{時(shí)間管理}作息時(shí)間控制系統(tǒng)

1、 峯年的企業(yè)咨詢咸問經(jīng)驗(yàn).經(jīng)過實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證可以藩地執(zhí)行的卓越萱理方案.值得您下載擁有目錄 第壹章緒論1 1.1單片機(jī)作息時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義 1 1.2方案比較1 1.3整體設(shè)計(jì)方框圖2 第二章模塊電路設(shè)計(jì)3 2.1單片機(jī)核心控制模塊3 2.2鍵盤模塊5 2.3實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊6 2.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊9 2.5溫度傳感器模塊15 2.6紅外模塊仃 2.7電機(jī)模塊20 2.8顯示模塊23 2.9外圍驅(qū)動(dòng)模塊25 第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)27 3.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作流程27 3.2系統(tǒng)流程圖27 結(jié)論和體會(huì)31 主要參考材料：32 附錄1 :元器件表33 附錄2:總電路原理圖34第壹章緒論 1.1 單片機(jī)作息

2、時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和于控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智 能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之壹的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈 活等優(yōu)勢(shì)，顯示出了很強(qiáng)的生命力。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，開發(fā)推出單片機(jī)的公司 很多，各種高性能單片機(jī)芯片市場(chǎng)也異?；钴S，新技術(shù)的不斷采用，更加使單片 機(jī)的種類、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和提高。因其功耗低，超高型，低成本， 功能完整，于國內(nèi)越來越受到用戶的重視和廣泛使用。 本設(shè)計(jì)是壹個(gè)具有打鈴、當(dāng)前環(huán)境溫度顯示、教室燈光、廣播、校門開關(guān)的 自動(dòng)控制等功能的作息時(shí)間控制系統(tǒng)。同時(shí)該系統(tǒng)也是壹可調(diào)式萬年歷，采用 SG12864 液晶具

3、有良好的菜單式人機(jī)界面更使本系統(tǒng)增色不少。 它 利用 PCF8563 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)， 進(jìn)行年歷計(jì)算， 且用 SG12864 將當(dāng)前日期、 星期、 時(shí)間出來；于進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，分每加壹時(shí)，均和規(guī)定的作息時(shí)間比較，如果相等 則進(jìn)行相應(yīng)的控制或動(dòng)作。由單片機(jī)核心控制模塊、鍵盤模塊、電機(jī)模塊、實(shí)時(shí) 時(shí)鐘模塊、紅外模塊、液晶顯示模塊、溫度傳感器模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、外圍驅(qū) 動(dòng)模塊九部分組成，系統(tǒng)擴(kuò)展 16 個(gè)矩陣按鍵用于打鈴時(shí)間調(diào)整及時(shí)間校正?，F(xiàn) 代機(jī)關(guān)企業(yè)，特別是學(xué)校要求對(duì)時(shí)間加以控制，要按時(shí)打鈴及播放廣播，以保證 學(xué)習(xí)和工作的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來方 便，整體性好，

4、人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化。 1.2 方案比較 作息時(shí)間控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有很多方案能夠?qū)崿F(xiàn)，其主流技術(shù)主要有以下幾 種： (1 )用可編程邏輯器件(如 CPLD 、FPGA )來實(shí)現(xiàn)，而于本設(shè)計(jì)中如要實(shí) 現(xiàn)功能相對(duì)來說比較復(fù)雜， 必須得用到 FPGA 來實(shí)現(xiàn)，而 FPGA 的價(jià)格相對(duì)較貴， 且系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較困難。 (2) 用PLC來實(shí)現(xiàn)，PLC其實(shí)就是壹被封裝起來的單片機(jī)，里面設(shè)有監(jiān)控 程序，且對(duì)I/O端口進(jìn)行了光電隔離。這樣壹來使得 PLC性能穩(wěn)定且容易使用， 且只需簡(jiǎn)單外圍電路就能夠?qū)崿F(xiàn)該系統(tǒng)功能， 但 PLC 比較昂貴， 這樣會(huì)使成本增 高而失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。 (3) 就是用

5、555 定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖和數(shù)字芯片(如 74LS14 )來實(shí)現(xiàn)， 但要來實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)需要大量的數(shù)字芯片，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，生產(chǎn)難度加大， 而且成本會(huì)增加。 （4）就是應(yīng)用單片充當(dāng)主控器來再加上適量的外圍實(shí)現(xiàn)此功能，且單片機(jī) 價(jià)格便宜，性能穩(wěn)定。應(yīng)用的外圍器件相對(duì)較少，這就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且 單片機(jī)控制簡(jiǎn)易，開發(fā)工具簡(jiǎn)單，很容易大批量生產(chǎn)。 經(jīng)過之上比較，最終我們選擇第（ 4 ）種方案來實(shí)施。 1.3 整體設(shè)計(jì)方框圖 第二章模塊電路設(shè)計(jì) 2.1 單片機(jī)核心控制模塊 2.1.1 核心器件的選擇 單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心器件，因此單片機(jī)的選擇決定了該設(shè)計(jì)的穩(wěn)定和性 能，目前單片機(jī)市場(chǎng)種類繁多，有幾

6、千種不同型號(hào)，單片機(jī)的選擇應(yīng)遵循于能滿 足性能條件下盡可能的選擇功耗小資源少價(jià)格低，而且貨源充足的。當(dāng)下主流單 片機(jī)種類有以下幾類： PIC 單片機(jī)：是 MICROCHIP 公司的產(chǎn)品 ,其突出的特點(diǎn)是體積小 ,功 耗低 ,精簡(jiǎn)指令集 ,抗干擾性好 ,可靠性高 ,有較強(qiáng)的模擬接口 ,代碼保密性好 ,大 部分芯片有其兼容的 FLASH 程序存儲(chǔ)器的芯片。 EMC 單片機(jī)： 是臺(tái)灣義隆公司的產(chǎn)品 ,有很大壹部分和 PIC8 位單片機(jī) 兼容 ,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比 PIC 的多 ,價(jià)格便宜 ,有很多系列可選 ,但抗 干擾較差。 ATMEL 單片機(jī) （51 單片機(jī) ）：ATMEL 公司的 8 位單

