作息時(shí)間控制系統(tǒng)范本

1、 目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc349057086 第一章 緒論 PAGEREF _Toc349057086 h 1 HYPERLINK l _Toc349057087 1.1單片機(jī)作息時(shí)刻操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _Toc349057087 h 1 HYPERLINK l _Toc349057088 1.2 方案比較 PAGEREF _Toc349057088 h 1 HYPERLINK l _Toc349057089 1.3 整體設(shè)計(jì)方框圖 PAGEREF _Toc349057089 h 2 HYPERLINK l _Toc3490

2、57090 第二章 模塊電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc349057090 h 3 HYPERLINK l _Toc349057091 2.1 單片機(jī)核心操縱模塊 PAGEREF _Toc349057091 h 3 HYPERLINK l _Toc349057092 2.2 鍵盤模塊 PAGEREF _Toc349057092 h 5 HYPERLINK l _Toc349057093 2.3實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 PAGEREF _Toc349057093 h 6 HYPERLINK l _Toc349057094 2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 PAGEREF _Toc349057094 h 9 HYPER

3、LINK l _Toc349057095 2.5 溫度傳感器模塊 PAGEREF _Toc349057095 h 15 HYPERLINK l _Toc349057096 2.6 紅外模塊 PAGEREF _Toc349057096 h 17 HYPERLINK l _Toc349057097 2.7 電機(jī)模塊 PAGEREF _Toc349057097 h 20 HYPERLINK l _Toc349057098 2.8 顯示模塊 PAGEREF _Toc349057098 h 23 HYPERLINK l _Toc349057099 2.9 外圍驅(qū)動(dòng)模塊 PAGEREF _Toc34905

4、7099 h 25 HYPERLINK l _Toc349057100 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc349057100 h 27 HYPERLINK l _Toc349057101 3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作流程 PAGEREF _Toc349057101 h 27 HYPERLINK l _Toc349057102 3.2 系統(tǒng)流程圖 PAGEREF _Toc349057102 h 27 HYPERLINK l _Toc349057103 結(jié)論與體會(huì) PAGEREF _Toc349057103 h 31 HYPERLINK l _Toc349057104 要緊參考材料： PAGE

5、REF _Toc349057104 h 32 HYPERLINK l _Toc349057105 附錄1：元器件表 PAGEREF _Toc349057105 h 33 HYPERLINK l _Toc349057106 附錄2：總電路原理圖 PAGEREF _Toc349057106 h 34第一章 緒論1.1單片機(jī)作息時(shí)刻操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展和在操縱系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化進(jìn)展，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，顯示出了專門強(qiáng)的生命力。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，開發(fā)推出單片機(jī)的公司專門多，各種高性能單片機(jī)芯片市場(chǎng)也異?；?/p>

6、躍，新技術(shù)的不斷采納，更加使單片機(jī)的種類、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大和提高。因其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受到用戶的重視和廣泛使用。本設(shè)計(jì)是一個(gè)具有打鈴、當(dāng)前環(huán)境溫度顯示、教室燈光、廣播、校門開關(guān)的自動(dòng)操縱等功能的作息時(shí)刻操縱系統(tǒng)。同時(shí)該系統(tǒng)也是一可調(diào)式萬(wàn)年歷，采納SG12864液晶具有良好的菜單式人機(jī)界面更使本系統(tǒng)增色許多。它利用PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片計(jì)時(shí)，進(jìn)行年歷計(jì)算，并用SG12864將當(dāng)前日期、星期、時(shí)刻出來(lái)；在進(jìn)行時(shí)刻計(jì)算，分每加一時(shí)，都與規(guī)定的作息時(shí)刻比較，假如相等則進(jìn)行相應(yīng)的操縱或動(dòng)作。由單片機(jī)核心操縱模塊、鍵盤模塊、電機(jī)模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、紅外模塊、液晶顯

7、示模塊、溫度傳感器模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、外圍驅(qū)動(dòng)模塊九部分組成，系統(tǒng)擴(kuò)展16個(gè)矩陣按鍵用于打鈴時(shí)刻調(diào)整及時(shí)刻校正。現(xiàn)代機(jī)關(guān)企業(yè)，特不是學(xué)校要求對(duì)時(shí)刻加以操縱，要按時(shí)打鈴及播放廣播，以保證學(xué)習(xí)與工作的正常運(yùn)行。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了這些功能，給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)帶來(lái)方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)刻操縱的智能化。1.2 方案比較作息時(shí)刻操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有專門多方案能夠?qū)崿F(xiàn)，其主流技術(shù)要緊有以下幾種：（1）用可編程邏輯器件（如CPLD、FPGA）來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在本設(shè)計(jì)中如要實(shí)現(xiàn)功能相對(duì)來(lái)講比較復(fù)雜，必須得用到FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，而FPGA的價(jià)格相對(duì)較貴，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較困難。（2）用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，PLC事實(shí)

8、上確實(shí)是一被封裝起來(lái)的單片機(jī)，里面設(shè)有監(jiān)控程序，并對(duì)I/O端口進(jìn)行了光電隔離。如此一來(lái)使得PLC性能穩(wěn)定且容易使用，且只需簡(jiǎn)單外圍電路就能夠?qū)崿F(xiàn)該系統(tǒng)功能，但PLC比較昂貴，如此會(huì)使成本增高而失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。（3）確實(shí)是用555定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖和數(shù)字芯片（如74LS14）來(lái)實(shí)現(xiàn)，但要來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)需要大量的數(shù)字芯片，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，生產(chǎn)難度加大，而且成本會(huì)增加。（4）確實(shí)是應(yīng)用單片充當(dāng)主控器來(lái)再加上適量的外圍實(shí)現(xiàn)此功能，且單片機(jī)價(jià)格廉價(jià)，性能穩(wěn)定。應(yīng)用的外圍器件相對(duì)較少，這就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且單片機(jī)操縱簡(jiǎn)易，開發(fā)工具簡(jiǎn)單，專門容易大批量生產(chǎn)。通過以上比較，最終我們選擇第（4）種方案來(lái)實(shí)施

