光通信课程设计

1光通信技术课程设计一、系统功能描述此系统是一个通过红外通信进行简单信号传输的装置，分为发送和接收两部分。发送装置接有简易键盘，按下按键后，单片机采集信号处理后通过红外发送出去。接收装置收到信号后，进行解析，然后通过数码管显示出相应的码型。二、系统所用元器件及设备发送端：AT89C52×1、红外发射二极管×1、8050×1、按键开关×10、11.0592M晶振×1电容：10μF×1、20pF×2电阻：1kΩ×2、100Ω×1接收端：74LS273×1、AT89C52×1、按键开关×1、7段共阳极数码管×2、8550×2、11.0592M晶振×1、红外接收器SM0038×1电容：10μF×2、20pF×2电阻：100Ω×2、1kΩ×1、4.7kΩ×2设备：稳压电源5v示波器三、系统实现功能原理发送端：输入方式采用3×3阵列（9按键）键盘，一共6根信号线，接入单片机P1口。每个按键在单片机P1口上对应唯一8位2进制值。当按下键盘上的不同按键时，通过编码器产生与之相应的特定的二进制脉冲码信号。将此二进制脉冲码信号先调制在38KHz的载波上，经过放大后，激发红外发光二极管转发成波长940nm的红外线光传输出去。接收端：红外接收器采用一体化红外遥控接收器SM0038,红外线数字信号则经过红外接收器取出数字信号数据经单片机译码，最后送到显示电路。主要芯片AT89C51：引脚图：功能介绍：AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4KBYTES的可反复擦写的只2读程序存储器（PEROM）和128BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）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）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。/ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可3在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。四、系统原理图及说明见附1五、程序流程图发射端：图5.1:发射主程序流程图图5.2:发射程序流程图NYNY键按下逐行扫描，按P口值查键号按键号转至相应的发射程序装入发射脉冲个数到（R1）发3ms脉冲停发1ms(R1)-1=0?发1ms脉冲停发1ms开始发射初始化扫描键盘延时消抖结束4图5：发射流程图接收端：图6.1:接收主程序流程图图6.2:中断子程序流程图图6：接收流程图六、系统源程序见附2七、系统性能发射部分：接入电源后，3×3键盘对P1.7没有调制作用，P1.7输出波形为正弦波。接收部分：经38KHz光源信号，显示器不亮。P3.2管脚波形变化，说明接收到信号。八、改进方案发射部分：NYNYNY初始化低电平脉宽2ms?接收并对低电平脉冲计数高电平脉冲宽3ms?按脉冲个数至对应功能程序中断返回中断开始开始是否有中断？调中断子程序按照按键数显示5改变单片机程序，使P1.7管脚输出方波，通过摄像头观察红外发射二极管变化，发现二极管明暗变化，说明输出方波。接收部分：改变单片机程序，使得红外接收器接收到信号时共阳极数码管显示数字变化。设置数码管初始读数为77，接收到信号后变为11。延迟设置过大，不能进行循环，可通过复位键重置数码管显示数字77。九、结束语在过去的14周里，我们以红外通信为基础，经过了理论课、方案设计、元件选择、焊接电路、成品测试过程，最终完成了简单的红外通信装置。还记得理论课开始时的茫然无措，完全不知道如何进行后续的工作，经过网上查找资料等，确定最终的设计方案时，又觉得一切尽在掌握。但在选择元件时才发现，我们对方案的原理、需要的器件等几乎一无所知，经过简单的了解后就开始了电路焊接，经过几周的电路焊接后，才隐隐觉得最终成品能否正常工作还是一个大问题。完成电路焊接后接着要下载程序到芯片，这时才发现程序是用汇编语言写的，难以理解，如果程序有错误修改起来会特别困难。还好在程序下载中没有遇到困难。但在最终的测试时，由于对汇编语言的不熟悉，发射端无法正常工作的原因也很难找到，只能修改成简单的程序。而在接收端测试时，数码管不亮的错误原因也草率的定为程序错误，没有仔细检查电路，在破坏原始电路后发现芯片管脚没有与电路连接（电路板内置线路利用错误），只好放弃原电路，重新编写程序测试电路。