【正文】 DS1302 模塊和 VS1838B 紅外接收模塊是印制在同一塊 PCB 板上的。 的范圍內，因此理論上是可以進行直接驅動的。此處，輸出功率由繼電器上所標示的 接點容量決定的。但機械式按鍵最大的問題是按鍵時存在嚴重的信號抖動的問題。 本章小結 本章詳細的闡述了硬件電路部分的設計過程，從電源電路、晶振電路、復位電路、 RS232 轉 USB 接口電路開始搭建了單片機最小系統(tǒng)，接著完成了對顯示電路部分、實時時鐘電路部分、紅外接收電路部分、繼電器控制電路部分以及按鍵電路部分的詳細設計，并根據設計原理圖詳盡的說明了各個部分的設計的合理性以及各個部分所需完成的功能。 開 始初 始 化 ， 開 I N T 0 中 斷 和 T 0 中 斷判 斷 是 否 有 設 置 模 式切 換 輸 入顯 示 當 前 設 置 模 式N設 置 模 。第 5章 軟件設計 29 第 5 章 軟件設計 主程序設計 系統(tǒng)軟件設計采用模塊化設計，分為 LCD1602 顯示模塊、 DS1302 讀寫 圖 51 主程序流程圖 模塊、紅外遙控模塊、按鍵處理模塊。以上二者均可以較好的消除問題，但器件的增加無疑會帶來制造成本的增加和功 耗的增加，因此，通常的辦法是采用利用軟件編程進行延時消抖，經過實際測試，效果什么良好。其按鍵本身為機械結構，結構十分簡單。 如圖 410 所示，由三極管組成共射極放大電路，二極管 D2 形成繼電器回路保護，其中，繼電器觸發(fā)信號有單片機 口直接產生，并串聯(lián)有LEDRED 發(fā)光二極管作為工作狀態(tài)指示燈。實物圖如圖 49所示。通常，紅外遙控器將遙控信號（二進制脈沖碼）調制在 40KHZ 的載波上，經緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產生紅燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 外信號發(fā)射出去。 紅外接收電路設計 本次設計的中的“無線打開關閉插座”的功能，采用紅外遙控的方式實現，其有效距離和有效接收角度均符合一般的應用場景。其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數據的傳送手段。所以即使在 使用中選用了符合 32768Hz 的晶振，但如果該晶振的負載電容與 DS1302 提供的 第 4章 硬件設計 25 6pF 不一致時，就會影響晶振的起振或導致振蕩頻率的偏 移，出現上述在應用中的問題。但在此處選用了 的電容，在 實際的測試中發(fā)現有一定的偏移。當 Vcc2 小于 Vcc1時， DS1302 由 Vcc1 供電。 首先 DS1302 的連個電源引腳中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。 本設計中選用了較為常用的 DS1302 實時時鐘模塊 ，其性能屬性基本滿足了所需設計的要求。 圖 45 LCD1602連接 PO口的上拉電路圖 此外，該液晶模塊的第 3 腳為液晶對比度調整端，當接電源時對比度最低，接地時對比度最高，但對比度過高會產生“鬼影”，使用該端口的功能是一般是通過串聯(lián)一個 10K 的滑動變阻器進行調節(jié)。而此處作為設計簡潔性與成本方面的考慮，其剩余單片機的端口在未來使用過程中，仍然有較大的空間。從成本和適用性的方面考慮，選用了該集成模塊。晶振 X電容 C1 和 C2 用于時鐘振蕩電路。 USB 總線包括一對 5V電源線和一對數據信號線。具體電路原理如圖 44 所示。具體電路如圖 43 所示。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。晶振用一種能把電能和 機械能相互轉化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 晶振電路 單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，他結合單片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提第 4章 硬件設計 21 供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。 圖 42 復位電路原理圖 此外， STC89C51 系列單片機自帶有“看門狗”電路。 復位電路由按鍵復位和上電復位兩部分組成。 