智能光電導盲器的設計畢業(yè)論文

1、目 錄1 緒論11.1課題來源11.2 課題目的和意義11.3課題研究方法11.4論文主要研究內(nèi)容12 系統(tǒng)硬件電路設計23系統(tǒng)單元電路設計33.1單片機基本知識33.1.1簡介33.1.2引腳介紹43.1.3 AT89C51單片機的主要組成部分63.1.4定時器/計數(shù)器83.2紅外發(fā)射模塊電路設計93.2.1紅外發(fā)射概述93.2.2 發(fā)射信號調(diào)制103.2.3 555多諧振蕩器電路103.3紅外接收電路設計133.4耳機模塊電路設計154 單片機軟件系統(tǒng)設計16結(jié)論17致 謝18參考文獻19附錄A 硬件電路圖20附錄B 系統(tǒng)控制程序211 緒論1.1課題來源據(jù)國家權(quán)威部門統(tǒng)計，中國是世界盲人

2、最多的國家，約占世界盲人的18%，隨著社會的發(fā)展，政府越來越關心殘障人士。 殘疾人是社會中主要的弱勢群體，他們要面對更多的困難和壓力。近些年來，社會和政府越來越關注弱勢群體，給予盲人的關懷也越來越多。本課題主要是根據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求設計，目標是完成一套盲人導盲光電器械，固定在實驗者身上，引導他依次通過一個放置平板障礙的直通道。1.2 課題目的和意義 在導盲方面，市場上也有一些相關產(chǎn)品，如盲杖，導盲犬等，這些產(chǎn)品對盲人的幫助并不很理想，導盲犬由于訓練困難，價格昂貴，很難普及。 隨著光電技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是光探測技術(shù)以及光信息處理技術(shù)的完善，設計出高效，實用的光電導盲器已水到渠成。1.3課題

3、研究方法在老師指導下，對智能光電導盲器的原理做深入理解，然后根據(jù)原理設計出原理框圖, 在原理框圖的基礎上,對各部分電路進行設計，最后把各部分電路組合起來，便得到了總體電路的設計。 1.4論文主要研究內(nèi)容本文課題具體技術(shù)要求為：裝置通過三個紅外發(fā)射接收探頭從而探測左、右、前三個風向是否有障礙物。左側(cè)探頭探測到信號則左側(cè)耳機發(fā)出提示音；右側(cè)探頭探測到信號則右側(cè)耳機發(fā)出提示音；前方探頭探測到信號則兩個耳機一起發(fā)出提示音，從而提醒盲人哪個方位有障礙物起到引導作用。2 系統(tǒng)硬件電路設計本次設計的任務是設計智能光電導盲器的控制電路，其原理框圖如圖2.1所示。當打開電源時NE555構(gòu)成多諧振蕩器，使第三腳輸

4、出38K方波驅(qū)動三極管使紅外發(fā)射器發(fā)出紅外線遇到障礙物反射回來。當左側(cè)接收頭接收到返回的紅外線時，返回致單片機控制器。單片機獲知左側(cè)接收頭收到信息后，發(fā)出指令讓左邊的耳機發(fā)出提示音；當右側(cè)接收頭接收到返回的紅外線時，返回致單片機控制器。單片機獲知右側(cè)接收頭收到信息后，發(fā)出指令讓右邊的耳機發(fā)出提示音；當前方接收頭接收到返回的紅外線時，返回致單片機控制器。單片機獲知前方接收頭收到信息后，發(fā)出指令讓兩邊的耳機同時發(fā)出提示音。圖2.1 系統(tǒng)硬件電路框圖3系統(tǒng)單元電路設計3.1單片機基本知識簡介AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機。片內(nèi)含有2KB可反復擦寫的只讀存儲器（EPROM）和1

5、28B的隨機存取存儲器（RAM），器件采用ATMEL的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲器，功能強大。AT89C51只有20個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是完整的8位雙向I/O口，兩個外中斷，2個16位可編程定時/計數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器此外，AT89C51的時鐘頻率可為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有RAM、定時/計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入工作狀態(tài)，省電模式中，片內(nèi)RAM將被凍結(jié)，時鐘停止震蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件系統(tǒng)復位方可繼續(xù)工作 。主要特性： 圖3.1 系統(tǒng)單元電路設

6、計 ·4K字節(jié)可編程FLASH存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路特性概述:AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口

