智能家用電熱水器控制系統(tǒng)—遙控部分

1、<p><b>　　深 圳 大 學(xué)</b></p><p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題目:智能家用電熱水器控制系統(tǒng)—遙控部分</p><p>　　姓名: </p><p>　　專業(yè): 電子科學(xué)與技術(shù) </p>

2、<p>　　學(xué)院: 電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　學(xué)號: </p><p>　　指導(dǎo)教師: </p><p>　　職稱： 講 師 </p><p>　　20 年 05 月 08 日</p><

3、p>　　深圳大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明</p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），題目《遙控式智能家用電熱水器控制系統(tǒng)——遙控部分》 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。除此之外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果。</p><

4、p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：李浩</p><p>　　日期：20 年 05 月 08 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 緒 論2</b></p>

5、<p>　　第一節(jié) 課題背景2</p><p>　　第二節(jié) 智能家用電熱水器的現(xiàn)狀2</p><p>　　第三節(jié) 遙控技術(shù)種類3</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　第一節(jié) 功能需求分析4</p><p>　　第二節(jié) 遙控式智能家用電熱水器控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4<

6、;/p><p>　　第三節(jié) 智能家用電熱水器的遙控部分設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　第三章 系統(tǒng)遙控器器件及開發(fā)平臺選擇9</p><p>　　第一節(jié) 遙控器硬件結(jié)構(gòu)9</p><p>　　第二節(jié) 器件選擇9</p><p>　　第三節(jié) 開發(fā)平臺選擇11</p><p>　　第四章 硬件

7、電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　第一節(jié) 發(fā)射電路部分13</p><p>　　第二節(jié) 接收電路部分14</p><p>　　第三節(jié) 原理圖設(shè)計(jì)流程16</p><p>　　第五章 遙控器軟件設(shè)計(jì)19</p><p>　　第一節(jié) 總體設(shè)計(jì)19</p><p>　　第二節(jié) 紅外遙控系統(tǒng)

8、功能設(shè)計(jì)20</p><p>　　第三節(jié) 程序說明22</p><p><b>　　第六章 調(diào)試26</b></p><p>　　第一節(jié) 軟件調(diào)試26</p><p>　　第二節(jié) 硬件調(diào)試27</p><p><b>　　總結(jié)和展望29</b></p>

9、<p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　　致謝31</b></p><p>　　Abstract.31</p><p>　　遙控式智能家用電熱水器控制系統(tǒng)——遙控器部分</p><p>　　【摘要】電熱水器是一種可供浴室、洗手間及廚房使用的家用電器，市

10、場上傳統(tǒng)的機(jī)械式電熱水器控制精度低、可靠性差。隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對電熱水器的要求越來越趨向于智能化和數(shù)字化。本論文設(shè)計(jì)了遙控式智能家用電熱水器控制系統(tǒng)，重點(diǎn)研究了紅外遙控器部分。該遙控器以AT89S52單片機(jī)為核心，加上按鍵矩陣以及紅外收發(fā)等簡單外圍電路模塊，能完成開/關(guān)、定時(shí)、定溫等遙控功能。此外設(shè)計(jì)的遙控器采用低功耗模式，用電池供電既節(jié)能又方便，并且考慮到了抗干擾問題。采用無線遙控技術(shù)，讓電熱水器的安裝不再受高度限制，另外

11、其45度人性化操控視角更適合人的視覺習(xí)慣，因此遙控式智能家用電熱水器具有廣闊的市場前景。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】電熱水器；智能控制；紅外發(fā)射；紅外接收；單片機(jī)</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　第一節(jié) 課題背景</b></p><p>　　熱水器

12、是一種可供浴室，洗手間及廚房使用的家用電器。目前市場上熱水器主要品種有電熱水器、太陽能熱水器、燃?xì)鉄崴鳌５柲軣崴鞯氖褂檬芴鞖鉅顩r的影響比較大,使用范圍狹窄；燃?xì)鉄崴饕蛞允?、天然氣為燃?而燃料的短缺導(dǎo)致供應(yīng)量不足和價(jià)格偏高，難以滿足人們的需求，且不利于環(huán)境，因此電熱水器越來越受到消費(fèi)者的青睞。</p><p>　　根據(jù)中國商業(yè)聯(lián)合會之前的統(tǒng)計(jì)，電熱水器的市場份額在銷售數(shù)量和銷售收入兩個(gè)方面都已經(jīng)超過了

13、長期以來占優(yōu)勢的燃?xì)鉄崴?。在國?nèi)隨著電網(wǎng)的改造成功和人們的生活水平提高，電熱水器的市場迅速從大中小城市進(jìn)入到農(nóng)村，有著廣闊的前景。同時(shí)隨著科技的發(fā)展，智能化技術(shù)被廣泛的運(yùn)用于個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　而無線遙控作為智能控制的一種方法，給人們帶來很大方便。因此它越來越受到人們的青睞，在很多領(lǐng)域我們都能見其身影。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn)，使遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展。遙控裝置的中

14、心控制部件也從早期的分立元件、集成電路逐步發(fā)展到現(xiàn)在的單片微型計(jì)算機(jī)，智能化程度大大提高。近年來，遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來越廣泛。</p><p>　　第二節(jié) 智能家用電熱水器的現(xiàn)狀</p><p>　　目前市場上智能家用的電熱水器種類繁多，功能各異。一種是早期款式的電熱水器，這種電熱水器直接通過機(jī)械式開關(guān)按鈕控制開/關(guān)、加熱等功能，這對消費(fèi)者來說

15、極為不方便，如果碰到漏電的情況，存在很大安全隱患。例如上海冠鐳公司的D30SHE電熱水器。</p><p>　　為了解決這些問題，市場上逐漸出現(xiàn)了通過遙控控制的電熱水器。這種熱水器可以遠(yuǎn)程控制，遙控編碼大多采用專用編碼芯片，這種編碼方式也成了它的一個(gè)缺點(diǎn)，一款熱水器要獨(dú)立配套一款遙控器，而且遙控器制作成本偏高。在競爭激烈的市場，這種熱水器無疑面臨挑戰(zhàn)，例如美的Ｆ８０－２８Ｂ電熱水器。</p><

