畢業(yè)設(shè)計----汽車行駛信息發(fā)送與接收器的設(shè)計

1、<p>　　汽車行駛信息發(fā)送與接收器的設(shè)計</p><p><b>　　序 言</b></p><p>　　現(xiàn)代社會，汽車越來越多，行車安全成為司機和司機家人關(guān)注的首要問題。</p><p>　　在現(xiàn)代交通中，汽車超車及轉(zhuǎn)彎時經(jīng)常容易出交通意外，特別是雨霧天氣，轉(zhuǎn)向及剎車指示燈能見度減小，使駕駛員不能及時了解前后車的行駛意向。在汽車上

2、設(shè)計一種汽車間行駛信息紅外線自動接收發(fā)送電路，能自動顯示前后車的轉(zhuǎn)向、剎車情況并用聲響提醒，對提高汽車行駛安全具有一定的意義。</p><p>　　單片機的英文名稱是Micro Controller unit,縮寫為MCU，又稱為微控制器，它是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。它應(yīng)用簡單靈活，使用非常廣泛，但存在無法實時保存大量的數(shù)據(jù)、實時更新數(shù)據(jù)等缺點，因此經(jīng)常需要把單片機和PC機的優(yōu)勢相結(jié)合組成系統(tǒng)。PC和單

3、片機之間的通信方式有有線和無線通信技術(shù)之分，同時通訊連接方式有多種，如利用微機的串口、并口或?qū)ｉT的I/O板進行數(shù)據(jù)傳送，單片機通過共享通道的方法掛在上述總線上。采用紅外線通訊方案具有廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強等優(yōu)點。應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實際需要進行選擇。</p><p>　　因此，本文設(shè)計了一個將單片機AT89C51與紅外線發(fā)送接收進行結(jié)合的系統(tǒng)電路。選擇了汽車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎和剎車3種汽車行駛狀態(tài)作為發(fā)送信息，

4、接受信息有前車左轉(zhuǎn)彎、前車右轉(zhuǎn)彎、前車剎車和后車超車4種顯示信息。在汽車行駛中，當前車轉(zhuǎn)彎、剎車或后車超車時都能在本汽車上顯示并發(fā)出聲響提醒。</p><p><b>　　系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　汽車超車及轉(zhuǎn)彎時經(jīng)常容易出交通意外，特別是雨霧天氣，轉(zhuǎn)向及剎

5、車指示燈能見度減小，使駕駛員不能及時了解前后車的行駛意向。在汽車上設(shè)計一種汽車間行駛信息紅外線自動接收發(fā)送電路，能自動顯示前后車的轉(zhuǎn)向、剎車情況并用聲響提醒。</p><p>　　因此，本設(shè)計是一個簡單的將單片機AT89C51與紅外線發(fā)送接收進行結(jié)合的系統(tǒng)電路。系統(tǒng)可以實現(xiàn)前車左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車，以及后車超車時進行顯示并發(fā)出聲響提醒。</p><p>　　1.1 硬件設(shè)計思路</

6、p><p>　　本系統(tǒng)通過觸發(fā)開關(guān)來實現(xiàn)電路的“發(fā)送”和“接收”功能，前車轉(zhuǎn)彎、剎車時，按下發(fā)送按鈕，后車就能接收到信息，后車超車時，按下按鈕，前車就能收到信號，并發(fā)車聲響提醒。系統(tǒng)具體工作方框圖如下圖1-1：</p><p>　　圖1-1 系統(tǒng)電路的工作框圖</p><p>　　1.2 軟件設(shè)計思路</p><p>　　圖1-1 系統(tǒng)主程序

7、流程圖</p><p>　　紅外接收器為三引腳結(jié)構(gòu)，安裝用方便，其信號腳可直接接單片機P0.1、P1.1及中斷輸入端口(如圖附錄1)。P0.1用于接收后車的行駛信息信號，P1.1用于接收前車的行駛信息信號。電平轉(zhuǎn)換接口電路采用9013三極管。當轉(zhuǎn)向開關(guān)或剎車開關(guān)閑合時，其P0.0、P0.1、P0.2 三端口相應(yīng)的電平變?yōu)榱恪0.0為左轉(zhuǎn)彎輸入，P0.1為右轉(zhuǎn)彎輸入，P0.2為剎車。</p><

8、;p>　　單片機從P0.3～P0.6輸出前后車的行駛信息提示信號，其中P0.3用于前車左轉(zhuǎn)彎指示及提醒，P0.4用于前車右轉(zhuǎn)彎指示及提醒，P0.5用于后車超車指示及提醒，P0.6用于前車剎車指示及提醒。當某一輸出端口為低電平時，相應(yīng)的字符燈點亮并發(fā)出聲響提醒。本車行駛信息的發(fā)送是從P3.5輸出，是一組調(diào)制頻率為40kHz的方波脈沖,通過三極管放大,由安裝在汽車前后位置的紅外線發(fā)射管發(fā)出。</p><p>　

