單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)總 結(jié) 報(bào) 告題目： 單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)人員： 學(xué)號(hào)： 系別： 班級(jí)： 同組人員姓名： 指導(dǎo)老師： 日期：2012年1月13日單片機(jī)電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：紅外傳感器是傳感器中常見的一類，由于紅外傳感器是檢測(cè)紅外輻射的一類傳感器，而自然界中任何物體只要其穩(wěn)定高于絕對(duì)零度都將對(duì)外輻射紅外能量，所以紅外傳感器稱為非常實(shí)用的一類傳感器，利用紅外傳感器可以設(shè)計(jì)出很多實(shí)用的傳感器模塊，如紅外測(cè)溫儀，紅外成像儀，音頻傳輸系統(tǒng)，自動(dòng)門控制系統(tǒng)等。關(guān)鍵詞：紅外傳感器 音頻傳輸 LM386引言：紅外線是可見光譜中位于紅色光之外的光線，盡管肉眼看不到這種光線，但利用紅外線發(fā)

2、送和接收裝置卻可以發(fā)送和接收紅外線信號(hào)，實(shí)施紅外線通訊。利用紅外線通訊無(wú)需連線，只需將兩設(shè)備的紅外線裝置對(duì)正即可傳輸數(shù)據(jù)。紅外線通訊方向性很強(qiáng)，適用于近距離的無(wú)線傳輸。利用紅外線來(lái)傳送音頻信號(hào)，這是一種紅外線無(wú)線光通信電路。目前，這種通信方式主要應(yīng)用于室內(nèi)，如構(gòu)成無(wú)繩電話及無(wú)繩耳機(jī)系統(tǒng)等。紅外線的傳輸距離雖然不遠(yuǎn)，但應(yīng)用于辦公室和家庭已綽綽有余。由于可免去布線的麻煩，故它具有線光通信無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。一、整體設(shè)計(jì)圖1 設(shè)計(jì)總框圖發(fā)射部分由6V穩(wěn)壓電源提供，音頻信號(hào)經(jīng)過鑒頻后，由BJT放大后通過紅外發(fā)射管發(fā)射，調(diào)節(jié)可變電阻可調(diào)節(jié)基級(jí)電流，控制發(fā)射功率，但發(fā)射功率不能調(diào)過大，以免燒壞BJT或二極管。

3、二、單元電路設(shè)計(jì)2.LM386的功能LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收機(jī)之中。 圖3 LM386的引腳圖圖中引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端，引腳5為輸出端；引腳6和4 分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端。如果在對(duì)增益要求不高時(shí)它可直 接去掉，此時(shí)的增益內(nèi)置為20.LM386電源電壓412V，音頻功率0.5W，LM386音響功放是由NSC制造的， 它的電源電壓范圍非常寬，最高可使用到15V，消耗靜態(tài)電流為4mV，當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，在8歐姆的負(fù)載情況下，可提供幾百mW的功率。它的典型輸入阻抗

4、為50K.圖 LM386內(nèi)部電路原理圖LM386內(nèi)部電路原理圖如上圖所示。與通用型集成運(yùn)放相類似，它是一個(gè)三級(jí)放大電路。第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提

5、供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端（引腳5）應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反饋通路，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。LM386小功率音頻放大器是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為20，但在1腳和8腳之間增加一個(gè)外界電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200.輸入端以地位為參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24

6、mW，使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。2.2 集成功率放大電路的主要性能指標(biāo) 集成功率放大電路的主要性能指標(biāo)除最大輸出功率外，還有電源電壓范圍、電源靜態(tài)電流、電壓增益、頻帶寬、輸入阻抗、輸入偏置電流、總諧波失真等。 LM386-1和LM386-3的電源電壓為412V，LM386-4的電源電壓為518V.因此，對(duì)于同一負(fù)載，當(dāng)電源電壓不同時(shí)，最大輸出功率的數(shù)值將不同。已知電源的靜態(tài)電流（可查閱手冊(cè)）和負(fù)載電流最大值（通過最大輸出功率和負(fù)載可求出），可求出電源的功耗，從而得到轉(zhuǎn)換效率。2.3 電路工作原理音頻信號(hào)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器由發(fā)射器和接收器兩部分組成，發(fā)射部分如圖2所示，聲音信號(hào)從發(fā)射器A,