16、;p>　　隨著人們生活水平的提高，尤其是通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，雖然市場上出現(xiàn)了比較先進(jìn)的電熱水器，例如西門子的E控家智能電熱水器DG75360TI，他實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程電話遙控，離家時(shí),您只要撥通m56無繩,根據(jù)語音提示,隨時(shí)隨地預(yù)約熱水或關(guān)機(jī)；自由無線遙控，在家時(shí),可用m56無繩電話作為遙控器,直接設(shè)定熱水器穩(wěn)中各項(xiàng)功能；完善擴(kuò)展組合，您可加配兩部m56無繩電話子機(jī)和任意電話,實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通話并遙控?zé)崴?；兼?zhèn)潇`感系列所有功能、接力變?nèi)?、

17、節(jié)能分水器 、 超厚聚能保溫層，電話語音控制等功能。但這種熱水器價(jià)格昂貴，最低價(jià)格都要三千多元人民幣，不適合大眾的需求。</p><p>　　為此我們提出了一種基于單片機(jī)的紅外遙控器作為熱水器的控制裝置，以此來提高日益加劇的市場競爭力。</p><p>　　第三節(jié) 遙控技術(shù)種類</p><p>　　常見的遙控方式一般有聲控、光控、無線電遙控、紅外遙控等等。</

18、p><p>　　聲控就是用聲音去控制對象動作，一般采用駐極體話筒或壓電陶瓷片作為傳感元件來拾取聲音，通過電路放大驅(qū)動后級電子開關(guān)動作。</p><p>　　光控方式是利用光敏管受光以后內(nèi)阻發(fā)生變化使電子開關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化，從而控制電路工作。</p><p>　　無線電遙控電路比起聲控或光控電路相對復(fù)雜，但控制距離也更遠(yuǎn)是它的主要特點(diǎn)，光控、聲控電路一般僅有幾米到十幾米的

19、作用距離，而無線電遙控視不同的應(yīng)用場合近可以是零點(diǎn)幾米，遠(yuǎn)則可以超越地球到達(dá)太空！它由發(fā)射電路和接收電路2部分組成，當(dāng)接收機(jī)收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的無線電波以后驅(qū)動電子開關(guān)電路工作。所以它的發(fā)射頻率與接收頻率必須是完全相同的。根據(jù)其發(fā)射的高頻波形有等幅、調(diào)幅、調(diào)頻、數(shù)字脈沖發(fā)射機(jī)。</p><p>　　紅外遙控方式就是把紅外線作為載體的遙控方式。由于紅外線的波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長，因此在采用 紅外遙控方式時(shí)，不會干擾其

20、他電器的正常工作，也不會影響臨近的無線電設(shè)備。同時(shí)，由于采用紅外線遙控器件時(shí)，工作電壓低，功耗小，外圍電路簡單，因此它在日常工作生活中的應(yīng)用越來越廣泛。 </p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　第一節(jié) 功能需求分析</p><p>　　目前市場上的電熱水器有連續(xù)水流式和貯水式，前者雖具有加熱速度快和體積小的優(yōu)點(diǎn)，但需要的功率大，大多數(shù)家庭供電

21、線路難以承受。而市場上傳統(tǒng)的機(jī)械式電熱水器控制功能不完善,而且精度低、可靠性差，生活質(zhì)量的提高使得消費(fèi)者對電熱水器要求越來越趨向于智能化和數(shù)字化，因此我們采用Atmel單片機(jī)作為控制中心設(shè)計(jì)了一款智能家用電熱水器控制系統(tǒng)。</p><p>　　由于考慮到熱水器對單片機(jī)的特殊要求，我們采用了Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造的AT89S52單片機(jī)[1]作為控制中心.它具有抗干擾能力強(qiáng),工作可靠穩(wěn)定,自帶fl

22、ash閃存等特點(diǎn),完全滿足高性能的電熱水器的控制要求.同時(shí)考慮到家電業(yè)的激烈競爭，節(jié)約生產(chǎn)成本，我們用盡量簡單的器件實(shí)現(xiàn)這些功能，并充分利用內(nèi)外圍功能，以提高產(chǎn)品的性價(jià)比，稍加改進(jìn)，便能以較低成本應(yīng)用于實(shí)際批量生產(chǎn)中。</p><p>　　基于以上考慮,本設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)如下的功能：</p><p>　　對溫度精確控制.采用高性能的DS18B20實(shí)時(shí)采集熱水器內(nèi)水溫,將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柡笏?/p>

23、單片機(jī)處理,可用高清晰度的數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　可靠的水位采集電路，實(shí)時(shí)采集水位供查詢時(shí)進(jìn)行顯示，當(dāng)水位過低時(shí)給出提示并停止加熱，防止干燒。</p><p>　　開機(jī)方式有立即開機(jī)和定時(shí)開機(jī)兩種.24小時(shí)內(nèi)任意設(shè)定開機(jī)時(shí)間.用省時(shí)節(jié)能的方式準(zhǔn)時(shí)加熱到特定溫度，既可免去等待燒水的時(shí)間,又避開用電高峰,節(jié)約電費(fèi)。</p><p>　　自動檢測熱水器是

24、否處于正常工作狀態(tài)，并具有調(diào)溫、恒溫、防干燒、防超高溫、防漏電等多項(xiàng)自檢功能，使用戶在使用過程中安全更有保障。</p><p>　　配備遙控器，操作更加方便。</p><p>　　第二節(jié) 遙控式智能家用電熱水器控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件原理結(jié)構(gòu)如圖2—1所示。系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心，由溫度檢測電路、水位檢測電路、控制電路、顯示電

25、路、報(bào)警電路組成了整個(gè)控制電路。</p><p>　　溫度部分通過DS18B20溫度傳感器采集直接輸出為數(shù)字信號控制單片機(jī)引腳；水位部分通過電阻的變化經(jīng)A/D轉(zhuǎn)化后給單片機(jī)；定時(shí)、定溫通過遙控器控制實(shí)現(xiàn)；最后經(jīng)單片的控制，通過調(diào)用子程序，響應(yīng)相應(yīng)的報(bào)警及顯示。</p><p>　　第三節(jié) 智能家用電熱水器的遙控部分設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　一、

