红外收发数据系统的设计 9.docx
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红外收发数据系统的设计 9.docx
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红外收发数据系统的设计9
红外收发数据系统的设计
课程设计说明书
一、设计内容及要求
能实现红外发射管发射数据,红外接收头接收数据,并把接收的数据显示出来。
二、设计原始资料
单片机原理及应用教程范立南2006年1月
单片机原理及应用教程刘瑞新2003年07月
三、设计完成后提交的文件和图表
1.计算说明书部分
1)方案论证报告打印版或手写版
2)程序流程图
3)具体程序
2.图纸部分:
具体电路原理图打印版
四、进程安排
教学内容学时地点
资料查阅与学习讨论1天单片机实验室
分散设计5天单片机实验室
编写报告3天单片机实验室
成果验收1天单片机实验室
五、主要参考资料
《电子设计自动化技术基础》马建国、孟宪元编清华大学出版2004年4月
《实用电子系统设计基础》姜威2008年1月
《单片机系统的PROTEUS设计与仿真》张靖武2007年4月
指导老师成绩
答辩小组成绩
总成绩
目录
摘要7
一、设计内容及要求8
二、总体设计方案8
2.1系统方案8
2.1.1系统组成8
2.1.2方案设计8
2.2理论分析与计算8
2.2.1红外通信的基本原理8
2.2.2红外发送器8
2.2.3红外接收器9
2.2.48279控制键盘10
2.3电路与程序设计12
2.3.1电路12
2.3.2流程图13
2.3.3程序14
2.4结果分析17
2.5总结17
三、参考资料19
摘要
在很多单片机应用系统中,常常利用非电信号(如光信号、超声波信号等)传送控制信息和数据信息,以实现遥控或遥测的功能。
红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点,是一种较为常用的通信方式。
实现单片机系统红外通信的关键在于红外接口电路的设计以及接口驱动程序的设计。
本设计采用单片机实现对红外线发射接收的控制,系统由单片机控制部分和红外遥控及LED显示部分等组成。
该系统由单片机作为主控机控制各个模块的运行,定位控制准确,响应及时,能够在电脑上实现发送数据,LED显示接收到的数据。
关键字:
红外接收发送8279串口通信、8279、红外遥控控制、LED液晶模块显示
一、设计内容及要求
能实现红外发射管发射数据,红外接收头接收数据,并把接收的数据显示出来。
二、总体设计方案
2.1系统方案
2.1.1系统组成
本系统由PC主机和单片机两大部分组成,两部分连在一起,实现实时同步数据的功能。
单片机有以下部分主成:
串口通信、8279、红外遥控控制、LED液晶模块显示;
2.1.2方案设计
写一个矩阵型键盘,由键盘输入数据,数据经过处理后转变成高低电平由红外发射管发送出去,再由红外接收头接收回来,组成数据有显示在LED显示器上
2.2理论分析与计算
2.2.1红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,即通信信道。
发送端采用脉时调制(PPM)方式,将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列,并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去;接收端将接收到的光脉转换成电信号,再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调,还原为二进制数字信号后输出。
2.2.2红外发送器
红外发送器电路包括脉冲振荡器、驱动管Q1和Q2、红外发射管Q3等部分。
其中脉冲振荡器由2206组成,用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号;红外发射管Q3用来向外发射950nm的红外光束。
红外发送器的工作原理为:
串行数据由单片机的串行输出端DATA送出并驱动Q1管,数位“0”使Q1管导通,通过Q2管调制成38kHz的载波信号,并利用红外发射管Q3以光脉冲的形式向外发送。
数位“1”使Q1管截止,红外发射管Q3不发射红外光。
若传送的波特率设为1200bps,则每个数位“0”对应32个载波脉冲调制信号的时序,如图2-1所示。
