電子工程設(shè)計(jì)3選題參考

1、電子工程設(shè)計(jì)-3選題參考電子工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練中心2013.2電子工程設(shè)計(jì)-3題目選擇參考電子工程設(shè)計(jì)-3提供12個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，另外學(xué)生還可以自擬設(shè)計(jì)項(xiàng)目，經(jīng)任課教師審核合格予以實(shí)施。所有設(shè)計(jì)項(xiàng)目根據(jù)技術(shù)含量高低及工作量大小分配0.8-1.2之間的難度系數(shù)，供成績評定時(shí)參考。經(jīng)過電子工程設(shè)計(jì)-1、電子工程設(shè)計(jì)-2的基本訓(xùn)練，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的項(xiàng)目實(shí)施能力。電子工程設(shè)計(jì)-3的教學(xué)中，學(xué)生需要根據(jù)個(gè)人已有的基礎(chǔ)及興趣愛好選擇設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并按照個(gè)人的情況進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施的內(nèi)容及時(shí)間安排。在課表規(guī)定的上課時(shí)間，任課教師負(fù)責(zé)答疑、解決問題，材料室發(fā)放材料。實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)計(jì)項(xiàng)目分為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)擴(kuò)展二大類，共計(jì)12個(gè)

2、。系統(tǒng)設(shè)計(jì)類的項(xiàng)目需要從頭開始設(shè)計(jì)一個(gè)全新的項(xiàng)目，系統(tǒng)擴(kuò)展類項(xiàng)目是在已完成的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展設(shè)計(jì)。所有設(shè)計(jì)項(xiàng)目均圍繞“閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)”的內(nèi)容展開，以便繼承電子工程設(shè)計(jì)1、電子工程設(shè)計(jì)2完成的“閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)”的概念和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室也能夠提供完善的調(diào)試與評價(jià)手段。為便于學(xué)生選擇與實(shí)施設(shè)計(jì)項(xiàng)目，下面對各項(xiàng)目的內(nèi)容、要求及知識背景等做簡要的介紹，作為學(xué)生的選題參考。一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)類項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)類項(xiàng)目仍然以“閉環(huán)溫度控制”為主題，但是在傳感器信號處理、數(shù)據(jù)訪問方式、數(shù)據(jù)處理方式、輸出控制方式等方面與已完成的“閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)”相比有所不同。1、基于SPI/I2C總線的閉環(huán)溫度控

3、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1-1項(xiàng)目簡介全部采用串行數(shù)據(jù)訪問方式進(jìn)行各部件之間的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)溫度控制的功能?？販胤秶?-100，控制執(zhí)行部件仍然為半導(dǎo)體制冷片。串行數(shù)據(jù)訪問以具有串行數(shù)據(jù)訪問接口的部件為基礎(chǔ)，主要包括三個(gè)部分，模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、人機(jī)交互。對比電子工程設(shè)計(jì)-1、電子工程設(shè)計(jì)-2完成的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，該項(xiàng)目主要完成的工作是將并行數(shù)據(jù)訪問模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、靜態(tài)人機(jī)交互等電路替換為相應(yīng)的串行數(shù)據(jù)訪問電路的設(shè)計(jì)。另外為保證項(xiàng)目具有滿足教學(xué)要求的難度和工作量，要求采用T型熱電偶作為測溫元件。1-2知識背景：串行數(shù)據(jù)傳輸是電子系統(tǒng)中主要的數(shù)據(jù)訪問方式之一。可以簡化電路設(shè)計(jì)，縮小系統(tǒng)規(guī)模、

4、降低項(xiàng)目成本。因此在并行數(shù)據(jù)訪問的應(yīng)用系統(tǒng)中使用的大多數(shù)器件都有相應(yīng)的串行數(shù)據(jù)接口版本。例如：TLC0831即是ADC0804的串行數(shù)據(jù)接口版本；TLC5620是一款串行數(shù)據(jù)接口的4通道電壓輸出型DAC；CH452則是一款串行數(shù)據(jù)接口的人機(jī)交互控制專用集成電路；還有DS18B20 是一款數(shù)字化串行接口的溫度傳感器等等。用串行器件實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)與并行器件相比僅僅是程序設(shè)計(jì)上有區(qū)別，電路設(shè)計(jì)則大同小異，“同”是外圍的信號處理電路相同，“異”是數(shù)據(jù)接口由并行改為串行。1-3基本要求 使用T型熱電偶測溫，范圍：0-100。 模/數(shù)、數(shù)/模、人機(jī)交互等主要電路采用串行數(shù)據(jù)訪問的集成電路。 所有串行數(shù)據(jù)

5、訪問采用C8051F023單片機(jī)支持的SPI 總線或MSBus（I2C）總線實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)溫度控制，±2以內(nèi)。1-4 實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 主要元器件TLC0831單通道8Bit ADC支持SPI接口數(shù)據(jù)訪問TLC56204通道8Bit DAC支持SPI接口數(shù)據(jù)訪問CH452人機(jī)交互控制集成電路支持I2C接口數(shù)據(jù)訪問PCF8563實(shí)時(shí)鐘電路支持I2C接口數(shù)據(jù)訪問C8051F023單片機(jī)模塊支持SPI 、I2C串行總線數(shù)據(jù)訪問 調(diào)試環(huán)境EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)環(huán)境1-5 主要工作內(nèi)容 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)測溫范圍為0-100的熱電

6、偶信號處理電路。 熟悉串行數(shù)據(jù)訪問總線SPI和I2C的操作方法。 設(shè)計(jì)各串行接口器件利用SPI和I2C總線的訪問方法及程序。 重新進(jìn)行C8051F023 單片機(jī)的接口配置使之具備SPI、I2C接口的訪問能力。并更新設(shè)備配置文件Init_Device。1-6 主要難點(diǎn) SPI和I2C總線數(shù)據(jù)訪問的實(shí)現(xiàn)。 需要閱讀較多英文芯片資料。 難度系數(shù)1.1。1-7 成績評定標(biāo)準(zhǔn) 熱電偶變送器15 CH452人機(jī)交互或PCF8563 定時(shí)啟動溫度控制 采用CH452（I2C總線）設(shè)計(jì)人機(jī)交互單元或使用PCF8563擴(kuò)展定時(shí)啟動溫度控制的功能。10 串行接口ADC實(shí)現(xiàn)溫度顯示15 串行接口DAC手動控制度溫1