26、方案一</b></p><p>　　利用專用紅外編碼芯片遙控電路，紅外信號的發(fā)射采用專用編碼芯片、振蕩電路及外圍電路組成，運(yùn)用普遍。具體發(fā)射接收方案如圖2-2所示。</p><p>　　紅外發(fā)射的原理如圖2-2(a)所示，當(dāng)按下遙控按鈕時(shí)編碼芯片產(chǎn)生相應(yīng)編碼，再經(jīng)振蕩電路產(chǎn)生的方波調(diào)制后由紅外發(fā)發(fā)光二極管發(fā)射出去。紅外接收的原理如圖2-2(b)所示，當(dāng)紅外接收器接收到遙控信號后

27、，通過單片機(jī)解碼然后控制相應(yīng)功能電路。</p><p><b>　　二、方案二</b></p><p>　　利用單片機(jī)編碼遙控電路，紅外信號的發(fā)射由單片機(jī)、簡單外圍電路組成。具體發(fā)射接收方案如圖2-3所示。</p><p>　　紅外發(fā)射的原理如圖2-3(a)所示，按鍵值通過單片機(jī)編碼，經(jīng)38K波調(diào)制后由紅外發(fā)光二極管發(fā)射。紅外接收部分原理如圖2

28、-3（b）所示，當(dāng)紅外接收器接收到遙控信號后，通過單片機(jī)解碼然后控制相應(yīng)功能電路。</p><p><b>　　三、方案三</b></p><p>　　利用單片機(jī)編碼遙控電路。此方案在方案二的基礎(chǔ)上，在發(fā)射部分增加了液晶顯示模塊，可以實(shí)時(shí)顯示鍵值。具體發(fā)射接收方案如圖2-4所示。</p><p>　　紅外發(fā)射的原理如圖2-4(a)所示，按鍵值通

29、過單片機(jī)編碼，經(jīng)38K波調(diào)制后由紅外發(fā)光二極管發(fā)射，同時(shí)鍵值可在顯示部分實(shí)時(shí)顯示。紅外接收部分原理如圖2-4（b）所示，當(dāng)紅外接收器接收到遙控信號后，通過單片機(jī)解碼然后控制相應(yīng)功能電路。</p><p><b>　　四、方案比較</b></p><p>　　綜上所述，通過比較三套方案，方案一采用專用編碼芯片，技術(shù)成熟，但是電路相對復(fù)雜，需要獨(dú)立的振蕩電路，成本較高；方

30、案二和方案三采用了單片機(jī)進(jìn)行編碼，電路簡單，易實(shí)現(xiàn)，但對于本設(shè)計(jì)，目的是針對電熱水器的控制，功能不是很復(fù)雜?？紤]到熱水器部分已經(jīng)有顯示電路，為了避免不必要的資源浪費(fèi)，在遙控部分便不再設(shè)置顯示部分，具體的控制顯示由熱水器部分實(shí)現(xiàn)。這樣既不影響所需功能又能節(jié)省成本，除此還可大大簡化電路縮短設(shè)計(jì)周期。因此本設(shè)計(jì)采用方案二作為設(shè)計(jì)藍(lán)本。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)遙控器器件及開發(fā)平臺選擇</p>&l

31、t;p>　　第一節(jié) 遙控器硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　遙控器的總設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。矩陣鍵盤為各功能按鍵，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍵值編碼調(diào)制，其余為紅外的發(fā)射及接收解調(diào)。</p><p><b>　　第二節(jié) 器件選擇</b></p><p><b>　　一、單片機(jī)選擇</b></p><p>　

32、　本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)可以用AT89C-51(52)，AT89S-51(52)等多種系列的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。但是根據(jù)手中現(xiàn)有的開發(fā)工具，編寫程序所需存儲空間，及其他所需資源的總體分析，我們決定選用AT89S-52單片機(jī)來完成設(shè)計(jì)，其引腳圖如圖3-2所示。AT89S-52單片機(jī)既方便也很實(shí)用（實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中考慮到遙控器一般用電池供電，避免單片機(jī)大材小用我們可選用AT89C52的低電平系列單片機(jī)）。</p><p>　　圖

33、3-2 AT89S52管腳圖</p><p>　　AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)。片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51管腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算

34、機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。</p><p>　　AT89S52具有如下特點(diǎn)[2]：40個(gè)管腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。其設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0

35、Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。</p><p>　　P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，管腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P

36、0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的管腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定

37、時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的管腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問

38、外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL

39、邏輯電平。對P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的管腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。</p><p>　　二、按鍵控制方式選擇</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)所控制的電熱水器的功能不是很多，所以不需要用外接擴(kuò)充鍵盤，

40、直接使用單片機(jī)上的接口，便可實(shí)現(xiàn)8個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)。</p><p>　　第三節(jié) 開發(fā)平臺選擇</p><p><b>　　一、PC機(jī)開發(fā)平臺</b></p><p>　　因?yàn)镻rotel99se軟件不適宜在Vista系統(tǒng)下運(yùn)行，故選用微軟的windows XP系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。</p><p><b>　　二、單片機(jī)

41、開發(fā)平臺</b></p><p>　　ME300B單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)[3]將單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，編程器，仿真器，ISP下載線集成到統(tǒng)一系統(tǒng)中如圖3-3所示。使用仿真模塊與Keil C51調(diào)試軟件?Vision2配合可直接對實(shí)驗(yàn)板上的資料進(jìn)行在線仿真。ME300B自帶CPU，配合控制軟件可以直接對AT89S52進(jìn)行編程，利用板上的緊鎖座，實(shí)現(xiàn)編程和仿真共用，燒寫完畢即可自動演示。</p><p

