單片機(jī)控制的紅外線(xiàn)遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、廣西科技大學(xué)（籌）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)課題名稱(chēng)家居推拉窗及窗簾智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院 別 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) 082 學(xué) 號(hào) 200800301076 姓 名 指導(dǎo)教師 2012年 6月3日摘要本文首先介紹了智能家居的基本知識(shí)及其應(yīng)用前景，進(jìn)而闡明了開(kāi)發(fā)作為智能家居中一個(gè)很重要部分紅外線(xiàn)遙控推拉窗及窗簾的控制意義，隨后著重介紹了開(kāi)發(fā)單片機(jī)的紅外線(xiàn)遙控智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所用到的集成芯片AT89C52、DS1302芯片、紅外線(xiàn)發(fā)射接收器等硬件的結(jié)構(gòu)原理。本文采用分塊的模式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，分別給出了系統(tǒng)總體框圖、電源電路、時(shí)鐘DS1302電路、紅外線(xiàn)接收電路

2、、電機(jī)控制電路、顯示電路，下雨傳感器電路、并對(duì)相應(yīng)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)的闡述。隨后講述了軟件的編寫(xiě)思路，也是采用分塊的模式，分別寫(xiě)出了紅外線(xiàn)解碼程序、時(shí)鐘芯片DS1302控制程序、LCD液晶顯示程序、遙控控制程序的編寫(xiě)思路，每一模塊都畫(huà)出了其方框圖，看起來(lái)一目了然。最后通過(guò)仿真調(diào)試，時(shí)鐘，手動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾，自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾等控制方面的設(shè)計(jì)上基本達(dá)到了預(yù)期目的。當(dāng)然，該系統(tǒng)在一些細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)上還需要不斷的完善和改進(jìn)。關(guān)鍵詞:時(shí)鐘芯片；智能控制；紅外線(xiàn)；AT89C52；傳感器AbstractThis paper first introduced the basic knowledge of the smart

3、 home and its application prospect, thus illustrating the development as wisdom can household a very important part of the curtain, automatic infrared remote control significance. Then mainly introduces development single-chip microcomputer control system of infrared remote control curtain use AT89C

4、52 integrated chips, DS1302 chip, infrared emission receiver and the structure of the hardware principle. In this article, the block model, the whole system hardware circuit design is analyzed, and the system are respectively the overall frame, power supply circuit, the clock DS1302 circuit, infrare

5、d receiver circuits, motor control circuit, show circuit, rain sensor circuit, and to the corresponding circuit design and the correlation of exposition. Then the writing of the ideas about software, is also the separate block of models, including the decoding process, Write the decoding process of

6、infrared ray respectively, the clock chip DS1302 control procedures, LCD display program, remote control of control program writing ideas, each module are draw the charts, looks at a glance.Finally, the simulation results debugging, clock, the switch curtain, automatic switch control aspects such as

7、 the curtain on the design of basic the expected purpose is reached. Of course, this system in some of the detail of the design also need to have been the perfect and improve.Keywords: the clock chip；Intelligent control；infrared；AT89C52；sensor目錄1 緒論11.1 課題背景11.2 國(guó)內(nèi)外概況11.3 課題的研究工作22 方案論證42.1 方案選取43 電

8、路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)63.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖63.2 微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)6單片機(jī)AT89C52RC6時(shí)鐘電路8復(fù)位電路10存儲(chǔ)器件AT24C0211紅外線(xiàn)接收模塊13顯示模塊14電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊153.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)17電源驅(qū)動(dòng)電路17片外時(shí)鐘電路18數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器18傳感器電路194 軟件設(shè)計(jì)214.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖如下214.2 紅外線(xiàn)解碼214.3 控制器DS1302的控制程序224.4 存儲(chǔ)器AT24C02控制程序254.5 傳感器控制程序284.6 遙控器控制程序294.7 中斷控制程序304.8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序31結(jié)束語(yǔ)32致謝33參考文獻(xiàn)341 緒論本章闡述了單片機(jī)控制的紅外線(xiàn)遙控自

9、動(dòng)窗簾系統(tǒng)的市場(chǎng)價(jià)值、研究背景、國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀、以及發(fā)展方向，明確指出了單片機(jī)控制的紅外線(xiàn)遙控自動(dòng)窗簾系統(tǒng)所面臨的問(wèn)題及一些解決方案。1.1 課題背景生活在提高，時(shí)代在進(jìn)步，人類(lèi)在向文明邁進(jìn)，不同的時(shí)代對(duì)居住空間、環(huán)境有不同的要求，這是社會(huì)的必然潮流。單片機(jī)控制的智能遙控推拉窗及窗簾控制系統(tǒng)，既能解決每天手拉開(kāi)和關(guān)窗及窗簾的不便，又顯示出了生活的檔次，同時(shí)還可以根據(jù)光線(xiàn)的明暗來(lái)自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)關(guān)，以調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線(xiàn)，更進(jìn)一步地滿(mǎn)足了人們的享受要求。所以該產(chǎn)品能形成大規(guī)模生產(chǎn)，很快會(huì)普及全國(guó)市場(chǎng)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；另外，除了廣大市民住宅使用外，智能遙控推拉窗控及窗簾制器還可以廣泛應(yīng)用于別墅、公寓、

