基于單片機(jī)的電子定時器的設(shè)計

基于單片機(jī)的電子定時器的設(shè)計目錄1引言 11.1定時器的設(shè)計背景及目的 21.2定時器的應(yīng)用 22設(shè)計的總體方案 32.1設(shè)計的基本要求與目的 32.2設(shè)計思路 42.3定時器的工作原理 42.4定時器的功能說明 53系統(tǒng)的硬件設(shè)計 53.1主要元器件介紹 53.2按鍵電路 63.3顯示電路 63.4晶振電路 63.5復(fù)位電路 73.6聲音提示電路 73.7串口下載電路 83.8紅外測溫電路 83.9STC89C51單片機(jī)與排阻的連接電路 94系統(tǒng)的軟件設(shè)計 104.1程序設(shè)計思路 104.2程序流程框圖 105系統(tǒng)的制作與調(diào)試 145.1系統(tǒng)的制作 145.2系統(tǒng)的調(diào)試 175.3系統(tǒng)的功能 186結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 18致謝 19摘要：本文以單片機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計了一款電子定時器。首先分析了單片機(jī)內(nèi)部當(dāng)中的定時器的原理，再利用STC89C51作為核心的外圍撐持的器件，LCD顯示屏的顯示模塊以及驅(qū)動模塊、蜂鳴器模塊、按鍵模塊與傳感器等多個模塊組合設(shè)計而成，使用C語言編寫程序,在KEIL中調(diào)試操作和編寫改錯等等。利用PROTEUS模擬仿真，最后實現(xiàn)了基于單片機(jī)的定時器的定時功能。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；定時器；傳感器1引言電子定時器在現(xiàn)代電子學(xué)中占有重要的地位，是一種通過技術(shù)來自動控制電器在規(guī)定時間內(nèi)啟動、停止或變換工作狀態(tài)的設(shè)備，是鐘表等時間計量器所代替不了的[1]。對于科研人員來說對時間的把控很嚴(yán)格，準(zhǔn)確的計時開始和結(jié)束對研究成果影響很大，可謂差之毫厘失之千里，此時一款電子定時器就可以完美解決這個問題。其還廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化，主要包含固定時間定時器、時間可變定時器、倒計時定時器等，計時時間結(jié)束時會發(fā)出聲音、光提示或者顯示相應(yīng)畫面，甚至驅(qū)動負(fù)載的動作。我們生活用品中最常用的應(yīng)用就是鬧鐘，當(dāng)然還有空調(diào)、臺燈等定時開關(guān)。1.1定時器的設(shè)計背景及目的電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，因為單片機(jī)又小又輕、價格低、功耗低但控制功能強(qiáng)運算速度率高，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,，隨著時代的發(fā)展定時器的應(yīng)用日益廣泛,延時自動開關(guān)、定時、報警功能也經(jīng)常被工業(yè)上的電子定時器所使用。性能優(yōu)異的單片機(jī)正式問世于1976年,即英特爾公司開發(fā)的MCS-48系列8位單片機(jī),用于自動控制安全系統(tǒng)和其他可編程邏輯控制[2]。本設(shè)計旨在制作出一款基于單片機(jī)控制的電子定時器，軟硬件相結(jié)合，編寫易于維護(hù)、可擴(kuò)展的程序代碼，其中包括中斷模塊、晶振模塊等設(shè)計，同時采用簡單且流暢的C語言編寫實現(xiàn)。