42、>　　ME300B開發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的硬件資源和接口比較豐富，它有8路LED，8路LCD，一路繼電器，蜂鳴器，4×4矩陣鍵盤，4個(gè)獨(dú)立按鍵，一體化紅外接收頭，配有32鍵遙控器，1602字符型LCD接口，12864圖形LCD接口，I2C總線接口，SPI接口DS1302，單線串行溫度檢測芯片DS18B20接口，MAX232串口通信電路，40PIN仿真外擴(kuò)接口。內(nèi)置MCU實(shí)現(xiàn)完善的過載、短路保護(hù)功能。</p><

43、p>　　圖3-3 ME300B開發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)各功能模塊定形后，焊接必須的外擴(kuò)電路，定義單片機(jī)各管腳使用功能，然后對各功能模塊編寫程序，并在線仿真，驗(yàn)證程序與電路的正確性，為下一步制作PCB做好準(zhǔn)備。</p><p>　　三、單片機(jī)編程環(huán)境的選擇</p><p>　　使用C51高級語言開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序比使用匯編語言開發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn)，例如

44、C51模塊化程序設(shè)計(jì)思想使得應(yīng)用程序的開發(fā)過程大大的簡化，可以用不同的程序員分別開發(fā)不同的功能模塊，最后整合成完整的程序；C51程序的移植性和修改相對容易；C51提供了大量的函數(shù)庫，可以方便的調(diào)用，使得程序開服更加簡便。另外，本裝置需要完成大量運(yùn)算，用C51比用匯編簡單多。</p><p>　　Keil C51[4]是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言

45、在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。</p><p>　　C51工具包的整

46、體結(jié)構(gòu)，如圖3－4所示，其中uVision與Ishell分別是C51 for windows和forDos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.hex)，以供調(diào)試器proteus使用進(jìn)行源代碼級仿真調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p&

47、gt;<p>　　第四章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　用單片機(jī)制作一個(gè)紅外電熱水器遙控器，可以控制電源的開關(guān)，并且可以對電熱水器進(jìn)行定時(shí)、定溫操作。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外

48、線波長為940mm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。</p><p>　　接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能

49、正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。</p><p>　　由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封

50、裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負(fù)（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取1

51、2，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。</p><p>　　紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。&

52、lt;/p><p>　　紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí)，相應(yīng)地接收端有不同地輸出狀態(tài)。接收端地輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自饋、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時(shí)，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相

53、應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時(shí)為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時(shí)為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效。“自鎖”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個(gè)輸出互相清除，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效。電視機(jī)的選臺就屬此種情況，其他如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。“數(shù)據(jù)”輸出是指把一

54、些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便以后適時(shí)地來取</p><p>　　第一節(jié) 發(fā)射電路部分</p><p>　　本發(fā)射電路采用一個(gè)22.1184MHZ的晶體振蕩器，產(chǎn)生相對應(yīng)受控開關(guān)的脈沖頻率，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。發(fā)射電路圖如4-1所示。</p><p

55、>　　圖4-1紅外發(fā)射電路圖</p><p>　　圖中第9腳（RST）所接的是一個(gè)最簡單的RC上電復(fù)位電路。P3.3接一個(gè)紅外發(fā)光二級管作為紅外信號發(fā)射的介質(zhì)，控制信以紅外光脈沖的形式發(fā)射出去。由接收電路再進(jìn)行放大，解調(diào)，信號還原。其中第21腳至第26腳接6個(gè)點(diǎn)觸式的開關(guān)，第21腳用來遙控電熱水器電源的開/關(guān)，第22腳為電熱水器的定溫設(shè)置按鍵，第23腳為電熱水器的定時(shí)設(shè)置按鍵，第24腳和25腳分別為+ 、-

56、按鈕，當(dāng)按下第24腳開關(guān)時(shí)，+設(shè)置，當(dāng)按下第25腳開關(guān)時(shí)-設(shè)置，第26腳為定時(shí)/定溫設(shè)置的取消按鍵。第9腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用簡單的RC上復(fù)位電路，13腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出38kHz載波編碼，18,19腳接22.1184MHz晶振。</p><p>　　晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè)NPN型的三級管9013[5]，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級接法。因?yàn)閺膒

57、3.3口出來的為高電壓，而三級管9013不能承受此電壓，所以采用了一個(gè)阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級管9013上的電壓。</p><p>　　在25℃下工作特性如表4-1和表4-2所示。</p><p><b>　　極限值：</b></p><p>　　表4-1三極管9013工作特性</p><p>&l

58、t;b>　　電特性：</b></p><p>　　表4-2三極管9013工作特性</p><p>　　紅外發(fā)射管的工作電壓一般為1.5v至1.7v，不能直接用5V的電壓加在上面，所以又接了一個(gè)39Ω的電阻，起分流作用，以保證紅外發(fā)射管正常工作。</p><p>　　第二節(jié) 接收電路部分</p><p>　　一、紅外遙控接收器

59、的的接收過程</p><p>　　由上述可見，紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號接收后要經(jīng)解調(diào)的過程，因?yàn)榇a分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率極低，為超低頻，如果不用解調(diào)電路，外界突然的光線變化可能會對接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。</p><p>　　同時(shí)為了簡化電路，在設(shè)計(jì)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038[6]實(shí)現(xiàn)紅外的接收解調(diào)。</p><p&

60、gt;　　HS0038具體參數(shù)如表4-3及表4-4。</p><p>　　極限值：（T=25℃）</p><p>　　表4-3 HS0038特性</p><p>　　基本特性：（T=25℃）</p><p>　　表4-4 HS0038特性</p><p>　　二、遙控接收部分原理圖</p><p&g

61、t;　　圖4-3接收電路原理圖</p><p>　　圖中U11為HS0038，它是集紅外線信號接收放大為一體的接收器。其中心接收頻率為38KZH，輸出為TTL電平，平時(shí)輸出高電平，當(dāng)收到碼信號后，輸出低電平。</p><p>　　第三節(jié) 原理圖設(shè)計(jì)流程</p><p><b>　　一、原理圖設(shè)計(jì)</b></p><p>

