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1、目录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1课题研究背景11.2课题研究的发展现状11.3课题研究的意义21.4课题研究的内容2第2章 学习型红外遥控的原理42.1红外遥控系统概述42.2红外遥控调制原理42.3红外遥控发射原理42.4红外遥控接收原理6第3章 红外遥控系统方案设计83.1设计性能指标83.2硬件方案设计83.3软件方案设计8第4章 红外遥控的硬件设计104.1硬件的选择104.1.1红外接收装置的选择104.1.2红外发射装置的选择124.1.3单片机的选择134.2红外遥控电路设计194.2.1接收部分电路194.2.2发射部分电路19第5章 系统软件的设计215
2、.1主程序的设计215.2遥控码读入程序的设计215.3遥控码发送程序的设计235.4初始化程序和延时程序23第6章 红外遥控的调试与仿真256.1软件部分的仿真256.2硬件电路部分的仿真266.3硬件电路的调试28第7章 结论与展望34致谢35参考文献36附录37附录一37附录二38附录三39摘 要红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控方式，由于其具有结构简单、体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而广泛应用于彩电、空调机、CDVCD、录像机家用电器设备及其工业控制中。随着现在人们生活中家电日益增加的需要，使用红外遥控器也越来越频繁。因为各种红外遥控器编码格式不同，使得各种红外遥控器
3、不能兼容。经常需要更换遥控器，这也给人们生活带来了不便。单片机的迅速发展使这一问题得到了很好的改善。在此设计一种以AT89C52单片机为核心的学习型红外遥控器，通过测量红外一体化接收头输出信号，并原样地记录其输出脉冲宽度，然后保存在单片机中，最后利用单片定时器中断产生38 kHz载波信号，以软件代替了硬件，节约了资源。该学习型红外遥控器能成功地学习各种红外遥控设备的编码，并通过38 kHz载波发送学习到的记忆信号。实现了对各种各样红外遥控的学习，从而实现了真正的自学习遥控。关键词：红外，遥控，学习型ABSTRACTInfrared remote control is the most wide
4、ly used means of a communication and remote control, due to its simple structure, small size, low power consumption, strong function, low cost, and therefore widely used in color TV, air conditioning, CD / VCD, VCR household appliances and industrial control equipment. With people now living in the
5、growing need for home appliances, use infrared remote control is also increasingly frequent. Because of various different encoding format infrared remote control, making all kinds of infrared remote control can not be compatible. Often need to replace the remote control, which brings inconvenience t
6、o peoples lives. SCM has been developed rapidly so that this problem has been well improved. In this design a kind of learning as the core AT89C51 infrared remote control, first by measuring the output signal of Integrated IR receiver head, and stood to record the output pulse width, and then stored
7、 in the SCM, Finally, single-chip timer interrupt to generate 38 kHz carrier signal， the software instead of hardware, saving resources. The learning IR remote control can be successful in learning a variety of infrared remote control device codes and send the signals have been stored by 38KHz carri
8、er. Achieved on a variety of learning IR remote control, Therefore, to achieve true self-learning remote control.Keyword：infrared，remote control，learing第1章 绪 论1.1课题研究背景上世纪八十年代初，日本率先在电视产品中使用了红外遥控技术，使用集成发射芯片来实现遥控码的发射，如东芝TC9012，飞利浦SAA3010等，他的主要特点是：遥控器内预置固定编码，一只遥控器只能控制单一型号的电器。随着电子技术的发展，家用电器越来越普遍，人们希望以一只