7、B端引入，發(fā)射器引入的聲音音頻信號(hào)經(jīng)過C1耦合至VT1進(jìn)行一級(jí)放大后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射二極管VD1,VD2發(fā)光，聲音信號(hào)的變化引起VD1,VD2的發(fā)光強(qiáng)度受聲音信號(hào)強(qiáng)弱的調(diào)制。 C1是發(fā)射器的核心；當(dāng)伴音信號(hào)加在圖中的A、B點(diǎn)時(shí)，經(jīng)耦合電容C1（4.7）的隔直作用后會(huì)在8050的基極加上一組和音頻信號(hào)一樣變化的電流，在由8050的放大作用，驅(qū)動(dòng)兩紅外發(fā)光管。使其對(duì)音頻信號(hào)的幅度大小同步調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外信號(hào)發(fā)送出去。接收器由光電轉(zhuǎn)換、電源（有濾波電路）、耳機(jī)插孔及音頻放大器四大部分組成。經(jīng)調(diào)制的紅外信號(hào)首先被紅外光敏管接收并轉(zhuǎn)換為變化規(guī)律和音頻信號(hào)相同的電信號(hào)，相當(dāng)于經(jīng)過耦合電容C2（0.22）隔直

8、作用后，再由LM386放大后再由路解調(diào)并還原為音頻信號(hào),其Vbe約0.7V，每只紅外發(fā)光管的正向壓降均為1.15V，發(fā)射功率都小于100mW，將兩只紅外管進(jìn)行串聯(lián)的目的在于提高紅外線的發(fā)射功率。此外，由于紅外發(fā)光管的輻射角度有限，因此在設(shè)計(jì)電路板時(shí)需將作用區(qū)有疊加地排列。電路如圖2所示，該電路采用一塊音頻信號(hào)放大集成電路LM386進(jìn)行功率放大，VD為紅外線信號(hào)接收器，當(dāng)被音頻信號(hào)調(diào)制的紅外光照射到VD3表面時(shí)，VD將接收的經(jīng)聲音調(diào)制的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即在VD兩端產(chǎn)生一個(gè)與音頻信號(hào)變化規(guī)律相同的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過C9耦合至LM386進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。三、程序設(shè)計(jì)該轉(zhuǎn)發(fā)器由發(fā)射

9、和接收兩部分構(gòu)成。圖1為發(fā)射部分電路原理。鑒頻后的伴音（音頻）信號(hào)經(jīng)三極管VT放大后推動(dòng)紅外發(fā)射管。由于發(fā)射管的發(fā)射強(qiáng)度與通過其電流成正比，所以VD1、VD2所發(fā)出的紅外光，便受到音頻信號(hào)的調(diào)制。為了防止失真，VD1、VD2要設(shè)一定的偏置。圖2是接收部分原理圖。其電路采用一塊音頻放大集成電路LM386。VD為紅外線接收管。當(dāng)被音頻信號(hào)調(diào)制的紅外光照射到VD時(shí)，在其兩端產(chǎn)生一個(gè)與音頻信號(hào)變化規(guī)律相同的電信號(hào)，經(jīng)C1耦合至IC，進(jìn)行放大。由于IC具有功率放大作用。C2，C3，C6，C7是濾波電容（C6和C7還具有防止舊電池嘯叫失真的功能）R1是偏置電阻C1和C5耦合電容還具有隔直的作用C3是旁路電

10、容C4是高頻旁路電容，具有改善聲道使低音豐滿的功效LM386是音頻功率放大器CK是耳機(jī)插孔四、調(diào)試與結(jié)果將發(fā)射器與接受器的電子元器件兩塊印刷電路板上，安裝時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)射部分三極管VT1的靜態(tài)電流在30mA左右，接收部分只要安裝無(wú)誤，不需要調(diào)試即可工作，發(fā)射部分可以安裝在電視機(jī)內(nèi)部，由機(jī)內(nèi)6V電源供電。信號(hào)輸入端接到音量電位器的兩端即可。 對(duì)于采用集成電路的直流音量控制的電視機(jī)，可以將A、B兩端接到喇叭的兩端。不過要增加一只開關(guān)，將喇叭關(guān)斷（也可利用耳機(jī)輸出插孔），調(diào)節(jié)音量電位器，使其轉(zhuǎn)發(fā)距離最遠(yuǎn)（3-4米）并且不失真。圖5 發(fā)射管的排列圖紅外線發(fā)光二極管VD1,VD2在安裝時(shí)，要考慮其輻射區(qū)范圍，