7、片機(jī)有 AT89 、AT90 倆個(gè)系列 ,AT89 系列是 8 位 Flash 單片機(jī) ,和 8051 系列單片機(jī)相兼容 ,靜態(tài)時(shí) 鐘模式 ;AT90 系列單片機(jī)是增強(qiáng) RISC 結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載于線可 編程 Flash 的單片機(jī) ,也叫 AVR 單片機(jī)。 PHLIPIS51PLC 系列單片機(jī)（51單片機(jī)）：PHILIPS公司的單片機(jī)是基于 80C51 內(nèi)核的單片機(jī) ,嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi) RC 振蕩器等功能 ,這 使 51LPC 于高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中能夠滿足多方面的性 能要求。 HOLTEK單片機(jī)：臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī) ，價(jià)格便宜，種類較多，但抗干擾 較

8、差 ,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品。 TI公司單片機(jī)（51單片機(jī)）：德州儀器提供了 TMS370和MSP430倆大系 列通用單片機(jī) .TMS370 系列單片機(jī)是 8 位 CMOS 單片機(jī) ,具有多種存儲(chǔ)模 式、多種外圍接口模式 ,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合 ;MSP430 系列單片機(jī)是 壹種超低功耗、功能集成度較高的 16 位低功耗單片機(jī) ,特別適用于要求功耗 低的場(chǎng)合。 最后我們決定選用 ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)，AT89S51是ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能、高性價(jià)比的 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4Kbytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司

9、的高密度、非易 失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器既 可于線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8位微處理器于單片芯片中， AT89S51含有128 X8字節(jié)內(nèi)部RAM、32個(gè)可編程I/O 口線、2個(gè)16位定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器、 6 個(gè)中斷源和全雙工串行 UART 通道，已能滿足系統(tǒng)控制需求。 2.1.2 模塊電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)運(yùn)行需要滿足幾個(gè)條件，首先必需提供電源，仍時(shí)鐘振蕩源，仍有復(fù)位。 由于十二個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成壹個(gè)機(jī)器周期，于這里為方便計(jì)算我們選取晶振頻率為 12MHZ 的晶振，因?yàn)榫д癞a(chǎn)生的信號(hào)比較弱，電容選取范圍只能是小于 30PF， 于

10、這里我們選取C1、C2為22PF。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位端持續(xù)為倆個(gè)機(jī)器周期高電 平時(shí)產(chǎn)生復(fù)位，因此復(fù)位電路的參數(shù)需要根據(jù)晶振來決定，單片機(jī)控制系統(tǒng)壹般 均要求達(dá)到上電復(fù)位，因此這就對(duì)電容和電阻的選擇有壹定的要求，這能夠通過 計(jì)算來得出元件參數(shù)，但單片機(jī)最小系統(tǒng)的參數(shù)有壹個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，于這里我們選用 取R2100 Q、R110K, C3取10UF。由于單片機(jī)的P0 口結(jié)構(gòu)的特殊性，需加上 拉電阻， 這里我們選取阻值為 10K 的電阻， 而耐壓值的選擇我們則只須選擇大于 7.5V 就行了。 2.1.3 模塊電路圖 如圖 2.1 所示 圖 2.1 單片機(jī)核心控制模塊電路圖 2.2 鍵盤模塊 2.2.1 鍵盤電

11、路選擇 鍵盤能夠有幾種選擇：壹種是利用鍵盤 LED 芯片（如 HD7279 、 HD8279 、 MAX7219 等），壹種則是直接利用單片機(jī) I/O 口搭建鍵盤電路。 采用鍵盤 LED 芯片，具有編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)大等 特點(diǎn)，但其成本比較高，而且占用額外的功耗和空間，通常用于對(duì)鍵盤讀取要求 較高的場(chǎng)合。 而普通的鍵盤電路，則有電路簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)，但其抗干擾能力較前者 弱。而鍵盤電路結(jié)構(gòu)又分為直接型和矩陣型， 直接型具有編程、 電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)， 但占用的 I/O 口比較多，適用于只需少量鍵盤的場(chǎng)合。矩陣型具有電路、編程復(fù) 雜等特點(diǎn)，但占用 I/O 口少，比較適應(yīng)于要求

12、鍵盤比較多的場(chǎng)合。 而本設(shè)計(jì)的顯示電路是采用的 LCD 顯示，且對(duì)鍵盤讀取要求也不是太高， 采 取鍵盤芯片不能充分利用其功能，有點(diǎn)浪費(fèi)。且單片機(jī) I/O 口比較緊張，所以決 定采用普通矩陣鍵盤。 2.2.2 模塊電路設(shè)計(jì) 于本設(shè)計(jì)中有用到數(shù)字鍵 0-9 ，且仍有上、下、左、右、確定、取消鍵。壹共十 六個(gè)鍵，剛好可用 8 個(gè) I/O 口組成 4*4 矩陣鍵盤。而矩陣鍵盤的搭建比較簡(jiǎn)單， 只需遵循行列相交搭建就行，而必需于行或列添加上拉電阻，而上拉電阻的選取 就只需遵循上拉電流小于單片機(jī)最大灌電流就行， 于這里我們選取 10K 的電阻來 充當(dāng)上拉電阻。 2.2.3 模塊電路圖 如圖 2.2 所示

13、圖 2.2 鍵盤模塊電路 2.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 2.3.1 核心器件選擇 于單片機(jī)內(nèi)部，能夠利用定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)功能，但利用內(nèi)部定時(shí)器 進(jìn)行計(jì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生計(jì)時(shí)不精確，且增加了 CPU 的負(fù)擔(dān)和編程的難度，再就是掉電 重啟后時(shí)間會(huì)全部被初始化。因此我們采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的種類 繁多。于這里我們選用 PCF8563 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。 PCF8563是低功耗的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，它提供壹個(gè)可編程時(shí)鐘輸出， 壹個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過 I2C總線接口串行傳遞。最 大總線速度為 400Kbits/s ，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增 量，可編程

14、時(shí)鐘輸出剛好能夠?yàn)榧t外發(fā)射管提供載波信號(hào)。 其主要特性為： I ）低工作電流：典型值為0.25叭（VDD=3.0V , Tamb=25 C時(shí)）。 2）世紀(jì)標(biāo)志 3） 大工作電壓范圍：1.05.5 4） 低休眠電流；典型值為 0.25 pA（VDD=3.0V,Tamb=25 C） 5） 400KHZ 的 I2C總線接 口（ VDD=1.8 5.5V 時(shí)）。 6） 可編程時(shí)鐘輸出頻率為： 32.768KHz ， 1024Hz ， 32Hz ， 1Hz。 7） 報(bào)警和定時(shí)器。 8） 掉電檢測(cè)器。 9） 內(nèi)部集成的振蕩器電容。 10 ）片內(nèi)電源復(fù)位功能。 II ） I2C總線從地址：讀，0A3H ;寫

