【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 容迅速放電，是 RST 引腳為高電平；當(dāng)復(fù)位按鍵彈起后， +5V 電源通 過(guò)電阻對(duì)電容重新充電， RST 引腳端出現(xiàn)復(fù)位正脈沖。其持續(xù)時(shí)間取決于 RC 電路的時(shí)間常數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位電路如圖 所示。 圖 ：晶振電路 圖 ：復(fù)位電路 ： HCSR501 模塊電路 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 9～ 10um，而熱釋電紅外線傳感器的波長(zhǎng)靈敏度在 ～ 20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變，所以實(shí)際系統(tǒng)中常采用的是熱釋電紅外線傳感器。熱釋電紅外線傳感器主要是以非接觸的形式對(duì)人體輻射的紅外線進(jìn) 行檢測(cè)，將檢測(cè)到的紅外光譜轉(zhuǎn)變成微弱的電信號(hào)，然后通過(guò)放大電路將微弱的電信號(hào)放大，最后經(jīng)單片機(jī)處理以達(dá)到驅(qū)動(dòng)電路從而達(dá)到使感應(yīng)燈泡發(fā)光的效果。由于 HCSR501 輸出端直接接單片機(jī) I/O 口會(huì)有干擾，因此在此搭建一個(gè)三極管電路，從而消除干擾。電路圖如圖 所示。 圖 ： HCSR501電路 該電路具體分析如下：當(dāng)檢測(cè)到有人靠近時(shí)， OUT 輸出高電平 1，未檢測(cè)到時(shí)輸出低電平 0，當(dāng) OUT 為 1 時(shí)，三極管導(dǎo)通，hw 為 0，當(dāng) OUT 為 0 時(shí)，三極管沒(méi)有導(dǎo)通， hw 為 1，即檢測(cè)到有人時(shí)單片機(jī)口接收到低電平，反之接收到高電平。 檢測(cè)電路程序思想是當(dāng)檢測(cè)到人體靠近時(shí)，進(jìn)入自動(dòng)調(diào)光環(huán)節(jié)，由于 HCSR501 只有在人體動(dòng)作時(shí)才會(huì)輸出高電平信號(hào)，為了排除人體短時(shí)間內(nèi)一直保持靜止?fàn)顟B(tài)而產(chǎn)生的誤判斷，一旦檢測(cè)到人體動(dòng)作后延時(shí)一段時(shí)間，在這段延時(shí)時(shí)間內(nèi)若一直檢測(cè)不到人體動(dòng)作則視為 人離開(kāi)，臺(tái)燈關(guān)閉并在此進(jìn)入檢測(cè)環(huán)節(jié)。若在延時(shí)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到人體動(dòng)作，則重新進(jìn)入延時(shí)。程序框圖如圖 所示。 圖 ：檢測(cè)流程圖 檢測(cè) 開(kāi)始 人 體 動(dòng)作？ 進(jìn)入調(diào)光模塊， 延時(shí)一段時(shí)間，并在 這段時(shí)間內(nèi)不斷檢測(cè) ：調(diào)光模塊電路 調(diào)光電路由一個(gè)光敏電阻和 PCF8591 芯片組成，光敏電阻的型號(hào)選用 5516，該模塊的基礎(chǔ)是光敏電阻具有光照越強(qiáng)，電阻越小的特性，采集光 敏電阻一端的電壓值，將此電壓值送入PCF8591，通過(guò) AD 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)范圍為 0~0XFF 。 該電路具體分析如下：將光敏電阻一端的電信號(hào)送入 AIN1，通過(guò) AD 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，將數(shù)字信號(hào)與設(shè)定的數(shù)值相比較，從而讓燈顯示不同的亮度。數(shù)據(jù)寫(xiě)入和數(shù)據(jù)讀取過(guò)程都是通過(guò)SCL（時(shí)鐘總線）和 SDA(數(shù)據(jù)總線）實(shí)現(xiàn)的。 SDA 與 SCL 構(gòu)成IIC 總串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)， IIC 總線是 Philips 公司推出的芯片間串行傳輸總線，以兩根連線即可實(shí)現(xiàn)完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，具有規(guī)范完整、結(jié)構(gòu)獨(dú)立 和使用簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 圖 ：調(diào)光模塊電路圖 IIC 總線協(xié)議最重要的是起始信號(hào)，終止信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。