11、由于紅外發(fā)射管的輻射角一般在60度左右，所以安裝時(shí)要使它們的輻射空間范圍有一部分重疊，如圖5所示。發(fā)射部分、接收部分經(jīng)調(diào)試后，都沒有出現(xiàn)什么錯(cuò)誤，即可發(fā)射音頻信號(hào)并在3米遠(yuǎn)處接收到信號(hào)，只是接收到的信號(hào)聲中有一些雜音。另外,調(diào)試的過程中還發(fā)現(xiàn)，在使用該音頻信號(hào)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器時(shí)最好將日光燈關(guān)閉，否則可能會(huì)有干擾雜音出現(xiàn)。實(shí)物圖如圖所示：實(shí)物圖1實(shí)物圖2最后整個(gè)實(shí)驗(yàn)圓滿結(jié)束，達(dá)到最先課程設(shè)計(jì)功能要求，能夠正常顯示時(shí)間、按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間、整點(diǎn)報(bào)時(shí)和掉電記憶功能。心得體會(huì)：在本次的課程設(shè)計(jì)中，我感覺最大的就是查閱了大時(shí)量的設(shè)計(jì)資料，了解了許多芯片的內(nèi)部功能，及在設(shè)計(jì)過程中才發(fā)現(xiàn)自己原來(lái)還有好多不懂得的知識(shí)點(diǎn)，

12、以前一知半解的學(xué)問用起來(lái)就真不管用了。還有一個(gè)看似小小的程序，可能會(huì)讓你調(diào)試上幾百遍才能最終成功運(yùn)行。想要獲得最終的成功，堅(jiān)定的毅力和決心是必不可缺的。參考文獻(xiàn)1 劉篤仁，韓保君，劉靳，傳感器原理及應(yīng)用原理.西安電子科技大學(xué)出版社，2009年4月 2 河道清，張禾，諶海云，傳感器與傳感器技術(shù).科學(xué)出版社,2008年6月 3 何希才,傳感器及其應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8 4 康華光,電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）.高教出版社，2003 5 楊素行,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程.高等教育出版社，2006年5月 6 劉寶玲,電子電路基礎(chǔ).高等教育出版社，2006年9月附錄 1、系統(tǒng)電路原理圖系統(tǒng)電

13、路原理圖2、整機(jī)PCB電路圖 3、元器件清單：名稱型號(hào)數(shù)量電容4.7uf1100UF10.01UF10.22UF10.1uf2濾波電容100uf1發(fā)射管VD11VD21三極管VT80502偏置電阻1001偏置電阻1K1電阻10K1電阻LM3861音頻集成功放LM3861耦合電容0.22uf1耦合電容100uf1旁路電容100 uf1應(yīng)用程序清單：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DEC2BCD(X) (X/10)4)*10 + (X&0x0F) /用于將BCD碼轉(zhuǎn)成十進(jìn)制的宏v

14、oid write_com(uchar com);void write_data(uchar dat);void init();void write_wCome();void write_time(uchar add,uchar dat);void write_xingqi(uchar dat) ;void write_riqi(uchar add,uchar dat);void write_byte(uchar dat);uchar read_byte();void s_write(uchar add,uchar dat);void s_write(uchar add,uchar dat);

15、uchar s_read(uchar add);void set_ds1302(uchar *pClock);void rw_ds1302();void keyscan();uchar data table=20 - - ;uchar data table1= : : ;uchar code wCome=SYS:Clock By: Du Fan Chen;uchar code xingqi=Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun ;uchar code time=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x2,0x10;uchar data time1=0x00,0x

16、00,0x00,0x00,0x00,0x2,0x10;uchar hour,min,sec,week,day,month,year;uchar num,sfcount,flag,flag1=0,flag2,s_stop=0,readtime=0;uchar mstcnt=0;/定時(shí)器計(jì)數(shù)，定時(shí)50ms，mstcnt滿20，秒加1sbit ds1302_sclk=P25;sbit ds1302_io=P26; /ds1302 端口sbit ds1302_ce=P27;sbit acc0=ACC0;sbit acc7=ACC7;sbit lcdrs=P10; /端口定義sbit lcdrw=P11

17、;sbit lcde=P12;sbit le=P3 6;sbit leden=P25;sbit dkle=P37;sbit b=P13;/報(bào)時(shí)端口sbit sf=P15; /功能鍵sbit sup=P16;/調(diào)時(shí)間增加按鍵sbit shift=P17; /空鍵sbit P2_0 = P25 ;void delay(uint a);void delay1(uint a);void bz(int co,int h,int l);void keyscan();/*- 主函數(shù)-*/void main() /main函數(shù) b=0; s_write(0x8e,0x80); /定時(shí)器初始化 TMOD |=