9、遥控器遥控所有家用电器，于是多用遥控器应运而生。他的主要特点是：遥控器内预置了多套编码，可供用户选择。而如今，随着嵌入式的广泛应用，部分厂商推出了具备红外学习的遥控器，他的主要特点是：遥控器内置一个动态编码库，具备红外学习功能，可以由用户自主录入编码，从而选择性的控制各种家电，并且具有很高的灵活性，带来了更大的方便。通过对具备红外学习功能的遥控器进行市场调查，发现国内红外遥控编码学习技术虽然比较成熟，但产品化成都比较低，市场推广不够，主要原因在于设计者对用户需求的调查不够全面，以致产品不够使用，性价比较低。于是，本课题决定设计一种通过硬件接收红外编码信号，利用软件处理红外编码信号，储存在单片机
10、中，再通过软件将已存的红外编码信号用载波的方式发射出去。由此，具有学习功能的红外遥控器就诞生了。1.2课题研究的发展现状红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。现在工业设备中，也已经广泛在使用。在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只
11、要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离遥控中得到了广泛的应用。现有的自主学习型红外遥控器，其核心MCU主要有以下几种：MCS-51系列、Microchip PIC16系列、Winbond W741系列、Holtek HT48系列以及ARM（Advanced RISC Machines）系列。目前国内外比较成熟的产品主要有：1、BREMAX公司的NRC-304网络多功能遥控器，特点：联机自学习、脱机自学习两种模式，具有USB扣，通过INTERNET登录BREMAX网站下载相应型号加点的遥控器编码，兼容各种品牌和型号
12、。2、Sunwave公司的SRC1600，特点：具有巨集设定功能，单一按键巨集设定课记忆多达60个指令，具备红外学习功能，具有USB接口，课预设遥控编码和升级系统。3、罗技Harmony 1100，特点：黑色铝合金外壳，305英寸的触屏，用户可以根据具体情况添加或者删除屏幕上的功能键，设备能通过USB联机，获取罗技在线数据库配置文件。4、上海慧居智能电子的 HJ-JYWC,它的主要特点为:触屏按键组合输入；具有红外学习功能；具有载波频率识别功能,能准确识别各种复杂的红外代码。1.3课题研究的意义科技的进步的源动力应是人类为了追求更舒适的生活，带红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便，但遥控
13、器多了很容易弄混，如果有一种可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器，用这样一个遥控器控制家中所有电器就会方便很多。因此，本次课题研究试着设计一种以单片机为核心的学习型红外遥控器。通过此设计可以提高我们对专业知识的运用能力，让我们把在大学四年中所学到的专业知识真正的运用到实践当中。在设计过程中使我们能够把专业知识系统的，有条理的连接起来，并且结合红外通信的相关知识，合理的运用。该红外遥控器可以很好地学习市面上流行的各种遥控器的红外遥控编码，并且能够学习和控制各种不同类型的红外遥控设备。不但实现了一台遥控器控制多种设备，同时也给人们日常生活中遥控红外家用电器时带
14、来方便，具有很大的现实意义。1.4课题研究的内容学习型红外遥控系统以AT89C52芯片作为主控制核心，由红外遥控码接收模块、单片机储存和控制系统、以及红外遥控码发射模块，构成了一个具有学习功能的红外遥控器。通过测量红外一体化接收头输出信号，并原样地记录其输出脉冲宽度，然后保存在单片机中，最后利用单片机计数器中断产生38 kHz载波信号，从而实现了学习和发射编码信号的功能。以往的学习型遥控器都是通过硬件解码，编码，载波及发射，成本高而且使用极为不方便。本课题设计以软件代替了硬件，提高了遥控器的实用性。本课题设计的硬件基本采用的成品模块，而软件部分的原理和设计才是课题的重点和难点，而软件与硬件模块
15、的紧密结合才能使课题设计达到预期的效果因此论文的章节安排如下：第一章：叙述了红外遥控的背景、现状和发展趋势，介绍了本课题的背景、内容和研究意义。第二章：详细的叙述了红外遥控的工作原理。第三章：分模块介绍了红外遥控的功能和方案设计。第四章：对硬件电路设计进行剖析。第五章：对红外遥控系统的软件功能进行分析。第六章：叙述了红外遥控系统的调试与仿真。第七章：对本课题进行结果分析最后对本次毕业设计课题进行总结和展望。第2章 学习型红外遥控的原理2.1红外遥控系统概述要了解红外遥控系统，首先要对红外线有比较准确的认识，下面就先介绍一下红外线。人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、
16、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.620.76m；紫光的波长范围为0.380.46m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。而红外遥控系统就是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的。红外遥控系统的工作流程一般分为接收、调制和发射三个部分。因此红外遥控系统可以分为红外接收模块、单片机处理模块和红外发射模块，起框图如图2.1：图2.1 红外遥控系统现在对红外遥控系统的框架有了初步了解，下面就各个部分的原理做详细的叙述。2.2红外遥控调制原理调制红外遥控发射数据时采用调制的方式，即把数据和一定频率的载波进行“与”操作，这样不仅可以提高发射效率，而且可以有效降低电
17、源功耗。调制载波频率一般在30khz到60khz之间，大多数使用的是38kHz调制载波频率，占空比为1/3的方波，这是由发射端所使用的455kHz晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz1237.9kHz38kHz。这样调制过后就形成了遥控编码信号与38KHz的载波。2.3红外遥控发射原理遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成NEC和RC5两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式）。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，
