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)

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

四川華迪信息技術(shù)有限公司Version1.1Overview課程介紹主題一主題二主題三主題四2/4/20232Hwadee課程介紹關(guān)于本次課程課程目標(biāo)預(yù)備知識(shí)目標(biāo)聽眾日程表詞匯表2/4/20234Hwadee課程目標(biāo)了解常用傳感器和74系列器件；明確單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法掌握單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展的常用方法。2/4/20235Hwadee預(yù)備知識(shí)了解PROTE99SE了解數(shù)字電路,模擬電路,MCS51單片機(jī)2/4/20236Hwadee目標(biāo)聽眾XXXXXXXX2/4/20237Hwadee日程表共計(jì):<0.5>天詳細(xì)安排<0:05>課程介紹

<0:45>系統(tǒng)構(gòu)架和A/D轉(zhuǎn)換及器件分析<0:50>紅外遙控和顯示電路及器件分析<0:50>系統(tǒng)外設(shè)及分析<0:05>問(wèn)題&反饋Total:<3.0>hours2/4/20238Hwadee詞匯表本講義所用的詞匯解釋2/4/20239Hwadee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:TLC0831遙控器紅外接收頭鍵盤控制5V供電2/4/202310Hwadee涵蓋知識(shí)及內(nèi)容上微機(jī)部分：串口控制軟件設(shè)計(jì)，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。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。

2/4/202311Hwadee技術(shù)參數(shù)

數(shù)據(jù)采集精度:±5%。控制距離:串行通訊<=100米。紅外遙控<=5米。聲音報(bào)警

2/4/202312Hwadee傳感器溫度傳感器A:玻璃溫度計(jì)B:熱電偶:-180~2800℃C:熱電阻:-200~650℃分為鉑電阻,銅電阻,半導(dǎo)體熱敏電阻D:溫度送變器.溫度傳感器的選用A:溫度范圍:高溫區(qū):熱電偶低溫區(qū):A: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B:熱敏電阻:溫區(qū)較窄,精度不高,小巧,廉價(jià)C:熱電阻:精度高,配精確的測(cè)量放大電路熱敏電阻分為:正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC),常用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻本項(xiàng)目選用10K半導(dǎo)體熱敏電阻(NTC)2/4/202313Hwadee傳感器光電傳感器A:光敏電阻B:光敏二極管C:光敏三極管暗電阻和暗電流:光敏電阻在無(wú)光照射時(shí)的電阻和給定電壓下的電流值.本項(xiàng)目采用暗電阻為0.5MΩ光敏電阻2/4/202314Hwadee模擬信號(hào)輸入電路溫度輸入電路亮度輸入電路電壓輸入電路為保證精度，所有采集電阻須用RJ2~RJ9的精密金屬膜電阻。2/4/202315Hwadee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(lái)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。

2/4/202316HwadeeCD4051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)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2/4/202317HwadeeCD40512/4/202318Hwadee多路數(shù)據(jù)采集的模擬開關(guān)電路2/4/202319Hwadee一體化紅外接收頭單片機(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。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。本項(xiàng)目選用HS0038紅外接收頭，芯片為TC9148的遙控器2/4/202320Hwadee一體化紅外接收工作圖2/4/202321Hwadee紅外接收電路2/4/202322HwadeeLED數(shù)碼管LED數(shù)碼管分為共陰和共陽(yáng)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1~2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.本項(xiàng)目采用單紅共陽(yáng)的0.36英寸公共端為1,6的數(shù)碼管2/4/202323Hwadee顯示驅(qū)動(dòng)電路

本項(xiàng)目對(duì)數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)采用74HC595

2/4/202324Hwadee74HC595簡(jiǎn)介串并轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出獨(dú)立雙8位鎖存寄存器串行寄存器可清零時(shí)鐘上長(zhǎng)升沿移位沿鎖存2/4/202325Hwadee74HC595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2/4/202326Hwadee74HC595真值表2/4/202327Hwadee74HC595邏輯串行數(shù)據(jù)流向鎖存數(shù)據(jù)流向輸出數(shù)據(jù)流11010011DSQ7’11010011ST-CP上升沿11010011OE為0Q0---------Q72/4/202328Hwadee74HC595時(shí)序2/4/202329Hwadee顯示送數(shù)原理數(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2/4/202330Hwadee74HC245概述特點(diǎn):數(shù)據(jù)寬度為8位雙向三態(tài)門應(yīng)用:總線驅(qū)動(dòng),隔離,緩沖2/4/202331Hwadee74HC245引腳功能圖

輸入輸出端輸入輸出端方向端使能端，低有效2/4/202332Hwadee74HC245真值表2/4/202333Hwadee74HC165概述8位并串轉(zhuǎn)換器低電平鎖存

2個(gè)時(shí)鐘輸通過(guò)NOR(或非門)送入內(nèi)部2個(gè)時(shí)鐘允許其中一個(gè)作為inhibit使用2/4/202334Hwadee74HC165引腳圖

2/4/202335Hwadee74HC165邏輯框圖

2/4/202336Hwadee74HC165時(shí)序分析2/4/202337Hwadee送數(shù)原理理解11: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？2、數(shù)據(jù)如何才能送到74HC165的并行端口并鎖??？3、74HC165鎖存數(shù)據(jù)如何送到74HC595？4、向RAM62256中寫數(shù)據(jù)會(huì)影響74HC165的鎖存數(shù)據(jù)嗎？2/4/202338Hwadee外部設(shè)備地址和鍵盤采集本項(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(lái)作為地址選擇線2/4/202339Hwadee外部設(shè)備地址和鍵盤采集2/4/202340Hwadee報(bào)警電路常用的報(bào)警方式有:聲音報(bào)警,光電報(bào)警本項(xiàng)目采用蜂鳴器電路產(chǎn)生聲音報(bào)警電路如下:2/4/202341HwadeeA/D轉(zhuǎn)換原理A/D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)進(jìn)行處理，存儲(chǔ)、控制和顯示。A/D轉(zhuǎn)換器形式很多按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。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/并行方式。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2/4/202342HwadeeA/D轉(zhuǎn)換器的選擇原則根據(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。根據(jù)被測(cè)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。根據(jù)環(huán)境條件選擇A/D芯片的環(huán)境參數(shù)。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2/4/202343Hwadee串行A/D轉(zhuǎn)換電路本項(xiàng)目選用8位的串行A/DTLC08312/4/202344Hwadee串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0831TLC0831是8位逐次逼近型摸數(shù)轉(zhuǎn)換器,具有一個(gè)輸入通道特點(diǎn)

1:8位分辨率

2:易于和微處理器接口或單獨(dú)使用

3:滿比例尺工作或用5V基準(zhǔn)電壓

4:可單端輸入或差分輸入

5:輸入和輸出與TTL,CMOS兼容

6:在250KHZ時(shí),轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μs7:可與ADC0831互換

8:總非調(diào)整誤差±1LSB2/4/202345Hwadee串行A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC0831/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(guò)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2/4/202346HwadeeI2C總線電路I2C(Inter－IntegratedCircuit)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AT89S52本身無(wú)I2C總線接口，本項(xiàng)目采用軟件模擬的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)I2C總線并控制具有I2C總線的串行E2PROM：AT24C02。2/4/202347HwadeeAT24C02特點(diǎn)：256X8位的存貯空間與40