環(huán)境監(jiān)控及紅外遙控系統(tǒng)硬件原理及時序分析ppt課件

1、環(huán)境監(jiān)控及紅外遙控系統(tǒng)硬件原理及時序分析環(huán)境監(jiān)控及紅外遙控系統(tǒng)硬件原理及時序分析 Version1.1Version1.12021-11-3;.2Overviewo課程介紹o主題一o主題二o主題三o主題四課程介紹課程介紹2021-11-3;.4關(guān)于本次課程o課程目標(biāo)o預(yù)備知識o目標(biāo)聽眾o日程表o詞匯表2021-11-3;.5課程目標(biāo)o了解常用傳感器和74系列器件；o明確單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計方法o掌握單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的常用方法。2021-11-3;.6預(yù)備知識 o了解PROTE99 SEo了解數(shù)字電路,模擬電路,MCS51單片機(jī)2021-11-3;.7目標(biāo)聽眾oXXXXoXXXX2021-11-3;

2、.8日程表o共計: 天o詳細(xì)安排課程介紹課程介紹 系統(tǒng)構(gòu)架和系統(tǒng)構(gòu)架和A/D轉(zhuǎn)換及器件分析轉(zhuǎn)換及器件分析紅外遙控和顯示電路及器件分析紅外遙控和顯示電路及器件分析系統(tǒng)外設(shè)及分析系統(tǒng)外設(shè)及分析問題問題&反饋反饋Total: hours2021-11-3;.9詞匯表o本講義所用的詞匯解釋2021-11-3;.10環(huán)境監(jiān)控和紅外遙控系統(tǒng)總體架構(gòu)環(huán)境監(jiān)控和紅外遙控系統(tǒng)總體架構(gòu) 上微機(jī):對監(jiān)控數(shù)據(jù)獲取RS232單片機(jī):(MCU-89S52)總線外部RAME2PROMI2C74HC24574HC16574HC595數(shù)碼管模擬開關(guān):CD4051溫度采集電壓采集光強(qiáng)采集A/D:TLC0831遙控器紅外接

3、收頭鍵盤控制5V供電2021-11-3;.11涵蓋知識及內(nèi)容涵蓋知識及內(nèi)容o 上微機(jī)部分：串口控制軟件設(shè)計，o 控制板部分：RS232電路，外部RAM擴(kuò)展，I2C總線，總線的隔離及驅(qū)動，串并轉(zhuǎn)換與并串轉(zhuǎn)換電路，數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換,鍵盤接口電路,模擬開關(guān)電路,紅外遙控接口電路,報警電路,LED驅(qū)動等。o 邏輯時序及軟件：串行通信，I2C總線協(xié)議和編程,紅外遙控時序分析及編程 ,串行A/D轉(zhuǎn)換程序,數(shù)碼管段位表和字型表制作,浮點數(shù)處理及數(shù)制轉(zhuǎn)換等。2021-11-3;.12技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) o數(shù)據(jù)采集精度:5%。o控制距離:o串行通訊=100米。o紅外遙控=5米。o聲音報警2021-11-3;.

4、13傳感器o溫度傳感器oA:玻璃溫度計oB:熱電偶:-1802800oC:熱電阻:-200650分為鉑電阻,銅電阻,半導(dǎo)體熱敏電阻oD:溫度送變器.o溫度傳感器的選用oA:溫度范圍:o高溫區(qū):熱電偶o(jì)低溫區(qū):oA:集成半導(dǎo)體溫度傳感器:傳感器轉(zhuǎn)換后的電信號需長距離傳送oB:熱敏電阻:溫區(qū)較窄,精度不高,小巧,廉價oC:熱電阻:精度高,配精確的測量放大電路o熱敏電阻分為:正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC),常用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻o本項目選用10K半導(dǎo)體熱敏電阻(NTC)2021-11-3;.14傳感器o光電傳感器oA:光敏電阻oB:光敏二極管oC:光敏三極管o暗電阻和暗電流:光敏電阻在無光照射時的

