【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、時(shí)、星期、月和年，一個(gè)月小與月大 31 天時(shí) 7 可以自動(dòng)調(diào)整，具備閏年補(bǔ)償功能，工作電壓寬， ~，雙電源供電模式（主電源和備用電源），同時(shí)提供對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力，采用 SPI 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信。 DS1302 如圖 2 所示。 圖 2 DS1302 封裝圖 DS1302 引腳介紹 各引腳功能為： Vcc1： 主電源； Vcc2:備用電源。當(dāng) Vcc2Vcc1+ 時(shí)，由 Vcc2 向 DS1302供電；當(dāng) Vcc2Vcc1 時(shí)，由 Vcc1 向 DS1302 供電。 SCLK：串行時(shí)鐘輸入端，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出 I/O： 三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線 CE： 輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間必須為高 DS1302 時(shí)鐘芯片工作原理 DS1302 工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（ RST）置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問(wèn)地址，命令 字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8+8（ 8 位地址 +8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。 對(duì) DS1302 的操作就是對(duì)其內(nèi)部寄存器的操作， DS1302 內(nèi)部共有 12個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)， 8 存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。 DS1302 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 3 DS1302 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1602 字符液晶介紹 1602 液晶概述 工業(yè)字符型液晶， 1602 代表的意思是顯示的內(nèi)容為 16*2，可以同時(shí)顯示兩行各為 16 個(gè)字。市面上常見的 1602 字符液晶有兩種，一種顯示的是綠色背光黑色字體，另一種顯示藍(lán)色背光白色字體， 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的 。本課題所用 1602 液晶模塊，顯示屏是藍(lán)色背光白色字體 ，如圖 6所示。 9 圖 4 1602 字符液晶 1602 引腳介紹 表 2 1602 字符液晶引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 GND 電源地 2 VCC 電源正極 3 VO 液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 5 R/W 讀寫選擇 6 E 使能信號(hào) 7 D0 數(shù)據(jù)口 8 D1 數(shù)據(jù)口 9 D2 數(shù)據(jù)口 10 D3 數(shù)據(jù)口 11 D4 數(shù)據(jù)口 12 D5 數(shù)據(jù)口 13 D6 數(shù)據(jù)口 14 D7 數(shù)據(jù)口 15 BLA 背光電源正 16 BLK 背光電源負(fù) 各個(gè)引腳具體功能說(shuō)明： 第 1 腳： GND 為地電 源。 第 2 腳： VCC 接 5V 正電源。 第 3 腳： VO 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生重影，使用一個(gè) 1K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7~14 腳： DB0~DB7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15~16 腳：背光燈電源。 10 1602 字符液晶使用基本操作 時(shí)序 基本操作時(shí)序 ,如表 3： 表 3 1602 液晶屏操作時(shí)序 操作 輸入 輸出 讀狀態(tài) RS＝ L， RW＝ H， E＝ H D0~D7＝狀態(tài)字 寫指令 RS＝ L， RW＝ L， D0~D7＝指令碼， E＝高脈沖 無(wú) 讀數(shù)據(jù) RS＝ H， RW＝ H， E＝ H D0~D7＝數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) RS＝ H， RW＝ L， D0~D7＝數(shù)據(jù)， E＝高脈沖 無(wú) 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外傳感器是一種被動(dòng)式調(diào)制型溫度敏感器，也稱熱探測(cè)型傳感器?？捎脕?lái)直接接收目標(biāo)物體發(fā)射的紅外線并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，且不需要紅外發(fā)射傳感器。 