遙控定時插座論文

1、 山東大學(xué)（威海）機電與信息工程學(xué)院挑戰(zhàn)杯課題名稱 遙控定時插座 專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 班 級 10級 學(xué) 號 201000800011 姓 名 胡旭東 2013年 3 月 20 日目錄1摘要.32. 前言.43.市場前景.53.1 宏觀環(huán)境分析. .53.2 微觀環(huán)境分析53.3遙控定時插座與傳統(tǒng)插座優(yōu)劣勢比較.53.4遙控定時插座市場營銷策略.54.系 統(tǒng) 設(shè) 計.74.1系統(tǒng)設(shè)計任務(wù).74.2系統(tǒng)設(shè)計方案選擇.74.2.1單片機芯片的選擇.74.2.2顯示模塊選擇.74.2.3繼電器選擇.84.2.4按鍵的選擇.84.2.5紅外遙控控制方案選擇.85.硬件電路設(shè)計及工作原理.95.1主

2、控制器msp430.95.2升壓電路105.3lcd顯示電路125.4紅外遙控電路165.5繼電器電路186.軟件設(shè)計.186.1計時程序的編寫196.2 lcd顯示電路的編寫.216.3 主程序的編寫.257.系統(tǒng)調(diào)試.277.1電路設(shè)計前期工作277.2軟件部分的調(diào)試277.3設(shè)計結(jié)果287.4設(shè)計中存在的不足及其改進288. 結(jié) 束 語.299.參考文獻29附錄1 程序.301.摘 要隨著家用電器的越來越普及和人們生活節(jié)奏的加快，人們對電器的依賴性進一步提高，對電器的定時需求也進一步增大。定時開關(guān)插座可對路燈、廣告燈、電飯煲、飲水機、水族箱、電熱水器、電熱毯、抽水機排氣扇空調(diào)機、防盜器、

3、臺燈等多數(shù)用電器進行定時控制。本設(shè)計主要是解決普通家電的智能化控制，主要描述一個遙控定時插座的設(shè)計與制作。該定時插座可以彌補現(xiàn)實生活中普通插座功能的不足，能夠通過外設(shè)按鍵或遙控器設(shè)置插座的供電時間，使外接電器可以按照一定規(guī)律工作，既可以達到智能控制的目的，又在很大程度上起到節(jié)能的作用。關(guān)鍵詞msp430；定時;插座；紅外遙控；繼電器；lcd1602abstractthis paper mainly describes the design and production of a timing socket. the timing socket could compensate for the

4、shortage of the common socket .it also could set any timding in a day and six grouds of fast timing by the key.at the same time,it could also be remotly controlled through infrared remote control so that home applianes could work according to certain rules.in this way, it can achieve the purpose of

5、being intelligently controlled and will largely save the electric energy. key wordsmsp430; timing; socket; infrared; relay; lcd16022.前 言電，是現(xiàn)代人生活中，不可或缺的能源。近年來地球氣候日益變暖，國家也越來越提倡節(jié)能減排、綠色環(huán)保，節(jié)約用電正作為一個新的方面納入議題，各種節(jié)能、節(jié)電產(chǎn)品層出不窮，這在一定程度上也促進了我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，然而，這些產(chǎn)品的節(jié)電程度如何，怎樣在已有的基礎(chǔ)上進一步做到節(jié)電，這仍舊是我們不斷追求的。根據(jù)對現(xiàn)今市場上已經(jīng)存在的節(jié)電設(shè)備

6、以及對部分用電產(chǎn)品的考查，我們提出了定時插座的想法，解決某些特殊原因給我們的生活或工作帶來一些困擾和遺憾。比如：家中的水塔忘記抽水而造成生活的一時不便；學(xué)校的起床廣播因值班人員睡過頭而推遲廣播；家中的魚缸因太久沒有供氧造成魚兒缺氧死亡；許多球迷或者新聞愛好者因為錯過了開機時間而與精彩球賽或者新聞擦肩而過；夏天里風(fēng)扇的定時時間過短（一般為1個小時），不便于晚上分段定時使用等等。而上面的這些問題都可以通過定時開關(guān)插座的定時功能得到解決。定時插座可對任何電器進行定時控制，方便我們的日常生活。3.市 場 前 景3.1 宏觀環(huán)境分析 近年來，隨著我國科學(xué)發(fā)展觀的貫徹執(zhí)行，綠色的發(fā)展理念正在被越來越多控制

