【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 M 相關(guān)的寄存器等。時(shí)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。日歷、時(shí)間寄存器及控制字如表（1）所示。表中最后一位RD/W 為“0”時(shí)表示進(jìn)行寫操作，為“1”時(shí)表示讀操作。表31日歷、時(shí)鐘寄存器與控制字對(duì)照 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路的設(shè)計(jì)外部晶振接X1和X2引腳，VCC1接供電電源，VCC2接后備電源，SCLK、DSIO、CE接單片機(jī)引腳。電路如圖314所示。 圖314 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路 報(bào)警提示電路的設(shè)計(jì) 蜂鳴器簡(jiǎn)介蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器按工作方式主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型；按驅(qū)動(dòng)方式主要分為有緣蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器兩種類型。 有緣壓電式蜂鳴器工作原理（1）電磁式蜂鳴器：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器。（2）有源蜂鳴器：蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，直接給它一定的電壓就可以響。 電路的設(shè)計(jì)由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流比較小，所以直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器音聲比較小，驅(qū)動(dòng)LED比較暗淡，在蜂鳴器和LED正端加電源，負(fù)極接單片機(jī)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)有比較大的灌電流，所以能滿足設(shè)計(jì)需求，無(wú)需加其他器件。電路如圖315所示。 圖315 蜂鳴器報(bào)警電路 感光模塊的設(shè)計(jì) 光敏電阻簡(jiǎn)介光敏電阻（photocell）又稱光敏電阻器或光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。（1）組成 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。（2）功能 光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（~）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化。 光敏電阻傳感器模塊 （1）LM393工作原理光敏電阻傳感器模塊主要由光敏電阻、LM393電壓比較器和電位器組成。光敏電阻感應(yīng)光的強(qiáng)度，轉(zhuǎn)化為模擬電壓，并有模擬輸出；模擬電壓與電位器分壓后的參考電壓輸入LM393比較器比較，若大于參考電壓輸出高電平（數(shù)字1），若小于輸出低電平（數(shù)字0）。通過調(diào)節(jié)電位器，就可以調(diào)節(jié)光強(qiáng)度的閾值，當(dāng)光的強(qiáng)度是否閾值，傳感器感知輸出。 （2）LM393使用特點(diǎn) LM393是高增益,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合，則很容易產(chǎn)生振蕩。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào)，而且增加甚至很小的正反饋量(~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號(hào)是脈沖波形，并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快，則滯回將不需要；LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V無(wú)關(guān)，注意： 比較器的所有沒有用的引腳必須接地。LM393內(nèi)部電路如圖316所示。 圖316 LM393內(nèi)部電路（3）模塊參數(shù) ●可以檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度和光強(qiáng)； ●靈敏度可調(diào)（數(shù)字電位器調(diào)節(jié)）； ●； ●模擬量電壓輸出； ●數(shù)字開關(guān)量輸出（0和1）。（4）接口說明模塊在無(wú)光條件或者光強(qiáng)達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)，DO口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強(qiáng)超過設(shè)定閾值時(shí)，模塊D0輸出低電平。通過調(diào)節(jié)R2電位器調(diào)節(jié)比較電壓從而實(shí)現(xiàn)光照閾值調(diào)節(jié)。其中D2為電源指示，D1為輸出信號(hào)指示，C1為電源濾波電容，C2為光敏電阻濾波電容。電路如圖317所示。 ●第1腳：VCC； ●第2腳：GND； ●第3腳：DO數(shù)字量輸出接口（0和1）； ●第4腳：AO模擬量輸出接口。 圖317 光敏電阻傳感器電路 人體檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 光電傳感器原理簡(jiǎn)介光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。 紅外避障傳感器模塊（1）LM741簡(jiǎn)介L(zhǎng)M741是一種應(yīng)用非常廣泛的通用型8腳單通道運(yùn)算放大器集成電路。