本設(shè)計從最基本的功能出發(fā)，在基礎(chǔ)功能上新增的傳感器讓普通的定時器多了幾分趣味性，在計時結(jié)束的同時也不會覺得煩悶，既安全又經(jīng)濟(jì)，相信很多人會喜歡。1.2定時器的應(yīng)用人們最早使用的定時工具是沙漏和水漏，以及同期使用的日晷等，而后隨著鐘表這一新鮮事物的產(chǎn)生，人們逐漸追求時間的精確性。由于電子技術(shù)的廣泛用途，能夠提高人們的工作效率，豐富人們業(yè)余生活，實現(xiàn)對時間清晰認(rèn)知，人們開始研究電子定時技術(shù)。在信息技術(shù)日益廣泛的今天，新產(chǎn)出的電子產(chǎn)品想生存發(fā)展于競爭之中，必須采取各種有效方法來提高功能結(jié)構(gòu)和簡化使用方法來提高其核心競爭力。電子定時器工作主要基于振蕩器、計數(shù)器、比較器和控制電路等。常用的STC89C51單片機(jī)定時器的初始化編程包括確定工作方式和初值并決定是否開放中斷。基于單片機(jī)的電子定時器具有體積小、實用性高等優(yōu)點，近幾年，使用率有所增加。單片機(jī)不斷產(chǎn)生新的變化,并隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)設(shè)計水平的提高而不斷進(jìn)步。最終人們可能會發(fā)現(xiàn),單片機(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的界限可能越來越模糊,甚至出現(xiàn)界限不清的現(xiàn)象[3]。電子技術(shù)的廣泛用途，能夠提高人們的工作效率，豐富人們業(yè)余生活，擴(kuò)大人對信息的獲取途徑。目前市場上應(yīng)用最多的電子定時器類型555電子定時器，也有以單片機(jī)為基礎(chǔ)的通過內(nèi)部集成電路,利用內(nèi)部自帶的計時器T0來實現(xiàn)定時功能的電子計時器，通過共陰數(shù)碼管或共陽數(shù)碼管或LCD屏幕來顯示時間[4]。19世紀(jì)80年代，一位名叫索加的外科醫(yī)生研究制造出一種用于控制煤氣街燈的開關(guān),并在定時裝置上獲得了專利。它采用機(jī)械時鐘驅(qū)動開關(guān),通過發(fā)條對閥門進(jìn)行控制。但電鐘計時在上個世紀(jì)的早期就已經(jīng)初露端倪。明顯減少了發(fā)條的使用。大約在上世紀(jì)中期,出現(xiàn)了利用原子吸收或釋放能量時發(fā)出的電磁波來計時的原子鐘,這是目前最精確的計時工具[5]。而后十幾年漢斯·卡門辛德，設(shè)計了第一個555定時器IC，同年夏天，一個使用恒定電流源和9個引腳的設(shè)計被審查，評審?fù)ㄟ^后，為了減少引腳的數(shù)量，原先設(shè)計中的恒定電流源被直阻替代，一下子使封裝的引腳數(shù)量由14減少為8。上世紀(jì)末，一種簡易的、可控制點焊機(jī)點焊時間的電子定時器問世,提高了點焊質(zhì)量,操作起來也非常簡便,而且還可以用來控制相片曝光時間和在相片方面的應(yīng)用[6]。截止目前為止，國外的電子定時器行業(yè)領(lǐng)頭羊是美國和日本，兩國都是具有很強(qiáng)的技術(shù)實力和豐富經(jīng)驗的科技強(qiáng)國。在歐洲和其他一些亞洲國家也有一些知名的電子定時器廠商，其產(chǎn)品在市場上有很強(qiáng)的競爭力，電子定時器制造商在技術(shù)和性能方面也不斷進(jìn)行創(chuàng)新和完善，旨在生產(chǎn)更加吸引人的產(chǎn)品。近年來，隨著我國國力的不斷提升，電子定時器的需求量與日俱增，國內(nèi)電子定時器廠商層出不窮，技術(shù)也更新迭代，市場競爭更是日漸激烈，電子定時器功能更為全面，運作更加穩(wěn)定，性能更加優(yōu)異。目前，中國在電子定時器制造領(lǐng)域取得了許多進(jìn)展和重要的研發(fā)成果，國產(chǎn)品牌也深受國內(nèi)外消費者的喜愛。