7、能源消費總量，改善環(huán)境質(zhì)量，維護人民健康。在倡導(dǎo)節(jié)能減排的宏觀經(jīng)濟環(huán)境下，遙控定時插座一經(jīng)推廣，必然會受到企業(yè)的支持，因而有著廣闊的發(fā)展前景。3.2 微觀環(huán)境分析隨著人們文化素質(zhì)的不斷提升，綠色消費理念在人們的腦海中逐漸萌芽。遙控定時插座在節(jié)能的同時也能減少消費者的電費支出，因而與傳統(tǒng)的插座相比，遙控定時插座有著巨大的優(yōu)勢。3.3遙控定時插座與傳統(tǒng)插座優(yōu)劣勢比較優(yōu)勢劣勢遙控定時插座節(jié)電可保護電池，延長電池壽命能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離遙控成本相對較高傳統(tǒng)插座成本相對較低費電損害電池?zé)o法遠距離遙控3.4遙控定時插座市場營銷策略在電器普及的今天，插座作為一種日常生活用品，存在于家家戶戶。因而我們所研發(fā)的遙控定

8、時插座的目標(biāo)消費者為普通老百姓。任何需要插座的人都是我們的潛在顧客。針對改進的新產(chǎn)品，我們設(shè)計了如下市場營銷策略。3.4.1產(chǎn)品策略 我們所研發(fā)的遙控定時插座屬于在原有普通插座上加以改進而來的新產(chǎn)品。與傳統(tǒng)插座相比，該款插座可以定時斷電，減少了電能的損耗，延長了電器的電池壽命。同時，其附帶的遙控板也可以實現(xiàn)遠程控制，為消費者帶來了巨大的便利性。為了是其能夠在市場上順利的得意推廣，我們認為應(yīng)該在保證以上功能的前提下提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強產(chǎn)品的安全性，并盡可能的將其打造成一個插座行業(yè)的知名品牌。3.4.2價格策略在定價時，我們采用成本定價和競爭導(dǎo)向定價相結(jié)合的定價方法，在考慮成本、保證利潤的前提下，盡

9、量縮小與普通插座的價格差別。雖然我們所研發(fā)的遙控定時插座在成本上會高于普通插座，但是因為它屬于日常消費品，有著眾多的目標(biāo)顧客和巨大的市場空間，因而可以通過大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)減少其成本，盡量縮短其與普通插座的價差。3.4.3分銷策略 在分銷渠道的選擇上，我們會利用普通插座的分銷渠道，如各個商店、超市、小賣店等，做到只要有普通插座的地方就有遙控定時插座。3.4.4 促銷策略 在新產(chǎn)品剛推入市場時，我們會選擇公共關(guān)系和廣告等促銷策略。通過權(quán)威部門對節(jié)能減排的呼吁和在電視上做一些公益廣告來達到初期擴大產(chǎn)品知名度的需要。4.系 統(tǒng) 設(shè) 計4.1系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 設(shè)計一個以單片機msp430控制的定時開關(guān)插

10、座，要求能控制一路220v/10a的插座，使其可以在24小時內(nèi)能預(yù)先設(shè)定定時范圍，控制用電器具的自動關(guān)閉，同時還能通過紅外遙控隨時控制插座的開關(guān)，從而達到方便、智能、節(jié)電的目的。4.2系統(tǒng)設(shè)計方案選擇4.2.1單片機芯片的選擇與其余廠家的mcu比較可得，msp430是一款非常低功耗的單片機。msp430 單片機具有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。首先，msp430 系列單片機的電源電壓采用的是1.8-3.6v 電壓。因而可使其在1mhz 的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165a左右，ram 保持模式下的最低功耗只有0.1a。其次，獨特的時

11、鐘系統(tǒng)設(shè)計。在 msp430 系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（fll 和fll+）時鐘系統(tǒng)和dco數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€晶體振蕩器（32768hz），也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 cpu 和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。由于系統(tǒng)運行時開啟的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（am）和五種低功耗模式（lpm0lpm4）。在實時時鐘模式下，可達2.5a ，在ram 保持模式下，最低可達0.1a .4.2.2顯示模塊選擇采用lcd1602液晶顯示

