【文章內(nèi)容簡介】 WR 外部數(shù)據(jù)寫選通輸出 RD 外部數(shù)據(jù)讀選通輸出 單片機復位電路 單片機的復位信號輸入端為 RST 引腳，高電平有效。復位功能由電路通過上電加按鈕來完成，本系統(tǒng)中由于考慮到按鍵可能出現(xiàn)功能障礙，所以為防止系統(tǒng)死機在復位電路上多配置了一個備用按鈕輔助完成復位功能。 如下圖 33 所示。 西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 9 頁 圖 33 復位電路 單片機時鐘電路 在單片機電路中，時序的基礎是時 鐘， AT89C51 中振蕩器由一個反相放大器構成，這個反相放大器起時鐘功能，時鐘的產(chǎn)生方式分為外部和內(nèi)部兩種方式。本設計使用內(nèi)部方式，單片機的 XTAL1 和 XTAL2 端外接石英晶體作為定時元件，電容選用 30pF 電容。通過內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻。 如下圖 34 所示： 圖 34 時鐘電路 功能模塊電路 由系統(tǒng)原理框圖可知，整個系統(tǒng)分為以下幾個模塊：無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、報警模塊、數(shù)碼管顯示模塊。設 計的主控芯片是單片機，本設計使用 AT89C51 編程來周邊功能模塊。下面開始對硬件各模塊電路的設計進行介紹。 XTAL1 XTAL2 單 片 機 C1 C2 VCC RET 單片機 81 8WPB C1 10uF R1 2KΩ R2 200KΩ 西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 10 頁 無線發(fā)射模塊電路 本設計選用的 PT2262/PT2272 采用 CMOS 工藝制造的通用編解碼電路，優(yōu)點是使用成本和設計成本都較低， PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ,接高電平 ,接低電平 )，通過串行輸出設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼來進行無線遙控發(fā)射信號。 如圖 35 為無線發(fā)射模塊圖。 圖 35 無線發(fā)射模塊原理圖 本設計中的無線發(fā)射接收模塊包含三個部 分，分別是 4 路非鎖存輸出的接收模塊和 4 鍵遙控器， T10A 發(fā)射模塊，工作頻率 315MHZ，實際應用距離 50100 米，編碼芯片為 PT2262，遙控器中備有電池。接收模塊有四路輸出，高電平電壓約為 5V，電流約為 2mA，即可與單片機對接，也可以直接通過加一級放大驅動繼電器或小型直流電機來進行信號發(fā)送。 遙控器由 PT2262 編碼，發(fā)射模塊上有 A、 B、 C、 D 四個按鍵，經(jīng)過程序定義為 4 號病床，按鍵按下代表病人進行呼叫。 如圖 36 為發(fā)射模塊成品實物圖。 西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 11 頁 圖 36 發(fā)射模塊實物圖 從電路圖可以看出 PT2262 的引腳使用狀況，其中引腳 1 1 13腳均作為數(shù)據(jù)輸入端，當有一個按鍵觸動，即有對應口會有編碼發(fā)出，其內(nèi)部下拉。 8 腳 VCC 接電源電壓， 9 腳接地。單片機的數(shù)據(jù)口通過直接與這四個數(shù)據(jù)輸入端相連，所以通過用高低電平的形式實現(xiàn)不同的地址編碼。為避免電路之間互相影響從而影響設計正常工作，無線信號發(fā)射模塊應盡量遠離單片機的晶振部分，同時也要遠離其他元件，避免出現(xiàn)電磁干擾。 模塊的信號發(fā)射由 T10A 完成， T10A 由于采用較為先進的聲表諧振器，在穩(wěn)頻處理上更為優(yōu)秀，而電路板也采用特殊材料，減少介質損耗的同時 體積小巧。經(jīng)由 PT2262 編碼，發(fā)射器上的 ABCD 四鍵分別代表不同的病床號，通過按鍵表示病人發(fā)出請求。 在 PT2262/2272 的使用上，采用 8 位地址碼和 4 位數(shù)據(jù)碼來進行，這組芯片的 18 腳為地址設定腳，其可以選擇懸空、接正電源和接地三種狀態(tài)，地址編碼為不重復的 6561 組，廠家在生產(chǎn)時會懸空地址編碼端，由用戶自行設置。正常工作的條件是發(fā)射模塊和接受模塊的地址編碼完全相同，而設置地址碼的原則為不同系統(tǒng)由不同地址碼區(qū)別劃分，而同系統(tǒng)地址碼設定需要相同。 PT2262 管腳說明如表 32。 T10A 規(guī)格見表 33。 