9、。1.3 整體設(shè)計(jì)方框圖第二章 模塊電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)核心操縱模塊2.1.1核心器件的選擇單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心器件，因此單片機(jī)的選擇決定了該設(shè)計(jì)的穩(wěn)定和性能，目前單片機(jī)市場(chǎng)種類繁多，有幾千種不同型號(hào)，單片機(jī)的選擇應(yīng)遵循在能滿足性能條件下盡可能的選擇功耗小資源少價(jià)格低，而且貨源充足的。現(xiàn)在主流單片機(jī)種類有以下幾類： = 1 * GB3 PIC單片機(jī)： 是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點(diǎn)是體積小,功耗低,精簡(jiǎn)指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強(qiáng)的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲(chǔ)器的芯片。 = 2 * GB3 EMC單片機(jī)：是臺(tái)灣義隆公司的產(chǎn)品,有專門大一

10、部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比PIC的多,價(jià)格廉價(jià),有專門多系列可選,但抗干擾較差。 = 3 * GB3 ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī))：ATMEL公司的8位單片機(jī)有AT89、AT90兩個(gè)系列,AT89系列是8位Flash單片機(jī),與8051系列單片機(jī)相兼容,靜態(tài)時(shí)鐘模式;AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī),也叫AVR單片機(jī)。 = 4 * GB3 PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī))：PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī),嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成

11、度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中能夠滿足多方面的性能要求。 = 5 * GB3 HOLTEK單片機(jī)：臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī),價(jià)格廉價(jià),種類較多,但抗干擾較差,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品。 = 6 * GB3 TI公司單片機(jī)(51單片機(jī))：德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機(jī).TMS370系列單片機(jī)是8位CMOS單片機(jī),具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)操縱場(chǎng)合;MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī),特不適用于要求功耗低的場(chǎng)合。最后我們決定選用ATMEL公司的AT89S51單片機(jī)，AT89S51是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能、

12、高性價(jià)比的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采納ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，AT89S51含有1288字節(jié)內(nèi)部RAM、32個(gè)可編程I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6個(gè)中斷源和全雙工串行UART通道，已能滿足系統(tǒng)操縱需求。2.1.2模塊電路設(shè)計(jì)單片機(jī)運(yùn)行需要滿足幾個(gè)條件，首先必需提供電源，還時(shí)鐘振蕩源，還有復(fù)位。由于十二個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期，在那個(gè)地點(diǎn)為方便計(jì)算我們選取晶振頻率為12M

13、 HZ的晶振，因?yàn)榫д癞a(chǎn)生的信號(hào)比較弱，電容選取范圍只能是小于30PF，在那個(gè)地點(diǎn)我們選取C1、C2為22PF。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位端持續(xù)為兩個(gè)機(jī)器周期高電平常產(chǎn)生復(fù)位，因此復(fù)位電路的參數(shù)需要依照晶振來(lái)決定，單片機(jī)操縱系統(tǒng)一般都要求達(dá)到上電復(fù)位，因此這就對(duì)電容和電阻的選擇有一定的要求，這能夠通過計(jì)算來(lái)得出元件參數(shù)，但單片機(jī)最小系統(tǒng)的參數(shù)有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，在那個(gè)地點(diǎn)我們選用取R2 100、R1 10K，C3取10UF。由于單片機(jī)的P0口結(jié)構(gòu)的專門性，需加上拉電阻，那個(gè)地點(diǎn)我們選取阻值為10K的電阻，而耐壓值的選擇我們則只須選擇大于7.5V就行了。2.1.3 模塊電路圖 如圖2.1所示圖2.1 單片機(jī)核心操

14、縱模塊電路圖2.2 鍵盤模塊2.2.1 鍵盤電路選擇鍵盤能夠有幾種選擇：一種是利用鍵盤LED芯片（如HD7279、HD8279、MAX7219等），一種則是直接利用單片機(jī)I/O口搭建鍵盤電路。采納鍵盤LED芯片，具有編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，但其成本比較高，而且占用額外的功耗和空間，通常用在對(duì)鍵盤讀取要求較高的場(chǎng)合。而一般的鍵盤電路，則有電路簡(jiǎn)單，成本低等特點(diǎn)，但其抗干擾能力較前者弱。而鍵盤電路結(jié)構(gòu)又分為直接型和矩陣型，直接型具有編程、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但占用的I/O口比較多，適用于只需少量鍵盤的場(chǎng)合。矩陣型具有電路、編程復(fù)雜等特點(diǎn)，但占用I/O口少，比較適應(yīng)于要求鍵盤比

15、較多的場(chǎng)合。而本設(shè)計(jì)的顯示電路是采納的LCD顯示，且對(duì)鍵盤讀取要求也不是太高，采取鍵盤芯片不能充分利用其功能，有點(diǎn)白費(fèi)。且單片機(jī)I/O口比較緊張，因此決定采納一般矩陣鍵盤。2.2.2 模塊電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中有用到數(shù)字鍵0-9，且還有上、下、左、右、確定、取消鍵。一共十六個(gè)鍵，剛好可用8個(gè)I/O口組成4*4矩陣鍵盤。而矩陣鍵盤的搭建比較簡(jiǎn)單，只需遵循行列相交搭建就行，而必需在行或列添加上拉電阻，而上拉電阻的選取就只需遵循上拉電流小于單片機(jī)最大灌電流就行，在那個(gè)地點(diǎn)我們選取10K的電阻來(lái)充當(dāng)上拉電阻。2.2.3 模塊電路圖 如圖2.2所示圖2.2 鍵盤模塊電路2.3實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊2.3.1核心器件選

