【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)系統(tǒng)時(shí)，若單片機(jī)采用 6MHz 的晶振，則 ADC0809的時(shí)鐘信號可以由單片機(jī)的 ALE 經(jīng)過一個(gè)二分頻電路獲取 ， 這時(shí) ADC0809 的時(shí)鐘頻率為 500KHz， A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 130μs[1]。 ADC0809 應(yīng)用 ADC0809 與單片機(jī)的連接可以采用查詢方式，也可采用中斷方式。圖 213為中斷方式連接的電路圖，由于 ADC0809 片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可直接與單片機(jī)接口。 圖 ADC0809 與單片機(jī)連接 圖 ADC0809 時(shí)序 15 這里由 和 WR聯(lián)合控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號端 (START)和 ALE 端， P2 口的低三位地址線加到 ADC0809 的 ADDA、 ADDB、 ADDC 端，用于控制選通模擬輸入通道。 啟動(dòng) ADC0809 的工作過程是：先送通道號地址到 ADDA、 ADDB、 ADDC，由 ALE 信號鎖存通道號地址，后讓 START 有效，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生 WR信號，使 ALE、 START 有效，鎖存通道號并啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 A/D 轉(zhuǎn)換完畢， EOC 端發(fā)出一正脈沖，申請中斷。中斷服務(wù)程序中，產(chǎn)生 RD 信號，使 OE 端有效，打開輸出鎖存器三態(tài)門， 8 位數(shù)據(jù)便讀入到單片機(jī)中。 物體檢測模塊和環(huán)境明暗檢測模塊 信號采集模塊包括物體檢測模塊和環(huán)境明暗檢測模塊，兩者功能如下： 物體檢測模塊：采用紅外傳感器檢測移動(dòng)的物體時(shí)，感應(yīng)的電壓變化大，靈敏度比較高，經(jīng)比較電路容易產(chǎn)生高低電平，適宜用于移動(dòng)物體的檢測，原理圖圖 檢測明暗模塊 16 如上。該模塊需要檢測小車的移動(dòng)，并根據(jù)小車的移動(dòng)進(jìn)行路燈開關(guān)的自動(dòng)控制。基于此目的采用紅外傳感器進(jìn)行檢測，當(dāng)傳感器檢測到小車時(shí)，傳感器給單片機(jī)一個(gè)信號，然后單 片機(jī)對路燈進(jìn)行合理控制，達(dá)到題目要求。 環(huán)境明暗檢測模塊：該模塊需要檢測環(huán)境光的變化，根據(jù)環(huán)境光的明暗進(jìn)行路燈開關(guān)的自動(dòng)控制?；诖艘蟛捎糜晒饷綦娮杞M成的分壓電路進(jìn)行檢測。 光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是在特定光的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。 在不同的光強(qiáng)下，光敏電阻的電阻值會(huì)發(fā)生明顯變化， 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光 通過檢測不同光強(qiáng)下電阻值的變化量來控制路燈的開和關(guān)[2]。 LCD 顯示模塊 液晶是一種介于液體與固體之 間的熱力學(xué)的中 間 穩(wěn)定相，其特點(diǎn)是在一定的溫度范圍內(nèi)既有液體的流動(dòng)性和連續(xù)性，又有晶體的各向異性，分子兩頭有極性。 液晶顯示器 LCD(Liquid Crystal Display)的驅(qū)動(dòng)方式由電極引線的選擇方式確定，一般有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和時(shí)分驅(qū)動(dòng)兩種，由于直流電壓驅(qū)動(dòng) LCD 會(huì)使液晶體產(chǎn)生電解和電極老化，從而大大降低 LCD 的使用壽命，所以驅(qū)動(dòng)方式多采用交流電壓驅(qū)動(dòng)。 由于現(xiàn)有的液晶顯示器通常都集成了液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用時(shí)直接對液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片操作即可，這里對于液晶的驅(qū)動(dòng)方式就不做過多的介紹 。 通常使用的 LCD 有兩種， 一種是字符型液晶顯示器 ， 一種是點(diǎn)陣式液晶顯示器。字符型 LCD 能夠顯示字母、數(shù)字、符號等 192 鐘 ASCII 碼對應(yīng)的字符 ，而點(diǎn)陣式液晶顯示器除了能夠顯示字符外還能夠顯示中文和圖形。 本體統(tǒng)采用點(diǎn)陣式液晶顯示器。利用點(diǎn)陣式液晶顯示器 可以實(shí)現(xiàn)中文的操作和提示界面，增強(qiáng)人機(jī)交互性，同時(shí)圖形顯示的引入也對設(shè)備的顯示性能有極大的改善。當(dāng)然 ， 點(diǎn)陣式液晶的操作和控制也相應(yīng)的比字符 型 液晶的復(fù)雜一些 [3]。 17 圖 LCD128*64 顯示 路燈控制模塊 鍵盤電路模塊 矩陣鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，一個(gè) 4*4 的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)含有 16 個(gè)按鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣鍵盤比獨(dú)立鍵盤相比，要節(jié)省很多的 I/O 口。 