紅外解碼液晶顯示設(shè)計(jì)的Proteus仿真

解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院 薛 紅

南京軍區(qū)軍務(wù)部 李宇宙

解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院 倪 雪 蘇 勇

紅外解碼液晶顯示設(shè)計(jì)的Proteus仿真

解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院 薛 紅

南京軍區(qū)軍務(wù)部 李宇宙

解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院 倪 雪 蘇 勇

本論文主要介紹紅外遙控解碼顯示設(shè)計(jì)，接收程序的通用性好，易于移植到其他紅外遙控接收裝置。其主要包含控制器模塊、紅外接收模塊、12864液晶屏顯示模塊和EEPROM外部存儲(chǔ)器模塊。此設(shè)計(jì)以ATMEL公司AT89S52單片機(jī)為系統(tǒng)的控制核心，采用1838紅外接收頭及12864液晶屏顯示等為硬件主體，實(shí)現(xiàn)紅外遙控解碼并顯示。軟件部分用Keil C進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，基于Proteus強(qiáng)大的仿真功能和豐富的元件仿真模型，直觀地觀測(cè)出電路的仿真效果，成功完成紅外解碼液晶顯示設(shè)計(jì)任務(wù)。

AT89S52；紅外解碼；LCD12864；Proteus

1.引言

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電氣裝置上也紛紛采用紅外遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。一般由專門的芯片來(lái)進(jìn)行編碼，調(diào)制然后發(fā)射，接收端接收到紅外信號(hào)后進(jìn)行放大、解調(diào)、然后送到專門的芯片去進(jìn)行解碼輸出。本設(shè)計(jì)主要包含控制模塊、紅外接收模塊、液晶解碼顯示模塊和EEPROM外部存儲(chǔ)器模塊。此設(shè)計(jì)以ATMEL公司AT89S52單片機(jī)為系統(tǒng)的控制核心，采用1838紅外接收頭及12864液晶屏等為硬件主體，實(shí)現(xiàn)紅外遙控解碼并顯示。軟件部分用Keil C進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，成功完成紅外解碼液晶顯示設(shè)計(jì)任務(wù)，并且通過(guò)Proteus[1]進(jìn)行仿真。

2.系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理

紅外解碼液晶顯示電路的硬件功能框圖如圖1所示，主要由單片機(jī)控制單元、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、液晶顯示電路[2]、紅外接收電路、ISP下載電路和外部存儲(chǔ)擴(kuò)展電路等部分組成。整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)紅外接收電路解碼，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形，由LCD12864液晶模塊顯示出來(lái)。此設(shè)計(jì)以ATMEL公司AT89S52單片機(jī)為系統(tǒng)的控制核心，采用1838紅外接收頭及LCD12864液晶模塊等為硬件主體，實(shí)現(xiàn)紅外遙控解碼并顯示。

軟件部分用Keil C進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，最終達(dá)到軟硬件結(jié)合的效果，成功完成紅外解碼液晶顯示設(shè)計(jì)任務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了自頂向下的模塊化結(jié)構(gòu)方式，將各個(gè)功能分成獨(dú)立模塊，由系統(tǒng)的程序統(tǒng)一管理執(zhí)行。圖2是紅外解碼顯示的主流程圖，圖3是EEPROM寫入數(shù)據(jù)流程圖。系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行的時(shí)候，采用Proteus軟件進(jìn)行仿真，直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 主控制電路設(shè)計(jì)

目前市場(chǎng)上單片機(jī)種類繁多，性能價(jià)格各異；根據(jù)設(shè)計(jì)需要，我們選擇ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)，AT89S52[3]是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。

3.2 紅外接收電路設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 紅外解碼顯示流程圖 圖3 EEPROM寫入數(shù)據(jù)流程圖

圖4 單片機(jī)主控制電路

圖5 紅外接收模塊

圖6 紅外接收電路

圖7 LCD顯示電路

圖8 存儲(chǔ)器擴(kuò)展和ISP下載電路

圖9 軟件主界面

圖10 LCD12864顯示的第1頁(yè)內(nèi)容

圖11 LCD12864顯示的第2頁(yè)內(nèi)容

圖12 實(shí)際電路顯示

本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為1838的一體化紅外接收頭，圖5所示：紅外接收頭有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò)30khz到60khz的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。一般在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進(jìn)一步降低電源干擾。接收設(shè)計(jì)電路如圖6所示。

