msp430大作业

1、基于msp430单片机的遥控器设计报告 学号_02121427_ 班级_021215_ 姓名_董国庆_一、摘要红外遥控器在家电中得到了广泛应用，但各产品的遥控器不能相互兼容，使得生活中遥控器数目越来越多，使用时常混淆。另外，若遥控器丢失，找到配套的遥控器也很困难。具有学习功能的智能遥控器以普通的低成本单片机为核心，能解码与记忆遥控器编码，并模拟发射，是一个遥控器可以代替多个遥控器控制多个电器，是一种智能化的控制工具。我在此介绍的多功能红外遥控器是使用msp430单片机作为整个系统的主控芯片，具有多功能自适应性，两种工作状态：学习状态和控制状态。可以对多种遥控器进行解码以及自学习功能，即实现了对

2、多种电器的遥控控制功能。二、硬件设计红外遥控发射及其编码 红外遥控发射器采用一块大规模集成电路(lsi)，当按压功能指令键盘时，由lsi产生经过调制的串行编码，通过激励电路，驱动红外线发光二极管发光，将编码信号经红外线二次调制后发射出去。二次调制首先是用与键盘操作相对应的控制信号对38到40 khz左右的载波信号进行脉冲调制，然后再去对波长约为950 nm的红外光载波进行第二次幅度调制，即用驱动红外线发光二极管方法产生红外遥控信号。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565 ms、间隔0.56 ms、周期为1

3、.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565 ms、间隔1.685 ms、周期为2.25 ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图所示：遥控器的“0”和“1”上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38 khz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图所示：完整的红外数据编码图遥控信号编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后16位为8位操作码(功能码)及其反码。遥控器在按键按下后，周期行地发出同一种32位二进制码，周期约为108 ms。一组码本身的持

4、续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4562 ms之间。当一个键按下超过36 ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，这108 ms发射代码由一个起始码(9 ms)，一个结束码(4.5 ms)，低8位地址码(9 ms18 ms)，高8位地址码(9 ms18 ms)，8位数据码(9 ms18 ms)和这8位数据的反码(9 ms18 ms)组成。如果键按下超过108 ms仍未松开，接下来发射的代码(连发代码)将仅由起始码(9 ms)和结束码(4.5 ms)组成。红外遥控接收及其解码 解码的关键是如何识别“0”和“1”，由于接收代码是发射代码的反码，发射代码中

5、“0”和“1”的高电平宽度相同，低电平宽度不同，所以，从位的定义我们可以发现接收代码中“0”、“1”均以0.56 ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56 ms，“1”为1.68 ms，所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56 ms低电平过后，开始延时，0.56 ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56 ms长些，但又不能超过1.12 ms，否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取(1.12ms+0.56ms)/2=0.84ms最晚可靠，一般取0.84 ms左右均可。红外系统硬件设计 红外

6、遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成。遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接受他完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部cpu完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。红外系统整体设计框图红外接收电路设计 接收电路使用集成一体化红外接收头sm0038，sm0038对外只有3个引脚：vs、gnd和1个脉冲信号输出

7、引脚out。与单片机接口非常方便。vcc接电源(+5 v)并经电容进行滤波，以避免电源干扰；gnd接系统的地线(0 v)；脉冲信号输出接cpu的中断输入引脚。采取这种连接方法，软件解码既可工作于查询方式，也可工作于中断方式。红外发射电路设计 因为发光二极管的发光距离与其发射功率成正比，为了提高发光二极管的发光距离，必须提高它的发射功率，也就是使红外发光二极管工作于脉冲状态。可以用两种方法来实现：一是用硬件方法，即设计脉冲电路来产生占空比尽量小的脉冲载波信号；另一种就是用软件来控制msp430的输出端p2.0，让其输出即为占空比较小的脉冲信号。红外遥控发射模块框图如图是目前所有红外遥控器发射电路

8、的功能组成，其中的编码器即调制信号，按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。例如用于电视机、vcd、dvd和组合音响的遥控发射的编码器，因其控制功能多达50种以上，此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程，然而对控制功能少的红外遥控器，其编码器是简单而灵活。前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码，而后者适用于一般电子技术人员和电子爱好者的编码。图2-4中的38 khz振荡器即载波信号比较简单，但专业用的和业余用的也有区别，专业用的振荡器采用了晶振，而后者一般是rc振荡器。例如彩电红外遥控器上的发射端用了455 khz的晶振，是经过整数分频的，分频系数为12，