12、。lcd1602液晶能夠同時顯示16*02即32個字符，1602液晶顯示模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等。4.2.3繼電器選擇采用songle srd-05vdc-sl-c繼電器。該繼電器最大可以耐壓交流250v，最大可通過10a的交流電流。繼電器輸出一般都是弱電控制的強電，普通繼電器相當(dāng)于一個單刀雙擲開關(guān)，控制外部電路的有三個管腳，不通控制電流時（默認狀態(tài)）中間管腳接通一個左邊管腳，通入控制電流時中間管腳接通右邊管腳，繼電器的吸合是要電流作用于電磁鐵，由于這個電流不小，所以單靠單片機

13、i/o口是不足以使繼電器吸合的，應(yīng)該加一個驅(qū)動（起功率放大作用，給繼電器提供足夠的電流），再單片機用i/0口來控制驅(qū)動。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用，實現(xiàn)小電壓控制大電壓的目的。4.2.4wifi模塊的選擇 由于自主開發(fā)wifi模塊成本較高，所以采用市場上已有的wifi模塊ti cc3200方案：采用ti方案，品質(zhì)和供貨均有保證，基于arm cortex-m4內(nèi)核，運行頻率高達80mhz；超低功耗：在網(wǎng)功耗低至3.5ma，深度休眠最低25ua；插座采用無線通信與聯(lián)網(wǎng)，然后數(shù)據(jù)通過云端進行控制，手機通過聯(lián)網(wǎng)來進行管理。在傳統(tǒng)插座端集成無線通信模組，連接到家里的路由器，通過路由

14、器把數(shù)據(jù)分享到小米云端，手機通過登錄小米云端進行控制。開放sdk：ti cc3200是一顆強大的mcu，可以直接用內(nèi)部資源而省掉外部的單片機，支持用戶根據(jù)ti的sdk自行開發(fā)，后期也支持利用“有人”封裝的sdk二次開發(fā)；超小尺寸：只有一個拇指大小，18.22*26.65*2.8(mm)；高速uart：波特率最高支持3m bps；simplelink：一鍵聯(lián)入wi-fi網(wǎng)絡(luò)；4.2.5紅外遙控控制方案選擇本系統(tǒng)采用已編碼的38khz紅外遙控器發(fā)射接收模塊，介于自制紅外編碼發(fā)送接收模塊的設(shè)計復(fù)雜，成本也會增加不少，因而采用已編碼完成的紅外遙控器和紅外接收管實現(xiàn)紅外控制的目的。5.硬件電路設(shè)計及工作

15、原理 定時插座系統(tǒng)在未設(shè)置任何定時的時候顯示界面00:00：00，通過app應(yīng)用可設(shè)置在24小時內(nèi)的定時模式，控制插座的開關(guān)，從而控制外部電器的工作與否。紅外遙控要實現(xiàn)的就是通過app應(yīng)用控制定時開關(guān)插座的定時功能。 總體的硬件電路框圖如下圖所示：msp430內(nèi)部時鐘計時模塊繼電器模塊紅外接收模塊液晶顯示模塊wifi網(wǎng)絡(luò)模塊5v穩(wěn)壓模塊5.1主控制器msp430msp430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集（risc）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還

16、有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。 運算速度快msp430 系列單片機能在25mhz晶體的驅(qū)動下，實現(xiàn)40ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現(xiàn)乘加運算）相配合，能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如 fft 等）。 超低功耗內(nèi)部時鐘計時模塊：8031中的計數(shù)器除了可以作為計數(shù)之用外，還可以用作時鐘，時鐘的用途當(dāng)然很大，如打鈴器，電視機定時關(guān)機，空調(diào)定時開關(guān)等等，那么計數(shù)器是如何作為定時器來用的呢？一個鬧鐘，我將它定時在1個小時后鬧響，換言之，也可以說是秒針走了（3600）次，所以時間就轉(zhuǎn)化為秒針走的次數(shù)的，也就是計數(shù)的次數(shù)了，可