15、，0A2H 。 12 ）開漏中斷引腳。 PCF8563有16個(gè)8位寄存器：壹個(gè)可自動(dòng)增量的地址寄存器，壹個(gè)內(nèi)置 32.768KHZ的振蕩器（帶有壹個(gè)內(nèi)部集成的電容），壹個(gè)分頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí) 鐘RTC提供源時(shí)鐘），壹個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，壹個(gè)定時(shí)器，壹個(gè)報(bào)警器，壹個(gè)掉 電檢測(cè)器和壹個(gè)400KHZI2C總線接口。 所有16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8位且行寄存器，但不是所有位均有用。前 倆個(gè)寄存器 （內(nèi)存地址00H ,01H ）用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H 08H用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（秒年計(jì)數(shù)器），地址09H0CH用于報(bào)警寄存器（定義 報(bào)警條件），地址0DH控制CLKOUT管腳的輸出頻率，地址0

16、EH和0FH分別用于 定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、 小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器，編碼格式為 BCD，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD格 式編碼。 當(dāng)壹個(gè)RTC寄存器被讀時(shí)，所有計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，于傳送條件下， 能夠禁止對(duì)時(shí)鐘/日歷芯片的錯(cuò)讀。 壹個(gè)或多個(gè)報(bào)警寄存器MSB （AE=AlarmEnable報(bào)警使能位）清0時(shí)，相應(yīng) 的報(bào)警條件有效，這樣，壹個(gè)報(bào)警將于每分鐘至每星期范圍內(nèi)產(chǎn)生壹次。設(shè)置報(bào) 警標(biāo)志位AF （控制/狀態(tài)寄存器2的位3）用于產(chǎn)生中斷，AF只能夠用軟件清除。 8位的倒計(jì)數(shù)器（地址0FH）由定時(shí)器控制寄存器（地址0EH）控制，定時(shí)器 控

17、制寄存器用于設(shè)定定時(shí)器的頻率（4096，64，1，或1/60HZ ），以及設(shè)定定 時(shí)器有效或無效。定時(shí)器從軟件設(shè)置的8位二進(jìn)制數(shù)倒計(jì)數(shù)，每次倒計(jì)數(shù)結(jié)束， 定時(shí)器設(shè)置標(biāo)志位TF，定時(shí)器標(biāo)志位TF只能夠用軟件清除，TF用于產(chǎn)生壹個(gè)中斷 （/INT ），每個(gè)倒計(jì)數(shù)周期產(chǎn)生壹個(gè)脈沖作為中斷信號(hào)。 TI/TP控制中斷產(chǎn)生的 條件。當(dāng)讀定時(shí)器時(shí)，返回當(dāng)前倒計(jì)數(shù)的數(shù)值。 管腳CLKOUT能夠輸出可編程的方波。CLKOUT頻率寄存器（地址0DH ;參 見表2.1 ）決定方波的頻率，CLKOUT能夠輸出32.768KHz （缺省值），1024，32， 1Hz的方波。CLKOUT為開漏輸出管腳，通電時(shí)有效，無效時(shí)

18、為高阻抗。 表 2.1PCF8563 寄存器結(jié)構(gòu) 地址 寄存器名稱 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 00H 控制/狀態(tài)寄存器 1 TEST 0 STO P 0 TTEST C 0 0 0 01H 控制/狀態(tài)寄存器 2 0 0 0 TI/TP AF TF AIE TIE 02H 秒寄存器 VL 0059BCD 碼格式數(shù) 03H 分寄存器 - 0059BCD 碼格式數(shù) 04H 時(shí)寄存器 - 00 丿23BCD 碼格式數(shù) 05H 日寄存器 - 00 31BCD 碼格式數(shù) 06H 星期寄存器 - 00 丿06BCD 碼格式數(shù) 07H 月/世紀(jì)寄存器 C 00 12BCD 碼格式數(shù) 08

19、H 年寄存器 0099BCD 碼格式數(shù) 09H 分鐘報(bào)警寄存器 AE 00 丿59BCD 碼格式數(shù) 0AH 時(shí)鐘報(bào)警寄存器 AE 00 丿23BCD 碼格式數(shù) 0BH 日?qǐng)?bào)警寄存器 AE 00 31BCD 碼格式數(shù) 0CH 星期報(bào)警寄存器 AE 00 丿06BCD 碼格式數(shù) 0DH CLKOUT 頻率寄存器 FE 一 一 一 FD1 FD0 0EH 定時(shí)控制寄存器 TE - - - - - TD1 TD0 定時(shí)器倒計(jì)時(shí)數(shù)值寄 0FH 定時(shí)器倒數(shù)計(jì)數(shù)數(shù)值 存器 2.32模塊電路設(shè)計(jì) 本模塊電路比較簡(jiǎn)單，只需注意壹個(gè)地方，那就是實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片壹般裝有后備電 池，以保證當(dāng)斷電時(shí)仍繼續(xù)計(jì)時(shí)，這就需要考慮

20、壹個(gè)當(dāng)斷電時(shí)電流反灌而損壞電 源的問題，仍有就是當(dāng)從斷電狀態(tài)進(jìn)入上電電壓的瞬時(shí)上升會(huì)造成電池壽命的縮 短，因此我們于電源和地之間需加壹二極管和緩沖電容，二極管的選取只須考慮 最大正向整流電流和最大反向電壓，于這里們選取 4148， 而緩沖電容則選取 0.047F。而晶振必須選取32.768KHZ，于晶振和地之間須串聯(lián)壹耦合電容， 耦合 電容只須小于35P就能夠了，于這里我們先取18P。 2.3.3模塊電路圖 如圖2.3所示 圖 2.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路 2.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 2.4.1核心器件選擇 本模塊的設(shè)計(jì)是為了增加于線調(diào)整作息時(shí)間，以更適應(yīng)現(xiàn)實(shí)生活中的需要。而數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)芯片，我們采用非掉電

