【正文】 HD7279A 是一片具串行接口的智能顯示與鍵盤驅(qū)動芯片。 HD7279A特點(diǎn) ? 串行接口，無需過多的外圍元件，并可以可直接驅(qū)動 LED ? 各位具有獨(dú)立控制譯碼 /不譯碼以及消隱和閃爍的屬性 ? 具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立的 LED 數(shù)碼管顯示 ? 64 鍵鍵盤控制器，內(nèi)置去抖動電路 ? 具有 DIP 和 SOIC 兩種封裝形式可供選擇 HD7279A 引腳 及說明 圖 HD7279A引腳圖 表 HD7279A引腳說明 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 共 56 頁 4 軟件設(shè)計 采用 unSP IDE 集成開發(fā)環(huán)境， C 語言編寫程序。從軟件的各部分功能不同可分為五大類 : ? 主機(jī)程序：控制系統(tǒng)的核 心部分，用來協(xié)調(diào)鍵盤顯示和無線模塊的運(yùn)行。 ? 無線模塊程序：驅(qū)動無線模塊的運(yùn)行，同時協(xié)調(diào)收發(fā)之間的關(guān)系。 從機(jī)部分控制模塊采用一塊 16 位凌陽單片機(jī) SPCE061A，完成以下功能：從機(jī)檢測無線模塊 nRF2401 數(shù)據(jù)看主機(jī)是否發(fā)來開始的信號，如果發(fā)來開始的信號，溫度傳感器開始工作，并將溫度數(shù)據(jù)傳輸給從機(jī)單片機(jī)，從機(jī)單片機(jī)通過無線模塊 nRF2401將數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)單片機(jī)。其鍵盤掃描與顯示的流程圖分別如圖 和圖 所示。 圖 DS18B20 溫度采集程序流程圖 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁 共 56 頁 5 調(diào)試及結(jié)果 測試環(huán)境及工具 ? 測試溫度： 0~100 攝氏度（模擬多點(diǎn)不同溫度值環(huán)境） 。系統(tǒng)自帶測試表格數(shù)據(jù)，觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。 測試結(jié)果及分析 表 測試結(jié)果對比數(shù)據(jù) 數(shù)碼管顯示溫度 28 30 35 38 溫度計目測溫度 誤差 + + + + 誤差百分比 7% % % % 自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。 (2) DS18B20 默認(rèn)的配置是 12 位的轉(zhuǎn)換精度，然而輸出的結(jié)果 只取到小數(shù)點(diǎn)后兩位，這也必然造成一小部分?jǐn)?shù)據(jù)的丟失，從而造成誤差。 本系統(tǒng)還是一個不完善的系統(tǒng)，還有許多需要改進(jìn)的地方。 雖然系統(tǒng)功能完成的比較好，有很多可取的地方，但相對的系統(tǒng)也還有一些不足之處，比如說系統(tǒng)穩(wěn)定性不是很高、性價比不是最優(yōu)等，但是正是這些不足才促使我們?nèi)ふ腋玫姆椒ù妫瑢W(xué)到更多的知識，從而更加豐富自己的知識庫。做人就是我們永遠(yuǎn)在學(xué)習(xí)，永遠(yuǎn)希望做得更好的一個永恒不變的課題，畢業(yè)后，這個課題就顯得尤為重要。所以我希望畢業(yè)以后充分利用周末的時間加強(qiáng)學(xué)習(xí)，來完善自己的知識體系。在通信協(xié)議不完整，沒有進(jìn)行發(fā)送 超時出錯處理 ，所以容易出現(xiàn)丟包的情況 。 溫度計測量誤差 表 溫度計誤差的各種可能 一、產(chǎn)品原理結(jié)構(gòu)帶來的誤差 、斷柱而引起的誤差 、跳躍等而引起的誤差 二、制造中產(chǎn)生的誤差 的誤差 三、檢定中出現(xiàn)的誤差 的誤差 作區(qū)域內(nèi)引起的誤差 偏差分析 無線在信號傳輸過程中線路存在不穩(wěn)會出現(xiàn)較大的偏差 ? 無線模塊在傳輸信號的過程中會出現(xiàn)丟包的現(xiàn)象。 誤差分析 DS18B20 的 誤差 (1) DS18B20 傳感器的精度較差為177。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。 ? 測試方法：目測。 DS18B20 之后將溫度數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，再由單片機(jī)處理傳來的溫度數(shù)據(jù)。通過程序來判斷模塊的模式是接收模式還是發(fā)送模式，從而執(zhí)行接收數(shù)據(jù)或發(fā)總數(shù)據(jù)的操作。 主控制 程序 設(shè)計 本系統(tǒng)控制模塊采用一塊 16 位凌陽單片機(jī) SPCE061A，完成以下功能： 7279 檢測按鍵是否按下，如果按下，單片機(jī)將通過無線模塊 nRF2401 向從機(jī)發(fā)送信號，當(dāng)從機(jī)發(fā)來數(shù)據(jù)時，無線 模塊 nRF2401 接收數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)處理后送給 HD7279A,HD7279A來完成 LED 的顯示功能，此時溫度數(shù)據(jù)就顯示在 LED 上。 ? 鍵盤顯示程序：完成實質(zhì)性的功能，按鍵跟顯示。 采用模塊化的設(shè)計方法 ，系統(tǒng)主要功能模塊有：主程序模塊、無線控制程序模塊、溫度采集 模塊 等。 