17、見，計數(shù)的次數(shù)和時間之間的確十分相關(guān)。那么它們的關(guān)系是什么呢？那就是秒針每一次走動正好是1秒。 圖1 msp430單片機引腳圖5.2升壓電路當(dāng)前3.3v供電的系統(tǒng)已經(jīng)十分常見了，并且差不多超過了5v供電系統(tǒng)的應(yīng)用，而5v系統(tǒng)依然存在，這就造成了現(xiàn)在許多系統(tǒng)中出現(xiàn)3.3v供電和5v供電同時存在的現(xiàn)象，這也就給我們提出了對3.3v和5v兩種電平進行相互轉(zhuǎn)換的課題。3.3v向5v的轉(zhuǎn)換因為3.3v和5v系統(tǒng)的邏輯電平是統(tǒng)一的，所以大多數(shù)場合是不需要做轉(zhuǎn)換。但是在一些特殊的場合，特別是一些需要5v驅(qū)動的場合，就必須要求實現(xiàn)3.3v向5v的完全轉(zhuǎn)換。比較簡單的分離電路如下： 圖2 電壓轉(zhuǎn)換電路圖從圖中我

18、們可以看出，關(guān)鍵在于二極管的應(yīng)用。當(dāng)邏輯低電平，即3.3in = 0v時，二極管導(dǎo)通，5out = 0.6v符合要求，這是不難理解的。關(guān)鍵是當(dāng)邏輯高電平，即3.3in = 3.3v時，二極管能截至嗎？如果能截至則5out = 5v。因為我們平常受發(fā)光二極管點亮需要幾ma電流的影響，當(dāng)我們一算導(dǎo)通電流是（5-3.3-0.6)/10k = 0.11ma時，則會認為此時電流太小二極管是不會導(dǎo)通的，即此時二極管是截至的。但是，如果我們翻一下模電的書，我們就會發(fā)現(xiàn)，二極管根本不存在導(dǎo)通電流這樣一個概念，只是存在正向?qū)妷哼@樣的特性。這其實要從二極管的基本概念和構(gòu)造說起，二極管在物理上是一個pn結(jié)，pn

19、結(jié)之間只要加上超過門檻值的正向電壓就可以出現(xiàn)電子的流動。這一點，我們從二極管的伏安特性曲線上也可以看出。圖3 二極管i-v曲線普通的二極管比如in4148的正向?qū)妷簽?v，也就是說只要在二極管的正負極加上的正向電壓超過1v則二極管就會導(dǎo)通。在上面的系統(tǒng)中5-3.3-0.6 = 1.1 1v。因此，當(dāng)3.3in = 3.3v時，圖中的二極管肯定會導(dǎo)通的，輸出 3.3v = 5out = 3.9v。那么，我們上面的電路不能實現(xiàn)3.3v向5v的轉(zhuǎn)換了嗎？通過上面的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)用普通的二極管是肯定不能實現(xiàn)的，但是我們忘了我們還有另外一種熟悉的二極管，就是我們上面曾經(jīng)提到過的發(fā)光二極管，它的基

20、本物理結(jié)構(gòu)和普通二極管是一樣的，但是由于其要實現(xiàn)發(fā)光，這樣它的正向?qū)妷褐辽僖獮?.7v，所以在這個電路中，我們只要把普通二極管換成發(fā)光二極管，當(dāng)3.3in = 3.3v時，發(fā)光二極管的正向電壓小于正向?qū)妷?.7v，因此截至，這樣5out = 5v。最終符合了我們的要求。5.3lcd顯示電路本設(shè)計采用的是lcd1602字符型液晶顯示器。lcd液晶顯示器是一種低功耗的顯示器件，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、消費電子及便攜式電子產(chǎn)品中。它不僅省電，而且能夠顯示大量的信息，如文字、曲線、圖形、動畫等，其功能比數(shù)碼管強大得多。lcd1602液晶顯示模塊可同時顯示16*2即32個字符，內(nèi)部含有的字符發(fā)生存

21、儲器里面存儲了160個不同的點陣字符圖形，包括阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文的片假名等，每個字符都有一個固定的代碼，比如大小寫英文字母的a的代碼是01000001b（41h），顯示模塊在顯示a時就把地址41h中的點陣字符圖像顯示出來，我們就能看到屏幕顯示字母a了。圖4 為1602字符型液晶顯示器實物圖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)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖所示：圖5 為1602lcd 尺寸圖5.3.1引腳功能說明1602lcd 采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明

22、如下表所示:表1：引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1vss電源地9d2data i/o2vdd電源正極10d3data i/o3vl液晶顯示偏壓信號11d4data i/o4rs數(shù)據(jù)/命令選擇端12d5data i/o5r/w讀/寫選擇端13d6data i/o6e使能信號14d7data i/o7d0data i/o15bla背光源正極8d1data i/o16blk背光源負極第1腳：vss 為地電源。第2腳：vdd 接5v 正電源。第3腳：vl 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k 的電位器調(diào)整

