基于单片机的遥控扩音装置的设计毕业设计论文.docx
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基于单片机的遥控扩音装置的设计毕业设计论文
基于单片机的遥控扩音装置的设计
摘要
随着社会的发展和科技的进步，遥控技术开始越来越多的进入人们的视野，这些遥控技术给人们带来了很多方便和享受，电动常见的遥控电路一般有如下几种类型：
声控、光控、无线电遥控、红外遥控等等。
红外遥控接收器的主要作用是将遥控发射器发来的红外光信号转换成电信号，再放大、限幅、检波、整形，形成遥控指令脉冲，输出至遥控微处理器。
本设计使用通用的红外遥控器，一体化红外接收头接收红外信号并转换成电平信号。
STC12C2052单片机作为遥控微处理器，处理接收到的信号并完成遥控器的命令要求，红外遥控模块的作用是接收红外接收头传来的，遥控器发出的指令，并输出指令控制X9511数字电位器阻值大小达到控制音频信号输出信号电压，从而控制功率放大器信号放大倍数控制扬声器输出音量。
关键词单片机微处理器红外遥控扬声器
Abstract
Withthedevelopmentofsocietyandtheadvancementoftechnology,remotecontroltechnologybeginningmoreandmoreintopeople'svision,theseremotecontroltechnologytobringalotofconvenienceandenjoyment,GeneralElectriccommonremotecontrolcircuithasthefollowingcategories:
voice,lightcontrol,radioremotecontrol,infraredremotecontrol,andsoon.Infraredremotecontrolreceiver'smainfunctionistoremotecontroltransmitterfromtheinfraredsignalintoelectricalsignal,andamplification,limiting,detection,plastic,formtheremotecontrolinstructionpulse,theoutputtoremotemicroprocessor.STC12C2052SCMasaremotemicroprocessorandcommandrequirementsandcompleteremotecontrolofthesignalreceived,roleofinfraredremote-controlmoduleisreceivingfromtheIRreceiver,remotecontrolissueddirectives,directivecontrolsthesizeX9511digitalpotentiometerresistanceandoutputtocontroltheaudiosignaloutputsignalvoltage,signalamplificationcontroltocontrolpoweramplifierspeakeroutputvolume.
KeywordsSCMMicroprocessorinfraredremotecontrolspeaker
第1章绪论
1.1遥控技术种类
电动常见的遥控电路一般有如下几种类型：
声控、光控、无线电遥控、红外遥控等等。
1、声控方式
声控就是用声音去控制对象动作，一般采用驻极体话筒或压电陶瓷片作为传感元件来拾取声音，通过电路放大驱动后级电子开关动作。
为防止外界音频干扰，可以采用超声波控制，但也有故意选用声频来进行控制的，比如用小孩发出的声音频率去控制声控玩具娃娃的哭笑动作等。
2、光控方式
简单的单通道光控电路是利用光敏管受光以后内阻发生变化使电子开关的状态发生变化，传感器有光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光敏电池等等（早期生产的玻璃壳封装晶体管，刮掉外面黑色遮光油漆后就是一个不错的光敏管。
）。
这个光源既可以是可见光，也可以是红外线等不可见光源，不同的光敏元件有着不同的光谱。
复杂一些的光控电路则能够完成多通道开关或模拟量变化控制，应用极其广泛，可以说家家都有。
因为带遥控的电视机、功放音响、VCD录像机等家用电器的遥控器都是利用红外线光源进行遥控的典例。
现在有许多居民楼的走廊照明灯都采用了光控与声控相结合的电路，利用路过的人发出的脚步声、谈话声或其他声音去触发照明灯的声控电子开关，用光控电路使得照明灯在白天自动关闭停止响应。