熱釋電 紅外傳感器反應(yīng)速度快、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、使用方便，尤其是可以進(jìn)行非接觸式測(cè)量。主要應(yīng)用在各類入侵報(bào)警、自動(dòng)開關(guān)、非接觸式測(cè)溫、火焰報(bào)警、設(shè)備故障的診斷等自動(dòng)化設(shè)施中 這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其它非生物。熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可以用于自動(dòng)控制、接近開關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。用它制作的防盜報(bào)警器與目前市場(chǎng)上銷售的許多防盜報(bào)警器材相比，具有如下特點(diǎn)： （ 1）不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源 （ 2）靈敏度高、控制范圍大。 （ 3）隱蔽性好，可流動(dòng)安裝。 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu) 熱釋電紅外傳感器由濾光片、 PZT 熱電元件、支承環(huán)、高阻電阻、場(chǎng)效應(yīng)管等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖 5(a)所示。 內(nèi)部電路如如圖 5（ a） ，使用時(shí) D端接電源正極， G 端接電源負(fù)極， S 端為信號(hào)輸出。 11 圖 5 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路 BISS0001 紅外傳感器信號(hào)處理芯片 BISS001 16 腳 DIP 封裝 如圖 6。 圖 6 BIS0001 封裝 BISS0001 管腳說(shuō)明如表 4。 表 4 BISS0001 管腳說(shuō)明 引腳 名稱 I/O 功能 說(shuō)明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng) A為 “1” 時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。由 VS的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間 Tx之外和無(wú) VS的上跳變時(shí)， Vo保持低電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作 電源 負(fù)端 12 8 VRF I 參考 電壓 及復(fù)位輸入端。通常接 VDD，當(dāng)接 “0” 時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當(dāng) VcVR時(shí)允許觸發(fā) (VR≈) 10 IB 運(yùn)算放大器偏 置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài) 控制器 、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路 。內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 7所示。 圖 7 BIS0001 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 13 STC 89C52 按鍵模塊 DS1302 時(shí)鐘模塊 人體感應(yīng)探測(cè)感模塊 LCD顯示模塊 鬧鈴模塊 4 系統(tǒng) 軟 硬件設(shè)計(jì) 總體電路設(shè)計(jì) 總體電路包括 6 個(gè)電路模塊，按鍵電路模塊、 DS1302 時(shí)鐘電路模塊、紅外感應(yīng)人體探測(cè)模塊、 LCD 顯示電路、鬧鈴電路。整體硬件框架如圖 8。 圖 8 硬件框圖 STC89C52 單片 機(jī)最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡(jiǎn)單電路。 STC89C52 最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖 9所示。保證單片機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行的最基本三部分電路為： ： VCC 引腳一般接直流穩(wěn)壓電源 +5V，引腳 GND 接地，或者電源負(fù)極，電壓范圍在 4V 到 之間。 ：芯片引腳 1 19 外接晶振及電容，晶振的頻率決定單片機(jī)的工作頻率， STC89C52 的工作頻率在 2~33MHz 之間，一般選取 12MHz 晶振，兩個(gè)電容一般取值 3pF。 ：一般 RST 引腳上保持 24 個(gè)工作主頻周期的高電平，單片機(jī)可完成復(fù)位， 但是復(fù)位電路要使 RST 保持 10ms 以上的高電平才能保證系統(tǒng)可靠復(fù)位。如圖電路中，復(fù)位電路具有上電自動(dòng)復(fù)位功能，在正常運(yùn)行時(shí)，按復(fù)位按鈕也可對(duì)單片機(jī) 14 復(fù)位。 除了以上缺一不可的三部分，還包含片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇電路、輸入 /輸出接口電路。 