9、即455khz12=37.9khz。当然也有一些工业用的遥控系统，采用36 khz、40 khz或56 khz等的载波信号。上图中中编码器的编码信号对38 khz的载波信号进行调制，在经红外发射管d向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再做处理。利用红外线的特点，可以制作多路遥控器。在遥控发射电路中，有两种电路，即编码器和38 khz载波信号发生器。在不需要多路控制的应用电路中，可以使用常规集成电路组成路数不多的红外遥控发射和接收电路，该电路无需使用较复杂的专用编译码器，因此制作容易。单片机控制红外发射电路设计这里利用软件来实现这个功能。即在需要输出高电平的时候，让程序定时把p

10、2.1口输出状态反向，其中定时时间是由指令数和指令周期来决定的，每条指令的指令执行周期是固定的，所以如果想让反向频率高一些，则让指令执行的少一些，反之就让指令多一些。可见输出信号占空比可以由定时时间的长短来决定，这样就可以在高电平时输出占空比尽量小的脉冲信号。因为接收头对38 khz的光信号转换能力比较强，所以把高电平的频率设置为38 khz。在需要输出低电平的时候，控制p2.1口一直为低就可以了。红外发光二极管发射时，先发一段前导码，以检验这组码是否为想要的码。前导码由一个9 ms的高电平和一个4 ms的低电平组成。然后再发32位数据代码，其中高电平为0.5 ms，低电平为0.5 ms的一个

11、周期为代码“0”；高电平为0.5 ms，低电平为1.5 ms的一个周期为代码“1”，为了提高发射功率，实际工作时，发光二极管的高电平用38 khz的载波信号载波，低电平则一直为低。矩阵键盘原理分析行列扫描式键盘又叫矩阵键盘，矩阵键盘电路主要是对msp430单片机的一般i/o口来进行扩展设计。矩阵键盘由行线和列线组成。矩阵键盘通过扫描来实现捕获键盘的输入。所谓扫描就是单片机不断地对行线一次设置低电平，然后检查列线的输入状态，从而确定键盘是否有输入。如图，为键盘的电路设计图。键盘电路p1.0、p1.1、p1.2、p1.3分别为键盘的列线。p1.4、p1.5、p1.6、p1.7为键盘的行线。列线为输

12、入口，行线为输出口。由于所有列线都上拉到3.3v，所以在没有任何键被按下时，所有列线上都为高电平。当往相应的行线上输出低电平，如果键盘上某个键被按下时，则某个列线就为低电平，单片机读取该列线的状态就可以判断某个被按下，这就是键盘的扫描原理。由于msp430单片机的p1口具有中断功能，因此在软件设计时，可以采用一般i/o口来实现键盘输入，也可以利用p1口的中断功能来实现键盘输入。三、程序设计一般i/0口方式的程序设计根据上面的原理分析，软件主要是基于扫描实现的。软件通过设置行线上的输出，读取列线上的状态来获取键盘的输入值，整个程序处于键盘的扫描状态。在实际的应用中，有时候按键的抖动可能引起误判，

13、所以在程序设计时必须考虑消除抖动。如图所示为程序流程图。一般i/o方式程序设计流程图可以看出，整个程序包括端口初始化、键盘扫描、抖动消除和键盘识别等几个部分，下面具体分析键盘扫描程序。键盘扫描程序主要是等待按键的按下，如果有按键按下，则进行按键输入分析，在进行键盘扫描的时候，为了简单起见，在等待键盘输入的时候采取的是死循环等待方式，在实际中可以采用其它灵活的方式，具体情况根据系统的需求来确定，下面为具体的程序。int keyscan(void)int np10,np11,np12,np13;int nres = 0;for(;)/读取各个管脚的状态np10 = p1in & bit0;np11

14、 = (p1in & bit1) 1;np12 = (p1in & bit2) 2;np13 = (p1in & bit3) 3;/是否有键被按下if(np10 = 0 | np11 = 0 | np12 = 0 | np13 = 0)break；/有键被按下delay();/延时一点时间，消除抖动/读取各个管脚的状态np10 = p1in & bit0;np11 = (p1in & bit1) 1;np12 = (p1in & bit2) 2;np13 = (p1in & bit3) 3;/是否有键被按下if(np10 = 0 | np11 = 0 | np12 = 0 | np13 = 0