23、對比度。第4腳：rs 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：r/w 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)rs 和r/w 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs 為低電平r/w 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)rs 為高電平r/w 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：e 端為使能端，當(dāng)e 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。5.3.2 lcd1602的指令說明及時序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表所示：表2：控制命令表1602液晶模塊的

24、讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01h,光標(biāo)復(fù)位到地址00h 位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00h。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置i/d：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移s:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。d：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示c：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)b：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位s/c：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令dl

25、：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線n：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示f: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器ram 地址設(shè)置。指令8：ddram 地址設(shè)置。指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址bf：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。5.3.3 lcd1602 的ram 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，下圖是1

26、602的內(nèi)部顯示地址。圖6 為1602lcd 內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個字符的地址是40h，那么是否直接寫入40h 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位d7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000b（40h）+10000000b(80h)=11000000b(c0h)。在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯

27、數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時模塊把地址41h 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a”5.4網(wǎng)絡(luò)控制電路這里使用的是已編碼完成的紅外遙控器如圖7和對應(yīng)的紅外線接收管如圖8所示 圖7 紅外遙控器 圖3 1838t紅外接收管 鍵盤編碼調(diào)制led解碼解調(diào)光/電放大遙控發(fā)射器遙控接收器 圖9 紅外遙控系統(tǒng)框圖如圖9為紅外遙控系統(tǒng)框圖。遙控器的每個按鍵都已經(jīng)經(jīng)過編碼，當(dāng)發(fā)射器撥鍵開關(guān)撥到on檔時，即有遙控碼發(fā)出（可以發(fā)送任意數(shù)字暫定為發(fā)送0aah（二進制：10101010b），

28、這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼，剛開始發(fā)送38k碼5ms來判定發(fā)射碼開始標(biāo)志，以脈寬為1.5ms、間隔0.5ms、周期為2ms的組合表示二進制的“1”；以脈寬為0.5ms、間隔1.5ms、周期為2ms的組合表示二進制的“0”。解碼的關(guān)鍵是如何識別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)接收判定“0”、“1”就是判定每個周期開始時低電平（注意發(fā)射與接收碼正好反相）出現(xiàn)時間的長短，如果接收到為0的時間為1.5ms則為1，如果接收到0的時間為0.5ms則接收到的值為0。圖10為紅外接收管電路，通過紅外遙控即可通過單片機解碼紅外信號得出對應(yīng)的鍵碼，執(zhí)行相應(yīng)的動作。 圖10 紅外接收電路5.

29、5繼電器電路本設(shè)計采用的是如圖11所示的songle srd-05vdc-sl-c繼電器，其參數(shù)如圖所示。 圖11 5v繼電器 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用，實現(xiàn)小電壓控制大電壓的目的【6】。在本系統(tǒng)中，主要是用于控制插座的開關(guān)狀態(tài)，通過單片機i/o輸出信號控制繼電器的工作已否從而達到控制插座開關(guān)的目的。6.軟件設(shè)計本設(shè)計中用到的單片機是msp430，為了使編寫的程序更加簡單明了，采用c語言進行編程，用iar

30、軟件進行編譯，bsl430軟件進行下載。軟件設(shè)計部分包括液晶顯示程序、計時程序、獨立式按鍵處理程序、紅外遙控處理程序等。由于定時設(shè)置是通過獨立式按鍵或者紅外遙控器按鍵進行設(shè)置的，程序在按鍵掃描部分和紅外信號的解碼部分相對重要。在檢測到被設(shè)置了定時任務(wù)時，系統(tǒng)要檢測是否到達定時時間，執(zhí)行相應(yīng)的動作。圖12為主程序的流程圖。開始系統(tǒng)初始化是否設(shè)置定時執(zhí)行定時程序是否到達定時時間執(zhí)行相應(yīng)開關(guān)程序ynyn按鍵任意定時遙控模式定時y圖12 程序流程圖6.1計時程序的編寫msp430的3種時鐘信號：mclk系統(tǒng)主時鐘;smclk系統(tǒng)子時鐘;aclk輔助時鐘。(1)mclk系統(tǒng)主時鐘。除了cpu運算使用此時

