杭州电子科技大学本科毕业设计
荡频率的1／6 输出固定的正脉冲信号，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F1ash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）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M0VX和M0VC指令ALE才会被激活。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AT89S51 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。当访问外部数据存储器，没有两次有效的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0000H－FFFFH），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EA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。 F1ash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。 XTALl：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。 4.1.4 时钟电路
AT89S51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图13。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容Cl、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容Cl、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF±10F。本设计中我们采用的是石英晶体，电容为22pF。
图 13 AT89S51振荡电路
- 12 -
杭州电子科技大学本科毕业设计
4.1.5 复位电路
复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号，为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。复位是单片机初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。
复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。图14 所示的RC 复位电路可以实现上述基本功能。Sm 为手动复位开关 Ch 可避免高频谐波对电路的干扰。
图 14 单片机复位电路
4.2 红外遥控发射电路
遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在38KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。P2口作为按键部分，P3.5口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。电路组成为：按键电路，单片机及其周围电路（时钟电路、复位电路）和驱动发射电路。发射部分总体框图见图 3。
具体电路： 4.2.1 按键电路
本设计为多路遥控系统，可控设备设置为4个，按键数为6，故可以直接与单片机的IO口相连。这里选择了P2口，因其内部具有上拉电阻故按键部分直接接地即可。如图 15：
按键功能说明：系统中受控设备数为四个，故每个设备均由一个按键单独控制，此外另有两个按键可用来对全部设备进行控制，即全开和全关。
图 15 按键电路
- 13 -
杭州电子科技大学本科毕业设计
4.2.2 红外发射电路
红外发送器大多是使用Ga、As等材料制成的红外发射二极管，其能够通过的LED电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大；发射强度越大，红外传输距离就越远，传输距离正比于发射强度的平方根。这里采用的SIR333是GaAlAs红外发射二极管，其特点 是体积小、功耗低、高发射强度、高可靠性、发射角度45°、SIR333管子直径5mm。广泛应用于仪器、仪表、电气设备近距离红外数据传输、电视机、空调机等家用电器红外遥控信号发射。
通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在40KHz(周期为26.3ms)的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。在红外数据发射过程中，由于发送信号时的最大平均电流需几十mA（对应mW级发射功率），所以需要三极管放大后去驱动红外光发射二极管（又称电光二极管）。单片机通过软件编程将调制好的脉冲信号从P3口第6脚（P3.5）将数据输出。因此电路由红外发射头，一个NPN8050的三极管和两个限流电阻组成。根据红外发射头工作时的电流需要，采用280倍的放大器S8050。同时红外发射头的串接电阻在100欧姆数量级，这里采用68欧姆。8050的基极接千欧级电阻，这里选用5.1K欧姆的电阻。红外数据射发射电路图如16所示。
图 16 红外驱动发射电路
系统发射部分整体电路图见附件 1。
本部分电路是该设计中硬件电路的重点部分，系统由红外接收电路，单片机
4.3 红外遥控接收电路
电路，设备驱动电路，状态显示电路组成。整体框图见图 5.
一体化红外接收头采用HS38B，它负责对接收到的红外遥控信号的解调。将调制在40kHz上的红外脉冲信号解调后再输入到AT89S51的INT0（P3.2）引脚，由单片机进行高电平与低电平宽度的测量。遥控信号的还原是通过P3.1输入二进制脉冲码的高电平与低电平及维持时间，当接收头接收信号时，单片机产生中断，并在P3.1口对信号电平进行识别，并还原为原发送数据，这在后面的软件设计中会具体介绍到。数据流通过单片机处理后送驱动控制部分。并通过数码管显示用
- 14 -
杭州电子科技大学本科毕业设计
电设备的个数。 4.3.1红外信号接收电路
HS38B是用于红外遥控接收的小型一体化接收头，它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始信号的反相信号。其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，从而使电路达到最简化！灵敏度和抗干扰性都非常好。它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率38.0kHz。接收器对外只有3个引脚：从左至右依次为OUT、GND、VCC。OUT脚即图示1号脚与单片机IO口直接相连。芯片如图 17所示。
红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，依次在接收头的供电脚上必须加上滤波电容。故红外接收部分电路如下：
图 17 HS38B引脚
图 18 红外接收头电路
4.3.2 控制部分电路
单片机收到红外接收头解调后的信号后，对其进行解码，从中解出控制码，此时系统将转至对具体设备的控制工作。本设计中受控设备为四个，采用LED灯模拟，且受控设备电源为9V因此如何防止供电电源与受控设备电源间的干扰也是需要考虑的部分。
在控制部分采用了隔离驱动电路，用光电器件作为隔离元件，利用光耦来隔离两路电源，以防止电流噪声影响单片机的工作。光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合起来的器件，发光二极管是把输入边的电信号变换成相同规律变化的光，而光敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号，因此，光起着媒介的作用。由于光电耦合器抗干扰能力强，容易完成电平匹配和转移，又不受信号源是否接地的限制。所以应用日益广泛。
光电隔离的目的是割断两个电路的电气联系，使之相互独立，从而也就割断了噪声从一个电路进入另一个电路的通路。光电隔离是通过光电耦合器实现的。外壳有金属的或塑料的两种。发光二极管和光敏三极管之间用透明绝缘体填充，
- 15 -
杭州电子科技大学本科毕业设计
并使发光管与光敏管对准，以提高其灵敏度，光电耦合器的电路符号如图19所示。输入信号使用权发光二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递又实现了电气上的隔离。光电耦合的响应时间一般不超过几个微秒。 馈，因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能。通常使用光电耦合器是为实现以下两个主要功能：
U11图19 光电耦合器原理图
光电耦合器的输入端与输出端在电气上是绝缘的，且输出端对输入端也无反
OPTOISO2电平转换：TTL电路与电源电路之间不需另加匹配电路就可以传输信号，从而
实现了电平转换。
隔离：这时由于信号电路与接收电路之间被隔离，因此即使两个电路的接地电位不同，也不会形成干扰。
光电耦合器中光敏三极管的基极有引出和不引出两种形式。基极引出通常是经一个电阻接地。通过接地电阻可以控制耦合的响应速度和灵敏度。总的来说，电阻越小，响应速度越高。我们这里采用的是一种无引出的光电耦合器。图20显示了单个受控设备的连接情况：
图 20 受控设备与单片机光电隔离
4.3.3 显示部分
红外遥控系统接收到遥控码并对相关设备操作后，单片机将对正在工作的设备进行计数并通过一个七段共阳数码管显示。数码管通过译码器74LS47驱动。 4.3.3.1 共阳数码管
LED显示器由7个发光二极管组成，又叫7段LED显示器，显示器中还有一
- 16 -