62、　　（一）新建工作組文件</p><p>　　在進(jìn)入SCH設(shè)計(jì)系統(tǒng)之前，首先要構(gòu)思好原理圖，必須明確了解每個(gè)器件的DATASHEET，必須知道所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目需要哪些電路模塊來完成，如本次設(shè)計(jì)就應(yīng)該包括以下的電路模塊：DS18B20測溫模塊、電源電路模塊、單片機(jī)系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、鍵盤電路模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警電路模塊、串口通訊模塊等，然后根據(jù)電路模塊的要求完善具體模塊電路。確定好后就可以在Protel99se

63、中，建立工作組文件，然后再在工作組文件下面建立項(xiàng)目文件和SCH、PCB文件。</p><p><b>　　（二）設(shè)置工作環(huán)境</b></p><p>　　根據(jù)實(shí)際電路的復(fù)雜程度來設(shè)置圖紙的大小。在電路設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，圖紙的大小都可以不斷地調(diào)整。</p><p>　　（三）放置元件，布局，設(shè)定屬性</p><p>　　從

64、元件庫中選取元件，布置到圖紙的合適位置，并對元件的名稱、封裝進(jìn)行定義和設(shè)定，根據(jù)元件之間的走線等聯(lián)系對元件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整和修改使得原理圖美觀而且易懂，必要時(shí)采用NET對原理圖進(jìn)行連線。器件若找不到相應(yīng)的庫文件，如AT89S52，需要根據(jù)器件的DATA SHEET去創(chuàng)造庫文件，包括：元件符號模型，元件管腳放置，元件管腳定義、屬性等。</p><p>　　元器件的布局，由于本裝置是圍繞AT89S52進(jìn)行操

65、作的，首先確定單片機(jī)位置，再從電源出發(fā)，逐步補(bǔ)充其他模塊，布局的目的是方便后續(xù)原理圖布線的步驟，同時(shí)清晰器件功能。</p><p>　　設(shè)定元器件名稱屬性，布局完成后，在元器件符號的上面一般都有個(gè)？號，在問號處修改元件名稱，在comment處修改元件的值，并且修改元件的封裝。</p><p><b>　　（四）原理圖的布線</b></p><p&g

66、t;　　根據(jù)實(shí)際電路的需要，利用 SCH 提供的各種工具、指令進(jìn)行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一幅完整的電路原理圖，若遇到連線妨礙了整體布局，可以通過放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號NET的方法連接原理圖的各個(gè)I/O口。</p><p><b>　?。ㄎ澹┙⒕W(wǎng)絡(luò)表</b></p><p>　　完成原理圖的布線以后，需要生成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)表文件，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)表包

67、括了原理圖設(shè)計(jì)的所有網(wǎng)絡(luò)信息，網(wǎng)絡(luò)表是電路板和電路原理圖之間的重要紐帶。</p><p>　?。┰韴D的電氣檢查</p><p>　　當(dāng)完成原理圖布線后，需要設(shè)置項(xiàng)目選項(xiàng)來編譯當(dāng)前項(xiàng)目，利用 Protel99se提供的錯(cuò)誤檢查報(bào)告修改原理圖。經(jīng)過修改，通過了電氣檢查。</p><p><b>　?。ㄆ撸┚幾g和調(diào)整</b></p>

68、<p>　　原理圖通過電氣檢查，把原理圖編譯好，方便后面導(dǎo)入PCB。</p><p>　?。ò耍┐姹P和報(bào)表輸出</p><p>　　Protel99se提供了利用各種報(bào)表工具生成的報(bào)表（如網(wǎng)絡(luò)表、元件清單等），同時(shí)可以對設(shè)計(jì)好的原理圖和各種報(bào)表進(jìn)行存盤和輸出打印，買好各個(gè)器件，PCB的設(shè)計(jì)和制作做好準(zhǔn)備。</p><p>　　二、電路PCB主要設(shè)計(jì)步驟

69、 </p><p><b>　?。ㄒ唬㏄CB布局</b></p><p>　　首先在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表（Design-> Create Netlist），之后在PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（Design->Load Nets）。按如下原則進(jìn)行布局：</p><p>　　1、同一個(gè)電路模塊的器件，盡量靠近放置，并調(diào)整各元器件以保證連線最為簡潔

70、，減少電路板的過孔數(shù)量； </p><p>　　2、晶振要盡量靠近單片機(jī)；</p><p>　　3、考慮元器件的實(shí)際尺寸大小和高度，如AT89S52的大小和引腳，保證AT89S52有足夠的位置放置，并要求不會影響其他器件的焊接；</p><p>　　4、器件的放置必須考慮便捷性，如鍵盤，適當(dāng)修改器件的擺放，使之整齊美觀，同樣的器件要擺放整齊、方向一致。</p&

71、gt;<p>　　5、為了防止布線靠邊，在keepoulayer層四個(gè)內(nèi)邊再放置一個(gè)小框，等布線好后再撤銷；在電路板四個(gè)角落加入四個(gè)孔，方便電路板焊接后架起，避免直接接觸物體表面。</p><p><b>　?。ǘ㏄CB布線</b></p><p>　　1、首先設(shè)置布線規(guī)則，如線寬，拐角等；</p><p>　　2、先利用Pro

72、tel99se的自動布線功能布線，再合理的修改過密的布線，對布線進(jìn)行優(yōu)化；</p><p>　　3、考慮本裝置沒有強(qiáng)干擾源和模擬信號，不實(shí)行覆銅與其他設(shè)置。</p><p>　　第五章 遙控器軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一節(jié) 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　統(tǒng)軟件由主程序，中斷服務(wù)程序及若干功能模塊子程

73、序組成。</p><p>　　其中主控制器子程序包括溫度采集，A/D轉(zhuǎn)換子程序（水位），鍵盤處理及顯示子程序，加熱控制子程序（使用輸出比較功能），紅外信號接收子程序，漏電、干燒保護(hù)子程序，數(shù)據(jù)保存子程序，延時(shí)子程序等組成。中斷主要有定時(shí)中斷，鍵盤輸入中斷，紅外接收中斷，模塊中斷等。</p><p>　　遙控器子程序主要有按鍵處理子程序，紅外信號發(fā)射子程序，中斷有定時(shí)中斷，按鍵中斷，模塊中斷