3、无线电遥控方式
无线电遥控电路比起声控或光控电路复杂多了，但控制距离也更远是它的主要特点，光控、声控电路一般仅有几米到十几米的作用距离，而无线电遥控视不同的应用场合近可以是零点几米，远则可以超越地球到达太空！
它由发射电路和接收电路2部分组成，当接收机收到发射机发出的无线电波以后驱动电
子开关电路工作。
所以它的发射频率与接收频率必须是完全相同的。
根据其发射的高频波形有等幅、调幅、调频、数字脉冲发射机，根据其控制的开关数目
有单通道遥控和多通道遥控等。
但是无线电遥控电路的重点就是抗干扰和稳定性问题，所以电路里为了安全可能会设置了许多的附加电路成本高。
1.2音频功率放大器的研究背景与发展现状
在半导体设计潮流走向轻薄短小之际，不仅半导体组件本身的封装要小，整个模块的尺寸也变成决定系统客户接受与否的关键规格。
全球音视频领域的数字化浪潮以及人们对音视频设备节能环保的要求，迫使人们尽快研究开发高效、节能、易于与数字化设备接口的音频功率放大器。
D类数字音频放大器[2]就是在这样的背景下兴起的。
D类数字音频功率放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM（PulseCodeModulation，脉冲编码调制）数字信息变换成PWM（脉冲宽度调制）或PDM（脉冲密度调StJ）的脉冲信号，然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。
由于其开关管工作于开关状态，因此具有高效率、低功耗等优点。
目前，D类音频功率放大器在移动电话、平面电视、LCD显示器以及各种以电池供电的便携式游戏设备等消费类电子产品中已获得广泛的应用。
在手机、PDA、MP3Player等应用中，以D类取代AB类放大器的趋势便已相当明了。
数字音频功放的概念早在20世纪60年代已被提出，但由于当时技术条件的限制，进展一直较慢。
1983年，M．B．Sandier等学者提出了D类放大的PCM数字音频功放的基本结构，主要技术要点是如何把PCM信号变成PWM。
1999年意大利POWERSOFT公司推出了数字音频功放的商业产品，从此，第4代音频功率放大器一数字音频功率放大器进入了工程应用领域，并获得了世界同行的广泛认可，市场日益扩大，D类音频功率放大器已经成为近年来的研究热点之一。
1.3设计思想
使用通用的红外遥控器，一体化红外接收头接收红外信号并转换成电平信号。
STC12C2052单片机作为遥控微处理器，处理接收到的信号并完成遥控器的命令要求，通过控制X9511数字电位器阻值大小达到控制音频信号输出信号电压，从而控制功率放大器信号放大倍数控制扬声器输出音量。
1.4本章小结
本章首先介绍了选择红外遥控技术意义，以及音频功率放大器的研究背景与发展现状，引出本课题研究的目的和意义。
接着叙述了本课题的主要设计思想和所选择的主要电子器件，为下面章节对遥控扩音系统的设计和研究作好准备。
第2章元器件选择
2.1STC12C2052单片机
STC12C2052系列单片机是单时钟/机器周期（1T）的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810专用复位电路。
STC12C2052特点：
（1）增强型8051CPU，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051；
（2）工作电压：
5.5V～3.5V（5V单片机）/3.8V～2.2V（3V单片机）；
（3）工作频率范围：
0～35MHz，相当于普通8051的0～420MHz，实际工作
频率可达48MHz；
（4）用户应用程序空间512/1K/2K/3K/4K/5K字节；
（5）片上集成256节RAM；
（6）通用I/O口（15个），复位后为：
准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O
口）可设置成四种模式：
准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏,每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA；
（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，可通过
串口随着直接下载用户程序，数秒即可完成一片；
（8）EEPROM功能；
（9）看门狗；
（10）内部集成MAX810专用复位电路；
（11）时钟源：