10、賓館、飯店、寫(xiě)字樓、歌舞廳、影劇院、會(huì)議廳、銀行、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場(chǎng)所，因此該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。智能控制推拉窗及窗簾控制系統(tǒng)在我國(guó)還剛剛興起，但其發(fā)展前景廣闊，推廣和應(yīng)用自動(dòng)控制窗簾和推拉窗系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其一，改變?nèi)藗兊纳罘绞?。單片機(jī)控制的智能遙控推拉窗及窗簾系統(tǒng)具有豐富的智能化功能，為家庭用戶(hù)營(yíng)造一個(gè)高效、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能控制推拉窗及窗簾系統(tǒng)只用一個(gè)多功能遙控器就能控制和監(jiān)測(cè)住房的窗簾和窗戶(hù)的開(kāi)關(guān)問(wèn)題，給人們?nèi)丈仙顜?lái)極大的方便。這些都將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的生活方式，并提高了人們的生活質(zhì)量。其二、牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)。智能控制推拉窗及窗簾系統(tǒng)的產(chǎn)品面向家庭用戶(hù)，其

11、應(yīng)用市場(chǎng)是龐大的，發(fā)展前景也是廣闊的，必將吸引大批有遠(yuǎn)見(jiàn)的各類(lèi)企業(yè)介入，從而牽動(dòng)一大批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這里最先受益的應(yīng)該是房地產(chǎn)業(yè)，該控制系統(tǒng)不僅是一個(gè)很好的概念與“賣(mài)點(diǎn)”，同時(shí)也是直接提升住宅檔次的一個(gè)條件，這將會(huì)給房地產(chǎn)商帶來(lái)新的利潤(rùn)空間。在家居集成化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)下，家居集成也成為一種潮流，許多更專(zhuān)業(yè)的、美觀(guān)的、智能化的家居集成產(chǎn)品相繼出現(xiàn)。其三，開(kāi)拓一個(gè)嶄新的市場(chǎng)。智能推拉窗及窗簾控制系統(tǒng)牽動(dòng)了許多的行業(yè)，它將不僅僅是目前的IT系統(tǒng)集成商或建筑弱電工程總包商的市場(chǎng)，而且是專(zhuān)業(yè)公司和智能化裝飾公司的市場(chǎng)。1.2國(guó)內(nèi)外概況在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，智能控制推拉窗及窗簾已廣泛應(yīng)用。在10年前，智能系統(tǒng)就

12、已經(jīng)進(jìn)入我國(guó)，可一直沒(méi)有大的推廣，這兩年，隨著電子技術(shù)的不斷提高及價(jià)格的不斷下降，智能控制推拉窗及窗簾控制器又開(kāi)始在我國(guó)市場(chǎng)發(fā)展。據(jù)了解，全國(guó)共有170多種智能推拉窗及窗簾控制器獲得了國(guó)家專(zhuān)利，但就其技術(shù)本身而言，還是大同小異，但售價(jià)卻有很大差別，貴的要數(shù)千元，便宜的只要 500 塊。盡管推拉窗及窗簾控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)是一個(gè)起步的行業(yè)，但是，它的發(fā)展前景在國(guó)內(nèi)也是排前面的熱門(mén)行業(yè)。從智能控制推拉窗及窗簾系統(tǒng)走進(jìn)中國(guó)以來(lái)，國(guó)內(nèi)各有實(shí)力的商業(yè)巨頭紛紛涉足，使我的新興智能家居市場(chǎng)達(dá)到前所未有的活躍。目前，我國(guó)智能控制推拉窗級(jí)窗簾系統(tǒng)生產(chǎn)，宣傳，以及銷(xiāo)售體系形成了相當(dāng)規(guī)模，不少?lài)?guó)內(nèi)知名企業(yè)紛紛涉足。推拉窗

13、及窗簾控制系統(tǒng)行業(yè)，如青島海爾、清華同方、TCL 等，并涌現(xiàn)出一些較具影響力的智能家居專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商，如上海索博智能電子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居電子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自動(dòng)窗簾產(chǎn)品已開(kāi)始走進(jìn)中國(guó)的家庭。具報(bào)道，我國(guó) 2004 年售出商品房 1.9 億 m²,如果每20m²需要一套產(chǎn)品，僅此一項(xiàng)就可以年新增產(chǎn)品近千萬(wàn)套加上。每年新增智能控制推拉窗及窗簾產(chǎn)品市場(chǎng)需求將不低于2000萬(wàn)套。如果單片機(jī)控制的推拉窗及窗簾控制器，銷(xiāo)售占市場(chǎng)的5%左右，就可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值上億元。隨著智能控制系統(tǒng)的熱潮在世界各國(guó)逐漸流行，隨著中國(guó)電子行業(yè)的高速發(fā)展、

