红外控制的RS_485通信系统设计说明

目录第1章引言 (3)1.1RS-485通信技术的发展 (3)1.2设计任务与方案 (3)1.2.1设计任务 (3)1.2.2系统总体设计方案 (4)第2章系统硬件设计 (4)2.1硬件系统的结构 (4)2.2系统部件功能描述 (5)2.2.1AT89C51单片机 (5)2.2.2单片机最小应用系统 (7)2.2.3红外接收 (10)2.2.4MAX485接口电路 (11)2.3RS-485串口标准 (13)第3章系统的软件设计 (14)3.1MCS-51汇编语言简介 (14)3.2串行通信原理 (15)3.2.1数据通信的基本概念 (15)3.2.2串行通信的过程 (15)3.2.3串行通信协议 (16)3.3串行通信程序设计 (17)3.3.1串行口的结构和功能 (17)3.3.2选择串行口工作方式 (17)3.3.3串行口波特率的设置 (18)3.3.4初始化串口 (19)3.3.5程序的编制 (19)3.4红外通信原理 (20)3.4.1红外发送原理 (20)3.4.2红外解码原理 (21)3.5红外解码程序设计 (22)3.5.1延时子程序 (22)3.5.2解码子程序 (22)3.6RS-485程序设计流程图 (24)3.6.1数据接收部分 (25)3.6.2命令执行部分 (25)3.6.3数据发送部分 (26)第4章系统的调试 (28)4.1WAVE6000软件简介 (28)4.2程序调试 (28)4.3系统硬件的调试 (30)总结 (31)致 (32)参考文献 (32)附录一 (33)附录二 (34)第1章引言1.1 RS-485通信技术的发展单片机技术和PC机技术在现实生活中都起着不可取代的作用，而结合这两种技术的应用有着极大的发展前景。

单片机和PC机串行通信技术有着其特有的魅力，现已经在工业、农业、科研等各个领域广泛地应用。

它凭着成本低、实现简单等特点，在单片机与PC机的通信中占着一席之地。

如今形成了RS-232总线标准、RS-485总线标准、总线、CAN总线、无线通信、USB总线等并行发展的趋势。

可以预测单片机和PC机串行通信技术的应用将更为广泛，并随着其他新技术的发展而发展。

单片机与微机之间以RS-232通信最为常见，微机对外的两个串口COM1、COM2都是专门为RS-232通信而设置的。

虽然RS-232的通信方式方便，但它也有一些缺点。

例如，RS-232只能实现短距离通信，通常只有十余米，要实现长距离通信还得依赖于调制解调器。

另外，RS-232对地而言是共模传输方式，而各种电气干扰大多也是对地共模方式，它的抗干扰能力不理想。

RS-485通信方式与RS-232相比有很多优点，首先它的通信距离比RS-232要远得多，通常可以做到数百米甚至千米以上，而且还可以实现多点通信方式，从而可以建立一个小围的局域网，因而更有实用价值。

RS-485采用差分信号传输方式，它的抗干扰能力比RS-232强的多，即便在信号电压比较小的情况下也能获得稳定的传输。

所以RS-485通信方式比RS-232应用要广泛。

近年来，红外遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中的使用越来越广泛，特别是在家庭生活中，如电视、空调的遥控器，智能开关，电梯等。

利用红外遥控技术具有的控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，将红外遥控技术和RS-485通信技术结合起来，实现基于红外控制的RS-485通信系统。

这个通信系统将更加实用，也更容易实现。

研究这个课题对于了解RS-485通信系统、红外遥控技术都会有帮助。

1.2 设计任务与方案1.2.1 设计任务采用51单片机作为微处理器，设计出红外控制的RS-485通信系统。

要能过实现基于红外控制的，可靠的RS-485串行通信。

1.2.2 系统总体设计方案本次设计采用AT89C51单片机作为微处理器，51系列单片机以其优良的性价比，得到了广泛的应用。

其特点主要有以下几点：1.可靠性高因为芯片是按工业测控环境要求设计的，故抗干扰的能力优于PC 机。

系统软件(如：程序指令，常数，表格)固化在ROM 中，不易受病毒破坏。

许多信号的通道均在一个芯片，所以运作时系统稳定可靠。

2.便于扩展片具有计算机正常运行所必需的部件，片外有很多供扩展用的(总线、并行和串行的输入/输出)管脚，很容易组成一定规模的计算机应用系统。

3.控制功能强具有丰富的控制指令。

如：条件分支转移指令，I/O 口的逻辑操作指令，位处理指令。

4.实用性好体积小，功耗低，价格便宜，易于产品化。

整个系统分为两大部分，第一部分是红外发射（红外遥控器），第二部分是红外接收电路。

本次设计所采用的红外遥控器是现成的，里面的发射芯片是LC7461。

红外接收电路包括红外接收和MAX485接口两部分。

当红外遥控器有键按下时，红外接收器接收到来自遥控发射器的红外信号，将收到的红外遥控信号转为电信号，经放大、调解、滤波后，经红外接收器将原编码输入到AT89C51的外部中断0的引脚，然后由AT89C51对接收到的原编码信号进行判断、识别，然后做出相应判断。