起始信號(hào)和終止信號(hào)由主機(jī)產(chǎn)生，應(yīng)答信號(hào)是每次傳輸完成一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后必須有的 ，用于確認(rèn)傳輸是否完成，主機(jī)向設(shè)備發(fā)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后需要設(shè)備作應(yīng)答，確認(rèn)設(shè)備是否收到數(shù)據(jù)，主機(jī)收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后需要向設(shè)備發(fā)一個(gè)應(yīng)答信號(hào)，告訴設(shè)備數(shù)據(jù)是否收到。 （ 1）起始信號(hào) :在時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高電平向低電平變化時(shí)啟動(dòng) IIC 總線。 (2) 終止信號(hào) :在時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由低電平向高電平變化時(shí)停止 I2C 總線。 (3) 應(yīng)答信號(hào) :應(yīng)答信號(hào)在第 9 個(gè)時(shí)鐘位上出現(xiàn)，接收器輸出低電平為應(yīng)答信號(hào) (A)，輸出高電平則為非應(yīng)答信號(hào) (/A)。 IIC 數(shù)據(jù)傳輸 :SCL 為 高電平時(shí)將 SDA 上數(shù)據(jù)發(fā)走，所以 SDA上數(shù)據(jù)必須在 SCL 為高電平期間保持穩(wěn)定， IIC 總線首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)最高位，最后是最低位。 起始信號(hào)，終止信號(hào)時(shí)序圖如圖 所示，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖如圖 所示。 ：紅外遙控模塊電路 紅外遙控電路由紅外發(fā)射與紅外接收兩部分組成，紅外發(fā)射即遙控器，紅外接收即紅外接收頭 HS0038， HS0038 接收到遙控器的鍵值，然后將鍵值與設(shè)定的值比較，從而控制臺(tái)燈工作。紅外發(fā)射電路如圖 所示，很顯然，當(dāng) TXD1=0 時(shí)，數(shù)據(jù)將被發(fā)射出去。紅外遙控電路圖如圖 所示。 圖 ：起始信號(hào)，終止信號(hào)時(shí)序圖 圖 ：數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖 圖 ： 紅外發(fā)射電路 圖 ： 紅外遙控電路 ：發(fā)光電路的設(shè)計(jì) 發(fā)光電路圖如圖 （ a),(b),(c)所示。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力很弱，因此單片機(jī)在此電路中只做控制。為了保護(hù)脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的 并行界面 與外部受控設(shè)備的 并行界面 間添加 緩沖器 。當(dāng)主控芯片與受控設(shè)備之間需要實(shí)現(xiàn)雙向 異步通信 時(shí)，自然就得選用雙向的八路 緩沖器 了， 74HC245 就是面向這種需求的。常見(jiàn)于同并口液晶屏、 并口打印機(jī) 、并口 傳感器或通訊模塊等設(shè)備的界面上。因此，本次驅(qū)動(dòng)元件選用 74HC245。由電路圖可知，當(dāng)單片機(jī)上 A0~A3 或者 D0~D3 上任意一個(gè) I/O口為低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的 LED 就會(huì)導(dǎo)通。 圖 （ a）： 發(fā)光電路圖 圖 （ b）： 發(fā)光電路圖 圖 （ c）： 發(fā)光電路圖 第 4 章：軟件部分 ：軟件思路總述 在完成硬件電路后軟件的設(shè)計(jì)成了整個(gè)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)默認(rèn)模式是自動(dòng)調(diào)控模式，也就是說(shuō)開(kāi)啟臺(tái)燈馬上進(jìn)入人體檢測(cè)，若檢測(cè)到有人靠近即進(jìn)入自動(dòng)調(diào)光，在這不斷的檢測(cè)之中插入按鍵及遙 控的掃描，如果檢測(cè)到遙控或者按鍵動(dòng)作則優(yōu)先進(jìn)入相應(yīng)的處理程序，按鍵和遙控鍵各有三個(gè)，相對(duì)應(yīng)的功能分別是開(kāi)關(guān)、模式調(diào)節(jié)、臺(tái)燈亮度調(diào)節(jié)，開(kāi)關(guān)即臺(tái)燈的總開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉則臺(tái)燈滅，無(wú)法對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行任何調(diào)節(jié)，模式調(diào)節(jié)負(fù)責(zé)在自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式之間調(diào)節(jié)，臺(tái)燈亮度調(diào)節(jié)只有在手動(dòng)模式下才能生效，用以手動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度，亮度分為四檔。 ： PCF8591 的 A/D 轉(zhuǎn)化的實(shí)現(xiàn) ： PCF8591 程序介紹 PCF8591 程序是基于 IIC 協(xié)議的通信程序，它分為讀與寫(xiě)兩個(gè)部分。寫(xiě)程序包括了開(kāi)始信號(hào)（ iicstart），寫(xiě)字 節(jié)（ iicsendbyte），結(jié)束信號(hào)（ iicstop）及應(yīng)答信號(hào)（ ACK==0），讀程序包括了開(kāi)始信號(hào)（ iicstart），寫(xiě)字節(jié)（ iicsendbyte），結(jié)束信號(hào)（ iicstop），應(yīng)答信號(hào)（ ACK==0）和非應(yīng)答信號(hào)（ ACK==1）。 :iicstart 程序 iicstart 的時(shí)序圖如圖 所示，由時(shí)序圖可知，當(dāng) SCL 為高點(diǎn)平時(shí)， SDA 由高電平到低電平的跳變?yōu)槠鹗夹盘?hào)，且對(duì)高低電平持續(xù)時(shí)間有要求，具體過(guò)程如下： SDA=1， SCL=1，延時(shí) 5us，SDA=0， SCL=0，延時(shí) 5us。 圖 ： iicstart 時(shí)序圖 :iicstop 程序 iicstop 的時(shí)序圖如圖 所示，由時(shí)序圖可知，當(dāng) SCL 為高點(diǎn)平時(shí)， SDA 由低電平到高電平的跳變?yōu)榻K止信號(hào)，且對(duì)高低電平持續(xù)時(shí)間有要求，具體過(guò)程如下： SDA=0， SCL=1，延時(shí) 5us，SDA=1，延時(shí) 5us。 圖 ： iicstop 時(shí)序圖 ： iicsendbyte 程序 SDA 上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須在 SCL 為高電平期間保持穩(wěn)定，只有當(dāng) SCL=0 時(shí) SDA 允許變化，由 IIC 協(xié)議知，寫(xiě)數(shù)據(jù)總是先寫(xiě)入高位，最后寫(xiě)入低位。 ：應(yīng)答信號(hào) ACK 應(yīng)答信號(hào)（ ACK）：處理器把數(shù)據(jù)發(fā)給外接 IIC 設(shè)備，如何知道 IIC 設(shè)備數(shù)據(jù)已經(jīng)收到呢？就需要外接 IIC 設(shè)備回應(yīng)一個(gè)信號(hào)給處理器。處理器發(fā)完 8bit 數(shù)據(jù)后就不再驅(qū)動(dòng)總線了（ SDA引腳變輸入），而 SDA 和 SDL 硬件設(shè)計(jì)時(shí)都有上拉電阻，所以這時(shí)候 SDA 變成高電平。那么在第 8 個(gè)數(shù)據(jù)位，如果外接 IIC設(shè)備能收到信號(hào)的話接著在第 9 個(gè)周期把 SDA 拉低，那么處理器檢測(cè)到 SDA 拉低就能知道外接 IIC 設(shè)備數(shù)據(jù)已經(jīng)收到。其時(shí)序圖如圖 所示。其具體過(guò)程如下： SDA=1,SCL=0，延時(shí)2us， SCL=1， 延時(shí) 5us， if（ SDA==0),則產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)，SDA=1,SCL=0。 ：非應(yīng)答信號(hào) ACK 在讀程序結(jié)束時(shí)設(shè)備發(fā)出非應(yīng)答信號(hào)（ ACK=1)，表明讀取結(jié)束。其時(shí)序圖如圖 所示。 圖 ： 應(yīng)答信號(hào)時(shí)序圖 圖 ：非 應(yīng)答信號(hào)時(shí)序圖 ： iicreadbyte 程序 iicresadbyte 和 iicwritebyte 一樣，也是從高位先讀取數(shù)據(jù)，最后讀低位。 ：寫(xiě)數(shù)據(jù) writeIIC IIC 總線系統(tǒng)中的每一片 PCF8591 通過(guò)發(fā)送有效地址到該器件來(lái)啟動(dòng)。該地址包括固定部分和可編 程部分?？删幊滩糠直仨毟鶕?jù)地址引腳 A0、 A1 和 A2 來(lái)設(shè)置 。 IIC 總線協(xié)議中地址必須是起始條 件 后作為第一個(gè)位元組發(fā)送。地址字節(jié)的最后一位是用于設(shè)置以后數(shù)據(jù)傳輸方向的讀 /寫(xiě)位。 