【文章內(nèi)容簡介】 、時、星期、月和年，一個月小與月大 31 天時 7 可以自動調(diào)整，具備閏年補償功能，工作電壓寬， ~，雙電源供電模式（主電源和備用電源），同時提供對后備電源進行涓細電流充電的能力，采用 SPI 三線接口與 CPU 進行同步通信。 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 Vcc2Vcc1+ 時，由 Vcc2 向 DS1302供電；當 Vcc2Vcc1 時，由 Vcc1 向 DS1302 供電。 SCLK：串行時鐘輸入端，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出 I/O： 三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線 CE： 輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間必須為高 DS1302 時鐘芯片工作原理 DS1302 工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進行初始化，需要將復位腳（ 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)在時鐘（ SCLK）的上升沿串行輸入，前 8 位指定訪問地址，命令 字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(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 248 的數(shù)據(jù)。 對 DS1302 的操作就是對其內(nèi)部寄存器的操作， DS1302 內(nèi)部共有 12個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關， 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、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關的寄存器等。時鐘突發(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)部結構圖 圖 3 DS1302 內(nèi)部結構圖 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，可以同時顯示兩行各為 16 個字。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 字符液晶引腳說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 GND 電源地 2 VCC 電源正極 3 VO 液晶顯示對比度調(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 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 各個引腳具體功能說明： 第 1 腳： GND 為地電 源。 第 2 腳： VCC 接 5V 正電源。 第 3 腳： VO 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生重影，使用一個 1K的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 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)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 時序 基本操作時序 ,如表 3： 表 3 1602 液晶屏操作時序 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 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 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外傳感器是一種被動式調(diào)制型溫度敏感器，也稱熱探測型傳感器?？捎脕碇苯咏邮漳繕宋矬w發(fā)射的紅外線并將其轉換為電壓信號輸出，且不需要紅外發(fā)射傳感器。 熱釋電 紅外傳感器反應速度快、靈敏度高、準確度高、使用方便，尤其是可以進行非接觸式測量。主要應用在各類入侵報警、自動開關、非接觸式測溫、火焰報警、設備故障的診斷等自動化設施中 這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘枺瑫r，它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置，也可以用于自動控制、接近開關、遙測等領域。用它制作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比，具有如下特點： （ 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，可流動安裝。 熱釋電紅外傳感器結構 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、場效應管等構成，結構如圖 5(a)所示。 內(nèi)部電路如如圖 5（ a） ，使用時 D端接電源正極， G 端接電源負極， S 端為信號輸出。 11 圖 5 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結構和電路 BISS0001 紅外傳感器信號處理芯片 BISS001 16 腳 DIP 封裝 如圖 6。 圖 6 BIS0001 封裝 BISS0001 管腳說明如表 4。 表 4 BISS0001 管腳說明 引腳 名稱 I/O 功能 說明 1 A I 可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。當 A為 “1” 時，允許重復觸發(fā)；反之，不可重復觸發(fā) 2 VO O 控制信號輸出端。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視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間 Tx之外和無 VS的上跳變時， Vo保持低電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時間 Ti的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時間 Ti的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作 電源 負端 12 8 VRF I 參考 電壓 及復位輸入端。