16、擇在單片機(jī)內(nèi)部，能夠利用定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)功能，但利用內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生計(jì)時(shí)不精確，且增加了CPU的負(fù)擔(dān)和編程的難度，再確實(shí)是掉電重啟后時(shí)刻會(huì)全部被初始化。因此我們采納實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的種類繁多。在那個(gè)地點(diǎn)我們選用PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。PCF8563 是低功耗的CMOS 實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過I2C 總線接口串行傳遞。最大總線速度為400Kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量，可編程時(shí)鐘輸出剛好能夠?yàn)榧t外發(fā)射管提供載波信號(hào)。其要緊特性為：1）低工作電流：典型值為0.25A

17、（VDD=3.0V，Tamb=252） 世紀(jì)標(biāo)志3） 大工作電壓范圍：1.05.54） 低休眠電流；典型值為0.25A(VDD=3.0V,Tamb=255）400KHz 的I2C 總線接口（VDD=1.85.5V 時(shí)）。6） 可編程時(shí)鐘輸出頻率為：32.768KHz，1024Hz，32Hz，1Hz。7） 報(bào)警和定時(shí)器。8） 掉電檢測(cè)器。9）內(nèi)部集成的振蕩器電容。10） 片內(nèi)電源復(fù)位功能。11）I2C 總線從地址：讀，0A3H；寫，0A2H。12） 開漏中斷引腳。PCF8563 有16 個(gè)位寄存器：一個(gè)可自動(dòng)增量的地址寄存器，一個(gè)內(nèi)置32.768KHz 的振蕩器（帶有一個(gè)內(nèi)部集成的電容），一個(gè)分

18、頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC 提供源時(shí)鐘），一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測(cè)器和一個(gè)400KHz I2C總線接口。所有16 個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8 位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個(gè)寄存器（內(nèi)存地址00H，01H）用于操縱寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H08H 用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（秒年計(jì)數(shù)器），地址09H0CH 用于報(bào)警寄存器（定義報(bào)警條件），地址0DH 操縱CLKOUT 管腳的輸出頻率，地址0EH 和0FH 分不用于定時(shí)器操縱寄存器和定時(shí)器寄存器。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器，編碼格式為BCD，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD 格式編

19、碼。當(dāng)一個(gè)RTC 寄存器被讀時(shí)，所有計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，在傳送條件下，能夠禁止對(duì)時(shí)鐘日歷芯片的錯(cuò)讀。一個(gè)或多個(gè)報(bào)警寄存器MSB（AE=Alarm Enable 報(bào)警使能位）清0時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警條件有效，如此，一個(gè)報(bào)警將在每分鐘至每星期范圍內(nèi)產(chǎn)生一次。設(shè)置報(bào)警標(biāo)志位AF（操縱狀態(tài)寄存器2的位3）用于產(chǎn)生中斷，AF 只能夠用軟件清除。8位的倒計(jì)數(shù)器（地址0FH）由定時(shí)器操縱寄存器（地址0EH）操縱，定時(shí)器操縱寄存器用于設(shè)定定時(shí)器的頻率（4096，64，1，或1/60Hz），以及設(shè)定定時(shí)器有效或無(wú)效。定時(shí)器從軟件設(shè)置的8 位二進(jìn)制數(shù)倒計(jì)數(shù)，每次倒計(jì)數(shù)結(jié)束，定時(shí)器設(shè)置標(biāo)志位TF，定時(shí)器標(biāo)志位TF

20、只能夠用軟件清除，TF 用于產(chǎn)生一個(gè)中斷（/INT），每個(gè)倒計(jì)數(shù)周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖作為中斷信號(hào)。TI/TP操縱中斷產(chǎn)生的條件。當(dāng)讀定時(shí)器時(shí)，返回當(dāng)前倒計(jì)數(shù)的數(shù)值。管腳CLKOUT 能夠輸出可編程的方波。CLKOUT 頻率寄存器（地址0DH；參見表2.1）決定方波的頻率，CLKOUT 能夠輸出32.768KHz( 缺省值)，1024，32，1Hz 的方波。CLKOUT為開漏輸出管腳，通電時(shí)有效，無(wú)效時(shí)為高阻抗。表2.1 PCF8563寄存器結(jié)構(gòu)地址寄存器名稱D7D6D5D4D3D2D1D000H操縱/狀態(tài)寄存器1TEST0STOP0TTESTC00001H操縱/狀態(tài)寄存器2000TI/TPAFTF

21、AIETIE02H秒寄存器VL0059 BCD碼格式數(shù)03H分寄存器-0059 BCD碼格式數(shù)04H時(shí)寄存器-0023 BCD碼格式數(shù)05H日寄存器-0031 BCD碼格式數(shù)06H星期寄存器-0006 BCD碼格式數(shù)07H月/世紀(jì)寄存器C0012 BCD碼格式數(shù)08H年寄存器0099 BCD碼格式數(shù)09H分鐘報(bào)警寄存器AE0059 BCD碼格式數(shù)0AH時(shí)鐘報(bào)警寄存器AE0023 BCD碼格式數(shù)0BH日?qǐng)?bào)警寄存器AE0031 BCD碼格式數(shù)0CH星期報(bào)警寄存器AE0006 BCD碼格式數(shù)0DHCLKOUT頻率寄存器FEFD1FD00EH定時(shí)操縱寄存器TETD1TD00FH定時(shí)器倒計(jì)時(shí)數(shù)值寄存器定

22、時(shí)器倒數(shù)計(jì)數(shù)數(shù)值2.3.2.模塊電路設(shè)計(jì)本模塊電路比較簡(jiǎn)單，只需注意一個(gè)地點(diǎn)，那確實(shí)是實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片一般裝有后備電池，以保證當(dāng)斷電時(shí)仍接著計(jì)時(shí)，這就需要考慮一個(gè)當(dāng)斷電時(shí)電流反灌而損壞電源的問題，還有確實(shí)是當(dāng)從斷電狀態(tài)進(jìn)入上電電壓的瞬時(shí)上升會(huì)造成電池壽命的縮短，因此我們?cè)陔娫春偷刂g需加一二極管和緩沖電容，二極管的選取只須考慮最大正向整流電流和最大反向電壓，在那個(gè)地點(diǎn)們選取4148，而緩沖電容則選取0.047F。而晶振必須選取32.768KHZ，在晶振和地之間須串聯(lián)一耦合電容，耦合電容只須小于35P就能夠了，在那個(gè)地點(diǎn)我們先取18P。2.3.3 模塊電路圖如圖2.3所示圖2.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路2