單片機復位電路原理是在單 片機的復位引腳 RST 上外接電阻和電容，實現上電復位。經實際調試試驗，其中電容值較大的電容可以很好的過濾掉低頻第 4章 硬件設計 19 的雜波，而電容值較小電容可以較好的過濾掉高頻的雜波。 51 單片機雖然使用時間最早、應用范圍最廣，但是在實際 使用過程中，一個和典型的問題就是相比其他系列的單片機， 51 單片機更容易受到干擾而出現程序跑飛的現象，克服這種現象出現的一個重要手段就是為單片機系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。 單片機 本次設計采用的這款單片機為 STC12C5A60S2，屬于增強型的 51 系列單片機。 圖 312 繼電器電氣圖 本章小結 本章十分詳細的介紹了實際方案中所用到的 STC12C5A60S2 單片機、LCD1602 液晶顯示模塊、 DS1302 實時時鐘模塊、繼電器控制模塊等外圍模塊，對它們各自的功能和性能參數都有了一個詳盡的了解，保證了后面方案中的硬件設計和軟件設計的順利進行。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 電磁式繼電器的工作原理和特性較為簡單，一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。引導碼和連發(fā)碼的格式分別如圖 310所示和圖 311 所示。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32 位二進制編碼，周期約為 108ms。然后再通過紅外發(fā)射二極管產生紅外 線像空間發(fā)射，如圖 38所示?，F以日本 NEC 公司的 Upd6121G 組成的發(fā)射電路為例說明編碼原理。 紅外控制模塊主要分為兩個部分 :紅外發(fā)射端和紅外接收端。 圖 35 數據讀寫時序圖 DS1302 共有 12個寄存器，其中有 7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為 BCD 碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字見表 33，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作。必須按數據傳送的次序寫最先的 8個寄存器。 圖 34 控制字節(jié)的含義 為了提高對 32 個地址的尋址能力（地址 /命令位 1～ 5＝邏輯 1），可以把時鐘 /日歷或 RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（ burst）方式。位 6 如果為 0，則表示存取日歷時鐘數據；為 1 表示存取 RAM 數據。只有在 SCLK 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。在開始8 個時鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時鐘周期在讀操作時輸出數據，在寫操作時寫入數據。 DS1302 由 VCC1 或VCC2 中較大者供電。對于小于 31 天的月和月末的日期自動進行調整，還包括閏年校正的功能。而在系統(tǒng)中采用 DS1302 則能很好地解決這個問題。 采用 DS1302 作為記錄測控系統(tǒng)中的數據記錄，其軟硬件設計簡單，時間記錄準確，既避免了連續(xù)記錄的大工作量，又避免了定時記錄的盲目性，給連續(xù)長時間的測量、控制系統(tǒng)的正常運行及檢查都來了很大的方便，可廣泛應用于長時間連續(xù)的測控系統(tǒng)中。 該設計所使用的液晶模塊具體如下實物圖（圖 32）所示： 圖 32 LCD1602液晶顯示 模塊實物圖 DS1302 實時時鐘模塊 實時時鐘模塊采用以 DS1302 實時時鐘芯片為核心的集成化模塊，DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一款高性能、低功耗的實時時鐘芯片，并附加 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和 RAM 數據。 第 6 腳： E端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 行命令。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度。 