作者：Whappy
时间：2024.9.20
总结一下！基础实验到这儿里就圆满结束，历经25天，将51单片机学完并亲自手敲代码近5000行，在手敲代码过程中，明显感觉的看和敲，明显就是不同的感觉，创作不易，在原有的代码上加上自己的想法并加以实现！接下向STM32发起进攻，开始学习！
介绍：
硬件电路
针对于上图两个PNP的三极管主要用来调制的，是因为自然界中有很多红外光，我们想要得到我们需要的的红外光，就要进行调制，通过一个38hz的频率进行调制，因为自然界的红外光不可能以38hz的频率跳动，后期通过滤波器将我们需要的波形提取来就可以了！
还有红外接收头，OUT引脚接收的脉冲特别快，需要我们及时处理，所以，我们采取51单片机的外部中断来对这个脉冲进行处理！
发送和接收装置
通过上述解释：这个高电平和低电平不是我们平常说的一个周期内的高电平，而是一个周期中高低低电平所持续的时间，同样，低电平也是，看上图！
NEC编码
示波器采集的按键波形变化，还是地址码+地址反码+命令字+命令字反码
实物外观
可以看出要控制器所对应的键码值！
51单片机的外部中断
这个外部中断，也是我们常用的一种处理手段，外部中断也比较简单，只需要打开相关寄存器，配置一下外部中断服务函数即可！如下代码
void INT0_Init(void) //打开外部中断相关的的寄存器（寄存器可单独配置）
{IT0 = 1; //配置位低电平触发模式IE0 = 0; //中断标志位EX0 = 1; //外部中断0使能EA = 1; //中断总使能PX0 = 1; //中断最高优先级
}/*
//外部中断0 服务函数
void Int0_Routine() interrupt 0
{Number++;
}
*///注：配置完成之后就可以在主函数中初始化了，在主函数下面加上我们的中断服务函数，即可触发中断
实验一：红外遥控实验(其余代码参考往期实验)
这个程序是使用红外遥控器控制数值的显示，并在LCD1602上输出。主要功能是通过红外接收数据，显示遥控器的地址码、命令码，并且根据接收到的命令对变量 Num 进行增减。
主要流程：
-
LCD 初始化：
LCD_Init()初始化 LCD1602 显示屏。- 在第一行显示 "ADDR CMD NUM" 作为标题。
- 在第二行初始化显示地址码、命令码和变量
Num的值。
-
红外接收初始化：
IR_Init()初始化红外接收功能，准备接收遥控器信号。
-
循环处理红外信号：
IR_GetDataFlag()和IR_GetRepeatFlag()判断是否接收到数据帧或连发帧。- 如果接收到信号：
- 调用
IR_GetAddress()获取遥控器地址码并显示在LCD上。 - 调用
IR_GetCommand()获取遥控器命令码并显示在LCD上。
- 调用
-
处理命令：
- 如果接收到的命令码是
IR_VOL_MINUS（对应遥控器的音量减键），变量Num自减。 - 如果接收到的命令码是
IR_VOL_ADD（对应遥控器的音量加键），变量Num自增。
- 如果接收到的命令码是
-
显示数值：
- 更新LCD，显示变量
Num的值。
- 更新LCD，显示变量
通过遥控器上的音量加减键，用户可以控制数值 Num 的增减，并实时在LCD上看到变化。
main.c
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "IR.h"unsigned char Num;
unsigned char Address;
unsigned char Command;void main()
{LCD_Init();LCD_ShowString(1,1,"ADDR CMD NUM");LCD_ShowString(2,1,"00 00 000");IR_Init();while(1){if(IR_GetDataFlag() || IR_GetRepeatFlag()) //如果收到数据帧或者收到连发帧{Address=IR_GetAddress(); //获取遥控器地址码Command=IR_GetCommand(); //获取遥控器命令码LCD_ShowHexNum(2,1,Address,2); //显示遥控器地址码LCD_ShowHexNum(2,7,Command,2); //显示遥控器命令码if(Command==IR_VOL_MINUS) //如果遥控器VOL-按键按下{Num--; //Num自减}if(Command==IR_VOL_ADD) //如果遥控器VOL+按键按下{Num++; //Num自增}LCD_ShowNum(2,12,Num,3); //显示Num}}