9、　硬件系統(tǒng)各部分電路具體介紹與分析</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計</p><p>　　2.1.1 輸入系統(tǒng)接口電路</p><p>　　輸入接口電路有處理紅外線接收的紅外線接收器及用于轉(zhuǎn)向，剎車信號輸入的電平轉(zhuǎn)換電路。紅外接收器采用通用遠紅外接收解調(diào)一體成品，其器件為三引腳結(jié)構(gòu)，安裝用方便，其信號腳可直接接單片機P0.1、P1.1及中斷輸入端口。P

10、0.1用于接收后車的行駛信息信號，P1.1用于接收前車的行駛信息信號。電平轉(zhuǎn)換接口電路采用9013三極管。當轉(zhuǎn)向開關(guān)或剎車開關(guān)閑合時，其P0.0、P0.1、P0.2三端口相應(yīng)的電平變?yōu)榱?。P0.0為左轉(zhuǎn)彎輸入，P0.1為右轉(zhuǎn)彎輸入，P0.2為剎車。</p><p><b>　　輸出電路</b></p><p>　　單片機從P0.3～P0.6輸出前后車的行駛信息提示信號

11、，其中P0.3用于前車左轉(zhuǎn)彎指示及提醒，P0.4用于前車右轉(zhuǎn)彎指示及提醒，P0.5用于后車超車指示及提醒，P0.6用于前車剎車指示及提醒。當某一輸出端口為低電平時，相應(yīng)的字符燈點亮并發(fā)出聲響提醒。本車行駛信息的發(fā)送是從P3.5（T1）輸出，是一組調(diào)制頻率為40kHz的方波脈沖(見圖2-1),通過三極管放大,由安裝在汽車前后位置的紅外線發(fā)射管發(fā)出[1]。</p><p>　　圖2-1 P3.5端口輸出的編碼波形圖&

12、lt;/p><p>　　2.1.3 基本系統(tǒng)組成</p><p>　　本系統(tǒng)采用12MHz晶振時鐘頻率，30pF的瓷片負載或匹配電容（校準晶振），上電復(fù)位采用最簡單的RC電路，片外儲存器選擇腳（31腳）接正電源。</p><p>　　2.2 數(shù)據(jù)幀的編碼格式及發(fā)送/接收過程</p><p><b>　　1． 編碼的格式</b>

13、;</p><p>　　本系統(tǒng)采用脈沖個數(shù)編碼，分別代表左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、剎車3種狀態(tài)，其中左轉(zhuǎn)彎為2個脈沖，右轉(zhuǎn)彎為5個脈沖，剎車為8個脈沖。為了增加接收的可靠性，第一位碼寬為3ms,其余為1ms，數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms,如圖2-2</p><p>　　圖2-2 紅外線接收器輸出的一幀數(shù)據(jù)波形</p><p>　　2． 數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過程</p><

14、;p>　　當單片機檢測到P0.0～P0.2端口為低電平時，先設(shè)置發(fā)送標志，然后依次發(fā)送數(shù)據(jù)幀。發(fā)送數(shù)據(jù)時，中斷將被禁止。當剎車（轉(zhuǎn)向）開關(guān)閉合時，數(shù)據(jù)幀將被重復(fù)連續(xù)地發(fā)射，直到開關(guān)松開為止。</p><p><b>　　據(jù)幀的接收過程</b></p><p>　　當紅外線接收器輸出數(shù)據(jù)幀脈沖時，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實時接收數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)幀接收時，中斷

15、將被關(guān)閉，并且對第一位（起始位）碼的碼寬進行驗證。若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作誤幀處理。當間隔位的高電平脈寬大于3ms時，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器A中的脈沖個數(shù)，使相應(yīng)的輸出口（P0.3～P0.6）為低電平，驅(qū)動顯示及信響電路[2]。</p><p>　　2.3 單片機外圍連接電路具體介紹與測試分析</p><p>　　2.3.1 單片機芯片的選擇</p><

16、;p>　　MCS-51單片機是美國INTEL公司于1980年推出的產(chǎn)品，由于它將8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，為很多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個高度靈活且價格低廉的解決方案。內(nèi)核系列兼容的單片機仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品。例如：目前流行的AT89S51和89C51。本次設(shè)計中選用了單片機AT89C51，兩者相比之下，現(xiàn)有的設(shè)備支持AT89C51，現(xiàn)有的大量資料也是有關(guān)于AT89C51多。</p><p>

17、　　ATMEL 89系列單片機是以8031為結(jié)構(gòu)的，所以，它和8051系列單片機是兼容的系列。</p><p>　　89系列單片機對于一般的用戶來說，存在下面很明顯的優(yōu)點：</p><p>　　1. 含有FLASH存儲器</p><p>　　因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進行修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保持一些數(shù)據(jù)信息，即

18、使外界損壞也不影響到信息的保持。</p><p>　　2. 和80C51插座兼容</p><p>　　89系列單片機的引腳是和80C51一樣的，所以，當89系列單片機取代80C51時，可以進行代換。</p><p><b>　　（1）靜態(tài)時鐘方式</b></p><p>　　89系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，所以可以節(jié)省電

