红外解码液晶显示设计的Proteus仿真

解放军理工大学通信工程学院 薛 红

南京军区军务部 李宇宙

解放军理工大学通信工程学院 倪 雪 苏 勇

红外解码液晶显示设计的Proteus仿真

解放军理工大学通信工程学院 薛 红

南京军区军务部 李宇宙

解放军理工大学通信工程学院 倪 雪 苏 勇

本论文主要介绍红外遥控解码显示设计，接收程序的通用性好，易于移植到其他红外遥控接收装置。其主要包含控制器模块、红外接收模块、12864液晶屏显示模块和EEPROM外部存储器模块。此设计以ATMEL公司AT89S52单片机为系统的控制核心，采用1838红外接收头及12864液晶屏显示等为硬件主体，实现红外遥控解码并显示。软件部分用Keil C进行模块化设计，基于Proteus强大的仿真功能和丰富的元件仿真模型，直观地观测出电路的仿真效果，成功完成红外解码液晶显示设计任务。

AT89S52；红外解码；LCD12864；Proteus

1.引言

红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电气装置上也纷纷采用红外遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。一般由专门的芯片来进行编码，调制然后发射，接收端接收到红外信号后进行放大、解调、然后送到专门的芯片去进行解码输出。本设计主要包含控制模块、红外接收模块、液晶解码显示模块和EEPROM外部存储器模块。此设计以ATMEL公司AT89S52单片机为系统的控制核心，采用1838红外接收头及12864液晶屏等为硬件主体，实现红外遥控解码并显示。软件部分用Keil C进行模块化设计，成功完成红外解码液晶显示设计任务，并且通过Proteus[1]进行仿真。

2.系统构成与工作原理

红外解码液晶显示电路的硬件功能框图如图1所示，主要由单片机控制单元、时钟电路、复位电路、液晶显示电路[2]、红外接收电路、ISP下载电路和外部存储扩展电路等部分组成。整个系统工作时，通过红外接收电路解码，还原出发射端的信号波形，由LCD12864液晶模块显示出来。此设计以ATMEL公司AT89S52单片机为系统的控制核心，采用1838红外接收头及LCD12864液晶模块等为硬件主体，实现红外遥控解码并显示。

软件部分用Keil C进行模块化设计，最终达到软硬件结合的效果，成功完成红外解码液晶显示设计任务。整个系统的软件设计采用了自顶向下的模块化结构方式，将各个功能分成独立模块，由系统的程序统一管理执行。图2是红外解码显示的主流程图，图3是EEPROM写入数据流程图。系统在调试运行的时候，采用Proteus软件进行仿真，直接看程序运行和电路工作的过程和结果。

3.系统硬件设计

3.1 主控制电路设计

目前市场上单片机种类繁多，性能价格各异；根据设计需要，我们选择ATMEL公司的AT89S52单片机，AT89S52[3]是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

3.2 红外接收电路设计

图1 系统结构框图

图2 红外解码显示流程图 图3 EEPROM写入数据流程图

图4 单片机主控制电路

图5 红外接收模块

图6 红外接收电路

图7 LCD显示电路

图8 存储器扩展和ISP下载电路

图9 软件主界面

图10 LCD12864显示的第1页内容

图11 LCD12864显示的第2页内容

图12 实际电路显示

本设计采用型号为1838的一体化红外接收头，图5所示：红外接收头有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22uf以上。一般在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。接收设计电路如图6所示。

3.3 LCD显示电路设计

12864是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。

3.4 存储器扩展和ISP下载电路设计

本设计需要存储大量的汉字、数字、字符的取模值，单片机本身的8K Flash不足，所以选择了一个16K的外部存储器AT24C16，总线上的所有的操作都是由SDA和SCL两个脚位的状态来确定的，共有四个状态：开始，停止，数据以及应答。在线下载时P1.5、P1.6和P1.7存在第二功能，P1.5第二功能为MOSI即主机发送从机接收；P1.6第二功能为MISO即主机接收从机发送；P1.7第二功能为SCK即时钟脉冲信号由主机发送。当复位脚RST接高电平一直处于复位状态时就可用第二功能了，所以在ISP下载板上有一条线接至AT89S52的第9脚（RST）上。图8所示为存储器扩展和ISP下载电路。

4.Proteus仿真调试

英国Labcenter electronics公司推出了嵌入式设计仿真与开发平台Proteus，用户可以根据需要搭建开发平台，将编译好的目标代码加载到芯片中。目前支持的编译器有Keil，GUN以及IAR等。先通过Proteus仿真，再移植到相应的硬件电路，可以减小系统开发支出和周期。它除了有和其他EDA工具一样的原理图编辑、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，还有一些虚拟的仪器及仪表[4]，而这些仪器及仪表非常适合分析电子电路。另外Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，设计者可以直观地观测到仿真效果。Proteus软件具有4大功能模块，即智能原理图设计模块、完善的电路仿真功能模块、独特的单片机协同仿真功能模块和实用的PCB设计平台。

Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。

5.结语

本设计成功完成红外解码液晶显示设计任务，并且通过Proteus进行仿真。本设计的LCD12864显示设计，可以为将来的相关程序开发所使用。其中的I2C总线及外部ROM的设计可以实现16K数据的存储及读取，为将来解决单片机内部ROM不足问题和掉电保存问题提供相应的帮助。利用仿真功能强大、仿真元件模型丰富的Proteus软件对整体电路进行了设计和仿真分析，缩短了设计周期，提高了设计效率，降低设计成本。

[1]周润景.基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006:121-124.

[2]韩东晖,张书国.基于单片机的液晶显示器的设计与实现[J].电脑与开发应用,2011,24(12):48-50.

[3]张爱雪,顾惠芬.液晶显示模块与8031单片机的接口及编程[J].仪表技术,2005(3):55-57.

[4]刘慧,李天博.基于proteus的单片机虚拟实验室系统[J].科技传播,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

薛红（1980—），女，硕士，讲师，主要研究方向：嵌入式系统、驱动与控制电路。