}Timer0.c
#include <REGX52.H>// 定时器0初始化函数，设置定时器0为模式1（16位定时器模式），每1毫秒计时一次，工作在11.0592MHz晶振下
void Timer0_Init()
{TMOD &= 0xF0; // 清除定时器0的模式位（低4位），保留高4位（定时器1的设置）TMOD |= 0x01; // 设置定时器0为模式1（16位定时器）TL0 = 0; // 设置定时器0低8位初值为0TH0 = 0; // 设置定时器0高8位初值为0TF0 = 0; // 清除定时器0的溢出标志位（TF0）TR0 = 0; // 关闭定时器0的计时
}// 设置定时器0计数器值
void Timer0_SetCounter(unsigned int Value)
{TH0 = Value / 256; // 将高8位写入TH0寄存器TL0 = Value % 256; // 将低8位写入TL0寄存器
}// 获取定时器0当前的计数值
unsigned int Timer0_GetCounter(void)
{return (TH0 << 8) | TL0; // 将TH0和TL0的值组合成16位数并返回
}// 启动或停止定时器0的计时功能
// 参数：Flag为1时启动定时器，Flag为0时停止定时器
void Timer0_Run(unsigned char Flag)
{TR0 = Flag; // 根据Flag设置TR0位，1表示启动定时器0，0表示停止定时器0
}
注释说明：
- Timer0_Init()：初始化定时器0为模式1（16位定时器模式），并设置初值。此模式下，定时器从
TH0|TL0组合的16位计数器开始计数，直到溢出。 - Timer0_SetCounter()：根据传入的
Value值，设置定时器的当前计数值。 - Timer0_GetCounter()：获取当前定时器的计数值（16位数），将高8位和低8位组合返回。
- Timer0_Run()：启动或停止定时器的计时功能，通过
Flag参数来控制。
INT0.c
#include <REGX52.H>// 外部中断0初始化函数
void INT0_Init(void)
{IT0 = 1; // 设置外部中断0为下降沿触发模式（1为下降沿触发，0为低电平触发）IE0 = 0; // 清除外部中断0的中断标志位EX0 = 1; // 使能外部中断0EA = 1; // 全局中断使能PX0 = 1; // 设置外部中断0为高优先级（1为高优先级，0为低优先级）
}/*
// 外部中断0的中断服务函数
void Int0_Routine() interrupt 0
{Number++; // 每次触发外部中断0时，将变量 Number 自增
}
- INT0_Init()：初始化外部中断0，将其配置为下降沿触发，并使能相关中断。通过设置中断优先级位来设置其为高优先级中断。
IT0 = 1：配置外部中断0为下降沿触发。IE0 = 0：清除中断标志位，确保没有待处理的中断。EX0 = 1：使能外部中断0。EA = 1：开启全局中断，使单片机响应中断。PX0 = 1：设置外部中断0为高优先级。
- Int0_Routine()：这是外部中断0的中断服务函数，执行中断时该函数会被调用。在该例子中，每次外部中断触发时，变量
Number会自增。
注：中断服务函数 Int0_Routine() 被注释掉，可以根据需要进行启用。
IR.c (核心代码：主要处理红外遥控接收和发送数据)
#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "INT0.h"unsigned int IR_Time; // 用于记录红外信号的时间间隔
unsigned char IR_State; // 用于记录红外接收状态机的状态
unsigned char IR_Data[4]; // 用于存储接收到的红外数据信息
unsigned char IR_pData; // 用于记录当前接收数据的位索引unsigned char IR_DataFlag; // 用于标记是否接收到数据帧
unsigned char IR_RepeatFlag; // 用于标记是否接收到连发信号