7、0 閉環(huán)溫度控制 該項(xiàng)完成-項(xiàng)自動得分。10 報(bào)告+答辯30+101-8 電路接口說明圖1-1.單片機(jī)電路板接口定義圖1-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目1主要使用其中的SPI和I2C串行總線接口信號。如果前期并未使用這些信號，這些引腳可能還沒有與單片機(jī)相應(yīng)的口線相連，在使用之前需要先將單片機(jī)的SPI和I2C串行總線接口信號與這些引腳連通。其中NSS1-NSS3為SPI總線設(shè)備的片選信號，可以取自單片機(jī)的I/O引腳。如果沒有空余的I/O引腳供使用，則需要更改配置文件，去掉一些不用的信號，釋放足夠的I/O引腳供片選信號使用。- 29 -2、采用多種測溫元件的3通道閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2-1項(xiàng)

8、目簡介采用3種測溫元件同時(shí)對3個(gè)溫度控制執(zhí)行部件實(shí)施閉環(huán)溫度控制，控溫范圍：0-100。3種測溫元件分別為鉑電阻溫度傳感器pt100、T型熱電偶測溫傳感器和數(shù)字式一線溫度計(jì)DS18B20。溫度控制執(zhí)行部件為半導(dǎo)體制冷片。對比電子工程設(shè)計(jì)第1、2階段已經(jīng)完成的溫度控制系統(tǒng)，該項(xiàng)目工作內(nèi)容的不同之處在于：為新采用的測溫元件設(shè)計(jì)信號處理電路和數(shù)據(jù)采集方法，增加2個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換通道和3個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換通道的設(shè)計(jì)。2-2 知識背景測溫元件有很多種類，本項(xiàng)目要求使用的是較為典型的類型，分別為電壓型（T型熱電偶），電抗型（pt100），數(shù)字型（DS18B20），除去數(shù)字型之外均需要設(shè)計(jì)信號處理電路。不同類型的測溫

9、元件應(yīng)用是本項(xiàng)目的重點(diǎn)之一。多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)是本項(xiàng)目的另一個(gè)重點(diǎn)。多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換通常使用分時(shí)復(fù)用技術(shù)，并輔以模擬多路開關(guān)進(jìn)行通道切換。多通道數(shù)/模轉(zhuǎn)換必須使用多個(gè)具有獨(dú)立輸出的DAC部件實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室提供的單片機(jī)C8051F023內(nèi)建二個(gè)帶8路模擬開關(guān)的ADC部件，可用于多通道模/數(shù)轉(zhuǎn)換。C8051F023還內(nèi)建有二個(gè)獨(dú)立的ADC部件，可實(shí)現(xiàn)二路獨(dú)立的DAC轉(zhuǎn)換。另外C8051F023提供的可編程計(jì)數(shù)器陣列PCA還可以產(chǎn)生5路PWM輸出作為模擬量輸出的功能選項(xiàng)?？梢詮某杀?、難易、個(gè)人特長等方面綜合考慮，制訂多通道模擬量輸入/輸出的方案。2-3基本要求 使用Pt100、T型熱電

10、偶、DS18B20進(jìn)行測溫，范圍：0-100。 3個(gè)測溫元件與3個(gè)半導(dǎo)體制冷片各組成1個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度的平穩(wěn)控制，誤差±2以內(nèi)。2-4實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 主要元器件ADC0804并行接口，8bit，單路ADCDAC0832并行接口，8bit，單路DACTLC5620串行接口，8bit，四路電壓輸出 DACCD40518選1模擬開關(guān)C8051F0238bit ADC （8通道）1個(gè)， 10bit ADC （8通道）1個(gè)10bit DAC （單路） 2個(gè)， PCA（可產(chǎn)生PWM波）5個(gè) 調(diào)試環(huán)境EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)環(huán)

11、境2-5主要工作內(nèi)容 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)熱電偶、鉑電阻的信號處理電路。 設(shè)計(jì)DS18B20的訪問方法及操作程序。 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)多通道模擬量輸入/輸出電路。 設(shè)計(jì)三路閉環(huán)溫度控制程序。 如有必要，對C8051F023的接口重新配置，使之具有多路模擬輸入/輸出的能力，并更新設(shè)備配置文件 Init_Device。2-6 主要難點(diǎn) 掌握多種測溫元件的性能及其測溫信號的處理。 如果使用C8051F023內(nèi)建模擬量輸入/輸出部件的話，需掌握這些部件的使用方法。 硬件實(shí)現(xiàn)工作量較大。 不使用C8051F內(nèi)建模擬I/O部件：難度系數(shù)1.1。 使用C8051F內(nèi)建模擬I/O部件： 難度系數(shù)1.2。2-7 成績評定標(biāo)準(zhǔn) 1

12、路數(shù)字測溫顯示 202路模擬測溫顯示20 3路手動溫度控制10 閉環(huán)溫控 該項(xiàng)完成-項(xiàng)自動得分。10 報(bào)告+答辯30+102-8 電路接口說明圖2-1.單片機(jī)電路板接口定義圖2-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目2使用了一線溫度計(jì)DS18B20作為測溫元件，DS18B20不需要變送器和摸/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其信號輸出直接與單片機(jī)電路板右側(cè)插座的“18B20”引腳相連，單片機(jī)直接從該引腳獲得DS18B20的溫度數(shù)據(jù)輸出。如果使用單片機(jī)內(nèi)部的ADC或DAC，則需要更改配置文件，去掉一些不用的信號，釋放足夠的I/O引腳供ADC輸入信號和DAC輸出信號使用。3、采用FPGA/CPLD設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)閉環(huán)溫度控制