21、易失的串行 EEPROM芯片進(jìn)行存儲(chǔ)。 串行EEPROM中，較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列以及該公司 生產(chǎn)的AT93CXX系列， 較為著名的半導(dǎo)體廠家， 包括 Microchip， 國家半導(dǎo)體 廠家等， 均有 AT93CXX系列EEPROM產(chǎn)品。 AT24CXX系列的串行電可改寫及可編程只讀存儲(chǔ)器 EEPROM有10種型號(hào)， 其中典型的型號(hào)有 AT24C01A/02/04/08/16 等5種，它們的存儲(chǔ)容量分別是 1024/2048/4096/8192/16384 位，也就是 128/256/512/1024/2048 字節(jié)。這 個(gè)系列壹般用于低電壓，低功耗的工業(yè)和商業(yè)用途，且

22、且能夠組成優(yōu)化的系統(tǒng) 信息存取采用 2 線串行接口。這里我們就 24C02 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其它系列比較類 似。 AT24C02有地址線AOA2， 串行時(shí)鐘引腳SDA， 串行時(shí)鐘輸入引腳SCL, 寫保護(hù)引腳 WP 等引腳。很明顯，其引腳較少， 對(duì)組成的應(yīng)用系統(tǒng)能夠減少布線， 提高可靠性。 各引腳的功能和意義如下： VCC引腳，電源+5V。 GND引腳，地線。 SCL引腳，串行時(shí)鐘輸入端。于時(shí)鐘的正跳沿即上升沿時(shí)把時(shí)鐘寫入 EEPROM ;于時(shí)鐘的負(fù)跳沿即下降沿時(shí)把數(shù)據(jù)從 EEPROM中讀出來。 SDA引腳，串行數(shù)據(jù)I/O端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。這個(gè)引腳是漏極 開路的埠，故能夠組成“線或”結(jié)構(gòu)。

23、 A0,A1,A2引腳，是芯片地址引腳。于型號(hào)不同時(shí)意義有些不同，但均要 接固定電平。 WP引腳，寫保護(hù)端。這個(gè)端提供了硬件數(shù)據(jù)保護(hù)。當(dāng)把 WP接地時(shí)，允 許芯片執(zhí)行壹般讀寫操作；當(dāng)把 WP接VCC時(shí)，則對(duì)芯片實(shí)施寫保護(hù)。 內(nèi)存的組織：對(duì)于不同的型號(hào)，內(nèi)存的組織不壹樣，其關(guān)鍵原因于于內(nèi)存容 量存于差異。對(duì)于 AT24CXX 系列的 EEPROM ，其典型型號(hào)的內(nèi)存組織如下。 AT24C01A ：內(nèi)部含有 128 個(gè)字節(jié)， 故需要 7 位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行尋址 AT24C02 ：內(nèi)部含有 256 個(gè)字節(jié)，故需要 8 位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行讀寫。 起始狀態(tài)：當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平變到

24、低電平則處于起始狀態(tài)。 起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其它命令之前。 停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng) SCL 處于高電平時(shí)， SDA 從低電平變到高電平則處于停止?fàn)?態(tài)。于執(zhí)行完讀序列信號(hào)之后，停止命令將把 EEPROM 置于低功耗的備用方式 (StandbyMode) 。 應(yīng)答信號(hào)：應(yīng)答信號(hào)是由接受資料的器件發(fā)出的。當(dāng) EEPROM 接受完壹個(gè) 寫入資料之后，會(huì)于 SDA 上發(fā)壹個(gè)” 0”應(yīng)答信號(hào)。反之，當(dāng)單片機(jī)接受完來自 EEPROM的資料后，單片機(jī)也應(yīng)向SDA發(fā)ACK信號(hào)。ACK信號(hào)于第9個(gè)時(shí)鐘 周期時(shí)出現(xiàn)。 備用方式(StandbyMode) : AT24C01A/02/04/08/16 均具有備用方式，以 保證于

25、沒有讀寫操作時(shí)芯片處于低功耗狀態(tài)。 于下面?zhèn)z種情況中， EEPROM 均會(huì) 進(jìn)入備用方式：第壹，芯片通電的時(shí)候；第二，于接到停止位和完成了任何內(nèi)部 操作之后。 AT24C01等5種典型的EEPROM于進(jìn)入起始狀態(tài)之后，需要壹個(gè)8位的“器 件地址字”去啟動(dòng)內(nèi)存進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。于寫操作中，它們有“字?jié)寫”，“頁 面寫”倆種不同的寫入方法。于讀操作中，有“現(xiàn)行地址讀”，隨機(jī)讀和“順序 讀”種各具特點(diǎn)的讀出方法。下面分別介紹器件尋址，寫操作和讀操作。 器件尋址：所謂器件尋址(DeviceAddressing)就是用壹個(gè)8位的器件地址 字(DeviceAddressWord) 去選擇內(nèi)存芯片。于邏輯電路

26、中的 AT24CXX系列的5 種芯片種，即AT24C01A/02/04/08/16 中，如果和器件地址字相比較結(jié)果壹致， 則讀芯片被選中。下面對(duì)器件尋址的過程和意義加以說明。 芯片的操作地址 表 2.2 器件地址字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 1 0 A2 A1 A0 R/ W 用于內(nèi)存EEPROM芯片尋址的器件地址字如表2.2所示。它有4種方式， 分別對(duì)應(yīng)于1K/2K,4K,8K 和16K位的EEPROM芯片。 從表2.2中見出：器件地址字含有3個(gè)部分，第壹部分是高4位，它們稱為 EEPROMAT24C01A/02/04/08/16 的標(biāo)識(shí)第二部分稱為硬布線地址，

27、它們是標(biāo) 識(shí)后的3位。第三部分是最低位，它是讀/寫操作選擇位。 第壹部分：器件標(biāo)識(shí)，器件地址字的最高4位。這4位的內(nèi)容恒為” 1010 用于標(biāo)識(shí) EEPROM 器件 AT24C01A/02/04/08/16 。 第二部分：硬布線地址，是和器件地址字的最高 4位相接的低3位。硬布線 地址的3位有2種符號(hào)：Ai(i=02),Pj(j=02)其中Ai表示外部硬布線地址位。 對(duì)于 AT24C10A/02 這倆種1K/2K 位的EEPROM 芯片，硬布線地址為 “ A2,A1,A0 ”。于應(yīng)用時(shí)，“ A2,A1,A0 ”的內(nèi)容必須和EEPROM 芯片的 A2,A1,A0的硬布線情況，即邏輯連接情況相比較