表 32 PT2262 管腳說明 名稱 管腳 說明 A0A11 18,1013 地址管腳 ,用于進行地址編碼 ,可置為“ 0”、“ 1”、“懸空” D0D5 78,1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“ 1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 VCC 18 電源正端（＋） GND 9 電源負端（－） TE 14 編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效 OSC1 16 振蕩電阻輸入端與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率 OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端 西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 12 頁 DOUT 17 編碼輸出端（正常時為低電平 ） 表 33 T10A 規(guī)格說明 技術指標 參數(shù) 工作電壓 3V12V 工作電流 ≤ 25mA(12V)；≤ 2mA(3V) 諧振方式 聲表諧振 調制方式 AM/ASK/OOK 工作頻率 315MHz、 可選 頻率誤差 177。 150kHz(max) 發(fā)射功率 25mW(315MHz, 12V 時 ) 無線接收模塊電路 本設計的無線信號接收模塊包括接收頭和解碼芯片 PT2272 兩部分。信號通過接收頭輸入到 PT2272 的 DIN 腳，然后解碼芯片對接收的信號進行解碼。無線接收模塊 如圖 37 所示。 圖 37 無線接收模塊原理圖 接收到的信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成的碼字，信號發(fā)送到解碼芯片 PT2272 后，芯片首先核對地址碼，在核對兩次沒有錯誤之后會輸出高電西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 13 頁 平到 VT 腳，同時也會輸出高電平到對應數(shù)據(jù)腳，假設發(fā)送端一直按鍵發(fā)送，那么編碼芯片也會持續(xù)輸出。 如果發(fā)射模塊沒有按鍵發(fā)送信息，編碼芯片電源不接通，其 17 腳為低電平，高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下發(fā)送信息時，編碼芯片通電工作， 17 腳輸出調制后的串行數(shù)據(jù)信號，當 17 腳接通高電平時的高頻發(fā)射電路開始振蕩的同時發(fā)射等幅的高頻 信號，當 17 腳接低平時高頻發(fā)射電路停止振蕩，由此可以看出高頻發(fā)射電路的工作狀態(tài)由 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號來決定。 PT2272 管腳說明如表 34。 XYR04A 接收模塊如表 35。西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 14 頁 表 34 PT2272 管腳說明 名稱 管腳 說明 A0A11 18,1013 地址管腳 ,用于進行地址編碼 ,可置為 “ 0” ,“ 1” ,“ f” (懸空 ),必須與 2262 一致 ,否則不解碼 D0D5 78,1013 地址或數(shù)據(jù)管腳 ,作為數(shù)據(jù)管腳時 ,只有在地址碼與 2262 一致數(shù)據(jù)管腳才能輸出與 2262 數(shù)據(jù)端對應的高電平 ,否則輸出為低電平 ,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉換 VCC 18 電源正端（＋） GND 9 電源負端（－） DIN 14 數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率 OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端 VT 17 解碼有效確認 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)） 表 35 XYR04A 接收模塊規(guī)格說明 工作電壓 DC5177。 或 DC3177。 工作電流 4mA（ 5V） 工作頻率 315MHz/433MHz 輸出數(shù)據(jù) TTL電平 最大速率 1KHZ 接收靈敏度 105dBm 工作溫度 10℃ ~+60℃ 解碼器類型 固定碼 解碼芯片的數(shù)據(jù)輸出口連接對應的 I/O 口，在經(jīng)過非門之后接在單片機的 引腳上。電路圖中的按鍵是呼叫應答的回應鍵，無線信號反相后輸入 8 位與門的 4068 芯片中，芯片的引腳 1 與 int0 端口相連，當按鍵按下時，int0 端口會從高電平變?yōu)榈碗娖?，通過觸發(fā)外部中斷 0 進入中斷處理程序。 PT2262/2272 除了一定要將地址編碼設置一致以外，還需要將振蕩電阻 進行匹配，譯碼器振蕩頻率一般需要高于編碼器振蕩頻率的 倍，不然會影響接收距離。