【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 BLK 背光源負(fù)極 紅外遙控電 路 這里使用的是已編碼 完成 的紅外遙控器如圖 7 和對(duì)應(yīng)的紅外 線 接收管如圖 8 所示。 圖 7 紅外遙控器 圖 8 紅外接收管 圖 9 紅外遙控系統(tǒng)框圖 如圖 9 為紅外遙控系統(tǒng)框圖。 遙控器的每個(gè)按鍵都已經(jīng)經(jīng)過(guò)編碼， 當(dāng)發(fā)射器 撥鍵開(kāi)關(guān)撥到 ON 檔時(shí) ，即有遙控碼發(fā)出 （可以發(fā)送任意數(shù)字暫定為發(fā)送 0AAH（二進(jìn)制： 10101010B） ，這種遙控碼具有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼， 剛開(kāi)始發(fā)送 38K 碼 5ms 來(lái)判定發(fā)射碼開(kāi)始標(biāo)志， 以脈寬為 、間隔 、周期為 2ms 的組合表示二進(jìn)制的 “1”；以脈寬為、間隔 、周期為 2ms 的組合表示二進(jìn)制的 “0”。 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“ 0”和“ 1” ，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)接收判定“ 0”、“ 1”就是判定每個(gè)周期 開(kāi)始時(shí)低電平（注意發(fā)射與接收碼正好反相）出現(xiàn)時(shí)間的長(zhǎng)短，如果接收 到為 0 的時(shí)間為 則為 1，如果接收到 0 的時(shí)間為 則接收到的值為 0。 鍵盤(pán) 編碼調(diào)制 LED 解碼 解調(diào) 光 /電放大 遙控發(fā)射器 遙控接收器 12 圖 10 為紅外接收管電路，通過(guò)紅外遙控即可通過(guò)單片機(jī)解碼紅外信號(hào)得出對(duì)應(yīng)的鍵碼，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 圖 10 紅外接收電路 繼電器電路 本設(shè)計(jì)采用 的是如圖 11 所示的 SONGLE SRD05VDCSLC 繼電器 ，其參數(shù)如圖所示。 圖 11 5V 繼電器 繼電器是一種電子控制 器件 ，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制 電路 中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動(dòng)開(kāi)關(guān) ”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用 ，實(shí)現(xiàn)小電壓控制大電壓的目的 【 6】 。 在本系統(tǒng)中，主要是用于控制插座的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)單片機(jī) I/O 輸出信號(hào)控 制繼電器的工作已否從而達(dá)到控制插座開(kāi)關(guān)的目的。 同時(shí)，為了防止倒流，實(shí)驗(yàn)電路中加入了光電耦合器 4N25。 4N25 器件由砷化鎵紅外發(fā)光二極管和硅光電晶體管檢測(cè)器光電耦合構(gòu)成，是一種發(fā)光二極管與光電晶體管面對(duì)面得封裝的單回路、內(nèi)光路光電耦合器，也是一種晶體管輸出 6 引腳 DIP 封裝光電耦合器。 4N25 光電耦合器 具有體積小、壽命長(zhǎng)、無(wú)觸點(diǎn)、抗干擾性能強(qiáng)等特點(diǎn)，因而是開(kāi)關(guān)電路、邏輯電路、長(zhǎng)線傳書(shū)、模 /數(shù)變換、 微控制器 的隔離電路、高壓控制、過(guò)流保護(hù)、電平匹配、線性放大等領(lǐng)域中的首選芯片 【 7】 。 其主要性能如下 : ? 經(jīng)濟(jì)型光電耦合器； ? 晶體管輸出光電耦合器； ? 滿足火超過(guò)左右 JEDEC 注冊(cè)規(guī)格； ? 輸出集電極電流（ Ip=10mA， Vce=10V）； ? CE 飽和電壓（ Ic=2mA， If=50mA） 。（ typ） 。 13 ? 隔離電壓（ f=60Hz， t=1）； 7500V(交流峰值 )； ? 隔離電阻（ V=500V）； 10178。Ω（ min）； ? 隔離電容（ V=0V， f=1MHz）； (typ)。 其功能框圖如圖 12 所示，引腳圖如圖 13 所示。 圖 12 4N25 功能框圖 圖 13 4N25 引腳圖 基于以上兩個(gè)主要器件就可以構(gòu)成控制外部插座的繼電器電路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部插座開(kāi)關(guān)的控制 。 