7、，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位1。引腳介紹VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部

8、必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出

9、地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1）

10、 P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖

11、。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取值期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12

12、V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出2。3.1.3 AT89C51單片機的主要組成部分1CPU CPU是單片機的核心部分,他的作用是讀入和分析每條指令,根據(jù)每條指令的功能要求,控制各個部件執(zhí)行相應的操作。AT89C51單片機內(nèi)部有一個8位的CPU，它是由運算器和控制器組成。A運算器運算器主要包括算術(shù)、邏輯運算部件ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存器YMP1、YMP2、程序狀態(tài)寄存器PSW、布爾處理器及十進制調(diào)整電路等。運算器主要用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算和位變量處理等。B控制器控制器包括時鐘發(fā)生

13、器、定時控制邏輯、指令寄存器指令譯碼器、程序計數(shù)器PC、程序地址寄存器、數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR和堆棧指針SP等?？刂破魇怯脕斫y(tǒng)一指揮和控制計算機進行工作的部件。它的功能是從程序存儲器中提取指令，送到指令寄存器，再進入指令譯碼器進行譯碼，并通過定時和控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需要的全部內(nèi)部控制信息及CPU外部所需要的控制信號，如ALE、PSEN、RD、WR等，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的各種操作14。2存儲器A程序存儲器程序存儲器用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。CPU的控制器專門提供一個控制信號EA來區(qū)分內(nèi)部ROM和外部ROM的公用地址區(qū)：當EA為無效電平時，單片機從片內(nèi)ROM的

14、2KB存儲器取指令，而當指令超過07FFH后，就自動轉(zhuǎn)向片外ROM取指令；當EA為有效電平時，CPU只從片外ROM取指令。在程序存儲器中，有6個單元具有特殊存儲功能。0000H0002H：是所有執(zhí)行程序的入口地址，2051單片機復位后，CPU總是從0000H單元開始執(zhí)行程序。0003H：外部中斷0入口。000BH：定時/計數(shù)器0溢出中斷入口。0013H：外部中斷1入口。001BH：定時/計數(shù)器1溢出中斷入口。0023H：串行口中斷入口。使用時，通常在這些入口地址處存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷程序起始地址，或者從0000H起始地址跳轉(zhuǎn)到用戶設計的初始程序上。B數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)

15、據(jù)存儲器的8位地址共可尋址256B單元，51單片機將其分為兩個區(qū)：00HFFH的128B單元為片內(nèi)RAM區(qū)，可以讀、寫任何數(shù)據(jù)；80HFFH的高128B單元為專用寄存器區(qū)。在低128B的內(nèi)部RAM中，前32個單元（地址為00H1FH）為通用工作寄存器區(qū)，共分為四組（寄存器0組、1組、2組、3組），每組8個工作寄存器由R0R7組成，共占32個 單元。選用哪一組由程序狀態(tài)字PSW中的RS1、RS0這兩位的設置決定，若程序并不需要四個4組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器可作一般的存儲器來使用。CPU在復位時自動選中0組20H2FH的16個單元為位尋址區(qū)，每個單元8位，共128位。其位尋址范圍為00H

16、7FH。位尋址區(qū)的每一位都可當作軟件觸發(fā)器，由程序直接進行處理。程序中通常把各種程序狀態(tài)標志、位控變量設在位尋址區(qū)。同樣，位尋址區(qū)的RAM單元也可作為一般的數(shù)據(jù)存儲器按字節(jié)單元使用。3特殊功能寄存器A累加器A累加器A是一個最常用的8位特殊功能寄存器，它既可用于存放操作數(shù)，也可用于存放運算的中間結(jié)果。大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器。用ACC表示A的符號地址。B寄存器B寄存器B是一個8位寄存器，主要用于乘法和除法的運算。乘法運算時，B中存放乘法，乘法操作后，乘積的高8位又存于B中；除法運算時，B中存放除數(shù)，出發(fā)操作后，B中又存放余數(shù)。在其他指令中，寄存器B可作為一般的寄存器使用，用于暫存數(shù)