31、鐘以外,外圍模塊也可以使用。mclk可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進行1、2、4、8分頻作為其信號源。 (2)smclk系統(tǒng)子時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。smclk可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進行1、2、4、8分頻作為其信號源。 (3)aclk輔助時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。但aclk只能由lfxt1進行1、2、4、8分頻作為信號源。puc復(fù)位后,mclk和smclk的信號源為dco,dco的振蕩頻率默認為800khz。aclk的信號源為lfxt1。msp430內(nèi)部含有晶體振蕩器失效監(jiān)測電路,監(jiān)測lf

32、xt1(工作在高頻模式)和xt2輸出的時鐘信號。當(dāng)時鐘信號丟失50us時,監(jiān)測電路捕捉到振蕩器失效。如果mclk信號來自lfxt1或者xt2,那么msp430自動把mclk的信號切換為dco,這樣可以保證程序繼續(xù)運行。但msp430不對工作在低頻模式的lfxt1進行監(jiān)測。由于單片機內(nèi)部默認采用的數(shù)字時鐘受環(huán)境影響比較大，計時不準(zhǔn)確，所以采用外部的8m石英晶振產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)。msp430內(nèi)部有三個時鐘源，對時鐘進行切換時必須有起振時間，只有當(dāng)時鐘源穩(wěn)定了，單片機才能夠正常工作。msp430選用內(nèi)部8m時鐘初始化程序如下：void clock_init() uchar i; bcsctl1

33、&=xt2off; /start xt2(8mhz) bcsctl2|=selm1+sels; do /等待時鐘轉(zhuǎn)換 ifg1&=ofifg; for(i=0;i100;i+) _nop(); while(ifg1&ofifg)!=0); ifg1&=ofifg; 計時程序如下：void clock(void) second -= 1; if(second=-1) second = 59; minute -= 1;if(minute =-1) minute = 59; hour -= 1; hour0 -= 1; if(hour = -1) hour = 23; 6.2 lcd顯示電路的編寫這

34、部分的顯示過程主要是顯示從定時器a讀取的時鐘數(shù)值，同時當(dāng)檢測到獨立式按鍵有鍵按下時，顯示相應(yīng)的設(shè)置菜單等?；静僮鲿r序：讀狀態(tài)：輸入：rs=l,rw=h,e=h 輸出：dod7=狀態(tài)字寫狀態(tài)：輸入：rs=l,rw=l,d0d7=指令碼,e=高脈沖 輸出：無讀數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=h,e=h 輸出：dod7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：rs=h,rw=l,d0d7=數(shù)據(jù),e=高脈沖 輸出：無【8】 圖13為lcd1602的具體讀寫時序。a.讀操作時序b.寫操作時序圖13 lcd1602的讀寫時序紅外信號解碼及按鍵處理程序編寫：當(dāng)紅外線接收管接收到紅外信號時，通過單片機執(zhí)行相應(yīng)的程序進行紅外信號的解碼

35、，具體解碼原理前文已詳細敘述，解碼得到的鍵碼賦值給data數(shù)組，通過檢測data5和data6的值即可執(zhí)行相應(yīng)的動作。當(dāng)檢測到ok鍵被按下時即可執(zhí)行定時插座的設(shè)置功能；當(dāng)檢測到鍵和按鍵時則進行相應(yīng)的增減定時設(shè)置，具體程序編寫如下所示：#pragma vector = port1_vector_interrupt void port1() char j,k,n=0; p1ie &=bit5; /關(guān)中斷 delay_us(360); /360us if (irin=1) /高電平 p1ifg=0x00; p1ie|=bit5;/從新打開中斷 return;/返回 while (!irin) /等i

36、r變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。 delay_us(120); / for (j=0;j4;j+)/ for (k=0;k=30) p1ifg=0x00; p1ie|=bit5; return;/高電平30*120=3600us=3.6ms,出錯返回 datj=datj 1;/取出第一位 if (n=8) datj = datj|0x80;/0.96ms,確定為1，否則為0 n=0;/ if (dat2!=(dat3-0xff00) /貌似iar環(huán)境下，char變量為16位 p1ifg=0x00;p1ie|=bit5;return;/此句剛開始可以屏蔽,見到效果后再嘗試打開校驗，出現(xiàn)