74、等。</p><p>　　遙控信號處理子程序。發(fā)送：當(dāng)遙控器按鍵按下，設(shè)置標(biāo)志位，并通過動態(tài)掃描方式讀取鍵號，之后按標(biāo)志位及鍵號利用輸出比較進(jìn)行編碼發(fā)送。接收：利用輸入捕捉功能獲得建好，接受成功后設(shè)標(biāo)志位并讀取鍵號供主程序進(jìn)行處理,流程圖如圖5-1所示。</p><p>　　第二節(jié) 紅外遙控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</p><p>　　紅外遙控系統(tǒng)功能部分主要實(shí)現(xiàn)遙控鍵值的編碼

75、、發(fā)射及解碼，其流程圖分別如圖5-2，5-3所示。</p><p>　　一、遙控碼的編碼格式</p><p>　　現(xiàn)有的紅外遙控編碼方式[7]很多，常用的包括三種方式：FSK（移頻鍵控）方式，PWM（脈沖寬度調(diào)制）和PPM（脈沖位置調(diào)制）。其中后兩種形式編碼的代表分別為NEC和PHILIPS的RC-5、RC-6以及將來的RC-7。</p><p>　　FSK（移頻鍵

76、控）方式：用兩種不同的脈沖頻率分別表示二進(jìn)制數(shù)的“0”和“1”，其波形圖如圖5-4所示。</p><p>　　PWM（脈沖寬度調(diào)制）方式：以發(fā)射紅外載波的占空比代表“0”和“1”。為了節(jié)省能量，一般情況下，發(fā)射紅外載波的時(shí)間固定，通過改變不發(fā)射載波的時(shí)間來改變占空比。例如常用的電視遙控器，使用NEC upd6121，其“0”為載波發(fā)射0.56ms,不發(fā)射0.56ms；其“1”為載波發(fā)射0.56ms,不發(fā)射1.68

77、ms；此外，為了解碼的方便，還有引導(dǎo)碼，upd6121的引導(dǎo)碼為載波發(fā)射9ms，不發(fā)射4.5ms。upd6121總共的編碼長度為108ms。其波形圖如圖5-5所示。</p><p>　　PPM（脈沖位置調(diào)制）方式：以發(fā)射載波的位置表示“0”和“1”。從發(fā)射載波到不發(fā)射載波為“0”，從不發(fā)射載波到發(fā)射載波為“1”。其發(fā)射載波和不發(fā)射載波的時(shí)間相同，都為0.68ms，也就是每位的時(shí)間是固定的。波形圖如圖5-6所示。&

78、lt;/p><p>　　圖5-6脈沖位置調(diào)制波形圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用PWM調(diào)制編碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”，其波形如圖5-7所示。</p><p><b>　　二、遙控碼的發(fā)射</b>

79、;</p><p>　　采用PWM編碼方式下，當(dāng)遙控器的某個(gè)按鍵被按下時(shí)單片機(jī)先讀出鍵值,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù),再調(diào)制成38kHz的方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。發(fā)射電路的第13腳的輸出調(diào)制波形形式為:</p><p>　　先產(chǎn)一個(gè)9ms低電平和4.5ms高電平的起始碼，緊接著是26位系統(tǒng)碼，此系統(tǒng)碼能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾，接下來是8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)反

80、碼，間隔23ms的高電平后，再發(fā)一個(gè)與啟始碼完全一樣的結(jié)束碼。例如當(dāng)遙控器的按鍵“1”按下時(shí)，產(chǎn)生的編碼格式如下。</p><p>　　圖5-8鍵碼“1”編碼格式</p><p><b>　　第三節(jié) 程序說明</b></p><p>　　一、在軟件的設(shè)計(jì)中用到的主要函數(shù)有：</p><p>　　延時(shí)函數(shù)delay（）&l

81、t;/p><p>　　按鍵掃描函數(shù)void keyscan(void)</p><p>　　定時(shí)器初始化函數(shù)void init_timer()</p><p>　　定時(shí)中斷函數(shù)void timer0(void) interrupt 1</p><p><b>　　延時(shí)</b></p><p>　　在按

82、鍵的掃描過程中，最重要的是延時(shí)消抖得問題，可以通過反匯編，看到不同的延時(shí)程序不同的匯編代碼。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，以下delay(uchar Z)函數(shù)延時(shí)1us精確度最高。</p><p>　　void delay(uint z)//延時(shí)1ms，晶振22.1184M</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,

83、y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=225;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　另外由于紅外的發(fā)射是通過定時(shí)器的控制產(chǎn)生中斷完成的，因此了解中斷和定時(shí)器的初始化及方式選擇很重要。</p

84、><p><b>　?。ǘ┲袛?lt;/b></p><p>　　當(dāng)緊要事件發(fā)生時(shí)，CPU應(yīng)暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的程序，先轉(zhuǎn)去處理緊要事件的子程序；緊急事件處理結(jié)束后，恢復(fù)原來的狀態(tài)，再繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。這種對緊要事件的處理方式，稱為程序中斷（Interrupt）控制方式，簡稱中斷控制或中斷[8]。</p><p>　　8051單片機(jī)的5個(gè)中斷源是：&l

85、t;/p><p>　　外部中斷請求0，由INTO（P3.2）輸入；外部中斷請求1，由INT1（P3.3）輸入；</p><p>　　片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請求；片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請求；片內(nèi)串行口發(fā)送/接收中斷請求；這些中斷源請求標(biāo)志位分別由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。</p><p>　　1、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON</p

86、><p>　　表中IT0，IT1為外部中斷0、1觸發(fā)方式選擇位，由軟件設(shè)置。1為下降沿觸發(fā)方式，0為電平觸發(fā)方式。</p><p>　　2、串行口控制寄存器SCON</p><p>　　表中RI為串行口接收中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后請求中斷時(shí)，由硬件置位（RI=1）。RI必須由軟件清零。</p><p>　　TI為串行口發(fā)送中斷請求