23、.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2.4.1核心器件選擇 本模塊的設(shè)計(jì)是為了增加在線調(diào)整作息時(shí)刻，以更適應(yīng)現(xiàn)實(shí)生活中的需要。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片，我們采納非掉電易失的串行EEPROM芯片進(jìn)行存儲(chǔ)。串行EEPROM中，較為典型的有ATMEL公司的AT24CXX系列以及該公司生產(chǎn)的AT93CXX系列，較為聞名的半導(dǎo)體廠家，包括Microchip，國(guó)家半導(dǎo)體廠家等，都有AT93CXX系列EEPROM產(chǎn)品。 AT24CXX系列的串行電可改寫及可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM有10種型號(hào)，其中典型的型號(hào)有AT24C01A/02/04/08/16等5種，它們的存儲(chǔ)容量分不是1024/2048/4096/8192/16384位，也確

24、實(shí)是128/256/512/1 024/2048字節(jié)。那個(gè)系列一般用于低電壓，低功耗的工業(yè)和商業(yè)用途，同時(shí)能夠組成優(yōu)化的系統(tǒng)。信息存取采納2線串行接口。那個(gè)地點(diǎn)我們就24C02的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其它系列比較類似。AT24C02有地址線A0A2，串行時(shí)鐘引腳SDA，串行時(shí)鐘輸入引腳SCL，寫愛護(hù)引腳WP等引腳。專門明顯，其引腳較少，對(duì)組成的應(yīng)用系統(tǒng)能夠減少布線，提高可靠性。 各引腳的功能和意義如下： VCC引腳，電源+5V。 GND引腳，地線。 SCL引腳，串行時(shí)鐘輸入端。在時(shí)鐘的正跳沿即上升沿時(shí)把時(shí)鐘寫入EEPROM；在時(shí)鐘的負(fù)跳沿即下降沿時(shí)把數(shù)據(jù)從EEPROM中讀出來(lái)。 SDA引腳，串行數(shù)據(jù)I/O

25、端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。那個(gè)引腳是漏極開路的埠，故能夠組成“線或”結(jié)構(gòu)。 A0,A1,A2引腳，是芯片地址引腳。在型號(hào)不同時(shí)意義有些不同，但都要接固定電平。 WP引腳，寫愛護(hù)端。那個(gè)端提供了硬件數(shù)據(jù)愛護(hù)。當(dāng)把WP接地時(shí)，同意芯片執(zhí)行一般讀寫操作；當(dāng)把WP接VCC時(shí)，則對(duì)芯片實(shí)施寫愛護(hù)。內(nèi)存的組織：關(guān)于不同的型號(hào)，內(nèi)存的組織不一樣，其關(guān)鍵緣故在于內(nèi)存容量存在差異。關(guān)于AT24CXX系列的EEPROM，其典型型號(hào)的內(nèi)存組織如下。 AT24C01A：內(nèi)部含有128個(gè)字節(jié)，故需要7位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行尋址AT24C02：內(nèi)部含有256個(gè)字節(jié)，故需要8位地址對(duì)其內(nèi)部字節(jié)進(jìn)行讀寫。起始狀態(tài)：當(dāng)SCL

26、為高電平常，SDA由高電平變到低電平則處于起始狀態(tài)。起始狀態(tài)應(yīng)處于任何其它命令之前。 停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)SCL處于高電平常，SDA從低電平變到高電平則處于停止?fàn)顟B(tài)。在執(zhí)行完讀序列信號(hào)之后，停止命令將把EEPROM置于低功耗的備用方式(Standby Mode)。應(yīng)答信號(hào)：應(yīng)答信號(hào)是由同意資料的器件發(fā)出的。當(dāng)EEPROM同意完一個(gè)寫入資料之后，會(huì)在SDA上發(fā)一個(gè)”0”應(yīng)答信號(hào)。反之，當(dāng)單片機(jī)同意完來(lái)自EEPROM的資料后，單片機(jī)也應(yīng)向SDA發(fā)ACK信號(hào)。ACK信號(hào)在第9個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)出現(xiàn)。 備用方式(Standby Mode)：AT24C01A/02/04/08/16都具有備用方式，以保證在沒有讀寫操作

27、時(shí)芯片處于低功耗狀態(tài)。在下面兩種情況中，EEPROM都會(huì)進(jìn)入備用方式：第一，芯片通電的時(shí)候；第二，在接到停止位和完成了任何內(nèi)部操作之后。 AT24C01等5種典型的EEPROM在進(jìn)入起始狀態(tài)之后，需要一個(gè)8位的“器件地址字”去啟動(dòng)內(nèi)存進(jìn)行讀或?qū)懖僮鳌Ｔ趯懖僮髦?，它們有“字?jié)寫”，“頁(yè)面寫”兩種不同的寫入方法。在讀操作中，有“現(xiàn)行地址讀”，隨機(jī)讀和“順序讀”種各具特點(diǎn)的讀出方法。下面分不介紹器件尋址，寫操作和讀操作。 器件尋址：所謂器件尋址(Device Addressing)確實(shí)是用一個(gè)8位的器件地址字(Device Address Word)去選擇內(nèi)存芯片。在邏輯電路中的AT24CXX系列的

28、5種芯片種，即AT24C01A/02/04/08/16中，假如和器件地址字相比較結(jié)果一致，則讀芯片被選中。下面對(duì)器件尋址的過程和意義加以講明。 芯片的操作地址 表2.2 器件地址字D7D6D5D4D3D2D1D01010A2A1A0R/W 用于內(nèi)存EEPROM芯片尋址的器件地址字如表2.2所示。它有4種方式，分不對(duì)應(yīng)于1K/2K,4K,8K和16K位的EEPROM芯片。 從表2.2中看出：器件地址字含有3個(gè)部分，第一部分是高4位，它們稱為EEPROM AT24C01A/02/04/08/16的標(biāo)識(shí)第二部分稱為硬布線地址，它們是標(biāo)識(shí)后的3位。第三部分是最低位，它是讀/寫操作選擇位。 第一部分：器