37、亂碼，返回 dat5=dat2 & 0x0f;/輸入的低4位 dat6=dat2 & 0xf0;/高4位 dat6=dat6 4;/移位 if(dat5 9)/ dat5 = dat5+0x37;/轉(zhuǎn)為16進制 else dat5 = dat5+0x30; / if(dat6 9)/ dat6 = dat6+0x37;/ else/ dat6 = dat6+0x30; / p1ie|=bit5; p1ifg=0x00; while(p1ifg&0x11!=0) p1ifg=0x00; _eint(); 6.3 主程序的編寫如以上所述，編程過程中需要注意的主要有計時程序、定時器a計時程序， lc

38、d1602顯示程序、按鍵處理程序和紅外信號解碼及處理的相關(guān)程序，通過各項整合，就得到了下列主函數(shù)。主函數(shù)的編寫如下所示：void main(void) wdtctl = wdtpw + wdthold; /關(guān)閉看門狗 /*下面六行程序關(guān)閉所有的io口*/ p1dir = 0xff;p1out = 0xff; p2dir = 0xff;p2out = 0xff; p5sel=0x00;p5dir=0xff;p5out=0x00; p6dir = 0xff;p6out = 0xff; p3sel = 0x00; /設(shè)置io口為普通i/o模式 p3dir = 0xf8; /設(shè)置io口方向為輸入(p3

39、.0,p3.1,p3.2輸入) p3out = 0xff; /初始設(shè)置為ff 全為高電平 p1ie=bit5; /p1.5中斷功能打開 p1ies|=bit5; /p1.5下降沿觸發(fā)中斷 ir_dir_in; /p1.5設(shè)置為輸入 clock_init(); ccr0 = 32768 - 1; /設(shè)置定時器a的中斷時間為1s tactl = tassel_1 + mc_1; /計數(shù)時鐘aclk, 增計數(shù)模式 cctl0 |= ccie; /使能ccr0比較中斷 _eint(); /打開全局中斷 settime(00,03,21); /順序：時，分，秒，格式：bcd碼 lcdreset(); d

40、ispnchar(0,0,11,tishi); /顯示提示文字 disp1char(6,1,:); /顯示字符 : disp1char(9,1,:); while(1) keyscan1(); hw(); stop(); 7.系統(tǒng)調(diào)試7.1電路設(shè)計前期工作設(shè)計電路前先查詢相關(guān)資料，通過上網(wǎng)查找資料，去圖書館查詢等確定系統(tǒng)的主要模塊及其工作原理，如紅外遙控編解碼的原理、msp430內(nèi)部時鐘的工作原理、lcd1602液晶顯示原理等。初步熟悉這些主要器件的外部電路后，在條件允許的情況下先分別制作主要模塊的電路，測試其可用性，比如繼電器部分的電路，因為之前沒有使用過繼電器，對這塊的外部電路完全不熟，只

41、能先制作模塊部分的電路測試是否可用。7.2軟件部分的調(diào)試 在軟件設(shè)計前，先把大致的程序流程理清，然后再分模塊調(diào)試，將各模塊部分的程序先調(diào)試可行后再整合到一起，編寫主程序。首先是lcd1602顯示程序，通過編寫過的程序掌握了1602的顯示原理及其顯示過程用到的指令如清屏，開關(guān)顯示等。初步設(shè)計了顯示器需要顯示的顯示菜單。然后通過獨立式按鍵設(shè)置顯示菜單，執(zhí)行相應(yīng)的功能。因為所有的設(shè)置在獨立式按鍵處理上都要實現(xiàn)，使得按鍵處理程序必須有條不紊的編寫，先列好按鍵處理的大致流程，需要設(shè)置的的顯示菜單和各個按鍵按下后必須實現(xiàn)的菜單選項等。有了這些流程后才能在編程過程中減少一些不必要的麻煩編程上最主要的是計時程

42、序，當(dāng)分模塊調(diào)試時，計時程序可以正常讀取時間，顯示時間。當(dāng)把獨立式按鍵掃描程序加入總程序時，發(fā)現(xiàn)時間不動了，原因可能是單片機無法從里面讀取數(shù)據(jù)了，也可能是采集到的數(shù)據(jù)無法在顯示器上顯示，或者是在按鍵處理過程中出現(xiàn)了問題。通過檢查程序和修改程序，發(fā)現(xiàn)可能是因為i/o無法驅(qū)動問題，當(dāng)更換i/o口時發(fā)現(xiàn)計時正常了，顯示菜單也基本完成預(yù)期效果。至于后期需要繼續(xù)擴展功能可以繼續(xù)添加。軟件過程中遇到的最大問題是紅外信號解碼和紅外按鍵處理部分。當(dāng)分模塊調(diào)試時單片機確實可以接收到紅外編碼信號，也可以將解碼得到的鍵值顯示在流水燈上。可是，當(dāng)把紅外信號解碼程序和紅外按鍵處理程序植入主程序中時，單片機可以收到紅外編