PC机通过MAX485芯片实现和单片机的通信，红外信号经过解码以后，按遥控器不同的键，在串口调试助手窗口会有不同的数字显示。

第2章系统硬件设计2.1 硬件系统的结构整个硬件系统是由红外接收模块和MAX485接口电路两大部分组成，红外接收模块的作用是将接收的红外信号转换为电信号，经放大、调解、滤波后，输入到AT89C51，然后由AT89C51对所接收的原编码信号进行判断、识别、然后做出相应的处理。

MAX485接口电路负责传送数据。

2.2 系统部件功能描述2.2.1 AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。

该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图2.1所示为AT89C51的引脚图，它的主要功能引脚有：1)电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）:电源端，为+5V。

Vss（20脚）:接地端。

2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端。

在89C51片它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。

若须采用外部时钟电路，则该引脚悬空。

要检查89C51的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。

XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端。

在片，它是振荡电路反相放大器的输入端。

在采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。

3)控制信号引脚RSTRST（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。

当此输入端保持两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，该引脚输入外部时钟脉冲。

4)输入/输出端口P0、P1、P2和P3P0端口(P0.0~P0.7,39—32 脚)：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。

作为漏极开路的八路输出端口，每次能驱动8个LS型TTL负载。

当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器(地址80H)写入全1，此时P0口的全部引脚悬空，可作为高阻抗输入。

P1端口(P1.0~P1.7,1—8 脚)：P1口是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P1的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。

对端口写1时，通过部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。

P1作输入口使用时，因为有部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流(I)。

ILP2端口(P2.0~P2.7,21—28 脚)：P2口是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写1时，通过部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。

P2作输入口使用时，因为有部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（I）。

ILP3端口(21—28 脚)：P3口是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

P3口与其它的I/O口有很大区别，它除作为—般准双向I/O口外，每个引脚还具有专门的功能，见表2.1。

图2.1 AT89C51引脚图表2.1 端口引脚功能端口引脚第二功能P3.0 RXD (串行输入口)P3.1 TXD (串行输出口)P3.2 0INT(外中断0)P3.3 1INT（外中断1）P3.4 0T（定时/计数器0）P3.5 1T（定时/计数器1）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）2.2.2 单片机最小应用系统单片机最小应用系统是指仅使用单片机部资源辅以必需的外围电路所构建的简单的应用系统。

它包括：单片机的选择和单片机最小应用系统的设计。

通过单片机的选择，最大限度满足应用系统对硬件资源的要求，本次课程设计选用AT89C51单片机。

最小应用系统设计则是指单片机最基本的、最常用的外围电路设计。

时钟电路和复位电路就可以构成一个最小系统。

1)时钟电路时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。

单片机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行着，这个脉冲是由时序电路发出的。

时钟信号可以由两种方式产生：一种是部方式，利用芯片部的振荡电路产生时钟信号；另一种为外部方式，时钟信号由外部引入。

AT89C51单片机有一个用于构成部振荡器的反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是放大器的输入、输出端。

外接石英晶体和瓷晶体构成自激振荡器。

这种方式称为部时钟方式，如图2.2所示。

如果振荡器已启振，则在XTAL2引脚上输出3V左右的正弦波。

振荡器的频率取决于晶振的频率。

电容C1和C2主要作用是帮助启振（谐振），其值的大小对振荡频率也有影响。

因此常用调节C1或C2的容量大小对频率进行微调，电容容量通常在20pF~100pF之间选择，当时钟频率为12MHz时其典型值为30pF。

本次设计就是采用部时钟方式。

图2.2 部振荡电路如果从外部时钟频率驱动器件，XTAL2可以不接，而从XTAL1接入，如图2.3所示。

对外部振荡器的信号没有特殊的要求，一般为0.5~12MHz的方波，方波的波形应尽量规。

图2.3 外部振荡电路2)复位电路复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。