【文章內(nèi)容簡介】 STC12LE5A60S2 單片機的指令代碼可以完全兼容傳統(tǒng)的 8051，并且它的速度將比傳統(tǒng)的速度快 8 至 12 倍。它的內(nèi)部集成了 MAX810 專用復位電路以及 2 路 PWM，同時，它的內(nèi)部還含有 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 [12]。 STC12LE5A60S2 系列芯片的工作電壓為 ， 通常使用的是 3V 單片機。提供給開發(fā)者的應用程序空間 是 60K，片內(nèi)集成了 1280 字節(jié) 的 RAM[13]。當通用 I/O 口復位進行復位操作以后，芯片將呈現(xiàn)準雙向口 /弱上拉。它具有 4 個 16 位定時器， 2 個和傳統(tǒng) 8051兼容的定時器 /計數(shù)器。 它具有 16 位定時器 T0 和 T1，但是不擁有定時器 2，通過獨立波特率發(fā)生器當成是串行通訊的波特率發(fā)生器，附帶 2 路 PCA 模塊，就可以實現(xiàn) 2 個 16位定時器 PWM/ PCA、 A/D轉(zhuǎn)換 [14]。它 具有 10位精度的 ADC，也就是 8路。 STC12LE5A60S2系列單片機集成了兩路可編程計數(shù)器陣列模塊， 也就是 PCA 模塊 。 它能夠 軟件定時器、外部脈沖的捕捉、高速輸出以及脈寬調(diào)制（ PWM） 進行 輸出 [15]。 單片機引腳圖如圖 22 所示： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 6 圖 22 單片機引腳圖 ISD4004 語音芯片 （ 1） ISD4004 介紹 ISD4004 的 系列工作電壓 是 3V。 ISD4004 系列單片 的 錄放時間 為 8～ 16 分鐘 。它的優(yōu)點是 音質(zhì) 較 好 ，非常適合在 移動電話 領(lǐng)域電子產(chǎn)品中使用 。芯片 使用的是 CMOS 技術(shù)方法，它的內(nèi)部包括： 振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪 和 高密度多電平閃爍存貯 器件 。 芯片 在使用時，要基于 微控制器 的有效 控制 ，它的 操作 指令是利用 串行通信接口 ，也就是 SPI 或者 Microwire 進行 送入 的 。芯片 使用的 多電平 可以用來 模擬量存儲技術(shù) 手段。每個采樣值 都可以 直接存貯在片內(nèi) 的 閃爍存貯器 內(nèi)，所以，它具有一定的 真實 性，能夠 自然 的重現(xiàn) 語 音、音樂、音調(diào) 以及 效果 聲音等內(nèi)容。 ISD4004 有效預防了通常情況下的 固體錄音電路 中，由于 量化 以及 壓縮造成的量化噪聲和 ” 金屬聲 ” 狀況的出現(xiàn) 。 芯片的 采樣頻率 是 kHz， kHz， kHz 或者 ， 頻率越小 ， 芯片的錄放時間將會更多 ， 并且音質(zhì)也會變得不好 ，芯片內(nèi)的 信息將存放在閃爍存貯器內(nèi) ， 而且能夠在斷電時實現(xiàn)保存功能 ， 保存的時間可以達到 100 年 ， 能夠重復錄音 10 萬次。 元件的實物圖 如 圖 23 所示 ： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 7 圖 23 ISD4004 圖片 （ 2） SPI(串行外設(shè)接口 ) ISD4004 工作 形式是在 SPI 串行接口下 ， SPI 協(xié)議為一種同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 。 協(xié)議假設(shè)微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿實施操作 。 對 ISD4004MP 語音芯片來說 ， 當時鐘處于上升沿的狀態(tài) ， 將鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ； 當處于下降沿的狀態(tài) ， 將會把數(shù)據(jù)送入 MISO 引腳中。 （ 3） 上電順序 元件 延時 TPUD 以后才會正式才啟動操作。所以 ， 在使用者發(fā)出上電指令以后 ， 需要等待 TPUD 的信號 ， 在信號后會發(fā)出一條操作指令。 假定， 由 00 處進行發(fā)音 ， 那么可以遵循以下時序 ： 1) 發(fā)送 POWERUP 命令 ； 2) 等待 TPUD(上電延時 )； 3) 發(fā)送地址值為 00 的 SETPLAY 命令 ； 4) 發(fā)送 PLAY 命令。 該元件 能夠從 00 地址就進行放音的啟動 ， 如果有 EOM 顯示時 ， 就會立刻停止中斷 ，也就是在此時停止了聲音的播放。 倘若從 00 處開始進行錄音 ， 那么就能夠按照下列時序進行 ： 1) 發(fā)送 POWER UP 命令 ； 2) 等待 TPUD(上電延時 )； 3) 發(fā)送 POWER UP 命令 ； 4) 等待 2 倍 TPUD； 5) 發(fā)送地址值為 00 的 SETREC 命令 ； 6) 發(fā)送 REC 命令。 