unsigned char IR_Address; // 存储接收到的红外遥控器地址
unsigned char IR_Command; // 存储接收到的红外遥控器命令// 红外遥控初始化函数
void IR_Init(void)
{INT0_Init(); // 初始化外部中断0，用于捕获红外接收信号的下降沿Timer0_Init(); // 初始化定时器0，用于计时
}// 获取数据帧标志位的函数
unsigned char IR_GetDataFlag(void)
{if(IR_DataFlag) // 如果收到数据帧标志置位{IR_DataFlag = 0; // 清除数据帧标志return 1; // 返回1表示已接收到数据帧}return 0; // 否则返回0
}// 获取连发信号标志位的函数
unsigned char IR_GetRepeatFlag(void)
{if(IR_RepeatFlag) // 如果收到连发信号标志置位{IR_RepeatFlag = 0; // 清除连发信号标志return 1; // 返回1表示已接收到连发信号}return 0; // 否则返回0
}// 获取接收到的红外遥控地址
unsigned char IR_GetAddress(void)
{return IR_Address;
}// 获取接收到的红外遥控命令
unsigned char IR_GetCommand(void)
{return IR_Command;
}// 外部中断0服务函数，处理红外接收的信号
void Int0_Routine() interrupt 0
{// 状态0：空闲状态，检测到信号开始，重置计时器if(IR_State == 0) {Timer0_SetCounter(0); // 将定时器计数器清零Timer0_Run(1); // 启动定时器IR_State = 1; // 设置状态为1，等待信号}// 状态1：等待Start信号或Repeat信号else if(IR_State == 1) {IR_Time = Timer0_GetCounter(); // 获取上次中断到此次中断的时间Timer0_SetCounter(0); // 计时器清零准备下一次测量// 检测到Start信号if(IR_Time > (12442-500) && IR_Time < (12442+500)){IR_State = 2; // 转换到状态2，准备接收数据}// 检测到Repeat信号else if(IR_Time > (10368-500) && IR_Time < (10368+500)){IR_RepeatFlag = 1; // 置连发信号标志Timer0_Run(0); // 停止定时器IR_State = 0; // 返回空闲状态}else{IR_State = 1; // 未收到有效信号，保持状态1}}// 状态2：接收数据else if(IR_State == 2) {IR_Time = Timer0_GetCounter(); // 获取时间间隔Timer0_SetCounter(0); // 计时器清零// 判断是逻辑0还是逻辑1if(IR_Time > (1032-500) && IR_Time < (1032+500)){IR_Data[IR_pData/8] &= ~(0x01 << (IR_pData % 8)); // 写入逻辑0IR_pData++; // 数据位索引加1}else if(IR_Time > (2074-500) && IR_Time < (2074+500)){IR_Data[IR_pData/8] |= (0x01 << (IR_pData % 8)); // 写入逻辑1IR_pData++; // 数据位索引加1}else{IR_pData = 0; // 出现错误，数据位清零，返回状态1IR_State = 1;}// 如果接收到完整的32位数据if(IR_pData >= 32){IR_pData = 0;// 检查数据的有效性if((IR_Data[0] == ~IR_Data[1]) && (IR_Data[2] == ~IR_Data[3])){IR_Address = IR_Data[0]; // 提取地址码IR_Command = IR_Data[2]; // 提取命令码IR_DataFlag = 1; // 置数据帧标志位}Timer0_Run(0); // 停止定时器IR_State = 0; // 返回空闲状态}}