14、人們物質(zhì)水平的不斷提高，智能控制推拉窗及窗簾已經(jīng)成為現(xiàn)代家居裝行業(yè)的主流裝飾，在不久的將來(lái)，智能控制推拉窗及窗簾裝飾肯定會(huì)覆蓋到生活的各各角落。從現(xiàn)在其流行趨勢(shì)來(lái)看，在未來(lái)的 20 年時(shí)間里，推拉窗行業(yè)將會(huì)是普通大眾喜愛(ài)的行業(yè)，其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。1.3課題的研究工作智能家居系統(tǒng)是一個(gè)大的社會(huì)系統(tǒng)工程，我們應(yīng)當(dāng)加快我國(guó)智能家居標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。智能控制推拉窗及窗簾系統(tǒng)作為智能家居中一個(gè)很重要的部分，需要在我國(guó)智能家居這一領(lǐng)域，建立起一個(gè)具有中國(guó)特色的新興、健康的產(chǎn)業(yè)鏈。智能控制推拉窗及系統(tǒng)在我國(guó)并不是遠(yuǎn)在天邊，而是近在眼前?，F(xiàn)有的電動(dòng)推拉窗及窗簾機(jī)的控制方式有固定式開(kāi)關(guān)控制、遙控、光控、時(shí)

15、控等，其中以前兩種形式居多。就實(shí)用程度和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，用固定式開(kāi)關(guān)控制方式較好，這是因?yàn)橥评凹按昂煹拈_(kāi)閉不像電視機(jī)等家電產(chǎn)品開(kāi)閉得那樣頻繁，每天開(kāi)閉的次數(shù)不多，因此安裝在固定的地方使用也相當(dāng)方便如把開(kāi)關(guān)裝在床頭柜等電器綜合控制系統(tǒng)中，睡在床上就能控制窗戶(hù)和窗簾的開(kāi)閉。利用觸摸開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)斷電，既安全又節(jié)能，但最重要的一點(diǎn)就是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，沒(méi)的擺脫對(duì)人的依賴(lài)作用。而采用遙控控制時(shí)，需要候機(jī)電源，不可能完全斷電而且增加遙控功能，也增加了成本，售價(jià)也相應(yīng)提高。21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，知識(shí)與科技成為時(shí)代的潮流，在它們的推動(dòng)下，智能化也因此得到了很大的發(fā)展，其作用在社會(huì)生活中日益得到彰顯。

16、智能控制器主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線(xiàn)技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合而發(fā)揮作用。在通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)的迅猛發(fā)展潮流下，家庭生活實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化與智能化，居家環(huán)境也變得更加舒適與安全。智能化控制的工作原理自然離不開(kāi)運(yùn)算和控制單元，而該器采用的主控器件AT89C52，正是運(yùn)算與控制單元的集合體。器的整體主要由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由單片機(jī)擴(kuò)展的外圍電路以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)器控制功能的接口電路組成；軟件部分主要由單片機(jī)器實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種程序組成。本設(shè)計(jì)中介紹了智能推拉窗及窗簾控制器的硬件構(gòu)成以及軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，以盡最大可能滿(mǎn)足不同人對(duì)窗簾開(kāi)閉的不同需求。同

17、時(shí)，器在針對(duì)人們一般需求的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)外，還提出多種解決方案，在考慮到經(jīng)濟(jì)性和簡(jiǎn)便性的前提下，可以供日后對(duì)控制器的功能進(jìn)行擴(kuò)展。智能推拉窗及窗簾的控制方式大體上有四種：雨控、光控、時(shí)控、手控，手控和時(shí)控屬于半自動(dòng)類(lèi)；而光控和雨屬全自動(dòng)式，但光控因光敏器件的靈敏度，冬夏等不同季節(jié)的光照度的不同，以及人們對(duì)起閉推拉窗及窗簾在時(shí)間上的要求不同，而難以實(shí)施和普及。因此，時(shí)控式的全自動(dòng)控制便成了專(zhuān)業(yè)以及業(yè)余電子設(shè)計(jì)人員的熱門(mén)課題。根據(jù)一下情況智能推拉窗及窗簾有些不能實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化；有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能不夠穩(wěn)定；有些雖然實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化，且性能還可以，但價(jià)格昂貴不適合普通消費(fèi)者使用

18、。所以我想利用價(jià)格相對(duì)便宜的紅外線(xiàn)遙控發(fā)射芯片、單片機(jī)作為主要控制器件，來(lái)完成該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要有如下幾方面的特點(diǎn)：（1）發(fā)射紅外線(xiàn)的發(fā)射裝置采用一般彩色電視機(jī)的遙控器，這樣既方便又實(shí)惠，可謂一物兩用。（2）時(shí)間控制開(kāi)關(guān)方式，通過(guò)對(duì)DS1302芯片的設(shè)定，讓用戶(hù)可以隨自己的生活習(xí)慣方便的自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾，無(wú)需手動(dòng)。（3）采用紅外遙控方式，不會(huì)干擾其它電器的正常工作，也不會(huì)影響鄰近的無(wú)線(xiàn)設(shè)備。超距離遙控，可達(dá) 89m。（4）另一種控制方式為手動(dòng)控制方式，防止停電后采用手動(dòng)控制。（5）美觀(guān)，以往的智能控制推拉窗都是向一邊拉或向上拉，而本設(shè)計(jì)為向兩邊打開(kāi)，隨個(gè)人的愛(ài)好可以控制其大小。（6）體積小、

