at89c51的限时发言器设计
目录
一 引言 1
二 设计方案及元器件功能介绍 1
(一) 限时发言器的设计方案选择 1
(二) 单片机简介 2
(三) HX1838红外接收模块介绍 2
(四) 红外线遥控器介绍 3
(五) LCD液晶显示器介绍 4
三 硬件设计 5
(一) HX1838红外接收模块 5
(二) 红外线遥控模块 6
(三) LCD1602液晶显示器模块 6
(四) 蜂鸣器模块 7
(五) 复位电路 7
(六) 晶振电路 8
四 软件设计 8
(一) 主程序软件设计 8
(二) LCD1602显示流程图 10
(三) 红外线信号解码流程图 11
五 系统实现以及调试 12
(一) 实物制作过程 12
(二) 实物操作 13
(三) 误差分析 14
(四) 编写程序时出现的问题与解决方法 14
(五) 电路板调试时遇到的问题与解决方法 14
结论 15
参考文献 16
致谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB 19
附录三 元器件清单 20
附录四 C语言程序 21
一 引言
(一) 选题背景
随着经济的水平发展，人类生活的节奏越来越快，当下人们更加办事效率，抓紧每一分每一秒。像一些辩论赛的现场，选手们更是要争分夺秒，此时的限时发言器便方便的提醒选手们在发言时对时间的把握。
而且近年来科学技术的迅 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
速发展，单片机无论是在生活还是工业中都扮演着一个重要的角色，对人类社会的进步起着关键的作用。并且随着工业要求的提高，单片机的性能也在不断提升，由8位发展到至今的32位。本文以“基于AT89C51的限时发言器设计”为研究对象，阐述了AT89C51单片机和红外接收管以及红外线遥控器的起源发展和原理、硬件整体结构以及软件设计，并着重介绍了“基于AT89C51的限时发言器”是如何设计以及实现的。
本设计利用AT89C51单片机实现限定时间功能的主要内容，并且利用LCD1602液晶显示器准确的显示计时的“分”、“秒”数据，当计时器计时时间结束时，AT89C51控制蜂鸣器发声，告知使用者限定时间已结束。
(二) 本文研究内容
本文设计的任务就是设计具有倒计时功能的限时发言器，其主要研究分为两个部分，一是通过C语言编程对系统软件要求的设计，二是对于系统硬件电路的设计与制作。主要实现以下几种功能：1、设定发言时间在0～60小时可调；2、设定时间倒计时显示 ；3、当超时时间后蜂鸣器会鸣响给出警告；4、设定复位开关；5 、通过红外线遥控器可设置限时发言器的启动、开始和暂停功能；6、用LCD1602液晶显示器显示时间；7、用蜂鸣器作为报警器。
二 设计方案及元器件功能介绍
(一) 限时发言器的设计方案选择
方案一：采用相关的具有不同逻辑功能的COMS逻辑芯片，总共需要十个芯片，由其组成的系统可以划分为秒信号发生器（也就是时基电路）、译码驱动显示电路模块以及小时分钟计数器这三大模块。其大致原理为：由分频器对外部输入的时钟信号进行分频，产生1Hz的精准秒信号，然后由计数器对秒信号计数，并通过驱动显示模块将时间值显示出来。
方案二：采用单片机AT89C51为控制核心，片外配合以红外接收管模块、红外遥控模块、键盘模块、蜂鸣器模块和显示模块等模块构成。
分析：通过对比发现，方案一采用的芯片数量较多，成本高，而且电路的形式比较复杂，使用不灵活，而方案二的成本低廉，模块分明并且稳定性强，所以本次设计采用方案二来实现。
(二) 单片机简介
AT89C51是一种能在低电压场合工作的高性能的8位微处理器，并带4K字节FLASH存储器，俗称单片机。图2-1是封装类型为DIP-40的AT89C51单片机的芯片图。
图2-1 AT89C5引脚图示意图
AT89C51的主要特性：
能够和MCS-51相兼容；
内部集容量高达4K字节的FLASH；
内部只读存储器的可擦除性能高达1000多次；
全静态工作：0Hz-24MHz；
可编程串行通道；
低功耗的闲置和掉电模式；
片内振荡器和时钟电路；
128*8位内部RAM；
5个中断源；
32可编程I/O线；
(三) HX1838红外接收模块介绍
红外接收管的内部组成主要是红外监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路和比较器，当红外信号被红外监测二极管检测到后，就把信号发送到放大器和限幅器中，不管红外发射器与红外接收器的距离远近的程度，限幅器都会把脉冲幅度控制在一定的水准上。再把交流信号传入带通滤波器中，通过30khz到60khz之间的负载波，对信号解调与积分后送入比较器，由比较器输出高低电平，将发射端的信号波形还原。为了提高接收的灵敏度，发射端的高低电平和输出的是相反的。HX1838红外接收管的内部结构如图2-2所示。
