单片机课设红外遥控及点阵显示应用.docx
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单片机课设红外遥控及点阵显示应用
1.主要元器件介绍
1.1AT89C51单片机
1.1.1AT89C51单片机的硬件结构
AT89C52单片机的内部结构与MCS-51系列单片机的构成基本相同。
CPU是由运算器和控制器所构成的。
运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。
控制器是单片机的指挥控制部件，主要任务的识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。
它的程序存储器为8K字节可重擦写Flash闪速存储器，闪烁存储器允许在线+5V电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。
数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为256字节RAM。
AT89C52单片机的指令系统和引脚功能与MCS-51的完全兼容。
CPU
串行通讯口
RAM
输入输出接口
计数器
定时器
时钟
FLASH
图18单片机89C52结构框图
1.1.2AT89C52管脚说明
VCC：
电源
GND：
接地
P0口：
P0口是一个8位漏级开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0口端口写“1”时，引脚作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接受指令字节：
在程序效验时，输出指令字节。
程序效验时，需要外部上拉电阻。
P1口：
P1口是一个具有内部上拉电阻的
8位是双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（
吸收或输出电流）4个TTL逻辑电平。
对P1
口写“1”时，内部上拉电阻的原因，将输出
电流ILL。
此外，与AT89C51不同之处是，P1.0和
P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数
输入（P1.0/T2）和输出（P1.1/T2EX），具体图2AT89C52外部引脚
如下表所示
表1P1.0和P1.1的第二功能
引脚号
功能特性
P1.0
T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出
P1.1
T2EX定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制
在Flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
P2口：
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲级可驱动吸收或输出电流4个TTL逻辑电平。
对P2口写“1”时，通过内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。
在访问外部好曾许存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在Flash编程和校验时，P2口接收低8位地址字节和一些控制信号。
P3口：
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电平。
对P3口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入端口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流ILL。
P3口除了作为一般、的I/O口线外，更重要的是它的第二功能，如下表所示。
表2P3口引脚第二功能
引脚号
第二功能
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
INT0（外部中断0）
P3.3
INT1（外部中断1）
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通）
在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
晶振工作时，RST脚持续2个机器周期以高电平将使用单片机复位。
ALE/
：
地址锁存器控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
在Flash编程时，此引脚（
）也使用作编程输入脉冲。
在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。
然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。
如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作无效。
这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。
否则，ALE将被微弱拉高。
这个ALE使能标志位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
：
外部程序储存器选通信号（
）是外部程序存储器选通信号。
当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，
在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据储存器时，
将不被激活。
：
访问外部程序存储器控制信号。
为使能从0000H—FFFFH的外部程序存储器读取指令，
端必须保持低电平（接地）。
为了执行内部程序指令，