外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器用户在下载用户程序
时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。
常温下内部R/C振荡器频率为：
5.65MHz～5.95MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，应认为是4MHz～8MHz；
（12）共6个16位定时器/计数器；
（13）外部中断2路,下降沿中断或低电平触发中断,PowerDown模式可由外
部中断唤醒；
（14）PWM（2路）/PCA（可编程计数器阵列）；
（15）通用全双工异步串行口（UART），由于STC12系列是高速的8051，也可
再用定时器软件实现多串口；
（16）SPI同步通信口，主模式/从模式；
（17）工作温度范围：
0～75℃/-40～85℃；
I/O口配置：
STC12C2052系列单片机[5]其所有I/O口均可由软件配置成4种工作类型之一，如下表所示。
4种类型分别为：
准双向口（标准8051输出模式）、推挽输出、仅为输入（高阻）或开漏输出功能。
每个口由2个控制寄存器中的相应位控制每个引脚工作类型。
STC12C2052系列单片机上电复位后为准双向口（标准805输出模式）模式。
1、I/O口工作类型设定
表2-1P3口设定
P3M0[7:
0]
P3M1[7:
0]
I/O口模式
0
0
准双向口
0
1
推挽输出
1
0
仅为输入
1
1
开漏输出
表2-2P1口设定
P1M0[7:
0]
P1M1[7:
0]
I/O口模式
0
0
准双向口
0
1
推挽输出
1
0
仅为输入
1
1
开漏输出
（1）准双向口输出配制
准双向口输出类型可用做输出和输入功能而不需要重新配制口线输出状态。
这是因为口线输出为1时驱动能力很弱，允许外部电源装置将其拉底。
当
引脚输出为底时，他的驱动能力很强，可吸收相当大的电流。
准双向口有3个
上拉晶体管适应不同的需要。
在3个上拉晶体管中，有1个上拉晶体管称为“弱上拉”当口线寄存器为1且引脚本身也为1时打开。
此上拉提供基本驱动电流使准双向口输出为1。
如果一个引脚输出为1而由外部装置下拉到低时，弱上拉关闭而“极弱上拉”维持开状态，为了把这个引脚强拉为低，外部装置必须有足够的灌电流能力使引脚上的电压降到门槛电压以下。
第2个上拉晶体管，称为“极弱上拉”，当口线锁存为1十打开。
当引脚悬空时，这个极弱上拉源产生很弱的上拉电流将引脚上拉为高电平。
第3个上拉晶体管称为“强上拉”。
当口线锁存器由0到1跳变时，这个上拉用来加快准双向口由逻辑0到逻辑1转换。
当发生这种情况时，强上拉打开约2个机器周期以使引脚能够迅速地上拉到高电平。
准双向口输出如图2-1所示。
图2-1准双向口输出
（2）开漏输出配制
当口线锁存器为0时，开漏输出关闭所有上拉晶体管。
当作为一个逻辑输出时，这种配制方式必须有外部上拉，一般通过电阻外接到VDD。
这种方式的下拉与准双向口相同。
开漏端口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。
输出口线配制如图2-2所所示。
图2-2输出口线配制
（3）仅为输入（高阻）配制
输入配制如图2-3所示。
输入口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。
图2-3高阻配制
（4）推挽输出配制
推挽输出配制的下拉结构与开漏输出以及准双向口的下拉结构相同，当锁存器为1时提供持续的强上拉。
推挽模式一般用于需要更大驱动电流饿情况。
推挽引脚配制如图2-4所示。
图2-4推挽引脚配制
2、看门狗应用
表2-3看门狗工作寄存器
地址
7
6
5
4
3
2
1
0
E1H
WDT_FLAG
-
EN_WDT
CLR_WDT
IDLE_WDT
PS2
PS1
PS0
WDT_FLAG：
看门狗溢出标志位,当溢出时，该位由硬件置1，可用软件将其清0。
EN_WDT：
看门狗允许位,当设置为“1”时，看门狗启动。
CLR_WDT：
看门狗清“0”位,当设为“1”时，看门狗将重新计数。
硬件将自动清“0”此位。
IDLE_WDT：
看门狗“IDLE”模式位,当设置为“1”时,看门狗定时器在“空闲模式”计数，当清“0”该位时,看门狗定时器在“空闲模式”时不计数。
PS2,PS1,PS0：
看门狗定时器预分频值，如表2-4所示。
表2-4看门狗定时器分频值
PS2
PS1
PS0
预分频
时值
0
0
0
2
39.3mS
0
0
1
4
78.6mS
0
1
0
8
157.3mS
0
1
1
16
314.6mS
1