HD7279A 內(nèi)置譯碼器，可直接接受 BCD 碼以及 16 進(jìn)制碼，并同時 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 共 56 頁 具備 2 種譯碼方式，此外還它還具有多種控制指令 ，如左移、右移、消隱、段尋址和閃爍等。 7 段 LED 段選碼如表 31 所示。在靜態(tài)顯示方式下， N 塊顯示器件都處于選通狀態(tài)；每一塊顯示器件的段選線和一個 8 位的并行口相連，只要控制顯示位的段選碼，就可顯示出相應(yīng)的 字符。共陰極七段 LED 顯示器工作時，其公共極接到低電平，各段的陽級接與共陰七段碼相對應(yīng)的高電平。 七段 LED 顯示器是由 7 個 LED 按 — 定的圖形排列組成，如圖 313(a)所示，七段LED 顯示器的各個二極管分別稱為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g段，有些七段顯示器增加一個dp 段表示小數(shù)點(diǎn)，也稱為八段 LED 顯示器。 表 芯片管腳連接及功能描述 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 共 56 頁 鍵盤顯示電路 LED顯示器件的工作原理 LED 是一種電流發(fā)光器件．它 不但能夠工作在恒定電流狀態(tài)，而且能夠工作在脈沖電流狀態(tài)。 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 共 56 頁 圖 電源指示電路 nRF2401A 接口電路 為方便與凌陽 61 板的連接，模組提供了兩個接口 J1 和 J2 ，其中 J1 為 nRF2401A 的控制端口和通道 1 的收發(fā)通道， J2 為預(yù)留端口，是通道 2 的接收通道。 nRF2401A無線模塊基本特性與參數(shù)指標(biāo) ? 工作電壓： ? 模塊尺寸： 27mm*31mm nRF2401A無線模塊功能簡介 ? 可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送和接收 ? 可以開發(fā)無線的電子產(chǎn)品：如無線遙控器、無線麥克、無線耳機(jī)、無線的文件傳輸系統(tǒng)等 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 共 56 頁 nRF2401A無線模塊結(jié)構(gòu)示意圖 圖 無線傳輸模組結(jié)構(gòu)示意圖 nRF2401A 及其外圍電路 nRF2401A 及其外圍電路如圖 所示 ，包括 nRF2401A 芯片部分、晶振部分、晶振部分、天線部分 和穩(wěn)壓部分。 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 56 頁 表 DS18B20 存儲器 溫度LSB 溫度MSB TH TL 保留 保留 計數(shù)寄存器 計數(shù)寄存器 8 位CRC 電路設(shè)計 本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測試。 表 分辨率關(guān)系表 R0 R1 分辨 率 /bit 最大轉(zhuǎn)換時間 /us 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 DS18B20的 高速 緩 存存儲器 高速 緩 存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配 如表 所示。可 以 通過軟件寫入用戶報警上 限值和 下限值。 圖 DS18B20 內(nèi)部 結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20的 4個主要數(shù)據(jù)部件 A、 64 位激光 ROM。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同 來 改變其外觀。測量溫度范圍為 55℃ ～ +125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 范圍內(nèi) ，其 精度為 177。 系統(tǒng)在正常情況下是使用外部的穩(wěn)壓電源，但是 當(dāng)外部的穩(wěn)壓電源出現(xiàn)狀況，比如說電源損壞，斷 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 56 頁 電等等，這時跟電池串聯(lián)的二極管就導(dǎo)通了，此時由電池供電。電源 12V電壓輸入，經(jīng)過濾波穩(wěn)壓電路后輸出穩(wěn)定的5V給單片機(jī)供電。 圖 凌陽板 總 外圍電路圖 電源電 路 從穩(wěn)壓電源接出 12V的電壓 ，經(jīng)過外部穩(wěn)壓電路，得到 5V的穩(wěn)定電壓，可為傳感器或者鍵盤顯示模塊供電 。 SPCE061A 性能 表 SPCE061A的特性參數(shù) 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 56 頁 結(jié)構(gòu)概覽 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 SPCE061A 的結(jié)構(gòu)圖 芯片的引腳排列和說明 SPCE061A 有兩種封裝片，一種為 84 個引腳， PLCC84 封裝形式；它的排列如圖 所示；另一種為 80 個引腳， LQFP80 封裝。 