如圖 14 所示，當(dāng) 給 IO 輸入端 輸入 1 時(shí)光電耦合器導(dǎo)通構(gòu)成回路，繼電器部分處于非工作狀態(tài)，而輸入為 0 時(shí)， 光電耦合器不工作，使得繼電器部分處于工作狀態(tài)。由于單片機(jī)初始化是 I/O 輸出為高電平，正好可以使外部繼電器處于常開(kāi)開(kāi)關(guān)處，當(dāng)通過(guò)按鍵或者紅外定時(shí)到關(guān)閉時(shí)間時(shí)， I/O 輸出低電平即可讓繼電器處于常閉開(kāi)關(guān)處，從而讓外部插座可用，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)設(shè)置的智能 開(kāi)關(guān) 功能。 14 圖 14 繼電器電路 蜂鳴器 電路 圖 15 蜂鳴器電路 15 設(shè)計(jì)中加入了蜂鳴器電路， 如圖 15， 一是為了檢測(cè)是否收到紅外信號(hào)， 當(dāng)收到紅外信號(hào)時(shí)蜂鳴器發(fā)出輕微的鳴叫， 二是為定時(shí)到達(dá)時(shí)發(fā)出短暫蜂鳴以提醒 我們定時(shí)插座的開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變了。同時(shí)開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)也用一個(gè)紅色 LED 燈反映插座的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)紅燈亮?xí)r，插座處于工作狀態(tài)，反之則不工作。 總體硬件電路及其工作原理 整個(gè)定時(shí)插座系統(tǒng)由 12V 電 源 通過(guò) 7805 穩(wěn)壓模塊輸出 5V 電源供電。 系統(tǒng)可通過(guò)外設(shè)四個(gè)獨(dú)立式按鍵設(shè)置兩組 24 小 時(shí)內(nèi)的任意開(kāi)關(guān)定時(shí)和六組一小時(shí)以內(nèi)的模式定時(shí)，分別為10 分鐘， 20 分鐘， 30 分鐘， 40 分鐘， 50 分鐘， 60 分鐘。任意時(shí)間定時(shí)模式可以讓定時(shí)插座在已設(shè)置的開(kāi)啟時(shí)間工作，而到達(dá)定時(shí)設(shè)置的關(guān)閉時(shí)間停止工作；模式定時(shí)則讓插座在設(shè)置的模式定時(shí)開(kāi)始時(shí)使定時(shí)插座工作，到達(dá)模式定時(shí)的時(shí)間，如十分鐘時(shí)讓定時(shí)插座停止工作。 同時(shí)，定時(shí)插座也可以通過(guò)紅外遙控執(zhí)行相應(yīng)的設(shè)置， 遙控的電源按鍵可以隨時(shí)讓定時(shí)插座工作與不工作，其數(shù)字鍵 1~6 按鍵也可以分別設(shè)置一小時(shí)內(nèi)的模式定時(shí)，工作原理和通過(guò)外設(shè)按鍵設(shè)置的模式定時(shí)一致。當(dāng) 未設(shè)置任何定時(shí)的 時(shí)候顯示器顯示日歷，當(dāng)檢測(cè)到有 外設(shè) 按鍵 和紅外遙控器 按鍵 按下時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的定時(shí)任務(wù)。定時(shí)插座的工作狀態(tài)由紅色 LED 顯示，在切換工作狀態(tài)的時(shí)刻，蜂鳴器也會(huì)發(fā)出短暫的響聲。 系統(tǒng)電路由前文所述的各硬件電路整合而成如附錄 2 的電路原理圖所示，單片機(jī)由 5V電源輸入，開(kāi)機(jī)時(shí)各模塊分別初始化 開(kāi)始工作 ，插座的工作與否由繼電器控制。 單片機(jī)從DS1302 模塊中讀取計(jì)時(shí)參數(shù)，顯示在 LCD1602 液晶顯示器上，具體顯示為年、月、日、周、時(shí)、分、秒， 開(kāi)始時(shí) 繼電器電路不工作，紅色指示燈不亮，蜂鳴器也不響。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外接的獨(dú)立式按鍵有 鍵按下 而且進(jìn)行了任意定時(shí)設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)記錄 下 定時(shí)時(shí)間 并 執(zhí)行定時(shí)任務(wù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)第一個(gè)定時(shí)時(shí)間時(shí)，單片機(jī)發(fā)出開(kāi)啟信號(hào)讓繼電器電路開(kāi)始工作，同時(shí)紅色指示燈亮，蜂鳴器發(fā)出短暫鳴叫，待到下一個(gè)定時(shí)時(shí)間時(shí)單片機(jī)發(fā)出一個(gè)關(guān)閉信號(hào)讓繼電器停止工作，紅色指示燈熄滅，同時(shí)蜂鳴器再次發(fā)出短暫的鳴叫。