29、件標(biāo)識(shí)，器件地址字的最高4位。這4位的內(nèi)容恒為”1010”，用于標(biāo)識(shí)EEPROM器件AT24C01A/02/04/08/16。 第二部分：硬布線地址，是與器件地址字的最高4位相接的低3位。硬布線地址的3位有2種符號(hào)：Ai(i=02),Pj(j=02)其中Ai表示外部硬布線地址位。 關(guān)于AT24C10A/02這兩種1K/2K位的EEPROM芯片，硬布線地址為“A2,A1,A0”。在應(yīng)用時(shí)，“A2,A1,A0”的內(nèi)容必須和EEPROM芯片的A2,A1,A0的硬布線情況，即邏輯連接情況相比較，假如一樣，則芯片被選中；否則，不選中。AT24C01/02:真正地址=字地址。 第三部分：讀/寫選擇位，器件

30、地址字的最低位，并用R/W表示。當(dāng)R/W=1時(shí)，執(zhí)行讀操作；當(dāng)R/W=0時(shí)，執(zhí)行寫操作。 當(dāng)EEPROM芯片被選中時(shí)，則輸出“0”；假如EEPROM芯片沒有被選中，則它回到備用方式。被選中的芯片。其以后的輸入，輸出情況視寫入和讀出的內(nèi)容而定。 寫操作：AT24C01A/02/04/08/16這5種EEPROM芯片的寫操作有2種：一種是字節(jié)寫，另一種是頁(yè)面寫。 字節(jié)寫：這種寫方式只執(zhí)行1個(gè)字節(jié)的寫入。字節(jié)寫的過程如圖所示，其寫入過程格外部寫和內(nèi)部寫兩部分，分不講明如下： 在起始狀態(tài)中，首先寫入8位的器件地址。則EEPROM芯片會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“0”信號(hào)ACK輸出作為應(yīng)答；接著，寫入8位的字地址，在同意

31、了字地址之后，EEPROM芯片又產(chǎn)生一個(gè)“0”應(yīng)答信號(hào)ACK；隨后，寫入8位資料，在同意了資料之后，芯片又產(chǎn)生一個(gè)“0”信號(hào)ACK作為應(yīng)答。到此為止，完成了一個(gè)字節(jié)寫過程，故應(yīng)在SDA端產(chǎn)生一個(gè)停止?fàn)顟B(tài)，這是外部寫過程。 在那個(gè)過程中，操縱EEPROM的單片機(jī)應(yīng)在EEPROM的SCL，SDA端送入恰當(dāng)?shù)男盘?hào)。因此在一個(gè)字節(jié)寫過程結(jié)束時(shí)，單片機(jī)應(yīng)以停止?fàn)顟B(tài)結(jié)束寫過程。在這時(shí)，EEPROM進(jìn)入內(nèi)部定時(shí)的寫周期，以便把同意的數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)單元中。在EEPROM的內(nèi)部寫周期中，其所有輸入被屏蔽，同時(shí)不響應(yīng)外部信號(hào)直到寫周期完成。這是內(nèi)部寫過程。內(nèi)部寫過程大約需要10ms時(shí)刻。內(nèi)部寫過程處于停止?fàn)顟B(tài)與下

32、一次起始狀態(tài)之間。頁(yè)面寫： 這種寫入方式執(zhí)行含若干字節(jié)的1個(gè)頁(yè)面的寫入。關(guān)于AT24C01A/02，它們的1個(gè)頁(yè)面含8個(gè)字節(jié)；頁(yè)面寫的開頭部分和字節(jié)寫一樣。在起始狀態(tài)，首先寫入8位器件地址；待EEPROM答當(dāng)了“0”信號(hào)ACK之后，寫入8位字地址；又待芯片應(yīng)答了“0”信號(hào)ACK之后，寫入8位資料。 隨后頁(yè)面寫的過程則和字節(jié)寫有區(qū)不；當(dāng)芯片同意了第一個(gè)8位資料并產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)ACK之后，單片機(jī)能夠連續(xù)向EEPROM芯片發(fā)送共為1頁(yè)面的資料。關(guān)于AT24C01A/02，可發(fā)送共1個(gè)頁(yè)面的8個(gè)字節(jié)（連第一個(gè)8位資料在內(nèi)）。關(guān)于AT24C04/08/16，則共可發(fā)送1個(gè)頁(yè)面共16個(gè)字節(jié)（連第一個(gè)8位資料

33、在內(nèi)）。因此，每發(fā)一個(gè)字節(jié)都要等待芯片的應(yīng)答信號(hào)ACK。 之因此能夠連續(xù)向芯片發(fā)送1個(gè)頁(yè)面資料，是因?yàn)樽值刂返牡?4位在EEPROM芯片內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)加1，字地址的高位不變，用于保持頁(yè)面的行地址。頁(yè)面寫和字節(jié)寫兩者一樣可，都分為外部寫和內(nèi)部寫過程。 應(yīng)答查詢：應(yīng)答查詢是單片機(jī)對(duì)EEPROM各種狀態(tài)的一種檢測(cè)。單片機(jī)查詢到EEPROM有應(yīng)答“0”信號(hào)ACK輸出，則講明其內(nèi)部定時(shí)寫的周期結(jié)束，能夠?qū)懭胄碌膬?nèi)容。單片機(jī)是通過發(fā)送起始狀態(tài)及器件地址進(jìn)行應(yīng)答查詢的。由于器件地址能夠選擇芯片，則檢測(cè)芯片送出到SDA的狀態(tài)就能夠明白其是否有應(yīng)答了。 讀操作：讀操作的啟動(dòng)是和寫操作類同的。它一樣需要圖所示的器件地