在設計使用中 ,可以通過調節(jié)外接振蕩電阻達到目的，振蕩電阻的阻值越大相對應振蕩頻率就越慢，發(fā)碼時間隨著編碼寬度增長而變長。信號由接收頭進行接收，然后把收到的信號傳至 PT2272 的 14 腳（ DIN）。 在使用時，廠家為了方便生產(chǎn)管理產(chǎn)品， PT2262/2272 在出廠時的 18 腳全部懸空，作為八位地址編碼端使用，用戶可以根據(jù)需求選擇編碼狀態(tài)，改變地址編碼的方式是將編碼芯片和解碼芯片的 18 腳設置相同即可，例如發(fā)射模塊的 PT2262 的 3 腳正電源， 4 腳接地，其它引腳懸空。在設置接收模塊的 PT2272 時候將 4 腳接地， 3 腳接正電源，其它引腳同樣懸空就可以實現(xiàn)發(fā)射模西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 15 頁 塊和接收模塊的配對通信。只有發(fā)射模塊和接受模塊的地址編碼完全一致時，VT 端才會輸出解碼有效高電平信號，接收模塊所對應的 D1D4 端才會輸出約4V 互鎖高電平 來控制信號。 如圖 38 是接收模塊接口與應答鍵處理原理圖。 圖 38 接收模塊接口與應答鍵處理原理圖 數(shù)碼管顯示電路 LCD1602 作為一種的點陣式液晶顯示器，屬于可以顯示字母、數(shù)字、符號的字符型的液晶顯示器。特點是功耗相對較低、無污染以及器件輕便小巧，有著平面直角顯示和顯示狀況穩(wěn)定的優(yōu)勢，外圍電路相對較少，應用方便，顯示效果好，屏幕大，分辨率高，抗干擾性強。 LCD1602 有 16 個引腳， LCD1602 應用在設計中，一般數(shù)據(jù)線為 714 引腳， 6 引腳控制 LCD1602 的數(shù)據(jù)和指令 的讀寫，由編寫程序來完成 LCD1602 的顯示功能。 LCD1602 的顯示容量為可顯示 2 行，每行 16 個字符。芯片工作電流為 2.0mA（ ），工作電壓為 ～ ，模塊最佳工作電壓是 。 引腳說明如表 36 所示。 LCD1602 基本操作時序如下表 37 所示。 LCD1602 液晶顯示屏引腳圖如下圖 39 所示。西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 16 頁 表 36 LCD1602 引腳說明 符號 引腳說明 VSS 電源地 VDD 電源正極 VEE 液晶顯示偏壓信號 RS 數(shù)據(jù)命令選擇端（ H/L） R/W 讀 /寫選擇端（ H/L） E 使能信號端 D0~D7 數(shù)據(jù)線 表 37 LCD1602 基本操作時序 讀狀態(tài) 輸入 :RS=L,RW=H,E=H 輸出： D0D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 :RS=L,RW=L,D0D7=指令碼， E=高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H,RW=H,E=H 輸出： D0D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 :RS=H,RW=L,D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 圖 39 LCD1602 液晶顯示屏引腳圖 報警電路 報警模塊由兩種功能，分別是通過蜂鳴器完成的聲音報警功能和二極管完西安電子科技大學電氣信息工程系畢業(yè)設計（論文） 共 27 頁，第 17 頁 成的 燈光報警功能。 設計中采用的蜂鳴器元件是采用直流電壓供電的一體化電子警報器 ,其類型主要分為壓電式和電磁式兩種。蜂鳴器普遍在生活中得到應用，小到兒童玩具大到精密儀器的報警都有蜂鳴器的應用。 發(fā)光二極管 就是日常所說的 LED， 由 各種元素 化合物制成。 原理是不同元素 電子與空穴復合時 會產(chǎn)生顏色不同的 光 亮， 在 生活與科研中多用作為指示燈來使用，發(fā)光二極管屬于 半導體二極管， 功能是實現(xiàn)電能轉化為光能的作用 。工作方式是在電路中通電導通即可。 本設計通過使用蜂鳴器完成報警功能，當病房呼叫開始，通過中斷掃描檢測按鍵然后開啟蜂鳴器，蜂 鳴器開始的同時開啟定時器 0 進行中斷控制。電路中通過加入一個三極管來放大電流，同時作為開關電路保護單片機的正常工作，三極管基極接通低電平時，發(fā)射極截止，接通高電平時，發(fā)射極導通。 設計要求在請求收到之后立刻能做出報警，所以我把二極管和蜂鳴器放置在同一模塊電路上，當單片機發(fā)送信號之后蜂鳴器和二極管能同時導通，兩器件同時工作起報警的作用。當病人發(fā)出呼叫信號時，二極管導通發(fā)亮蜂鳴器工作發(fā)出警報聲，直到按下取消鍵表示回應，按下取消鍵后單片機中斷對報警模塊的信號發(fā)送，報警過程結束。 電路圖圖如圖 310 所示。 圖 310 報警電路原理圖 西安電子科