}
代码思路
-
初始化部分：
-
调用
IR_Init()函数来初始化外部中断0和定时器0，确保红外接收能够计时和响应信号的变化。
-
-
状态机控制：
-
通过
IR_State进行状态管理。程序根据中断触发的时间判断信号类型（启动信号、连发信号或数据）。 -
根据不同状态，程序分别执行启动计时、判断信号类型、接收并解码红外数据的操作。
-
-
数据接收和处理：
-
红外信号的编码通过时间间隔来区分逻辑0和逻辑1。程序根据红外信号的时间长短判断数据位，最终解码成地址和命令。
-
采用位操作将红外信号按位存入
IR_Data数组，并在接收到完整32位数据后校验数据的有效性（利用地址和命令码的互补关系）。
-
-
标志位与状态管理：
-
使用
IR_DataFlag和IR_RepeatFlag来标记是否接收到完整数据帧或连发信号。 -
外部模块可以通过
IR_GetDataFlag()等函数获取这些标志位，并作出相应的处理。
-
函数调用关系
-
IR_Init()初始化中断和定时器。 -
Int0_Routine()是外部中断服务函数，负责处理红外信号，状态机在这个函数中运行。 -
IR_GetDataFlag()和IR_GetRepeatFlag()函数提供了对外的接口，用于其他模块判断红外遥控信号状态。 -
IR_GetAddress()和IR_GetCommand()函数用于获取解码后的红外遥控地址和命令。
目的和好处
-
状态机的设计：通过
IR_State实现多阶段处理红外信号（如空闲、判断信号、数据接收），结构清晰，便于调试与扩展。 -
标志位管理：通过
IR_DataFlag和IR_RepeatFlag等标志位，模块化地提供状态信息，便于其他模块获取数据而不直接干扰中断逻辑。 -
位操作与定时器结合：通过定时器捕获时间差，结合位操作解码数据，使得红外信号的处理精确而高效。
思想方法
-
模块化设计：将不同功能（如定时器、外部中断、信号解码）分离为不同的函数，方便维护和扩展。
-
状态机模型：通过有限状态机的方式处理信号，能够清晰管理不同阶段的任务，避免逻辑混乱。
-
时间敏感的处理：通过定时器精确测量时间，结合中断机制，高效地接收和处理红外信号。
实验二：红外遥控控制电机调速实验（其余代码往期实验）
目的是通过红外遥控器来控制电机的转速，并通过数码管显示当前速度值。具体功能如下：
-
红外遥控输入：
-
程序接收红外遥控器的命令码，根据不同的按键（如
IR_0,IR_1,IR_2,IR_3）来设置不同的电机速度。
-
-
电机速度控制：
-
程序根据遥控器的命令，通过
Motor_SetSpeed()函数来调整电机的实际转速。设定的速度分为4个级别：停止、50%、75%、100%。
-
-
数码管显示：
-
使用数码管
Nixie()来显示当前的速度状态，将当前的速度级别（0、1、2、3）显示在数码管上。
-
总体思想
-
模块化设计：
-
程序分为几个独立模块，如
Motor_Init()初始化电机，IR_Init()初始化红外接收，Motor_SetSpeed()设置电机转速，Nixie()用于显示当前速度值。这样的设计便于调试和扩展。
-
-
红外控制：
-
利用红外接收模块，通过接收遥控器发送的命令码，改变电机的速度。程序通过不断检查是否有数据帧到来，一旦收到有效数据，就解析命令码并做出响应。
-
-
状态机思想：
-
代码使用简单的状态判断（速度级别为0到3），根据不同的命令调整电机的运行状态，并通过显示屏实时反馈当前状态。这种逻辑使得代码结构清晰，处理不同输入时能够快速响应。
-
-
解耦合和灵活性：
-
将电机控制和遥控器输入解耦合，遥控器只需发出简单的命令，电机部分负责实现速度控制。通过简单扩展，系统可以支持更多的命令和功能，例如控制电机的方向或其他附加功能。
-
这样做的好处
-
可扩展性：功能可以方便地扩展，比如增加更多速度级别或其他控制命令，代码结构简单易懂，模块化设计便于维护。
-
用户友好：通过遥控器方便地控制电机运行，数码管实时显示当前状态，用户能直观地知道电机运行情况。
-
高效运行：通过红外信号触发的状态机结构，使得程序在低资源消耗下响应快速。
main.c
void main()