17、據(jù)。定時器/計數(shù)器（1） AT89C51單片機有兩個可編程的定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器0與定時器/計數(shù)器1，可有程序選擇作為定時器用或作為計數(shù)器用，定時時間或記數(shù)值也可由程序設定。（2） 每一個定時器/計數(shù)器具有4種工作方式，可用程序選擇。（3） 任一定時器/計數(shù)器在定時時間到或記數(shù)值到時，可有程序安排產(chǎn)生中斷請求信號或不產(chǎn)生中斷請求信號。特殊功能寄存器TMOD和TCON分別是定時/計數(shù)器0和1的控制和狀態(tài)寄存器，用于控制和確定各定時/計數(shù)器的功能和工作模式。TMOD用于控制T0和T1的工作方式和4種工作模式。其中低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。其格式如下：GATE C/T非 M1

18、M0GATEC/T非 M1 M0GATE位：門控位。當GATE=1時，只有INTO非或INT1非引腳為高電平且TR0或TR1置1時，相應的定時/計數(shù)器才被選通工作；當GATE=0，則只要TR0和TR1置1，定時/計數(shù)器就被選通，而不管INT0非或INT1非的電平是高還是低C/T非位：計數(shù)/定時功能選擇位。C/T非=0，設置為定時器方式，計數(shù)器的輸入是內(nèi)部時鐘脈沖，其周期等于機器周期。C/T非=1，設置為計數(shù)器方式，計數(shù)器的輸入來自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脈沖。M1、M0位：工作模式選擇位。2位可形成4中編碼，對應4種工作模式，見下表：M1 M0功 能 描 述00 方式0：13

19、位定時器/計數(shù)器 01方式1：16位定時器/計數(shù)器 10方式2：具有自動重裝初值的8位定時器/計數(shù)器 11方式3：定時/計數(shù)器0分為兩個8位定時/計數(shù)器，定時/計數(shù)器1在此方式無實用意義3.2紅外發(fā)射模塊電路設計紅外發(fā)射概述從光學的角度而言，紅外是頻率低于紅色光的不可見光，的無線光譜的整個頻率中占有很小一個頻率段，波長為0.75100微秒之間，其中0.753微秒之間的紅外光稱為近紅外，330微秒之間的紅外光稱為中紅外，30100微秒之間的稱為遠紅外。紅外光就其性質(zhì)而言很簡單，與普通光線的頻率特性沒有很大的區(qū)別，但是，由于任何有熱量的物體均有能量產(chǎn)生，所以紅外的利用非常廣泛，而且不可取代，能否檢

20、測紅外、能測到多少紅外或者紅外檢測的技術(shù)是否可以應用于任何自然的或想象的場合是紅外應用技術(shù)的關鍵。 當今紅外技術(shù)的一個重要分支是紅外通信技術(shù)的應用，這個應用的發(fā)展非常迅速，尤其是紅外通信應用于計算機設備中，近幾年的發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出其非常成熟的特性3。紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式，在講紅外線遙控之前，首先講一講什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.620.76m；紫光的波長范圍為0.380.46m。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.761.5m之間的

21、近紅外線來傳送控制信號的4。目前有很多種芯片可以實現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由于發(fā)射系統(tǒng)一般用電池供電，這就要求芯片 的功耗要很低，芯片大多都設計成可以處于休眠狀態(tài)，當有按鍵按下時才工作，這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應該有 足夠的耐物理撞擊能力，不能選用普通的石英晶體，一般是選用陶瓷共鳴器，陶瓷共鳴器準確性沒有石英晶體高，但通常 一點誤差可以忽略不計5。紅外線通過紅外發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管（紅外發(fā)射管）內(nèi)部構(gòu)造與普通的發(fā)光二極管基本相同，材料和普通發(fā)光二極管不同，在紅外發(fā)射管兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。如圖3.2所示是LED的驅(qū)動

22、電路是最簡單電路， 選用元件時要注意三極管的開關速度要快，還要考慮到LED的正向電流和反向漏電流，一般流過LED的最大正向電流為100mA，電流越大，其發(fā)射的波形強度越大。圖 3.2 紅外發(fā)射 發(fā)射信號調(diào)制紅外遙控是以調(diào)制的方式發(fā)射數(shù)據(jù)，就是把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進行“與”操作，這樣既可以提高發(fā)射效率又可以降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數(shù)使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如圖3.3所示，這是由發(fā)射端所使用的 455kHz晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷1237.9 kHz38kHz。 &

