【正文】 圖 5 時(shí) 鐘電路 為實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)鐘功能 并節(jié)省單片機(jī) IO 口資源，該設(shè)計(jì)使用專用的接口方式為串行的 時(shí)鐘芯片 DS1302，該芯片線路簡單、體積小 ，易于操作，且價(jià)格低廉。 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏 年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步 通信，并可采用 突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于 臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但 增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能 力。 另外該芯片有備份電源引腳， 5 可以在斷電后仍能工作，以保證時(shí)鐘的準(zhǔn)確性。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡單的采用同步串行方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（ 1） RES（復(fù)位）， （ 2） I/O（數(shù)據(jù)線），（ 3） SCLK（串行時(shí)鐘） 。 X1 和 X2 是振蕩源 ，外接 晶振 。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其 次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止 此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 之前， RST 必須保持 低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 DS1302 存在時(shí)鐘精度不 高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。 DS1302 可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些 具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。這種記錄 對長時(shí)間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析及對異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒有具體的時(shí)間記錄，因此，只能記錄 數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占 用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且，某些 測控系統(tǒng)可能不允許。但是，如果在 系統(tǒng)中采用時(shí)鐘芯片 DS1302，則能很好地解決這 個(gè)問題。 DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。 （ 2） 信號采集模塊的設(shè)計(jì) R 1 0光敏R 1 11kV C CPA0 圖 6 采樣電路 讓他和人 信號采集 模塊包括 物體檢測模塊 和環(huán)境明暗檢測模 塊，兩者功能如下： 物體檢測模塊 ：該模塊需要檢測小車的移動(dòng)，并根據(jù)小車的移動(dòng)進(jìn)行路燈開關(guān)的自動(dòng)控制?；诖四康牟捎?探測 距離 遠(yuǎn)、靈敏度高 的 反射式 光電傳感器進(jìn)行檢測 ，當(dāng)傳感器檢測到小車時(shí)，傳感器給單片機(jī)一個(gè)信號，然后單片機(jī)對路燈進(jìn)行合理控制，達(dá)到題目要求。 環(huán)境明暗檢測 模塊：該模塊 需要檢測環(huán)境光的變化，根據(jù)環(huán)境 光 的明暗進(jìn)行路燈開關(guān)的自動(dòng)控制?；诖艘蟛捎糜晒饷綦娮杞M成的分壓電路進(jìn)行檢測。 光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。 在不同的光強(qiáng)下，光敏電阻的電阻值會(huì) 發(fā)生明顯變化， 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光 通過檢測不同光強(qiáng)下電阻值的變 化量 來控制路燈的開和關(guān)。 6 （ 3） 顯示、按鍵模塊 12345678910111213141516J716 02V C CV C CR P 110 KP D 5P D 6P D 7S C LS D AT C KT M ST D OT D IP C 6P C 7 S8 S9 S 10 S 11 S 12V C CPA3PA4PA5PA6PA7R110 kR210 kR310 kR410 kR510 k 圖 7 1602 顯示及按鍵電路 通過按鍵可以 調(diào)節(jié) 和 設(shè)定 路燈的開關(guān)時(shí)間， 控制整條支路按時(shí)開燈和關(guān)燈， 并在字符液晶上顯示出來。字符型液晶 因 具有 體積小、 功耗低、壽 而已 命長、價(jià)格低 、接口控制方便 及 顯示操作簡單 等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。 我們這里用到的是 16 02 液晶， 1602 液晶為 5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，可顯示 2 行，每行 16個(gè)字符，不能顯示漢字，內(nèi)置 128 個(gè)字符的 ASCII字符集庫，只有并口接口，無串口接口 。 （ 4） 路燈 控制 模塊 D41 W L EDD31 W L EDR1 31 50R1 21 50D4 MISOPA 2PA 1 圖 8 路燈控制電路 該模塊采用節(jié)能的 1W LED 燈，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，單片機(jī)通過內(nèi)部 AD 采集電路采樣點(diǎn)的電壓變化量后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 。 （ 5） 聲 光報(bào)警 模塊 R618Q190 12L1be e pV C CP D 0 認(rèn)同 uyhes 7 圖 9 聲光報(bào)警電路 當(dāng) 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)報(bào)警指示燈也會(huì)點(diǎn)亮。 （ 6） 電源模塊 V i n1GND2V o u t 3U8 7 8 0 512J9C30 .1 UC80 .1 UC44 7 0 UC71 0 0 U+ 5 V 圖 10 5V 穩(wěn)壓電路 電源是系統(tǒng)中最重要的模塊之一， 輸入電源經(jīng)穩(wěn)壓塊后輸出穩(wěn)定的 +5V 電源 ，用以驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。 （ 7） 恒流源模塊 1. 原理介紹： 恒流源是輸出電流保持不變的電流源，而理想的恒流源為： a)不因負(fù)載 (輸出電壓 )變化而改變。 b)不因環(huán)境溫度變化而改變。 c)內(nèi)阻為無限大。 （ 31） 恒流源之電路符號： 理想的恒流源 實(shí)際的流源 圖 11 恒流源 理想的恒流源，其內(nèi)阻為無限大，使其電流可以全部流出外面。實(shí)際的恒流源皆有內(nèi)阻 R。 8 ： 圖 12 三極管恒流特性 咕 ~~(╯﹏╰ )b 一蛾 從三極管特性曲線可見，工作區(qū)內(nèi)的 IC受 IB影響，而 VCE 對 IC的影響很微。 因此，只要 IB 值固定， IC亦都可以固定。 輸出電流 IO即是流經(jīng)負(fù)載的 IC。 （ 32） 電流鏡電路 Current Mirror： 電流鏡是一個(gè)輸入電流 IS與輸出電流 IO相等的電路： 圖 13 電流鏡電路 Q1和 Q2 的特性相同，即 VBE1 = VBE2， β1 = β2 。 （ 33） 9 三極管之 β 受溫度的影響，但利用電流鏡像恒流源，不受 β 影響，主要依靠外接電阻 R經(jīng) Q2去決定輸出電流 IO（ IC2 = IO）。 方案 1: 圖 14 恒流源電路 咕 ~~(╯﹏╰ )b一 從左邊看起 :基極偏壓 （ 34） 所以 VE=VB = （ 35） 又因?yàn)樯錁O電阻是 1K,流經(jīng)射極電阻的電流是 （ 36） 所以流經(jīng)負(fù)載的電流就就是穩(wěn)定的 1mA 方案 2. 10 圖 15 恒流源電路 這是個(gè)利用穩(wěn)壓二極管提供基極偏壓 ， VE=VB =， 流經(jīng)負(fù)載的電流 （ 37） 方案 3. 圖 16 恒流源電路 這個(gè) 有一點(diǎn)不同 :利用 PNP 三極管供應(yīng)電流給負(fù)載電路 .首先 ,利用二極管 V的壓降 ,提供 V基極偏壓 (10 – 3 x = ). K電阻只是用來形成通路 ,而且不希望 (也不會(huì) )有很多電流流經(jīng)這個(gè)電阻。 VE=VB + =， PNP 晶體的 560歐 姆電阻兩端電位差是 , 所以電流是 2mA。 11 如果只用一個(gè)三極管不能滿足需求 ,可以用兩個(gè)三極管架成 : 圖 17 恒流源 或是 圖 18 恒流源 方案 4. 電路圖 如下所示： 兒也是 12 圖 19 恒流源電路 圖中的第一組運(yùn)放電路是跟隨器，對輸入的電壓取樣電路進(jìn)行阻抗變換。最前面的雙向開關(guān)負(fù)責(zé)將正負(fù) 12V 電壓接入，這個(gè)電壓是運(yùn)放的供電電壓，并提供給其他線路作為電源輸入， C24 和 C25 電容是運(yùn)放正負(fù)電源端的濾波電容，緊靠運(yùn)放電源引腳。 R11 和電位器 RW4組成了一個(gè)電壓取樣電路，通過改變電位器 RW4 滑動(dòng)端的位置取出不同的電壓值，同時(shí)這個(gè)取出的電壓值也是輸出電流的正比例控制值，電位器滑動(dòng)頭的電壓就按照串聯(lián)分壓的方式計(jì)算得出，后端的 R15和電容 C20 作為取出電壓信號的阻容濾波電路，因?yàn)楹蠖私拥氖沁\(yùn)放的正端，電位器的滑動(dòng)頭不輸出電流。運(yùn)放的 1腳輸出的電壓等于 3腳的電壓，既是電位器滑動(dòng)端的電壓值。運(yùn)放上面的 R12 和 D9是供電電源 12V 的指示電路， 12V通過開關(guān)供給后 D9 發(fā)光指示電壓正常。 后面的一組運(yùn)放是實(shí)現(xiàn)電壓到恒流的轉(zhuǎn)換，電路中有正反饋也有負(fù)反饋，但線路是穩(wěn)定 的狀態(tài)，計(jì)算的時(shí)候運(yùn)放也是按照虛短和虛斷的分析方式， C21是電壓信號的濾波電容，假設(shè)第一組運(yùn)放 1 腳輸出的電壓是 V，第二組運(yùn)放 5 腳正端的電壓是 V1，那么電阻 RS1 左端的電壓值為 2V1，因?yàn)殡娮?R16 和 R18 是相同的數(shù)值。電阻 RS1 右端的電壓按照 R13 和R14 分壓電路計(jì)算的話數(shù)值是 V1(VV1)=2V1V，這樣我們就可以計(jì)算出 RS1 兩端的電壓是 V，所以流過 RS1 電阻的電流是恒定的，另外考慮到 RX1 和 R13 相對 RS1 和負(fù)載的阻值不在同一個(gè)數(shù)量級，比他們大好多倍，因此流過 RS1 的電流基本都流向負(fù)載，很少量的電流流向 R13 和 RX1，所以輸出的電流基本是恒定的。在以上的計(jì)算中 V1的數(shù)值是不確定的，他是根據(jù)負(fù)載的大小變化的，但是不論 V1 的數(shù)值怎么變化，通過計(jì)算可以知道流過電阻RS1 的電流是不變的，以為它兩端的電壓是 V，而 V 這個(gè)電壓值是第一組運(yùn)放的輸出，在電位器 ser 一 不調(diào)節(jié)的時(shí)候 V的數(shù)值是固定的，流過 RS1 的電流不變，所以輸出電流也不變，實(shí)現(xiàn)恒流控制。 后面一組運(yùn)放電路中 Q4 三極管的作用時(shí)增大運(yùn)放的電流輸出能力，因?yàn)樨?fù)載比較小，運(yùn)放驅(qū)動(dòng)能力 還是認(rèn)同與蛾 可能不夠， R19 基本沒有作用在電路中， RX1 可能是負(fù)載或者假負(fù)載， 比如輸出不接任何負(fù)載，電流基本都流過 RX1，如果不接 RX1，在沒有負(fù)載的情況下輸出就是電壓最大值接近 12V，在這種電壓輸出下，運(yùn)放的正負(fù)端會(huì)有較大的壓差，有可能會(huì)損壞運(yùn)