19、能，這對于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。</p><p>　?。?）錯誤編程亦無廢品產(chǎn)生</p><p>　　一般的OPT產(chǎn)品，一旦錯誤編程就成了廢品。而89系列單片機內(nèi)部采用了FLASH存儲器，所以，錯誤編程后可以重新編程，直到正確為止，故不存在廢品。</p><p>　?。?）可進行反復(fù)系統(tǒng)試驗</p><p>　　用89系列單片機設(shè)計的

20、系統(tǒng)，可以反復(fù)進行系統(tǒng)試驗；每次試驗可以不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計達到最優(yōu)。而且隨用戶的需要和發(fā)展，還可以進行修改，使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。</p><p>　　3. 89系列單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　89系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和89C51相近，它主要含有如下一些部件。</p><p>　?。?）8031CPU</p><p

21、><b>　?。?）振蕩電路</b></p><p><b>　?。?）總線控制部件</b></p><p><b>　　（4）重點控制部件</b></p><p>　?。?）片內(nèi)FLASH存儲器</p><p><b>　?。?）片內(nèi)RAM</b>

22、</p><p>　?。?）并行I/O接口</p><p><b>　?。?）定時器</b></p><p>　　（9）串行I/O接口</p><p>　　ATMEL89系列單片機的分類:</p><p>　　ATMEL89系列單片機可分成標準型號、低檔型號和高檔型號三類。</p>

23、<p>　　89系列單片機的標準型有AT89C51等4種型號，它們基本結(jié)構(gòu)和89C51是類似的，是80C51的兼容產(chǎn)品，89系列單片機的低檔型有AT89C1051等2種型號，它們的CPU和89C51是相同的，但是并行I/O口較少。高檔型的有AT89S8252，這是一種可下載FLASH單片機，它和IBM微機通信進地程序是十分方便的[3]。</p><p><b>　　I/O口的功能:</b

24、></p><p>　　在AT89C51中有四個雙向I/O端口P0～P3口，每個端口都是由鎖存器、輸出驅(qū)動器、輸入緩沖器組成。當CPU控制系統(tǒng)與外部設(shè)備交換信息時，都是通過端口鎖存器進行的。四個I/O端口都可作輸出輸入使用，其中P0和P2口通常用于對外部存儲器的訪問。</p><p>　　接通鎖存器時，P0口作為雙向I/O使用，如P0口的鎖存器的值為1，使輸出驅(qū)動器中的場效應(yīng)管截止，

25、引腳空，此時端口可作高阻輸入。鎖存器的值為0時，下面的場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出為0。P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線口使用時，由“控制”線控制將電子開關(guān)接通至“地址/數(shù)據(jù)”端，分別輸出擴展外存的低8位地址A0～A7和數(shù)據(jù)D0～D7。一般情況下，當P0口作輸入輸出線使用時，都要外接拉高電阻。</p><p>　　在AT89C51和AT89C52中，I/O端口復(fù)位值均為1。</p><p><b>

26、;　　寫端口操作：</b></p><p>　　當執(zhí)行指令來改變端口鎖存器的值時，新的值在最后一個指令S6P2被寫入鎖存器的。在每一個時鐘周期的S1P1，鎖存器的值由輸出緩沖器采樣并保存至下一個機器周期的S1P1才到引腳。當鎖存器的狀態(tài)發(fā)生變化時，這個變化不會立即出現(xiàn)在輸出端，至少經(jīng)過一個時鐘周期后，才把新的值輸出。</p><p>　　在P1、P2、P3端口內(nèi)，都接有內(nèi)部上拉

27、電阻，此上拉電阻分為固定部分和附加部分，當端口的狀態(tài)要從0變?yōu)?時，在發(fā)生變化的哪個機器周期的S1P1和S1P2接通附加的拉高電路以增加變化的速度，否則這個狀態(tài)的變化將十分緩慢。附加的拉高電路允許通過的電流比普通的上拉電阻大100倍。</p><p><b>　　讀端口及接口操作：</b></p><p>　　P1～P3口的輸出緩沖器每個都能取代4個LSTTL輸入。C

28、MOS型的芯片引腳可由集電極開路電路的漏極開路電路驅(qū)動，但在狀態(tài)從0變1時，邊化的速度很慢，輸入0時，TP3截止，僅靠TP2非常微弱的上拉來驅(qū)動狀態(tài)的變化。</p><p>　　在外部總線方式下，P0口的輸出緩沖器能驅(qū)動8個LSTTL輸入，但P0口用作輸入輸出口時需外接上拉電路驅(qū)動輸入。</p><p>　　1. AT89C51芯片的介紹</p><p>　　有優(yōu)異

29、的性能價格比。集成度高、體積小、有很高的可靠性、控制功能強、低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。外部總線增加了IC及SPI等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。  2. AT89C51主要功能特性</p><p>　　數(shù)據(jù)保留時間10年；全靜態(tài)工作：0 Hz ～ 24MHz；三級程序存儲器鎖定；128×8位內(nèi)部

