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

1、環(huán)境監(jiān)控及紅外遙控系統(tǒng)硬件原環(huán)境監(jiān)控及紅外遙控系統(tǒng)硬件原理及時(shí)序分析理及時(shí)序分析 四川華迪信息技術(shù)有限公司四川華迪信息技術(shù)有限公司Version1.1Version1.1Overviewo 課程介紹o 主題一o 主題二o 主題三o 主題四2021/3/92課程介紹課程介紹關(guān)于本次課程o 課程目標(biāo)o 預(yù)備知識(shí)o 目標(biāo)聽眾o 日程表o 詞匯表2021/3/94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(jì)方法o 掌握單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的常用方法。2021/3/95預(yù)備知識(shí) o 了解PROTE99 SEo 了解數(shù)字電路,模擬電路,MCS51單片機(jī)2021/3/96目標(biāo)聽眾o XXX

2、Xo XXXX2021/3/97日程表o 共計(jì): 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: hours2021/3/98詞匯表o 本講義所用的詞匯解釋2021/3/99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(duì)監(jiān)控?cái)?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:TLC

3、0831遙控器紅外接收頭鍵盤控制5V供電2021/3/910涵蓋知識(shí)及內(nèi)容涵蓋知識(shí)及內(nèi)容o 上微機(jī)部分：串口控制軟件設(shè)計(jì)，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(dòng)，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(bào)警電路,LED驅(qū)動(dòng)等。o 邏輯時(shí)序及軟件：串行通信，I2C總線協(xié)議和編程,紅外遙控時(shí)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(diǎn)數(shù)處理及數(shù)制轉(zhuǎn)換等。2021/3/911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(bào)警2021/3/

4、912傳感器o溫度傳感器oA:玻璃溫度計(jì)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(hào)需長(zhǎng)距離傳送oB:熱敏電阻:溫區(qū)較窄,精度不高,小巧,廉價(jià)oC:熱電阻:精度高,配精確的測(cè)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(xiàng)目選用10K半導(dǎo)體熱敏電阻(NTC)2021/3/913傳感器o 光電傳感器o A:光敏電阻o B:光敏二極管o C:光敏三極管o 暗電阻和暗電流:光敏電阻在無光照

5、射時(shí)的電阻和給定電壓下的電流值.o 本項(xiàng)目采用暗電阻為0.5M光敏電阻2021/3/914模擬信號(hào)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。2021/3/915多路信號(hào)的采集多路信號(hào)的采集 在多功能環(huán)境探測(cè)控制系統(tǒng)中要對(duì)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(duì)某路信號(hào)進(jìn)行采集時(shí),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(shí)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。 2021/3/916o CD4051是一個(gè)CMOS工藝的8選1的模擬開關(guān)CD4051VEE:電平位移信號(hào).當(dāng)

6、VEE=0輸入正信號(hào),VEE=VDD時(shí)可以輸入負(fù)信號(hào)INH:禁止端，當(dāng) INH=1時(shí)，各通道均不接通 2021/3/917CD40512021/3/918多路數(shù)據(jù)采集的模擬開關(guān)電路2021/3/919一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(hào)，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(xiàng)目選用HS0038紅外接收頭，芯片為TC9148的遙控器2021/3/920一體化紅外接收工作圖2021/3/921紅外接收電路2021/3/922LED數(shù)碼管o LED數(shù)碼管分為共陰和共陽兩

7、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(gè)管芯,采用+5V電源驅(qū)動(dòng),管芯數(shù)目不同相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓不同.o 本項(xiàng)目采用單紅共陽的0.36英寸公共端為1,6的數(shù)碼管2021/3/923顯示驅(qū)動(dòng)電路顯示驅(qū)動(dòng)電路o 本項(xiàng)目對(duì)數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)采用本項(xiàng)目對(duì)數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)采用74HC595 2021/3/92474HC595簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介o 串并轉(zhuǎn)換器o 三態(tài)輸出o 獨(dú)立雙8位鎖存寄存器o 串行寄存器可清零o 時(shí)鐘上長(zhǎng)升沿移位o 沿鎖存2021/3/92574HC595引腳功能 串行數(shù)據(jù)輸入輸出使能鎖存時(shí)鐘移位時(shí)鐘串行清零串行數(shù)據(jù)輸出8位三態(tài)輸出腳位三