经过14周的努力最终完成了红外通信装置，但成品与预期差距巨大。这暴露了我学习过程中的许多问题，例如初期确定方案时草率，没有考虑后续的电路工作、程序修改的问题；学习中不积极思考、遇到问题消极对待，不从自身找问题，电路错误时第一时间归为程序原因，而没有仔细检查电路。同时，在实际的设计电路、完成成品的过程中，我们也学到了许多课本上学不到的知识，让我们明白理论与实际的差距，学会了程序的编译下载、熟悉了电路焊接、巩固了模电知识、对单片机有了切实的认识。总之，这一次的课程设计让我们学到了很多东西，也暴露了我们自身存在的问题，这对以后的学习、生活有巨大的裨益。非常感谢周老师能为我们提供这样的机会。6附1：原始原理图：Send:Receive:7附2：初始程序代码：发射程序;主程序和中断程序入口ORG0000HAJMPSTARTORG0003HRETIORG000BHRETIORG0013HRETIORG001BH;定时器T1中断入口地址LJMPINTT1;初始化程序CLEARMEMIO:CLRADECAMOVP0,AMOVP1,AMOVP2,AMOVP3,ACLRP1.7MOVIE,#00H;关所有中断MOVTMOD,#20H;方式2MOVTH1,#0F5H;定时初值MOVTL1,#0F5HSETBEARET;主程序START:LCALLCLEARMEMIOMAIN:LCALLKEYWORKLJMPMAIN;中断服务程序INTT1:CPLP1.7;38.5KHZ红外遥控信号RETIKEYWORK:MOVP1,#0FFH;置P1口为输入状态CLRP1.7CLRP1.6CLRP1.0;扫描第1行8MOVA,P1ANLA,#38HCJNEA,#38H,KEYCONSETBP1.0;扫描第2行CLRP1.1MOVA,P1ANLA,#38HCJNEA,#38H,KEYCONSETBP1.1;扫描第3行CLRP1.2MOVA,P1ANLA,#38HCJNEA,#38H,KEYCONSETBP1.2;结束扫描RETKEYCON:LCALLDELAY;延时去抖动MOVA,P1;读入P1口值ANLA,#38HCJNEA,#38H,KEYCHE;确有键按下KEYOUT:RETKEYCHE:MOVA,P1MOVB,ALOOP:MOVA,P1ANLA,#38H;低3位为0CJNEA,#38H,LOOP;列选全为1(键按着）MOVR7,#00H;放键，查表次数为0MOVDPTR,#KEYTABCHELOOP:MOVA,R7MOVCA,@A+DPTRXRLA,B;查表值与P1口值比较JZKEYOKINCR7CJNER7,#09H,CHELOOPRETKEYOK:MOVA,R7MOVB,ARLAADDA,BMOVDPTR,#KEYFUNTAB;散转功能程序首址JMP@A+DPTR;散转至对应功能程序标号KEYFUNTAB:LJMPKEYFUN00;跳到键号对应功能程序标号LJMPKEYFUN01LJMPKEYFUN02LJMPKEYFUN039LJMPKEYFUN04LJMPKEYFUN05LJMPKEYFUN06LJMPKEYFUN07LJMPKEYFUN08RETKEYTAB:DB36H,35H,33H,2EH,2DH,2BH,1EH,1DH,1BH,0FFHKEYFUN00:MOVA,#02H;发送2个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN01:MOVA,#03H;发送3个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN02:MOVA,#04H;发送4个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN03:MOVA,#05H;发送5个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN04:MOVA,#06H;发送6个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN05:MOVA,#07H;发送7个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN06:MOVA,#08H;发送8个脉冲LCALLREMOTE;转发送程序RETKEYFUN07:MOVA