30、RAM；32 可編程I/O線；可編程串行通道；低功耗閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。兩個16位可編程定時/計數(shù)器1個串行中斷可直接驅(qū)動LED；4k可反復(fù)擦寫(>1000次)ROM；共6個中斷源；軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。AT89C51具有下列主要性能:</p><p>　　1. 4KB可改編程序FLASH存儲器（可經(jīng)受1，000次的寫入/擦除周期）</p><p

31、>　　2. 全靜態(tài)工作：0HZ ～ 24MHZ</p><p>　　3. 三級程序存儲器保密</p><p>　　4. 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　5. 32條可編程I/O線</p><p>　　6. 2個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　7. 6個中斷源</b&

32、gt;</p><p>　　8. 可編程串行通道</p><p>　　9. 片內(nèi)時鐘振蕩器</p><p>　　另外，AT89C51是靜態(tài)邏輯來設(shè)計，其工作可下降到0HZ并提供可用軟件來選擇的省電方式——空閑方式（IDLE MODE）和掉電方式（POWER DOWN MODE）。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉

33、電方式中，單片機振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。結(jié)構(gòu)框圖如圖2-3</p><p><b>　　圖2-3結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　3. AT89C51的引腳說明</p><p>　　AT89C51采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)， 40個引腳中，正電源和地

34、線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線為復(fù)用。如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 AT89C51的管腳圖</p><p>　　圖2-5 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　AT89C51有40 條引腳，分為端口線、電源線和控制線三類</p><p>　　1.端口線（4*8=

35、32條）</p><p>　　8051有四個并行I/O端口，每個端口有8條口線，用于傳送數(shù)據(jù)和地址。</p><p>　　（1）P0.0～P0.7：這組引腳共有8條，為P0口所專用，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位。這8條引腳口有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的功能。第一種情況是89C51不帶片外存儲器，P0口可以作為通用I/O使用，P0.0～P0.7用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)

36、據(jù)。這時，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是89C51帶片外存儲器，P0.0～P0.7在CPU訪問片外存儲器時用于傳送片外存儲器的第8位地址，然后傳送CPU對片外存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）P1.0～P1.7：這8條引腳和P0口的8條引腳類似，P1.7為最高位，P1.0為最低位，當P1口作為通用I/O使用時，P1.0～P1.7的功

37、能和P0口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）P2.0～P2.7：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O口使用。它的第二功能和P0口的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高8位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像P0口那樣是可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）P3.0～P3.7：這組引腳的第一功能

38、和其余端口的第一功能相同。第二功能作控制用，每個引腳并不完全相同，如表2-1所列。</p><p>　　表2-1 P3口第二功能</p><p><b>　　2.電源線（2條）</b></p><p>　　VCC為+5V電源線，VSS為接地線。</p><p><b>　　3.控制線（6）條</b>

39、;</p><p>　　（1）外接晶體引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　MCS-51的時鐘可以利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生，只要在XTAL1、XTAL2引腳上外接這時反饋電路，內(nèi)部振蕩器便自激振蕩，產(chǎn)生時鐘輸出到內(nèi)部的定時控制邏輯。定時反饋電路一般為石英晶振和電容組成的并聯(lián)回路。這種方式稱為內(nèi)部方式，這種方式的外部元件連接如圖2-6所示。如果振蕩器已起振，則在XTAL2引腳上輸出3

40、V左右的正弦波。</p><p>　?。?）ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線，配合P0口引腳的第二功能使用，在訪問片外存儲器時，89C51CPU在P0.0～P0.7引腳線上輸出片外存儲器低8位地址的同時還在ALE/PROG線上輸出一個高電位脈沖，用于把這個片外存儲器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時，89C51自動在ALE/PROG線上輸出頻率為F0SC/6的脈沖。</p

41、><p><b>　　圖2-6 晶振電路</b></p><p>　?。?）EA/VPP：允許訪問片外存儲器編程電源線，可以控制89C51使用片內(nèi)ROM還是使用片外ROM。若EA=1，則允許使用ROM；若EA=0，則允許使用片外ROM。</p><p>　?。?）PSEN：片外ROM選通線，在執(zhí)行訪問片外ROM的指令MOVC時，8051自動在PSE

42、N線上產(chǎn)生一個負脈沖，用于為片外ROM芯片的選通。其他情況下，PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。</p><p>　?。?）RST/VPD：復(fù)位電源線，可以使89C51處于復(fù)位工作狀態(tài)。通常，89C51的復(fù)位有自動上電復(fù)位和1～2按鈕復(fù)位兩種，如圖2-7所示。</p><p><b>　　圖2-7 復(fù)位電路</b></p><p>　　表2-2 A

43、T89C51的管腳功能</p><p>　　2.3.2 單片機外圍連接電路具體介紹</p><p>　　圖2-8 系統(tǒng)單片機外圍連接電路圖</p><p>　　1. 單片機的復(fù)位電路</p><p>　　當MCS-5l系列單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，

44、單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路的作用是對單片機系統(tǒng)進行抗干擾保護。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和外部開關(guān)手動復(fù)位。本設(shè)計選用開關(guān)復(fù)位。如圖2-9所示：</p><p>　　圖2-9 單片機的復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源