5、電阻和給定電壓下的電流值.o本項目采用暗電阻為0.5M光敏電阻2021-11-3;.15模擬信號輸入電路o溫度輸入電路o亮度輸入電路o電壓輸入電路o為保證精度，所有采集電阻須用RJ2RJ9的精密金屬膜電阻。2021-11-3;.16多路信號的采集多路信號的采集在多功能環(huán)境探測控制系統(tǒng)中要對以下的模擬量的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集.溫度電壓光強(qiáng)當(dāng)要對某路信號進(jìn)行采集時,必須要能使相應(yīng)模擬量到達(dá)A/D.我們一般選用模擬開關(guān)器件來實現(xiàn).模擬開關(guān)的選用原則:導(dǎo)通電阻小，漏電流小，極間電容小，切換速度快。 2021-11-3;.17oCD4051是一個CMOS工藝的8選1的模擬開關(guān)CD4051VEE:電平位移信號.當(dāng)

6、VEE=0輸入正信號,VEE=VDD時可以輸入負(fù)信號INH:禁止端，當(dāng) INH=1時，各通道均不接通 2021-11-3;.18CD40512021-11-3;.19多路數(shù)據(jù)采集的模擬開關(guān)電路2021-11-3;.20一體化紅外接收頭一體化紅外接收頭o單片機(jī)系統(tǒng)采用一體華紅外接收頭接收紅外信號，以單片機(jī)程序進(jìn)行解碼的方式處理紅外遙控。o一體化紅外接收頭輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。o本項目選用HS0038紅外接收頭，芯片為TC9148的遙控器2021-11-3;.21一體化紅外接收工作圖2021-11-3;.22紅外接收電路2021-11-3;.23LED數(shù)

7、碼管oLED數(shù)碼管分為共陰和共陽兩種。公共端有三種情況：1,6或1,5或3,8腳.尺寸一般以英寸為單位。內(nèi)部管芯有多種情況,常用的為12個管芯,采用+5V電源驅(qū)動,管芯數(shù)目不同相應(yīng)的驅(qū)動電壓不同.o本項目采用單紅共陽的0.36英寸公共端為1,6的數(shù)碼管2021-11-3;.24顯示驅(qū)動電路顯示驅(qū)動電路o 本項目對數(shù)碼管的顯示驅(qū)動采用本項目對數(shù)碼管的顯示驅(qū)動采用74HC595 2021-11-3;.2574HC595簡介簡介o串并轉(zhuǎn)換器o三態(tài)輸出o獨立雙8位鎖存寄存器o串行寄存器可清零o時鐘上長升沿移位o沿鎖存2021-11-3;.2674HC595引腳功能 串行數(shù)據(jù)輸入輸出使能鎖存時鐘移位時鐘

8、串行清零串行數(shù)據(jù)輸出8位三態(tài)輸出腳位三態(tài)輸出腳2021-11-3;.2774HC595真值表2021-11-3;.2874HC595邏輯邏輯串行數(shù)據(jù)流向串行數(shù)據(jù)流向鎖存數(shù)據(jù)流向鎖存數(shù)據(jù)流向輸出數(shù)據(jù)流輸出數(shù)據(jù)流DSQ7ST-CP上上升沿升沿OE為為0Q0-Q72021-11-3;.2974HC595時序時序2021-11-3;.30顯示送數(shù)原理o數(shù)碼管驅(qū)動電路74HC595所需的串行數(shù)據(jù)由以下電路產(chǎn)生2021-11-3;.3174HC245概述概述o特點:o數(shù)據(jù)寬度為8位o雙向o三態(tài)門o應(yīng)用:o總線驅(qū)動,隔離,緩沖2021-11-3;.3274HC245引腳功能圖o 輸入輸出端輸入輸出端方向端使

9、能端，低有效2021-11-3;.3374HC245真值表2021-11-3;.3474HC165概述概述o8位并串轉(zhuǎn)換器o低電平鎖存o 2個時鐘輸通過NOR(或非門)送入內(nèi)部o2個時鐘允許其中一個作為inhibit使用2021-11-3;.3574HC165引腳圖o 2021-11-3;.3674HC165邏輯框圖o 2021-11-3;.3774HC165時序分析時序分析2021-11-3;.38送數(shù)原理理解送數(shù)原理理解1o1:從原理圖數(shù)據(jù)總線與從原理圖數(shù)據(jù)總線與74HC165的連接找出送出數(shù)據(jù)高位在前還是在后？的連接找出送出數(shù)據(jù)高位在前還是在后？o2、數(shù)據(jù)如何才能送到、數(shù)據(jù)如何才能送到7