主控模塊的電路設(shè)計 SPCE061A簡介 SPCE061A 是繼 181。本系統(tǒng)采用單凌陽單片機(jī)，完全滿足系統(tǒng)需求，充分利用了各項資源，使得本設(shè)計更趨 向 智能化， 人性化。由于凌陽單片機(jī)自帶報警電路，所以只需接一個喇叭就可以直線報警的功能，在圖中就沒有畫出來。 采用方案四 可以在保障系統(tǒng)長期穩(wěn)定的同時，保障系統(tǒng)在停電或者斷電以及其他突發(fā)情況下能照常運(yùn)行，從可行性上來考慮， 應(yīng) 選擇方案四。而主機(jī)和從機(jī)之間進(jìn)行無線通信時，信號傳輸?shù)目煽啃约霸骷牡凸姆浅Ｖ匾詿o線傳輸模塊采用方案二。部分外圍 電路的集成，使總體電路更 加 簡潔，搭建電路 以及 焊接電路時 更加方便快捷 。凌陽 SPCE061A 單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由空間大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯 控制，并且由于其功耗低，體積小，技術(shù)成熟和成本低的優(yōu)點(diǎn)，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能，并且 移動方便，成本低。穩(wěn)壓源可以提供多種不同的電壓，為單 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 56 頁 片機(jī)、信號處理電路供電。它可以同時驅(qū)動 8 位共陰數(shù)碼管，還能同時連接多達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣，單片就可完成 LED 數(shù)據(jù)顯示和鍵盤驅(qū)動的全部功能。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時其精度比較高，稱量快，精確可靠，操作簡單。 方案一：單片機(jī)控制鍵盤 、 液晶顯示屏 （ LCD） 顯示溫度數(shù)據(jù)。該無線模塊有多種低功率工作模式，設(shè)計節(jié)能而且使用更為方便。此外 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 56 頁 NB9148 的位碼可 與其他模式相兼容。 無線模塊的比較與論證 無線傳輸模塊主要是用于主機(jī)和從機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，主機(jī)先發(fā)送信號給從機(jī)，從機(jī)接收到主機(jī)發(fā)送的信號后給主機(jī)發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。且該芯片的物理化學(xué)性 都很 穩(wěn)定，它能 作為 工業(yè)測溫元件 。 另外 ， 這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器 ， 不能進(jìn)行多點(diǎn)測量 。我們需要做到數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確，并且能夠保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。豐富的外部資源和優(yōu)秀的檢測機(jī)制 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 56 頁 使芯片性能穩(wěn)定、功能豐富，可作為通用的微控制器，廣泛而深入地應(yīng)用于智能家電、工業(yè)控制、家居安防等多領(lǐng)域。 SPCE061A 是凌陽科技經(jīng)典的一款 16位的具有語音處理結(jié)構(gòu)的微控制器。并且體積較小，引腳不多，方便安裝使用。 系統(tǒng)方案比較與選擇 為了更好的實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性與高性價比，我針對以上這些模塊分別提出幾種方案以供選擇。 湖南商學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 56 頁 2 總體方案設(shè)計 溫度檢測系統(tǒng)有許多共同的特點(diǎn)：環(huán)境復(fù)雜、測量點(diǎn)多、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控地點(diǎn)很遠(yuǎn)等等。全智能的環(huán)保家居系統(tǒng)當(dāng)中也很大程度上需要溫度檢測系統(tǒng)來完成部 分功能，然后對溫度數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，比如說智能打開窗戶或者空調(diào)，當(dāng)沒有人在系統(tǒng)中出現(xiàn)的關(guān)閉所有應(yīng)該關(guān)閉的電源來節(jié)約能源，以達(dá)到環(huán)保的效果。觸摸開關(guān)正是通過溫度信號的檢測來控制開關(guān)的狀態(tài)。在工 農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進(jìn)行 非常 嚴(yán)格的 檢測和控制 ，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行， 讓 產(chǎn)品的質(zhì)量得到充分的保證。 發(fā)展趨勢 溫度是一個 十分 重要的物理量，因為它直接影響烘烤、燃燒、煅燒、蒸餾、結(jié)晶