图2-1调制信号时序图
2.2.3红外接收器
红外接收电路选用专用红外接收模块。
该接收模块是一个三端元件,使用单电源+5V电源,具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它波长(950nm以外)的红外光不敏感的特点,其内部结构框图如图2-2所示。
如图2-2红外接收模块内部结构框图
接收模块的工作原理为:
首先,通过红外光敏元件将接收到的载波频率为38kHz的脉冲调制红外光信号转化为电信号,再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理。
然后,通过带通滤波器和进行滤波,滤波后的信号由解调电路进行解调。
最后,由输出级电路进行反向放大输出。
为保证红外接收模块接收的准确性,要求发送端载波信号的频率应尽可能接近38kHz,因此在设计脉冲振荡器时,要选用精密元件并保证电源电压稳定。
再有,发送的数位“0”至少要对应14个载波脉冲,这就要求传送的波特率不能超过2400bps。
2.2.48279控制键盘
键盘和八段显示器可以直接使用单片机89C51的并行口,或者用74LS273和74LS244、并行接口芯片8255或多功能接口芯片8155与微型计算机接口。
用上述接口方法,对键盘和显示器的扫描是由软件实现的,不但程序比较复杂,更不利的是占用CPU很多时间。
若采用专用的可编程键盘/显示控制器8279与微型计算机接口,则由8279对键盘和显示器进行自动扫描,充分地提高CPU的工作效率。
Inetel8279芯片是一种通用的可编程键盘显示器接口器件,单个芯片就能完成键盘输入和八段显示器显示控制两种功能。
本实验需要用到CPU模块(F3区)、8279键盘与显示模块(F4区)。
8279键盘与显示电路原理图参见图2-3A和图2-3B。
图2-3A
图2-3B
系统各跳线器处在初始设置状态,将F3区调线器JP3右置,将MCS-51单片
机板插到主面板上F3区相应的四个单排插座上,正方向向上,将单片机仿真器THKL-C51插到MCS-51单片机板上(注意方向),仿真器的交叉串口线,USB线和电脑的串口,USB口相连;8P数据线将CPU模块的P12F3和P0F3连接,P11F3和P1F3连接,S11E和S12E红开关全部打到上方(ON),F4区调线器JP2右置,跳线器C4E的短路帽去掉,F3区的/RD,/WR和D1区的/RD,/WR用二号导线连接,F4区的CS_8279,RESET接地,注意:
都必须断电插拨!
2.3电路与程序设计
2.3.1电路
2.3.2流程图
N
Y
2.3.3程序
;//****************************************************************
;//*文件名:
红外发射接受实验程序
;功能:
程序由定时器T0产生1HZ的调制信号由P1.0产生,T1口对红外接收头
;接受的信号进行处理并送显示.
;//****************************************************************
Z8279EQU7f01H;8279状态/命令口地址
D8279EQU7f00H;8279数据口地址
LEDMODEQU00H;左边输入八位字符显示
;外部译码键扫描方式,双键互锁
LEDFEQEQU2FH;扫描速率
LEDCLSEQU0C1H;清除显示RAM
LEDWR0EQU80H;设定的将要写入的显示RAM地址
ConterSoftEQU50H;定时计数值
LEDBUFEQU30H
ORG0000H
ljmpMAIN
ORG000BH
LJMPINT_T0;T0中段入口
MAIN:
LCALLINIT8279
MOVTMOD,#51H;T0定时/T1计数
MOVTL0,#00H;11.0592晶振
MOVTH0,#4CH
movTH1,#0
movTL1,#0
MOVConterSoft,#10;1秒发一次
SETBET1
setbTR1;开始记数
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
Mloop:
MOVA,TL1
MOVB,#100
DIVAB
MOVLEDBUF+2,A
MOVA,B
MOVB,#10
DIVAB
MOVLEDBUF+1,A
MOVLEDBUF,B
LCALLDISPLAY