2設(shè)計的總體方案2.1設(shè)計的基本要求與目的基于單片機(jī)的電子定時器不僅在設(shè)計上比較簡單，主要基于代碼的編寫，后續(xù)也可以根據(jù)用戶需求編寫代碼，將其燒入單片機(jī)更新設(shè)計要求；電路還比較清晰可見，體積小且功能完善。定時器的供電電路尤為重要，電源內(nèi)阻應(yīng)在實際電流較大時盡可能減小,才使電流流通。焊接時,應(yīng)盡量使線路橫平豎直,以便對故障進(jìn)行觀察和檢查,為了保證電源線的寬度足夠,電路通常會選擇星型供電方式。此外，電子設(shè)備容易受外界影響，因此在接地設(shè)計中，應(yīng)盡量增大與地相連的面積，以有效減少外界干擾[7]。電子定時器是一種能夠根據(jù)預(yù)設(shè)時間進(jìn)行計時的自動化電子設(shè)備，定時間隔一秒鐘，最大定時時長23小時59分59秒。一些早期常用的時間控制單元是由模擬電路設(shè)計和制作的，定時精度不是很理想。選擇單片機(jī)作為定時器控制單元,是因其簡單可靠、成本低廉[8]。通過按鍵控制定時的開始、結(jié)束還有時間長短，復(fù)位按鍵可對整個電路進(jìn)行清零，計時結(jié)束后蜂鳴器開始工作，發(fā)出警報報警提醒人們，與此同時傳感器的工作也開始了，在沒有感知到人體溫度時無法關(guān)閉蜂鳴器。倘若定時過程中對時間的設(shè)計有誤，可直接通過復(fù)位按鈕重新定時或逐位修改時間。2.2設(shè)計思路在過去，傳統(tǒng)產(chǎn)品主要依靠模擬技術(shù)支持，功能簡單且常見，但現(xiàn)在這類產(chǎn)品已經(jīng)不再普遍。相比之下，現(xiàn)代化數(shù)字技術(shù)產(chǎn)品得到了廣泛應(yīng)用，因為它們具有強(qiáng)大的功能。近幾年單片機(jī)產(chǎn)品的普及促進(jìn)了新產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用,使控制系統(tǒng)得到了極大的簡化,起到了系統(tǒng)整合的關(guān)鍵性作用。單片機(jī)產(chǎn)品除了具有強(qiáng)大的功能外,還具有很好地滿足器件需求的輕便性、便攜性和體積小等優(yōu)點,再配上適配的芯片接口,能夠?qū)崿F(xiàn)各種微電子化產(chǎn)品的開發(fā)[9]。選擇STC89C51單片機(jī),LCD1602,復(fù)位電路，晶振電路,電源,串口,下載接口和蜂鳴器,電容電阻等作為定時器的主要器件。復(fù)位電路阻容值的根據(jù)電容電壓不能突變的特性選擇了10uF和10K。STC89C51單片機(jī)內(nèi)部整合了2KB的閑置儲存,省卻了外擴(kuò)式程式記憶體的困擾,從而簡化電路,使工作供電電壓變得更寬。STC89C51單片機(jī)的選擇無論從成本、功耗還是線路板面積來看都是一個不錯的選擇,而12MHz則是單片機(jī)常用的時鐘電路晶振選擇[10]，本設(shè)計選擇硬件按鍵復(fù)位。并聯(lián)諧振電路的電容值即C1、C2的選值會影響振蕩器的穩(wěn)定性，選擇22pF最為合適。大部分的電容值的選擇都是根據(jù)規(guī)格書的要求，應(yīng)用了一個電解電容主要是防止單片機(jī)下載的瞬間，下載芯片被復(fù)位；而下載電路的限流電阻值根據(jù)手冊選擇的300Ω。單片機(jī)控制電路計時,其中I/O口驅(qū)動顯示設(shè)定時間流動的LCD顯示屏,1個I/O口連接微動按鈕開關(guān),用于設(shè)定定時時間,另1個I/O口連接輸出聲音信號的蜂鳴器[11]。2.3定時器的工作原理定時器的工作原理主要基于時鐘信號，結(jié)合內(nèi)部計數(shù)器和可能的振蕩器、分頻器來實現(xiàn)計時功能，本設(shè)計通過編程語言或系統(tǒng)提供的庫函數(shù)或系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。