13、系統(tǒng)3-1項(xiàng)目簡介采用超大規(guī)模可編程器件（FPGA/CPLD）設(shè)計(jì)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的核心單元。換句話說，用超大規(guī)?？删幊唐骷‵PGA/CPLD）代替閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的單片機(jī)，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互、控制輸出等工作，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)溫度控制。除去模擬量輸出之外，原溫度控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)的所有單元均可沿用。3-2 知識背景超大規(guī)?？删幊唐骷‵PGA/CPLD）是一種可以由用戶決定其最終功能的數(shù)字集成電路產(chǎn)品。在專用的開發(fā)平臺上，借助EDA技術(shù)，采用專用的硬件描述語言，可以實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模專用數(shù)字集成電路（ASIC）的設(shè)計(jì)。超大規(guī)模可編程器件具有足夠的集成度，完全可以設(shè)計(jì)成為一款功能齊全的單片機(jī)產(chǎn)品，

14、替代單片機(jī)完成過程控制的工作。3-3基本要求 采用FPGA/CPLD設(shè)計(jì)閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，控溫范圍：0-100，誤差±2。 采用PWM作為模擬輸出量，控制半導(dǎo)體制冷片的制冷/制熱功率，實(shí)現(xiàn)溫度控制。3-4實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 主要元器件：暫無法提供 調(diào)試環(huán)境 EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境Quartus II FPGA/CPLD集成開發(fā)環(huán)境3-5主要工作內(nèi)容 學(xué)習(xí)Quartus II FPGA/CPLD集成開發(fā)環(huán)境的使用。 掌握FPGA/CPLD芯片性能，為其設(shè)計(jì)與已有電路模塊的接口方案。 采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)全部控制邏輯，完成對所有外圍電路模塊的控制。 設(shè)計(jì)PWM輸出功能，代替

15、原溫度控制系統(tǒng)中的DAC模塊對半導(dǎo)體制冷片實(shí)施控制。3-6 主要難點(diǎn) FPGA/CPLD與外圍部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的設(shè)計(jì)。 需要掌握英文開發(fā)環(huán)境的使用。 難度系數(shù)1.2。3-7成績評定標(biāo)準(zhǔn) LED顯示及鍵盤控制20 溫度測量及顯示15 采用PWM實(shí)現(xiàn)溫度控制15 閉環(huán)溫度控制該項(xiàng)完成-項(xiàng)自動得分。10 報(bào)告303-8 電路接口說明圖3-1.單片機(jī)電路板接口定義圖3-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目3僅使用FPGA/CPLD替換單片機(jī)的功能，原有信號完全滿足設(shè)計(jì)需要，不需要補(bǔ)充或更新信號引腳。二、系統(tǒng)擴(kuò)展類項(xiàng)目系統(tǒng)擴(kuò)展類項(xiàng)目分為在原有系統(tǒng)上的電路與程序的追加設(shè)計(jì)和依托原有系統(tǒng)的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，核心任

16、務(wù)都是對原有系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)展。系統(tǒng)擴(kuò)展類項(xiàng)目中，大部分是對原有系統(tǒng)通信能力的擴(kuò)展，涵蓋有線點(diǎn)對點(diǎn)、無線點(diǎn)對點(diǎn)、有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等4種主要的通信技術(shù)。4、溫度控制系統(tǒng)的定時(shí)測量、定時(shí)控制、數(shù)據(jù)記錄功能擴(kuò)展4-1項(xiàng)目簡介該項(xiàng)目在已經(jīng)完成的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)上增加一些新的功能。包括定時(shí)溫度測控和數(shù)據(jù)記錄二個(gè)方面。定時(shí)溫度測控指的是按一定時(shí)間間隔刷新溫度的測量結(jié)果顯示和在規(guī)定的時(shí)間點(diǎn)上啟動溫度控制過程。數(shù)據(jù)記錄指的是溫度測量的文字?jǐn)?shù)據(jù)存檔和溫度變化過程的圖形數(shù)據(jù)輸出。4-2知識背景實(shí)時(shí)鐘電路為能夠?qū)崟r(shí)提供精確的日期、時(shí)間數(shù)據(jù)的專用電路，可用于以時(shí)間作為動作參考的測控系統(tǒng)之中。實(shí)時(shí)鐘電路均帶有標(biāo)準(zhǔn)的處

17、理器接口，可以通過簡單的數(shù)據(jù)訪問操作實(shí)時(shí)獲得所需的日期、時(shí)間信息。非易失存儲器可用于掉電數(shù)據(jù)不丟失的數(shù)據(jù)保存需要。非易失存儲器常用的有EPROM、EEPROM、Flash ROM、FRAM等，其中EEPROM是低成本、使用簡單的非易失存儲器，可用于幾百KB規(guī)模的數(shù)據(jù)掉電不丟失存儲。微型打印機(jī)是一種低成本記錄設(shè)備，可用于文字、圖形的存檔記錄。4-3 基本要求 采用實(shí)時(shí)鐘電路進(jìn)行溫度測量與控制的精確定時(shí)設(shè)計(jì)。 對溫度測量結(jié)果進(jìn)行掉電不丟失存儲。 用微型打印機(jī)記錄測溫結(jié)果及溫度變化趨勢曲線。4-4實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 元器件及設(shè)備 PCF8563 I2C串行接口實(shí)時(shí)鐘電路 DS12887 并行接口實(shí)

18、時(shí)鐘電路 AT24C64 I2C串行接口EEPROMTH40-PC微型打印機(jī)C8051F023單片機(jī)模塊，支持SPI 、I2C串行總線數(shù)據(jù)訪問 調(diào)試環(huán)境 EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境 Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)環(huán)境4-5主要工作內(nèi)容 學(xué)習(xí)、掌握實(shí)時(shí)鐘電路、非易失存儲電路的性能及使用方法，學(xué)習(xí)掌握微型打印機(jī)的指令集及其使用方法。 掌握串行數(shù)據(jù)總線（PCF8563、AT24C64均有I2C接口）的使用方法。 設(shè)計(jì)日期及時(shí)間的顯示方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)鐘電路的數(shù)據(jù)訪問和日期、時(shí)間顯示。 設(shè)計(jì)以時(shí)間為參考啟動溫度控制的程序。 設(shè)計(jì)EEPROM的數(shù)據(jù)讀/寫訪問程序。 設(shè)計(jì)使用微