43、碼信號，也可以正常解碼紅外信號，執(zhí)行相應(yīng)動作，但是同時也讓整個系統(tǒng)工作不正常了，具體反映到了顯示時間上，時間顯示變成每隔兩秒跳一次。針對這個問題，我非常不解，因為先前對紅外編碼解碼原理和編程不了解，一時找不出具體原因。通過詢問同組使用過紅外遙控的同學(xué)才知道，未執(zhí)行紅外信號掃描時應(yīng)該先關(guān)閉總中斷，執(zhí)行完主要程序后開啟中斷掃描紅外編碼信號。通過修改程序后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可以正常工作，設(shè)置定時正常，顯示也正常了?？墒沁€出現(xiàn)了個問題，當(dāng)通過紅外遙控器按鍵設(shè)置開關(guān)插座后，系統(tǒng)雖然還能正常顯示，但想再通過獨立式按鍵設(shè)置定時的時候，出現(xiàn)了系統(tǒng)延遲，按鍵設(shè)置緩慢，甚至有時候不能繼續(xù)設(shè)置定時。問題可能出在系統(tǒng)只能執(zhí)行一

44、種控制模式，而不能同時有兩種控制模式，程序可能在紅外檢測解碼過程中出問題，也可能在中斷控制過程。通過各種調(diào)試，還是無法解決此問題，只能通過復(fù)位鍵使系統(tǒng)復(fù)位，再執(zhí)行按鍵定時設(shè)置。7.3設(shè)計結(jié)果 通過一番努力，終于在此次設(shè)計中完成了預(yù)期設(shè)計任務(wù)。所設(shè)計的定時插座已經(jīng)可以實現(xiàn)預(yù)期功能。該定時插座可以控制一路220v/10a的插座，可以設(shè)置在一天24小時內(nèi)的任意定時開關(guān)時間的固定模式定時。同時，通過紅外遙控的電源鍵可以一鍵控制插座的工作狀態(tài)，而遙控器則同樣可以實現(xiàn)無線設(shè)置固定模式定時。當(dāng)定時插座變換工作狀態(tài)時，會聽到繼電器切換電路的滴答聲。7.4設(shè)計中存在的不足及其改進本次設(shè)計的定時插座雖然可以實現(xiàn)定

45、時控制一路插座的功能，但是可定時的路數(shù)和定時組數(shù)仍然不夠?，F(xiàn)實生活中，隨著人們的生活水平不斷的提高，家電等用電器具越來越多，單一的一路控制明顯不能滿足要求。因而，如果在設(shè)計時多加入幾路的插座控制，而且各路控制互不干擾，各司其職的話，用戶只需要將要定時控制的用電器具都插在定時插座上，通過各自的定時設(shè)置，就可以使各電器按照人們的習(xí)慣有規(guī)律地工作，很大程度上方便人們的日常生活。同時，可以給定時插座加上保護措施，如漏電保護開關(guān)等，達到安全的目的。另外，本次設(shè)計中所使用的紅外遙控器基本只能在同一室內(nèi)控制插座，如果采用無線電遙控器等更加先進的遙控器的話，人們或許就可以在室內(nèi)的任何地方隨時控制家電的開關(guān)狀態(tài)了。再者，如果可以加入揚聲器等反應(yīng)更加明顯的指示，甚至是自動語音指示等比較能引起人們注意的外部設(shè)備，會讓定時插座變得更加人性化，實用性也更高。8. 結(jié) 束 語本設(shè)計基于msp430單片機的定時插座到此就告一段落了，所設(shè)計的硬件和軟件都可以正常工作，各項設(shè)計均達到了設(shè)計任務(wù)的要求。定時插座已經(jīng)可以完成一天24小時內(nèi)的定時開關(guān)設(shè)置的固定模式定時，同時也可以通過紅外遙控控制插座，設(shè)置定時時間。設(shè)計過程