0
0
32
629.1mS
1
0
1
64
1.25S
1
1
0
128
2.5S
1
1
1
256
5S
3、PCON寄存器的高级应用
表2-5PCON寄存器
地址
7
6
5
4
3
2
1
0
87h
SMOD
SMOD0
LVDF
POF
GF1
GF0
PD
IDL
POF：
上电复位标志位，单片机停电后，上电复位标志位为1，可由软件清0。
PD：
将其置1时，进入PowerDown模式，可由外部中断低电平触发中断模式
唤醒。
进入掉电模式时，外部时钟停振，CPU、定时器、串行口全部停止工作，
只有外部中断继续工作。
IDL：
将其置1时，进入IDLE模式（空闲），除CPU不工作外，其余仍继续工作。
4、定时器的使用
（1）定时器0和1
定时和计数功能由特殊功能寄存器TMOD的控制位C/T进行选择，TMOD寄存器的各位信息如下表所列。
可以看出，2个定时/计数器有4种操作模式，通过TMOD的M1和M0选择。
2个定时/计数器的模式0、1和2都相同，模式3不同，各模式下的功能如下所述。
寄存器TMOD各位的功能描述
地址
7
6
5
4
3
2
1
0
89h
GATE
C/
M1
M0
GATE
M1
M0
表2-6TMOD寄存器
GATE：
TMOD.7控制定时器1,置1时只有在INT1脚为高及TR1控制位置1时才可
达开定时器/计数器1。
TMOD.3控制定时器0,置1时只有在INT0脚为高及TR0控制位置1时才可打开定时器/计数器0。
C/T：
TMOD.6控制定时器1用作定时器或计数器，清零则用作定时器（从内部系统时钟输入），置1用作计数器（从T1/P3.5脚输入）。
TMOD.2控制定时器0
用作定时器或计数器，清零则用作定时器（从内部系统时钟输入），置1用作计
数器（从T0/P3.4脚输入）。
TMOD.5/TMOD.4定时器/计数器1模式选择，如表2-7所示。
表2-7定时器计数器1
M1
M0
定时器/计数器1模式
0
0
13位定时器/计数器，兼容8048定时器模式，
TL1只用低5位参与分频，TH1整个8位全用
0
1
16位定时器/计数器，TL1、TH1全用
1
0
8位自动重装载定时器，当溢出
时将TH1存放的值自动重装入TL1
1
1
定时器/计数器1此时无效（停止计数）
TMOD.1/TMOD.0定时器/计数器0模式选择，如表2-8所示。
表2-8定时器/计数器2
M1
M0
定时器/计数器0模式
0
0
13位定时器/计数器，兼容8048定时器模式，
TL0只用低5位参与分频，TH0整个8位全用。
0
1
16位定时器/计数器，TL0、TH0全用
1
0
8位自动重装载定时器，当溢出时将TH0存放的值自动重装入TL0。
1
1
定时器0此时作为双8位定时器/计数器。
TL0作为一个
8位定时器/计数器，通过标准定时器0的控制位控制。
TH0仅作为一个8位定时器，由定时器1的控制位控制。
（2）模式0
将定时器设置成模式0时类似8048定时器，即8位计数器带32分频的预分频器。
下图所示为模式0工作方式。
此模式下，定时器配置为13位的计数器，由TLn的低5位和THn的8位所构成。
TLn低5位溢出向THn进位，THn计数溢出置位TCON中的溢出标志位TFn（n=0，1）。
GATE=0时，如TRn=1，则定时器计数。
GATE=1时，允许由外部输入INT1控制定时器1，INT0控制定时器0，这样可实现脉宽测量。
TRn为TCON寄存器内的控制位，TCON寄存器各位的具体功能描述见TCON寄存器各
位的具体功能描述表。
图2-5定时器/计数器0和定时器/计数器1的模式0
寄存器TCON各位的功能描述,如表2-9所示。
表2-9TCON寄存器
地址
7
6
5
4
3
2
1
0
88H
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
TF1:
定时器/计数器1溢出标志位。
当T1被允许计数后，T1从初值开始加1计数，最高位产生溢出时，置“1”TF1，并向CPU请求中断，当CPU响应时，由硬件清“0”TF1，TF1也可以由程序查询或清“0”。
TR1:
定时器T1的运行控制位。
该位由软件置位和清零。
当GATE（TMOD.7）=0，TR1=1时就允许T1开始计数，TR1=0时禁止T1计数。
当GATE（TMOD.7）=1，TR1=1且INT1输入高电平时，才允许T1计数。
TF0:
定时器/计数器0溢出标志位。
当T0被允许计数后，T0从初值开始加1计数，最高位产生溢出时，置“1”TF0，并向CPU请求中断，当CPU响应时，由硬件清“0”TF0，TF0也可以由程序查询或清“0”。
TR0:
定时器T0的运行控制位。