87、標(biāo)志位。當(dāng)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后請求中斷時(shí)，由硬件置位（TI=1）。TI必須由軟件清零。</p><p>　　3、中斷允許寄存器IE</p><p>　　表中EX0，EX1為外部中斷0、1的中斷允許位，為1時(shí)外部中斷0、1開中斷，為0時(shí)外部中斷0、1關(guān)；ET0，ET1為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0、1（T/C0、T/C1）溢出中斷允許位，為1時(shí)開中斷，為0時(shí)關(guān)中斷；ES為串口中斷允許位，為1時(shí)開中斷，

88、為0時(shí)關(guān)中斷；ET2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2溢出中斷允許位，1時(shí)開中斷，0時(shí)關(guān)中斷；EA為CPU開/關(guān)中斷控制，1開中斷，0關(guān)中斷。</p><p>　　4、計(jì)數(shù)寄存器TH和TL</p><p>　　T/C是16位的，計(jì)數(shù)寄存器由TH高8位和TL低8位構(gòu)成。在特殊功能寄存器（SFR）中，對應(yīng)T/C0為TH0和TL0；對應(yīng)T/C1為TH1和TL1。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值通過TH1/TH0和TL1/TL

89、0設(shè)置。</p><p>　　5、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON</p><p>　　表中TR1，TR0為T/C0、1啟動控制位。為1時(shí)啟動計(jì)數(shù)為0時(shí)停止計(jì)數(shù)。</p><p>　　6、T/C的方式控制寄存器TMOD</p><p>　　C/T為計(jì)數(shù)器或定時(shí)器選擇位，取1為計(jì)數(shù)器0為定時(shí)器；GATE為門控信號，取1時(shí)受雙重控制，0時(shí)T/C的

90、啟動僅受TR0或TR1控制。</p><p>　　M0和M1為方式選擇位，它有四種工作方式，當(dāng)M1M0取值00時(shí)工作在方式0，此時(shí)為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，TL鎖存低5位，TH鎖存高8位。</p><p>　　當(dāng)M1M0取值01時(shí)工作在方式1，此時(shí)為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。</p><p>　　當(dāng)M1M0取值10時(shí)工作在方式2，此時(shí)為常數(shù)自動裝入的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。&

91、lt;/p><p>　　當(dāng)M1M0取值11時(shí)工作在方式3，此時(shí)僅適用于T/C0，兩個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。</p><p><b>　　7、計(jì)數(shù)初值計(jì)算</b></p><p>　　由于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，所以一般在使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器前都要對其進(jìn)行初始化，使其按設(shè)定的功能工作。初始化[8]的步驟一般如下：</p>&l

92、t;p>　　（1）確定工作方式（即對TMOD賦值）；</p><p>　?。?）預(yù)置定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值（可直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1）；</p><p>　?。?）根據(jù)需要開放定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的中斷（直接對IE位賦值）；</p><p>　?。?）啟動定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（若已規(guī)定用軟件啟動，則可把TR0或TR1置“1”；若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動，

93、則需給外引腳步加啟動電平。當(dāng)實(shí)現(xiàn)了啟動要求后，定時(shí)器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計(jì)數(shù)或定時(shí)）。</p><p>　　下面介紹一下確定時(shí)時(shí)/計(jì)數(shù)器初值的具體方法。</p><p>　　因?yàn)樵诓煌ぷ鞣绞较掠?jì)數(shù)器位數(shù)不同，因而最大計(jì)數(shù)值也不同。</p><p>　　現(xiàn)假設(shè)最大計(jì)數(shù)值為M，那么各方式下的最大值M值如下：</p><p>　　方式0：

94、M=213=8 192</p><p>　　方式1：M=216=65 536</p><p>　　方式2：M=28=256</p><p>　　方式3：定時(shí)器0分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器，所以兩個(gè)M均為256。</p><p>　　因?yàn)槎〞r(shí)器/計(jì)數(shù)器是作“加1”計(jì)數(shù)，并在計(jì)數(shù)滿溢出時(shí)產(chǎn)生中斷，因此初值X可以這樣計(jì)算：</p><p

95、>　?。∕-X）*（一個(gè)機(jī)器周期）=定時(shí)時(shí)間</p><p>　　通過以上的了解便可得出本設(shè)計(jì)中的定時(shí)器初始化程序如下：</p><p>　　void init_timer()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><

96、;p>　　TMOD=0X02;//8位自動重載模式</p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>　　TH0=0XE8;//定時(shí)13us,38K紅外波，晶振22.1184</p><p><b>　　TL0=0XE8;</b></p><p><b>　　}<

97、;/b></p><p><b>　　第六章 調(diào)試</b></p><p><b>　　第一節(jié) 軟件調(diào)試</b></p><p>　　在程序代碼編寫完成后，為了避免重復(fù)的燒錄，我們可以先對其進(jìn)行軟件仿真，在這里我們選擇proteus。它可仿真各種電路IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟

98、件仿真系統(tǒng)。</p><p><b>　　該軟件的特點(diǎn)：</b></p><p>　　全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。</p><p>　　具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS一232動態(tài)仿真、IC調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示

99、波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。</p><p>　　目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。</p><p>　　支持大量的存儲器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真51、AVR、PIC。其界面如圖6-1所示。<

100、/p><p>　　圖6-1 proteus界面</p><p>　　在進(jìn)入軟件界面后，先完成電路圖的繪制。然后加載.hex文件，如圖6-2所示。</p><p>　　圖6-2加載.hex文件</p><p>　　然后點(diǎn)擊Play按鈕進(jìn)入仿真狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)在示波器上便能觀察到相應(yīng)的波形，例如當(dāng)鍵2按下時(shí)觀察到的波形（為了便于觀察比較，截取結(jié)束

101、碼前部分波形圖）如圖6-3所示。</p><p>　　圖6-3 按鍵“2”的波形圖</p><p>　　當(dāng)鍵5按下時(shí)觀察到的波形圖（為了便于觀察比較，截取結(jié)束碼前面部分波形圖）如圖6-4所示。</p><p>　　圖6-4 按鍵“5”的波形圖</p><p>　　通過對波形的分析可以看出，所得波形與理論相符合，接下來我們便可以開始通過ME30