以定時器芯片上的計數(shù)器為基準(zhǔn)，一邊倒計時,計數(shù)器一邊遞減計數(shù)。定時器通過使用時鐘信號觸發(fā)計數(shù)器的遞減,一旦計數(shù)器的值達(dá)到0,計時結(jié)束,隨著計數(shù)器的不斷遞減,定時器就會被觸發(fā)。2.4定時器的功能說明電子定時器電路由計數(shù)器、譯碼顯示電路報警電路組成。計數(shù)器完成所定時間的計時功能：接通電源后，定時器清零，由用戶自行設(shè)置定時時長，按下相應(yīng)的啟動按鈕進(jìn)行計數(shù)，計數(shù)器每隔一秒的時間進(jìn)行遞減，并在顯示電路中顯示出來，如需將定時器清零，按下相應(yīng)的復(fù)位按鈕重新設(shè)置時間即可。當(dāng)定時器計時到0時，顯示電路顯示0,報警回路在定時器計時到0時開始報警，控制電路對計數(shù)器的起動和復(fù)位有直接的控制作用。本設(shè)計主要具備如下功能：第一,它有人為控制開關(guān)的鬧鐘功能；第二,連接有LCD顯示屏,能充分顯示時間的時、分、秒,三值之間有間隔;第三,可以在設(shè)置鬧鐘響起時通過傳感器的測溫方式關(guān)閉鬧鐘。本設(shè)計可以通過LCD顯示屏倒計時，使計時過程和結(jié)果清晰可見，數(shù)字顯示效果清晰可見，不受環(huán)境影響，能夠在各種光線條件下一目了然；增加了鬧鐘的功能，計時結(jié)束的同時顯示屏歸零，蜂鳴器開始工作，電路板連接的一個傳感器，感受到人體體溫（一般是35℃以上）同時結(jié)束定時，蜂鳴器停止工作，鬧鐘關(guān)閉，使普通的鬧鐘增加一些趣味性。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1主要元器件介紹本設(shè)計主要用到了STC89C51單片機(jī)，LCD顯示屏，紅外傳感器，按鍵，蜂鳴器，三極管，電容電阻等，下面將進(jìn)行簡單介紹。STC89C51單片機(jī)配置上采用獨立的程序存儲器,邏輯上采用相同的地址空間,訪問時使用不同的指令和尋址方式，內(nèi)部集成了兩個16位計時器/計數(shù)器,在計時操作時能夠非常方便的進(jìn)行,為本設(shè)計奠定了扎實的基礎(chǔ)[12]。對于采用USB連通的便攜式電路來說，考慮到其低功耗的要求，常常需要采用液晶顯示屏。它本身并不發(fā)光，而是通過電場效應(yīng)和扭曲-向列效應(yīng)原理制成，在本設(shè)計中起到顯示倒計時和測溫模塊測出的溫度的功能。GY-906是一種基于光學(xué)原理的通過紅外傳感器和相關(guān)算法實現(xiàn)非接觸測溫，使用紅外測溫技術(shù)中的紅外熱釋電傳感器感測物體發(fā)出的紅外輻射能量，并將其轉(zhuǎn)換為溫度值的紅外測溫模塊，但結(jié)果與實際溫度值有一定誤差，準(zhǔn)確性不夠，主要為本設(shè)計提供了關(guān)閉蜂鳴器的功能，否則無法實現(xiàn)電路的停止。蜂鳴器是將電信號轉(zhuǎn)換為聲音信號的一種裝置,用于制造設(shè)備在此設(shè)計中發(fā)出的警報,低電平觸發(fā)。該設(shè)計采用了內(nèi)部不帶振蕩源的無源蜂鳴器，控制器提供振蕩脈沖才能發(fā)出聲音,而想要發(fā)出不同頻率的聲音需要調(diào)整振蕩脈沖的頻率。3.2按鍵電路通常采用掃描方式進(jìn)行鍵盤模塊操作,一般分為兩種編程控制方式,常采用矩陣式鍵盤設(shè)計。首先將各端口線設(shè)置為輸入模式,利用中斷確定各端口線均有按鈕以獲取信息。如果按下對應(yīng)的口線,顯示高電平,反之為低電平[13]。在調(diào)整時間之前，可以使用加減按鍵對時間點進(jìn)行調(diào)節(jié)，而后將調(diào)整之后的時間顯示出來[14]。