如圖 所示，由于 A0， A1，A2 都接地，即都為 0，寫(xiě)的時(shí)候最后一位為 0，即寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)寫(xiě)的第一個(gè)位元組為 0X90。 發(fā)送到 PCF8591 的第二個(gè)位元組將被存儲(chǔ)在控制寄存器，用于控制器件功能。 控制寄存器的高半字 節(jié)用于允許模擬輸出，和將模擬輸入編程為單端或差分輸入。低半字節(jié)選擇一個(gè)由高半字節(jié)定義的 模擬輸入通道 。如果自動(dòng)增量（ autoincrement）標(biāo)志置 1，每次 A/D 轉(zhuǎn)換后通道號(hào)將自動(dòng) 增加。 如果自動(dòng)增量（ autoincrement）模式是使用內(nèi)部振蕩器的應(yīng)用中所需要的，那么控制字中模擬輸出 允許標(biāo)志應(yīng)置 1。 這要求內(nèi)部振蕩器持續(xù)運(yùn)行， 因此要防止振蕩器啟動(dòng)延時(shí)的轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤結(jié)果。 模擬輸 出允許標(biāo)志可以在其他時(shí)候復(fù)位以減少靜態(tài)功耗。 選擇一個(gè)不存在的輸入通道將導(dǎo)致分配最高可用 的通道號(hào)。所以，如果自動(dòng)增量（ autoincrement） 被置 1，下一個(gè)被選擇的通道將總是通道 0。兩個(gè)半字節(jié)的最高有效位（即 bit 7 和 bit 3）是留給未來(lái) 的功能，必須設(shè)置為邏輯 0?？刂萍拇嫫鞯乃形辉谏想姀?fù)位后被復(fù)位為邏輯 0。 D/A 轉(zhuǎn)換器和振蕩 器在節(jié)能時(shí)被禁止。模擬輸出被切換到高阻態(tài)。 其控制字的各個(gè)位如圖 所示，其中 D0， D1 是通道選擇位，本設(shè)計(jì)選擇 01， D2 為增量允許位，為1 時(shí)，每對(duì)一個(gè)通道轉(zhuǎn)換后自動(dòng)切換到下一個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為 0是不進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)選擇 0， D3 是固定位 為 0， D4， D5為模擬量輸入方式選擇位， 00：輸入方式 0，四路單端輸入； 01：輸入方式 1，三路差分輸入； 10：輸入方式 2，二路單端輸入，一路差分輸入； 11：輸入方式 3，二路差分輸入，本設(shè)計(jì)選擇輸入方式 0， D6 為模擬輸出允許位，本設(shè)計(jì)置 1， D7 為固定位 0，因此第二個(gè)位元組應(yīng)發(fā)送 0X41。 圖 ：地址 圖 ：控制字 ：讀數(shù)據(jù) readIIC 由上可知地址的讀寫(xiě)方式和控制字的讀寫(xiě)方式，讀數(shù)據(jù)的第一個(gè)位元組寫(xiě)入 0X91，然后是讀取數(shù)據(jù)。 ：紅外遙控的實(shí)現(xiàn) ： NEC 協(xié)議 NEC 協(xié) 議是眾多紅外遙控協(xié)議的其中一種，通過(guò)該協(xié)議實(shí)現(xiàn)了遙控器的紅外通信功能。 NEC 編碼的一幀由引導(dǎo)碼，地址碼，地址反碼，數(shù)據(jù)碼，數(shù)據(jù)反碼組成，如圖 所示，把地址碼和數(shù)據(jù)碼取反的作用是加強(qiáng)數(shù)據(jù)的正確性。 圖 ： NEC 協(xié)議 ：引導(dǎo)碼與連發(fā)碼 引導(dǎo) 碼顧名思義就是起始碼，引導(dǎo)碼一來(lái)，數(shù)據(jù)輸送就開(kāi)始了，在 NEC 協(xié)議中，引導(dǎo)碼是由 9ms 高電平 + 低電平組成，如圖 所示。 當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò) 36ms，振蕩器使芯片啟動(dòng)，將發(fā)射一組 108ms 的 編碼脈沖 ,這 108ms 發(fā)射代碼由一個(gè)引導(dǎo)碼 ,低 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,高 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,8 位數(shù)據(jù)碼（ 9ms~18ms）和這 8 位數(shù)據(jù)的反碼（ 9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過(guò) 108ms 仍未松開(kāi)，接下來(lái)發(fā)射的代碼將僅由起始碼（ 9ms）和結(jié)束碼（ ） 組成，這就是連發(fā)碼，連發(fā)碼波形如圖 所示 。實(shí)際上人手的動(dòng)作是很慢的，即使你快速的按下按鍵，可能對(duì)于芯片來(lái)說(shuō)還是超過(guò) 108ms，所以如何處理連發(fā)碼是很關(guān)鍵的 。 圖 ：引導(dǎo)碼