34、址字。和寫操縱不同的確實(shí)是信號(hào)為時(shí)執(zhí)行讀操作。 讀操縱有3種方式，即現(xiàn)行地址讀，隨機(jī)讀和順序讀。下面分不講明它們的工作過程。 現(xiàn)行地址讀： 在上次讀或?qū)懖倏v完成之后。芯片內(nèi)部字地址計(jì)數(shù)器會(huì)加1，產(chǎn)生現(xiàn)行地址。只要沒有再執(zhí)行讀或?qū)懖僮?，那個(gè)現(xiàn)行地址就會(huì)在EEPROM芯片保持接電的期間一直保存。一旦器件地址選中EEPROM芯片，同時(shí)有R/W=1，則在芯片的應(yīng)答信號(hào)ACK之后把讀出的現(xiàn)行地址的資料送出?，F(xiàn)行地址的資料輸出時(shí)，就由單片機(jī)一位一位同意，接收后單片機(jī)不用向EEPROM發(fā)應(yīng)答信號(hào)ACK“0”電平，但應(yīng)保證發(fā)出停止?fàn)顟B(tài)的信號(hào)以結(jié)束現(xiàn)行地址讀操作。現(xiàn)行地址讀會(huì)產(chǎn)生地址循環(huán)覆蓋現(xiàn)象，但和寫操縱的循

35、環(huán)覆蓋不同。在寫操縱中，地址的循環(huán)覆蓋是現(xiàn)行頁(yè)面的最后一個(gè)字節(jié)寫入之后，再行寫入則覆蓋同一頁(yè)面的第一個(gè)字節(jié)。而在現(xiàn)行地址讀操縱中，地址的循環(huán)覆蓋是在最后頁(yè)面的最后一個(gè)字節(jié)讀出之后，再行讀出才覆蓋第一個(gè)頁(yè)面的第一個(gè)字節(jié)。 隨機(jī)讀： 隨機(jī)讀和現(xiàn)行地址讀的最大區(qū)不在于隨機(jī)讀會(huì)執(zhí)行一個(gè)偽寫入過程以把字地址裝入EEPROM芯片中，然后執(zhí)行讀出，顯然，隨機(jī)讀有2個(gè)步驟。 第一，執(zhí)行偽寫入把字地址送入EEPROM，以選擇需讀的字節(jié)；第二，執(zhí)行讀出依照字地址讀出對(duì)應(yīng)內(nèi)容。 當(dāng)EEPROM芯片接收了器件地址及字地址時(shí)，在芯片產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)ACK之后，單片機(jī)必須再產(chǎn)生一個(gè)起始狀態(tài)，執(zhí)行現(xiàn)行地址讀，這時(shí)單片機(jī)再發(fā)出器

36、件地址同時(shí)令R/W=1，則EEPROM應(yīng)答器件地址并行輸出被讀數(shù)據(jù)。在資料讀出時(shí)由單片機(jī)執(zhí)行一位一位接收，接收完畢后，單片機(jī)不用發(fā)“0”應(yīng)答信號(hào)ACK，但必須產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)以結(jié)束隨機(jī)讀過程。 應(yīng)該注意，在隨機(jī)讀的第二個(gè)步驟是執(zhí)行現(xiàn)行地址讀的，由于第一個(gè)步驟時(shí)芯片接收了字地址，故現(xiàn)行地址確實(shí)是所送入的字地址。 順序讀： 順序讀能夠用現(xiàn)行地址讀或隨機(jī)讀進(jìn)行啟動(dòng)。它和現(xiàn)行地址讀。隨機(jī)讀的最大區(qū)不在于：順序讀在讀出一批資料之后才由單片機(jī)產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)結(jié)束讀操作；而現(xiàn)行地址讀和隨機(jī)讀在讀出一個(gè)資料之后就由單片機(jī)產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)結(jié)束讀操作。 執(zhí)行順序讀時(shí)，首先執(zhí)行現(xiàn)行讀或隨機(jī)讀的有關(guān)過程，在讀出第一個(gè)資料之后，單

37、片機(jī)輸出“0”應(yīng)答信號(hào)ACK。在芯片接收應(yīng)答信號(hào)ACK后，就會(huì)對(duì)字地址進(jìn)行計(jì)數(shù)加1，隨后串行輸出對(duì)應(yīng)的字節(jié)。當(dāng)字地址計(jì)數(shù)達(dá)到內(nèi)存地址的極限時(shí)，則字地址會(huì)產(chǎn)生覆蓋，順序讀將接著進(jìn)行。只有在單片機(jī)不再產(chǎn)生“0”應(yīng)答信號(hào)ACK，而在接收資料之后立即產(chǎn)生停止?fàn)顟B(tài)，才會(huì)結(jié)束順序讀操作。 2.4.2模塊電路設(shè)計(jì)本模塊電路簡(jiǎn)單，只須將三地址端和寫愛護(hù)接地就能夠了。2.4.3模塊電路圖 如圖2.4所示圖2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路2.5 溫度傳感器模塊2.5.1 核心器件選擇Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式

38、傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境操縱、設(shè)備或過程操縱、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。DS18B20測(cè)量溫度范圍為 -55+125，在-10+85DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)要緊由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下：DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它能夠看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻RO

39、M的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，如此就能夠?qū)崿F(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。LS Byte:Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0232221202-12-22-32-4MS Byte:Bit15Bit14Bit13Bit12B

40、it11Bit10Bit9Bit8SSSSS262524這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，假如測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度；假如溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H，關(guān)于關(guān)系如表2.3所示。表2.3 溫度與數(shù)字輸出關(guān)系溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制）數(shù)據(jù)輸出（十六進(jìn)制）+1250000 0111 11

41、01 000007D0h+850000 0101 0101 00000550h+250000 0001 1001 00010191h+100000 0000 1010 001000A2h+0.0000 0000 0000 10000008h00000 0000 0000 00000000h-0.1111 1111 1111 1000FFF8h-1111 1111 0101 1110FF5Eh-1111 1110 0110 1111FE6Fh-51111 1100 1001 0000FC90hDS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放

