【文章內(nèi)容簡介】 BLK 背光源負極 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。 遙控器的每個按鍵都已經(jīng)經(jīng)過編碼， 當發(fā)射器 撥鍵開關(guān)撥到 ON 檔時 ，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， 剛開始發(fā)送 38K 碼 5ms 來判定發(fā)射碼開始標志， 以脈寬為 、間隔 、周期為 2ms 的組合表示二進制的 “1”；以脈寬為、間隔 、周期為 2ms 的組合表示二進制的 “0”。 解碼的關(guān)鍵是如何識別“ 0”和“ 1” ，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)接收判定“ 0”、“ 1”就是判定每個周期 開始時低電平（注意發(fā)射與接收碼正好反相）出現(xiàn)時間的長短，如果接收 到為 0 的時間為 則為 1，如果接收到 0 的時間為 則接收到的值為 0。 鍵盤 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，通過紅外遙控即可通過單片機解碼紅外信號得出對應(yīng)的鍵碼，執(zhí)行相應(yīng)的動作。 圖 10 紅外接收電路 繼電器電路 本設(shè)計采用 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)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制 電路 中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關(guān) ”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用 ，實現(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關(guān)狀態(tài)，通過單片機 I/O 輸出信號控 制繼電器的工作已否從而達到控制插座開關(guān)的目的。 同時，為了防止倒流，實驗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、無觸點、抗干擾性能強等特點，因而是開關(guān)電路、邏輯電路、長線傳書、模 /數(shù)變換、 微控制器 的隔離電路、高壓控制、過流保護、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)濟型光電耦合器； ? 晶體管輸出光電耦合器； ? 滿足火超過左右 JEDEC 注冊規(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，從而實現(xiàn)對外部插座開關(guān)的控制 。 如圖 14 所示，當 給 IO 輸入端 輸入 1 時光電耦合器導通構(gòu)成回路，繼電器部分處于非工作狀態(tài)，而輸入為 0 時， 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開關(guān)處，當通過按鍵或者紅外定時到關(guān)閉時間時， I/O 輸出低電平即可讓繼電器處于常閉開關(guān)處，從而讓外部插座可用，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)定時設(shè)置的智能 開關(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)計中加入了蜂鳴器電路， 如圖 15， 一是為了檢測是否收到紅外信號， 當收到紅外信號時蜂鳴器發(fā)出輕微的鳴叫， 二是為定時到達時發(fā)出短暫蜂鳴以提醒 我們定時插座的開關(guān)狀態(tài)改變了。同時開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)也用一個紅色 LED 燈反映插座的開關(guān)狀態(tài)，當紅燈亮時，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 整個定時插座系統(tǒng)由 12V 電 源 通過 7805 穩(wěn)壓模塊輸出 5V 電源供電。 系統(tǒng)可通過外設(shè)四個獨立式按鍵設(shè)置兩組 24 小 時內(nèi)的任意開關(guān)定時和六組一小時以內(nèi)的模式定時，分別為10 分鐘， 20 分鐘， 30 分鐘， 40 分鐘， 50 分鐘， 60 分鐘。任意時間定時模式可以讓定時插座在已設(shè)置的開啟時間工作，而到達定時設(shè)置的關(guān)閉時間停止工作；模式定時則讓插座在設(shè)置的模式定時開始時使定時插座工作，到達模式定時的時間，如十分鐘時讓定時插座停止工作。 同時，定時插座也可以通過紅外遙控執(zhí)行相應(yīng)的設(shè)置， 遙控的電源按鍵可以隨時讓定時插座工作與不工作，其數(shù)字鍵 1~6 按鍵也可以分別設(shè)置一小時內(nèi)的模式定時，工作原理和通過外設(shè)按鍵設(shè)置的模式定時一致。當 未設(shè)置任何定時的 時候顯示器顯示日歷，當檢測到有 外設(shè) 按鍵 和紅外遙控器 按鍵 按下時執(zhí)行相應(yīng)的定時任務(wù)。定時插座的工作狀態(tài)由紅色 LED 顯示，在切換工作狀態(tài)的時刻，蜂鳴器也會發(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，單片機由 5V電源輸入，開機時各模塊分別初始化 開始工作 ，插座的工作與否由繼電器控制。 單片機從DS1302 模塊中讀取計時參數(shù)，顯示在 LCD1602 液晶顯示器上，具體顯示為年、月、日、周、時、分、秒， 開始時 繼電器電路不工作，紅色指示燈不亮，蜂鳴器也不響。當單片機檢測到外接的獨立式按鍵有 鍵按下 而且進行了任意定時設(shè)置時，系統(tǒng)記錄 下 定時時間 并 執(zhí)行定時任務(wù)，當?shù)竭_第一個定時時間時，單片機發(fā)出開啟信號讓繼電器電路開始工作，同時紅色指示燈亮，蜂鳴器發(fā)出短暫鳴叫，待到下一個定時時間時單片機發(fā)出一個關(guān)閉信號讓繼電器停止工作，紅色指示燈熄滅，同時蜂鳴器再次發(fā)出短暫的鳴叫。而當獨立式按鍵所設(shè)置的是固定模式的定時的時候，單片機在定時設(shè)置完成時立刻發(fā)出開啟信號給繼電器電路，讓繼電器工作，指示燈亮，蜂鳴器鳴叫，同時記錄下定時關(guān)閉的時間，待到計時到定時關(guān)閉時間比如20 分鐘后，單片機發(fā)出關(guān)閉信號給繼電器關(guān)閉繼電器，從 而達到關(guān)閉插座的目的。 