【文章內(nèi)容簡介】 。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫 )、 FFH(讀 )。 寄存器名稱 命令字 取值范圍 各位內(nèi)容 寫 讀 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10SEC SEC 分寄存器 82H 83H 0059 0 10MIN MIN 小時寄存器 84H 85H 0112 或 0023 12/24 0 A HR HR 日期寄存器 86H 87H 0128,29,30,31 0 0 10DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 0112 0 0 0 10M MONTH 周寄存器 8AH 8BH 0107 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 0099 10YEAR YEAR DS1302 與 CPU 的連接 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。其中，時鐘的顯示用 LCD。 實際上，在調(diào)試程序時可以不加電容器，只加一個 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的 晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用 CPU 一個口線即可。 LCD 還可以換成 LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊LCM101，內(nèi)含看門狗 (WDT)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動電路，并有內(nèi)置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單片機、 IC接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為 2μ A (典型值 )，省電模式時小于 1μ A，工作電壓為 ～ ， 顯示清晰。 圖 DS1302 寄存器與控制字對照表 1 第二章 硬件電路設(shè)計 電路分為 七個部分，分別是電源部分、顯示部分、鳴響提示部分、紅外線接收部分、時鐘控制部分、電機控制執(zhí)行部分、單片機主控器件部分。 下面逐一分析： 電源部分硬件 電路 設(shè)計 通過一帶有整流電路的 12V 變壓器外接市電（ 220V）后，輸入直流 12V 電壓 ，如圖 所示 。右邊兩個是 12 伏的電源濾波電容，一般大電容旁邊并聯(lián)一個小電容的目的是降低高頻內(nèi)阻，因為大的電解電容一般采用卷繞工藝制造，所以等效電感較大，小電容可以提供一個小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源全頻帶內(nèi)阻。然后輸出電壓為 +12V 的 VDD，為控制繼電器提供工作電壓。同 時經(jīng)過 3端集成穩(wěn)壓器 LM7805 穩(wěn)壓后輸出 +5V 電壓 VBB,為訊響電路、紅外接收電路、顯示電路提供電源， 5V 電源經(jīng)過二極管 D限流電阻 R18=51 后，為單片機提供 VCC 電壓，BATTERY 是直流供電電源，電壓為 3V～ ,在本電路中為了節(jié)省成本，使用兩節(jié) 5 號普通電池， C6和 C7 是單片機電源濾波電容。平時交流電正常的情況下，5V 電源為單片機供電的同時，也為電池浮充電，大大延長了電池的使用壽命，當(dāng)交流電停電的時候，電池僅為單片機供電，單片機在掉電狀態(tài)下維持時鐘的正常走時， VBB 供電被 D4 隔斷。在控制器設(shè)置 成手動控制時，單片機除執(zhí)行任務(wù)外，均處于睡眠狀態(tài)，遙控器信號的到來，單片機從睡眠中喚醒，恢復(fù)正常工作，所以手動狀態(tài)下當(dāng)交流停電時，電池的耗電電流更小。 圖 供電部位電路設(shè)計圖紙 此處為市電 220V交流供電電源 此處為 12V 直流供電電源 1 顯示部分硬件電路設(shè)計 顯示電路設(shè)計，考慮到本設(shè)計是作為一般家庭的自動控制窗簾，所以采用的是四位數(shù)碼管來顯示實時時間、調(diào)開窗簾時間、關(guān)窗簾時間，在開窗簾、關(guān)窗簾的時候在數(shù)碼管上不作任何提示，但是伴隨有聲音提示。這部分電路最大的優(yōu)點就是經(jīng)濟(jì)實惠，最大的缺點就是欠美觀及不能反映窗簾動作情況。如果此系統(tǒng)作為大型別墅、賓館、飯店、寫字樓、歌舞廳 、影劇院、會議廳、銀行、學(xué)校、醫(yī)院等各種公共場所，可以把這部分電路設(shè)計為液晶屏顯示，當(dāng)然顯示的就不僅僅是時間了，還包括年、月、星期。 四位數(shù)碼管顯示， 如圖 所示， 在一般情況下顯示實時時間，在需要調(diào)節(jié)開窗簾時間的時候，通過軟件的控制作用，數(shù)碼管將顯示此開定時時間；同樣在需要調(diào)節(jié)關(guān)窗簾時間的時候，數(shù)碼管將顯示此關(guān)定時時間。因為在開窗簾、關(guān)窗簾、停窗簾的時候有明顯的動作現(xiàn)象，很容易觀察到，所以沒有設(shè)定在數(shù)碼管上顯示出來。 