【文章內(nèi)容簡介】 運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，可以按下復位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。8051系列單片機在當RST引腳上的高電平持續(xù)兩個機器周期以上即可復位，所以VCC上電時，電容C3充電，在電阻R1上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位；幾個毫秒后，C3充滿，電阻R1上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下按鈕，C3放電。按鈕松開，C3又充電，在電阻R1上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。晶振全稱晶體振蕩器，在單片機工作中晶振電路起到了非常重要的作用。它結(jié)合了單片機的內(nèi)部電路，為單片機工作提供了最基本的時鐘信號。，用于得到精確的9600及19200波特率。在實際焊接最小系統(tǒng)的過程中，VCC口額外添加了一個LED電源指示燈，只要聯(lián)通電源指示燈就會亮起，電源按鈕用來控制最小系統(tǒng)的通/斷電。實際單片機最小系統(tǒng)成品如圖32：圖32 單片機最小系統(tǒng)成品無線收發(fā)模塊選擇WSN1101無線透傳模塊，WSN1101無線透傳模塊是一款高穩(wěn)定性、高性價比、低功耗的無線微功率透明數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。該模塊相對一般模塊具有尺寸小、靈敏度高、傳輸距離遠、通訊速率高、內(nèi)部自動完成通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)收發(fā)控制等特點。模塊利用了多頻段、多信道來降低傳輸過程中的干擾以提高傳輸性能。模塊具體功能參數(shù)如下：①工作頻段：433MHz；②GFSK調(diào)制方式，半雙工通訊，空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換、連接、控制自動完成；③接收靈敏度高達116dBm，傳輸距離100200米；④接收工作電流10mA，休眠電流20uA；⑤通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換及射頻收發(fā)切換自動完成，簡單易用；⑥串口速率1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600/115200，可通過軟件配置；⑦寬電壓范圍工作：；⑧用戶可以通過PC串口、單片機串口以及遠程無線配置方式，設置串行速率、工作信道、發(fā)射功率等參數(shù)。模塊具體外觀如圖33：圖33 WSN1101模塊外觀透明傳輸就是在傳輸過程中，對外界透明，就是說你看不見他是傳送網(wǎng)絡，不管傳輸?shù)臉I(yè)務如何，只要負責將需要傳送的業(yè)務傳送到目的節(jié)點，同時保證傳輸?shù)馁|(zhì)量即可，而不對傳輸?shù)臉I(yè)務進行處理，簡單的來說就是發(fā)送什么接收的就是什么，這樣就省去了普通無線收發(fā)模塊之間的收發(fā)協(xié)議的編寫。不使用無線透傳模塊時，左邊設備向右邊設備發(fā)送數(shù)據(jù)是通過TXD端口串口發(fā)送，右邊設備的RXD端口接收發(fā)送的串口數(shù)據(jù)，反之亦然，如圖34：圖34 設備數(shù)據(jù)發(fā)送原理圖而使用了無線透傳模塊后，左邊的設備向模塊發(fā)送串口數(shù)據(jù)，左邊模塊的RXD端口收到串口數(shù)據(jù)后，自動將數(shù)據(jù)以無線電波的方式發(fā)送到空中，右邊的模塊能自動感應并接收數(shù)據(jù)，從TXD端口還原發(fā)送最初左邊設備所發(fā)的串口數(shù)據(jù)至接收端的RXD端口，反之亦然，原理圖如圖35：圖35 無線透傳模塊數(shù)據(jù)發(fā)送原理圖無線透傳模塊擁有5個管腳，各管腳定義如下表：表31 管腳定義表管腳名稱方向說明1VCC模塊供電2GND模塊接地3TXDOUTPUT模塊發(fā)送4RXDINPUT模塊接收5SETINPUT模塊配置具體連接方式為，電腦上位機通過USB轉(zhuǎn)TTL串口模塊引出5V、GND、TXD、RXD四條引線并連接到無線透傳模塊作為發(fā)送模塊的對應管腳，而無線透傳模塊作為接收模塊的一端由單片機引出5V、GND、TXD、RXD四條引線并連接到對應管腳，即可完成連接。 LED發(fā)光原理羅瑟夫（）在1923年就發(fā)現(xiàn)了半導體中偶然形成的PN結(jié)光發(fā)射現(xiàn)象，其發(fā)光機理是，當在PN結(jié)兩端注入正向電流時，注入的非平衡載流子（電子空穴對）在擴散過程中復合發(fā)光，這種發(fā)射過程主要對應光的自發(fā)發(fā)射過程。我們最常用的LED是INGaAsP/INP雙異質(zhì)結(jié)邊發(fā)光二極管。制作半導體發(fā)光二極管的材料是重摻雜的，在熱平衡狀態(tài)下的N區(qū)有很多遷移率很高的電子，P區(qū)有較多遷移率較低的空穴，由于PN結(jié)阻擋層的限制，常態(tài)下兩者不能發(fā)生復合。