8、態(tài)輸出腳2021/3/92674HC595真值表2021/3/92774HC595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11010011DSQ711010011ST-CP上升沿上升沿11010011OE為為0Q0-Q72021/3/92874HC595時(shí)序時(shí)序2021/3/929顯示送數(shù)原理o 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路74HC595所需的串行數(shù)據(jù)由以下電路產(chǎn)生2021/3/93074HC245概述概述o特點(diǎn):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(dòng),隔離,緩沖2021/3/93174HC245引腳功能圖o 輸入輸出端輸入輸出端方向端使能端，低有效2021/3/93274HC24

9、5真值表2021/3/93374HC165概述概述o8位并串轉(zhuǎn)換器o低電平鎖存o 2個(gè)時(shí)鐘輸通過NOR(或非門)送入內(nèi)部o2個(gè)時(shí)鐘允許其中一個(gè)作為inhibit使用2021/3/93474HC165引腳圖o 2021/3/93574HC165邏輯框圖o 2021/3/93674HC165時(shí)序分析時(shí)序分析2021/3/937送數(shù)原理理解送數(shù)原理理解1o 1:從原理圖數(shù)據(jù)總線與從原理圖數(shù)據(jù)總線與74HC165的連接的連接找出送出數(shù)據(jù)高位在前還是在后？找出送出數(shù)據(jù)高位在前還是在后？o 2、數(shù)據(jù)如何才能送到、數(shù)據(jù)如何才能送到74HC165的并行端的并行端口并鎖??？口并鎖住？o 3、 74HC165 鎖

10、存數(shù)據(jù)如何送到鎖存數(shù)據(jù)如何送到74HC595？o 4、向、向RAM62256中寫數(shù)據(jù)會(huì)影響中寫數(shù)據(jù)會(huì)影響74HC165 的鎖存數(shù)據(jù)嗎？的鎖存數(shù)據(jù)嗎？2021/3/938外部設(shè)備地址和鍵盤采集o 本項(xiàng)目中掛在數(shù)據(jù)總線的外部設(shè)備有兩個(gè):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2021/3/939外部設(shè)備地址和鍵盤采集2021/3/940報(bào)警電路o 常用的報(bào)警方式有:聲音報(bào)警,光電報(bào)警o 本項(xiàng)目采用蜂鳴器電路產(chǎn)生聲音報(bào)警 o 電路如下:2021/3/941A/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理o A/D轉(zhuǎn)換器是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器是將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)以便于數(shù)字系統(tǒng)

11、進(jìn)行處理，為離散的數(shù)字信號(hào)以便于數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理，存儲(chǔ)、控制和顯示。存儲(chǔ)、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，有單轉(zhuǎn)換器輸入模擬量的極性分，有單極型和雙極型兩種。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、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)換型逐次逼近型和并行轉(zhuǎn)換型2021/3/942A/D轉(zhuǎn)換器的選擇原則o根據(jù)檢測(cè)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(cè)

12、對(duì)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(jì)是否簡(jiǎn)便及價(jià)格等選取A/D芯片2021/3/943串行A/D轉(zhuǎn)換電路o 本項(xiàng)目選用8位的串行A/DTLC08312021/3/944串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0831o TLC0831是8位逐次逼近型摸數(shù)轉(zhuǎn)換器,具有一個(gè)輸入通道o 特點(diǎn)o 1:8位分辨率o 2:易于和微處理器接口或單獨(dú)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:在250KHZ時(shí),轉(zhuǎn)換時(shí)間為32so 7:可與ADC0831互換o 8:總非調(diào)整誤差 1LS

13、B2021/3/945串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0831o /CS：片選信號(hào)，置/CS為低電平開始一次轉(zhuǎn)換，在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中/CS必須為低。連續(xù)輸入10個(gè)脈沖完成一次轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)從第2個(gè)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(shí)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(hào)，如果輸入單端信號(hào)，IN-應(yīng)接地GND：電源地端VCC：電源正端CLK：時(shí)鐘信號(hào)端DO： 數(shù)據(jù)輸出端REF：參考電壓輸入端，使用 中應(yīng)接參考電壓或直接接VCC端 2021/3/946I2C總線電路o I2C(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o AT89S52本身無I2C總線接口，本項(xiàng)目采用軟件模擬的辦法來實(shí)現(xiàn)I2C總線并控制具有I2C總線的串行E2PROM：AT24C02。2021/3/947AT24C02o特點(diǎn)：o256X8位的存貯空間o與400KHzI2C總線兼容o1.8到6.0伏