19、型打印機(jī)記錄溫度數(shù)據(jù)的格式及操作程序。 利用微型打印機(jī)的曲線輸出命令設(shè)計(jì)輸出溫度變化趨勢曲線的程序。4-6主要難點(diǎn) 多種集成電路及設(shè)備的性能及使用方法的掌握。 使用微型打印機(jī)輸出溫度變化趨勢曲線的設(shè)計(jì)。 需要閱讀多種集成電路的資料，部分為英文資料。 難度系數(shù)1.1。4-7成績評定標(biāo)準(zhǔn) 日期、時(shí)間的實(shí)時(shí)顯示20 溫度控制的定時(shí)啟動10 溫度測量結(jié)果的掉電不丟失存儲及查詢10 微型打印機(jī)輸出測溫?cái)?shù)據(jù)10 微型打印機(jī)輸出溫度變化曲線10 報(bào)告+答辯30+104-8 電路接口說明圖4-1. 多功能控制器電路板接口定義圖4-1是多功能控制器電路板接口的完整定義，題目4使用了部分串行接口器件和微型打印機(jī)。

20、串行接口器件需要使用I2C總線，微型打印機(jī)需要用到特殊的數(shù)據(jù)接口。I2C總線信號可以從多功能控制器電路板左側(cè)插座上獲得，微型打印機(jī)的特殊數(shù)據(jù)接口則在多功能控制器電路板的右側(cè)插座上。如果實(shí)時(shí)鐘電路采用并行接口的DS12887，則所有的數(shù)據(jù)信號和控制信號均來自多功能控制器的左側(cè)插座。5、分布式溫度控制系統(tǒng)下位機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5-1項(xiàng)目簡介在已經(jīng)完成的溫度控制系統(tǒng)上擴(kuò)展串行通信接口，具備與上位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換的能力。按照約定的通信協(xié)議，接收上位機(jī)的控制指令實(shí)現(xiàn)溫度的測量與控制功能。同時(shí)使用實(shí)時(shí)鐘電路，在原溫度控制系統(tǒng)中擴(kuò)展定時(shí)溫度測量與控制功能。5-2知識背景分布式控制系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)組成的典

21、型模式，由上位機(jī)和下位機(jī)二部分組成。下位機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場的信號采集及控制實(shí)施工作，上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和控制管理工作。采用單片機(jī)作為下位機(jī)，通過點(diǎn)對點(diǎn)通信與上位機(jī)組成分布式控制系統(tǒng)是一種低開發(fā)成本的分布式控制系統(tǒng)實(shí)施方案。UART通用異步收發(fā)器，是一種通用的點(diǎn)對點(diǎn)有線通信接口，可以在一定距離上實(shí)現(xiàn)二個(gè)設(shè)備之間以字節(jié)為單位的串行數(shù)據(jù)傳輸，是組成分布式控制系統(tǒng)的通信手段之一。幾乎所有的單片機(jī)都內(nèi)建有UART通信接口，很容易與上位機(jī)組成分布式控制系統(tǒng)。5-3基本要求 與上位機(jī)建立通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)收發(fā)功能。 實(shí)現(xiàn)以時(shí)間作為參考的溫度測量與控制操作。 按照上位機(jī)的命令要求，進(jìn)行現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)傳送與溫度控制操

22、作。5-4 通信協(xié)議 傳輸協(xié)議 a. 波特率 9600bps 。 b. 傳輸格式 8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位。 命令格式UART通信采用定長命令，每個(gè)命令由6個(gè)字節(jié)組成，其中3個(gè)字節(jié)為同步字，1個(gè)字節(jié)為操作碼，2個(gè)字節(jié)為操作數(shù)。a. 同步字：串行數(shù)據(jù)收發(fā)的最小單位為字節(jié)，基本單位為命令。每個(gè)命令為若干字節(jié)稱為一個(gè)數(shù)據(jù)包。一包數(shù)據(jù)以由若干字節(jié)組成的同步字開頭稱為包頭。UART通信的同步字為 C O M。b. 操作碼：分為二部分，前4位用16進(jìn)制數(shù)A、B、C、D表示受控的4個(gè)通道或4個(gè)不同的下位機(jī)，后4位16進(jìn)制數(shù)0F表示不同的操作內(nèi)容。c. 操作數(shù)：為不同操作過程的數(shù)據(jù)，范圍、

23、格式隨操作內(nèi)容而定。僅有1個(gè)操作數(shù)或沒有操作數(shù)的命令，空缺的部分用16進(jìn)制數(shù)FFH填充。 操作命令表上位機(jī)發(fā)送命令下位機(jī)應(yīng)答數(shù)據(jù)命 令同步字操作碼操作數(shù)1操作數(shù)2同步字操作碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2溫度設(shè)定C O MA(B,C,D)000H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))溫度設(shè)定值增1A(B,C,D)1FFHFFH溫度設(shè)定值減1A(B,C,D)2FFHFFH溫度控制啟動/停止A(B,C,D)3FFHFFH延時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)400H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)500H3BH(分)00H3BH(秒)定時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)600H17H(時(shí))00H3B

24、H(分)定時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)700H17H(時(shí))00H3BH(分)當(dāng)前溫度查詢A(B,C,D)8FFHFFHC O MA(B,C,D)800H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))延時(shí)啟動時(shí)間查詢 延時(shí)時(shí)間為啟動延時(shí)操作以后的倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。A(B,C,D)AFFHFFHA(B,C,D)A00H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間查詢A(B,C,D)BFFHFFHA(B,C,D)B00H3BH(分)00H3BH(秒)當(dāng)前時(shí)間查詢ACFFHFFHAC00H17H(時(shí))00H3BH(分)控制工作狀態(tài)查詢A(B,C,D)EFFHFFHA(B,C,D)E00HF8H D7：1-啟動/0-

25、停止 D6：延時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D5：延時(shí)停止 1-有效/0-無效 D4：定時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D3：定時(shí)停止 1-有效/0-無效 D2-D0保留FFH5-5實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 元器件及設(shè)備 MAX232 RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換電路 PCF8563 I2C串行接口實(shí)時(shí)鐘電路 DS12887 并行接口實(shí)時(shí)鐘電路 C8051F023單片機(jī)模塊，支持UART串行數(shù)據(jù)通信，支持I2C串行數(shù)據(jù)訪問 調(diào)試環(huán)境 EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境 EDT08B UART通信調(diào)試環(huán)境 EDTCOM 分布式溫度控制系統(tǒng)上位機(jī)運(yùn)行環(huán)境 Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)

