【文章內(nèi)容簡介】 地順序傳輸，這種方式叫串行通信。串行通信又分為異步串行通信和同步串行通信，異步方式下，每發(fā)送一個字節(jié)都需要在接收和發(fā)送方進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，因此速度低，但可靠性高。而同步串行通信則分面向字符、面向比特和面向字節(jié)三種，一次傳遞一個由若干字節(jié)（或比特、字符）組成的數(shù)據(jù)塊。 串行異步通信在異步通信中，連接線不包括時鐘線，時鐘信號由發(fā)送端和接收端各自提供。因?yàn)檫B接的每一端都提供自己的時鐘信號，所以每個中斷的時鐘頻率必須保持一致，否則將產(chǎn)生失步。每個傳輸?shù)淖止?jié)都用一個起始位來與時鐘同步，以及一個或幾個停止位來表示傳輸字節(jié)的結(jié)束。串口通信中大多采用異步通信，如PC上的RS232C端口所使用的就是異步通信方式。異步通信有很多種格式，最通用的是8N1，在這種方式中，發(fā)送端以一個起始位表示傳輸開始，后跟8位數(shù)據(jù)，并以一個停止位表示一個字節(jié)傳輸結(jié)束。當(dāng)接收端辨認(rèn)出起始位后，就知道一個字節(jié)的傳輸開始了，并利用自己的時鐘讀取后面的8位數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到停止位后，就停止讀取，并把接收的數(shù)據(jù)送往接收緩沖。42中的N表示傳輸不使用奇偶校驗(yàn)位。 圖42 其中的N表示傳輸不使用奇偶校驗(yàn)位 RS485技術(shù)RS485是RS422的變型，RS422為全雙工，可同時發(fā)送和接收；RS485則為半雙工，在某一時刻，一個發(fā)送另一個接收。真正的多點(diǎn)總線應(yīng)由連接至多個驅(qū)動器和接收器構(gòu)成，并且其中任何一個均可發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，也就是說兩條信號線組成的單通道即可完成收發(fā)功能。RS485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS422的性能，允許雙總線上一個發(fā)送器驅(qū)動32個負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器。當(dāng)用于多站互聯(lián)時，可以節(jié)省信號線，便于高速遠(yuǎn)距離傳送。下表43為RS485的性能介紹。 表43 RS485的性能介紹。技術(shù)指標(biāo)參數(shù)接口方式RS485操作方式差動方式最大距離（m）1200（100kb/s）最大速率10Mb/s最大驅(qū)動器數(shù)目32最大接收器數(shù)目32接收靈敏度177。200mV驅(qū)動器輸出阻抗120kΩ接收器負(fù)載阻抗12 kΩ負(fù)載阻抗60ΩMAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS－485芯片，其結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個管腳控制這兩個引腳即可，在與單片機(jī)連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可，因此在串行通信中被廣泛使用。圖43為MAX485引腳結(jié)構(gòu)圖 圖43 MAX485引腳結(jié)構(gòu)圖 MAX485的電路設(shè)計(jì)MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。采用單一電源+5 V工作，額定電流為300 μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－485電平的功能。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機(jī)連接時只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當(dāng)A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100Ω的電阻。 可以串行口取電，可以驅(qū)動max232與max485實(shí)現(xiàn)通信。，加負(fù)載后降制3V左右。下圖44為Max485電路連接圖。圖44 MAX485電路連接圖 顯示電路設(shè)計(jì) LCD液晶顯示液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。 1602LCD液晶的基本參數(shù)以及引腳功能1602LCD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，下圖45為1602封裝尺寸圖：圖45 1602封裝圖 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引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表44： 表44 1602各引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Date I/O2VDD電源正極10D3Date I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Date I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（V/L）12D5Date I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Date I/O6E使能信號14D7Date I/O7D0Date I/O15BLA背光源正極8D1Date I/O16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。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。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。 本設(shè)計(jì)中1602LCD液晶的接口電路下圖46位1602LCD液晶在本電路中的連接圖。 圖46 1602LCD液晶連接圖 鍵盤電路設(shè)計(jì)鍵盤是單片機(jī)不可缺少的出入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的紐帶。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤。在單片機(jī)中使用的都是非編碼鍵盤，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨(dú)立是鍵盤、行列式（又稱矩陣式）鍵盤等。 矩陣式鍵盤掃描的結(jié)構(gòu)和工作原理 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖47。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。