LCALLDELAY
LjmpMLoop
INT_T0:
CLREA
PUSHACC
MOVA,ConterSoft
DECA
MOVConterSoft,A
JNZBACK;软件计数,次数不到返回,不为零时则转移
CPLP1.0
MOVConterSoft,#10;改变立即数则改变调制信号的发生频率观查实验效果
BACK:
MOVTL0,#00H
MOVTH0,#4CH
SETBET0;允许T0中断
SETBTR0
SETBEA
POPACC
RETI
DISPLAY:
MOVR0,#LEDBUF
MOVR1,#3
MOVR4,#0
NEXTBIT:
MOVA,@R0
MOVR5,A
LCALLDISLED
INCR0
INCR4
DJNZR1,NEXTBIT
RET
INIT8279:
;8279初始化子程序
PUSHDPH;保存现场
PUSHDPL
PUSHACC
LCALLDELAY;延时
MOVDPTR,#Z8279
MOVA,#LEDMOD;置8279工作方式
MOVX@DPTR,A
MOVA,#LEDFEQ;置键盘扫描速率
MOVX@DPTR,A
MOVA,#LEDCLS;清除LED显示
MOVX@DPTR,A
LCALLDELAY;延时
POPACC;恢复现场
POPDPL
POPDPH
RET
;显示字符子程序
;输入:
R4,位置R5,值
DISLED:
PUSHDPH;保存现场
PUSHDPL
PUSHACC
MOVA,#LEDWR0;置显示起始地址
ADDA,R4;加位置偏移量
MOVDPTR,#Z8279
MOVX@DPTR,A;设定显示位置
MOVDPTR,#LEDSEG;置显示常数表起始位置
MOVA,R5
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVDPTR,#D8279
MOVX@DPTR,A;显示数据
POPACC;恢复现场
POPDPL
POPDPH
RET
DELAY:
;延时子程序
PUSH0;保存现场
PUSH1
MOV0,#0H
DELAY1:
MOV1,#0H
DJNZ1,$
DJNZ0,DELAY1
POP1;恢复现场
POP0
RET
LEDSEG:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H;'0,1,2,3,4,5,6,7'
DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;'8,9,A,B,C,D,E,F'
DB40H;'-'
END
2.4结果分析
END程序全速运行时,LED显示相对应的数据,说明数据发送接收成功。
2.5总结
时间过得真快,两个周的时间如流水转眼间并消失的无影无踪,站在时间流亡的端末,回首点点滴滴,那些起早贪黑的时日,心里难免有些心伤与难处,但最多的是追求知识所带来的喜悦。
在没有课程设计之前,对于博大精深单片机,我们只不过是路过大海的孩子,偶然拾到被海水冲上岸的贝壳。
也如同面对一本人生百事的大书,我所见到的不过是封面而已。
有的时候你看过的书越多阅历越是丰富,才发现自己所见识的太少,太孤陋寡闻。
星期一,课程设计的第一天,天气晴朗,我们分到的是第一组。
带着对新事物的好奇,我们大早行到实验室,门开启,寻了个地方坐下,指导老师来回引导。
但是老师的仔细总解决不了我们对新事物的好奇,和许多同学一样,不知道天高地厚,一直就以为我行我素。
老师的教诲如过眼云烟。
但是每一个人在生活和工作的过程中怎地都要受到一些或多或少的挫折。
课程设计的第一天就如同我们刚刚来到这世界时一样浑浑噩噩地悄然滑过。
我们不会有太多的留念,太多的确是过往之后遗留下来的惊喜。
因为无知,因为郁闷,课更多的是不知道天佑多高地有多厚。
第一天的时间久这样悄然的结束,吃过晚饭,慵懒缩在宿舍,莫名感觉到一些心底的失落,不知道是强烈的好奇心受挫还是对知识的无知而感觉到悲哀。
但是这一切的懊悔似乎只在片刻之间便消散得无影无中。
也许这就是年轻没有什么不可以,跌倒了,爬起来,再继续。
这是年轻的资本,但是这些资本就难倒没有挥霍完的那么一天吗?
我来回在心里反问着自己,把自己逼向一个死角,累了,安然地躺在床上,沉沉睡去。
一阵吵杂声响起。
我睁开朦胧的睡眼,婆娑着张望。
天已经亮了,一道晨光射进屋子,温馨带着点点的慵懒。
今天又是美好的一天,我起了床。
洗漱完毕,再次开始以台南的征程。
………….