26、環(huán)境5-6主要工作內(nèi)容 使用RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換電路，為原有溫度控制系統(tǒng)擴(kuò)展與上位機(jī)進(jìn)行串行通信的接口。編寫程序，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)通信。 使用實(shí)時(shí)鐘電路，為原有溫度控制系統(tǒng)增加溫度控制動作執(zhí)行的時(shí)間參考。 編寫程序，對上位機(jī)發(fā)出的各種命令進(jìn)行解析，完成相應(yīng)的控制操作。5-7主要難點(diǎn) 與上位機(jī)建立通信聯(lián)系，正常收發(fā)數(shù)據(jù)。 掌握UART和I2C兩種串行通信方法。 難度系數(shù)1.0。5-8成績評定標(biāo)準(zhǔn) 與上位機(jī)建立通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)簡單控制20 讀取實(shí)時(shí)鐘電路數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)時(shí)、分顯示20 接收上位機(jī)的控制命令，完成全部控制操作10 按控制命令要求，回發(fā)溫度測量結(jié)果及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)10 報(bào)告+答辯

27、30+105-8 電路接口說明圖5-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目5需要通過UART接口的Tx和Rx信號與PC機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，單片機(jī)UART接口的Tx和Rx信號需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換變換為RS232標(biāo)準(zhǔn)的信號才能與PC機(jī)相連。單片機(jī)右插座的TX和RX引腳指的是來自單片機(jī)UART接口并且經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)發(fā)、收信號，該引腳可視為直接與PC機(jī)相連。圖5-1.單片機(jī)電路板接口定義、上、下位機(jī)結(jié)構(gòu)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)6-1項(xiàng)目簡介在原有溫度控制系統(tǒng)上擴(kuò)展串行通信接口，在PC機(jī)上進(jìn)行高級語言程序設(shè)計(jì)，通過有線點(diǎn)對點(diǎn)通信實(shí)現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理。單片機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場的溫度測量與控制執(zhí)行操作，PC機(jī)負(fù)

28、責(zé)數(shù)據(jù)處理和控制管理工作，組成典型的上下位機(jī)控制系統(tǒng)。6-2知識背景分布式控制系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)組成的典型模式，由上位機(jī)和下位機(jī)二部分組成。下位機(jī)負(fù)責(zé)現(xiàn)場的信號采集及控制實(shí)施工作，上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和控制管理工作。采用單片機(jī)作為下位機(jī)，通過點(diǎn)對點(diǎn)通信與上位機(jī)組成分布式控制系統(tǒng)是一種低開發(fā)成本的分布式控制系統(tǒng)實(shí)施方案。UART通用異步收發(fā)器，是一種通用的點(diǎn)對點(diǎn)有線通信接口，可以在一定距離上實(shí)現(xiàn)二個(gè)設(shè)備之間以字節(jié)為單位的串行數(shù)據(jù)傳輸，是組成分布式控制系統(tǒng)的通信手段之一。幾乎所有的單片機(jī)都內(nèi)建有UART通信接口，很容易與上位機(jī)組成分布式控制系統(tǒng)。6-3基本要求 建立上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信聯(lián)絡(luò)，

29、實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)收發(fā)功能。 設(shè)計(jì)PC機(jī)操作界面，向下位機(jī)發(fā)送控制命令、接收下位機(jī)回傳的現(xiàn)場測控?cái)?shù)據(jù)。 在下位機(jī)原溫度控制程序中添加串行通信功能，接收上位機(jī)的控制命令，按照上位機(jī)命令的要求進(jìn)行現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)傳送與溫度控制操作。6-4 通信協(xié)議 傳輸協(xié)議 a. 波特率 9600bps 。 b. 傳輸格式 8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位。 命令格式UART通信采用定長命令，每個(gè)命令由6個(gè)字節(jié)組成，其中3個(gè)字節(jié)為同步字，1個(gè)字節(jié)為操作碼，2個(gè)字節(jié)為操作數(shù)。a. 同步字：串行數(shù)據(jù)收發(fā)的最小單位為字節(jié)，基本單位為命令。每個(gè)命令為若干字節(jié)稱為一個(gè)數(shù)據(jù)包。一包數(shù)據(jù)以由若干字節(jié)組成的同步字開頭稱為包頭。

30、UART通信的同步字為 C O M。b. 操作碼：分為二部分，前4位用16進(jìn)制數(shù)A、B、C、D表示受控的4個(gè)通道或4個(gè)不同的下位機(jī)，后4位16進(jìn)制數(shù)0F表示不同的操作內(nèi)容。c. 操作數(shù)：為不同操作過程的數(shù)據(jù)，范圍、格式隨操作內(nèi)容而定。僅有1個(gè)操作數(shù)或沒有操作數(shù)的命令，空缺的部分用16進(jìn)制數(shù)FFH填充。 操作命令表上位機(jī)發(fā)送命令下位機(jī)應(yīng)答數(shù)據(jù)命 令同步字操作碼操作數(shù)1操作數(shù)2同步字操作碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2溫度設(shè)定C O MA(B,C,D)000H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))溫度設(shè)定值增1A(B,C,D)1FFHFFH溫度設(shè)定值減1A(B,C,D)2FFHFFH溫度控制啟動/停止A(B,C,D)3

31、FFHFFH延時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)400H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)500H3BH(分)00H3BH(秒)定時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)600H17H(時(shí))00H3BH(分)定時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)700H17H(時(shí))00H3BH(分)當(dāng)前溫度查詢A(B,C,D)8FFHFFHC O MA(B,C,D)800H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))延時(shí)啟動時(shí)間查詢 延時(shí)時(shí)間為啟動延時(shí)操作以后的倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。A(B,C,D)AFFHFFHA(B,C,D)A00H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間查詢A(B,C,D)BFFHFFHA(B

