图6 红外无线发射机
其主要过程是:首先由外部晶振提供定时脉冲,然后利用单片机的中断功能,也就是对晶振脉冲12分频后的进行计数产生不同的二进制波形。以此方式按照相关协议持续不断的产生二进制脉冲链,该脉冲是用来调制载波的(载波就是红外光),然后再在驱动电路上对其进行功率放大,最后由发射电路向外发射经过调制后的信号。
3.1 键盘模块
方案1:独立连接式键盘[5]:每个键相互独立,各自与一条I/O线相连,CPU可直接读取该I/O线的高、低电平状态。独立连接式键盘如图7所示。
图7 独立连接式键盘
其优点是硬件、软件机构简单,判断按键速度快,使用方便;缺点是占用较多的I/O口线。适用场合:多用于设置控制键、功能键等键数较少的场合。
方案2:矩阵连接式键盘:键按矩阵排列,各键处于矩阵行和列的节点处,CPU通过对连在行(列)的I/O线发送已知电平的信号,然后读取列(行)线的状态信息。逐线扫描,得出键码。矩阵连接式键盘如图8所示。
图8 矩阵连接式键盘
其特点是键多,占用I/O口线少,硬件资源利用合理,但是判断按键速度慢。适用场合:多用于设置数字键,键数较多的场合。
方案选择:我选择方案1来完成设计。由上面的介绍可知,方案1比较适合按键较少的场合,而方案2比较适合按键较多的场合。本设计只需8个按键即可完成任务,而且程序简单。因此选择方案1。在完成按键方案选择后,还要考虑到按键抖动问题。可看到,图中采用的按键为机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时,由于机械触点的弹性作用,按键开关在闭合或者断开时不会马上稳定地接通,也不会立即断开。因为在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动,由于抖动可能会造成误操作,这样的后果是很严重的,故需按键消抖。按键去抖动包括硬件和软件方式,本设计采用软件去抖动方式。其主要思路就是不断的检测按键值,直到按键值稳定。可以通过检测-延时-检测的形式完成,假如两次检测值相同则认为按键状态稳定。
3.2 电源
图9 5V稳压电源
稳压电源[6]主要由整流桥、稳压块构成。整流桥主要由4个二极管组成,根据二极管的单向导电性可知整流桥的功能是全波整流,将交流转化为脉动直流。然后经电容滤波、7805(5V稳压集成模块)稳压后再经过低频滤波电容C2(降低电源中的低频交流干扰)、高频滤波电容C3(滤除高频干扰)就可以得到比较纯正的直流电源输出。LED作为供电指示灯。
3.3 AT89C51
由上文图5红外发射原理图可知,红外发射过程包括按键识别、编码、调制、发射几个过程。如果使用AT89C51来进行红外发射过程,则其按键识别、编码(采用PWM调制方式)、调制都可以利用AT89C51来完成。其调制所用载波利用AT89C51的定时中断功能完成。
(1) 单片机的发展及应用
单片机自20世纪70年代问世以来,已广泛地应用在工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、家用电器等各个方面。
单片机的发展历史可大致分为4个阶段。
第一阶段(1974-1976):单片机的初级阶段,因工艺限制单片机功能比较简单。
第二阶段(1976-1978):低性能单片机阶段,已经出现变革和发展。
第三阶段(1978-1983):高性能单片机阶段,性能和应用上升了一个层次。
第四阶段(1983-现在):巩固8位机,发展16、32位单片机。
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