通常接 VDD，當接 “0” 時可使定時器復位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當 VcVR時允許觸發(fā) (VR≈) 10 IB 運算放大器偏 置電流設置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級運算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運算放大器的輸出端 BISS0001 是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài) 控制器 、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。內(nèi)部結構 如圖 7所示。 圖 7 BIS0001 內(nèi)部結構 13 STC 89C52 按鍵模塊 DS1302 時鐘模塊 人體感應探測感模塊 LCD顯示模塊 鬧鈴模塊 4 系統(tǒng) 軟 硬件設計 總體電路設計 總體電路包括 6 個電路模塊，按鍵電路模塊、 DS1302 時鐘電路模塊、紅外感應人體探測模塊、 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 機最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)是指能進行正常工作的最簡單電路。 STC89C52 最小應用系統(tǒng)電路如圖 9所示。保證單片機系統(tǒng)正常運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，兩個電容一般取值 3pF。 ：一般 RST 引腳上保持 24 個工作主頻周期的高電平，單片機可完成復位， 但是復位電路要使 RST 保持 10ms 以上的高電平才能保證系統(tǒng)可靠復位。如圖電路中，復位電路具有上電自動復位功能，在正常運行時，按復位按鈕也可對單片機 14 復位。 除了以上缺一不可的三部分，還包含片內(nèi)外程序存儲器選擇電路、輸入 /輸出接口電路。 圖 9 STC89C52 最小系統(tǒng) 時鐘電路設計 時鐘電路主要由時鐘芯片 DS130備用電池、晶振等幾部分組成， 備份電源能夠使時鐘芯片在無主電源供電的情況下繼續(xù)工作， 的外接晶振提供標準的秒脈沖，用戶可以根據(jù)需要通過單片機的控制來自行設置，接口如圖 10所示 。 圖 10 DS1302 時鐘電路 15 顯示電路設計 顯示電路由單片機驅(qū)動 1602 液晶屏構成，單片機與 1602 液晶屏的連接如圖 11所示，這里需要提到的是，單片機 ~ 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)動能力，穩(wěn)定信號，如圖 12所示。 圖 11 1602 液晶屏顯示電路 圖 12 上拉電阻 鬧鈴電路設計 鬧鈴電路較為簡單，主體為蜂鳴器，電路圖如圖 13。 16 圖 13 蜂鳴器鬧鈴電路 按鍵電路設計 按 鍵電路由四個獨立按鍵組成，如圖 14。 S1連接單片機 口，為時間功能鍵； S2 連接 口，為上調(diào)按鍵； S3 連接 口，為下調(diào)按鍵； S4連接 口，為鬧鈴設置鍵，詳細功能將在軟件設計中提到。 圖 14 按鍵電路 人體探測模塊設計 設計思路 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 LHI778）和紅外傳感器信號處理芯片組成，當人在檢測范圍內(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轉化成 電信號，然后進行信號處理。 人體探測模塊設計思路如圖 15所示。 17 圖 15 人體探測模塊設計框圖 電路設計 模塊總體電路如圖 16所示，包含帶帶通濾波電路，及以 BISS0001 為核心的一級放大電路、二級放大電路、檢測電路。 當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由 C R R5 組成的帶通濾波器，進行隔交，限幅，整流。 由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有 1mV 左右），而且是一個變化的信號，同 時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為 右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。經(jīng)過濾波器的信號輸入到 BISS0001 的 14管腳，經(jīng)過 1 15管腳里的運算放大器 OP1,一級放大后由 16口輸出，輸出信號由 C10C R7 進行耦合，其后由 13 管腳輸入，給運算放大器 OP2 進行二級放大，由 12 管腳輸出。 檢測電路作用是，當傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經(jīng)放大后送給比較器時，若信號幅度超過比較器的上下限，系統(tǒng)將輸出高電平信號 ；無異常情況時則輸出低電平信號。由 12 管腳輸出的信號再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2 構成的雙向鑒幅器、狀態(tài)控制器處理后，從 2端口輸出。 待測目標 熱釋電紅外傳感器 菲涅爾透鏡 信號處理 及輸出 18 圖 16 人體探測模塊電路 探測模塊與單片機接口 由于單片機外部中斷觸發(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，所以的信號輸出端要外接反相器，本設計采用 74LS04，接法如圖 17 所示。 圖 17 探測模塊引腳連接圖 19 HCSR501 熱釋電人體感應模塊介紹 為了簡化電路，提高集成度，本設計采用的購買 的現(xiàn)成 HCSR501 熱釋電人體感應探測模塊，基本符合設計電路。引腳如圖 18 所示，實物圖如圖 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，可基本實現(xiàn)所需功能，并附帶其他功能，現(xiàn)介紹如下。 （ 1） 全自動感應：當有人進入其感應范圍則輸入高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平。輸出低電平。