【文章內(nèi)容簡介】 字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，在Vcc，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，SCLK為時鐘輸入端。圖36 時鐘模塊電路連接圖 以DS1302為關(guān)鍵芯片的時鐘電路工作原理在上文中已經(jīng)作了詳細(xì)介紹，在此便不贅述，但仍有幾點需要說明。時鐘電路通過晶振提供32768Hz提供一秒一個脈沖信號，保證單片機(jī)外部的時鐘計時，并通過單片機(jī)連接到LCD顯示屏進(jìn)行顯示。正常情況下，由+5V直流電源為DS1302時鐘電路提供穩(wěn)定電源，如果發(fā)生掉電或者意外狀況，由圖中所示電池盒中的可充電電池為時鐘電路繼續(xù)供電，以保證時鐘電路正常的時鐘信號。 液晶顯示器件的選取 LCD1602屏幕為2行，每行顯示16個字符，為字符型顯示器，只能顯示數(shù)字和字符，不可以顯示漢字。 LCD12864屏幕為64行，每行顯示128個字符，為點陣型顯示器，可根據(jù)需求任意顯示字符，數(shù)字，漢字和圖形。綜合價格因素和實際應(yīng)用的需要，選用LCD1602為改家居系統(tǒng)的顯示器。下面詳細(xì)介紹一下LCD1602的功能實現(xiàn)和各項參數(shù)。u 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符 芯片工作電壓:— 工作電流:() 模塊最佳工作電壓: 字符尺寸:(WH)mm圖37 LCD1602實物圖u LCD1602與傳統(tǒng)顯示器相比，作為輸出器件的幾個突出優(yōu)點：1） 顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器收到信號后的每一個點都會一直保持原有亮度和顏色，恒定發(fā)光。而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器既不會閃爍，又保證了畫質(zhì)高。2） 數(shù)字式接口 液晶顯示器的輸入輸出采用數(shù)字量，和主控芯片（SCM）的接口連接更加簡單可靠，操作也更為簡便。3） 重量輕，體積小 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。4） 功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其他顯示器要少得多。LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖1054所示：圖38 LCD1602尺寸圖LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下：表31 LCD1602的引腳定義引腳號引腳號電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源（+5V）3Vee對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令1=輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1=從LCD讀取數(shù)據(jù)6E1，1→0輸入使能信號，1時讀取在信息1→0（下降沿）執(zhí)行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line7(最高位)15A+VccLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負(fù)極u 特殊說明：第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K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(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)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：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。表32 LCD1602信號真值表RSR/WE功能00下降沿寫指令代碼01高電平讀忙標(biāo)志和AC值10下降沿寫數(shù)據(jù)11高電平讀數(shù)據(jù)u LCD1602指令集：若想LCD1602能正常工作，必須準(zhǔn)確掌握知道其工作的指令集。1602通過D0~D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置：(初始化)00111000[0x38]設(shè)置162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置：(初始化)00001DCBD顯示(1有效)、C光標(biāo)顯示(1有效)、B光標(biāo)閃爍(1有效)000001NSN=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1amp。光標(biāo)加1)，N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減1amp。光標(biāo)減1)，S=1且N=1(當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移)S=0當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示不移動數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(027H，4067H)u 其他設(shè)置：01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。通常推薦的初始化過程：延時15ms寫指令38H延時5ms寫指令38H延時5ms寫指令38H延時5ms（以上都不檢測忙信號）（以下都要檢測忙信號）寫指令38H寫指令08H關(guān)閉顯示寫指令01H顯示清屏寫指令06H光標(biāo)移動設(shè)置寫指令0cH顯示開及光標(biāo)設(shè)置 LCD1602時序圖簡介 首先來說一下操作時序時間，操作時序時間是啟動該讀寫功能必需得保持電平的時間長度，不過對單片機(jī)操作沒什么影響，因為單片機(jī)的指令周期周期大約為1us（例如晶振為12M時,機(jī)器周期為12X1/12M=1us），而1602時序里都是ns級，所以只對高速類控制芯片如FPGA/CPLD等有影響。 時序圖讀寫方法：從上到下，從左到右，高電平在上，低電平在下，高阻態(tài)在中間。雙線表示可能高也可能低，視數(shù)據(jù)而定。交叉線表示狀態(tài)的高低變化點，可以是高變低，也可以是低變高，也可以不變。如下圖所示，圖上第一條豎線畫面在了RS和R/W上,也就是說第一個時序從這里開始,即先將RS設(shè)為高或低(高表示數(shù)據(jù)讀或?qū)?低表示指令讀或?qū)?而R/W的高低帶表是讀還是寫,本圖是寫時序圖,所以是低的。第二步就是給數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)總線上給出數(shù)據(jù)，這與第一步相隔時間沒有要求，實際上先后也沒有要求的。