42、高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。該字節(jié)各位的意義如下： TMR1R011111低五位一直差不多上1 ，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式依舊在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為1

43、2位）分辨率設(shè)置如表2.4所示：表2.4 分辨率設(shè)置R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)刻009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms依照DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)操縱DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須通過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，如此才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。2.5.2 模塊電路設(shè)計(jì)本模塊接口電路簡(jiǎn)單，在那個(gè)地點(diǎn)

44、不對(duì)電路進(jìn)行講解了。2.5.3 模塊電路圖 如圖2.5所示圖2.5 溫度傳感器模塊電路2.6 紅外模塊2.6.1 核心元件選擇紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端采納脈時(shí)調(diào)制（PPM）方式，將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。紅外發(fā)送器電路包括脈沖振蕩器、驅(qū)動(dòng)管Q1和Q2、紅外發(fā)射管Q3等部分。其中脈沖振蕩器用以產(chǎn)生38kHz的脈沖序列作為載波信號(hào)；紅外發(fā)射管Q3用來(lái)向外發(fā)射950nm的紅外光束。紅

45、外發(fā)送器的工作原理為：串行數(shù)據(jù)由單片機(jī)的串行輸出端DATA送出并驅(qū)動(dòng)Q1管，數(shù)位“0”使Q1管導(dǎo)通，通過Q2管調(diào)制成38kHz的載波信號(hào)，并利用紅外發(fā)射管Q3以光脈沖的形式向外發(fā)送。數(shù)位“1”使Q1管截止，紅外發(fā)射管Q3不發(fā)射紅外光。若傳送的波特率設(shè)為1200bps，則每個(gè)數(shù)位“0”對(duì)應(yīng)32個(gè)載波脈沖調(diào)制信號(hào)的時(shí)序，如圖2.6所示。圖2.6 調(diào)制信號(hào)時(shí)序圖紅外接收電路選用專用紅外接收模塊。該接收模塊是一個(gè)三端元件，使用單電源+5V電源，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、輸入靈敏度高、對(duì)其它波長(zhǎng)（950nm以外）的紅外光不敏感的特點(diǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.7所示。圖2.7 紅外接收模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖接收模

46、塊的工作原理為：首先，通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為38kHz的脈沖調(diào)制紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由前置放大器和自動(dòng)增益操縱電路進(jìn)行放大處理。然后，通過帶通濾波器和進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)由解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)。最后，由輸出級(jí)電路進(jìn)行反向放大輸出。為保證紅外接收模塊接收的準(zhǔn)確性，要求發(fā)送端載波信號(hào)的頻率應(yīng)盡可能接近38kHz，因此在設(shè)計(jì)脈沖振蕩器時(shí)，要選用周密元件并保證電源電壓穩(wěn)定。再有，發(fā)送的數(shù)位“0”至少要對(duì)應(yīng)14個(gè)載波脈沖，這就要求傳送的波特率不能超過2400bps。2.6.2 模塊電路設(shè)計(jì)紅外發(fā)射二極管的額定電流為5-50mA在那個(gè)地點(diǎn)我選取限流電阻R10 470，而從PCF8563產(chǎn)

47、生的信號(hào)比較微弱，須加上拉電阻，在那個(gè)地點(diǎn)選取R8 10K的上拉電阻。為減少噪聲阻礙我們?cè)诨鶚O和載波信號(hào)間加一抗干擾電阻R9，阻值為1K。在接收管處為增加輸出信號(hào)強(qiáng)度和減少噪聲阻礙，輸出端也加一拉電阻R11，阻值為10K，由于本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)中斷以做出及時(shí)響應(yīng)，在那個(gè)地點(diǎn)輸出需加一反向器然后再送入單片才能達(dá)到操縱功能，在那個(gè)地點(diǎn)我采納74LS04。2.6.3模塊電路圖如圖2.8所示圖2.8 紅外模塊電路2.7 電機(jī)模塊2.7.1 核心器件選擇 電機(jī)分直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，而步進(jìn)電機(jī)力矩大且便于精準(zhǔn)操縱，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全步勵(lì)磁及半步勵(lì)磁，其中全步勵(lì)磁又有1相勵(lì)磁及2相勵(lì)磁之分，而半步

48、勵(lì)磁又稱1-2相勵(lì)磁。圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的操縱等效電路，適應(yīng)操縱A、B、/A、/B的勵(lì)磁信號(hào)，即可操縱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只走一步。因此，依序不斷送出脈沖信號(hào)，即可步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 1相勵(lì)磁法：在每一瞬間只有一個(gè)線圈導(dǎo)通。消耗電力小，精確度良好，但轉(zhuǎn)矩小，振動(dòng)較大，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走18度。若欲以1相勵(lì)磁法操縱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵(lì)磁順序： ABCDA （如下表所示） STEP AB CD11 0 0 0 201 0 0 300 1 0 40 0 0 1 2相勵(lì)磁法：在每一瞬間會(huì)有二個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)矩大，

49、振動(dòng)小，故為目前使用最多的勵(lì)磁方式，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走18度。若以2相勵(lì)磁法操縱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵(lì)磁順序： ABBCCDDAAB （如下表所示）STEP AB CD11 1 0 0 201 1 0 300 1 1 41 0 0 1 1-2相勵(lì)磁法：為1相與2相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高，且運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走9度，故亦廣泛被采納。若以1相勵(lì)磁法操縱步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 勵(lì)磁順序： AABBBCCCDDDAA （如下表所示）STEP ABCD11000211003001040