而當(dāng)獨(dú)立式按鍵所設(shè)置的是固定模式的定時(shí)的時(shí)候，單片機(jī)在定時(shí)設(shè)置完成時(shí)立刻發(fā)出開(kāi)啟信號(hào)給繼電器電路，讓繼電器工作，指示燈亮，蜂鳴器鳴叫，同時(shí)記錄下定時(shí)關(guān)閉的時(shí)間，待到計(jì)時(shí)到定時(shí)關(guān)閉時(shí)間比如20 分鐘后，單片機(jī)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)給繼電器關(guān)閉繼電器，從 而達(dá)到關(guān)閉插座的目的。 紅外遙控處理方面， 當(dāng) 紅外遙控器上有鍵按下的時(shí)候，紅外接收管接收紅外編碼信號(hào)，傳送給單片機(jī)進(jìn)行解碼處理得到對(duì)應(yīng)鍵碼，單片機(jī)判斷該鍵碼為電源鍵時(shí) 則 發(fā)出控制信號(hào)控制繼電器開(kāi)啟，當(dāng)再次檢測(cè)到電源鍵按下時(shí)，執(zhí)行反動(dòng)作即關(guān)閉繼電器 。 若 單片機(jī)解碼得到的鍵碼為數(shù)字鍵 1~6 按鍵的任何一個(gè)時(shí)，立刻開(kāi)啟繼電器并記錄 對(duì)應(yīng)的 定時(shí)參數(shù)，待到下一個(gè)定時(shí)時(shí)間時(shí)發(fā)送關(guān)閉信號(hào)，讓繼電器停止工作。 整體電路的 實(shí)物 連接圖如 圖 16，其中的排插右邊兩 列 插座 的內(nèi)部電路已經(jīng)過(guò) 線路 改裝 ，使得一列中的兩個(gè)插座 內(nèi)部 電路在同一條線路上，當(dāng)接 通其中一個(gè)插座后，另一個(gè) 插座 就構(gòu)成了可用插座 。 16 圖 16 整體電路實(shí)物連接 17 4． 軟 件設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)是 STC89C52，為了使編寫(xiě)的程序更加簡(jiǎn)單明了，采用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，用 Keil 軟件進(jìn)行編譯， STC— ISP 軟件進(jìn)行下載。 軟件設(shè)計(jì)部分包括液晶顯示程序、 DS1302 計(jì)時(shí)程序、獨(dú)立式按鍵處理程序、紅外遙控處理程序等。由于定時(shí)設(shè)置是通過(guò)獨(dú)立式按鍵或者紅外遙控器的 1~6 按鍵進(jìn)行設(shè)置的，程序在按鍵掃描部分和紅外信號(hào)的解碼部分相對(duì)重要。在檢測(cè)到被設(shè)置了定時(shí)任務(wù)時(shí)，系統(tǒng)要檢測(cè)是否到 達(dá)定時(shí)時(shí)間，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 圖 17 為主程序的流程圖。 圖 17 程序流程圖 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 是否設(shè)置定時(shí) 執(zhí)行定時(shí)程序 是否到達(dá)定時(shí)時(shí)間 執(zhí)行相應(yīng)開(kāi)關(guān)程序 Y N Y N 按鍵 任意定時(shí) 按鍵 模式定時(shí) 遙控 模式定時(shí) Y 18 DS1302 計(jì)時(shí)程序的編寫(xiě) DS1302 串行時(shí)鐘芯片的主要組成部分：移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及RAM。為了初始化任何的數(shù)據(jù)傳送，把 RST 置為高電平且把提供地址和命令信息的 8 位裝入到移位寄存器中。數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿串行輸入。無(wú)論是讀周期還是寫(xiě)周期發(fā)生，也無(wú)論傳送 方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，開(kāi)始 8 位 指定 的 40 個(gè)字節(jié)中的那個(gè)將被訪問(wèn)。在開(kāi)始 8 個(gè)時(shí)鐘周期把命令字裝入 移位寄存器之后， 另外的時(shí)鐘在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫(xiě)操作時(shí)輸入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8 加 8，在多字節(jié)方式下為 8 加最大可達(dá)248 的數(shù)。 如圖 18 為 DS1302 的命令字節(jié) ， 每一數(shù)據(jù)傳送由命令字節(jié)初始化 。最高位有效位 MSB必須為 1。 如果它是零，禁止寫(xiě) DS1302，位 6 為邏輯 0 指定 時(shí)鐘日歷數(shù)據(jù)；邏輯 1 指定 RAM數(shù)據(jù)。位 1 和 5 指定進(jìn)行輸入或輸出的特定寄存器。