32、,C,D)B00H3BH(分)00H3BH(秒)當(dāng)前時(shí)間查詢ACFFHFFHAC00H17H(時(shí))00H3BH(分)控制工作狀態(tài)查詢A(B,C,D)EFFHFFHA(B,C,D)E00HF8H D7：1-啟動/0-停止 D6：延時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D5：延時(shí)停止 1-有效/0-無效 D4：定時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D3：定時(shí)停止 1-有效/0-無效 D2-D0保留FFH6-5實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 元器件及設(shè)備 MAX232 RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換電路C8051F023單片機(jī)模塊，支持UART串行數(shù)據(jù)通信 調(diào)試環(huán)境 EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境 EDT08B UART通信調(diào)

33、試環(huán)境 EDTCOM 分布式溫度控制系統(tǒng)上位機(jī)運(yùn)行環(huán)境 Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)環(huán)境6-6主要工作內(nèi)容 使用RS232-TTL電平轉(zhuǎn)換電路，為原有溫度控制系統(tǒng)擴(kuò)展與上位機(jī)進(jìn)行串行通信的接口。編寫程序，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)通信。 編寫程序，對上位機(jī)發(fā)出的各種命令進(jìn)行解析，完成相應(yīng)的控制操作。 通過高級語言程序設(shè)計(jì)，創(chuàng)建PC機(jī)操作界面，發(fā)送溫度控制命令、接收并顯示下位機(jī)傳送的溫度數(shù)據(jù)。6-7主要難點(diǎn) 與上位機(jī)建立通信聯(lián)系，正常收發(fā)數(shù)據(jù)。 需要掌握一種高級語言程序設(shè)計(jì)方法。 難度系數(shù)1.1。6-8成績評定標(biāo)準(zhǔn) 在上、下位機(jī)間建立通信聯(lián)系，正常收發(fā)數(shù)據(jù)20 上位機(jī)正

34、常發(fā)送控制命令20 下位機(jī)正常接收上位機(jī)命令，完成全部控制操作10 上位機(jī)接收并顯示下位機(jī)傳送的溫度控制結(jié)果及工作狀態(tài)數(shù)據(jù)10 報(bào)告+答辯30+106-8 電路接口說明圖6-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目6需要通過UART接口的Tx和Rx信號與PC機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，單片機(jī)UART接口的Tx和Rx信號需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換變換為RS232標(biāo)準(zhǔn)的信號才能與PC機(jī)相連。單片機(jī)右插座的TX和RX引腳指的是來自單片機(jī)UART接口并且經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)發(fā)、收信號，該引腳可視為直接與PC機(jī)相連。圖6-1.單片機(jī)電路板接口定義7、紅外線遙控溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)7-1項(xiàng)目簡介在已經(jīng)完成的溫度控制系統(tǒng)上擴(kuò)展

35、紅外線通信接口，使之具備與紅外線遙控器之間的數(shù)據(jù)交換能力，按照約定的通信協(xié)議接收遙控器的控制命令，實(shí)現(xiàn)溫度的測量與控制功能。7-2知識背景紅外線通信是一種常見的短距離點(diǎn)對點(diǎn)的無線通信方式。紅外線無線通信與電磁波無線通信一樣，紅外線僅僅是信號傳送的載體，需要承載含有消息的信號才能傳送有用信息。紅外線通信易受自然界的干擾，通常也需要載波的調(diào)制，只是由于常用的光電轉(zhuǎn)換元件的頻率響應(yīng)能力差，載波調(diào)制頻率較低，最常用的頻率是38KHz。因此，紅外線通信通常只用于傳送低速率的數(shù)據(jù)信號，無法傳送實(shí)時(shí)性要求高的音頻和視頻信號。紅外線通信的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的指向性，不產(chǎn)生發(fā)散性輻射，僅在二個(gè)光電元件之間傳遞信號，

36、不會對可視范圍之外或距離稍遠(yuǎn)的其他同類通信造成干擾。因此，調(diào)制紅外線的載波信號以及二次調(diào)制的數(shù)據(jù)信號，均可以為方波。這樣就可以采用數(shù)字邏輯電路進(jìn)行方波調(diào)制，簡化了調(diào)制電路。紅外線通信的接收電路通常采用集成有光電轉(zhuǎn)換和已調(diào)波解調(diào)功能的電路模塊，直接得到基帶數(shù)據(jù)信號。紅外線通信電路與異步串行接收器（UART）相結(jié)合，可以很容易地在二個(gè)帶有UART接口的系統(tǒng)之間進(jìn)行低速率無線異步串行數(shù)據(jù)傳送，實(shí)現(xiàn)紅外線遙控操作。7-3基本要求 在溫度控制系統(tǒng)與紅外線遙控裝置之間建立紅外線通信聯(lián)系。 接收紅外線遙控裝置傳送的控制命令完成要求的溫度控制操作。7-4 通信協(xié)議 傳輸協(xié)議 a. 波特率 1200bps 。

37、b. 傳輸格式 8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位。 命令格式紅外線通信采用定長命令，每個(gè)命令由5個(gè)字節(jié)組成，其中2個(gè)字節(jié)為同步字，1個(gè)字節(jié)為操作碼，2個(gè)字節(jié)為操作數(shù)。a. 同步字：串行數(shù)據(jù)收發(fā)的最小單位為字節(jié)，基本單位為命令。每個(gè)命令為若干字節(jié)稱為一個(gè)數(shù)據(jù)包。一包數(shù)據(jù)以由若干字節(jié)組成的同步字開頭稱為包頭。紅外線通信的同步字為 I、R。b. 操作碼：分為二部分，前4位用16進(jìn)制數(shù)A、B、C、D表示受控的4個(gè)通道，后4位16進(jìn)制數(shù)0F表示不同的操作內(nèi)容。c. 操作數(shù)：為不同操作過程的數(shù)據(jù)，范圍、格式隨操作內(nèi)容而定。僅有1個(gè)操作數(shù)或沒有操作數(shù)的命令，空缺的部分用16進(jìn)制數(shù)FFH填充。 操