18、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0.56ms、间隔0.565ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.56ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图2.2所示：图2.2 遥控码的波形图2.2 遥控码的“0”和“1” （注：所有波形为接收端的与发射相反） 上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图2.3所示：图2.3 遥控信号编码波形图图2.3为遥控信号编码波形图，UPD
19、6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。 遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4563ms之间，图2.4为发射波形图：图2.4 红外编码发射波形图当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个引导码（9ms）,一个结果码
20、（4.5ms）,低8位地址码（9ms18ms）,高8位地址码（9ms18ms）,8位数据码（9ms18ms）和这8位数据的反码（9ms18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.25ms）组成。发射部分的主要元件为红外发光二极管，它实际上是一只特殊的发光二极管，只是其内部材料不同于普通发光二极管。红外发射头一般是选用陶瓷共鸣器，陶瓷共鸣器准确性没有石英晶体高，但通常一点误差可以忽略不计。红外线通过红外发光二极管(LED)发射出去，红外发光二极管内部材料和普通发光二极管不同，在其两端施加一定电压时，它发出的是红外线而不是可见光。
21、下面是其简单的驱动电路，如图2.5所示：图2.5 红外发射二极管驱动电路图2.6 红外射击输出驱动电路如图2.5和图2.6是LED的驱动电路，图2.5是最简单电路，选用元件时要注意三极管的开关速度要快，还要考虑到LED的正向电流和反向漏电流，一般流过LED的最大正向电流为100mA，电流越大，其发射的波形强度越大。图2.5电路有一点缺陷，当电池电压下降时，流过LED的电流会降低，发射波形强度降低，遥控距离就会变小。图2.6所示的射极输出电路可以解决这个问题，两个二极管把三级管基极电压钳位在1.2V左右，因此三级管发射极电压固定在0.6V左右，发射极电流IE基本不变，根据IEIC,所以流过LED
22、的电流也基本不变，这样保证了当电池电压降低时还可以保证一定的遥控距离。2.4红外遥控接收原理目前常用的红外接收装置为一体化红外接收头，而普遍都是用型号为HS0038的一体化红外接收头作为接收装置。它不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。对于HS0038来说，接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发
23、射端松开键时，接收端“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，
24、来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。红外遥控器接收的遥控编码脉冲由起始码、系统码、功能码、功能码的反码组成，如图2.7所示：图2.7 红外遥控的编码结构起始码是1个遥控码的起始部分，由1个高电平和1个低电平组成，作为接收数据的准备脉冲。这些编码是经38 kHz的载波脉冲调制后发射出去。通过分析大量
25、不同类型的红外遥控码波形，遥控码的数据帧间歇宽度均为10 ms以上，起始码的高电平均为5 ms以上，通常为9 ms左右。用单片机对红外编码信号进行高低电平的扫描。用16位的DPTR计数器对高电平进行宽度计数，计数的采样周期为21us，当高电平结束时，如高8位计数器为非0，则说明高电平宽度超过5.355ms，接下来的低电平码就是起始位，否则就继续循环扫描。采用16为DPTR对低电平进行宽度计数（最大可读宽度为1.376s），当高电平跳变时结束计数，并将DPTR的高8为，低8为分别存入R4，R5寄存器。采用DPTR低8位计数器对码（高电平或低电平进行宽度计数，电平跳变时结束计数，并将值存入规定的地
26、址；在高电平码计数时，如果DPTR高8为计数器为非0（宽度大于5.355ms），则判定为结束帧间隔位，在相应存储单元写入数据#00H作为结束标志。到此，红外遥控的接收过程就结束了。第3章 红外遥控系统方案设计3.1设计性能指标1、红外发射距离：10米-15米。2、解码类型：RC-5协议；解码准确率85%以上。3、载波发射频率：38KHz1KHz4、设计一个学习键实现学习功能，一个发射键实现发射功能。5、能够实现红外的接收解码和编码发射。3.2硬件方案设计本课题主要针对学习型红外遥控器的设计，基于功能，将系统分为三个单元进行操作，包括：红外学习模块（即接收模块）、单片机软件处理模块、红外遥控发射
27、模块。由红外学习模块接收红外信号并对其进行解码，然后传输到单片机中进行储存，再通过遥控发射模块数出信号。其硬件原理框图如图3.1所示：红 外学 习模 块单片机红外发射模块图3.1 学习型红外遥控器硬件原理框图3.3软件方案设计软件部分主要由：主程序、初始化程序、键功能函数、学习函数、延时程序等模块组成。主程序主要完成的程序的初始化和按键扫描，外部中断程序主要完成控制定时器产生38KHz的载波，键功能函数主要完成信号的发射，学习函数完成信号的接收与储存。系统通过P1.0口接遥控码发射按键；P1.6口用作状态指示，绿灯亮代表学习状态；P1.7口用于指示控制键的操作，闪烁时表示遥控码正在发射之中。处
