環(huán)境監(jiān)控及紅外遙控系統(tǒng)硬件原理及時序分析(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預(yù)備知識目標聽眾日程表詞匯表2/4/20234Hwadee課程目標了解常用傳感器和74系列器件；明確單片機控制系統(tǒng)設(shè)計方法掌握單片機系統(tǒng)擴展的常用方法。2/4/20235Hwadee預(yù)備知識了解PROTE99SE了解數(shù)字電路,模擬電路,MCS51單片機2/4/20236Hwadee目標聽眾XXXXXXXX2/4/20237Hwadee日程表共計:<0.5>天詳細安排<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:對監(jiān)控數(shù)據(jù)獲取RS232單片機:(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涵蓋知識及內(nèi)容上微機部分：串口控制軟件設(shè)計，控制板部分：RS232電路，外部RAM擴展，I2C總線，總線的隔離及驅(qū)動，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,報警電路,LED驅(qū)動等。邏輯時序及軟件：串行通信，I2C總線協(xié)議和編程,紅外遙控時序分析及編程,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。聲音報警

2/4/202312Hwadee傳感器溫度傳感器A:玻璃溫度計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)換后的電信號需長距離傳送B:熱敏電阻:溫區(qū)較窄,精度不高,小巧,廉價C:熱電阻:精度高,配精確的測量放大電路熱敏電阻分為:正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)(NTC),常用負溫度系數(shù)熱敏電阻本項目選用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:光敏電阻在無光照射時的電阻和給定電壓下的電流值.本項目采用暗電阻為0.5MΩ光敏電阻2/4/202314Hwadee模擬信號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多路信號的采集在多功能環(huán)境探測控制系統(tǒng)中要對以下的模擬量的數(shù)據(jù)進行采集.

溫度 電壓 光強當要對某路信號進行采集時,必須要能使相應(yīng)模擬量到達A/D.我們一般選用模擬開關(guān)器件來實現(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CMOS工藝的8選1的模擬開關(guān)CD4051VEE:電平位移信號.當VEE=0輸入正信號,VEE=~VDD時可以輸入負信號INH:禁止端，當INH=1時，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系統(tǒng)采用一體華紅外接收頭接收紅外信號，以單片機程序進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個管芯,采用+5V電源驅(qū)動,管芯數(shù)目不同相應(yīng)的驅(qū)動電壓不同.本項目采用單紅共陽的0.36英寸公共端為1,6的數(shù)碼管2/4/202323Hwadee顯示驅(qū)動電路

本項目對數(shù)碼管的顯示驅(qū)動采用74HC595

2/4/202324Hwadee74HC595簡介串并轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出獨立雙8位鎖存寄存器串行寄存器可清零時鐘上長升沿移位沿鎖存2/4/202325Hwadee74HC595引腳功能串行數(shù)據(jù)輸入輸出使能鎖存時鐘移位時鐘串行清零串行數(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時序2/4/202329Hwadee顯示送數(shù)原理數(shù)碼管驅(qū)動電路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:數(shù)據(jù)寬度為8位雙向三態(tài)門應(yīng)用:總線驅(qū)動,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個時鐘輸通過NOR(或非門)送入內(nèi)部2個時鐘允許其中一個作為inhibit使用2/4/202334Hwadee74HC165引腳圖

2/4/202335Hwadee74HC165邏輯框圖

2/4/202336Hwadee74HC165時序分析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的并行端口并鎖住？3、74HC165鎖存數(shù)據(jù)如何送到74HC595？4、向RAM62256中寫數(shù)據(jù)會影響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目中掛在數(shù)據(jù)總線的外部設(shè)備有兩個: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2/4/202339Hwadee外部設(shè)備地址和鍵盤采集2/4/202340Hwadee報警電路常用的報警方式有:聲音報警,光電報警本項目采用蜂鳴器電路產(chǎn)生聲音報警電路如下:2/4/202341HwadeeA/D轉(zhuǎn)換原理A/D轉(zhuǎn)換器是將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號以便于數(shù)字系統(tǒng)進行處理，存儲、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)被測對象的變化率及轉(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)計是否簡便及價格等選取A/D芯片2/4/202343Hwadee串行A/D轉(zhuǎn)換電路本項目選用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,具有一個輸入通道特點

1:8位分辨率

2:易于和微處理器接口或單獨使用

3:滿比例尺工作或用5V基準電壓

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,轉(zhuǎn)換時間為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，置/CS為低電平開始一次轉(zhuǎn)換，在整個轉(zhuǎn)換過程中/CS必須為低。連續(xù)輸入10個脈沖完成一次轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)從第2個脈沖開始輸出。轉(zhuǎn)換結(jié)束后應(yīng)將/CS置高電平，當/CS重新拉低時將開始新的一次轉(zhuǎn)換。

IN+：為正輸入端

IN-：為負輸入端，AD0831(TLC0831)可以接入差分信號，如果輸入單端信號，IN-應(yīng)接地

GND：電源地端

VCC：電源正端

CLK：時鐘信號端

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I2C總線接口，本項目采用軟件模擬的辦法來實現(xiàn)I2C總線并控制具有I2C總線的串行E2PROM：AT24C02。2/4/202347HwadeeAT24C02特點：256X8位的存貯空間與40