应该接VCC。
在flash编程期间，
也接受12伏VPP电压。
XTAL1：
振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
1.1.3存储器结构
MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。
外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。
1.程序存储器
如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。
对于89C52，如果EA接VCC，程序先从内部存储器（地址为0000H~1FFFFH）开始，接着从外部寻址，寻址范围为：
2000H~FFFFH。
2.数据存储器
AT89C52有256字节RAM。
高128字节与特殊功能寄存器重叠。
也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。
当一条指令访问高于7FH的地址时，寻址方式决定CPU访问高字节RAM还是特殊功能寄存器空间。
直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）。
1.1.4定时器
1.定时器0和定时器1
在AT89C52中，定时器0和定时器1都是16位加法计数结构，分别由TH0（地址8CH）和TL0（地址8AH）及TH1（地址8DH）和TL1（地址8BH）两个8位计数器组成。
这4个计数器均属于专用寄存器之列。
每个定时器/计数器都有定时和计数两种功能。
2.计数功能
所谓的计数功能是指对外部事件进行计数。
外部事件的发生以输入脉冲表示，因此计数功能的实质就是对外脉冲进行计数。
MCS-51系列的芯片有T0（P3.4）和T1（P3.5）两个信号引脚，分别就是这两个计数器的计数输入端。
外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加1。
计数方式下，单片机在每个机器周期的S5P2拍节对外部计数脉冲进行采样。
如果前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期采样为低电平，即为一个有效计数脉冲。
在下一个机器周期的S3P1进行计数。
可见采样计数脉冲是在2个机器周期进行的。
鉴于此，计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率的1/24。
3.定时功能
定时器也是通过计数器的计数来实现的，不过此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲。
也就是每个机器周期计数加1。
由于一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此计数频率为振荡频率的1/12。
如果单片机采用12MHz晶体，则计数频率为1MHz。
即每微秒计数器加1。
这样不但可以根据计数值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求计算出计数器的预置值。
4.定时器2
定时器2是一个16位定时器/计数器，它既可以作定时器，又可以做事件计数器。
其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位选择（如表2所示）。
定时器2有三种工作模式：
捕捉方式、自动重载（向上或向下计数）和波特率发生器。
如表3.3所示，工作模式由T2CON中的相关为选择。
定时器2有2个8位寄存器：
TH2和TL2。
在定时工作方式中，每个机器周期，TL2寄存器都会加1。
由于一个机器周期由12个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的1/12。
表3.3定时器2工作模式
RCLK+TCLK
CP/RL2
TR2
MODE
0
0
1
16位自动重载
0
1
1
16位捕捉
1
×
1
波特率发生器
×
×
0
不用
在计数工作方式下，寄存器在相关外部输入角T2发生1至0的下降沿时增加1。
在这种方式下，每个机器周期的S5P2期间采样外部输入。
一个周期采样到高电平，而下一个周期采样到低电平，计数器加1。
在检测到跳变的这个周期的S3P1期间，新的计数值出现在寄存器中。
因为识别1—0的跳变需要2个机器周期（24个晶振周期），所以，最大的计数频率不高于晶振频率的1/24。
为了确保给定的电平在采样前采样到一次，电平应该至少在一个完整的机器周期内保持不变。
表4T2MOD-定时器2控制寄存器
T2MOD地址：
0C9H复位值：
×××××00B
-
-
-
-
-
-
T2OE
DCEN
7
6
5
4
3
2
1
0
符号
功能
—
无定义，预留扩展
T2OE
定时器2输出允许位
DCEN
置1后，定时器2可配置向上或向下计数
1.1.5中断
AT89C52有6个中断源：
两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断定时器0、1、2和一个串行中断。
每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。
IE还包括一个中断总控制位EA，它能禁止所有中断。
如表3.5所示，IE.6位是不可用的。
对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。
用户软件不应给这些位写1。
它们为AT89系列新产品预留。
定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。
程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。
实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断。