28、，如果壹樣，則芯片被選中； 否則，不選中。AT24C01/02:真正地址=字地址。 第三部分：讀/寫選擇位，器件地址字的最低位，且用R/W表示。當(dāng)R/W=1 時(shí)，執(zhí)行讀操作；當(dāng)R/W=0時(shí)，執(zhí)行寫操作。 當(dāng)EEPROM芯片被選中時(shí)，則輸出“ 0”；如果EEPROM芯片沒有被選中， 則它回到備用方式。被選中的芯片。其以后的輸入，輸出情況視寫入和讀出的內(nèi) 容而定。 寫操作：AT24C01A/02/04/08/16 這5種EEPROM芯片的寫操作有 2 種：壹種是字節(jié)寫，另壹種是頁面寫。 字節(jié)寫：這種寫方式只執(zhí)行1個(gè)字節(jié)的寫入。字節(jié)寫的過程如圖所示，其寫入過程分外部寫和內(nèi)部寫倆部分，分別說明如下：

29、于起始狀態(tài)中，首先寫入8位的器件地址。則EEPROM芯片會(huì)產(chǎn)生壹個(gè)“ 0” 信號(hào) ACK 輸出作為應(yīng)答；接著，寫入 8 位的字地址，于接受了字地址之后， EEPROM芯片又產(chǎn)生壹個(gè)“ 0 ”應(yīng)答信號(hào);隨后， 寫入8位資料，于接受了 資料之后，芯片又產(chǎn)生壹個(gè)“ 0”信作為應(yīng)答。到此為止，完成了壹個(gè)字 節(jié)寫過程，故應(yīng)于 SDA 端產(chǎn)生壹個(gè)停止?fàn)顟B(tài)，這是外部寫過程。 于這個(gè)過程中，控制 EEPROM 的單片機(jī)應(yīng)于 EEPROM 的 SCL， SDA 端送 入恰當(dāng)?shù)男盘?hào)。 當(dāng)然于壹個(gè)字節(jié)寫過程結(jié)束時(shí)， 單片機(jī)應(yīng)以停止?fàn)顟B(tài)結(jié)束寫過程。 于這時(shí)， EEPROM 進(jìn)入內(nèi)部定時(shí)的寫周期， 以便把接受的數(shù)據(jù)寫入

30、到存儲(chǔ)單元中。 于 EEPROM 的內(nèi)部寫周期中，其所有輸入被屏蔽， 同時(shí)不響應(yīng)外部信號(hào)直到寫 周期完成。這是內(nèi)部寫過程。內(nèi)部寫過程大約需要 10ms 時(shí)間。內(nèi)部寫過程處于 停止?fàn)顟B(tài)和下壹次起始狀態(tài)之間。 頁面寫：這種寫入方式執(zhí)行含若干字節(jié)的 1 個(gè)頁面的寫入。 對(duì)于 AT24C01A/02 ，它們的 1 個(gè)頁面含 8 個(gè)字節(jié);頁面寫的開頭部分和字節(jié)寫壹樣。 于起始狀態(tài)，首先寫入8位器件地址；待EEPROM答當(dāng)了“ 0 ”信號(hào)CK之后， 寫入8位字地址；又待芯片應(yīng)答了“ 0”信號(hào)后，寫入8位資料。 隨后頁面寫的過程則和字節(jié)寫有區(qū)別；當(dāng)芯片接受了第壹個(gè) 8位資料且產(chǎn)生 應(yīng)答信號(hào) ACK 之后，單

31、片機(jī)能夠連續(xù)向 EEPROM 芯片發(fā)送共為 1 頁面的資料。 對(duì)于 AT24C01A/02 ，可發(fā)送共 1 個(gè)頁面的 8 個(gè)字節(jié)（連第壹個(gè) 8 位資料于內(nèi)）。 對(duì)于 AT24C04/08/16 ，則共可發(fā)送 1 個(gè)頁面共 16 個(gè)字節(jié)（連第壹個(gè) 8 位資料 于內(nèi)）。當(dāng)然，每發(fā)壹個(gè)字節(jié)均要等待芯片的應(yīng)答信號(hào) ACK。 之所以能夠連續(xù)向芯片發(fā)送 1個(gè)頁面資料，是因?yàn)樽值刂返牡?34位于 EEPROM 芯片內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)加 1 ，字地址的高位不變，用于保持頁面的行地址。頁 面寫和字節(jié)寫倆者壹樣可，均分為外部寫和內(nèi)部寫過程。 應(yīng)答查詢：應(yīng)答查詢是單片機(jī)對(duì) EEPROM 各種狀態(tài)的壹種檢測(cè)。單片機(jī)查 詢到E

32、EPROM有應(yīng)答“ 0”信號(hào)CK輸出，則說明其內(nèi)部定時(shí)寫的周期結(jié)束， 能夠?qū)懭胄碌膬?nèi)容。單片機(jī)是通過發(fā)送起始狀態(tài)及器件地址進(jìn)行應(yīng)答查詢的。由 于器件地址能夠選擇芯片，則檢測(cè)芯片送出到 SDA 的狀態(tài)就能夠知道其是否有 應(yīng)答了。 讀操作：讀操作的啟動(dòng)是和寫操作類同的。它壹樣需要圖所示的器件地址 字。和寫操縱不同的就是信號(hào)為時(shí)執(zhí)行讀操作。 讀操縱有 3 種方式，即現(xiàn)行地址讀，隨機(jī)讀和順序讀。下面分別說明它們的 工作過程。 現(xiàn)行地址讀：于上次讀或?qū)懖倏v完成之后。芯片內(nèi)部字地址計(jì)數(shù)器會(huì)加 產(chǎn)生現(xiàn)行地址。只要沒有再執(zhí)行讀或?qū)懖僮?，這個(gè)現(xiàn)行地址就會(huì)于 EEPROM 芯 片保持接電的期間壹直保存。 壹旦器件