19、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作可靠。2方案論證2.1 方案選取這次設(shè)計(jì)題目因?yàn)閱纹瑱C(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了紅外控制。隨著推拉窗紅外控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場(chǎng)合的窗簾控制器應(yīng)運(yùn)而生。實(shí)現(xiàn)這種控制目的的方案有2個(gè)：方案一鍵盤(pán)模式控制系統(tǒng)。根據(jù)光照來(lái)開(kāi)閉窗戶(hù)主要原理是用光敏電阻采集外界的光強(qiáng)度，從光傳感器上采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，由于A(yíng)/D轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間，一旦在這段時(shí)間內(nèi)信號(hào)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)偏差，所以在轉(zhuǎn)換期間要應(yīng)該采用采樣保持電路。傳入的信號(hào)由AT89C52單片機(jī)來(lái)控制，并且做出響應(yīng)，

20、以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來(lái)顯示推拉窗及窗簾控制器的各種狀態(tài)圖2-1 方案一方案二 模擬集成控制器自動(dòng)控制系統(tǒng),這二個(gè)方案都是采用單片機(jī)控制，液晶顯示模塊 LCD 顯示。AT89C52 是一款采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)，其主要性能特點(diǎn)有：（1）高性能、低功耗的 8Byte 微控制器，RISC 精簡(jiǎn)指令集機(jī)構(gòu)，多種指令，且單周期指令占大多數(shù)，有掉電和閑置的省電模式、5個(gè)中斷源、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。（2）片內(nèi)集成4KB可編寫(xiě)程序存儲(chǔ)器，可進(jìn)行 1000 次以上寫(xiě)/擦反復(fù)利用，保存數(shù)據(jù)時(shí)間有達(dá)10年，支

21、持三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。（3）各種豐富雙向口功能：32可寫(xiě)程序 I/O 線(xiàn)，可編程串行通道，振蕩時(shí)鐘電路。采用 LG28顯示模塊41BH數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)掃描，8550三極管位選驅(qū)動(dòng)，AT89C52微處理器 P0口直接段時(shí)間顯示，具有顯示亮度強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、顯示誤差少等優(yōu)點(diǎn)。圖2-2 方案二此方案控制采用AT89C52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)，通過(guò)ULN2003芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制窗戶(hù)和窗簾的拉開(kāi)和關(guān)閉。家居推拉窗及窗簾控制系統(tǒng)可以使用紅外遙控器遠(yuǎn)程遙控推拉窗戶(hù)及窗簾的開(kāi)或關(guān)；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)環(huán)境亮度光控。以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過(guò)遙控器進(jìn)行設(shè)置。該控制設(shè)計(jì)可謂是一款

22、多功能的推拉窗及窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)兩個(gè)方案的對(duì)比和論證，方案二比方案一更簡(jiǎn)便，快捷，多功能以及成本造價(jià)更低，因此選著方案二作為此次設(shè)計(jì)方案.3電路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖圖3-1方案框圖3.2微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)AT89C52RCAT89C52RC 是由宏晶公司推出的一種小型單片機(jī)，其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，可以很快被中國(guó)廣大用戶(hù)接受。其程序的可擦寫(xiě)特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比較容易，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活

23、性高且價(jià)廉的方案。AT89C52RC 有很寬的工作電源電壓，可為 2.76V,當(dāng)工作在 3V 時(shí)，電流相當(dāng)于 6V工作時(shí)的 1/4。AT89C52RC工作于12Hz時(shí)，動(dòng)態(tài)電流為 5.5mA，空閑態(tài)為1mA,掉電狀態(tài)僅為20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。AT89C52RC具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：a. AT89C52RC與MCS-51系列的單片機(jī)在功能指令和管腳上基本一致；b. 片內(nèi)有4k字節(jié)在線(xiàn)可多次重復(fù)擦寫(xiě)程序的存儲(chǔ)器；c. 非動(dòng)態(tài)工作,工作范圍:0Hz24MHz；d. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；e. 128×8 位內(nèi)部RAM；f. 32 位雙向輸入輸出線(xiàn)；g. 兩個(gè)十六位

24、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；h. 五個(gè)中斷源,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)；i. 一個(gè)全雙工的異步串行口；j. 間歇和掉電兩種工作方式；k. 超強(qiáng)抗干擾:高抗靜電(ESD 保護(hù))輕松過(guò)2KV/4KV快速脈沖干擾；l. 寬電壓,不怕電源抖動(dòng)；m. 寬溫度范圍,-4085；n. 禁止ALE輸出；o. 超低功耗；p. 掉電模式:典型功耗<0.1A；q. 空閑模式:典型功耗2mA；r. 正常工作模式:典型功耗4mA-7mA；s. 掉電模式可由外部中斷喚醒,適用于電池供電系統(tǒng),如水表、氣表、便攜設(shè)備等；AT89C52RC 引腳功能1.電源:VCC-芯片電源，接+5V；VSS-接地端；2.時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2-晶體振

25、蕩電路反相輸入端和輸出端；3.控制線(xiàn):控制線(xiàn)共有4根：ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖； ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址； PROG 功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖；PSEN:外ROM讀選通信號(hào)。RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 VPD 功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。 EA 功能：內(nèi)外ROM選擇端。 Vpp 功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源 Vpp。4.I/O 口線(xiàn)：P0、P1、P2、