15、)/有键被按下,进行键盘输入分析nres = keyprocess();else return -1; /没有输入，为干扰return nres;其中，delay()为延时程序，用于消除抖动，具体程序如下：void delay()int i;for(i=100;i0;i-); /延时一点时间即可中断功能方式的程序设计由于msp430单片机的p1口有中断功能，因此可以采用中断的方式进行软件设计，采用中断方式实现的软件不需要扫描处理。另外，在端口的初始化时也有所不同，下面是端口初始化的具体程序。void init_port(void)/将p1口的所有的管脚在初始化的时候设置为输入方式p1dir =

16、 0;/将p1口所有的管脚设置为一般i/o口p1sel = 0;/将p1.4、p1.5、p1.6、p1.7设置为输出方向p1dir |= bit4;p1dir |= bit5;p1dir |= bit6;p1dir |= bit7;p1out = 0x00; /先输出低电平p1ie = 0; /将中断寄存器清零p1ies = 0;p1ifg =0;/打开管脚的中断功能/对应的管脚由高到低电平跳变是相应的标志置位p1ie |= bit0;p1ies |= bit0;p1ie |= bit1;p1ies |= bit1;p1ie |= bit2;p1ies |= bit2;p1ie |= bit3

17、;p1ies |= bit3;_eint();/打开中断return;上面的程序中增加了中断设置，并设置成低电平触发中断方式。由于使用中断功能，因此必须打开全局中断使能位。上面的“_eint()；”就是打开全局中断功能使能位。键盘的输入处理可以在p1口的中断服务程序中进行处理。下面为中断服务程序。/处理来自端口1的中断interrupt port1_vector void port_isr(void)delay(); /延时消抖keyprocess();if(p1ifg & bit0)p1ifg &= (bit0); /清除中断标志位if(p1ifg & bit1)p1ifg &= (bit1

18、); /清除中断标志位if(p1ifg & bit2)p1ifg &= (bit2); /清除中断标志位if(p1ifg & bit3)p1ifg &= (bit3); /清除中断标志位lcd1602硬件电路设计如图所示，为msp430与lcd1602的接口电路图，连接电路比较简单，使用p4口作为数据传输接口，使用p3.0、p3.1、p3.2作为液晶控制接口。 液晶硬件连接图lcd1602控制说明状态字说明sta0sta6=d0d7 当前数据地址指针的数值sta7读写操作使能(1：禁止，0：允许)显示模式设置指令码：0x38功能：设置162显示，57点阵，8位数据接口显示开/关及光标设置指令码

19、：00001dcb(8位二进制码)d=1 开显示；d=0 关显示；c=1 显示光标；c=0 不显示光标b=1 光标闪烁；b=0 光标不显示指令码：000001nsn=1 当读或写一个字符后地址指针加1，且光标加1n=0 当读或写一个字符后地址指针减1，且光标减1s=1 当写一个字符，整屏显示左移(n=1)或右移(n=0)s=0 当写一个字符，整屏显示不移动软件程序设计了解了1602的操作时序与指令，将电路连接后，下面开始程序的编写。首先，为了方便程序的书写，我们先对接口进行一下宏定义，这样使得程序易读且清晰。#define datadir p4dir /数据方向选择#define datapo

20、rt p4out#define busy 0x80#define ctrldir p3dir#define clr_rs p3out&=bit0; /rs = p3.0#define set_rs p3out|=bit0;#define clr_rw p3out&=bit1;/rw = p3.1#define set_rw p3out|=bit1;#define clr_en p3out&=bit2;/en = p3.2#define set_en p3out|=bit2;向液晶显示的当前地址写入显示数据void lcdwritedata( uchar data ) /data为要显示的数据

21、waitforenable(); /等待液晶不忙 set_rs; clr_rw; _nop(); dataport = data; /将显示数据写入数据端口 _nop(); set_en; /产生使能脉冲信号 _nop(); _nop(); clr_en;向液晶模块写入命令void lcdwritecommand(uchar cmd,uchar chk) if (chk) waitforenable(); / 检测忙信号? clr_rs; clr_rw; _nop(); dataport = cmd; /将命令字写入数据端口 _nop(); set_en; /产生使能脉冲信号 _nop();