28、在学习状态，绿灯灭表示码已读入。第九脚位单片机的复位脚，采用简单的RC上电复位电路；12脚位中断输入口，用于工作方式的转换控制，当INT0脚位低电平时，系统进入学习状态；14脚用于红外线接收头的输出信号录入；15脚作为遥控码的输出口，用于输出40KHz的遥控码；18、19脚接12MHz晶振。由于采用最小化应用系统，控制线PSEN（片外取址控制），ALE（地址锁存控制）不用，EA（片外存储器选择）接高电平，使低8KB的E2PROM地址（0000H1FFFH）指向片内。第4章 红外遥控的硬件设计4.1硬件的选择本课题要用到的主要元器件有单片机，红外接收装置和红外发射装置，涉及到能否准确的传输和接收
29、信号，以及信号的储存和调制。所以对这些主要元件的选择也有较高要求。4.1.1红外接收装置的选择本课题是需要将接收到的红外信号，解码成单片机能够识别的信号，通过对各类红外接收装置的了解，以及对各类装置成本方面的考虑，最后决定采用HS0038一体化红外接收头。HS0038红外接收电路一体化的红外接收头将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。在本系统中我们采用红外一体化接收头HS0038，外观图如图4.1 所示：图4.1 一体化红外接收头（HS0038）HS0038 黑色环氧树脂封装，不受日光、荧
30、光灯等光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达35m。它能与TTL、COMS 电路兼容。HS0038 为直立侧面收光型。它接收红外信号频率为38 kHz,周期约26us，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL 电平的编码信号。三个管脚分别是地、5 V 电源、解调信号输出端。红外一体化接收头的测试可以利用图4.2 所示的电路进行：图4.2 HS0038测试电路在HS0038 的电源端与信号输出端之间接上一只二极管及一只发光二极管后，再配上规定的工作电源（为5V），当手拿遥控器对着接收头按任意键时，发光二极管会闪烁，说明红外接收头和遥控器工作都正
31、常；如果发光二极管不闪烁发光，说明红外接收头和遥控器至少有一个损坏。只要确保遥控器工作正常，很容易判断红外接收头的优劣。HS0038不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。起内部元件结构如图4.3所示：图4.3 HS0038内部结构HS0038内置接收器、放大模块、检波模块、解码模块，所以当有红外信号输入的时候，它就能自动的将红外编码信号转变成单片机可识别的信号，从OUT脚输出。红外一体化接收头对外只有3个引脚：Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便，如图4.4所示：图4.4 H
32、S0038外部引脚图4.4之中，1号引脚为脉冲信号输出接口，直接接单片机的IO 口； 2号引脚为GND接系统的地线（0V）； 3号引脚Vcc接系统的电源正极（+5V）。下面讨论发射装置应该如何选择。4.1.2红外发射装置的选择本课题的红外发射部分比较简单，由于采用的定时器T0的中断来产生的38KHz载波，所以对红外发射装置的要求也就没有接收装置那么严格，所以本课题采用的是红外发射二极管。下面简单介绍一下发光二极管的原理。发光元件的种类很多，依光谱大致可分为红外线发光元件及可见光的发光元件。在本实习中，所要介绍的红外线发光元件，是以砷化镓(GaAs)的红外线发光二极管（也称红外线发射二极管）为主
33、体，分别叙述其基本特性及应用电路。 1、电流电压特性 红外线发光二极管其电气的电路符号及特性，阳极（P极）电压加正，阴极（N极）电压加负，此时二极管所加之电压为正向电压，同时亦产生正向电流，提供了红外线发光二极管发射出光束的能量，其发光的条件与一般的发光二极管(LED)一样，只是红外线为不可见光。一般而言砷化镓的红外线发光二极体约须1V，而镓质的红色发光二极管切入电压约须1.8V；绿色发光二极管切入电压约须2.0V左右。当加入之电压超过切入电压之后，电流便急速上升，而周围温度对二极管的切入电压影响亦很大，当温度较高时，将使其切入电压数值降低，反之。切入电压降低。红外线发光二极管工作在反向电压时
34、，只有微小的漏电流，但反向电压超过崩溃电压时，便立即产生大量的电流，将使元件烧毁，一般红外线二极管反向耐压之值约为36V，在使用时尽量避免有此一情形发生。2、损失红外线发光二极管的热损失，是因元件所外加的电压VF，产生的电流IF累积而来的，除了一小部份能量做为光的发射外，大部份形成热能而散发，所散发的热能即所谓的损失。元件的功率损耗，在最大值的60以下范围内，元件使用上会很安全，功率的损其最大值与周围温度亦有关系。3、发光频谱： 发光二极管所发射的光波长，常因其所用的材料而异。砷化镓的红外线发光二极管，其峰值发光波长为940950 nm，而人不能看到的光波长，大概就在900 nm以上，这也就是
35、红外线的光我们人眼所不能看到的原因。Si质光电晶体的相对分光感度，光电晶体的感光范围很大，其范围由500nm到1100nm，而其感光峰值约在800nm左右，所以光电晶体除了平常用来做可见光线侦测外，也常用来做红外线接收器。但使用光电晶体当红外线接收器时，须注意其它光线的干扰，为排除干扰可以在接收器的放大部份加入一带通滤波器，以让红外线发光二极管发射出来光线的频率通过，如此可以减少很多不必要的干扰。4、包装与外型 红外线发光二极管的包装种类分为三种，透镜消除型、陶瓷型及树脂分子型， 在使用环境上和运用的广泛性上，应使用陶瓷型的为最佳。红外线发光二极管的外型，如图4.5所示：图4.5 红外发光二极
36、管外观基于本课题是对红外遥控编码进行发送，要求红外发光二极管具有较强的稳定性和方向性，而以上三种发光二极管之中陶瓷型最为符合课题设计的要求，因此选择陶瓷型红外发光二极管作为本课题的发射装置。4.1.3单片机的选择本课题设计的大部分处理过程都是通过软件完成的，以单片机作为整个课题设计的中心，通过程序实现编码的储存和载波发射，因此单片机的选择就变得尤为重要。目前市面上应用比较广泛的单片机种类比较多。如ATMEL公司的AVR单片机，采用增强的RISC结构,使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。AVR单片机工作电压为2.76.0V，可以实现耗电最优
