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正文內(nèi)容

基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計(編輯修改稿)

2024-10-06 17:42 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 12Hz 時,動態(tài)電流為 ,空閑態(tài)為 1mA,紅外接收模塊 遙控器 按鍵模塊 STC89C52RC 單片機 時鐘模塊 光控模塊 步進電機 顯示模塊 電源模塊 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 3 掉電 狀態(tài) 僅為 20nA。 引腳圖如圖 : 圖 STC89C52RC 引腳圖 STC89C52RC 的特點 STC89C52RC 與 MCS51 系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容; 片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復編程快擦寫程序存儲器; 全靜態(tài)工作 ,工作范圍 :0Hz~ 24MHz; 三級程序存儲器加密; 128 8 位內(nèi)部 RAM; 32 位雙向輸入輸出線; 兩個十六位定時器 /計數(shù)器 五個中斷源 ,兩級中斷優(yōu)先級; 一個全雙工的異步串行口; 間歇和掉電兩種工作方式 超強抗干擾 : 高抗靜電 (ESD 保護 ) ,輕松過 2KV/4KV 快 速脈沖干擾 ; 寬電壓 ,不怕電源抖動 ; 寬溫度范圍 ,40℃ ~85℃ ; 禁止 ALE 輸出 。; 超低功耗 : [1]掉電模式 :典型功耗 μ A ; [2]空閑模式 :典型功耗 2mA ; 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 4 [3]正常工作模式 :典型功耗 4mA7mA ; [4]掉電模式可由外部中斷喚醒 ,適用于電池供電系統(tǒng) ,如水表、氣表、便攜設備等 . STC89C52RC 的引腳 [1]電源 :① VCC 芯片電源,接 +5V; ② VSS 接地端; [2]時鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反 相輸入端和輸出端。 [3]控制線 :控制線共有 4 根: ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ① ALE 功能:用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能:片內(nèi)有 EPROM 的芯片,在 EPROM 編程期間,此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外 ROM 讀選通信號。 RST/VPD:復位 /備用電源。 ① RST( Reset)功能:復位信號輸入端。 ② VPD 功能:在 Vcc 掉電情況下,接備用電源。 EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ① EA 功能:內(nèi)外 ROM 選擇端。 ② Vpp 功能:片內(nèi)有 EPROM 的芯片,在 EPROM 編程期間,施加編程電源 Vpp。 [4]I/O 口線: P0、 P P P3 共四個八位口。 ? P0 口是三態(tài)雙向口,通稱數(shù)據(jù)總線口,因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。 P0 口也用以輸出外部存儲器的低 8 位地圖 1 址。由于是分時輸出 ,故應在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存,地址鎖存 ,信號用ALE。 ? P1 口是專門供用戶使用的 I/O 口 ,是準雙向口。 ? P2 口是從系統(tǒng)擴展時作高 8 位地址線用。不擴展外部存儲器時 ,P2 口也可以作為用戶 I/O 口線使用 ,P2 口也是準雙向口。 ? P3 口是雙功能口 ,該口的每一位均可獨立地定義為第一 I/O 功能或第二 I/O功能。作為第一功能使用時操作同 P1 口。 P3 口的第二功能如表 所示。 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 5 表 P3 口第二功能 端口引腳 各個功能 RXD(串行口輸入端) TXD(串行口輸出端) INT0_________(外部中斷 0 請求輸入端,低電平有效 ) INT1________(外部中斷 1 請求輸入端,低電平有效 ) T0(定時器 /計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖輸入端) T1(定時器 /計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖輸入端) WR_______(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸入端 ,低電平有效 ) RD______(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸入端,低電平有效) LCD1602 液晶顯示屏 LCD1602 液晶也叫 1602 字符型液晶,它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若 干個 5X7 或者 5X11 等點陣字符位組成,每個點陣字符位都可以顯示一個字符,每位之間有一個點距的間隔,每行之間也有間隔,起到了字符間距和行間距的作用,正因為如此所以它不能很好地顯示圖形(用自定義 CGRAM,顯示效果也不好)。