22、_nop(); clr_en;1602的初始化void lcdinit(void) ctrldir |= 0x07; /控制线端口设为输出状态 datadir = 0xff; /数据端口设为输出状态 lcdwritecommand(0x38, 0); /规定的复位操作 delay5ms(); lcdwritecommand(0x38, 0); delay5ms(); lcdwritecommand(0x38, 0); delay5ms(); lcdwritecommand(0x38, 1);/显示模式设置 lcdwritecommand(0x08, 1);/显示关闭 lcdwritecomma

23、nd(0x01, 1); /显示清屏 lcdwritecommand(0x06, 1);/写字符时整体不移动 lcdwritecommand(0x0c, 1);/显示开，不开游标，不闪烁红外数据的解码与存储红外解码程序流程图1.红外解码程序：#include #define ir_pin (p2in & 0x80) /定义红外接收头端口unsigned char ir_buf4; / 用于保存解码结果unsigned int ir_get_low(); unsigned int ir_get_high();/* 函数名称：main功 能：主函数参 数：无返回值 ：无 */void main(v

24、oid) unsigned int temp,delay; char i,j; wdtctl = wdtpw + wdthold; / 关闭看门狗 bcsctl1 &= xt2off; / xt2on bcsctl2 |= selm1 + sels; / mclk为8m for(delay=5000;delay0;delay-); ifg1 &=ofifg; taccr0=0xffff; p2dir =0x00; / 输入设置 p2dir |= bit0; p2out &= bit0; p4dir =0xff; lcdreset(); init_keypad(); dispnchar(0,0,

25、22,init); while(1) restart: while(ir_pin); /等待红外信号 temp=ir_get_low(); if(temp9500) continue; /引导脉冲低电平9000 temp=ir_get_high(); if(temp5000) continue; /引导脉冲高电平4500 for(i=0;i4;i+) /4个字节 for(j=0;j8;j+) /每个字节8位 temp=ir_get_low(); if(temp800) goto restart; temp=ir_get_high(); if(temp2000) goto restart; ir

26、_bufi=1; if(temp1120) ir_bufi|=0x80; /* 函数名称：ir_get_low功 能：计算低电平持续的时间参 数：无 返回值 ：tar*/unsigned int ir_get_low() tar=0x0000; tactl|=tassel1 + taclr + id0 +id1 + mc0; while(!ir_pin & (tar&0x8000)=0); /等待高电平到来 tactl=0x00; return tar; /* 函数名称：ir_get_high功 能：计算高电平持续的时间参 数：无 返回值 ：tar*/unsigned int ir_get_h

27、igh() tar=0x0000; tactl|=tassel1 + taclr + id0 +id1 + mc0; while(ir_pin & (tar&0x8000)=0); tactl=0x00; return tar; 2.红外发送程序#include msp430x16x.h#define sendhp1sel|=bit2;tbcctl4&=ccifg#definesendlp1sel&=bit2#define sendstarttbcctl0&=ccifg;tbcctl0|=ccie/*/char address;char data;uchar count = 0;/遥控所需相关

28、资源初始化void hwinit()/初始化tbtbctl = tbssel_2 + tbclr + mc_1; /tb时钟源：smclk 增模式tbccr0 = 1125 - 1;tbccr4 = 560-40;/初始化tatactl = tassel_2 + mc_1; /smclk，增模式 tacctl1 |= outmod_7;ccr0 = 26;ccr1 = 13;/相关端口初始化 程序由p1.2口发出红外编码(已加入38k载波)/p!sel bit2置1即发出38k的红外，清0即停止发送38k的红外p1out &= bit2;p1dir |= bit2;/发送数据，包括地址码和数据

29、码void senddata(uchar addr,uchar dat)address = addr;/要发送的数据放入对应存储区域data = dat;sendstart; /开始发送/发送引导码 ,tb0中断中调用void sendleadcode()static uchar i = 0;/计数 1.125ms个数i+;switch(i)/9ms高，4.5ms低case 1:sendh; break;/9ms高电平case 9:sendl; break;/4.5ms低电平case 13:sendh; tbccr4 = (tbr+560-401124) ? (tbr+560-40-1124) : (tbr+560-40);if(tbccr41124) tbccr4 = 1124;/防止tbccr4出界i = 0; tbcctl4|=ccie; break;/引导码完成 560us高，准备数据default:break;/发送一位数据 ,tb0中断中调用void sendonebit()uint taddr = (address8)|(address)&0xff);u