3.3 LCD顯示電路設(shè)計(jì)

12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128×64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字。

3.4 存儲(chǔ)器擴(kuò)展和ISP下載電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)需要存儲(chǔ)大量的漢字、數(shù)字、字符的取模值，單片機(jī)本身的8K Flash不足，所以選擇了一個(gè)16K的外部存儲(chǔ)器AT24C16，總線上的所有的操作都是由SDA和SCL兩個(gè)腳位的狀態(tài)來(lái)確定的，共有四個(gè)狀態(tài)：開始，停止，數(shù)據(jù)以及應(yīng)答。在線下載時(shí)P1.5、P1.6和P1.7存在第二功能，P1.5第二功能為MOSI即主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收；P1.6第二功能為MISO即主機(jī)接收從機(jī)發(fā)送；P1.7第二功能為SCK即時(shí)鐘脈沖信號(hào)由主機(jī)發(fā)送。當(dāng)復(fù)位腳RST接高電平一直處于復(fù)位狀態(tài)時(shí)就可用第二功能了，所以在ISP下載板上有一條線接至AT89S52的第9腳（RST）上。圖8所示為存儲(chǔ)器擴(kuò)展和ISP下載電路。

4.Proteus仿真調(diào)試

英國(guó)Labcenter electronics公司推出了嵌入式設(shè)計(jì)仿真與開發(fā)平臺(tái)Proteus，用戶可以根據(jù)需要搭建開發(fā)平臺(tái)，將編譯好的目標(biāo)代碼加載到芯片中。目前支持的編譯器有Keil，GUN以及IAR等。先通過(guò)Proteus仿真，再移植到相應(yīng)的硬件電路，可以減小系統(tǒng)開發(fā)支出和周期。它除了有和其他EDA工具一樣的原理圖編輯、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，還有一些虛擬的儀器及儀表[4]，而這些儀器及儀表非常適合分析電子電路。另外Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，設(shè)計(jì)者可以直觀地觀測(cè)到仿真效果。Proteus軟件具有4大功能模塊，即智能原理圖設(shè)計(jì)模塊、完善的電路仿真功能模塊、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能模塊和實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。

Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。

5.結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)成功完成紅外解碼液晶顯示設(shè)計(jì)任務(wù)，并且通過(guò)Proteus進(jìn)行仿真。本設(shè)計(jì)的LCD12864顯示設(shè)計(jì)，可以為將來(lái)的相關(guān)程序開發(fā)所使用。其中的I2C總線及外部ROM的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)16K數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及讀取，為將來(lái)解決單片機(jī)內(nèi)部ROM不足問(wèn)題和掉電保存問(wèn)題提供相應(yīng)的幫助。利用仿真功能強(qiáng)大、仿真元件模型豐富的Proteus軟件對(duì)整體電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本。

[1]周潤(rùn)景.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006:121-124.

[2]韓東暉,張書國(guó).基于單片機(jī)的液晶顯示器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電腦與開發(fā)應(yīng)用,2011,24(12):48-50.

[3]張愛雪,顧惠芬.液晶顯示模塊與8031單片機(jī)的接口及編程[J].儀表技術(shù),2005(3):55-57.

[4]劉慧,李天博.基于proteus的單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)[J].科技傳播,2011(12):187.

Infrared Decoding and LCD Design Based on Proteus simulation

XUE Hong1，LI Yu Zhou2，NI Xue1，SU Yong1
（1，Institute of Communication Engineering，PLA University of Science and Technology，Nanjing，
210007，China；2.Nanjing Military Region military affairs department，Nanjing，210016，China）

This paper mainly introduces the design of infrared remote control decoding display.The receiving program is common good，it is easy to transplant to other infrared remote control receiver.The system includes the controller module，infrared receiver module，decoding 12864 LCD display module and an external EEPROM memory module.ATMEL Corporation AT89S52 MCU is the core of the whole system，besides，it takes 1838 infrared receiver and LCD display as the mian hardware in order to achieve the goal of Infrared remote control decoding and display.Software part of the modular design uses KeilC.Based on the powerful function of simulation and series of simulation models for devices in protues，simulation effect of circuit can be observed in a direct and dear way.Finally，we can complete designing the task of Infrared Decoding and Digital display.

AT89S52；infrared decoding；LCD12864；Proteus

薛紅（1980—），女，碩士，講師，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與控制電路。