC18D S 1 30 2+5B A T T E R Y+ 5V 圖 38 DS1302 時鐘電路圖 顯示模塊 顯示采用七段共陽極 LED 顯示器，內含 8 個發光二級管。引腳如圖 35所示。 a， b， c， d， e， f， g， dp 稱為 LED 的段，公共端 稱為 LED 的位。從管腳 a~dp 輸入不同的 8 為二進制數，可以顯示不同的數字或字符。根據 端的連接情況偶共陰極和共陽極兩種。本電路采用共陽極接法。當某發光二級管陰極為低電平時，相應的發光二極管點亮。 在顯示中采用動態顯示驅動。 在輪流顯示 的 過程中，每位數碼管的點亮時間 約 為 1～ 2ms， 利用人的視覺暫留現象，可以使人看到多個數碼管同時顯示。在編程時，則要輸出相應的段選信號和位選信號。段選信號選中其中的某一個數碼管，然后輸出段碼，使該數碼管輸出想要顯示的內容 。延時一段時間后，再選中另一個數碼管，以此遞推。因為交替速度快，所以可以同時看到一組數據。 . . 圖 39 數碼管引腳 如圖 36 所示，采用動態掃描顯示。由 8 個數碼管組成顯示器，通過 74HC573八位鎖存器進行段鎖存和位鎖存。 abfcgde1234567abcdefg8dpdp0comabfcgde1234567abcdefg8dpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0comabfcgdeabcdefgdpdp0com21Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8QC1D2D3D4D5D6D7D8D7 4 H C 5 7 321Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8QC1D2D3D4D5D6D7D8D7 4 H C 5 7 3 圖 310 LED 數碼管顯示電路 紅外遙控模塊 常用的紅外發光二極管其外形和發光二級管 LED 相似發出紅外光。管壓降約為 ，工作電流一般小于 20mA。為了適應不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。 . . 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，紅外發光二級管工作于脈沖狀態。常見的發光二極，其功率分為小功率 (1mW10mW)、中功率 (20mW50mW)和大功率(5mW100mW)三大類。要使紅外發光二級管產生調制光，只需在驅動管上加上一定頻率的脈沖電壓。 紅外一體化接收頭內部電路包括紅外監測二極管，輸入電路，傳輸阻抗放大器，限幅器，自動增益控制電路，比較器，施密特觸發器等。 紅外監測二極管是用于檢測有無紅外信號，然后把接收到的光信號的交流分量送到內部傳輸阻抗放大器轉換成電壓信號輸入到自動控制放大器。 限幅器的 目的就是用于限定過大的脈沖，確保電路的安全以及信號的可信度。 帶通濾波器完成選頻的功能，將信號頻率在 38KHz的信號選出來，改善信噪比。 在比較器中主要是完成提高抗干擾性的作用。 施密特觸發器將信號進行整形，形成方波信號，輸入進單片機。 紅外遙控編碼方式： ① 載波波形 使用 455KHz 晶體，經內部分頻電路，信號被調制在 ，占空比為 3 分之 1。調制頻率 (晶振使用 455KHz時 )fCAR = 1/Tc = fOSC/12 ≈ 38KHz，fOSC 是晶振頻率 ， 占空比 = T1/Tc = 1/3 。 圖 311 載波波形 . . ② 數據格式 . 數據格式包括了 起始 碼、用戶碼、數據碼和數據碼反碼，編碼 共 占 32 位。數據反碼是數據碼反相后的編碼，編碼時可用于對數據的糾錯。注意：第二段中的 用戶碼也可以在遙控應用電路中被設置成第一段用戶碼的反碼。 圖 312 編碼數據格式 圖 313 使用 455KHz 晶振時各代碼所占的時間 ③ 位定義 圖 314 位定義 用戶碼或數據碼中的每一個位可以是位 “ 1” ，也可以是位 “ 0” 。區分 “ 0”和 “ 1” 是利用脈沖的時間間隔來 進行 區分 的 ，這種編 碼方式稱為脈沖位置調制方式，英文簡寫 PPM。 ④解碼原理 . . 用程序去分析位 “ 0” 和位 “ 1” 。位 “ 0” 和位 “ 1” 所不同之處就是在高電平脈沖后的低電平脈寬不一樣，位 0 約為 528us，位 1 約為 1584us。這里需 要注意的是， 圖 310 上的波形是指遙控芯片輸出的波形，而一般的接收頭在接到信號時是輸出低電平的，也就是說接收頭輸出的波形正好和遙控芯片輸出的相反。圖 311 就是其中一段引導碼和自定義碼發射端和接收端的波形，其中自定義碼的值為 02H。在接收端位 “ 1” 的高電平寬度約為 1584us，位 “ 0” 約為 528us。 程序上可以 通過這種方法 判斷一個位的值：在位開始時接收頭的引腳是低電平，等待低電結束，高電平開始后，延時 750us，讀引腳的電平，高電平為位 “ 1” ，低電平為位 “ 0”。 如果當前位是 “ 0” 時 ， 先前延時 750us， 這時已到了下一位的低電平上，可以讀下一個位了 ； 如果當前位是 “ 1” 時先前延時750us，而 這時還沒有結束位 “ 1” 的高電平， 此 時要 繼續 等待下一個位的低電平才可以開始讀下一位，循環 8 次就可以讀完一個碼。這種判斷位的方法同樣可以用在 uPD612 TC9012 等位定義為 PPM 方式的芯片解碼中。還 有很多的其它的方法可以達到同樣的效果 ： 如觸發中斷后再使用定時中斷進行數據的采集，無論使用何種方法都要按位定義的規則來進行程序的編寫，如果采集的數據無法準確判斷每一個位，那么解碼將不會有正確的結果。 圖 315 解碼示意圖 紅外接收模塊采用紅外一體化接收頭 IR1308 器件。紅外接收頭的工作原理為：紅外監測二極管將檢測到的紅外光信號轉換為微弱的電信號，此信號經傳. . 輸阻抗放大器轉換成電壓信號，輸入電路。然后在自動增益控制放