矩陣鍵盤的工作原理：按鍵設(shè)置在行列交點(diǎn)上，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到 +5V 上。平時(shí)無按鍵抖動(dòng)時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線如果為低，則行線電平為低；列線電平如果為高，則行線電平亦為高。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣按鍵是否被按下的 關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤中行列線為多鍵共用，各按鍵均影響改鍵所在行和列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并且做適當(dāng)?shù)奶幚恚拍艽_定閉合鍵的位置。 通過矩陣按鍵對系統(tǒng)進(jìn)行一定的設(shè)置。本太陽能路燈控制系統(tǒng)通過鍵盤設(shè)定。設(shè)計(jì)為 8 個(gè)按鍵，鍵盤結(jié)構(gòu)如圖 321 所示。可根據(jù)實(shí)時(shí)需求選擇 LED 太陽能路燈是處于何種工作模式，若選擇時(shí)控模式，可通過 SET 按鍵，選擇 UP、DOWN、 LIFT、 RIGHT 設(shè)定路燈系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)、分，按 ENTER 確認(rèn)，以保存設(shè)定的信息。 鍵盤電路設(shè)計(jì)如下圖所示，為了便于 設(shè)定且有直觀的人機(jī)操作界面，按鍵相 18 對偏多 【 4】 。 圖 矩陣鍵盤 路燈控制模塊 該模塊采用節(jié)能的 1W LED 燈，當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，單片機(jī)通過 AD 采集電路采樣點(diǎn)的電壓變化量后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 D41 W L EDD31 W L EDR1 31 50R1 21 50D4 MISOPA 2PA 1 圖 路燈控制電路 聲光報(bào)警模塊 采用聲光報(bào)警外接電路模塊，當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)（燈不亮），蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警信號，同時(shí)報(bào)警指示燈也會(huì)點(diǎn)亮 【 5】 。 19 R618Q190 12L1be e pV C CP D 0 R65 10D1V C CPD0 圖 聲光報(bào)警電路 串口通信模塊 max232 是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口 rs232 電平是 10v+10v， max232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ， 該器件包含 2 驅(qū)動(dòng)器、 2 接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路 [24]。 該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F電平 。電路連接圖如下圖所示 【 6】 。 圖 串口通信及其電平轉(zhuǎn)換 USB 通信模塊 USB 就是通用串行總線，具有高速傳輸、熱拔插、即插即用、配易于擴(kuò)展 及產(chǎn)品成本低等特點(diǎn)。是一種適應(yīng)低、中、高速的 PC 機(jī)外結(jié)總線，而且它還支持最多 127 個(gè)外設(shè)的同時(shí)串聯(lián)，目前成為 PC 機(jī)與外部通信的主流接口 20 圖 USB 通信模塊 時(shí)鐘模塊 時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。內(nèi)部方式：在 XTAL1和 XTAL2 端外接石英晶體做定時(shí)元 件，內(nèi)部反相放大自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。時(shí)鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，即若石英頻率為 6MHz，則時(shí)鐘頻率為 3MHz。外部方式：可以通過 XTAL1 和 XTAL2 接入外部時(shí)鐘 【 7】 。我們采用外部方式。 圖 時(shí)鐘模塊 電源模塊 采集的太陽能儲(chǔ)存在蓄電池，將蓄電池的電壓經(jīng)穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的 +5V 直流電源 【 8】。 V i n1GND2V o u t 3U8 7 8 0 512J9C30 .1 UC80 .1 UC44 7 0 UC71 0 0 U+ 5 V 圖 電源模塊 過流保護(hù) 我們 設(shè)計(jì) 的 負(fù)載輸出有獨(dú)立的控制 和檢測，具有完善的過流、短路保護(hù)措施 , 21 電路原理如 圖一 所示。設(shè)計(jì)了兩級保護(hù)：第一級采用了由 R7( Ω 康銅絲 )以及運(yùn)放 LM35比較器 LM393 等器件組成的過流、短路檢測電路，配合單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換及外部中斷響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)負(fù)載過流及短路保護(hù)，是一種硬件 +軟件的方式， LM358 的輸出送 A/D 轉(zhuǎn)換 模擬信號輸入端 IN0 口，用作過流信號識(shí)別，當(dāng)電流超過額定電流 20％并維持 30 s 以上時(shí)，確認(rèn)為過流；短路電流整定為 10 A，響應(yīng)時(shí)間為毫秒數(shù)量級。