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行,每行 16 個字符液晶模塊(顯示字符和數(shù)字)。 DS1302 時鐘芯片 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路,它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時,具有閏年補償 功能,工作電壓為 ~ 。采用三線接口與 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)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 31 8 的用于臨時性存放數(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 /后備電源雙電源引腳,同時提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 6 3 系統(tǒng)硬件電路設計 單片機時鐘電路 片內(nèi)電路與片外器件就構成一個時鐘產(chǎn)生電路, CPU 的所有操作均在時鐘脈沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率,一般多在 ~ 24MHz 之間選取。 C C3 是反饋電容,其值在 20pF~ 100pF 之間選取,典型值為 30pF。本電路選用的電容為 30pF,晶振頻率為 12MHz。 振蕩周期 =1/12 μ S; 機器周期 =1 μ S; 指令周期 =1~4 μ S; XTAL1 和 XTAL2:片內(nèi)振蕩電路輸入線,這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。在石英晶體的兩個管腳加交變電場時,它將會產(chǎn)生一定頻率的機械變形,而這種機械振動又會產(chǎn)生交變電場,上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應。一般情況下,無論是機械振動的振幅,還是交變電場的振幅都非常小。但是,當 交變電場的頻率為某一特定值時,振幅驟然增大,產(chǎn)生共振,稱之為壓電振蕩。這一特定頻率 就是石英晶體的固有頻率,也稱諧振頻率。即用來連接 STC89C52RC 片內(nèi) OSC 的定時反饋回路。石英晶振起振后要能在 XTAL2 線上輸出一個 3V 左右的正弦波,以便使 STC89C52RC 片內(nèi)的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常, OSC 的輸出時鐘頻率 fosc 為,典型值為 12MHz 或者 。電容 C2 和 C3 可以幫助起振,典型值為 30pF,調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào) fosc 的目的。如圖 所示 . 圖 單片機時鐘電路 單片機復位電路 單片機在開機時都需要復位,以便中央處理 CPU 以及其他功能部件都處于一個 確定的初始狀態(tài),并從這個狀態(tài)開始工作。單片機的復位后是靠外部電路實現(xiàn)的,在時鐘電路工作后,只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖( 2 個機器周期)以上的高電平,單片機便可實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位,如圖 所示。 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 7 圖 單片機復位電路 電源電路 通過 220V 轉 12V 變壓器輸入,再經(jīng)橋式整流電路后,輸入直流 12V 電壓。 CC2 是 12 伏的電源濾波電容,大電容 C1 旁邊并聯(lián)一個小電容的目的是降低高頻內(nèi)阻,因為大的電解電容一般采用卷繞工藝制造,所以等效電感較大,小電容可以提供一個小內(nèi)阻的高頻通道,降低電源全頻帶內(nèi)阻 。之后經(jīng)過 3 端集成穩(wěn)壓芯片 LM7805 穩(wěn)壓后輸出 +5V 電壓 VCC,為步進電機電路、紅外接收電路、顯示電路、時鐘芯片提供電源, 5V電源經(jīng)過二極管 D限流電阻 R1=5K 后,為 DS1302 提供 VDD 電壓, BATTERY是直流供電電源,電壓為 3V 左右 ,在本電路中為了節(jié)省成本,使用兩節(jié) 5 號可充電電池。