102、0B將程序燒入AT89S52單片機(jī)中進(jìn)行硬件調(diào)試。</p><p><b>　　第二節(jié) 硬件調(diào)試</b></p><p>　　控制電路板的安裝與調(diào)試在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)中占有重要位置，它是把理論付諸實(shí)踐的過程，也是把紙面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變位實(shí)際產(chǎn)品的必經(jīng)階段。對試驗(yàn)階段的電路板的安裝一般有兩種方式即焊接方式和面包板插接方式。使用面包板焊接更加方便，容易更換線路和器件，而且可以多次使

103、用。</p><p>　　本設(shè)計(jì)常用的調(diào)試儀器有：萬用表、穩(wěn)壓電源、示波器等。</p><p>　　硬件圖如圖6-5所示。</p><p><b>　　圖6-5硬件實(shí)物圖</b></p><p><b>　　調(diào)試步驟：</b></p><p>　　一、調(diào)試前不加電源的檢查&l

104、t;/p><p>　　對照電路圖和實(shí)際線路檢查連線是否正確，包括錯(cuò)接、少接、多接等；用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好；元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電包括極性、信號源連線是否正確；電源端對地是否存在短路（用萬用表測量電阻）。</p><p>　　經(jīng)過上述檢查，我們發(fā)現(xiàn)我們所設(shè)計(jì)的電路存在錯(cuò)接和連接處不良接觸的問題，經(jīng)過細(xì)

105、心的檢查后，解決了上述的一些電路上的問題。</p><p><b>　　二、靜態(tài)檢測與調(diào)試</b></p><p>　　斷開信號源，把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源接入電路，用萬用表電壓檔監(jiān)測電源電壓，觀察有無異常現(xiàn)象：如冒煙、異常氣味、手摸元器件發(fā)燙，電源短路等，如發(fā)現(xiàn)異常情況，立即切斷電源，排除故障。</p><p>　　我們的電路在此項(xiàng)測試中如無異常

106、情況，接著我們又分別測量各關(guān)鍵點(diǎn)直流電壓，如靜態(tài)工作點(diǎn)、放大電路輸入、輸出端直流電壓等是否在正常工作狀態(tài)下，結(jié)果有個(gè)別電路不符，經(jīng)過調(diào)整電路元器件參數(shù)、更換元器件，使電路最終工作在合適的工作狀態(tài)。</p><p>　　對于放大電路我們還用示波器觀察是否有自激發(fā)生。結(jié)果一切正常。</p><p><b>　　三、動態(tài)檢測與調(diào)試</b></p><p&

107、gt;　　動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，調(diào)試的方法地在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的注射逐級檢測各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)和性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求，如必要，要對電路參數(shù)作進(jìn)一步調(diào)整。發(fā)現(xiàn)問題，要設(shè)法找出原因，排除故障，繼續(xù)進(jìn)行。</p><p>　　我們所設(shè)計(jì)的遙控器電路是采用碼分制遙控方式，我們用示波器對發(fā)射電路輸出端及接收電路輸入端的信號波型的進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)當(dāng)按下不同的開關(guān)按鈕時(shí)所顯示的波型是

108、不同的。這說明了此電路是工作在正常狀態(tài)的。</p><p><b>　　四、調(diào)試注意事項(xiàng)</b></p><p>　　經(jīng)過我自己動手調(diào)試電路。我們從問題之中總結(jié)出來一些常用電路調(diào)試的注意事項(xiàng)。</p><p>　　1、正確使用測量儀器的接地端，儀器的接地端與電路的接地端要可靠連接；</p><p>　　2、在信號較弱的輸

109、入端，盡可能使用屏蔽線連線，屏蔽線的外屏蔽層要接到公共地線上，在頻率較高時(shí)要設(shè)法隔離連接線分布電容的影響，例如用示波器測量時(shí)應(yīng)該使用示波器探頭連接，以減少分布電容的影響；</p><p>　　3、測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠(yuǎn)大于被測處的等效阻抗；</p><p>　　4、測量儀器的帶寬必須大于被測量電路的帶寬；</p><p>　　5、正確選擇測量點(diǎn)和測量；&l

110、t;/p><p>　　6、認(rèn)真觀察記錄實(shí)驗(yàn)過程，包括條件、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、波形、相位等；</p><p>　　7、出現(xiàn)故障時(shí)要認(rèn)真查找原因。</p><p><b>　　總結(jié)和展望</b></p><p>　　設(shè)計(jì)前通過對設(shè)計(jì)要求地認(rèn)真分析和研究，拿出了幾種可行方案，最終選定了一個(gè)最佳方案，該方案以AT89S52為核心，加上簡單

111、的外圍電路，為智能家用電熱水器量身定制了一款經(jīng)濟(jì)，實(shí)用的紅外遙控器。該遙控器能完成開/關(guān)、定時(shí)、定溫等遙控功能。</p><p>　　通過本設(shè)計(jì)，對遙控器常見的編碼方式有了基本了解。并對用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)遙控編碼解碼的技術(shù)深入學(xué)習(xí)，最后能根據(jù)實(shí)際所需設(shè)計(jì)出各種不同功能的遙控器。</p><p>　　另外隨著人們對生活品質(zhì)的不斷追求以及住宅智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居系統(tǒng)的配置越來越高，擁有了更

112、加豐富的內(nèi)容。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展和人們要求的提高，尤其隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，簡單的智能控制功能越來越不能滿足使用者的要求。為此在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上還可設(shè)計(jì)出另一種帶有無線遙控和網(wǎng)絡(luò)控制功能的電熱水器控制系統(tǒng)，該方案由網(wǎng)絡(luò)控制器、遙控器、熱水器控制器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器4部分組成，它可以任意選擇熱水器的控制方式，其中各個(gè)控制器又可以獨(dú)立組成多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，對熱水器進(jìn)行控制使用戶可以在家中和辦公室其他地方隨心所欲的控制