37、化。还有一种是EPSON单片机，它以低电压，低功耗和内置LCD驱动器特点著名于世，尤其是LCD驱动部分做得很好。而大家最熟悉而且应用性也最广泛的还是51单片机。8051单片机最早由Intel公司推出，其后，多家公司购买了8051的内核，使得以8051为内核的MCU系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛,有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片。最初，本课题准备采用AT89C51作处理器，但是在通过检查发现C51并不能完成课题设计，于是就选择了AT89C52，下面，就详细比较一下C51和C52两款单片机的区别。AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT8
38、9C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash
39、存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。主要功能特性：兼容MCS51指令系统，8k可反复擦写(1000次）Flash ROM，32个双向I/O口，256x8bit内部RAM，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz，2个串行中断，可编程UART串行通道，2个外部中断源，共6个中断源，2个读写中断口线，3级加密位，低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能。AT89C52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内
40、部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别
41、连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。本课题设计用的PDIP封装。其封装如图4.6：图4.6 AT89C52的PDIP封装P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0
42、 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。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）和输入（P1.1/T2EX）。P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出
43、电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器时，P2 口输出P2 锁存器的内容。Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口
44、。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG： 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR
45、）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存E
46、A端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1：振荡器反相放大器的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。特殊功能寄存器：在AT89C52 片内存储器中，80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器（SFE），并非所有的地址都被定义，从80HFFH 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是0。AT89C52除了与AT89
47、C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON（参见表3）T2MOD（参见表4），寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。数据存储器：AT89C52 有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH 以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128 字节
48、RAM 还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。定时器0和定时器1：AT89C52的定时器0和定时器1 的工作方式与AT89C51 相同。定时器2：定时器2 是一个16 位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON（如表3）的C/T2 位选择。定时器2 有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON 的控制位来选择。定时器2 由两个8 位寄存器TH2 和TL2 组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2 寄存器的值加1，由于一个机器周期由12 个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。捕获方式：在捕获方式下，通过T2CON 控制位EXEN2 来选择两种方式。如果EXEN2=0，定时器2 是一个
