【文章內容簡介】 速放電，是 RST 引腳為高電平；當復位按鍵彈起后， +5V 電源通 過電阻對電容重新充電， RST 引腳端出現(xiàn)復位正脈沖。其持續(xù)時間取決于 RC 電路的時間常數(shù)，從而實現(xiàn)手動復位。復位電路如圖 所示。 圖 ：晶振電路 圖 ：復位電路 ： HCSR501 模塊電路 人體輻射的紅外線中心波長為 9～ 10um，而熱釋電紅外線傳感器的波長靈敏度在 ～ 20um 范圍內幾乎穩(wěn)定不變，所以實際系統(tǒng)中常采用的是熱釋電紅外線傳感器。熱釋電紅外線傳感器主要是以非接觸的形式對人體輻射的紅外線進 行檢測，將檢測到的紅外光譜轉變成微弱的電信號，然后通過放大電路將微弱的電信號放大，最后經單片機處理以達到驅動電路從而達到使感應燈泡發(fā)光的效果。由于 HCSR501 輸出端直接接單片機 I/O 口會有干擾，因此在此搭建一個三極管電路，從而消除干擾。電路圖如圖 所示。 圖 ： HCSR501 電路 該電路具體分析如下：當檢測到有人靠近時， OUT 輸出高電平 1，未檢測到時輸出低電平 0，當 OUT 為 1 時，三極管導通，hw 為 0，當 OUT 為 0 時，三極管沒有導通， hw 為 1，即檢測到有人時單片機口接收到低電平，反之接收到高電平。 檢測電路程序思想是當檢測到人體靠近時，進入自動調光環(huán)節(jié)，由于 HCSR501 只有在人體動作時才會輸出高電平信號，為了排除人體短時間內一直保持靜止狀態(tài)而產生的誤判斷，一旦檢測到人體動作后延時一段時間，在這段延時時間內若一直檢測不到人體動作則視為 人離開，臺燈關閉并在此進入檢測環(huán)節(jié)。若在延時時間內檢測到人體動作，則重新進入延時。程序框圖如圖 所示。 圖 ：檢測流程圖 檢測 開始 人體動作？ 進入調光模塊， 延時一段時間，并在 這段時間內不斷檢測 ：調光模塊電路 調光電路由一個光敏電阻和 PCF8591 芯片組成，光敏電阻的型號選用 5516，該模塊的基礎是光敏電阻具有光照越強，電阻越小的特性，采集光 敏電阻一端的電壓值，將此電壓值送入PCF8591，通過 AD 轉化轉化為數(shù)字信號，數(shù)字信號范圍為 0~0XFF 。 該電路具體分析如下：將光敏電阻一端的電信號送入 AIN1，通過 AD 轉換轉化為數(shù)字信號，將數(shù)字信號與設定的數(shù)值相比較，從而讓燈顯示不同的亮度。數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)讀取過程都是通過SCL（時鐘總線）和 SDA(數(shù)據(jù)總線）實現(xiàn)的。 SDA 與 SCL 構成IIC 總串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)， IIC 總線是 Philips 公司推出的芯片間串行傳輸總線，以兩根連線即可實現(xiàn)完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，具有規(guī)范完整、結構獨立 和使用簡單的特點。 圖 ：調光模塊電路圖 IIC 總線協(xié)議最重要的是起始信號，終止信號和應答信號。起始信號和終止信號由主機產生，應答信號是每次傳輸完成一個字節(jié)數(shù)據(jù)后必須有的 ，用于確認傳輸是否完成，主機向設備發(fā)一個字節(jié)數(shù)據(jù)后需要設備作應答，確認設備是否收到數(shù)據(jù)，主機收一個字節(jié)數(shù)據(jù)后需要向設備發(fā)一個應答信號，告訴設備數(shù)據(jù)是否收到。 （ 1）起始信號 :在時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高電平向低電平變化時啟動 IIC 總線。 (2) 終止信號 :在時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由低電平向高電平變化時停止 I2C 總線。 (3) 應答信號 :應答信號在第 9 個時鐘位上出現(xiàn)，接收器輸出低電平為應答信號 (A)，輸出高電平則為非應答信號 (/A)。 IIC 數(shù)據(jù)傳輸 :SCL 為 高電平時將 SDA 上數(shù)據(jù)發(fā)走，所以 SDA上數(shù)據(jù)必須在 SCL 為高電平期間保持穩(wěn)定， IIC 總線首先傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)最高位，最后是最低位。 起始信號，終止信號時序圖如圖 所示，數(shù)據(jù)傳輸時序圖如圖 所示。 ：紅外遙控模塊電路 紅外遙控電路由紅外發(fā)射與紅外接收兩部分組成，紅外發(fā)射即遙控器，紅外接收即紅外接收頭 HS0038， HS0038 接收到遙控器的鍵值，然后將鍵值與設定的值比較，從而控制臺燈工作。紅外發(fā)射電路如圖 所示，很顯然，當 TXD1=0 時，數(shù)據(jù)將被發(fā)射出去。紅外遙控電路圖如圖 所示。 圖 ：起始信號，終止信號時序圖 圖 ：數(shù)據(jù)傳輸時序圖 圖 ： 紅外發(fā)射電路 圖 ： 紅外遙控電路 ：發(fā)光電路的設計 發(fā)光電路圖如圖 （ a),(b),(c)所示。由于單片機的驅動能力很弱，因此單片機在此電路中只做控制。為了保護脆弱的主控芯片，通常在主控芯片的 并行界面 與外部受控設備的 并行界面 間添加 緩沖器 。當主控芯片與受控設備之間需要實現(xiàn)雙向 異步通信 時，自然就得選用雙向的八路 緩沖器 了， 74HC245 就是面向這種需求的。常見于同并口液晶屏、 并口打印機 、并口 傳感器或通訊模塊等設備的界面上。因此，本次驅動元件選用 74HC245。由電路圖可知，當單片機上 A0~A3 或者 D0~D3 上任意一個 I/O口為低電平時，對應的 LED 就會導通。 圖 （ a）： 發(fā)光電路圖 圖 （ b）： 發(fā)光電路圖 圖 （ c）： 發(fā)光電路圖 第 4 章：軟件部分 ：軟件思路總述 在完成硬件電路后軟件的設計成了整個設計的核心問題，本次設計默認模式是自動調控模式，也就是說開啟臺燈馬上進入人體檢測，若檢測到有人靠近即進入自動調光，在這不斷的檢測之中插入按鍵及遙 控的掃描，如果檢測到遙控或者按鍵動作則優(yōu)先進入相應的處理程序，按鍵和遙控鍵各有三個，相對應的功能分別是開關、模式調節(jié)、臺燈亮度調節(jié)，開關即臺燈的總開關，開關關閉則臺燈滅，無法對臺燈進行任何調節(jié)，模式調節(jié)負責在自動和手動兩種方式之間調節(jié)，臺燈亮度調節(jié)只有在手動模式下才能生效，用以手動調節(jié)臺燈亮度，亮度分為四檔。 ： PCF8591 的 A/D 轉化的實現(xiàn) ： PCF8591 程序介紹 PCF8591 程序是基于 IIC 協(xié)議的通信程序，它分為讀與寫兩個部分。寫程序包括了開始信號（ iicstart），寫字 節(jié)（ iicsendbyte），結束信號（ iicstop）及應答信號（ ACK==0），讀程序包括了開始信號（ iicstart），寫字節(jié)（ iicsendbyte），結束信號（ iicstop），應答信號（ ACK==0）和非應答信號（ ACK==1）。 :iicstart 程序 iicstart 的時序圖如圖 所示，由時序圖可知，當 SCL 為高點平時， SDA 由高電平到低電平的跳變?yōu)槠鹗夹盘?，且對高低電平持續(xù)時間有要求，具體過程如下： SDA=1， SCL=1，延時 5us，SDA=0， SCL=0，延時 5us。 圖 ： iicstart 時序圖 :iicstop 程序 iicstop 的時序圖如圖 所示，由時序圖可知，當 SCL 為高點平時， SDA 由低電平到高電平的跳變?yōu)榻K止信號，且對高低電平持續(xù)時間有要求，具體過程如下： SDA=0， SCL=1，延時 5us，SDA=1，延時 5us。 圖 ： iicstop 時序圖 ： iicsendbyte 程序 SDA 上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)必須在 SCL 為高電平期間保持穩(wěn)定，只有當 SCL=0 時 SDA 允許變化，由 IIC 協(xié)議知，寫數(shù)據(jù)總是先寫入高位，最后寫入低位。 ：應答信號 ACK 應答信號（ ACK）：處理器把數(shù)據(jù)發(fā)給外接 IIC 設備，如何知道 IIC 設備數(shù)據(jù)已經收到呢？就需要外接 IIC 設備回應一個信號給處理器。處理器發(fā)完 8bit數(shù)據(jù)后就不再驅動總線了（ SDA引腳變輸入），而 SDA 和 SDL 硬件設計時都有上拉電阻，所以這時候 SDA 變成高電平。那么在第 8 個數(shù)據(jù)位，如果外接 IIC設備能收到信號的話接著在第 9 個周期把 SDA 拉低，那么處理器檢測到 SDA 拉低就能知道外接 IIC 設備數(shù)據(jù)已經收到。其時序圖如圖 所示。其具體過程如下： SDA=1,SCL=0，延時2us， SCL=1， 延時 5us， if（ SDA==0),則產生應答信號，SDA=1,SCL=0。 ：非應答信號 ACK 在讀程序結束時設備發(fā)出非應答信號（ ACK=1)，表明讀取結束。其時序圖如圖 所示。 圖 ： 應答信號時序圖 圖 ：非 應答信號時序圖 ： iicreadbyte 程序 iicresadbyte 和 iicwritebyte 一樣，也是從高位先讀取數(shù)據(jù)，最后讀低位。 ：寫數(shù)據(jù) writeIIC IIC 總線系統(tǒng)中的每一片 PCF8591 通過發(fā)送有效地址到該器件來啟動。該地址包括固定部分和可編 程部分?？删幊滩糠直仨毟鶕?jù)地址引腳 A0、 A1 和 A2 來設置 。 IIC 總線協(xié)議中地址必須是起始條 件 后作為第一個位元組發(fā)送。地址字節(jié)的最后一位是用于設置以后數(shù)據(jù)傳輸方向的讀 /寫位。 如圖 所示，由于 A0， A1，A2 都接地，即都為 0，寫的時候最后一位為 0，即寫數(shù)據(jù)時寫的第一個位元組為 0X90。 發(fā)送到 PCF8591 的第二個位元組將被存儲在控制寄存器，用于控制器件功能。 控制寄存器的高半字 節(jié)用于允許模擬輸出，和將模擬輸入編程為單端或差分輸入。低半字節(jié)選擇一個由高半字節(jié)定義的 模擬輸入通道 。如果自動增量（ autoincrement）標志置 1，每次 A/D 轉換后通道號將自動 增加。 如果自動增量（ autoincrement）模式是使用內部振蕩器的應用中所需要的，那么控制字中模擬輸出 允許標志應置 1。 這要求內部振蕩器持續(xù)運行， 因此要防止振蕩器啟動延時的轉換錯誤結果。 模擬輸 出允許標志可以在其他時候復位以減少靜態(tài)功耗。 選擇一個不存在的輸入通道將導致分配最高可用 的通道號。所以，如果自動增量（ autoincrement） 被置 1，下一個被選擇的通道將總是通道 0。兩個半字節(jié)的最高有效位（即 bit 7 和 bit 3）是留給未來 的功能，必須設置為邏輯 0。控制寄存器的所有位在上電復位后被復位為邏輯 0。 D/A 轉換器和振蕩 器在節(jié)能時被禁止。模擬輸出被切換到高阻態(tài)。 其控制字的各個位如圖 所示，其中 D0， D1 是通道選擇位，本設計選擇 01， D2 為增量允許位，為1 時，每對一個通道轉換后自動切換到下一個通道進行轉換，為 0是不進行自動轉換。本設計選擇 0， D3 是固定位 為 0， D4， D5為模擬量輸入方式選擇位， 00：輸入方式 0，四路單端輸入； 01：輸入方式 1，三路差分輸入； 10：輸入方式 2，二路單端輸入，一路差分輸入； 11：輸入方式 3，二路差分輸入，本設計選擇輸入方式 0， D6 為模擬輸出允許位，本設計置 1， D7 為固定位 0，因此第二個位元組應發(fā)送 0X41。 圖 ：地址 圖 ：控制字 ：讀數(shù)據(jù) readIIC 由上可知地址的讀寫方式和控制字的讀寫方式，讀數(shù)據(jù)的第一個位元組寫入 0X91，然后是讀取數(shù)據(jù)。 ：紅外遙控的實現(xiàn) ： NEC 協(xié)議 NEC 協(xié) 議是眾多紅外遙控協(xié)議的其中一種，通過該協(xié)議實現(xiàn)了遙控器的紅外通信功能。 NEC 編碼的一幀由引導碼，地址碼，地址反碼，數(shù)據(jù)碼，數(shù)據(jù)反碼組成，如圖 所示，把地址碼和數(shù)據(jù)碼取反的作用是加強數(shù)據(jù)的正確性。 圖 ： NEC 協(xié)議 ：引導碼與連發(fā)碼 引導 碼顧名思義就是起始碼，引導碼一來，數(shù)據(jù)輸送就開始了，在 NEC 協(xié)議中，引導碼是由 9ms 高電平 + 低電平組成，如圖 所示。 當一個鍵按下超過 36ms，振蕩器使芯片啟動，將發(fā)射一組 108ms 的 編碼脈沖 ,這 108ms 發(fā)射代碼由一個引導碼 ,低 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,高 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,8 位數(shù)據(jù)碼（ 9ms~18ms）和這 8 位數(shù)據(jù)的反碼（ 9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過 108ms 仍未松開，接下來發(fā)射的代碼將僅由起始碼（ 9ms）和結束碼（ ） 組成，這就是連發(fā)碼，連發(fā)碼波形如圖 所示 。實際上人手的動作是很慢的，即使你快速的按下按鍵，可能對于芯片來說還是超過 108ms，所以如何處理連發(fā)碼是很關鍵的 。 圖 ：引導碼