18、0x01; /time0為定時(shí)器，方式1 TH0=0x58; /預(yù)置計(jì)數(shù)初值,50ms TL0=0x37; EA=1; /總中斷開 ET0=1; /允許定時(shí)器0中斷 TR0=1; /開啟定時(shí)器0 init(); while(1) keyscan(); if(flag=0&readtime=1) readtime=0; rw_ds1302(); if(sec=30&min=0&sfcount=0)/報(bào)時(shí)條件：整點(diǎn)和處于非調(diào)時(shí)狀態(tài) bz(60,1,1); /*- 定時(shí)器中斷子程序-*/void INT_time(void)interrupt 1 using 1 TH0=0x58; /重新賦值 12

19、M晶振計(jì)算，指令周期1uS， TL0=0x37; mstcnt+; /用于計(jì)算時(shí)間，每隔50ms加1/時(shí)間處理if(mstcnt=20)/mstcnt滿20即為一秒readtime=1;if(s_stop=0)sec+; elsesec=sec; if(sec=60) sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;mstcnt=0; /對(duì)計(jì)數(shù)單元的清零，重新開始計(jì)數(shù)/*-*/void init() s_write(0x90,0xa5); delay(5); lcde=0; /LCD1602初始化 le=0; leden=0; write_

20、com(0x38); delay(100); write_com(0x38); delay(50); write_com(0x38); delay(10); write_com(0x08); write_com(0x01); write_com(0x0c); write_wCome(); write_com(0x80+3); for(num=0;num15;num+) write_data(tablenum); write_com(0x80+0x40); for(num=0;num8;num+) write_data(table1num); /讀取DS1302數(shù)據(jù)一次 EA=0; sec=s_

21、read(0x81); write_time(6,sec); write_com(0x80+0x40+7); min=s_read(0x83); write_time(3,min); write_com(0x80+0x40+4); hour=s_read(0x85); write_time(0,hour); write_com(0x80+0x40+1); week=s_read(0x8b); write_xingqi(week); write_com(0x80+0x0d); day=s_read(0x87); write_riqi(8,day); write_com(0x80+9); mont

22、h=s_read(0x89); write_riqi(5,month); write_com(0x80+6); year=s_read(0x8d); write_riqi(2,year); write_com(0x80+3); EA=1; void write_wCome() /開機(jī)信息顯示int num;delay(1); write_com(0x80+3); for(num=0;num9;num+) write_data(wComenum); delay(100); delay(5); write_com(0x80+0x40); for(num=10;num26;num+) write_d

23、ata(wComenum); delay(50); delay(300); write_com(0x01);void bz(int co,int h,int l)int i;for(i=1;i0;i-) ds1302_io=acc0; ds1302_sclk=1; ds1302_sclk=0; ACC=ACC1; uchar read_byte() /讀出一個(gè)字節(jié) uchar i; for(i=8;i0;i-) ACC=ACC1; acc7=ds1302_io; ds1302_sclk=1; ds1302_sclk=0; return(ACC); void s_write(uchar add,

24、uchar dat)/單字節(jié)寫入子函數(shù) ds1302_ce=0; ds1302_sclk=0; ds1302_ce=1; write_byte(add); write_byte(dat); /0x80-0x00 ds1302_sclk=1; ds1302_ce=0;uchar s_read(uchar add) /單字節(jié)讀出子函數(shù) uchar temp; ds1302_ce=0; ds1302_sclk=0; ds1302_ce=1; write_byte(add); temp=read_byte(); ds1302_sclk=1; ds1302_ce=0; temp=BCD2DEC(temp

25、); return(temp); void set_ds1302(uchar *pClock) /設(shè)置ds1302的時(shí)間 uchar i; uchar add=0x80; EA=0; s_write(0x8e,0x00); for(i=7;i0;i-) s_write(add,*pClock); pClock+; add+=2; s_write(0x8e,0x80); EA=1;void rw_ds1302() /讀寫ds1302 EA=0; write_time(6,sec); write_com(0x80+0x40+7); write_time(3,min); write_com(0x80

26、+0x40+4); write_time(0,hour); write_com(0x80+0x40+1); week=s_read(0x8b); write_xingqi(week); write_com(0x80+0x0d); day=s_read(0x87); write_riqi(8,day); write_com(0x80+0x0c); month=s_read(0x89); write_riqi(5,month); write_com(0x80+9); year=s_read(0x8d); write_riqi(2,year); write_com(0x80+6); EA=1;void write_com(uchar com) /寫命令子函數(shù) lcde=0; lcdrw=0; lcdrs=0; delay(