最低位 LSB 為邏輯 0 指定進(jìn)行寫(xiě)操作；邏輯 1 指定進(jìn)行讀操作，命令字節(jié)總是從最低 有效為 LSB 開(kāi)始輸入。 圖 18 DS1302 的命令字節(jié) 圖 19 所示為 DS1302 的讀寫(xiě)時(shí)序 。多字節(jié)方式下，通過(guò)對(duì)地址 31 尋址，可以把時(shí)鐘 /日歷或 RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)方式。 如前所述，位 6 規(guī)定為時(shí)鐘或 RAM 而位 0 規(guī)定為讀或?qū)?，在時(shí)鐘 /日歷寄存器中的地址 9 至 31 或 RAM 寄存器的地址 31 不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在多字節(jié)方式中讀或?qū)憦牡刂?0 的位 0 開(kāi)始。當(dāng)以多字節(jié)方式寫(xiě) RAM 時(shí)，為了傳送 數(shù)據(jù)不必寫(xiě)所有31 字節(jié)，不管是否寫(xiě)了全部 31 字節(jié)，所寫(xiě) 的每一個(gè)字節(jié)都將傳送至 RAM。 圖 19 DS1302 的讀寫(xiě)時(shí)序 DS1302 總共有 12 個(gè)寄存器，其 中的 7 個(gè)寄存器分別與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。表 3 為 它的日歷、時(shí)間寄存器及控制字，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作 【 4】 。 表 3 寄存器地址和內(nèi)容 19 這部分的編程中設(shè)置固定模式定時(shí)的時(shí)候，主要用到的是計(jì)時(shí)過(guò)程中的分的數(shù)值變化，執(zhí)行定時(shí)時(shí)把分的數(shù)值提取出來(lái)，在這基礎(chǔ)上加上模式定時(shí)時(shí)間，待到下一個(gè)時(shí)間到達(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)執(zhí)行相反動(dòng)作。 LCD1602 顯示電路 程序編寫(xiě) 這部分的顯示過(guò)程主要是顯示從 DS1302 讀取的日歷和時(shí)鐘數(shù)值，同時(shí)當(dāng)檢測(cè)到獨(dú)立式按鍵有鍵按下時(shí)，顯示相應(yīng)的設(shè)置菜單 等。 基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài)：輸入 ： RS=L,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=狀態(tài)字 寫(xiě)狀態(tài)：輸入： RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼 ,E=高脈沖 輸出：無(wú) 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù) ,E=高脈沖 輸出：無(wú) 【 8】 圖 20 為 LCD1602 的具體讀寫(xiě)時(shí)序。 寫(xiě)寄存器 讀寄存器 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 秒 80H 81H CH 10 秒 秒 分 82H 83H 0 10 分 分 小時(shí) 84H 85H 12/24 0 10 時(shí) 時(shí) A/P 日 86H 87H 0 0 10 日 日 月 88H 89H 0 0 0 10 月 月 星期 8AH 8BH 0 0 0 0 0 星期 年 8CH 8DH 10 年 年 控制 8EH 8FH WP 0 0 0 0 0 0 0 20 圖 20 LCD1602 的讀寫(xiě)時(shí)序 紅外 信號(hào)解碼及 按鍵處理程 序 編寫(xiě) 當(dāng)紅外線接收管接收到紅外信號(hào)時(shí)，通過(guò)單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的程序進(jìn)行紅外信號(hào)的解碼，具體解碼原理前文已詳細(xì)敘述，解碼得到的鍵碼賦值給 key，通過(guò)檢測(cè) key 的值即可執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)檢測(cè)到電源鍵被按下時(shí) 即可執(zhí)行定時(shí)插座的開(kāi)機(jī)與關(guān)機(jī)；當(dāng)檢測(cè)到數(shù)字鍵 1~6按鍵時(shí)則進(jìn)行相應(yīng)的模式定時(shí)設(shè)置，同時(shí)開(kāi)啟定時(shí)插座，待到下一定時(shí)時(shí)間關(guān)閉定時(shí)插座。 具體程序 編寫(xiě) 如下所示 ： v