{Motor_Init(); // 电机初始化IR_Init(); // 红外遥控初始化while(1) // 主循环{if(IR_GetDataFlag()) // 如果接收到红外遥控的有效数据帧{Command = IR_GetCommand(); // 获取遥控器发来的命令码// 根据不同的遥控命令码设置速度值if(Command == IR_0) { Speed = 0; } // 命令码为 0，速度设为 0if(Command == IR_1) { Speed = 1; } // 命令码为 1，速度设为 1if(Command == IR_2) { Speed = 2; } // 命令码为 2，速度设为 2if(Command == IR_3) { Speed = 3; } // 命令码为 3，速度设为 3// 根据速度值调整电机的实际转速if(Speed == 0) { Motor_SetSpeed(0); } // 速度0，电机停止if(Speed == 1) { Motor_SetSpeed(50); } // 速度1，电机以50%的功率运行if(Speed == 2) { Motor_SetSpeed(75); } // 速度2，电机以75%的功率运行if(Speed == 3) { Motor_SetSpeed(100); } // 速度3，电机以100%的功率运行}Nixie(1, Speed); // 数码管显示当前速度值}
}
IR.c(同上)
INT0.c（同上）
Timer0.c（同上）
Timer1.c
#include <REGX52.H>// 定时器1初始化函数，用于配置定时器1，产生一个100微秒的定时中断。
/**
* @brief 定时器初始化（51单片机软件内置配置的定时器）
* @param 无
* @retval 无
*/
void Timer1_Init() //100微秒@11.0592MHz
{TMOD &= 0x0F; // 清除定时器1的模式位，保持定时器0的模式不变TMOD |= 0x10; // 设置定时器1为模式1，即16位定时模式TL0 = 0xA4; // 设置定时器1的低位初值为0xA4TH0 = 0xFF; // 设置定时器1的高位初值为0xFFTF0 = 0; // 清除定时器1的溢出标志位TR0 = 1; // 启动定时器1// 启用定时器中断ET0 = 1; // 打开定时器1中断EA = 1; // 打开总中断PT0 = 0; // 设置定时器1中断优先级为低优先级
}/* 定时器中断函数模板 */
/*
void Timer0_Rountine(void) interrupt 3
{static unsigned int T0Count; // 用于记录定时器0的计数TL0 = 0x66; // 设置定时初值TH0 = 0xFC; // 设置定时初值T0Count++; // 每次中断发生时自增1if(T0Count >= 1000) // 1000次中断（即1秒）后执行翻转P2_0口{T0Count = 0;P2_0 = ~P2_0; // 反转P2_0引脚的输出电平，达到控制外部设备的效果}
}
*/Motor.c
#include <REGX52.H>
#include "Timer1.h"sbit Motor = P1^0; // 将 P1 口的第0位定义为 Motor 引脚，用于控制电机的开关unsigned char Counter, Compare; // Counter 用于计时，Compare 用于占空比比较/*** @brief 电机初始化函数，初始化定时器1* @param 无* @retval 无*/
void Motor_Init()
{Timer1_Init(); // 调用定时器1初始化函数，开始计时
}/*** @brief 设置电机转速* @param Speed 速度参数，范围为0-100，用于调节电机的占空比* @retval 无*/
void Motor_SetSpeed(unsigned char Speed)
{Compare = Speed; // 将传入的速度值赋给 Compare，作为占空比参考值
}/*** @brief 定时器1中断服务函数* 使用定时器实现 PWM 调速功能* @param 无* @retval 无*/
void Timer1_Rountine(void) interrupt 3 // 定时器1中断函数