一个周过去了,我们的课程设计还是没有什么进展,我有些心急,但是心急也没有什么进展。
索然觉得从头开始吧,反正还有一个星期的时间。
说了便做。
去图书馆查资料,在网页里搜索,忙了一天,中午坐在食堂,我俩都有些无力了,看着手里搜来的那些资料,有点兴奋却又有兴奋过度的失望。
因为我们担心这一切的努力都只为证明一个结果-------这种方法行不通,也就是我们同样失败,只不过是又证明了一种方法的不可行性。
有些懒散,有些难过,更多的还是无奈。
阳光还是那般温暖,秋风还是那般的无情,一度一度的吹起,吹得人脸生疼。
不想说了,就看我们的表情,就知道这一天也没有什么样的收获。
济南的冬天时个会哄人的和蔼的母亲,总在难过时给你唱唱母爱的吹眠曲,在你努力工作时在你前进的路上给你设下一个美丽的陷井。
这是就是母爱,不能一辈子照顾你,总得让你在成长中学会坚强。
时间还是无情的划过,可是进展还是微乎其微,我有些绝望。
看着答辩的日子一天天靠近心里万般的都是对自己的怨恨,说起来我是一个很自我的人,对自己从来读只有赞赏。
但是这一次我真的是输给了我自己,并且是输得一败涂地。
下午我们都有些悄然,所有人都离开了实验室,只有我们组的几个哥们儿还一直在研究那不知所云的东西。
我回过头看着指导老师慢悠悠地走来,问有什么思路了没有,当然有了!
就是不知道怎么去实现。
我们把思路说了一遍。
老师点头说:
“明天就是最后的期限,你们的思路很好,我给你们一个设计,你们回去好好看明天答辩”。
所有人都呆住了,这怎么可能?
最后答辩了,我们这小组都过了。
有些欢心,也有些怕记起,却又难以忘记。
经过两个星期的课程设计,过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过,也曾一度热情高涨。
从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情,点点滴滴无不令我回味无长。
生活就是这样,汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
通过实习,我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义,我才意识到老一辈电子设计为我们的社会付出。
我想说,设计确实有些辛苦,但苦中也有乐,在如今单一的理论学习中,很少有机会能有实践的机会,但我们可以,而且设计也是一个团队的任务,一起的工作可以让我们有说有笑,相互帮助,配合默契,多少人间欢乐在这里洒下,大学里一年的相处还赶不上这十来天的合作,我感觉我和同学们之间的距离更加近了;我想说,确实很累,但当我们看到自己所做的成果时,心中也不免产生兴奋;正所谓“三百六十行,行行出状元”。
我们同样可以为社会作出我们应该做的一切,这有什么不好?
我们不断的反问自己。
也许有人不喜欢这类的工作,也许有人认为设计的工作有些枯燥,但我们认为无论干什么,只要人生活的有意义就可。
社会需要我们,我们也可以为社会而工作。
既然如此,那还有什么必要失落呢?
于是我们决定沿着自己的路,执着的走下去。
同时我认为我们的工作是一个团队的工作,团队需要个人,个人也离不开团队,必须发扬团结协作的精神。
某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。
实习中只有一个人知道原理是远远不够的,必须让每个人都知道,否则一个人的错误,就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
而这次实习也正好锻炼我们这一点,这也是非常宝贵的。
对我们而言,知识上的收获重要,精神上的丰收更加可喜。
挫折是一份财富,经历是一份拥有。
这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多专业知识问题,最后在老师的辛勤指导下,终于游逆而解。
同时,在老师的身上我们学也到很多实用的知识,在次我们表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢
三、参考资料
《电子设计自动化技术基础》马建国、孟宪元编清华大学出版2004年4月
《实用电子系统设计基础》姜威
2008年1月
《单片机系统的PROTEUS设计与仿真》张靖武
2007年4月
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