第二級采用了電子保險(xiǎn)絲保護(hù)，當(dāng)流經(jīng)電子保險(xiǎn)絲的電流驟然增加時(shí)，溫度隨之 上升。其電阻大大增加，工作電流大大降低，達(dá)到保護(hù)電路目的，響應(yīng)時(shí)間為秒數(shù)量級，過流撤消或短路恢復(fù)后電子保險(xiǎn)絲恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體，無須任何人為更換或維修。系統(tǒng)采用了兩級保護(hù)措施后， 預(yù)計(jì) 在長達(dá)數(shù)小時(shí)的負(fù)載短路 后 控制器 都不會(huì) 出現(xiàn)電路燒毀現(xiàn)象 ，能有效 解決用傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲只能對電路進(jìn)行一次性保護(hù)以及一旦器件燒毀必須人為更換的問題，同短路后需手動(dòng)復(fù)位或斷電后重新開啟的系統(tǒng)相比，也具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。簡化了太陽能路燈控制器維護(hù)，提高了系統(tǒng)的安全性能 【 9】 。 圖 負(fù)載輸出控制與檢測電路 太陽 能電池組件及負(fù)載 LED 開關(guān)控制 單片機(jī)檢測蓄電池電壓，防止過放。低于最低限值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出斷開電池開關(guān)信號。當(dāng) BATswitch1 為高電位時(shí)，經(jīng)過非門變?yōu)榈碗娢?，光耦工作，右?cè)電阻輸入信號為高電位， Q9工作，輸出高電位， Mosfet 開通。反之，當(dāng) BATswitch1為低電位時(shí)，經(jīng)過非門變?yōu)楦唠娢?，光耦不工作，右?cè)電阻輸入信號為低電位， 22 Q11 工作，輸出低電位， Mosfet 管關(guān)斷 [20]，如圖 315 所示。 1 2GND7VCC14U 8A74 F 14U6P I C 81 7R 42510R 362KC8104+ 5V+ 5V+ 5VQ98050Q 118550R 4430D 1315VQ 13I R F 54 0+ 15 VG N DG N DB A T _s w i t c h1 圖 蓄電池過放控制 單片機(jī)檢測 LED 負(fù)載電壓， LED 分為兩組，每組可提供 9W功率， 一起工作可提供 18W 功率。根據(jù)時(shí)段不同，有選擇的開啟 1 組或 2 組以此滿足功率需求，且在一定時(shí)段可節(jié)省能源。通過切斷一組 LED 可控制負(fù)載輸出為 18w 還是9w。原理同上 [21]。電氣原理圖如圖 316 所示。 3 4GND7VCC14U 8B74F 14U7P I C 817R 43510R 372KC9104+ 5VV C C+ 5VQ 108050Q 128550R 4530D 1415VQ 14I R F 540+ 15VG N DG N DL E D _s w i t c h1 圖 負(fù)載 LED 開關(guān)控制 本次系統(tǒng)電路搭建過程中的體會(huì) 接地問題是電路去噪關(guān)鍵 任何一個(gè)電路系統(tǒng)，都會(huì)涉及到接地問題，實(shí)際上，接地是極其重要的設(shè)計(jì)考慮?？梢允褂脙煞N不同的方法：一、使用拆分接地，其中包括模擬接地和數(shù)字接地，連接在一個(gè)點(diǎn)上；二、使用一個(gè)整體接地。使用拆分 法接地可以很方便的獲得最佳防噪性能。但可能遇到 RFI/EMI 問題。盡管使用單個(gè)接地板難以獲得優(yōu)良的設(shè)計(jì)，但可以更容易地把 RFI/EMI 問題最小化，因此本系統(tǒng)均使用單一接地方法。 電路中不希望任何數(shù)字回路電流沿直線流動(dòng)從而流過甚至接近其它模擬元 23 件，特別是處理低電平信號和 ADC 的元件。接地電流流經(jīng)低電阻，可能導(dǎo)致在接地中出現(xiàn)一些噪聲變化。如果來自模擬元件的接地電流從模擬部件返回電流遵循相同的路徑，則模擬信號中的噪聲將會(huì)增加，并且將顯示在放大器和 ADC 中。 如果決定使用兩個(gè)接地板，則數(shù)字和模擬接地排針應(yīng)該具有相同 的電位。大多數(shù)數(shù)據(jù)表示他們應(yīng)該為 100mV，后者有時(shí)為 50mV 或 250mV，但實(shí)際上它們應(yīng)具有相同的電位。電路系統(tǒng)中不應(yīng)該使用單個(gè)通孔將它們連接至接地板。應(yīng)該將它們單獨(dú)連接，盡量分開，距離盡可能為 2 到 3 厘米，原因是通路一般對于 1到 的指令產(chǎn)生電感。該 nH 級電感是通過高速數(shù)字邊緣率出現(xiàn)的大阻抗，這樣的阻抗足以使數(shù)字信號在通路上產(chǎn)生噪聲，該噪聲可以耦合至模擬接地，因此在 ADC 的輸入端產(chǎn)生模擬噪聲。因此應(yīng)盡量避免在相同位置的接地板中布置模擬地和數(shù)字地插針，但是一定要確保模擬和數(shù)字接地插針應(yīng)該有相同的電位，更重要的是，需要把數(shù)字輸出驅(qū)動(dòng)器回路排針與其它接地排針分隔開。 我們盡量在所有 IC 器件的電源輸入出采用一個(gè) 的瓷片電容和一個(gè)100uF 的電解電容并聯(lián)接地，形成一個(gè)電荷池，有效地抑制了 IC 對電源的影響。電容連線靠近電源并盡量短粗，一般我們直接用焊錫連接。模塊與模塊之間的信號用同軸線，可以有效地屏蔽