26、P3 共四個(gè)八位。P0 口是三態(tài)雙向口，通稱(chēng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)操作。P0口也用以輸出外部存儲(chǔ)器的低8位地圖1址。由于是分時(shí)輸出,故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存,信號(hào)用ALE。P1 口是專(zhuān)門(mén)供用戶(hù)使用的I/O口,是準(zhǔn)雙向口。P2 口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高8位地址線(xiàn)用。不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí),P2口也可以作為用戶(hù) I/O 口線(xiàn)使用,P2口也是準(zhǔn)雙向口。P3 口是雙功能口,該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時(shí)操作同P1口。P3口的第二功能如表3-1：表3-1 P3口管腳功能表端口引腳第二功能P3.0RXD (串行輸入

27、口)P3.1TXD (串行輸出口)P3.2INT0 (外部中斷0)P3.3INT1 (外部中斷1)P3.4T0 (定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入)P3.5T1 (定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入)P3.6WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)3.2.2時(shí)鐘電路 其中時(shí)鐘電路包括振蕩時(shí)鐘電路和片外時(shí)鐘電路：(1)振蕩時(shí)鐘電路片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，CPU的所有操作均在時(shí)鐘脈沖同步下進(jìn)行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在12MHz24MHz 之間選取。C5、C6是反饋電容，其值在20pF100pF之間選取，典型值為30pF。本電路選用的電容為 30pF，

28、晶振頻率為12MHz。振蕩周期=1/12us；機(jī)器周期S=1us；指令周期=14us；AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見(jiàn)圖3-2。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C5、C6 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C5、C6 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度穩(wěn)定性等。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使陶瓷諧

29、振器建議選擇40pF±10pF。用戶(hù)也可以采用外部時(shí)鐘。外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件要求。圖3-2振蕩時(shí)鐘電路圖(2)外界時(shí)鐘電路DSl302 是美國(guó) Dallas 公司生產(chǎn)的一種串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，以串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，它能夠向單片機(jī)提供：秒、分、時(shí)、日、月、年、及星期等實(shí)時(shí)時(shí)間信息，并能夠?qū)﹂c年天數(shù)自動(dòng)調(diào)整，日歷有效至 2100 年。DSl302 由雙電源中較大

30、者供電，使系統(tǒng)在沒(méi)有主電源的情況下也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。片內(nèi)具有31個(gè)字節(jié)靜態(tài) RAM，可用來(lái)保存重要數(shù)據(jù)。DSl302具有引腳少、體積小、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。但由于其時(shí)序要求比較嚴(yán)格，應(yīng)用程序不易編寫(xiě)，給開(kāi)發(fā)者帶來(lái)不便。為此，本文對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析和闡述并在分析其時(shí)序的基礎(chǔ)上給出了DSl302與單片機(jī)連接的接口電路和通訊子程序。下圖為DS1302的時(shí)鐘引腳圖。圖3-3DS1302引腳圖表3-2 DS1302引腳描述引腳號(hào)符號(hào)描述引腳號(hào)符號(hào)描述1Vcc2備用電源引腳5RST復(fù)位引腳2X1晶振引腳6I/O輸入/輸出引腳3X2晶振引腳7SCLK串行時(shí)鐘輸入引腳4GND隱藏引腳8Vcc1主

31、電源引腳DS1302串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片主要由移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及31個(gè)字節(jié)RAM組成。數(shù)據(jù)傳送前，必須把置為高電平且把提供地址和命令信息的8位字節(jié)裝入到移位寄存器。在進(jìn)行單字節(jié)傳送或多字節(jié)傳送時(shí)，開(kāi)始的8位命令字節(jié)用于指定40個(gè)字節(jié)(31個(gè)字節(jié) RAM和9個(gè)字節(jié)時(shí)鐘寄存器)中哪個(gè)將被訪(fǎng)問(wèn)。DS1302的數(shù)據(jù)傳輸：對(duì)DS1302 進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳送時(shí),第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)必須是命令字節(jié),其最高有效位 MSB (位 7)必須為邏輯 1。如果它是零,禁止寫(xiě) DS1302。位6為邏輯 0 時(shí)指定傳送時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)；邏輯1指定傳送 RAM 數(shù)據(jù)。位1至5指定進(jìn)行輸入或輸出的特定寄存器的地址。最

32、低有效位LSB(位 0)為邏輯0時(shí)指定時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作(輸入)；邏輯1指定進(jìn)行讀操作(輸出)。命令字節(jié)總是從最低有效LSB(位0)開(kāi)始輸入,表3-3為地址。表3-3 地址/命令字節(jié)時(shí)鐘芯片DS1302是采用IIC總線(xiàn)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的。IIC總線(xiàn)是一種由PHILIPS公司開(kāi)發(fā)的兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。IIC總線(xiàn)產(chǎn)生于在 85年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開(kāi)發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信。IIC總線(xiàn)最主要的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單性和有效性。由于接口直接在組件之上，因此總線(xiàn)占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本?？偩€(xiàn)的長(zhǎng)度可高達(dá) 25 英尺，

33、并且能夠以 10Kbps 的最大傳輸速率支持 40 個(gè)組件。IIC 總線(xiàn)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線(xiàn)。一個(gè)主控能夠控制信號(hào)的傳輸和時(shí)鐘頻率。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。3.2.3復(fù)位電路單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。單片機(jī)的復(fù)位后是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（2 個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。MCS-51 單片機(jī)的 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端