图2-2 红外线接收头内部电路
上图所示电路结构图被集成在红外线接收头这个元器件中，如图2-3所示。
图2-3 红外线接收头
红外线接收头又叫做红外接收模组，其一般具有三只引脚，即供电脚（VDD)、接地(GND)和信号输出脚(Out）这三个引脚。接收头的型号不同而引脚排列顺序也不同，若选择接相应的收头需要依据发射端不同的调制载波来选择。为了迎合本系统的需要，所以选用了图2-3所示类型的红外线接收头。
(四) 红外线遥控器介绍
红外线也被称之为红外光波，是电磁波的种类之一，它的波长在760nm~1mm之间。按照其波长可以将其划分为极红外、远红外、中红外、近红外这四种类型，而红外线遥控器是利用波长为760nm~1500nm的近红外光来发送指令传递信息，此外，红外遥控还拥有着电路简单，易于编码和解码，小功耗，抗干扰能力强，低成本的优势，鉴于其优点，很适和用来控制电器。图2-4为本系统所采用的红外线遥控器图。
图2-4 红外线遥控器
(五) LCD液晶显示器介绍
1602液晶也被称作1602字符型液晶，它是一种点阵型液晶模块，可以显示数字、符号、字母等，它的组成包含若干个5X7或5X11等点阵字符位，每个字符之间是有间距与行距的，一个字符的显示是由一个点阵字符位来完成。也正是这样它也有一个缺点，就是不能很好的显示图形，1602LCD的显示内容为16X2，表示可以显示两行，每行有16个字符液晶模块。
液晶显示是通过电压控制其显示区域，并利用了液晶的物理特性的原理，即有电就会显示出图形。1602LCD有16个引脚,第1脚电源VSS,第2脚接5V正电源VCC，第3脚液晶显示器对比度调整VEE，第4脚寄存器选择RS，第5脚读写信号线R/W,第6脚使能端EN,第7～14脚为8位双向数据线DB0～DB7，第15脚为背光源正极。第16脚为背光源负极。每个引脚都有各自的作用。图2-5为LCD1602液晶显示器的实物。
一 引言 1
二 设计方案及元器件功能介绍 1
(一) 限时发言器的设计方案选择 1
(二) 单片机简介 2
(三) HX1838红外接收模块介绍 2
(四) 红外线遥控器介绍 3
(五) LCD液晶显示器介绍 4
三 硬件设计 5
(一) HX1838红外接收模块 5
(二) 红外线遥控模块 6
(三) LCD1602液晶显示器模块 6
(四) 蜂鸣器模块 7
(五) 复位电路 7
(六) 晶振电路 8
四 软件设计 8
(一) 主程序软件设计 8
(二) LCD1602显示流程图 10
(三) 红外线信号解码流程图 11
五 系统实现以及调试 12
(一) 实物制作过程 12
(二) 实物操作 13
(三) 误差分析 14
(四) 编写程序时出现的问题与解决方法 14
(五) 电路板调试时遇到的问题与解决方法 14
结论 15
参考文献 16
致谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB 19
附录三 元器件清单 20
附录四 C语言程序 21
一 引言
(一) 选题背景
随着经济的水平发展，人类生活的节奏越来越快，当下人们更加办事效率，抓紧每一分每一秒。像一些辩论赛的现场，选手们更是要争分夺秒，此时的限时发言器便方便的提醒选手们在发言时对时间的把握。
而且近年来科学技术的迅 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
速发展，单片机无论是在生活还是工业中都扮演着一个重要的角色，对人类社会的进步起着关键的作用。并且随着工业要求的提高，单片机的性能也在不断提升，由8位发展到至今的32位。本文以“基于AT89C51的限时发言器设计”为研究对象，阐述了AT89C51单片机和红外接收管以及红外线遥控器的起源发展和原理、硬件整体结构以及软件设计，并着重介绍了“基于AT89C51的限时发言器”是如何设计以及实现的。
本设计利用AT89C51单片机实现限定时间功能的主要内容，并且利用LCD1602液晶显示器准确的显示计时的“分”、“秒”数据，当计时器计时时间结束时，AT89C51控制蜂鸣器发声，告知使用者限定时间已结束。
(二) 本文研究内容