元件 能夠從 00 地址進行錄音的啟動 ， 直到 OVF 出現(xiàn)時才停止 ， 也就是說存貯器末 尾哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 8 階段出現(xiàn)時 ， 錄音才停止。 （ 4） 指令表 指令表如表 21 所示。 表 21 ISD4004 指令表 指令 8 位控制碼 16 位地址 操作摘要 POWERUP 00100XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 上電 :等待 TPUD 后器件可以工作 SET PLAY 11100XXX A15A0 從指定地址開始放音。必須后跟 PLAY 指令使放音繼續(xù) PLAY 11110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 從當前地址開始放音 SET REC 10100XXXA15 A0 從指定地址開始 錄音。必須后跟 REC 指令錄音繼續(xù) REC 10110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 從當前地址開始錄音 SET MC 11101XXXA15 A0 從指定地址開始快進。必須后跟 MC 指令快進繼續(xù) MC 11111XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 執(zhí)行快進 ,直到 ,則進入 OVF 狀態(tài) STOP 0X110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 停止當前操作 STOP WRDN 0X01XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 停止當前操作并掉電 RINT 0X110XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 讀狀態(tài) :OVF 和 EOM TFT 彩屏 （ 1）主要功能 它屬于一塊高畫質(zhì)的 TFT 真彩 LCD 模塊。它的優(yōu)點很多，擁有很多種類的接口、編程簡單實用、便于進行外圍擴展等功能。內(nèi)部含有專用驅(qū)動和控制 IC（ SPFD5408），而且驅(qū)動 IC 能夠自行 集成并且顯示緩存信息。該器件不需要外部的顯示緩存。 TFT 彩屏普遍使用的 工作電壓以及 IO 口電平。對單片機的供電電壓的要求是必須要與 I/O 電平具有一致性。因為，一旦兩者大小不同，將會對系統(tǒng) 的穩(wěn)定性造成嚴重影響。 5V 的單片機不可以和彩色屏幕直接進行連接，中間要有電平轉(zhuǎn)換電路。 （ 2）主要引腳介紹 TFT 彩屏引腳功能如下表所示： 表 22 TFT引腳表 接口引腳 說 明 Vcc 顯示板電源（推薦 3伏 ） LED_A 背光燈電源 D8~D 15 位數(shù)據(jù)總線 CS 片選（低電平有效） REST 復位（低電平復位） 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 9 RS 控制寄存器 /數(shù)據(jù)寄存器選擇（低電平選擇控制寄存器） RW 寫信號（低電平有效） RD 讀信號（低電平有效） GND 接地 紅外通信 （ 1）紅外通信原理 紅外遙控有兩個部分組成，分別是：發(fā)送部分和接收部分。發(fā)送端使用單片機，將準備發(fā)送的二進制信號編碼進行轉(zhuǎn)變，調(diào)制成一系列的脈沖串信號。利用紅外發(fā)射管實現(xiàn)紅外信號的發(fā)射。紅外接收操作完成以后，就可以實現(xiàn)紅外信號的接收、放大、檢波、整形以及解調(diào)得到的遙控編碼脈沖。 為了大幅度的降低干擾，使用性價比高，并且性能穩(wěn)定的性集成形式的紅外接收頭，用它來接收外部的紅外信號。芯片的型號是 HS0038，其能夠接收得到的紅外信號頻率是38kHz，周期通常是 26μ s，其可以實現(xiàn)信號的放大、檢波以及整形，最終獲取 TTL電平的編碼信 號。最后將這個信號輸入給單片機，通過單片機進行解碼操作，最終控制相對應的目標。紅外通信原理圖如圖 24 所示： 圖 24 紅外通信原理圖 （ 2）編碼、解碼 二進制信號的調(diào)制是通過單片機實現(xiàn)的，它可以將編碼以后的二進制信號調(diào)制為頻率38kHz 的間斷脈沖串。這就等同于將二進制信號的編碼乘以頻率 38kHz 的脈沖信號，最終獲取間斷脈沖串。這就是我們通常所說的，調(diào)制完成以后，利用紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號。紅外接收首先要通過解調(diào)處理，解調(diào)操作是基于紅外接收管實現(xiàn)接收的。如果脈寬是 0. 56ms 、周期是 1. 12ms， 則 表示為二進制的 “ 0” ；如果脈寬是 1. 68ms、周期是 2. 