38、作命令表遙控器發(fā)送命令溫度控制系統(tǒng)應(yīng)答數(shù)據(jù)命 令同步字操作碼操作數(shù)1操作數(shù)2同步字操作碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2溫度設(shè)定I RA(B,C,D)000H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))溫度設(shè)定值增1A(B,C,D)1FFHFFH溫度設(shè)定值減1A(B,C,D)2FFHFFH溫度控制啟動/停止A(B,C,D)3FFHFFH延時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)400H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)500H3BH(分)00H3BH(秒)當(dāng)前溫度查詢A(B,C,D)8FFHFFHI RA(B,C,D)800H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))延時(shí)啟動時(shí)間查詢 延時(shí)時(shí)間為啟動延時(shí)操作以后的

39、倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。A(B,C,D)AFFHFFHA(B,C,D)A00H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間查詢A(B,C,D)BFFHFFHA(B,C,D)B00H3BH(分)00H3BH(秒)當(dāng)前時(shí)間查詢ACFFHFFHAC00H17H(時(shí))00H3BH(分)工作狀態(tài)查詢A(B,C,D)EFFHFFHA(B,C,D)E00HF8H D7：1-啟動/0-停止 D6：延時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D5：延時(shí)停止 1-有效/0-無效 D4：定時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D3：定時(shí)停止 1-有效/0-無效 D2-D0保留FFH7-5實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 元器件及設(shè)備 HS0038A 38KHz

40、載波紅外線通信接收、解調(diào)模塊HF51 紅外線發(fā)射二極管 CD4060 振蕩器/分頻器C8051F023單片機(jī)模塊，支持UART串行數(shù)據(jù)通信 調(diào)試環(huán)境 EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境 EDT08B 紅外線通信調(diào)試環(huán)境 EDTCOM 紅外線遙控器模擬運(yùn)行環(huán)境 Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)環(huán)境7-6主要工作內(nèi)容 使用紅外線發(fā)射管，時(shí)鐘發(fā)生器、數(shù)字邏輯電路等，設(shè)計(jì)紅外線調(diào)制信號發(fā)送電路。 使用紅外線已調(diào)波接收、解調(diào)電路模塊，設(shè)計(jì)紅外線調(diào)制信號的接收電路。 編寫基于UART的紅外線通信程序。 編寫溫度控制命令的解析、執(zhí)行程序，完成要求的溫度測量與控制操作。7-7主要難點(diǎn) 實(shí)

41、現(xiàn)基于UART的紅外線調(diào)制信號發(fā)送、接收操作。 難度系數(shù)0.9。7-8成績評定標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)紅外線調(diào)制信號發(fā)送電路，傳送38KHz 紅外線ASK信號20 接收紅外線遙控命令，實(shí)現(xiàn)1種簡單的控制操作20 接收上位機(jī)的控制命令，完成全部控制操作10 按控制命令要求，回發(fā)溫度測量結(jié)果及運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)10 報(bào)告+答辯30+107-8 電路接口說明圖7-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目7需要為單片機(jī)擴(kuò)展紅外線通信接口，紅外線數(shù)據(jù)通信借用了單片機(jī)的UART接口，如果擴(kuò)展的紅外線通信電路不能與單片機(jī)處于同一塊電路板上，則需要解決單片機(jī)UART接口的Tx和Rx信號與紅外線收、發(fā)電路之間連接的問題。單片機(jī)電路板左

42、右插座的定義是人為確定的，有些不使用的信號其引腳也就廢棄了，其中有很多引腳僅僅在少數(shù)幾個(gè)插座的引腳之間有連接，例如：單片機(jī)右側(cè)插座的SID、SOD、CLK、IO0-IO7等。所以，這些信號引腳如果沒有使用的話完全可以用于其它信號的連接，當(dāng)然也可以用于解決單片機(jī)UART接口的Tx和Rx信號與紅外線收、發(fā)電路之間連接的問題。另外，調(diào)試紅外線通信電路需要與調(diào)試臺內(nèi)部的紅外線通信電路進(jìn)行信號雙向傳送。內(nèi)部紅外線通信電路的接收/發(fā)送元件在調(diào)試臺左下部的紅色有機(jī)玻璃窗口后面，元件的布局是紅外線發(fā)射管在下，紅外線接收模塊在上，在進(jìn)行自己的紅外線通信電路元件布局時(shí)應(yīng)該參考調(diào)試臺紅外線通信電路接收/發(fā)射元件的擺

43、放位置。圖7-1.單片機(jī)電路板接口定義8、紅外線遙控裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8-1項(xiàng)目簡介采用紅外線通信技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)遙控裝置，使之具備與帶有紅外線通信接口的溫度控制系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的能力。按照約定的通信協(xié)議發(fā)送控制命令，以點(diǎn)對點(diǎn)無線通信的方式實(shí)現(xiàn)溫度控制系統(tǒng)的遙控操作。8-2知識背景紅外線通信是一種常見的短距離點(diǎn)對點(diǎn)的無線通信方式。紅外線無線通信與電磁波無線通信一樣，紅外線僅僅是信號傳送的載體，需要承載含有消息的信號才能傳送有用信息。紅外線通信易受自然界的干擾，通常也需要載波的調(diào)制，只是由于常用的光電轉(zhuǎn)換元件的頻率響應(yīng)能力差，載波調(diào)制頻率較低，最常用的頻率是38KHz。因此，紅外線通信通常只用于傳

44、送低速率的數(shù)據(jù)信號，無法傳送實(shí)時(shí)性要求高的音頻和視頻信號。紅外線通信的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的指向性，不產(chǎn)生發(fā)散性輻射，僅在二個(gè)光電元件之間傳遞信號，不會對可視范圍之外或距離稍遠(yuǎn)的其他同類通信造成干擾。因此，調(diào)制紅外線的載波信號以及二次調(diào)制的數(shù)據(jù)信號，均可以為方波。這樣就可以采用數(shù)字邏輯電路進(jìn)行方波調(diào)制，簡化了調(diào)制電路。紅外線通信的接收電路通常采用集成有光電轉(zhuǎn)換和已調(diào)波解調(diào)功能的電路模塊，直接得到基帶數(shù)據(jù)信號。紅外線通信電路與異步串行接收器（UART）相結(jié)合，可以很容易地在二個(gè)帶有UART接口的系統(tǒng)之間進(jìn)行低速率無線異步串行數(shù)據(jù)傳送，實(shí)現(xiàn)紅外線遙控操作。8-3基本要求 在紅外線遙控裝置與溫度控制系統(tǒng)之

