单片机与PC机的串口通信 - 毕业论文(4)

PC机与MCS-51单片机的串口通信

若复位电路失效，加电后CPU从一个随机的状态开始工作，系统就不能正常运转。

图4-3 上电复位电路

4.1.4 显示电路

本次毕业设计的显示电路采用LED数码管动态显示，LED（Light-Emitting Diode）是一种外加电压从而渡过电流并发出可见光的器件。LED是属于电流控制器件，使用时必须加限流电阻。LED有单个LED和八段LED之分，也有共阴和共阳两种。 一、显示器结构

常用的七段显示器的结构如图4－4（a）所示。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器(如图4－4（b）所示),阴极连在一起的称为共阴极显示器(如图3－4（c）所示)。1位显示器由八个发光二极管组成，其中七个发光二极管a~g控制七个笔画（段）的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字符的开头有些失真，但控制简单，使用方便。

（a）外形 （b）共阳极 (C)共阴极

图4-4 七段发光显示器的结构

二、显示方式

为了节省I/O口线，我们采用的动态显示方式。

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硬件电路设计

所谓动态显示，就一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描），对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。若显示器的位数不大于8位，则控制显示器公共极电位只需8位口（称为扫描口），控制各位显示器所显示的字形也需一个8位口（称为段数据口）。4位共阴极显示器和AT89C51的接口逻辑如图8-7所示。AT89C51的P0口作为段数据口，经同相驱动器7407接显示器的各个段；P2口作为扫描口，经反相驱动器7406接显示器公共极。

对于图4-5中的4位显示器，在AT89C51RAM存贮器中设置四个显示缓冲器单元30H－34H，分别存放4位显示器的显示数据，AT89C51的P2口扫描输出总是只在一位为高电平，即4位显示器中仅有一位公共阴极为低电平，其它位为高电平，AT89C51的P0口相应位（阴极为低）的显示数据的段数据，使该位显示出一个字符，其它们为暗，依次地改变P2口输出为高的位，P0口输出对应的段数据，4位显示器就显示出由缓冲器中显示数据所确定的字符。

图4-5 4位动态显示电路

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PC机与MCS-51单片机的串口通信

4.2 红外通信（发射与接收）模块

红外线通讯是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于无线数据传输，有时也用于无线网络接入和近程遥控。

红外通信的基本原理：红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。本系统采用的为脉宽调制方法，发送端采用脉宽调制（PWM）方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输。

单片机红外通信系统（硬件原理图见图4-6）的红外发射和红外接收电路主要由单片机AT89C51、CD4011与非门、红外发射管PH30B、红外一体化接收头SM0038（见图4-7所示），以及驱动三极管8550、电阻和电容组成。我们将红外通信模块分为红外发射和接收两部分。

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硬件电路设计

图4-6 单片机红外通信硬件原理图

（a） 红外发射管 （b）红外接收管

图4-7 红外发射管和红外一体化接收头

一、红外发射硬件电路

红外线发射器由于控制方式不同，很难做到一体化，大多是由分力元件组装而成。本章节将重点讲一下红外线发射器电路原理图见图4-8所示。

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PC机与MCS-51单片机的串口通信

图4-8 红外发射电路原理图

红外发送电路的工作原理为：串行数据由单片机的串行输出端TXD（接图中IN端）送出并驱动YF1，若数位“0”使YF1输出高电平，通过YF2、YF3和电阻R2电容C组成的震荡电路，将信号调制成38kHz的载波信号，并利用红外发射管D以光脉冲的形式向外发送。若数位“1”YF1输出低电平，使YF2和YF3停止震荡，使 YF4输出高电平使驱动管8550截止，红外发射管D不发射红外光。 二、红外接收硬件电路

红外线接收器是红外线通信成败的关键所在，以前大多采用红外线接收专用芯片CA20106A 以及外围部分元器件（红外线接收管、电阻、电容等）。实际使用时常出现接收灵敏度过高或过低，工作欠稳定，加之装配焊接麻烦、调试不便、体积大、抗干扰能力较差等等，现已基本被淘汰。目前采用最多的是一种一体化的红外线接收头，体积小巧（外形类似三极管）、价格低廉、使用方便、无须调整、抗干扰能力强、工作稳定可靠。红外接收电路选用新日本株式会社公司生产的专用红外一体化接收头SM0038，集红外线接收和放大于一体，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，因此它适合于各种红外线数据的传输，是代替CA20106A和接收二极管等红外接收放大器的理想元件。

图4-7（b）是其正视图（半球面的红外线接收面正对我们），三个输出脚依次为： GND（地）、+（电源正端）、OUT（红外线经接收后经解调、整形的输出脚）。

图4-11 红外接收基本电路 第 20 页 (共 43 页)