24ms， 則 表示二進制的 “ 1” ，如圖 25 所示： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 10 圖 25 數(shù)據(jù)碼原理圖 單片機使用外部中斷 INT0 管腳和紅外接收頭的信號線相連，中斷方式是邊沿觸發(fā)形式。運算時的中斷間隔時間可以用來區(qū)分前導碼、二進制的 “ 1” 、 “ 0” 碼。 DS18B20 DS18B20 的主要特性如下： （ 1）適合使用的電壓范圍較大，電壓范圍為 ～ 。當其在寄生電源形 式種工作，它能夠利用數(shù)據(jù)線進行供電； （ 2）具有特點的單線接口形式， DS18B20 在和微處理器進行連接的情況下，能夠利用一條口線實現(xiàn)微處理器和 DS18B20 的雙向通訊； （ 3） DS18B20 能夠支撐很多個組網(wǎng)，也就是說多個 DS18B20 能夠?qū)⑿盘?并聯(lián)，在三線上達到組網(wǎng)多點，實現(xiàn)最終的測溫操作； （ 4） DS18B20 在使用時，不依靠外圍器件，全部傳感器件和轉(zhuǎn)換電路都安放在三極管的集成電路中，具有較高的集成化程度； （ 5）溫范圍是 55℃～＋ 125℃，當處于 — 10℃～ +85℃的情況下，它的精度可以達到177。 ℃； （ 6）可編程的分辨率將是 9～ 12 位，相對應的可分辨溫度分別是 ℃、 ℃、℃以及 ℃ 。它能夠進行高精度的測溫工作，其實物圖如圖 26 所示： 圖 26 DS18B20 引腳圖 DS18B20 溫度值格式表如圖 27 所示： 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 11 圖 27 DS18B20 溫度值格式表 DS18B20 溫度傳感器的存儲器及分辨率及指令如下表 23 和表 24 所示。 表 23 分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms DS18B20 工作的情況下有必要對指令實施控制，指令參照下表： 表 24 DS18B20 指令表 指令 功能 0XCC 忽慮 ROM指令 0X44 開始溫度轉(zhuǎn)換 0XBE 讀取暫存器和 CRC字節(jié) 0X33 讀取 ROM指令 BTN7970 驅(qū)動芯片 （ 1） BTN7970 簡介 BTN7970 為 Infineon 公司研發(fā)的一種智能功率驅(qū)動芯片 。 該芯片的內(nèi)部含有電流檢測電路、控制驅(qū)動電路 、 1 個 P 型以及 1 個 N 型 MOSFET 管 。 它能夠便于在 2 相或 3 相、直流有刷或者無刷電機的控制驅(qū)動電路中進行使用，既能將電路的復雜程度進行化簡 ， 也能夠控制效果變得更好。 當 電路中出現(xiàn)過溫、過壓、欠壓、過流以及短路的情形時，芯片將自動進入關(guān)閉狀態(tài) ，此時不在允許輸入； 在 電流越過設(shè)定的最大電流的情況下， 利用 MCU 端的 I/0 可以使引腳關(guān)閉驅(qū)動芯片。 要想 預防系統(tǒng)在使用過程中因 ， 由于芯片受到保護進而停止工作的現(xiàn)象發(fā)生，就需要在系統(tǒng)設(shè)計時 ， 多注意散熱、穩(wěn)壓以及過流保護等安全措施 。 （ 2） 引腳功能定義 BTN7970 的引腳的簡要介紹 如表 25 所示。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 12 表 25 BTN7970 引腳介紹表 引腳號 名稱 I/O 功能描述 1 GND 接地 2 IN I PWM 輸入 3 INH I 模式切換 4 和 8 OUT O 半 H 橋電源輸出腳 5 SR 開關(guān)頻率調(diào)節(jié)電阻 6 IS O 反饋電流輸出端 7 VS 電源輸入引腳 （ 3）工作原理 在 INH 引腳輸入是高電平的情況時， OUT 端將輸出電壓 ， 并且經(jīng)過 IN 端輸入 PWM，具體情況由占空比得以決定。在占空比大于某個值的情況出現(xiàn)時，輸入芯片內(nèi)部經(jīng)過非門驅(qū)動電路時，將會輸出低電平 ， 然后讓 P 型 MOSFET 管實現(xiàn)導通，同時利用 調(diào)節(jié)輸入占空比實現(xiàn)調(diào)節(jié) OUT 端的輸出電壓大小 。在 輸入的占空比是 0 的情況，輸入的低電平將通過非門驅(qū)動電路進行處理，使得輸出高電平 ， 讓 N 型 MOSFET 管導通， IS 端檢測的電流是通過 MOSFET 管的電流。一般情況下 ， 可以把 2 片或者 3 片 BTN7970 進行組合 ， 構(gòu)建電機控制驅(qū)動電路。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計 13 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件電路的總體設(shè)計思路 智能紅外遙控電風扇系統(tǒng)最主要功能是實現(xiàn)風速的有效控制，并且讓系統(tǒng)在運行的情況下能夠具有很好的人機交互界面。在系統(tǒng)運行時，單片機首先需 要通過接收按鍵的輸入值或接收紅外信