本文设计的任务就是设计具有倒计时功能的限时发言器，其主要研究分为两个部分，一是通过C语言编程对系统软件要求的设计，二是对于系统硬件电路的设计与制作。主要实现以下几种功能：1、设定发言时间在0～60小时可调；2、设定时间倒计时显示 ；3、当超时时间后蜂鸣器会鸣响给出警告；4、设定复位开关；5 、通过红外线遥控器可设置限时发言器的启动、开始和暂停功能；6、用LCD1602液晶显示器显示时间；7、用蜂鸣器作为报警器。
二 设计方案及元器件功能介绍
(一) 限时发言器的设计方案选择
方案一：采用相关的具有不同逻辑功能的COMS逻辑芯片，总共需要十个芯片，由其组成的系统可以划分为秒信号发生器（也就是时基电路）、译码驱动显示电路模块以及小时分钟计数器这三大模块。其大致原理为：由分频器对外部输入的时钟信号进行分频，产生1Hz的精准秒信号，然后由计数器对秒信号计数，并通过驱动显示模块将时间值显示出来。
方案二：采用单片机AT89C51为控制核心，片外配合以红外接收管模块、红外遥控模块、键盘模块、蜂鸣器模块和显示模块等模块构成。
分析：通过对比发现，方案一采用的芯片数量较多，成本高，而且电路的形式比较复杂，使用不灵活，而方案二的成本低廉，模块分明并且稳定性强，所以本次设计采用方案二来实现。
(二) 单片机简介
AT89C51是一种能在低电压场合工作的高性能的8位微处理器，并带4K字节FLASH存储器，俗称单片机。图2-1是封装类型为DIP-40的AT89C51单片机的芯片图。
图2-1 AT89C5引脚图示意图
AT89C51的主要特性：
能够和MCS-51相兼容；
内部集容量高达4K字节的FLASH；
内部只读存储器的可擦除性能高达1000多次；
全静态工作：0Hz-24MHz；
可编程串行通道；
低功耗的闲置和掉电模式；
片内振荡器和时钟电路；
128*8位内部RAM；
5个中断源；
32可编程I/O线；
(三) HX1838红外接收模块介绍
红外接收管的内部组成主要是红外监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路和比较器，当红外信号被红外监测二极管检测到后，就把信号发送到放大器和限幅器中，不管红外发射器与红外接收器的距离远近的程度，限幅器都会把脉冲幅度控制在一定的水准上。再把交流信号传入带通滤波器中，通过30khz到60khz之间的负载波，对信号解调与积分后送入比较器，由比较器输出高低电平，将发射端的信号波形还原。为了提高接收的灵敏度，发射端的高低电平和输出的是相反的。HX1838红外接收管的内部结构如图2-2所示。
图2-2 红外线接收头内部电路
上图所示电路结构图被集成在红外线接收头这个元器件中，如图2-3所示。
图2-3 红外线接收头
红外线接收头又叫做红外接收模组，其一般具有三只引脚，即供电脚（VDD)、接地(GND)和信号输出脚(Out）这三个引脚。接收头的型号不同而引脚排列顺序也不同，若选择接相应的收头需要依据发射端不同的调制载波来选择。为了迎合本系统的需要，所以选用了图2-3所示类型的红外线接收头。
(四) 红外线遥控器介绍
红外线也被称之为红外光波，是电磁波的种类之一，它的波长在760nm~1mm之间。按照其波长可以将其划分为极红外、远红外、中红外、近红外这四种类型，而红外线遥控器是利用波长为760nm~1500nm的近红外光来发送指令传递信息，此外，红外遥控还拥有着电路简单，易于编码和解码，小功耗，抗干扰能力强，低成本的优势，鉴于其优点，很适和用来控制电器。图2-4为本系统所采用的红外线遥控器图。
图2-4 红外线遥控器
(五) LCD液晶显示器介绍
1602液晶也被称作1602字符型液晶，它是一种点阵型液晶模块，可以显示数字、符号、字母等，它的组成包含若干个5X7或5X11等点阵字符位，每个字符之间是有间距与行距的，一个字符的显示是由一个点阵字符位来完成。也正是这样它也有一个缺点，就是不能很好的显示图形，1602LCD的显示内容为16X2，表示可以显示两行，每行有16个字符液晶模块。
液晶显示是通过电压控制其显示区域，并利用了液晶的物理特性的原理，即有电就会显示出图形。1602LCD有16个引脚,第1脚电源VSS,第2脚接5V正电源VCC，第3脚液晶显示器对比度调整VEE，第4脚寄存器选择RS，第5脚读写信号线R/W,第6脚使能端EN,第7～14脚为8位双向数据线DB0～DB7，第15脚为背光源正极。第16脚为背光源负极。每个引脚都有各自的作用。图2-5为LCD1602液晶显示器的实物。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1695.html