45、開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。圖2-9所示的復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能，圖2-10為其輸入-輸出特性。但解決不了電源毛刺（A 點）和電源緩慢下降（電源電壓不足）等問題 而且調(diào)整電路常數(shù)改變延時會令驅(qū)動能力變差。左邊為低電平 RST為手動復(fù)位開關(guān)。</p><p>　　圖2-10 復(fù)位電路輸入-輸出特性 </p><p>　　2. 單片機的時鐘電路</p&

46、gt;<p>　　單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，復(fù)位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的初態(tài)開始運行。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。單片機的時鐘電路如圖2-11：</p><p>　　圖2-11 單片機的時鐘電路</

47、p><p>　　圖2-11中電容器C4、C5叫晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5～30pF，本設(shè)計中選用22pF的電容。需要注意的是: 這兩個電容串聯(lián)的值是并聯(lián)在諧振回路上的, 會影響振蕩頻率. 當兩個電容量相等時, 反饋系數(shù)是0.5, 一般是可以滿足振蕩條件的。如果不易起振或振蕩不穩(wěn)定可以減小輸入端對地電容量, 而增加輸出端的值以提高反饋量。電容的大

48、小可起頻率微調(diào)作用。</p><p>　　晶振12MHz的作用：單片機使用12MHz晶振，可以以500Hz的采樣率，內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定。如果采用更高的晶振頻率，或采用較少的通道數(shù)，這一采樣率還可以進一步提高。</p><p>　　圖2-12 時序描述時鐘波形圖</p><p>　　3. 單片機與紅外的接口電路</p><p>

49、　　單片機無論完成什么工作，都需要與外部進行信息交換，這種信息交換主要由單片機的I/O完成。單片機選擇P0、P2、P1與紅外裝置的地址腳連接。如圖2-13。</p><p>　　圖2-13 HS0038與單片機接口電路</p><p>　　2.3.3 單片機外圍連接電路的測試與分析</p><p>　　單片機AT89C51的外圍電路按照圖2-8進行焊接無誤后。&l

50、t;/p><p>　　在不接交流電壓220V的情況下，將萬用表打到電阻檔R×1或R×10檔，紅表筆接AT89C51的20腳，黑表筆分別接電阻R1的接地端、電容（C4、C5）的接地端，觀察表頭的指針指示值應(yīng)該為零。</p><p>　　用同樣的檔位，將紅表筆接RST的A點（如圖2-9所示），黑表筆接AT89C51的40腳和31腳，觀察表頭指正指示值應(yīng)為零。然后，將兩個表筆分別

51、接AT89C51的連接端口，觀察指針的指示值都應(yīng)該為零值。如果有阻值說明電路的連接有錯誤，需要修改，修改后需要重新檢測，才能正式通電。</p><p>　　在以上的基礎(chǔ)之上，接通220V交流電壓，將萬用表打到直流電壓檔×10V檔，紅表筆接RST復(fù)位鍵的A端（如圖2-9所示），黑表筆接AT89C51的20腳，觀察表頭指針指示在5V左右，表明RST和20腳地的接法無誤。</p><p&g

52、t;　　用同樣的檔位測試AT89C51的40腳和31腳分別與20腳之間的直流電壓，其測試電壓值應(yīng)為5V左右，否則說明電路有故障，需要排故障。</p><p>　　按照以上步驟進行測試與分析后，才能證明單片機電路基本可以正常工作。</p><p>　　2.4 紅外發(fā)送接收電路具體介紹與測試分析</p><p>　　1． 紅外系統(tǒng)的介紹</p><p

53、>　　人的眼睛能看到的可見光，若按波長排列，依次（從長到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，紅光的波長范圍為0.62μm～0.76μm，比紅光波長還長的光叫紅外線。</p><p>　　人們見到的紅外遙控系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分的發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。</p><p>　　常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通φ5m

54、m發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍色等三種。</p><p>　　接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路。然而現(xiàn)在不論是業(yè)余制作或正式的產(chǎn)品，大都采用成品的一體化接收頭。紅外線一體化接收頭是集紅外

55、接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩(wěn)定、可靠。所以，有了一體化接收頭，人們不再制作接收放大電路，這樣紅外接收電路不僅簡單而且可靠性大大提高。</p><p>　　2． 紅外發(fā)送接收裝置的選擇</p><p>　　紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，放大電路通常又由一個集成塊及若干電阻電容等元件組成，并且需要封裝在一個金屬屏蔽盒里，因而電路比較復(fù)雜，體積卻很小，還不及一個

56、7805體積大！</p><p>　　HS0038（如圖2-14）是一種特殊的紅外接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∨c一只中功率三極管相當），密封性好，靈敏度高，并且價格低廉，市場售價只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負極以及信號輸出端，其工作電壓在5V左右.只要給它接上電源即是一個完整的紅外接收放大器，使用十分方便。</p><p>　　圖2-14

57、HS0038</p><p>　　3． HS0038功能介紹</p><p>　　HS0038的主要功能包括放大,選頻,解調(diào)幾大部分,要求輸入信號需是已經(jīng)被調(diào)制的信號。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會在輸出端直接輸出原始的信號。從而使電路達到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個接收紅外信號的理想裝置。紅外接收電路框圖如圖2-15</p><p>　　圖2-16 紅