34、。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，1手動(dòng)按鈕復(fù)位手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖3-4）。一般采用的辦法是在RST端和正電源VCC之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則VCC的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿(mǎn)足復(fù)位的時(shí)間要求。3-4 圖復(fù)位電路2上電復(fù)位AT89C52的上電復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至10uF。上電復(fù)位的工作過(guò)程是在

35、加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí)，Vcc的上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1MHz，起振時(shí)間則為10ms。在圖3-4的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果

36、系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器PC將得不到一個(gè)合適的初值，因此CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開(kāi)始執(zhí)行程序。3.2.4存儲(chǔ)器件AT24C02AT24C02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOS E2PROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)。CATALYST公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02 有一個(gè)16字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器。該器件通過(guò)IIC 總線(xiàn)接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寫(xiě)保護(hù)功能。圖3-5 AT24C02引腳圖功能描述：AT24C02支持IIC，總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送協(xié)議IIC，總線(xiàn)協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線(xiàn)的器件作為發(fā)送器。任何從總線(xiàn)接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串

37、行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過(guò)器件地址輸入端 A0、A1和A2可以實(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)AT24C02器件連接到總線(xiàn)上。表3-4管腳描述管腳名稱(chēng)功能A0、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù)/地址SCL串行時(shí)鐘WP寫(xiě)保護(hù)VDD+1.8V6V工作電壓Vss隱藏SCL串行時(shí)鐘：AT24C02 串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。SDA 串行數(shù)據(jù)/地址：AT24C02 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個(gè)開(kāi)漏輸出管腳，可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸

38、出進(jìn)行線(xiàn)。A0、A1、A2 器件地址輸入端：這些輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0。當(dāng)使用 AT24C02時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件。如果只有一個(gè)AT24C02被總線(xiàn)尋址，這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2 ）可懸空或連接到 Vss，如果只有一個(gè)AT24C02被總線(xiàn)尋址這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2 ）必須連接到 Vss。WP 寫(xiě)保護(hù)：如果WP管腳連接到Vcc，所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)只能讀。當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作。3.IIC 總線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)：采用IIC 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或IIC器件，其內(nèi)部不僅有IIC接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能

39、劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過(guò)軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線(xiàn)的連接。CPU不僅能通過(guò)指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線(xiàn)，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)的既簡(jiǎn)單又靈活的擴(kuò)展與控制。在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開(kāi)始和結(jié)束。當(dāng)時(shí)鐘線(xiàn) SCL為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線(xiàn)SDA由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開(kāi)始”信號(hào)，起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其他命令之前；當(dāng)SCL線(xiàn)處于高電平時(shí)，SDA線(xiàn)發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號(hào)。器件將處于備用方式.開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。在開(kāi)始信號(hào)以后，總線(xiàn)即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號(hào)以后的一段時(shí)間內(nèi)，總線(xiàn)被認(rèn)為是空閑的。IIC總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送格式

40、是：在IIC總線(xiàn)開(kāi)始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是用來(lái)選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(R/W)讀寫(xiě)控制。方向位為“0” 表示發(fā)送，即主器件把信息寫(xiě)到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開(kāi)始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線(xiàn)上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線(xiàn)上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(R/W)確定。3.2.5紅外線(xiàn)接收模塊HS0038紅外接收裝置將遙控信號(hào)的接受、放大、檢波、整形集一體，并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的 TTL 信號(hào)，這樣大大簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，

41、方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭 HS0038。HS0038 黑色環(huán)氧樹(shù)脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá)35m。它能與 TTL，COMS電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號(hào)頻率為38 kHz,周期約26us，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到TTL電平的編碼信號(hào)。三個(gè)管腳分別是地、5V電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。紅外接收部分主要是對(duì)紅外載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)解放大整形等。由于市場(chǎng)上已經(jīng)有集成調(diào)解放大整形輸出的紅外接收頭，所以我們只用考慮怎樣能準(zhǔn)確計(jì)算出紅外編碼脈沖時(shí)間就可以了。通常我們?cè)谟?jì)算紅

42、外編碼脈沖時(shí)間時(shí)，一般把接收程序放在中斷程序中，一旦有紅外信號(hào)則馬上進(jìn)入中斷程序中并啟動(dòng)定時(shí)器對(duì)紅外信號(hào)延時(shí)時(shí)間進(jìn)行定時(shí)。一旦計(jì)算判斷出是起始位則準(zhǔn)備進(jìn)行指令碼的定時(shí)計(jì)算，如果沒(méi)有檢測(cè)到起始位就不能檢測(cè)指令碼，而是繼續(xù)檢測(cè)起始位的出現(xiàn)當(dāng)指令碼全部接收完畢后可根據(jù)指令碼的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。在紅外接收時(shí)要注意抗干擾因?yàn)橥评凹按昂熃邮贞?yáng)光照射的時(shí)間和強(qiáng)度都很大因此主機(jī)接收到的紅外線(xiàn)干擾信號(hào)也很強(qiáng)所以一方面要加強(qiáng)主機(jī)接收頭的避光措施另一方面要在紅外接收軟件中設(shè)置接收紅外編碼信號(hào)延時(shí)時(shí)間的上限和下限依次來(lái)達(dá)到最佳的抗干擾效果。其接受電路圖如3-6。圖3-6 紅外線(xiàn)接收電路紅外線(xiàn)接收電路使用一個(gè)集成紅