该位由软件置位和清零。
当GATE（TMOD.3）=0，TR0=1时就允许T0开始计数，TR1=0时禁止T0计数。
当GATE（TMOD.3）=1，TR0=1且INT0输入高电平时，才允许T0计数。
IE1:
外部中断1中断请求标志位。
当主机响应中断转向该中断服务程序执行时，由内部硬件自动将IE1位清0。
IT1:
外部中断1触发方式控制位。
IT1=0时，外部中断1为低电平触发方式，
当INT1（P3.3）输入低电平时，置位IE1。
采用低电平触发方式时，外部中断源
（输入到INT1）必须保持低电平有效，直到该中断被CPU响应，同时在该中断服务程序执行完之前，外部中断源必须被清除（P3.3要变高），否则将产生另一
次中断。
当IT1=1时，则外部中断1（INT1）端口由“1”→“0”下降沿跳变，激活中断请求标志位IE1，向主机请求中断处理。
IE0:
外部中断0中断请求标志位。
当主机响应中断转向该中断服务程序执行时，由内部硬件自动将IE0位清0。
IT0:
外部中断1触发方式控制位。
IT0=0时，外部中断0为低电平触发方式，当INT0（P3.2）输入低电平时，置位IE0。
采用低电平触发方式时，外部中断源（输入到INT0）必须保持低电平有效，直到该中断被CPU响应，同时在该中断服务程序执行完之前，外部中断源必须被清除（P3.2要变高），否则将产生另一次中断。
当IT0=1时，则外部中断0（INT0）端口由“1”→“0”下降沿跳变，激活中断请求标志位IE1，向主机请求中断处理。
（2）模式1
模式1除了使用了THn及TLn全部16位外，其他与模式0完全相同。
图2-6定时器/计数器0和定时器/计数器1的模式1
（3）模式2
此模式下定时器/计数器0和1作为可自动重装载的8位计数器（TLn），如图2-7所示。
TLn的溢出不仅置位TFn，而且将THn内容重新装入TLn，THn内容由软件预置，重装时THn内容不变。
模式2的操作对于定时器0及定时器1是相同的。
图2-7定时器/计数器0和1的模式2
（4）模式3
对定时器1，在模式3时，定时器1停止计数，效果与将TR1设置为0相同。
对定时器0，此模式下定时器0的TL0及TH0作为2个独立的8位计数器。
图2-8为模式3时的定时器0逻辑图。
TL0占用定时器0的控制位：
C/T、GATE、TR0、INT0及TF0。
TH0限定为定时器功能（计数器周期），占用定时器1的TR1及TF1。
此时，TH0控制定时器1中断。
模式3是为了增加一个附加的8位定时器/计数器而提供的，使单片机具有三个定时器/计数器。
模式3只适用于定时器/计数器0，定时器T1处于模式3时相当于TR1=0，停止计数（此时T1可用来作串行口波特率发生器），而T0可作为两个定时器用。
图2-8定时/计数器0的模式3
5、在实际应用中应注意的问题如下:
（1）定时/计数器的实时性
定时/计数器启动计数后，当计满回0溢出向主机请求中断处理，由内部硬件自动进行。
但从回0溢出请求中断到主机响应中断并作出处理存在时间延迟，且这种延时随中断请求时的现场环境的不同而不同，一般需延时3个机器周期以上，这就给实时处理带来误差。
大多数应用场合可忽略不计，但对某些要求实时性苛刻的场合，应采用补偿措施。
这种由中断响应引起的时间延时，对定时/计数器工作于方式0或1而言有两种含义：
一是由于中断响应延时而引起的实时处理的误差；二是如需多次且连续不间断地定时/计数，由于中断响应延时，则在中断服务程序中再置计数初值时已延误了若干个计数值而引起误差，特别是用于定时就更明显
例如选用定时方式1设置系统时钟，由于上述原因就会产生实时误差。
这种场合应采用动态补偿办法以减少系统始终误差。
所谓动态补偿，即在中断服务程序中对THx、TLx重新置计数初值时，应将THx、TLx从回0溢出又重新从0开始继续计数的值读出，并补偿到原计数初值中去进行重新设置。
可考虑如下补偿方法：
CLREA；禁止中断
MOVA，TLx；读TLx中已计数值
ADDA，#LOW；LOW为原低字节计数初值
MOVTLx，A；设置低字节计数初值
MOVA，#HIGH；原高字节计数初值送A
ADDCA，THx；高字节计数初值补偿
MOVTHx，A；置高字节计数初值
SETBEA；开中断
（2）动态读取运行中的计数值
在动态读取运行中的定时/计数器的计数值时，如果不加注意，就可能出错。
这是因为不可能在同一时刻同时读取THx和TLx中的计数值。
比如，先读TLx后读THx，因为定时/计数器处于运行状态，在读TLx时尚未产生向THx进位，而在读THx前已产
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