标志位也必须由软件清0。
定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。
它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。
然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。
表3中断允许控制位
符号
位地址
功能
EA
IE.7
中断允许控制位，EA=0，中断总禁止；EA=1，各中断由各自的控制位设定
-
IE.6
预留
ET2
IE.5
定时器2中断允许控制位
ES
IE.4
串行口中断允许控制位
ET1
IE.3
定时器1中断允许控制位
EX1
IE.2
外部中断1允许控制位
ET0
IE.1
定时器0中断允许控制位
EX0
IE.0
外部中断0允许控制位
1.216*16点阵LED
8×8单色点阵共需要64个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上。
下图为8×8点阵LED外观及引脚图，其等效电路如下图所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发亮。
图48×8点阵外观及引脚图
proteus中用8×8点阵组成的16×16点阵，如下图：
图516×16点阵
点阵LED一般采用扫描式显示，实际运用分为三种方式：
（1）点扫描；
（2）行扫描；
（3）列扫描。
若使用第一种方式，其扫描频率必须大于16×64=1024Hz，周期小于1ms即可。
若使用第二和第三种方式，则频率必须大于16×8=128Hz，周期小于7.8ms即可符合视觉暂留要求。
此外一次驱动一列或一行（8颗LED）时需外加驱动电路提高电流，否则LED亮度会不足。
1.3红外控制相关介绍
红外遥控系统由发射和接收两大部份组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。
发射部份包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部份包括光、电转换放大器、解调、解码电路。
光/电放大
解调
解码
图6红外遥控系统框图
HT6221键码的形成：
当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。
这种遥控码具有以下特征：
采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。
2设计原理或方法
2.1设计总体思路
本次课程设计的要求是利用红外遥控器控制，在16×16点阵的显示器件上循显示“武汉理工大学”6个汉字，控制项目：
循环显示的速度可调，循环显示进入方向（从左至右、从右至左、从上到下、从下往上）。
由于要用16*16点阵显示汉字,而80C51的I/O接口是8位的，我们可以用4个8*8点阵来组成。
由于80C51的I/O口不多（只有4组，32个），为了节约I/O口，我们用4线-16译码器作为点阵的列驱动，P2口和P0口作为数据线。
改变汉字移动的速度，可以通过用按键改变汉字在LED上的显示时间来改变，通过改变的数值大小就可以改变汉字的移动速度。
题目所要求的用红外控制我们可以先用开关模拟达到要求，再将开关的功能用红外来实现，这样就可以基本上达到要求。
通过红外接收器所解出来的码将其送到89C51的一个I/O口以达到开关的效果。
这样就可以基本达到要求了。
2.2与题目相关的具体设计
汉字的显示：
可以采用扫描的方式，先使一个I/O口产生一个选行（列）信号，先选中一行，对选中的行进行扫描，然后用另外2组I/O口输送数据，这样一个字的1/16就送到LED点阵上了，接着选下一行，这样经过16次就可以显示一个字了，再适当延时使显示的字清晰。
汉字的移动：
在LED上显示一个汉字并延时后，可以通过增加所取表的地址（加2）；这样下一次LED上显示的字就移动了一个点阵，可以通过适当的设计来控制汉字移动循环的的次数。
汉字的左右上下移动：
可以通过建立不同的表，来实现汉字的各种移动，或者改变查表的方式来实现。
3.系统硬件线路设计图
图7仿真电路图
4.程序框图
开始
系统初始化
赋初值（控制移动速度）
P3.2=0?
P3.7=0?
移动速度增加
移动速度减慢
下移动
上移动
右移动
左移动
否
是
否
是
图8系统主程序流程图
5.资源分配
P1.0到P1.3接4-16译码器给16*16点阵提列信号。
P0.0到P0.7接16*16点阵的上半块作为数据线，给16*16点阵上部提供数据，点亮相应的LED，P2.0到P2.7接16*16点阵的下半块作为数据线，给16*16点阵下部提供数据，点亮相应的LED。
P3.2接开关，用于控制移动速度，P3.7接开关，用于控制汉字的显示的移动方向。
表5资源分配表
P1.0-P1.3
接4-16译码器
P0.0-P0.7
接16*16点阵的上半块作为数据线
P2.0-P2.7
接16*16点阵的下半块作为数据线
P3.2
接开关控制移动速度
P3.7
接开关控制显示的移动方向
6.源程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitkey0=P3^7;
sbitkey1=P3^2;
ucharzt,z,speed,flag;
ucharcodehanzi[]={
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//"",
0x20,0x40,0x20,0xC0,0x24,0x7E,0x24,0x40,0x24,0x40,0xA4,0x3F,0x24,0x22,0x24,0x22,
0x20,0x20,0xFF,0x03,0x20,0x0C,0x22,0x10,0x2C,0x20,0x20,0x40,0x20,0xF8,0x00,0x00,//"武",