23、#160;圖 3.3 調(diào)制3.2.3 555多諧振蕩器電路555定時器電路主要由電壓比較器、分壓器基本RS觸發(fā)器、泄放三極管和反相器構(gòu)成。其電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，引腳圖如圖3.4所示5。圖3.4 555電路結(jié)構(gòu)圖555定時器含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器C1同相比較端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為和。C1和C2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入信號輸入并超過時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通；當輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發(fā)器置位，555的3

24、腳輸出高電平，同時放電，開關管截止6。圖3.5 555引腳圖是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接。Vco是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路7。555電路構(gòu)成的多諧振蕩器是常用的矩形脈沖產(chǎn)生電路。它是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號，就能自動地產(chǎn)生矩形脈沖或方波。由于矩形波中除基波外還包括了豐富的高次諧

25、波，因此習慣稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器工作沒有一個穩(wěn)定狀態(tài)，屬于無穩(wěn)態(tài)電路。電路的輸出高電平和低電平的切換是自動進行的，常把這兩個狀態(tài)分別稱為暫穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)8。1、電路組成和工作原理接通電源后，VCC經(jīng)R1 R2給電容C充電。由于電容上電壓不能突變，電源剛接通時Vc<，所以555內(nèi)部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，即RD=1，SD=0，基本RS觸發(fā)器置1，輸出端Q為高電平。此時Q=O，使內(nèi)部放電管截止。當C上升到大于時，RD=1，SD=1，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，即輸出端Q仍為高電平，當VC上升到略大于時，Rn=0，SD=1，基本RS觸發(fā)器置0，輸出端Q為低電平。這時Q=1，使內(nèi)部

26、放電管飽合導通。于是電容C經(jīng)R2和內(nèi)部放電管放電，c按指數(shù)規(guī)律減小9。當Vc下降略小于時，內(nèi)部比較器A1輸出高電平，A2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，輸出高電平。這時，Q=0，內(nèi)部放電管截止。于是C結(jié)束放電并重新開始充電。如此循環(huán)不止，輸出端就得到一系列矩形脈沖，如圖3.6所示10。圖3.6 多諧振蕩器的組成和波形2、主要參數(shù)計算電路輸出矩形脈沖的周期為： T=t1+t2=0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.7(R1+2R2)C 改變、和的值，就可以改變振蕩器的頻率。如果利用外接電路改變端(5號端)的電位，則可以改變多諧振蕩器高觸發(fā)端的電平，從而改變振蕩周期T。 在實際應用中，常常需要

27、調(diào)節(jié)和。在此，引進占空比的概念。輸出脈沖的占空比為： 本設計由NE555構(gòu)成多諧振蕩器，使第三腳輸出38K方波驅(qū)動三極管使紅外發(fā)射器發(fā)出紅外線，為了使第三腳輸出的波形為38K，占空比盡量為1:2，令C=103，R1=R2，RV1=RV211。由震蕩周期T=ln2（R1+RV1+R2+RV2）C得，R1+RV1=1.9K,R1+RV2=1.9K。所以取R1=R2=1K，RV1=RV2=0.9K。電路如圖3.7所示。實際應用中調(diào)節(jié)RV3可以改變紅外探頭反射功率，直接影響紅外接收頭的響應距離。圖3.7 NE555構(gòu)成的多諧振蕩器3.3紅外接收電路設計發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只

28、特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來粗略判定12。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用，這

29、樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種13。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用PC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，

30、非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷1237.9 kHz38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。紅外線的光譜位于紅色光之外， 波長是0.761.5m，比紅光的波長還長。紅外遙控是利用紅外線進行傳遞信息的一種控制方式，紅外遙控具有抗干擾，電路簡單，容易編碼和解碼，功耗小，成本低的優(yōu)點。紅外遙控幾乎適用所有家電的控制14。 當紅外線遇到障礙物時，部分紅外線經(jīng)障礙物反

31、射回來，此時紅外接收頭將接收到38K的信號。如果接收到的是38K的信號，經(jīng)解調(diào)輸出邏輯“0”，否則輸出邏輯“1”。具有性能穩(wěn)定的特點。如圖3.8所示紅外接收頭與單片機對應管腳相連使探測的信息及時反饋到單片機。圖3.8 紅外接收電路3.4耳機模塊電路設計本系統(tǒng)采用12MHZ晶振，左、前、右三個接收器分別連接單片機P1.0、P1.1、P1.2三個管腳，進行實時的信號輸入，經(jīng)單片機處理，再由P0.0和P0.1兩個管腳分別連接左右耳機輸出音頻信號，當有障礙物時對應的接收頭接收到信號傳送到單片機，經(jīng)過單片機的處理使連接耳機的對應端口為高電平“1”，進而導通三極管使耳機發(fā)出提示音。耳機接收模塊電路如圖3.