市電正常的情況下, VDD 電源為 DS1302 供電的同時,也為電池充電 ,從而延長電池的使用壽命,當市電停電的時候,電池為 DS1302 供電, DS1302 在掉電狀態(tài)下維持時鐘的正常,如圖 所示。 圖 電源電路 顯示電路 顯示電路設計采用的是液晶 LCD1602(仿真時用 LM016L 代替 )來顯示實時時間、步進電機運行狀態(tài)等內(nèi)容。 由于 P0 口帶負載能力差,故需接上拉電阻(這里用 1K 的排阻), P0 口作為數(shù)據(jù)口連接 LCD1602 的 7~ 14 口,來傳輸數(shù)據(jù)及指令。 接LCD1602 的 4 腳 RS(數(shù)據(jù) /命令選擇端), 接 LCD1602 的 5 腳 R/W(讀寫選擇基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 8 端), 接 LCD1602 的 6 腳 E(使能信號)。電位器 RV1 用來調(diào)節(jié) LCD1602 的亮度,如圖 所示。 圖 LCD1602 顯示電路 LCD1602 管腳介紹 1602 共 16 個管腳,但是編程用到的主要管腳不過三個,分別為: RS(數(shù)據(jù)命令選擇端 4 腳 ),R/W(讀寫選擇端 5 腳) ,E(使能信號 6 腳) 。以后編程便主要圍繞這三個管腳展開進行初始化,寫命令,寫數(shù)據(jù)。 以下具體闡述這三個管腳: RS 為寄存器選擇,高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器,低電平選擇指令寄存器。 R/W 為讀寫選擇,高電平進行讀操作,低 電平進行寫操作。 E 端為使能端,后面和時序聯(lián)系在一起。 除此外, D0~D7( 7~14 腳 )分別為 8 位雙向數(shù)據(jù)線, 第 1 腳: VSS 為地電源 ; 第 2 腳: VDD 接 5V 正電源 ; 第 3 腳: 液晶顯示偏壓 。 LCD1602 操作時序 表 操作時序 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令碼到 D0~D7 0 1 讀從 D0~D7 輸出的狀態(tài)字 1 0 寫數(shù)據(jù)到 D0~D7 1 1 從 D0~D7 讀數(shù)據(jù) LCD1602 指令集 0x38 設置 16*2 顯示, 5*7 點陣, 8 位數(shù)據(jù)接 口; 0x01 清屏; 0x0f 開顯示,顯示光標,光標閃爍; 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 9 0x08 只開顯示; 0x0e 開顯示,顯示光標,光標不閃爍; 0x0c 開顯示,不顯示光標; 0x06 地址 +1,當寫入數(shù)據(jù)的時候光標右移; 0x02 地址計數(shù)器 AC=0(此時地址為 0x80),光標歸原點,但是 DDRAM 中內(nèi)容不變; 0x18 光標和顯示一起向左移動; DS1302 時鐘電路 本電路 采用 DS1302 時鐘芯片( DS1302 主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸),采用32768Hz 晶 振, 兩個電源 Vcc1 及 Vcc2 接電源 VDD,這樣如果沒有交流電的供電也可以由可充電電池供電,起了掉電保護,防止實時時間數(shù)據(jù)丟失。 2 腳 X1(晶振引腳)及 3 腳 X2(晶振引腳)接 32786Hz 的晶振,晶振旁接兩個 6pf 的起振電容, 5 腳 RST( 復位引腳 )與單片機的 相連, 6 腳 I/O(數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 )與單片機的 相連, 7 腳 CLK(串行時鐘輸入引腳)與單片機的 相連,如圖 所示。 圖 DS1302 時鐘電路 DS1302 簡介 DSl302 是美國 Dallas 公司生產(chǎn)的一 種串行實時時鐘 /日歷芯片,以串行方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳送,它能夠向單片機提供:秒、分、時、日、月、年、及星期等實時時間信息,并能夠對閏年天數(shù)自動調(diào)整,日歷有效至 2100 年。 DSl302 由雙電源中較大者供電,使系統(tǒng)在沒有主電源的情況下也能保持時鐘的連續(xù)運行。片內(nèi)具有 31 個字節(jié)靜態(tài) RAM,可用來保存重要數(shù)據(jù)。 DSl302 具有引腳少、體積小、價格低等優(yōu)點,得到了廣泛應用。本文對其進行詳細分析和闡述并在分析其時序的基礎上給出了DSl302 與單片機連接的接口電路和通訊子程序。 DS1302 芯片引腳 DS1302 的引腳功能描述如表 所示: 基于單片機的智能型家居窗簾控制電路的設計 10 表 DS1302 引腳描述 引腳號 名稱 說明 引腳號 名稱 說明 1 Vcc2 備用電源引腳 5 CE 復位引腳 2 X1 晶振引腳 6 I/O 串行輸入輸出引腳 3 X2 晶振引腳 7 SCLK 串行時鐘輸入引腳 4 GND 電源地引腳 8 Vcc1 主電源引腳 DS1302 內(nèi)部寄存器 DS
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