紅外遙控處理方面， 當 紅外遙控器上有鍵按下的時候，紅外接收管接收紅外編碼信號，傳送給單片機進行解碼處理得到對應(yīng)鍵碼，單片機判斷該鍵碼為電源鍵時 則 發(fā)出控制信號控制繼電器開啟，當再次檢測到電源鍵按下時，執(zhí)行反動作即關(guān)閉繼電器 。 若 單片機解碼得到的鍵碼為數(shù)字鍵 1~6 按鍵的任何一個時，立刻開啟繼電器并記錄 對應(yīng)的 定時參數(shù)，待到下一個定時時間時發(fā)送關(guān)閉信號，讓繼電器停止工作。 整體電路的 實物 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 線路 改裝 ，使得一列中的兩個插座 內(nèi)部 電路在同一條線路上，當接 通其中一個插座后，另一個 插座 就構(gòu)成了可用插座 。 16 圖 16 整體電路實物連接 17 4． 軟 件設(shè)計 本 設(shè)計中用到的單片機是 STC89C52，為了使編寫的程序更加簡單明了，采用 C 語言進行編程，用 Keil 軟件進行編譯， STC— ISP 軟件進行下載。 軟件設(shè)計部分包括液晶顯示程序、 DS1302 計時程序、獨立式按鍵處理程序、紅外遙控處理程序等。由于定時設(shè)置是通過獨立式按鍵或者紅外遙控器的 1~6 按鍵進行設(shè)置的，程序在按鍵掃描部分和紅外信號的解碼部分相對重要。在檢測到被設(shè)置了定時任務(wù)時，系統(tǒng)要檢測是否到 達定時時間，執(zhí)行相應(yīng)的動作。 圖 17 為主程序的流程圖。 圖 17 程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 是否設(shè)置定時 執(zhí)行定時程序 是否到達定時時間 執(zhí)行相應(yīng)開關(guān)程序 Y N Y N 按鍵 任意定時 按鍵 模式定時 遙控 模式定時 Y 18 DS1302 計時程序的編寫 DS1302 串行時鐘芯片的主要組成部分：移位寄存器控制邏輯、振蕩器、實時時鐘以及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。無論是讀周期還是寫周期發(fā)生，也無論傳送 方式是單字節(jié)傳送還是多字節(jié)傳送，開始 8 位 指定 的 40 個字節(jié)中的那個將被訪問。在開始 8 個時鐘周期把命令字裝入 移位寄存器之后， 另外的時鐘在讀操作時輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時輸入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(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 DS1302，位 6 為邏輯 0 指定 時鐘日歷數(shù)據(jù)；邏輯 1 指定 RAM數(shù)據(jù)。位 1 和 5 指定進行輸入或輸出的特定寄存器。最低位 LSB 為邏輯 0 指定進行寫操作；邏輯 1 指定進行讀操作，命令字節(jié)總是從最低 有效為 LSB 開始輸入。 圖 18 DS1302 的命令字節(jié) 圖 19 所示為 DS1302 的讀寫時序 。多字節(jié)方式下，通過對地址 31 尋址，可以把時鐘 /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)定為時鐘或 RAM 而位 0 規(guī)定為讀或?qū)?，在時鐘 /日歷寄存器中的地址 9 至 31 或 RAM 寄存器的地址 31 不能存儲數(shù)據(jù)，在多字節(jié)方式中讀或?qū)憦牡刂?0 的位 0 開始。當以多字節(jié)方式寫 RAM 時，為了傳送 數(shù)據(jù)不必寫所有31 字節(jié)，不管是否寫了全部 31 字節(jié)，所寫 的每一個字節(jié)都將傳送至 RAM。 圖 19 DS1302 的讀寫時序 DS1302 總共有 12 個寄存器，其 中的 7 個寄存器分別與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式。表 3 為 它的日歷、時間寄存器及控制字，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作 【 4】 。 表 3 寄存器地址和內(nèi)容 19 這部分的編程中設(shè)置固定模式定時的時候，主要用到的是計時過程中的分的數(shù)值變化，執(zhí)行定時時把分的數(shù)值提取出來，在這基礎(chǔ)上加上模式定時時間，待到下一個時間到達定時時間時執(zhí)行相反動作。 LCD1602 顯示電路 程序編寫 這部分的顯示過程主要是顯示從 DS1302 讀取的日歷和時鐘數(shù)值，同時當檢測到獨立式按鍵有鍵按下時，顯示相應(yīng)的設(shè)置菜單 等。 基本操作時序： 讀狀態(tài)：輸入 ： RS=L,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=狀態(tài)字 寫狀態(tài)：輸入： RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼 ,E=高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： DO~D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H,RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù) ,E=高脈沖 輸出：無 【 8】 圖 20 為 LCD1602 的具體讀寫時序。 寫寄存器 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 84H 85H 12/24 0 10 時 時 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 的讀寫時序 紅外 信號解碼及 按鍵處理程 序 編寫 當紅外線接收管接收到紅外信號時，通過單片機執(zhí)行相應(yīng)的程序進行紅外信號的解碼，具體解碼原理前文已詳細敘述，解碼得到的鍵碼賦值給 key，通過檢測 key 的值即可執(zhí)行相應(yīng)的動作。當檢測到電源鍵被按下時 即可執(zhí)行定時插座的開機與關(guān)機；當檢測到數(shù)字鍵 1~6按鍵時則進行相應(yīng)的模式定時設(shè)置，同時開啟定時插座，待到下一定時時間關(guān)閉定時插座。 具體程序 編寫 如下所示 ： v