10、4HC165的并行端口并鎖??？的并行端口并鎖住？o3、 74HC165 鎖存數(shù)據(jù)如何送到鎖存數(shù)據(jù)如何送到74HC595？o4、向、向RAM62256中寫數(shù)據(jù)會影響中寫數(shù)據(jù)會影響74HC165 的鎖存數(shù)據(jù)嗎？的鎖存數(shù)據(jù)嗎？2021-11-3;.39外部設(shè)備地址和鍵盤采集o本項目中掛在數(shù)據(jù)總線的外部設(shè)備有兩個:外部數(shù)據(jù)存貯器62256和鍵盤.我們用A15來作為地址選擇線2021-11-3;.40外部設(shè)備地址和鍵盤采集2021-11-3;.41報警電路o常用的報警方式有:聲音報警,光電報警o本項目采用蜂鳴器電路產(chǎn)生聲音報警 o電路如下:2021-11-3;.42A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理oA/D轉(zhuǎn)換器是

11、將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號以便于數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換器是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號以便于數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理，存儲、控制和顯示。處理，存儲、控制和顯示。A/D轉(zhuǎn)換器形式很多轉(zhuǎn)換器形式很多o按按A/D轉(zhuǎn)換器輸入模擬量的極性分，有單極型和雙極型兩種。轉(zhuǎn)換器輸入模擬量的極性分，有單極型和雙極型兩種。o按按A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸出分，既有并行方式又有串行方式及串轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量輸出分，既有并行方式又有串行方式及串/并行方式。并行方式。o按按A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理分，有積分型、逐次逼近型和并行轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理分，有積分型、逐次逼近型和并行轉(zhuǎn)換型2021-11-3;.43A/D轉(zhuǎn)換

12、器的選擇原則o根據(jù)檢測通道的總誤差和分辯率要求,選取A/D轉(zhuǎn)換精度和分辨率。o根據(jù)被測對象的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求確定A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。o根據(jù)環(huán)境條件選擇A/D芯片的環(huán)境參數(shù)。o根據(jù)接口設(shè)計是否簡便及價格等選取A/D芯片2021-11-3;.44串行A/D轉(zhuǎn)換電路o本項目選用8位的串行A/DTLC08312021-11-3;.45串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0831oTLC0831是8位逐次逼近型摸數(shù)轉(zhuǎn)換器,具有一個輸入通道o特點o 1:8位分辨率o 2:易于和微處理器接口或單獨使用o 3:滿比例尺工作或用5V基準(zhǔn)電壓o 4:可單端輸入或差分輸入o 5:輸入和輸出與TTL,CMOS兼容o 6:

13、在250KHZ時,轉(zhuǎn)換時間為32so 7:可與ADC0831互換o 8:總非調(diào)整誤差 1LSB2021-11-3;.46串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0831o/CS：片選信號，置/CS為低電平開始一次轉(zhuǎn)換，在整個轉(zhuǎn)換過程中/CS必須為低。連續(xù)輸入10個脈沖完成一次轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)從第2個脈 沖 開始輸出。轉(zhuǎn)換結(jié)束后應(yīng)將/CS置高電平，當(dāng)/CS重新拉低時將開始新的一次轉(zhuǎn)換。IN+：為正輸入端IN-：為負(fù)輸入端，AD0831(TLC0831)可以接入差分信號，如果輸入單端信號，IN-應(yīng)接地GND：電源地端VCC：電源正端CLK：時鐘信號端DO： 數(shù)據(jù)輸出端REF：參考電壓輸入端，使用o 中應(yīng)接參考電壓或直接接VCC端 2021-11-3;.47I2C總線電路oI2C(InterIntegrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備oAT89S52本身無I2C總線接口，本項目采用軟件模擬的辦法來實現(xiàn)I2C總線并控制具有I2C總線的串行E2PROM：AT24C02。2021-11-