第三步是將使用信號E置高,這里有三個時序要求，第一個是tsp2，這個是這個看表，可以看到叫做”寫操作的數(shù)據(jù)建立時間”。時間最小是40ns，意思就是說第二步的操作，數(shù)據(jù)信號在總線上生效之后至少要等40ns，才可以給第三步是使能信號E。第三步的要求不僅如此,還有一個tsp1,同理,這里是講,R/W信號至少要生效30ns的時間后才能給使能信號.另外,使能信號上升時間tR要小于25ns.圖39 LCD1602寫程序時序圖 第四步，使能信號要保持Tpw=150ns以上，51單片機(jī)不用考慮,其他高速的MCU什么的就要做延時了。 第五步，使用信號下降，下降時間Tf還是小于25ns。 第六步，數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)要保持Thd2的時間才能變化，RS、R/W則要保持Thd1的時間，然后就可以了。讀時序與寫時序是相同的，只是R/W中間是高電平而已。圖310 LCD液晶顯示模塊電路 液晶顯示電路工作原理：液晶顯示器LCD1602通過7~14管腳的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，單片機(jī)通過輸出高地電平來控制液晶顯示器LCD1602的4~6管腳配合傳送的數(shù)據(jù)決定讀/寫數(shù)據(jù)，并通過LCD顯示屏顯示出來。期間單片機(jī)是控制元件，而LCD1602為顯示和執(zhí)行元件。 開關(guān)電路 為了調(diào)整LCD顯示器的數(shù)據(jù)，而又在不采用鍵盤的前提下，設(shè)計了如下圖所示的按鍵開關(guān)電路。開關(guān)電路工作原理： 開關(guān)MEU1為菜單開關(guān)，按下MEU1，電路導(dǎo)通，通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)程序決定單片機(jī)傳給LCD1602高/低電平，從而切換到寫數(shù)據(jù)過程。，兩個開關(guān)所在電路均為通路，ADE1鍵表示增加，DEC1鍵盤表示遞減，通過按下不同的開關(guān)，來調(diào)整顯示在LCD1602上的數(shù)據(jù)，修改完成后，再按一次MEU1鍵，退出寫數(shù)據(jù)階段，完成LCD顯示器上的數(shù)據(jù)修改。在三個開關(guān)上均要并聯(lián)1uF的電容，是為了去抖動，以消除按鍵開關(guān)在按下和提起時，電路出現(xiàn)明顯的抖動而干擾電路的正常運行。圖311 開關(guān)模塊電路 智能家居的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是如果監(jiān)測到有人闖入室內(nèi)，會發(fā)出聲光報警，并通過短信方式向主人報警，短信通信模塊電路會在下文中詳細(xì)闡述，本環(huán)節(jié)介紹聲光報警電路的設(shè)計及工作過程。如果想要報警，需要有檢測人員闖入的模塊，而人員闖入時的信息采集模塊有兩個選擇，一個是紅外對射管，一個是熱釋電紅外傳感器。紅外對射管的本質(zhì)是一條線，只有當(dāng)碰觸這條線時才會監(jiān)測到，而熱釋電紅外傳感器是設(shè)防的一個區(qū)域，而不僅僅是一條線。出于安全因素的考慮，我們采用熱釋電紅外傳感器。圖312 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部電路圖 熱釋電紅外傳感器的工作原理：熱釋電紅外傳感器通過目標(biāo)與背景的溫差來探測目標(biāo)，其工作原理是利用熱釋電效應(yīng)，即在鈦酸鋇一類晶體的上、下表面設(shè)置電極，在上表面覆以黑色膜，若有紅外線間歇的照射，其表面溫度上升△T，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓△U。人體或者體積較大的動物都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10μm左右的紅外線，當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲涅耳透鏡濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源(熱釋電元件)上，紅外感應(yīng)源在接收到人體紅外輻射時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生△T并將△T向外圍電路輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號，實現(xiàn)監(jiān)測目標(biāo)的功能。 若實現(xiàn)聲光報警，那么發(fā)光二極管和蜂鳴器自然缺一不可。發(fā)光二極管采用允許最大電流偏大一點的型號，以防止5V電源直接接在二極管兩端燒壞二極管。而蜂鳴器采用普通的蜂鳴器即可達(dá)到所需的設(shè)計要求。圖313 聲光報警模塊電路 聲光報警電路工作原理：為了使二極管和蜂鳴器只有在有人闖入的情況下才會出現(xiàn)報警，所以此電路中引入了PNP型三極管8550，電流經(jīng)過R5電阻給三極管的基極加低電平，使得三極管導(dǎo)通，如此一來，蜂鳴器和發(fā)光二極管所在電路就形成了通路?？紤]到一般發(fā)光二極管最大允許電流為20mA，限壓值為2~，則二極管電阻約為2/=100Ω，所以二極管所串電阻應(yīng)約為100Ω。另一方面蜂鳴器選擇KC1201，5V蜂鳴器，電流十幾毫安就可以發(fā)聲，但不能過大，因此本電路選用其與100Ω的電阻串聯(lián)，這樣一來，二極管發(fā)光，同時蜂鳴器發(fā)聲，達(dá)到聲光報警的目的，其中按鍵開關(guān)K2為常閉開關(guān)，為了可以保證人為控制聲光報警電路的開關(guān)狀態(tài)，加入按鍵開關(guān)K2。 不管是光敏電阻模塊還是溫度檢測模塊，還是智能家居的另一輔助功能（自動啟動電飯鍋，飲水機(jī)等），要想對其引起的變化做出相應(yīng)的應(yīng)對機(jī)制，必須有一個電路在接收對應(yīng)的信號后做出相應(yīng)的處理措施，接下來逐一介紹：、飲水機(jī)、空調(diào)的應(yīng)對啟動電路模塊 根據(jù)溫度檢測模塊傳來的溫度高低，系統(tǒng)應(yīng)該智能的判斷是否符合主人所需的適宜溫度，并作出相應(yīng)變化，決定是否啟動空調(diào)或在接收主人短信后是否啟動自動做飯開關(guān)，而這些開關(guān)的開合需要有專門的芯片進(jìn)行驅(qū)動。這次我們選取了ULN2003A芯片來實現(xiàn)應(yīng)對電路的啟動。首先介紹ULN2003A： ULN2003A是一個7路反向器電路，即當(dāng)輸入端為高電平時，ULN2003A輸出端為低電平，當(dāng)輸入端為低電平時，ULN2003A輸出端為高電平。它是集成達(dá)林頓管IC，內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅(qū)動繼電器。 圖314 ULN2003A實體圖 ，在5V的工作電壓下能與TTL和CMOS電路直接連接，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。它是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陳列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點，適應(yīng)于各類要求高