58、外接收電路框圖</p><p>　　HS0038 一體化紅外接收頭，接收頻率為38kHz＋1kHz管腳依次為：</p><p>　　凸面向自已，從左向右數(shù)： 1－GND 2－VCC 3—OUT</p><p>　　連接時，在VCC與GND之間并入一個0.1μF的電容有助于改進信號質(zhì)量。其可以用于遙控編碼接收，也可以用于低碼率的數(shù)據(jù)通訊。</p>

59、<p>　　HS0038 信號電平：</p><p>　　38kHz 紅外發(fā)射接收到時： OUT低電平輸出</p><p>　　38kHz 紅外發(fā)射接收不到時：OUT高電平輸出</p><p>　　HS0038的使用注意事項：</p><p>　　1：38kHz紅外發(fā)射信號在HS0038接收角度范圍邊沿區(qū)域時，接收信號不斷振蕩無法

60、穩(wěn)定，因此為保證信號質(zhì)量，使用時發(fā)射接收盡力正對為好；</p><p>　　2：HS0038用于數(shù)據(jù)通訊時，在標準RS232下，波特率設(shè)置不要大于2400bps，否則HS0038無法區(qū)分到接收的信號（2400bps接近其帶寬極限了）。</p><p>　　紅外接收頭的主要參數(shù)如表2-3：</p><p>　　表2-3 HS0038主要參數(shù)指標</p>

61、<p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　在確定元件芯片后，進行焊接。完成電源電路、單片機外圍電路和紅外發(fā)送接收電路的檢測后，并且進行一定的分析。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)程序編寫思想</p><p>　　程序采用C

62、語言來設(shè)計,可以編寫的單片機程序無須懂得單片機的具體硬件, 也能夠編出符合硬件實際的專業(yè)水平的程序。</p><p>　　為了完成系統(tǒng)設(shè)計要求的功能，需根據(jù)需求對AT89C51進行編程。編程前，須按：</p><p>　　1. AT89C51說明設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號；</p><p>　　2. 在地址線上加上要編程單元的地址信號；</p><

63、;p>　　3. 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)；</p><p>　　4. 激活相應(yīng)的控制信號；</p><p>　　每對AT89C51的Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)，加上一個ALE/PROG編程脈沖。</p><p>　　重復(fù)1-4步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)主要程

64、序的設(shè)計</p><p>　　3.2.1 初始化程序</p><p>　　將P0～P3端口置輸入狀態(tài)，在堆棧指針設(shè)于70H處，定時器T1設(shè)為8位自動重裝初值模式，定時時間為13μs，用于40kHz的紅外線信號調(diào)制。</p><p><b>　　初始化程序：</b></p><p>　　CLEARMEMIO:CLR A&l

65、t;/p><p><b>　　DEC A</b></p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p><b>　　MOV P3,A</b></p><p><

66、b>　　CLR P3.5</b></p><p>　　CLEARMEM: MOV SP,#70H</p><p>　　MOV IE,#00H</p><p>　　MOV IP,#01H</p><p>　　MOV TMOD,#22H</p><p>　　MOV TH1,#0F3H</p>

67、<p>　　MOV TL1,#0F3H</p><p><b>　　SETB EX0</b></p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　CLR ET1</b></p><p><b>　　SETB EA</b

68、></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　/*T1中斷服務(wù)程序*/</p><p>　　INTT1:CPL P3.5</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　主程序</b></p&g

69、t;<p>　　順序檢測P0.1～P0.2端口，若某端口為低電平，則轉(zhuǎn)發(fā)送程序。結(jié)束后延時60ms，再轉(zhuǎn)檢測程序循環(huán)。主程序流程圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　掃鍵程序（主程序）:</p><p>　　KEYWORK: SETB P1.2

70、 ；置輸入狀態(tài)</p><p>　　SETB P1.1 ；置輸入狀態(tài)</p><p>　　SETB P1.0 ；置輸入狀態(tài)</p><p>　　CLR 00H ；清00H剎車標志位</p&g

71、t;<p>　　CLR P1.3/*關(guān)蜂鳴器*/</p><p>　　JNB P1.2,KEY3 ；查剎車輸入，為0轉(zhuǎn)KEY3</p><p>　　KEY4: JNB P1.0,KEY0 ；查左轉(zhuǎn)輸入，為0轉(zhuǎn)KEY0</p><p>　　JNB P1

72、.1,KEY1 ；查右轉(zhuǎn)輸入，為0轉(zhuǎn)KEY1</p><p>　　KEY5: JB 00H,KEY2 ；標志為1轉(zhuǎn)KEY2</p><p>　　SETB EA ；標志為0，開總中斷允許</p><

73、p>　　SETB EX1 ；開外中斷1</p><p>　　SETB EX0 ；開外中斷0</p><p>　　LCALL DL10MS ；延時60ms</p><p>　　LCALL D