圖 9 STC89C52 最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路主要由時(shí)鐘芯片 DS130備用電池、晶振等幾部分組成， 備份電源能夠使時(shí)鐘芯片在無(wú)主電源供電的情況下繼續(xù)工作， 的外接晶振提供標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖，用戶可以根據(jù)需要通過(guò)單片機(jī)的控制來(lái)自行設(shè)置，接口如圖 10所示 。 圖 10 DS1302 時(shí)鐘電路 15 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示電路由單片機(jī)驅(qū)動(dòng) 1602 液晶屏構(gòu)成，單片機(jī)與 1602 液晶屏的連接如圖 11所示，這里需要提到的是，單片機(jī) ~ 口和 1602 液晶屏的 7~14 口接上了 10K歐的上拉電阻，提高 P0 口的驅(qū)動(dòng)能力，穩(wěn)定信號(hào)，如圖 12所示。 圖 11 1602 液晶屏顯示電路 圖 12 上拉電阻 鬧鈴電路設(shè)計(jì) 鬧鈴電路較為簡(jiǎn)單，主體為蜂鳴器，電路圖如圖 13。 16 圖 13 蜂鳴器鬧鈴電路 按鍵電路設(shè)計(jì) 按 鍵電路由四個(gè)獨(dú)立按鍵組成，如圖 14。 S1連接單片機(jī) 口，為時(shí)間功能鍵； S2 連接 口，為上調(diào)按鍵； S3 連接 口，為下調(diào)按鍵； S4連接 口，為鬧鈴設(shè)置鍵，詳細(xì)功能將在軟件設(shè)計(jì)中提到。 圖 14 按鍵電路 人體探測(cè)模塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 主要由第三章主要元器件中介紹的熱釋電紅外傳感器探頭（具體型號(hào) LHI778）和紅外傳感器信號(hào)處理芯片組成，當(dāng)人在檢測(cè)范圍內(nèi)，菲涅爾透鏡可將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測(cè)元上，熱釋電紅外傳感器是模塊的核心器件，它可以把人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化成 電信號(hào)，然后進(jìn)行信號(hào)處理。 人體探測(cè)模塊設(shè)計(jì)思路如圖 15所示。 17 圖 15 人體探測(cè)模塊設(shè)計(jì)框圖 電路設(shè)計(jì) 模塊總體電路如圖 16所示，包含帶帶通濾波電路，及以 BISS0001 為核心的一級(jí)放大電路、二級(jí)放大電路、檢測(cè)電路。 當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過(guò)一個(gè)由 C R R5 組成的帶通濾波器，進(jìn)行隔交，限幅，整流。 由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有 1mV 左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同 時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為 右），所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。經(jīng)過(guò)濾波器的信號(hào)輸入到 BISS0001 的 14管腳，經(jīng)過(guò) 1 15管腳里的運(yùn)算放大器 OP1,一級(jí)放大后由 16口輸出，輸出信號(hào)由 C10C R7 進(jìn)行耦合，其后由 13 管腳輸入，給運(yùn)算放大器 OP2 進(jìn)行二級(jí)放大，由 12 管腳輸出。 檢測(cè)電路作用是，當(dāng)傳感器探測(cè)到人體輻射的紅外線信號(hào)并經(jīng)放大后送給比較器時(shí)，若信號(hào)幅度超過(guò)比較器的上下限，系統(tǒng)將輸出高電平信號(hào) ；無(wú)異常情況時(shí)則輸出低電平信號(hào)。由 12 管腳輸出的信號(hào)再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器、狀態(tài)控制器處理后，從 2端口輸出。 待測(cè)目標(biāo) 熱釋電紅外傳感器 菲涅爾透鏡 信號(hào)處理 及輸出 18 圖 16 人體探測(cè)模塊電路 探測(cè)模塊與單片機(jī)接口 由于單片機(jī)外部中斷觸發(fā)方式只能是低電平或者下降沿，而本文采用的HCSR501 是高電平輸出，所以的信號(hào)輸出端要外接反相器，本設(shè)計(jì)采用 74LS04，接法如圖 17 所示。 圖 17 探測(cè)模塊引腳連接圖 19 HCSR501 熱釋電人體感應(yīng)模塊介紹 為了簡(jiǎn)化電路，提高集成度，本設(shè)計(jì)采用的購(gòu)買 的現(xiàn)成 HCSR501 熱釋電人體感應(yīng)探測(cè)模塊，基本符合設(shè)計(jì)電路。引腳如圖 18 所示，實(shí)物圖如圖 19所示。其大部分元件采用貼片式，有小巧，集成度高，使用靈活的優(yōu)點(diǎn)，可基本實(shí)現(xiàn)所需功能，并附帶其他功能，現(xiàn)介紹如下。 （ 1） 全自動(dòng)感應(yīng)：當(dāng)有人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸入高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平。輸出低電平。