33、地址選中 EEPROM 芯片，且且有 R/W=1 ， 則于芯片的應(yīng)答信號(hào) ACK 之后把讀出的現(xiàn)行地址的資料送出。 現(xiàn)行地址的資料 輸出時(shí)， 就由單片機(jī)壹位壹位接受， 接收后單片機(jī)不用向 EEPROM 發(fā)應(yīng)答信號(hào) ACK “ 0 ”電平，但應(yīng)保證發(fā)出停止?fàn)顟B(tài)的信號(hào)以結(jié)束現(xiàn)行地址讀操作。現(xiàn)行地 址讀會(huì)產(chǎn)生地址循環(huán)覆蓋現(xiàn)象，但和寫操縱的循環(huán)覆蓋不同。于寫操縱中，地址 的循環(huán)覆蓋是現(xiàn)行頁面的最后壹個(gè)字節(jié)寫入之后，再行寫入則覆蓋同壹頁面的第 壹個(gè)字節(jié)。而于現(xiàn)行地址讀操縱中，地址的循環(huán)覆蓋是于最后頁面的最后壹個(gè)字 節(jié)讀出之后，再行讀出才覆蓋第壹個(gè)頁面的第壹個(gè)字節(jié)。 隨機(jī)讀：隨機(jī)讀和現(xiàn)行地址讀的最大區(qū)別于

34、于隨機(jī)讀會(huì)執(zhí)行壹個(gè)偽寫入過程 以把字地址裝入 EEPROM 芯片中，然后執(zhí)行讀出，顯然，隨機(jī)讀有 2 個(gè)步驟。 第壹，執(zhí)行偽寫入把字地址送入 EEPROM ，以選擇需讀的字節(jié)；第二，執(zhí) 行讀出根據(jù)字地址讀出對(duì)應(yīng)內(nèi)容。 當(dāng) EEPROM 芯片接收了器件地址及字地址時(shí)， 于芯片產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào) ACK 之 后，單片機(jī)必須再產(chǎn)生壹個(gè)起始狀態(tài)，執(zhí)行現(xiàn)行地址讀，這時(shí)單片機(jī)再發(fā)出器件 地址且且令 R/W=1 ，則 EEPROM 應(yīng)答器件地址且行輸出被讀數(shù)據(jù)。 于資料讀出 時(shí)由單片機(jī)執(zhí)行壹位壹位接收，接收完畢后，單片機(jī)不用發(fā)“ 0”應(yīng)答信號(hào) 但必須產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)以結(jié)束隨機(jī)讀過程。應(yīng)該注意，于隨機(jī)讀的第二個(gè)步驟是執(zhí)

35、 行現(xiàn)行地址讀的，由于第壹個(gè)步驟1， 時(shí)芯片接收了字地址，故現(xiàn)行地址就是所送入 的字地址。 順序讀：順序讀能夠用現(xiàn)行地址讀或隨機(jī)讀進(jìn)行啟動(dòng)。它和現(xiàn)行地址讀。隨 機(jī)讀的最大區(qū)別于于：順序讀于讀出壹批資料之后才由單片機(jī)產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)結(jié)束 讀操作；而現(xiàn)行地址讀和隨機(jī)讀于讀出壹個(gè)資料之后就由單片機(jī)產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)結(jié) 束讀操作。 執(zhí)行順序讀時(shí)，首先執(zhí)行現(xiàn)行讀或隨機(jī)讀的有關(guān)過程，于讀出第壹個(gè)資料之 后，單片機(jī)輸出“ 0”應(yīng)答信號(hào)K。于芯片接收應(yīng)答信號(hào)ACK后，就會(huì)對(duì)字地 址進(jìn)行計(jì)數(shù)加 1，隨后串行輸出對(duì)應(yīng)的字節(jié)。當(dāng)字地址計(jì)數(shù)達(dá)到內(nèi)存地址的極限 時(shí)，則字地址會(huì)產(chǎn)生覆蓋，順序讀將繼續(xù)進(jìn)行。只有于單片機(jī)不再產(chǎn)生“ 0

36、 答信號(hào)ACK，而于接收資料之后馬上產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)，才會(huì)結(jié)束順序讀操作。 2.4.2 模塊電路設(shè)計(jì) 本模塊電路簡(jiǎn)單，只須將三地址端和寫保護(hù)接地就能夠了。 2.4.3 模塊電路圖 如圖 2.4 所示 圖 2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路 2.5溫度傳感器模塊 2.5.1核心器件選擇 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第壹片支持“壹線 總線”接口的溫度傳感器。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“壹線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大 提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備 或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。和前壹代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V 5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更

37、靈活、方便。 DS18B20測(cè)量溫度范圍為-55 C+125 C,于-10 C+85 C范圍內(nèi)，精度為 0.5 CDS18B20能夠程序設(shè)定912位的分辨率，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存 儲(chǔ)于EEPROM中，掉電后依然保存。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非 揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下：DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（于寄生 電源接線方式時(shí)接地）。 光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它能夠見作是該 DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（

38、28H ）是產(chǎn)品 類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1 ）。光刻ROM的作用是使每壹個(gè)DS18B20 均各不相同，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)壹根總線上掛接多個(gè) DS18B20的目的。 DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量， 以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位 符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625 C /LS形式表達(dá)，其中S為符 號(hào)位。 LSByte: Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2_4 MSByte: Bi

39、t15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 26 25 24 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于18B20的倆個(gè)8比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這5位為0，只要 將測(cè)到的數(shù)值乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè) 到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度。 例如+125 C的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625 C的數(shù)字輸出為0191H， -25.0625 C的數(shù)字輸出為FF6FH , -55 C的數(shù)字輸出為 FC90H，對(duì)于關(guān)系如表 2.3所

40、示。 表 2.3 溫度和數(shù)字輸出關(guān)系 溫度 數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)輸出（十八進(jìn)制） + 125 C 0000011111010000 07D0h +85 C 0000010101010000 0550h +25 .0625 C 0000000110010001 0191h + 10.125 C 0000000010100010 00A2h +0.5 C 0000000000001000 0008h 0 C 0000000000000000 0000h -0.5 C 1111111111111000 FFF8h -10.125 C 1111111101011110 FF5Eh -25. 062

41、5 C 1111111001101111 FE6Fh -55 C 1111110010010000 FC90h DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括壹個(gè)高速暫存 RAM和壹個(gè)非易失 性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 暫存存儲(chǔ)器包含了 8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前倆個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第壹個(gè)字 節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的 內(nèi)容于每壹次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字 節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 該字節(jié)各位的意義如下：

42、TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位壹直均是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20于工作模式仍是 于測(cè)試模式。于DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位） 分辨率設(shè)置如表2.4所示： 表 2.4 分辨率設(shè)置 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 93.75ms 0 1 10 位 187.5ms 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三 個(gè)步驟：每壹次讀寫之前均要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)