0x10,0x04,0x60,0x04,0x02,0x7C,0x0C,0x03,0xC0,0x80,0x02,0x80,0x1E,0x40,0xE2,0x20,
0x02,0x13,0x02,0x0C,0x02,0x13,0xE2,0x20,0x1E,0x40,0x00,0x80,0x00,0x80,0x00,0x00,//"汉",
0x04,0x20,0x84,0x60,0x84,0x20,0xFC,0x1F,0x84,0x10,0x84,0x10,0x00,0x40,0xFE,0x44,
0x92,0x44,0x92,0x44,0xFE,0x7F,0x92,0x44,0x92,0x44,0xFE,0x44,0x00,0x40,0x00,0x00,//"理",
0x00,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0xFC,0x3F,
0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x04,0x20,0x00,0x20,0x00,0x00,//"工",
0x20,0x80,0x20,0x80,0x20,0x40,0x20,0x20,0x20,0x10,0x20,0x0C,0x20,0x03,0xFF,0x00,
0x20,0x03,0x20,0x0C,0x20,0x10,0x20,0x20,0x20,0x40,0x20,0x80,0x20,0x80,0x00,0x00,//"大",
0x40,0x04,0x30,0x04,0x11,0x04,0x96,0x04,0x90,0x04,0x90,0x44,0x91,0x84,0x96,0x7E,
0x90,0x06,0x90,0x05,0x98,0x04,0x14,0x04,0x13,0x04,0x50,0x04,0x30,0x04,0x00,0x00,//"学",
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00//"",
};
ucharcodelie[]={0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,
0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfe,0xff};
voiddelay（ucharx）//延时函数
{
uchari,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<120;j++）;
}
voidscanf_dir（）//判断按键
{
if（key0==0）
{
delay（3）;
if（key0==0）
{
zt++;
while（!
key0）;
if（zt==4）
zt=0;
}
}
}
voidleft（）//左移动
{
uchari,zishu,x;
P1=0xff;
for（zishu=0;zishu<6;zishu++）//6个字
{
P0=0xff;
P2=0xff;
for（x=0;x<16;x++）//从左向右移动16次，（第一屏、第二屏。
。
。
。
）
{
if（zt!
=0）
break;
for（z=0;zfor（i=0;i<16;i++）//16列循环显示
{
scanf_dir（）;
if（zt!
=0）
break;
P1=lie[i];
P0=~hanzi[2*i+zishu*32+x*2];
P2=~hanzi[2*i+zishu*32+x*2+1];
delay（3）;
P0=0xff;
P2=0xff;
}
}
}
}
voidshowc（ucharc,ucharb,ucharn,ucharl）//右移动辅助函数
{
uchari;
for（i=0;i{
scanf_dir（）;
if（zt!
=1）
break;
P1=lie[i+l];
P0=~hanzi[c*32+i*2+b*2];
P2=~hanzi[c*32+i*2+1+b*2];
delay（3）;
P0=0xff;
P2=0xff;
}
}
voidright（）//右移动
{
uchari,zishu;
P1=0x00;
for（zishu=0;zishu<6;zishu++）
{
for（i=0;i<16;i++）
{
if（zt!
=1）
break;
for（z=0;z{
showc（zishu,0,16-i,i）;
showc（zishu+1,15-i,i,0）;
}
}
}
}
voidup（）//上移动
{
uchari,zishu,y,n;
uchart1,t2,t3;
P1=0x00;
for（zishu=0;zishu<6;zishu++）
{
P0=0xff;P2=0xff;
for（n=0;n<2;n++）
for（y=0;y<8;y++）
{
if（zt!
=2）
break;
for（z=0;zfor（i=0;i<16;i++）
{
scanf_dir（）;
if（zt!
=2）
break;
if（n==0）
{
t1=~hanzi[2*i+zishu*32];
t2=~hanzi[2*i+1+zishu*32];
t3=~hanzi[2*i+zishu*32+32];
}
else
{
t1=~hanzi[2*i+1+zishu*32];
t2=~hanzi[2*i+zishu*32+32];
t3=~hanzi[2*i+1+zishu*32+32];
}
P1=lie[i];
P0=（t1>>y）|（t2<<（7-y））;
P2=（t2>>y）|（t3<<（7-y））;
delay
（1）;
P0=0xff;
P2=0xff;
}
}
}
}
voiddown（）//下移动
{
uchari,zishu,y,n;
uchart1,t2,t3;
P1=0x00;
for（zishu=0;zishu<6
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