P1 口的 、 、 、 分別接 四個三極管，當(dāng)其中一個引腳背拉為低電平 的時候，與該引腳相連的三極管便 導(dǎo)通，此三極管便驅(qū)動與它相連接的數(shù)碼管，然后送入該位應(yīng)該顯示的字形碼 。 此引線接低電平 圖 數(shù)碼顯示部分硬件電路 1 鳴響部分硬件電路設(shè)計 鳴響電路可以設(shè)計成一個單獨的單元來控制，用一個獨立的按鍵來控制它的開與關(guān)，但是紅外線發(fā)射遙控器是采用彩色電視機上的遙控器，而非專用遙控器，考慮到使用的按鍵較多時容易讓用戶記不清各個鍵對應(yīng)的功能，所以容易產(chǎn)生誤操作；別外考慮到可以選取一個功率比較小，聲音比較悅耳的陶瓷喇叭，這個喇叭一方面能掩蓋電機和窗簾發(fā)出來的噪聲，另一方面也能作為檢錯用。一般情況下人們不會把它當(dāng) 噪聲來看待。 鳴響電路與單片 機的一個 P 口引腳相連，應(yīng)程序設(shè)定在開 窗簾和關(guān)窗簾的時候都會伴隨著聲音。喇 叭采用小功率的陶瓷音源，聲音不會很大。 音頻信號輸出，音頻信號通過 R C10 輸入 到三極管 V6 的基極上，放大后推動發(fā)聲 器 Y1發(fā)。二極管 D3用來提供 C10 的放電回 路，保證交流信號的正常耦合。 紅外接收部分硬件電路設(shè)計 圖 鳴響部分硬件電路設(shè)計 1 紅外線接收電路使用一個集成紅外接收器，型號是 TSOP1838，靜態(tài)時輸出端輸出高電平，當(dāng)接收到紅外信號后，按紅外信號的數(shù)據(jù)波形輸出負(fù)脈沖數(shù)據(jù)信號。 紅外信號輸出到單片機的 ，該口對應(yīng)的第二功能是外部中斷 0 (INT0)，利用該口的第二功能，一旦紅外線信號到來， 被拉低，單片機中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號。開啟中斷功能的目的，既減輕了單片機的工作負(fù)擔(dān)，又保證接收到的紅外信號的完整性，同時在手動工作狀態(tài)下，單片機進(jìn)入睡眠后，利用外部中斷功能完成對單片機的喚醒。 時鐘控制部分硬件電路設(shè)計 DS1302 主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 32768Hz 晶振，開窗簾時 間，關(guān)窗簾時間都保存在 DS1302 自帶的 RAM 中，不需要單獨的 EEPROM。 要特別說明的是備用電源 B1，可以用電池或者超級電容（ 10 萬 uF 以上）。雖然 DS1302 在主電源掉電后，耗電很小，但如果要長時間保證時鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫娔X主板上的那種 充電電池。如果斷電時間較短（幾小時或幾天）時，就可以用漏電較小的普通電解電容代替。 100uF 就可以保證 1 小時的正常走時。 DS1302 在第一次 加電后，須進(jìn)行初始化操作，初始化后就可以按正常方法調(diào)整時間及升降 窗簾時間 。如下圖 所示。 電機部分硬件電路設(shè)計 電機執(zhí)行電路，為了減輕單此引線接低電平 此引線接 圖 紅外接收硬件電路圖 圖 時鐘控制部分電路設(shè)計 1 片機的工作負(fù)荷，提高單片機的抗干擾能力，所以電機不直接由單片機來驅(qū)動。當(dāng)繼電器的觸點打開時 ,沒有漏電流 .也就是說 ,斷開狀態(tài)的電阻非常大 (接近無窮大 ),此時觸點兩側(cè)的電壓可達(dá) 1500V。當(dāng)觸點合上時 ,接通電阻極低 ,所以繼電器的功率非常小 .因此繼電器不會發(fā)熱 ,通常也不需要散熱器 。電磁繼電器的購買成本通常比半導(dǎo)體驅(qū)動器件低 。繼電器的打開時間一般是毫秒級的 ,相比之下 ,半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)時間是微秒級的。 電機執(zhí)行部分完全受單片機的控制，通過單片機的 和 完成。單片機復(fù)位狀態(tài)下 和 輸出高電平，三極管 V V2， V V5 截止，兩個繼電器J J2 釋放狀態(tài)，方向可逆的電動機因無電源供電而停止。當(dāng) 或者 其中有一個被拉低后，兩個繼電器便會有一個導(dǎo)通，例如 拉低后 V1 導(dǎo)通、V4導(dǎo)通， J1吸合，電機得電轉(zhuǎn)動，當(dāng)只有 拉低后，電機則反方向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了窗簾的拉開和關(guān)閉。兩個繼電器的工作狀態(tài)受單片機控制，在同一個時間內(nèi)兩個繼電器僅能有一個吸合。即便是在電機工作期間，操作了反向轉(zhuǎn)動按鍵，單片機也是先釋放當(dāng)前工作的繼電器，并延時 一段時間后再吸合另外一個繼電器，防止了電機正反工作線圈同時通電的冒險。 電路圖見下圖 。 接控制線 接控制線 圖 電機控制部分電路設(shè)計 1 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 該系統(tǒng)最重要的部分就是程序的編寫，如果軟件編寫的科學(xué)就能體現(xiàn)出該系統(tǒng)功能的完整性、實用性、經(jīng)濟(jì)性。