43、位，復(fù)位成功后發(fā)送壹條ROM 指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求 主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待1660 微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存于低脈沖，主 CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成 功。 2.5.2模塊電路設(shè)計(jì) 本模塊接口電路簡(jiǎn)單，于這里不對(duì)電路進(jìn)行講解了。 2.5.3模塊電路圖 如圖2.5所示 圖 2.5 溫度傳感器模塊電路 2.6紅外模塊 2.6.1核心元件選擇 紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體， 即通信 信道。 發(fā)送端采用脈時(shí)調(diào)制 （PPM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某壹頻率的

44、脈沖序列，且驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，仍原為二進(jìn) 制數(shù)字信號(hào)后輸出。 紅外發(fā)送器電路包括脈沖振蕩器、 驅(qū)動(dòng)管Q1和Q2、 紅外發(fā)射管Q3等部分。 其中脈沖振蕩器用以產(chǎn)生38kHz的脈沖序列作為載波信號(hào)；紅外發(fā)射管Q3用來 向外發(fā)射950nm的紅外光束。 紅外發(fā)送器的工作原理為：串行數(shù)據(jù)由單片機(jī)的串行輸出端 DATA送出且驅(qū) 動(dòng)Q1管，數(shù)位“ 0”使1管導(dǎo)通，通過Q2管調(diào)制成38kHz的載波信號(hào)，且 利用紅外發(fā)射管Q3以光脈沖的形式向外發(fā)送。數(shù)位“ 1 ”閔1管截止，紅外發(fā) 射管Q3不發(fā)射紅外光。若傳送

45、的波特率設(shè)為 1200bps，則每個(gè)數(shù)位“ 0 ”對(duì)應(yīng) 32個(gè)載波脈沖調(diào)制信號(hào)的時(shí)序，如圖 2.6所示。 圖 2.6 調(diào)制信號(hào)時(shí)序圖 紅外接收電路選用專用紅外接收模塊。該接收模塊是壹個(gè)三端元件，使用單 電源+5V電源，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、輸入靈敏度高、對(duì)其它波長（950nm 以外）的紅外光不敏感的特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.7所示。 接收模塊的工作原理為：首先，通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為 38kHz的脈沖調(diào)制紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， 再由前置放大器和自動(dòng)增益控制電 路進(jìn)行放大處理。然后，通過帶通濾波器和進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)由解調(diào)電路 進(jìn)行解調(diào)。最后，由輸出級(jí)電路進(jìn)行反向放大

46、輸出。 為保證紅外接收模塊接收的準(zhǔn)確性，要求發(fā)送端載波信號(hào)的頻率應(yīng)盡可能接 近38kHz，因此于設(shè)計(jì)脈沖振蕩器時(shí)，要選用精密元件且保證電源電壓穩(wěn)定。再 有，發(fā)送的數(shù)位“ 0”至少要對(duì)應(yīng)個(gè)載波脈沖，這就要求傳送的波特率不能超 過 2400bps 。 262模塊電路設(shè)計(jì) 紅外發(fā)射二極管的額定電流為 5-50mA于這里我選取限流電阻R10470 Q，而從 PCF8563產(chǎn)生的信號(hào)比較微弱，須加上拉電阻，于這里選取R810K的上拉電阻。 為減少噪聲影響我們于基極和載波信號(hào)間加壹抗干擾電阻 R9，阻值為1K。于接 收管處為增加輸出信號(hào)強(qiáng)度和減少噪聲影響，輸出端也加壹拉電阻 R11，阻值為 10K， 由于

47、本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)中斷以做出及時(shí)響應(yīng)， 于這里輸出需加壹反向器 然后再送入單片才能達(dá)到控制功能，于這里我采用 74LS04。 2.6.3模塊電路圖 如圖2.8所示 圖 2.8 紅外模塊電路 2.7電機(jī)模塊 2.7.1核心器件選擇 電機(jī)分直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，而步進(jìn)電機(jī)力矩大且便于精準(zhǔn)控制， 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全步勵(lì)磁及半步勵(lì)磁， 其中全步勵(lì)磁又有1相 勵(lì)磁及2相勵(lì)磁之分，而半步勵(lì)磁又稱1-2相勵(lì)磁。圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制等效 電路，適應(yīng)控制A、B、/A、/B的勵(lì)磁信號(hào)，即可控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。每輸 出壹個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只走壹步。因此，依序不斷送出脈沖信號(hào)，即可步 進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

48、 1相勵(lì)磁法：于每壹瞬間只有壹個(gè)線圈導(dǎo)通。消耗電力小，精確度良好，但 轉(zhuǎn)矩小，振動(dòng)較大，每送壹勵(lì)磁信號(hào)可走 18度。若欲以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵(lì)磁順序：A f B Cf D f A （如下表所示） STEP A B C D 1 1 0 0 0 2 0 1 0 0 3 0 0 1 0 4 0 0 0 1 2相勵(lì)磁法：于每壹瞬間會(huì)有二個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)矩大，振動(dòng)小，故 為目前使用最多的勵(lì)磁方式，每送壹勵(lì)磁信號(hào)可走 18度。若以2相勵(lì)磁法控制 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反 轉(zhuǎn)。 勵(lì)磁

49、順序：AB f BCf CDf DAf AB （如下表所示） STEP A B C D 1 1 1 0 0 2 0 1 1 0 3 0 0 1 1 4 1 0 0 1 1-2相勵(lì)磁法：為1相和2相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高，且運(yùn)轉(zhuǎn)平滑， 每送壹勵(lì)磁信號(hào)可走9度，故亦廣泛被采用。若以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正 轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵(lì)磁順序：Af ABf Bf BCf Cf CDf Df DA f A （如下表所示） STEP A B C D 1 1 0 0 0 2 1 1 0 0 3 0 0 1 0 4 0 1 1 0 5 0 0 1 0 6 0 0

50、1 1 7 0 0 0 1 8 1 0 0 1 電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和速度成反比，速度愈快負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈小，當(dāng)速度快至其極 限時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即不再運(yùn)轉(zhuǎn)。所以于每走壹步后，程序必須延時(shí)壹段時(shí)間 2.7.2模塊電路設(shè)計(jì) 剛憑單片機(jī)的I/O 口是無法驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的，因此需要加驅(qū)動(dòng)芯片，于這里我們 選擇ULN2003，ULN2003是耐高壓、大電流NPN達(dá)林頓管，恰好能滿足驅(qū)動(dòng) 需求，于輸出端串聯(lián)壹小電阻以減少噪聲干擾，于這里電阻取 20 Qo 2.7.3 模塊電路圖 如圖2.9所示 圖 2.9 電機(jī)模塊電路 2.8顯示模塊 2.8.1核心器件選擇 為使人機(jī)界面更加和諧豐富于這里我們采用 128*64LCD顯