50、11050010600117000181001電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度成反比，速度愈快負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈小，當(dāng)速度快至其極限時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即不再運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在每走一步后，程序必須延時(shí)一段時(shí)刻。2.7.2 模塊電路設(shè)計(jì)剛憑單片機(jī)的I/O口是無(wú)法驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的，因此需要加驅(qū)動(dòng)芯片，在那個(gè)地點(diǎn)我們選擇ULN2003，ULN2003是耐高壓、大電流NPN達(dá)林頓管，恰好能滿足驅(qū)動(dòng)需求，在輸出端串聯(lián)一小電阻以減少噪聲干擾，在那個(gè)地點(diǎn)電阻取20。模塊電路圖如圖2.9所示圖2.9 電機(jī)模塊電路2.8 顯示模塊2.8.1核心器件選擇為使人機(jī)界面更加和諧豐富在那個(gè)地點(diǎn)我們采納128*64LCD顯示器。本設(shè)計(jì)采納內(nèi)置操縱器、不

51、帶字庫(kù)的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，點(diǎn)陣數(shù)為12864。它要緊由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及12864 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示也能夠顯示84 個(gè)(1616 點(diǎn)陣)漢字。要緊技術(shù)參數(shù)和性能：1）電源VDD +5V 模塊內(nèi)自帶-10V 負(fù)壓用于LCD 的驅(qū)動(dòng)電壓2）顯示內(nèi)容128(列) 64(行)點(diǎn)3）全屏幕點(diǎn)陣4）七種指令5）與CPU 接口采納8 位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8 條操縱線6）占空比1/64 7）工作溫度-10 +55 存儲(chǔ)溫度-20 +60模塊要緊硬件構(gòu)成講明(結(jié)構(gòu)框圖如圖2.10所示)圖2.10 128*64LCD顯示器結(jié)構(gòu)框圖圖2.10中，IC1、IC2 為列驅(qū)動(dòng)器，IC1 操縱

52、模塊的右半屏，IC2 操縱模塊的左半屏， IC3 為行驅(qū)動(dòng)器。IC1、IC2、IC3 含有以下要緊功能器件，了解如下器件有利于對(duì)LCD 模塊的編程。1）指令寄存器(IR) IR 是用于寄存指令碼，與數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，當(dāng)D/I=0 時(shí)在E 信號(hào)下降沿的作用下指令碼寫入IR2）數(shù)據(jù)寄存器(DR) DR 用于寄存數(shù)據(jù)，與指令寄存器寄存指令相對(duì)應(yīng)，當(dāng)D/I=1 時(shí)在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR，或在E 信號(hào)高電平作用下，由DR 讀到DB7DB0 數(shù)據(jù)總線，DR 和DDRAM 之間的數(shù)據(jù)傳輸是模塊內(nèi)部自動(dòng)執(zhí)行的。3）忙標(biāo)志BF BF 標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況，BF=1 表示模塊在內(nèi)部操作，現(xiàn)在模塊

53、不同意外部指令和數(shù)據(jù)；BF=0 時(shí)模塊為預(yù)備狀態(tài)，隨時(shí)可同意外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS READ 指令能夠?qū)F 讀到數(shù)據(jù)總線從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。4）顯示操縱觸發(fā)器DFF 用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的操縱，DFF=1為開顯示，DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上；DFF=0為關(guān)顯示。DDF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF 和RST 信號(hào)操縱的。5）XY 地址計(jì)數(shù)器XY 地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)9 位計(jì)數(shù)器高，3 位是X 地址計(jì)數(shù)器，低6 位為Y 地址計(jì)數(shù)器。XY 地址計(jì)數(shù)器實(shí)際上是作為DDRAM 的地址指針，X地址計(jì)數(shù)器為DDRAM 的頁(yè)指針，Y地址計(jì)數(shù)器為DDRAM 的Y 地址指針。X

54、地址計(jì)數(shù)器沒有記數(shù)功能，只能用指令設(shè)置。Y 地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)記數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后 Y 地址自動(dòng)加1， Y地址指針從0 到63。6）顯示數(shù)據(jù)RAM DDRAMDDRAM是存儲(chǔ)圖形顯示數(shù)據(jù)的，數(shù)據(jù)為1表示顯示選擇，數(shù)據(jù)為0表示顯示非選擇。7）Z 地址計(jì)數(shù)器Z 地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)6 位計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器具備循環(huán)記數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)一行掃描完成此地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST 復(fù)位后Z 地址計(jì)數(shù)器為0。Z 地址計(jì)數(shù)器能夠用指令DISPLAY START LINE 預(yù)置，因此顯示屏幕的起始行就由此指令操縱，即DDRAM 的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕的第一行，此模塊的DDR

55、AM 共64 行，屏幕能夠循環(huán)滾動(dòng)顯示64 行。2.8.2.核心電路設(shè)計(jì)SG12864內(nèi)置數(shù)字芯片操縱器，能夠直接和單片機(jī)I/O口進(jìn)行對(duì)接，在那個(gè)地點(diǎn)不作介紹。2.8.3模塊電路圖如圖2.11所示圖2.11 顯示模塊電路2.9 外圍驅(qū)動(dòng)模塊2.9.1模塊電路設(shè)計(jì)本模塊電路是用來(lái)操縱打鈴和教室燈光。而課鈴和燈光差不多上由220V交流電驅(qū)動(dòng)，這對(duì)單片機(jī)有專門強(qiáng)的干擾。因此在設(shè)計(jì)時(shí)必需考濾到電氣隔離的問題，在那個(gè)地點(diǎn)我們采納光電耦合器進(jìn)行電氣隔離，再用繼電器來(lái)達(dá)到弱電操縱強(qiáng)電的目的。而剛憑單片機(jī)的I/O口是無(wú)法驅(qū)動(dòng)光電耦合器的，因些要對(duì)單片機(jī)引腳信號(hào)進(jìn)行放大，在那個(gè)地點(diǎn)我們采納一個(gè)三極管8550進(jìn)行放大，而為了提高抗噪能力和愛護(hù)三極管需在三極管基極加一電阻，我們那個(gè)地點(diǎn)取10K。在發(fā)射極的需加一限流電阻，取值1K，為更好的愛護(hù)元器件在電源端并上一濾波電