而當給PN結(jié)加以正向電壓時，溝區(qū)導帶中的電子則可逃過PN結(jié)的勢壘進入到P區(qū)另一側(cè)，于是在PN結(jié)稍偏于P區(qū)一邊的地方處于高能態(tài)德爾電子與空穴相遇時，便產(chǎn)生發(fā)光復合，光的波長則取決于材料的禁帶寬度Eg。由于不同材料的禁帶寬度不同，所以由不同材料制成的LED可以發(fā)出不同波長的光。 88LED模塊顯示原理88LED模塊由8行8列共64個LED組成，用以顯示各種文字或圖形，如圖36。圖36 88LED模塊外觀數(shù)據(jù)它的工作原理如圖37，模塊內(nèi)部分別將各行LED的正極串聯(lián)，將各列LED的負極串聯(lián)，當?shù)趚行接通電源正極，第y列接通電源負極，當正向電壓大于LED死區(qū)電壓時，電流導通，對應的第x行第y列LED燈點亮。88LED模塊的兩排引腳一排是陽極引腳，分別對應模塊從上到下的8行，另一排為陰極引腳，分別對應從左到右的8列，在對應引腳上給電即可使對應行列的LED燈點亮。圖37 88LED模塊內(nèi)部電路 LED驅(qū)動電路設計當向LED原件施加正向電壓時，流過它的正向電流使其發(fā)光。因此LED的驅(qū)動就是解決如何使其PN結(jié)處于正向偏置的問題。而且為了控制它的發(fā)光強度，還要解決其正向電流的調(diào)節(jié)問題。具體的驅(qū)動方法可以分為直流驅(qū)動、恒流驅(qū)動和脈沖驅(qū)動：①直流驅(qū)動直流驅(qū)動是最簡單的驅(qū)動方式，LED的工作點由電源電壓Vcc、串聯(lián)電阻R和LED器件的伏安特性共同決定。這種驅(qū)動方式適合于LED器件較少，發(fā)光強度恒定的情況。例如公交車恒定顯示“XX路”等字樣的情況。②恒流驅(qū)動由于LED器件的正向特性較陡，加上器件的分散性，使得在同樣電源電壓和同樣的限流電阻的情況下，各器件的正向電流并不相同，從而引起發(fā)光強度的差異。若對LED器件進行恒流驅(qū)動，只要恒流值相同，發(fā)光強度就比較接近，晶體管的輸出具有橫流特性，所以可以用晶體管驅(qū)動LED。一般LED允許的連續(xù)工作電流在20mA左右，除了紅色LED有飽和現(xiàn)象外，其他顏色LED的亮度基本上與流過的電流成比例。③脈沖驅(qū)動利用人眼的視覺惰性，采用向LED器件重復通電的方式使之點亮，就是脈沖驅(qū)動方式。脈沖驅(qū)動的主要應用有兩個方面：掃描驅(qū)動和占空比驅(qū)動。掃描驅(qū)動的主要目的是節(jié)約驅(qū)動器，簡化電路，如N行LED共用一列數(shù)據(jù)，稱其為1/N掃描方式。占空比控制的目的是調(diào)節(jié)器件的發(fā)光強度，用于圖像顯示中的灰度控制。以上三種驅(qū)動方式，在實際中往往是組合在一起使用的。例如，在顯示圖像的驅(qū)動電路中，既使用了掃描驅(qū)動，又用到了占空比驅(qū)動和恒流驅(qū)動。而LED模塊的顯示一般由動態(tài)掃描實現(xiàn)。本設計采用LED列掃描方式進行顯示，采用兩塊74HC595移位寄存器芯片負責行輸出數(shù)據(jù)，每片負責8行LED點陣，兩塊74HC164移位寄存器芯片負責列掃描數(shù)據(jù)，每片負責8列LED點陣，一共使用5個I/O口，分別為行數(shù)據(jù)輸出位、行掃描時鐘位、行數(shù)據(jù)鎖存位、列數(shù)據(jù)輸出位、列掃描時鐘位。74HC164負責快速輪流點亮對應列，74HC595負責輸出對應行的顯示數(shù)據(jù)，反復循環(huán)點亮，通過人眼的視覺殘留特性顯示圖像。74HC959具有一個8位移位寄存器和8位輸出鎖存器，可以將單片機發(fā)送的串行信號轉(zhuǎn)為并行輸出，達到了節(jié)省I/O口的目的，而且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)準備與顯示任務的同時進行；而74HC164較74HC959少了一個鎖存器，所以用來做LED的列掃描行選輸出即可。仿真電路如圖38：圖38 LED驅(qū)動電路仿真圖然而實際中，由于74HC164的輸出不足以驅(qū)動LED模塊，所以焊接時增加了三極管以增大驅(qū)動電流，并在74HC595及74HC164的輸出額外添加了限流電阻以保護電路。焊接實物如圖39：圖39 LED顯示模塊實物圖由于LED點陣及無線接收模塊運行起來較為耗電，所以需要尋找一種較為穩(wěn)定、成本低廉的供電方式，由于干電池供電由于其電量小，顯示時要經(jīng)常更換新電池，又因為采用USB供電不符合本設備無線移動顯示的定位，所以選擇用大容量蓄電池供電。電源模塊采用7V蓄電池供電，低壓差三端穩(wěn)壓器LM2940將7V輸入電壓轉(zhuǎn)為5V電壓輸出，降低脈動紋波對電路的影響，提高輸出電流的質(zhì)量，而且在輸出端添加了一個LED指示燈用來顯示電路的通/斷電。具體仿真電路如圖310：圖310 電源模塊仿真電路圖4. 軟件系統(tǒng)設計Keil IDE uVision3集成開發(fā)壞境是Keil Software公司開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具。Keil是目前最流行的開發(fā)5l系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境(uVision)將這些部分組合在一起?？梢酝瓿?