32、9所示。單片機端口P0.0與三極管相連從而實現(xiàn)單片機端口控制三極管導通斷開繼而控制耳機是否發(fā)出提示音。 圖3.9 耳機模塊4 單片機軟件系統(tǒng)設計本系統(tǒng)采用AT89C51作為控制芯片，上電后硬件電路自動發(fā)射紅外線，此時單片機進入死循環(huán)進行不斷的檢測端口是否接收到返回的紅外線，當沒有紅外線返回則三個接收頭都接收不到信號那么單片機不作任何事情；當有障礙物時則接收頭接收到返回的信號，單片機對應端口檢測到有返回信息，此時單片機把對應端口置“1”，使對應的端口輸出高電平從而使對應的耳機發(fā)出提示音。圖4.1 程序流程圖結(jié)論在實踐過程中我們不斷地摸索與學習,在之前，我們只是在課本上學到了那些理論知識，在實踐過

33、程中需要把它們具體的體現(xiàn)出來，我們遇到了一些麻煩，還有的就是只靠書本上的知識是不夠的，我們還去圖書館查了一些書籍，在不斷的探索中，我們體會到了學習的樂趣，不是簡簡單單的純理論的學習，而是讓我們真正地體會到了知識不是以往那般虛幻，它是有真正地實際價值。我們有能力用我們的努力讓它真正地體現(xiàn)出來。讓知識學以致用，我們想這應該是吧。 這次我們的設計中包含了光信號的發(fā)射與吸收，光電信號的轉(zhuǎn)換，以及51單片機的應用。我們在應用的知識有模擬電路，數(shù)字電路，單片機，程序編程，Altium Designer軟件等，在試驗過程中我們對電路的分析、設計電路，用軟件對電路進行仿真和編寫程序，我們體驗了設計過程的艱辛，

34、這次設計我們并沒有學到很多的新知識，主要是鍛煉了我們對以往所學的知識的掌握和應用，以前那些不大懂得的一些知識點在我們設計的過程中深深地記憶在我們的腦海中。讓我們知識。 這次設計導盲器的實際經(jīng)驗讓我們都明白了我們是可以用我們所學到的知識去幫助那些需要幫助的人，我想這才是我們學習的真諦。致 謝本次畢業(yè)設計用了將近兩個月的時間，在董老師帶領下終于完成這個設計，過程是辛苦的，但是收獲卻是很大的?；仡櫰鸫舜萎厴I(yè)設計，至今我仍感慨頗多。的確，從理論到實踐，在將近兩個月的日子里，可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次

35、畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟是實踐，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。參考文獻1 朱志偉，基于AT89C51的紅外遙控解碼的實現(xiàn)J，科技信息，2009（34）241-244.2 周二民.555定時器的應用J.電子產(chǎn)品世界，2007（5）150-16

36、2. 3 楊素行.模擬電子技術(shù)基礎教程M .高等教育出版社2004：78-160.4 華成英 童詩白.模擬電子技術(shù)基礎M.高等教育出版社，2000：134-186。5 黃萍.555定時器的自動化設計及其應用J .現(xiàn)代電子技術(shù) ，2007（18）185-193.6 胡福云.論555定時器的幾個實用電路J .現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2012（15）260-289.7 莊瑞云，555集成定時器的實驗方法，實驗室研究與探索，1989（4）102-121.8 史作峰，編碼信息紅外發(fā)射與接收器J，微計算機信息，2007（24）85-93.9 李春玲.555定時器功能及應用特點.電子科技,2011（1）90-95.10 楊頌華，馮毛官，孫萬蓉，胡力山.數(shù)字電子技術(shù)基礎.西安：西安電子科技大學出版社M，2000：78-109 . 11 蔡久平.電子電路設計原則與方法.今日電子J，2006（30）128-133. 12 高淼鑫，低成本學習型紅外遙控器的設計J，低壓電器，1992（13）13-25.13 Conway, G.A.; Jones, K.I., “Harmonic currents pro