軟件部分的編寫主要分為紅外線解碼程序、時鐘芯片 DS1302 控制程序、數(shù)碼顯示程序、遙控控制程序這四大部分來闡述。 紅外線解碼的設(shè)計 該系統(tǒng)采用長虹彩電 K11F 型遙控器，產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組，其中前 16 位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機種遙 控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定高 8位地址為 0BFH，低 8 位地址為 40H；后 16 位為 8位操作碼 (功能碼 )及其反碼。 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32位二進(jìn)制碼，周期約為 108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進(jìn)制 0和 1的個數(shù)不同而不同，大約在45～ 63ms 之間。 當(dāng)一個鍵按下超過 36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖 ,這 108ms 發(fā)射代碼由一個起始碼 (9ms),一個結(jié)果碼 (),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 (連發(fā)代碼 )將僅由起始碼 (9ms)和結(jié)束碼 ()組成。 代碼寬度算法： 16 位地址碼的最短寬度： 16=18ms 16 位地址碼的最長寬度： 16=36ms。 易知 8 位數(shù)據(jù)代碼及其 8 位反代碼的寬度和不變 :(+)8=27ms。所以得 32 位代碼的寬度為 (18ms+27ms)~(36ms+27ms) 解碼的關(guān)鍵是如何識別 0 和 1,代碼格式 (以接收代碼為準(zhǔn) ,接收代碼與發(fā)射代碼反向 )。從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn) 0、 1均以 的低電平開始 ,不同的是高電平的寬度不同 ,0為 ,1為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別 0和 1。如果從 低電平過后，開始延時， 以后，若讀到的電平為低，說明該位為 0，反之則為 1，為了可靠起見，延時必須比 長些，但又不能超過 ,否則如果該位為 0，讀到的已是下一位的高電平，因此取 (+)/2= 最為可靠， 一般取 左右均可；根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待 9ms 的起始碼和 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。 根據(jù)以上分析可得出解碼程序流程如下： 有信號產(chǎn)生中斷→ EA 清零→延時小于 9ms(低電平 )→等待高電平的到來→延時小于 (高電平 )→等待下一次高電平的到來→延時 左右→讀區(qū) 腳電平值→再等待下一次高電平的到來→延時 左右→讀取 腳電平值 ,依次取得 32位代碼 ,前 16位為識別碼 ,后 18位既為 8位數(shù)據(jù)碼和 8位數(shù)據(jù)反碼。集體流程框圖見 。 1 DS1302 的控制程序 I2C 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時鐘 SCL構(gòu)成的串行總線 ,可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在CPU 與被控 IC 之間、 IC 與 IC之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率 100kbps。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上 ,但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作 ,所以每個電路和模塊都有唯一的地址 ,在信息的傳輸過程中 , I2C 總線上并接的每一模塊電路既是主控器 (或被控器 ),又是發(fā)送器 (或接收器 ),這取決于它所要完成的功能。 CPU 發(fā)出的控制信號分為地址碼和控制量兩部分 ,地址碼用來選址 ,即接通需要控制的電路 ,確定控制的種類 ?？刂屏繘Q定該調(diào)整的類別 (如對比度、亮度等 )及需要調(diào)整的量。這樣 ,各控制電路雖然掛在同一條總線上 ,卻彼此獨立 ,互不相關(guān)。 I2C 總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種類型信號 ,它們分別是 :開始信號、結(jié)束信號和應(yīng)答信號。 開始信號 :SCL 為高電平時 ,SDA 由高電平向低電平跳變 ,開始傳送數(shù)據(jù)。 結(jié)束信號 :SCL 為低電平時 ,SDA 由低電平向高電平跳變 ,結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。 應(yīng)答信號 :接收數(shù)據(jù)的 IC在接收到