74、L10MS ；</p><p>　　LCALL DL10MS ；</p><p>　　LCALL DL10MS ；</p><p>　　LCALL DL10MS

75、 ；</p><p>　　LCALL DL10MS ；</p><p>　　KEY6: SETB P0.0 ；關(guān)前車左轉(zhuǎn)提示輸出</p><p>　　SETB P0.1 ；關(guān)前車右

76、轉(zhuǎn)提示輸出</p><p>　　SETB P0.2 ；關(guān)后車超車提示輸出</p><p>　　SETB P0.3 ；關(guān)前車剎車提示輸出</p><p>　　LJMP KEYWORK ；跳回KEY

77、WORK循環(huán)</p><p>　　KEY3: LCALL DELAY ；延時消抖動</p><p>　　JB P1.2,KEY5 ；是干擾轉(zhuǎn)KEY5</p><p>　　SETB 00H ；剎

78、車標志1</p><p>　　LJMP KEY4 ；轉(zhuǎn)KEY4查左右轉(zhuǎn)彎按鍵</p><p>　　KEY0: LCALL DELAY ；延時消抖動</p><p>　　JB P1.0,KEY5

79、 ；是干擾轉(zhuǎn)KEY5</p><p>　　MOV A,#02H ；發(fā)2個脈沖</p><p>　　LJMP REMOTE ；跳到發(fā)射程序</p><p>　　KEY1: LCALL DELAY ；延時消

80、抖動</p><p>　　JB P1.1,KEY5 ；是干擾轉(zhuǎn)KEY5</p><p>　　MOV A,#05H ；發(fā)5個脈沖</p><p>　　LJMP REMOTE ；跳到發(fā)射程序</p>&l

81、t;p>　　KEY2: CLR 00H ；清00H標志</p><p>　　MOV A,#0BH ；發(fā)8個脈沖</p><p>　　LJMP REMOTE ；跳到發(fā)射程序</p><p><b

82、>　　中斷接收程序</b></p><p>　　外中斷0接收前車信息碼，外中斷1接收后車信息碼。當外中斷允許并且紅外線接收頭輸出脈沖編碼時，中斷程序?qū)崟r接收編碼并且對脈沖個數(shù)進行計數(shù)，根據(jù)接收脈沖個數(shù)分別控制P0.3～P0.6顯示端口。中斷接收程序流程圖如圖3-2所示</p><p>　　圖3-2 中斷接收程序流程圖</p><p>　　前車信息

83、接受程序(外中斷0):</p><p>　　INTEX0: PUSH ACC ；現(xiàn)場保護</p><p>　　PUSH PSW ；</p><p>　　CLR EX0 ；關(guān)外中斷0</p><p

84、>　　CLR EX1 ；關(guān)外中斷1</p><p>　　CLR EA ；關(guān)總中斷允許</p><p>　　JNB P3.1,READ1 ；P1.1為0轉(zhuǎn)READ1</p><p>　　READOUT0:POP PSW

85、 ；是干擾，中斷退出</p><p>　　POP ACC ；</p><p><b>　　RETI ；</b></p><p>　　READ1: CLR A ；清A</p>

86、<p>　　MOV DPH,A ；清DPTR</p><p>　　MOV DPL,A ；</p><p>　　HARD1: JB P3.1,HARD11 ；8*255=2.04ms,>2.04ms判定是起始位</p>

87、<p>　　INC DPTR ；低電平計數(shù)（周期為8μs）</p><p>　　NOP ；</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　AJMP HARD1 ；低電平

88、循環(huán)計數(shù)</p><p>　　HARD11:MOV A,DPH ；</p><p>　　JZ READOUT0 ；高8位為0，小于2.04ms，退出</p><p>　　CLR A ；>2.04ms判定是起始位<

89、/p><p>　　READ11:INC A ；脈沖數(shù)加1</p><p>　　READ12:JNB P3.1,READ12 ；低電平等待</p><p>　　MOV R1,#0AH ；高電平脈寬判斷用</p><

90、;p>　　READ13:JNB P3.1,READ11 ；變低電平轉(zhuǎn)READ11</p><p>　　LCALL DELAY ；延時512μs</p><p>　　DJNZ R1,READ13 ；延時小于10次轉(zhuǎn)READ13循環(huán)</p><

91、p>　　DEC A ；高電平寬大于5ms停止接收，A減1</p><p>　　DEC A ；再減1</p><p>　　JZ FLT ；是2個脈沖，執(zhí)行FLT</p><p>　　DEC A

92、 ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　JZ FRT ；是5個脈沖，執(zhí)行FRT&l

93、t;/p><p>　　DEC A ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　DEC A

94、 ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　JZ STOP ；是8個脈沖，執(zhí)行STOP</p><p>　　C

95、LR PX0 ；外中斷0置低優(yōu)先級</p><p>　　SETB PX1 ；外中斷1置高優(yōu)先級</p><p>　　LJMP READOUT0 ；轉(zhuǎn)中斷退出</p><p>　　后車接受程序(外中斷1)：</p>

96、<p>　　INTEX1: PUSH ACC ；</p><p>　　PUSH PSW ；</p><p>　　CLR EX1 ；</p><p>　　CLR EX0

97、 ；</p><p>　　CLR EA ； </p><p>　　JNB P3.4,READ2 ；</p><p>　　READOUT1:POP PSW ； </p><p>　　POP ACC