單位增益帶寬1MHz，輸入失調(diào)電壓6mV。由于采用了有源負(fù)載，所以只要兩級(jí)放大就可以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。本電路采用內(nèi)部補(bǔ)償，電路比較簡(jiǎn)單不易自激，工作點(diǎn)穩(wěn)定，使用方便，而且設(shè)計(jì)了完善的保護(hù)電路，不易損壞。（2）LM567工作原理LM567 為通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器，其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的②腳輸入音頻信號(hào)，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。用外接元件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對(duì)講機(jī)亞音頻譯碼，遙控等。管腳功能描述: ①、②腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。②腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。①腳所接電容的容量應(yīng)至少是②腳電容的2倍。③腳是輸入端，要求輸入信號(hào)≥25mV。⑤、⑥腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，且f2≈1/。⑧腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開路的三極管，允許最大灌電流為100mA。內(nèi)部電路如圖318所示。 圖318 LM567內(nèi)部電路（3）紅外避障模塊技術(shù)參數(shù)●輸出電流：100mA；●供電電壓：5V； ●消耗電流：DC25mA；●響應(yīng)時(shí)間： 2ms；●指向角：≤15176。,有效距離380CM 可調(diào)；●檢測(cè)物體：透明或不透明體；●工作環(huán)境溫度：25℃~+55℃。（4）電路設(shè)計(jì)當(dāng)傳感器工作時(shí)，發(fā)送器（紅外發(fā)射二極管）通過LM567控制下發(fā)送一定頻率的紅外光束，只要在前方一定角度范圍內(nèi)有障礙物，則有部分光束反射回來(lái)，光再通過接收器的前面的光學(xué)元件如透鏡和光圈濾出有效信號(hào)；接收器（光電二極管）感應(yīng)到反射光，則會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，然后經(jīng)過運(yùn)放器LM741放大后，再輸入LM567進(jìn)行解碼，如接收到的頻率和發(fā)送的頻率一樣，LM567輸出數(shù)字信號(hào)（0），表示有障礙物；否則輸出數(shù)字信號(hào)（1），表示無(wú)障礙物。并帶有有輸出指示燈。電路圖如圖319所示。 圖319 紅外避障傳感器電路 系統(tǒng)軟件流程 主流程體統(tǒng)上電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，配置I/O口、傳感器驅(qū)動(dòng)、液晶驅(qū)動(dòng)等，然后檢測(cè)紅外避障傳感器，判斷前方是否有人，若有讀取溫度傳感器溫度值和實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)間數(shù)據(jù)值；檢測(cè)光敏電阻傳感器，判斷光線強(qiáng)度；外部中斷口檢測(cè)是否有紅外遙控輸入，若有輸入，再配合是否有人和是否天黑兩個(gè)外部條件，對(duì)紅外接收頭接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行紅外解碼，再把解碼數(shù)據(jù)送入系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的子程序。系統(tǒng)主流程圖如圖41所示。圖41 系統(tǒng)主流程 紅外解碼子流程紅外解碼子程序，是程序通過定時(shí)器外部中斷的方式解碼出碼值數(shù)據(jù)，在以條件判斷的形式結(jié)合外部環(huán)境條件，計(jì)算出執(zhí)行功能數(shù)據(jù)、定時(shí)數(shù)據(jù)、溫度閾值數(shù)據(jù)。再每次解碼后蜂鳴器都會(huì)發(fā)出100ms的提示音。紅外解碼子流程如圖42所示。 圖42 紅外解碼子流程 執(zhí)行機(jī)構(gòu)子流程經(jīng)過紅外解碼后，得到控制命令。系統(tǒng)先處理實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)和溫度傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)控制命令數(shù)據(jù)，更具是否有人的條件驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)1，控制USB端口和LCD背光，沒人關(guān)閉LCD背光和USB口以節(jié)約電量的目的；再根據(jù)溫度閾值和實(shí)際溫度值的差值來(lái)計(jì)算出PWM波的脈沖寬度，并輸出PWM波；定時(shí)結(jié)束則關(guān)閉PWM波輸出并有定時(shí)結(jié)束提示音，提示時(shí)間一分鐘；同時(shí)更具外部光線強(qiáng)度智能開啟和關(guān)閉LED照明的繼電器開關(guān)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)子流程如圖43所示。 圖43 執(zhí)行機(jī)構(gòu)子流程 系統(tǒng)軟件編譯 編程語(yǔ)言選擇本系統(tǒng)主控芯片為51系列芯片，芯片編程可以選用匯編語(yǔ)言編程和C語(yǔ)言編程，匯編語(yǔ)言過程流程更清晰，代碼更優(yōu)化，不過介于本系統(tǒng)功能比較多，程序量比較大，故選擇C語(yǔ)言編程，編程便捷，更容易排錯(cuò)。 