51、示器。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)置控制器、不帶字庫的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，點(diǎn)陣數(shù)為 128 X64。它主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128 X64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成 圖形顯示也能夠顯示8 X4個(gè)（16 X16點(diǎn)陣）漢字。 主要技術(shù)參數(shù)和性能： 1）電源VDD+5V 模塊內(nèi)自帶-10V負(fù)壓用于LCD的驅(qū)動(dòng)電壓 2 ）顯示內(nèi)容128（列）64（行）點(diǎn) 3）全屏幕點(diǎn)陣 4 ）七種指令 5 ）和CPU接口采用8位數(shù)據(jù)總線且行輸入輸出和8條控制線 6）占空比1/64 7 ）工作溫度-10+55 存儲(chǔ)溫度-20+60 模塊主要硬件構(gòu)成說明（結(jié)構(gòu)框圖如圖2.10所示） 用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR，或于E信號(hào)高電平

52、作用下,DB0-DB7 RET JVWE 圖2.10中，IC1、IC2為列 圖 2. 0128*64LCD 左半屏，IC3為行驅(qū)動(dòng)器 件有利于對(duì) 驅(qū)動(dòng)器，IC 3 顯示器結(jié)構(gòu)框圖 控制模塊的右半屏，IC2控制模塊的 含有以下主要功能器件，了解如下器 LC D模塊的 竽器（IR） 1） 指令寄存器（IR） _ IR是用,于寄存指令碼 降沿的作用下指令碼寫廠 2） 數(shù)據(jù)寄存器 IC1 咬據(jù)寄存 V11 IC2 相對(duì)應(yīng)，當(dāng) D/I=0時(shí)于E信號(hào)下 UCDWL ) DR用于寄存數(shù)據(jù)，和指令寄存器寄存指令相對(duì)應(yīng)，當(dāng) D/I=1時(shí)于下降沿作 由DR讀至U DB7DB0 數(shù)據(jù)總線， DR 和 DDRAM 之

53、間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動(dòng)執(zhí)行的。 3 ）忙標(biāo)志 BF BF 標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況， BF=1 表示模塊于內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外 部指令和數(shù)據(jù)； BF=0 時(shí)模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用 STATUSREAD指令能夠?qū)F讀到數(shù)據(jù)總線從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。 4） 顯示控制觸發(fā)器 DFF 用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制， DFF=1 為開顯示， DDRAM 的內(nèi)容就顯 示于屏幕上； DFF=0 為關(guān)顯示。 DDF的狀態(tài)是指令 DISPLAYON/OFF和RST信號(hào)控制的。 5） XY 地址計(jì)數(shù)器 XY 地址計(jì)數(shù)器是壹個(gè) 9 位計(jì)數(shù)器高， 3 位是 X 地址計(jì)數(shù)器，低 6 位

54、為 Y 地 址計(jì)數(shù)器。 XY 地址計(jì)數(shù)器實(shí)際上是作為 DDRAM 的地址指針， X 地址計(jì)數(shù)器為 DDRAM的頁指針，Y地址計(jì)數(shù)器為DDRAM的Y地址指針。 X 地址計(jì)數(shù)器沒有記數(shù)功能，只能用指令設(shè)置。 Y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后 Y地址自動(dòng)加1，Y地 址指針從 0 到 63 。 6） 顯示數(shù)據(jù) RAMDDRAM DDRAM 是存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)的， 數(shù)據(jù)為 1 表示顯示選擇， 數(shù)據(jù)為 0 表示顯 示非選擇。 7） Z 地址計(jì)數(shù)器 Z 地址計(jì)數(shù)器是壹個(gè) 6 位計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，用于顯示行 掃描同步，當(dāng)壹行掃描完成此地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加 1 ，指向下壹行掃描數(shù)據(jù)，

55、RST 復(fù)位后 Z 地址計(jì)數(shù)器為 0。 Z 地址計(jì)數(shù)器能夠用指令 DISPLAYSTARTLINE 預(yù)置，因此顯示屏幕的起始 行就由此指令控制， 即 DDRAM 的數(shù)據(jù)從哪壹行開始顯示于屏幕的第壹行， 此模 塊的 DDRAM 共 64 行，屏幕能夠循環(huán)滾動(dòng)顯示 64 行。 2.8.2. 核心電路設(shè)計(jì) SG12864 內(nèi)置數(shù)字芯片控制器，能夠直接和單片機(jī) I/O 口進(jìn)行對(duì)接，于這里不 作介紹。 2.8.3 模塊電路圖 如圖 2.11 所示 圖 2.11 顯示模塊電路 2.9 外圍驅(qū)動(dòng)模塊 2.9.1 模塊電路設(shè)計(jì) 本模塊電路是用來控制打鈴和教室燈光。 而課鈴和燈光均是由 220V 交流電驅(qū)動(dòng)，

56、這對(duì)單片機(jī)有很強(qiáng)的干擾。因此于設(shè)計(jì)時(shí)必需考濾到電氣隔離的問題，于這里我 們采用光電耦合器進(jìn)行電氣隔離，再用繼電器來達(dá)到弱電控制強(qiáng)電的目的。 而剛憑單片機(jī)的 I/O 口是無法驅(qū)動(dòng)光電耦合器的，因些要對(duì)單片機(jī)引腳信號(hào)進(jìn)行 放大，于這里我們采用壹個(gè)三極管 8550 進(jìn)行放大，而為了提高抗噪能力和保護(hù) 三極管需于三極管基極加壹電阻， 我們這里取 10K 。于發(fā)射極的需加壹限流電阻， 取值1K，為更好的保護(hù)元器件于電源端且上壹濾波電容，取值 O.luF。 繼電器線圈具有儲(chǔ)能作用，當(dāng)斷電時(shí)由于電磁感應(yīng)會(huì)產(chǎn)生壹個(gè)很高的反電熱，為 此倆端需加壹回路來消除反電勢(shì)。于這里是直流電路所以只需于線圈倆端加壹續(xù) 流二極管。于這里仍是用三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，取限流電阻 R19為100。前偏置電阻 R17為1K，后偏置電阻為10K。 2.9