98、 ；</p><p>　　RETI ；</p><p>　　READ2: CLR A ； </p><p>　　MOV DPH,A ；</p>

99、<p>　　MOV DPL,A ； </p><p>　　HARD2: JB P3.4,HARD21 ；</p><p>　　INC DPTR ；</p><p>　　NOP

100、 ；</p><p>　　NOP ；</p><p>　　AJMP HARD2 ； </p><p>　　HARD21:MOV A,DPH ；</

101、p><p>　　JZ READOUT1 ；</p><p>　　CLR A ；</p><p>　　READ21:INC A ；</p><p>　　READ22:JNB

102、P3.4,READ22 ； </p><p>　　MOV R1,#0AH ；</p><p>　　READ23:JNB P3.4,READ21 ；</p><p>　　LCALL DELAY

103、 ；</p><p>　　DJNZ R1,READ23 ； </p><p>　　DEC A ；</p><p>　　DEC A ；</p><p>　　JZ

104、BLT ；是2個脈沖，執(zhí)行BLT</p><p>　　CLR PX1 ；外中斷0于外中斷1交換中斷優(yōu)先級</p><p>　　SETB PX0 ；</p><p>　　LJMP READOUT1

105、 ；轉(zhuǎn)中斷退出</p><p><b>　　；</b></p><p>　　FLT: CLR P0.0 </p><p>　　SETB P1.3/*開蜂鳴器*/ </p><p>　　LJMP READOUT0

106、 </p><p>　　FRT: CLR P0.1</p><p>　　SETB P1.3/*開蜂鳴器*/</p><p>　　LJMP READOUT0</p><p>　　BLT: CLR P0.2</p><p>　　SETB P1.3/*開蜂鳴器*/</p><p>　　LJMP

107、 READOUT1</p><p>　　STOP:CLR P0.3</p><p>　　SETB P1.3/*開蜂鳴器*/</p><p>　　LJMP READOUT0</p><p><b>　　信息碼發(fā)送程序</b></p><p>　　將掃鍵程序中的脈沖個數(shù)設(shè)定值調(diào)入寄存器，控制發(fā)射脈沖個

108、數(shù)，其中第一個脈沖寬度為3ms，其余為1ms，發(fā)送完成后延時10ms作為結(jié)束標志。當發(fā)送編碼時，開啟定時中斷T1，以實現(xiàn)40kHz的編碼調(diào)制。</p><p><b>　　載波發(fā)送程序：</b></p><p>　　REMOTE: CLR EX0</p><p><b>　　CLR EX1</b></p>

109、<p><b>　　MOV R1,A</b></p><p><b>　　LJMP OUT3</b></p><p>　　OUT: MOV R0,#02H</p><p>　　OUT1: SETB ET1</p><p><b>　　SETB TR1<

110、/b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R0, OUT1</p><p>　　MOV R0,#02H</p><p>　　OUT2: CLR TR1</p><p><b>　　CLR ET1</b></p><p>

111、<b>　　CLR P3.5</b></p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R0,OUT2</p><p>　　DJNZ R1,OUT</p><p>　　LCALL DL10MS</p><p><b>　　LJMP KEY5</b>&l

112、t;/p><p>　　OUT3: MOV R0,#06H</p><p><b>　　LJMP OUT1</b></p><p>　　/*延時249us*2+3=501us*/</p><p>　　DELAY:MOV R7,#0F9H</p><p>　　DELAY1:DJNZ R7,DELA

113、Y1 </p><p><b>　　RET</b></p><p>　　/*延時10MS*/</p><p>　　DL10MS: MOV R6,#14H</p><p>　　DL10MS1:LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R6,DL10MS1</p><p

114、><b>　　RET</b></p><p><b>　　END </b></p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　系統(tǒng)程序的編寫決定系統(tǒng)的設(shè)計成功。程序的運用可以根據(jù)系統(tǒng)自身所能實現(xiàn)的功能要求進行編寫，同時，用何種語言編寫也是對語言的掌握能力而決定。</p>

115、<p>　　第4章 系統(tǒng)硬件電路與軟件程序的調(diào)試</p><p>　　4.1 硬件電路部分的調(diào)試</p><p>　　4.1.1 硬件調(diào)試步驟</p><p>　　在“第2章硬件系統(tǒng)各部分電路具體介紹與分析”的基礎(chǔ)上進行調(diào)試。</p><p>　　1． 按照附錄1的原理圖進行分步調(diào)試，不接電源的情況下，將萬用表打到電阻R&

116、#215;1或R×10檔，觀察相互連接的管腳之間的阻值是否為零。</p><p>　　2. 按照附錄1的原理圖進行分步調(diào)試，接通電源的情況下，將萬用表打到直流檔×10V檔，觀察電源端與地之間的直流電壓是否為5V。</p><p>　　3. 用示波器調(diào)試蜂鳴器的工作情況，將示波器串連接在電路中，進行放音，觀察示波器的波形，波形有一定的跳動，說明蜂鳴器是好的，同時也可證