{TL0 = 0xA4; // 设置定时器初值，确保每次中断后保持相同的定时时间TH0 = 0xFF; // 设置定时器高位初值Counter++; // 每次中断时，计时器 Counter 自增1Counter %= 100; // 将 Counter 限制在 0 到 99 的范围内，形成 100 个周期（模拟 PWM 占空比）// 比较 Counter 和 Compare 的值，用于控制占空比if(Counter < Compare){Motor = 1; // 如果 Counter 小于 Compare，电机引脚输出高电平，电机通电工作}else{Motor = 0; // 如果 Counter 大于或等于 Compare，电机引脚输出低电平，电机停止工作}
}
代码说明
-
Motor_Init():-
初始化电机控制模块，内部调用了
Timer1_Init()函数，启动定时器1以实现电机的速度控制。
-
-
Motor_SetSpeed():-
该函数用于设置电机的转速。传入的
Speed参数（范围0-100）表示电机速度的占空比，控制电机开启的时间占整个周期的比例。
-
-
Timer1_Rountine():-
定时器1的中断服务函数，用于实现电机的PWM（脉宽调制）控制。
-
定时器每触发一次中断，
Counter自增并与设定的占空比Compare进行比较：-
如果
Counter小于Compare，电机引脚输出高电平（电机运行）。 -
如果
Counter大于或等于Compare，电机引脚输出低电平（电机停止）。
-
-
通过这种方式，程序控制了电机开启与关闭的比例，从而调整电机的转速。
-
总体思想
通过定时器中断实现 PWM 控制，以调节电机的工作状态。Counter 循环自增形成一个周期，并根据占空比 Compare 控制电机的开关，从而实现电机的转速控制。
最后总结
通过C语言编程控制51单片机的几种常见功能，包括红外遥控解码、电机转速控制、定时器中断和外部中断等。这些功能的核心思想是利用单片机的定时器、中断机制和外设来实现对外部设备的控制和数据采集。以下是关键点的总结：
-
红外遥控解码：
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通过外部中断
INT0捕获红外信号的下降沿，用定时器测量信号脉冲宽度，从而解码出遥控器的地址和命令。 -
利用状态机进行红外信号的解析，包括起始信号、数据位解码和重复信号处理。
-
解码后的命令可以用于控制电机或其他设备的操作。
-
-
定时器的使用：
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定时器用于生成精准的时间延迟、控制设备（如电机）、或周期性执行任务。
-
在定时器中断服务函数中，计时器
Counter和占空比Compare的比较决定了电机的开关状态，从而实现 PWM 调速。
-
-
PWM 控制电机：
-
通过定时器中断产生的PWM信号控制电机的转速。利用占空比来控制电机工作时间的比例，从而调整电机的转速。
-
电机控制分为初始化、设置速度和根据设定的速度输出对应的PWM信号，形成灵活的调速机制。
-
-
外部中断：
-
外部中断用于响应外部事件，例如红外遥控信号的输入。中断服务函数快速响应并执行特定任务，确保即使主程序忙碌也能处理紧急事件。
-
-
思想方法：
-
模块化设计：通过封装函数实现功能模块的独立性，如红外解码、定时器配置、电机控制等。这种设计思路使代码具有良好的扩展性和维护性。
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状态机：红外解码使用状态机方法，根据接收信号的不同状态（如空闲、等待、解码等）做出相应的处理，确保程序运行稳定。
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中断优先机制：中断机制保证了单片机可以及时响应重要事件，如定时器溢出或外部信号输入，而不会影响主程序的执行。
-
优点和好处：
-
实时性强：中断机制保证了高优先级任务（如定时和外部输入）的及时响应，不会因为主程序的延迟而错失事件。
-
精确控制：利用定时器实现精准的时间控制，结合PWM调制实现了对电机速度的精确调节。
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模块化和可扩展性：各个功能模块相互独立，便于后期扩展新功能或修改现有功能。
通过这些机制和设计，代码能够高效地管理外部设备和信号输入，实现自动化控制和调节功能。