紅外解碼液晶顯示設計的Proteus仿真

解放軍理工大學通信工程學院 薛 紅

南京軍區軍務部 李宇宙

解放軍理工大學通信工程學院 倪 雪 蘇 勇

紅外解碼液晶顯示設計的Proteus仿真

解放軍理工大學通信工程學院 薛 紅

南京軍區軍務部 李宇宙

解放軍理工大學通信工程學院 倪 雪 蘇 勇

本論文主要介紹紅外遙控解碼顯示設計，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外部存儲器模塊。此設計以ATMEL公司AT89S52單片機為系統的控制核心，采用1838紅外接收頭及12864液晶屏顯示等為硬件主體，實現紅外遙控解碼并顯示。軟件部分用Keil C進行模塊化設計，基于Proteus強大的仿真功能和豐富的元件仿真模型，直觀地觀測出電路的仿真效果，成功完成紅外解碼液晶顯示設計任務。

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、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空調機以及玩具等其它小型電氣裝置上也紛紛采用紅外遙控。工業設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環境下，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進行編碼，調制然后發射，接收端接收到紅外信號后進行放大、解調、然后送到專門的芯片去進行解碼輸出。本設計主要包含控制模塊、紅外接收模塊、液晶解碼顯示模塊和EEPROM外部存儲器模塊。此設計以ATMEL公司AT89S52單片機為系統的控制核心，采用1838紅外接收頭及12864液晶屏等為硬件主體，實現紅外遙控解碼并顯示。軟件部分用Keil C進行模塊化設計，成功完成紅外解碼液晶顯示設計任務，并且通過Proteus[1]進行仿真。

2.系統構成與工作原理

紅外解碼液晶顯示電路的硬件功能框圖如圖1所示，主要由單片機控制單元、時鐘電路、復位電路、液晶顯示電路[2]、紅外接收電路、ISP下載電路和外部存儲擴展電路等部分組成。整個系統工作時，通過紅外接收電路解碼，還原出發射端的信號波形，由LCD12864液晶模塊顯示出來。此設計以ATMEL公司AT89S52單片機為系統的控制核心，采用1838紅外接收頭及LCD12864液晶模塊等為硬件主體，實現紅外遙控解碼并顯示。

軟件部分用Keil C進行模塊化設計，最終達到軟硬件結合的效果，成功完成紅外解碼液晶顯示設計任務。整個系統的軟件設計采用了自頂向下的模塊化結構方式，將各個功能分成獨立模塊，由系統的程序統一管理執行。圖2是紅外解碼顯示的主流程圖，圖3是EEPROM寫入數據流程圖。系統在調試運行的時候，采用Proteus軟件進行仿真，直接看程序運行和電路工作的過程和結果。

3.系統硬件設計

3.1 主控制電路設計

目前市場上單片機種類繁多，性能價格各異；根據設計需要，我們選擇ATMEL公司的AT89S52單片機，AT89S52[3]是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。

3.2 紅外接收電路設計

圖1 系統結構框圖

圖2 紅外解碼顯示流程圖 圖3 EEPROM寫入數據流程圖

圖4 單片機主控制電路

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 存儲器擴展和ISP下載電路

圖9 軟件主界面

圖10 LCD12864顯示的第1頁內容

圖11 LCD12864顯示的第2頁內容

圖12 實際電路顯示

本設計采用型號為1838的一體化紅外接收頭，圖5所示：紅外接收頭有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。紅外監測二極管監測到紅外信號，然后把信號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，而不論紅外發射器和接收器的距離遠近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負載波，通過解調電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發射端的信號波形。紅外接收頭內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，進一步降低電源干擾。接收設計電路如圖6所示。

3.3 LCD顯示電路設計

12864是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅動器/列驅動器及128×64全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點陣)漢字。

3.4 存儲器擴展和ISP下載電路設計

本設計需要存儲大量的漢字、數字、字符的取模值，單片機本身的8K Flash不足，所以選擇了一個16K的外部存儲器AT24C16，總線上的所有的操作都是由SDA和SCL兩個腳位的狀態來確定的，共有四個狀態：開始，停止，數據以及應答。在線下載時P1.5、P1.6和P1.7存在第二功能，P1.5第二功能為MOSI即主機發送從機接收；P1.6第二功能為MISO即主機接收從機發送；P1.7第二功能為SCK即時鐘脈沖信號由主機發送。當復位腳RST接高電平一直處于復位狀態時就可用第二功能了，所以在ISP下載板上有一條線接至AT89S52的第9腳（RST）上。圖8所示為存儲器擴展和ISP下載電路。

4.Proteus仿真調試

英國Labcenter electronics公司推出了嵌入式設計仿真與開發平臺Proteus，用戶可以根據需要搭建開發平臺，將編譯好的目標代碼加載到芯片中。目前支持的編譯器有Keil，GUN以及IAR等。先通過Proteus仿真，再移植到相應的硬件電路，可以減小系統開發支出和周期。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還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，設計者可以直觀地觀測到仿真效果。Proteus軟件具有4大功能模塊，即智能原理圖設計模塊、完善的電路仿真功能模塊、獨特的單片機協同仿真功能模塊和實用的PCB設計平臺。

Proteus與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節的矛盾和現象。

5.結語

本設計成功完成紅外解碼液晶顯示設計任務，并且通過Proteus進行仿真。本設計的LCD12864顯示設計，可以為將來的相關程序開發所使用。其中的I2C總線及外部ROM的設計可以實現16K數據的存儲及讀取，為將來解決單片機內部ROM不足問題和掉電保存問題提供相應的幫助。利用仿真功能強大、仿真元件模型豐富的Proteus軟件對整體電路進行了設計和仿真分析，縮短了設計周期，提高了設計效率，降低設計成本。

[1]周潤景.基于PROTEUS的電路及單片機系統設計與仿真[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006:121-124.

[2]韓東暉,張書國.基于單片機的液晶顯示器的設計與實現[J].電腦與開發應用,2011,24(12):48-50.

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

[4]劉慧,李天博.基于proteus的單片機虛擬實驗室系統[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、驅動與控制電路。