45、間建立紅外線通信聯(lián)系。 發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)對溫度控制系統(tǒng)的遙控操作。8-4 通信協(xié)議 傳輸協(xié)議 a. 波特率 1200bps 。 b. 傳輸格式 8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位。 命令格式紅外線通信采用定長命令，每個(gè)命令由5個(gè)字節(jié)組成，其中2個(gè)字節(jié)為同步字，1個(gè)字節(jié)為操作碼，2個(gè)字節(jié)為操作數(shù)。a. 同步字：串行數(shù)據(jù)收發(fā)的最小單位為字節(jié)，基本單位為命令。每個(gè)命令為若干字節(jié)稱為一個(gè)數(shù)據(jù)包。一包數(shù)據(jù)以由若干字節(jié)組成的同步字開頭稱為包頭。紅外線通信的同步字為 I、R。b. 操作碼：分為二部分，前4位用16進(jìn)制數(shù)A、B、C、D表示受控的4個(gè)通道，后4位16進(jìn)制數(shù)0F表示不同的操作內(nèi)容。c.

46、 操作數(shù)：為不同操作過程的數(shù)據(jù)，范圍、格式隨操作內(nèi)容而定。僅有1個(gè)操作數(shù)或沒有操作數(shù)的命令，空缺的部分用16進(jìn)制數(shù)FFH填充。 操作命令表遙控器發(fā)送命令溫度控制系統(tǒng)應(yīng)答數(shù)據(jù)命 令同步字操作碼操作數(shù)1操作數(shù)2同步字操作碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2溫度設(shè)定I RA(B,C,D)000H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))溫度設(shè)定值增1A(B,C,D)1FFHFFH溫度設(shè)定值減1A(B,C,D)2FFHFFH溫度控制啟動/停止A(B,C,D)3FFHFFH延時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)400H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)500H3BH(分)00H3BH(秒)定時(shí)啟動時(shí)間設(shè)置A(B

47、,C,D)600H17H(時(shí))00H3BH(分)定時(shí)停止時(shí)間設(shè)置A(B,C,D)700H17H(時(shí))00H3BH(分)當(dāng)前溫度查詢A(B,C,D)8FFHFFHI RA(B,C,D)800H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))溫度設(shè)定值查詢A(B,C,D)9FFHFFHA(B,C,D)900H63H(整數(shù))00H63H(小數(shù))延時(shí)啟動時(shí)間查詢 延時(shí)時(shí)間為啟動延時(shí)操作以后的倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間。A(B,C,D)AFFHFFHA(B,C,D)A00H3BH(分)00H3BH(秒)延時(shí)停止時(shí)間查詢A(B,C,D)BFFHFFHA(B,C,D)B00H3BH(分)00H3BH(秒)定時(shí)啟動時(shí)間查詢A(B,C,

48、D)CFFHFFHA(B,C,D)C00H17H(時(shí))00H3BH(分)定時(shí)停止時(shí)間查詢A(B,C,D)DFFHFFHA(B,C,D)D00H17H(時(shí))00H3BH(分)控制工作狀態(tài)查詢A(B,C,D)EFFHFFHA(B,C,D)E00HF8H D7：1-啟動/0-停止 D6：延時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D5：延時(shí)停止 1-有效/0-無效 D4：定時(shí)啟動 1-有效/0-無效 D3：定時(shí)停止 1-有效/0-無效 D2-D0保留FFH8-5實(shí)驗(yàn)室提供的開發(fā)條件 元器件及設(shè)備 HS0038A 38KHz載波紅外線通信接收、解調(diào)模塊HF51 紅外線發(fā)射二極管 CD4060振蕩器/分頻器C8051

49、F023單片機(jī)模塊，支持UART串行數(shù)據(jù)通信 調(diào)試環(huán)境 EDT08B 閉環(huán)溫度控制調(diào)試環(huán)境 EDT08B 紅外線通信調(diào)試環(huán)境 EDTCOM 紅外線通信溫度控制系統(tǒng)模擬運(yùn)行環(huán)境 Silab IDE C8051F系列單片機(jī)程序集成開發(fā)環(huán)境8-6主要工作內(nèi)容 設(shè)計(jì)簡易的按鍵讀取及LED顯示電路，實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)交互功能。 使用紅外線發(fā)射管，時(shí)鐘發(fā)生器、數(shù)字邏輯電路等，設(shè)計(jì)紅外線調(diào)制信號發(fā)送電路。 使用紅外線已調(diào)波接收、解調(diào)電路模塊，設(shè)計(jì)紅外線調(diào)制信號的接收電路。 編寫基于UART的紅外線通信程序。 設(shè)計(jì)命令發(fā)送程序?qū)崿F(xiàn)對溫度控制系統(tǒng)的紅外線遙控操作。8-7主要難點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)基于UART的紅外線調(diào)制信號發(fā)送

50、、接收操作。 難度系數(shù)0.9。8-8成績評定標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)紅外線調(diào)制信號發(fā)送電路，傳送38KHz 紅外線ASK信號20 發(fā)送控制命令實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議規(guī)定的一種簡單的遙控操作。20 完成通信協(xié)議規(guī)定的全部遙控操作10 接收溫度控制系統(tǒng)回發(fā)的溫度數(shù)據(jù)并顯示10 報(bào)告+答辯30+108-8 電路接口說明圖8-1是單片機(jī)電路板接口的完整定義，題目8需要為單片機(jī)設(shè)計(jì)紅外線通信接口，紅外線數(shù)據(jù)通信借用了單片機(jī)的UART接口，如果擴(kuò)展的紅外線通信電路不能與單片機(jī)處于同一塊電路板上，則需要解決單片機(jī)UART接口的Tx和Rx信號與紅外線收、發(fā)電路之間連接的問題。單片機(jī)電路板左右插座的定義是人為確定的，有些不使用的信號其