編譯器選擇KeilC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語(yǔ)言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。C51編譯器功能不斷增強(qiáng)，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision4IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。所以選擇Keil uVision4最為本次設(shè)計(jì)的集成開發(fā)工具。 硬件調(diào)試(1)檢查電路焊接好電路后，必須先認(rèn)真檢查電路連線是否有錯(cuò)誤。對(duì)照電路圖，按一定的順序逐級(jí)對(duì)應(yīng)檢查。特別要注意檢查電源是否接錯(cuò)，電源與地是否有短路，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯(cuò)，觀察焊點(diǎn)是否牢固，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。(2)排除電源故障在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，檢查VCC與GND之間電位，輸出啊電壓在 5V～。(3)通電觀察一定要確定電路板電源端無(wú)短路現(xiàn)象后，才能給電路接通電源。電源一經(jīng)接通，不要急于用儀器觀測(cè)波形和數(shù)據(jù)，而是要觀察是否有異常現(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。如果有，不要驚慌失措，而應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新接通電源。然后，再測(cè)量每個(gè)集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。(4) 指標(biāo)測(cè)試在電路調(diào)試正常之后，開始根據(jù)設(shè)計(jì)要求電路的進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試并記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后作出測(cè)試結(jié)論，以確定電路是否符合設(shè)計(jì)要求。如有不符，則應(yīng)仔細(xì)檢查問題所在。因此，要求在設(shè)計(jì)的全過程中，要認(rèn)真、細(xì)致，考慮問題要更周全。(1)抑制干擾源:抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)；減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)。常見的抑制干擾源的方法主要有以下幾個(gè)方面：●在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K到幾十K，)，減小電火花影響；●——，以減小IC對(duì)電源的影響。(2)切斷干擾傳播路徑：按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理；所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：●注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來(lái)，晶振外殼接地并固定；●電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源（如電機(jī)、繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離；●單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。 大功率器件盡可能放在電路板邊緣。 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真利用Keil uvision軟件進(jìn)行編譯，打開Keil uvision軟件后把所要編譯的工程，并設(shè)置目標(biāo)工程選項(xiàng)，然后單擊Build target命令對(duì)源程序文件進(jìn)行編譯。如果出現(xiàn)警告或者錯(cuò)誤，就必須去修改使程序正確，直至程序編譯成功。程序編譯界面如圖51所示。圖51 程序編譯界面源程序編譯通過，只表明了程序的語(yǔ)法正確，并不能保證程序能正常運(yùn)行，還需要該改程序的邏輯功能進(jìn)行調(diào)試。使用Keil軟件對(duì)其調(diào)試。首先，打開已經(jīng)編譯的單片機(jī)項(xiàng)目，選擇Debug下的start/stop Debug Session,進(jìn)入調(diào)試程序工作模式，重復(fù)點(diǎn)擊該選項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)在編輯模式和調(diào)試模式之間進(jìn)行切換。程序調(diào)試時(shí)，可單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行。連續(xù)執(zhí)行時(shí)，程序執(zhí)行速度很快，可以看到程序執(zhí)行的總體效果，但如果程序出錯(cuò)，就難以確認(rèn)出錯(cuò)的具體地方。單步執(zhí)行則可以每條指令的執(zhí)行結(jié)果，找出程序錯(cuò)誤所在，但耗時(shí)長(zhǎng)。因此，用戶可以先采用連續(xù)執(zhí)行，對(duì)懷疑或容易出錯(cuò)的地方執(zhí)行單步調(diào)試。某一些程序只有在特定條件下才會(huì)被執(zhí)行，此時(shí)可采用斷點(diǎn)設(shè)置，可在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后連續(xù)運(yùn)行程序，一但執(zhí)行該程序立即停止，這樣就可以觀察有關(guān)的變量