按鍵電路原理圖如圖1所示。STC89C51單片機(jī)中有兩種最常使用的按鍵：獨立按鍵和矩陣按鍵。本設(shè)計采用一個按鍵控制一個引腳的獨立按鍵。圖1按鍵電路原理圖3.3顯示電路圖2為LCD1602原理圖。單片機(jī)系統(tǒng)控制LCD1602,接口簡單可靠,編程易實現(xiàn),顯示品質(zhì)高，液晶顯示器在重量上要比傳統(tǒng)顯示器更占優(yōu)勢。圖2LCD1602原理圖3.4晶振電路石英晶體振蕩器簡稱晶振,其作用是用集成電路或三極管組合頻率非常穩(wěn)定的振蕩器,提供基本的時鐘信號給系統(tǒng)。圖3為晶振電路原理圖，采用12MHz晶振，同時連接電容為濾波器,使信號輸出更穩(wěn)定。圖3晶振電路原理圖3.5復(fù)位電路圖4為本設(shè)計復(fù)位電路原理圖，采用按鍵讓用戶手動把電路恢復(fù)到初態(tài)的設(shè)計,在電平復(fù)位時通過RST端的電阻接通電源。電容放電時按下STC89C51單片機(jī)的SW相當(dāng)于使電容短路,其兩端電壓均為VCC，若超過規(guī)定復(fù)位時間則為單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)按鍵不再與電路相連,RST兩端電壓為0,單片機(jī)在工作。電容電阻的選擇值均來自產(chǎn)品手冊。圖4復(fù)位電路原理圖3.6聲音提示電路聲音提示使用蜂鳴器,電路原理圖如圖5所示,能夠根據(jù)脈沖信號及其頻率發(fā)出各種聲音,從而在計時結(jié)束時根據(jù)系統(tǒng)要求發(fā)出不同的聲音提示,來滿足通知用戶的要求。PNP三極管通常用來從控制電路里傳遞電流到蜂鳴器。在電路中，PNP三極管被連接在蜂鳴器的一端，接收電流，輸出蜂鳴聲音。圖5蜂鳴器電路原理圖3.7串口下載電路串口下載電路原理圖如圖6所示,其功能是將來自電腦的信號轉(zhuǎn)換成TTL信號,是電路中必不可少的存在。CH340N是功耗低且穩(wěn)定性高的USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，可以將USB接口轉(zhuǎn)換為UART串口接口，使電腦利用USB接口和單片機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通信。圖6串口下載電路原理圖3.8紅外測溫電路GY906是一款紅外熱像儀傳感器模塊，可測量目標(biāo)物體的溫度，紅外測溫電路原理圖如圖7所示，引腳1和2分別連接P2.1和P2.0，引腳3和4分別接地和電源，本模塊采用I2C數(shù)字接口協(xié)議通信。圖7紅外測溫電路原理圖3.9STC89C51單片機(jī)與排阻的連接電路圖8是排阻與STC89C51單片機(jī)的連接電路。國產(chǎn)STC89C51單片機(jī)一直以優(yōu)異的性能在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位,其內(nèi)部集成的兩臺16位可編程定時器T0和T1是該系列單片機(jī)中軟硬結(jié)合非常重要的定時組件,在各種需要定時和計時的場合都能非常靈活的使用[15]。9排排阻為防止電壓過大導(dǎo)致LCD1602顯示屏屏幕過亮損壞亮點。圖8STC89C51單片機(jī)與排阻的連接電路4系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1程序設(shè)計思路首先確定按鍵、蜂鳴器的標(biāo)志以及一些表示用途的變量，對延時函數(shù)進(jìn)行大概值。因為時間是用32位的整體全部存儲的，所以先編寫函數(shù)將時間分成時分秒，按鍵服務(wù)函數(shù)在判斷函數(shù)中判斷按鍵，當(dāng)設(shè)置鍵按下，分別判斷定時器是否啟動，未啟動就可以設(shè)置時間，設(shè)置哪個標(biāo)志位作為閃爍和設(shè)定值。