字符型液晶顯示器目前常用 16*1,16*2,20*2 和 40*2 等規(guī)格的模塊，綜合 本設計的實際需求和成本限制，故在此選擇了 16*2 規(guī)格（即可以顯示兩行，每行 16 個字符）的 LC1602 模塊。而液晶的性能也很大部分是取決于其液晶對于各像素點輸入信號的響應時間，顯然在單片機這樣的較低速的控制系統(tǒng)中， LCD1602 作為較為簡單的液晶顯示屏幕，也足以能滿足其應用需求，只要注意使 用延時設置，基本不會有顯示模糊和閃爍的情況發(fā)生。每個 I/O 口驅動能力可達 20mA，但整個芯片不要超過 120mA。寫入單片機內的程序還可以進行 加密，又很好的保護了開發(fā)者的勞動成果。 第 3章 主控制器與外圍器件 7 第 3 章 主控制器與外圍器件 STC12C5A60S2 單片機 STC12C5A60S2 單片機是中國大陸企業(yè)宏晶科技生產的單時鐘 /機器周期 (1T)的單片機，是一種高速 /低功耗 /超強抗干擾的新一代增強型 8051 單片機，它不但完全兼容傳統(tǒng) 8051 指令代碼和管腳功能，而且其片內具有FLASH 工藝的大容量程序存儲器，該款單片機內部就自帶高代 60K FLASH ROM，這種工藝的存儲器用戶可以用點的方式瞬間擦除、改寫。 最后，作為擴展功能的紅外接收頭和紅外發(fā)射器，將主要以外部中斷的方式進行對整個開關系統(tǒng)的閉合和關閉的控制，以期能達到方便應用于大多數較難手動按鍵控制的應用環(huán)境中。在此設計中，按鍵將作為對校時，定時，以及模式切換等功能的輸入設備 ,輔助 DS1302 時鐘芯片完成其對時間信息操控的功能?，F只將該方案的大體工作的流程以及結構做以概述，以便更清新的闡述該課題。 圖 21 系統(tǒng)總體結構圖 此外，在核心板的基礎之上只有紅外的接收模塊，而要完成紅外的收發(fā)控制，在此之外還需有紅外的發(fā)射裝置，在此未節(jié)省成本，選用了集成的紅外遙控 器，采用電池供電，具有超低功耗，超出待機的特點，十分符合設計要求。在文章結束時得出結論。以期能達到該設計能應用于以往的替代產品無法應用的應用環(huán)境中去，體現其產品的差異化。 設計的主要內容和章節(jié)安排 綜合該領域的研究現狀與現目前單片機應用的性能，該設計課題將主要圍繞以下內容展開： 一、首先，作為課題設計的第一步，應首先完成對該課題的前期調研，確定其應用需求以及對該課題可行性的分析，以求能更好的了解各個設計細節(jié)，解決用戶所需求的問題； 二、定時的開關控制是該設計的主要內容，因此應該在先設計出能作為時間基準的時鐘模塊，然后在此基礎之上，完成對定時時間設定，時鐘校時以及模式切換等功能或模塊的設計。主要使用在提醒，計劃或 者規(guī)律化生活、工作上。 定時開關為充電電池必備。一次操作，可每天自動循環(huán)保證燈光照射及其投喂飼料的時間和次數，減少了大量人力，且避免因人為失誤而導致的損失。在經過對該課題背景下的充分的產品需求的調研和仔細的可行性分析，該課 題存在很大的改進和創(chuàng)新的空間。因此，該課題將著眼于當前市場實際需求和具體設計平臺性能，力求將該設計做到創(chuàng)新與實用的結合。the Automatic Timing Switch Socket。 本文介紹了一種基于 51系列單片機的系統(tǒng)設計，通過以實時時鐘芯片的時間信息為基準，配合單片機內部擴展 RAM 存儲的時間設定值，以及液晶顯示屏對各種信息的顯示，從而以達到定時控制開關插座電路的目的。 實現至少十六個時間點。 基 本 要 求 獨立完成系統(tǒng)軟、硬件設計，并搭電路驗證。因此這給生活和工作帶來很大的不便，同時長期的無用工作狀態(tài)也帶來了大量的電力資源的消耗。 關鍵詞 單片機；自動定時開關； DS1302； VS1838B 燕山大學本科生畢業(yè)設計 （論文） II Abstract As household appliances households increased in recent years, a variety of intelligent control functions has been added to the various public electrical what can not be ignored is that the older electrical products lack of t