由此可見，需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 圖47 矩陣式按鍵接口原理矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，上圖中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了，這種逐列檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤進(jìn)行掃描。 矩陣式鍵盤的電路設(shè)計(jì)鍵盤的工作方式一般有編程掃描方式和中斷掃描方式兩種。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到單片機(jī)及時響應(yīng)按鍵操作，不過多地占用CPU的工作時間，就選擇了中斷掃描方式。圖8為4*4矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)圖，共有16個按鍵，每個按鍵都規(guī)定一個鍵號，分別為bed 1 room 1,bed 2 room 1,……bed4 room 4。同時對每一個用戶設(shè)置優(yōu)先級別，1號房間的優(yōu)先級大于2號房間，2號大于3號，3號大于4號，而且每個房間也設(shè)了優(yōu)先級，都是1號床大于2號床，2床大于3床，3床大于4床。 圖48 4*4矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)圖 聲光控制電路設(shè)計(jì) 聲音控制的電路設(shè)計(jì)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)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,～，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。下圖49為蜂鳴器控制電路圖。 圖49 蜂鳴器控制電路 發(fā)光控制的電路設(shè)計(jì)發(fā)光二極管簡稱LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?。?dāng)在發(fā)光二極管PN結(jié)上加正向電壓時，PN結(jié)勢壘降低，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動大于漂移運(yùn)動，致使P區(qū)的空穴注入到N區(qū)，N區(qū)的電子注入到P區(qū)，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會產(chǎn)生復(fù)合，復(fù)合時產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn)，因此而發(fā)光。發(fā)光二極管在制作時，使用的材料有所不同，那么就可以發(fā)出不同顏色的光。其原理如圖410 圖410 LED 發(fā)光原理發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。發(fā)光二極管的外形有：圓形、長方形、三角形、正方形、組合形、特殊形等。常用的發(fā)光二極管應(yīng)用電路有四種，即直流驅(qū)動電路、交流驅(qū)動電路、脈沖驅(qū)動電路、變色發(fā)光驅(qū)動電路。 使用LED作指示電路時，應(yīng)該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應(yīng)根據(jù)不同的使用電壓和LED所需工作電流來選擇。 ~ V，其工作電流一般取10~20 mA為宜。下圖411為光控電路設(shè)計(jì)。圖411為光控電路設(shè)計(jì)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)5 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖主程序完成系統(tǒng)初始化及各個程序之間的聯(lián)系任務(wù)。具體主程序流程圖如圖51： 圖51 主程序流程圖 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)總共用到16個按鍵，按鍵的數(shù)量較多，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上。這樣，一個端口就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之前將端口線用于鍵盤多出一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越大。矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的 I/O口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。它的流程圖如圖52所示：開始初始化鍵盤掃描取鍵值延時液晶顯示返回 圖52 鍵盤掃描流程圖 LCD液晶顯示程序設(shè)計(jì)LCD液晶顯示器是一種被動式的驅(qū)動器，與LED不同，它本身并不會發(fā)光，而是利用液晶在電壓作用下，能改變光線通過方向的特點(diǎn)而達(dá)到顯示白底黑字或黑底白字的目的。它具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。我在這里所選用的是1602LCD液晶顯示。1602LCD液晶是字符型的，它的顯示模塊專門用于顯示字符、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。1602可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0D7，和RS、R/W、EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。LCD1602的顯示模塊包括LCD顯示屏、控制器、驅(qū)動器、少量電阻等。其軟件部分的設(shè)計(jì)流程圖如圖53是開始清屏并光標(biāo)復(fù)位單片機(jī)發(fā)出命令準(zhǔn)備寫入數(shù)據(jù)執(zhí)行顯示命令液晶顯示應(yīng)答否圖53 1602LCD的設(shè)計(jì)流程圖天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié) 論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我選擇了做實(shí)物的課題，這不僅是對我的一種鍛煉，也是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合檢查。從開始設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)的完成，我感覺收獲很多，不僅在理論上有了很大的升華,并且還在實(shí)踐中鍛煉了自己，使自己成長了許多。論文首先對整個系統(tǒng)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了簡單的介紹，并進(jìn)性了方案比較，選擇出了最優(yōu)越的方案。最終驗(yàn)證出了系統(tǒng)工作的整體框圖。在此基礎(chǔ)上，介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的各個組成部分的功能特性，在理論上對整個系統(tǒng)有一定了解的情