43、外接收器，型號(hào)是HS0038，靜態(tài)時(shí)輸出端輸出高電平，當(dāng)接收到紅外信號(hào)后，按紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)波形輸出負(fù)脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)。紅外信號(hào)輸出到單片機(jī)的 P3.3，該口對(duì)應(yīng)的第二功能是外部中斷 1(INT1)，利用該口的第二功能，一旦紅外線(xiàn)信號(hào)到來(lái)，P3.3被拉低，單片機(jī)中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號(hào)。開(kāi)啟中斷功能的目的，既減輕了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，又保證接收到的紅外信號(hào)的完整性，同時(shí)在手動(dòng)工作狀態(tài)下，單片機(jī)進(jìn)入睡眠后，利用外部中斷功能完成對(duì)單片機(jī)的喚醒。3.2.6顯示模塊目前科技信息產(chǎn)品都朝著輕、薄、短、小的目標(biāo)發(fā)展，在計(jì)算機(jī)外設(shè)中擁有悠久歷史的顯示器產(chǎn)品當(dāng)然也不例外。在便于攜帶與搬運(yùn)為前題之下，傳統(tǒng)

44、的顯示方式如映像管顯示器及顯示板等等，皆受制于體積過(guò)大或耗電量甚巨等因素，無(wú)法達(dá)成使用者的實(shí)際需求。而液晶顯示技術(shù)的發(fā)展正好切合目前信息產(chǎn)品的潮流，無(wú)論是直角顯示、低耗電量、體積小、還是零輻射等優(yōu)點(diǎn)，都能讓使用者享受最佳的視覺(jué)環(huán)境。LCD液晶顯示器件從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，屬于平板顯示器件。其基本結(jié)構(gòu)，呈平板形。它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接邊及液晶等幾大部件組成。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別。引腳功能說(shuō)明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表3-5。表3-5 LCD引腳說(shuō)明編號(hào)

45、符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1 VSS 電源地9 D2 數(shù)據(jù)2 VDD 電源正極10 D3 數(shù)據(jù)3 VL 液晶顯示偏壓11 D4 數(shù)據(jù)4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇12 D5 數(shù)據(jù)5 R/W 讀/寫(xiě)選擇13 D6 數(shù)據(jù)6 E 使能信號(hào)14 D7 數(shù)據(jù)7 D0 數(shù)據(jù)8 D1 數(shù)據(jù)其外表及引腳如3-7圖3-7 LCD顯示器電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊ULN2003是大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓范圍廣、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類(lèi)要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A電路是美國(guó)Texas Instruments公司和Sprague公司開(kāi)發(fā)的大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路,文中介紹

46、了它的電路構(gòu)成、特征參數(shù)及典型應(yīng)用。ULN2003內(nèi)部還集成了一個(gè)消線(xiàn)圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動(dòng)電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTLCOMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。ULN是集成達(dá)林頓管,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線(xiàn)圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管,它的輸出端允許通過(guò)電流為200mA，飽和壓降VCE約1V左右，耐壓極電極擊穿約為36V。用戶(hù)輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開(kāi)路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，COM引腳應(yīng)該

47、接電源。 ULN2003是一個(gè)非門(mén)電路，包含7個(gè)單元，單獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA，引腳9接電源。表3-6 2003的主要電氣特性項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值單位最大輸入電壓Vi(max)30V集電極-發(fā)射極電壓Vo(max)50V最大基極輸入電流Ib(MAX)25mA輸出電流Io500mA貯存溫度Ts-65150結(jié)溫Tj175引線(xiàn)耐焊接溫度Td300步進(jìn)電機(jī)出現(xiàn)在上個(gè)80時(shí)代，他是由電磁鐵組成的旋轉(zhuǎn)器，其設(shè)計(jì)原理與現(xiàn)代所使用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有很大相似之處，都是用縫隙之間的磁場(chǎng)變化來(lái)生成電磁轉(zhuǎn)矩。在本世紀(jì)初，歐洲資本主義進(jìn)入工業(yè)時(shí)代，各種各樣的工業(yè)產(chǎn)品誕生出來(lái)，同時(shí)也加快步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)的發(fā)展，是步進(jìn)電

48、機(jī)成為一個(gè)新興的行業(yè)。80年代初，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展與步進(jìn)電機(jī)的有效組合，使步進(jìn)電機(jī)的功能更加多樣化。以前步進(jìn)電機(jī)的控制電路是由集成元件組成的，安裝和整合都很困難，耗費(fèi)大量的器件，而且安裝是針對(duì)性的，一旦控制方案改變就要變換設(shè)計(jì)電路。步進(jìn)電機(jī)與計(jì)算機(jī)的組合，更能完美的利用步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)。3-8是ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的電路圖。圖3-8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路推拉窗框及窗簾框架構(gòu)造設(shè)計(jì)包含推拉窗和窗簾的微動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，其內(nèi)部包含了兩個(gè)部分的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中的微動(dòng)開(kāi)關(guān)通過(guò)電容、電阻組成的復(fù)位電路與單片機(jī)的復(fù)位引腳相連，微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在推拉窗及窗簾的滑桿上，當(dāng)窗簾或推拉窗移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，觸動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，使