若按下增加鍵且判斷定時器沒有啟動，就判斷閃爍位置是時分秒，分別做加減更新顯示，并將其合成到總的32位時間值里，減小按鍵同理。啟動按鍵判斷狀態(tài)，沒有啟動置為1，啟動置為0，并把閃爍標(biāo)志清零。而后更新顯示，分別設(shè)置閃爍位置，閃爍即數(shù)字與空格交替展示形成所需效果，時分秒交替閃爍原理相同。第二行顯示判斷狀態(tài)，等于1顯示啟動，反之顯示停止。初始化定時器即配置定時器工作模式、晶振計數(shù)值，ET0外部中斷，TR0啟動，EA開總中斷。主函數(shù)前面是LCD1602初始化，測溫模塊初始化以及初始化一個用于倒計時的定時器，while循環(huán)反復(fù)不停從上到下執(zhí)行，其中包含按鍵檢測，之后進(jìn)行判斷，update標(biāo)志為1才會進(jìn)行更新的顯示，之后判斷倒計時是否結(jié)束，結(jié)束后一直循環(huán)獲取溫度值，進(jìn)行相應(yīng)的更新顯示。定時器的中斷函數(shù)的配置是每隔50ms進(jìn)入一次函數(shù)，所以TH0和TL0重裝初值是50000us。每50ms計數(shù)加1，當(dāng)計數(shù)大于20即1s就更新一次，判斷定時器是否啟動了，若啟動且時間大于零，進(jìn)行減計數(shù)至零為止，倒計時結(jié)束，蜂鳴器工作，系統(tǒng)狀態(tài)置為2，更新標(biāo)志置為1，表示1秒鐘更新一次顯示，更新標(biāo)志應(yīng)用于主函數(shù)。4.2程序流程框圖主程序定義流程圖如圖9所示，主程序是控制電路的一系列調(diào)控,通電后首先由程序定義主程序相關(guān)端口,然后調(diào)用子程序控制電路,再由各模塊定義相關(guān)程序接收、轉(zhuǎn)換及輸出信號,然后由LCD1602定義相關(guān)程序通過屏幕顯示數(shù)據(jù)。圖9主程序定義流程圖對于主程序定義頭文件如下：#include"main.h"#include"GY906.h"#include"KEYScan.h"#include"LCD1602.h"其中GY906.h、KEYScan.h和LCD1602.h為編寫的頭文件，GY906.h定義紅外測溫傳感器感知溫度，KEYScan.h進(jìn)行按鍵掃描，LCD1602.h定義LCD顯示屏的顯示功能及內(nèi)容。下面講解一下主要程序的頭文件,以及相關(guān)的引腳定義。1.LCD1602相關(guān)程序設(shè)計流程圖如圖10所示，首先定義LCD1602相關(guān)端口和變量,然后對顯示屏進(jìn)行初始化操作,再由單片機(jī)向LCD1602發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，最后發(fā)送使能信號,在屏幕中顯示內(nèi)容。顯示主要分兩種情況，一種是設(shè)置時分秒時，在對應(yīng)的時分秒的位置做閃爍，另外一種是顯示已啟動或停止，由此對LCD1602進(jìn)行初始化程序編寫。圖10LCD1602程序設(shè)計流程圖2.按鍵掃描函數(shù)的程序設(shè)計流程圖如圖11所示，首先定義相關(guān)端口和選擇對應(yīng)的引腳，判斷哪個鍵按下并返回函數(shù)值。總共有四個鍵：設(shè)置鍵、啟停鍵、增加鍵、減小鍵。如果按下設(shè)置鍵，并且是定時器沒有啟動的情況下，會在對應(yīng)的位閃爍，讓用戶設(shè)置時間；如果是啟動鍵，沒有啟動就置位啟動，反正置位不啟動。增加和減小主要功能是一樣的，判定它在哪個位，根據(jù)哪一位來增加或減少時分秒的值。