49、單片機(jī)復(fù)位，此時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)，窗簾或窗戶(hù)停到指定位置。圖3-9 推拉窗及窗簾框架圖3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電源驅(qū)動(dòng)電路此次設(shè)計(jì)選擇了一個(gè)220-8V的變壓器，得到一個(gè)8V的交流電，再通過(guò)由4個(gè)N4007整流二極管組成的H橋整流電路和一個(gè)1000uF/25V的電容來(lái)得到一個(gè)直流8V電源； 單片機(jī)正常工作電壓為5V，因此設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供單片機(jī)工作電壓。圖3-10是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。在這個(gè)電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以輸出5V的直流電壓以供給單片機(jī)。三端集成穩(wěn)壓器LM7805，總共有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。用LM78LM79系列三端穩(wěn)壓器來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的

50、外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便。圖3-10 電源電路3.3.2片外時(shí)鐘電路本電路采用 DS1302 時(shí)鐘芯片，DS1302主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通的32768Hz 晶振，兩個(gè)電源Vcc1及Vcc2接電源VDD，這樣如果沒(méi)有交流電的供電也可以由可充電電池供電，起了掉電保護(hù)，防止數(shù)據(jù)丟失。2 腳 X1（晶振引腳）及3腳 X2（晶振引腳）接 32786Hz 的晶振，DS1302 的7腳 CLK（串行時(shí)鐘輸入引腳）與單片機(jī)的 P1.5 相連，6腳 I/O(數(shù)據(jù)輸入輸出引腳)與單片機(jī)的 P

51、1.6 相連，5腳RET（復(fù)位引腳）與單片機(jī)的P1.7相連。圖3-11片外時(shí)鐘電路數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，先要確定A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，該設(shè)計(jì)運(yùn)用的是A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832，A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)確定與整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)所需測(cè)量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號(hào)預(yù)處理電路精度A/D轉(zhuǎn)換器以及輸出電路等。本次設(shè)計(jì)使用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832。芯片的工作原理正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線(xiàn)，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有

52、效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線(xiàn)上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能 “1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，C

53、H1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3 個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATA0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將

54、轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。圖3-12是A/D轉(zhuǎn)換器和兩個(gè)傳感器的接線(xiàn)圖。圖3-12 A/D接線(xiàn)電路3.3.4傳感器電路 下雨傳感器電路圖如下圖3-13。圖中M相當(dāng)于濕敏探頭（現(xiàn)實(shí)中是用黃銅片代替，設(shè)計(jì)上找不到相應(yīng)元件用其他代替），有水滴在傳感器上時(shí)使三極管獲得偏置電流達(dá)到飽和導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED亮燈，進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)濕敏探頭探測(cè)到雨水時(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)電流傳給控制器，然后由控制器對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)對(duì)推拉窗進(jìn)行操作。至于濕敏探頭制作的方法。可采用38mm×60mm單面敷銅板一塊。厚度不限。用利刀片在銅箔面上刻出八條寬3mm、間距2mm的銅柵，并引出導(dǎo)線(xiàn)連接電路。圖3-13下雨傳感器電路光敏

55、二極管也叫光電二極管。光敏二極管與半導(dǎo)體二極管在結(jié)構(gòu)上是類(lèi)似的,其管芯是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?，因此工作時(shí)需加上反向電壓。無(wú)光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時(shí)光敏二極管截止。當(dāng)受到光照時(shí),飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強(qiáng)度的變化而變化。當(dāng)光線(xiàn)照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加，因此可以利用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。用光敏二極管組成的光敏傳感器如圖3-14。圖3-14 光電傳感器電路光敏二極管選用了TYL系列，它是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的

56、二極管；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏二極管一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換；根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器，紫外光敏電阻器、紅外光敏電阻器、可見(jiàn)光光敏電阻器；課題選用了可見(jiàn)光光敏二極管。光敏二極管除具靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性及r值一致性好等特點(diǎn)外，在高溫，多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性；傳感器模塊使用了一個(gè)10K的滑動(dòng)變阻器作為電壓調(diào)節(jié)平衡器，入射光強(qiáng)，電阻減小，1號(hào)端口電壓值變大，窗簾打開(kāi)；入射光弱，電阻增大，1號(hào)端口電壓值變小，窗簾閉合。然后通過(guò)一個(gè)LM393進(jìn)行一個(gè)比較，確定兩個(gè)閾值，使得LM393發(fā)出三種不同的高低電平組合信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器的A端口來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的開(kāi)合控制；光敏二極管的控制狀態(tài)如下表表3-8 光敏二極管狀態(tài)控制表光照強(qiáng)度光敏二極管電壓v窗簾開(kāi)合狀態(tài)E<10KLXU>4.0關(guān)閉10KLX<E<30KLX1.8<U<4.0保持E>30KLXU<1.8開(kāi)4軟件設(shè)計(jì)程序的編寫(xiě)是該系統(tǒng)重要的部分，如果軟件編寫(xiě)的科學(xué)就能體現(xiàn)出該系統(tǒng)功能的完整性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。只有軟件和硬件都正確才能使電路正常工作達(dá)到我們想要的效果。本系統(tǒng)的軟件編程部分的編寫(xiě)主要分為紅外解碼程序、LCD1602 顯示程序、時(shí)鐘芯片 DS1302 控制程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序這四大類(lèi)來(lái)闡