按鍵檢測首先有兩個值，一個作為保存上一個值，一個是保前當(dāng)前值，如果是有按鍵被按下，就會記錄先被讀取的狀態(tài)值，且與上一個值相比，如果是同一個值，就不算被按下，反之至標(biāo)志位，當(dāng)做按下。圖11按鍵掃描函數(shù)的程序設(shè)計流程圖3.紅外測溫傳感器函數(shù)的程序設(shè)計流程圖如圖12所示，首先定義相關(guān)端口和時鐘線以及數(shù)據(jù)線和選擇對應(yīng)的引腳，進(jìn)行函數(shù)聲明，編寫發(fā)送字節(jié)、位，接受字節(jié)、位的代碼。I2C總線傳輸協(xié)議對數(shù)據(jù)位的有效性規(guī)定為：在SCL為高電平時,數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定,并且只有在SCL信號為低電平時,才允許SDA狀態(tài)發(fā)生變化,對I2C總線的起始信號信號有嚴(yán)格的要求,以保證數(shù)據(jù)的可靠性。圖12紅外測溫傳感器函數(shù)的程序設(shè)計流程圖5系統(tǒng)的制作與調(diào)試5.1系統(tǒng)的制作電子定時器的電路原理圖如圖13所示，其繪制主要是利用AltiumDesigner軟件對選擇的硬件進(jìn)行合理的布局，選擇并確定好引腳與對應(yīng)的端口相連接，未接的引腳要加屏蔽信號，否則沒接的接口會有警告。圖13總電路原理圖根據(jù)實際要求及硬件的選擇畫封裝，在編譯無誤之后更新PCB文件，同樣要進(jìn)行合理的布局，以免走線交叉或封裝擺不開等情況，PCB的頂層和底層圖如圖14和圖15所示。本設(shè)計選擇使用可以承載更多電子元件，材質(zhì)更加穩(wěn)定，使電路設(shè)計更緊湊的雙面板,與此同時提高設(shè)備的工作效率，保證電路的穩(wěn)定工作。圖14PCB頂層設(shè)計圖圖15PCB底層設(shè)計圖實物底層圖和組合圖如圖16和圖17所示，本設(shè)計將LCD顯示屏放在蜂鳴器、排阻等元器件之上，使得實物體積小、質(zhì)量低、更便攜。圖16實物底層圖圖17實物組合圖5.2系統(tǒng)的調(diào)試剛通電時，啟動開關(guān)，電路顯示結(jié)果如圖18所示：圖18通電未操作實物圖假設(shè)設(shè)定時間3s鐘實物顯示結(jié)果如圖19所示：圖19定時3s實物圖計時結(jié)束后，蜂鳴器工作，在傳感器沒有感測到人體溫度時，蜂鳴器無法停止工作，直至感受到人體溫度，測溫及計時結(jié)束實物圖如圖20所示，以手觸碰為例，但實驗結(jié)果溫度偏高。圖20測溫及計時結(jié)束實物圖倘若不小心設(shè)置錯時間想重新設(shè)置可按下復(fù)位按鈕，或調(diào)節(jié)按鍵進(jìn)行加減時間的設(shè)置，設(shè)置時間結(jié)果如圖21和圖22所示：圖21設(shè)置時間的實物圖圖22增加時間的實物圖5.3系統(tǒng)的功能本設(shè)計較為完善的實現(xiàn)了最初的設(shè)想，實現(xiàn)了倒計時的功能，讓用戶自行通過按鍵設(shè)計定時時長，最大可達(dá)23小時59分59秒，計時結(jié)束之后電路發(fā)出警報聲提醒用戶，與傳統(tǒng)方式不一樣的是通過傳感器使電路停止工作，讓用戶多了一份思考的時間，不能簡單停止電路，增加趣味性以達(dá)到督促的目的。6總結(jié)從基本方案的制定、硬件電路的選擇、原理圖的繪制、元器件封裝的繪制、PCB的布局到再到電路的焊接、源代碼的編寫，最后是程序調(diào)試——這期間遇到了很多困難,但經(jīng)過堅持不懈的努力,再加上導(dǎo)師的層層點撥,終于將困難全部攻破。這段時間深深體會到了自己經(jīng)驗的不足。同時也因為這次設(shè)計,使自己得到了一定的鍛煉,體會到了理論聯(lián)系實際的重大意義。由于這個設(shè)計的時間有限,所以一些理想化的設(shè)想并沒有得到徹底的實現(xiàn)