【文章內(nèi)容簡介】 振蕩 ,所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262的 17腳輸出的數(shù)字信號 ,從而對高頻電路完成幅度鍵控 (ASK調(diào)制 )相當(dāng)于調(diào)制度為 100%的調(diào)幅。 接口說明如下表 21所示 表 21 PT2262管腳功能表 名稱 管腳 說明 A0~A11 1~8,10~13 地址管腳，進行地址編碼，可置為“ 0”“ 1”“ f”（懸空） D0~D5 7~8,10~13 數(shù)據(jù)輸入端 Vcc 18 電源正端（ +） 9 Vss 9 電源負(fù)端（ ） TE 14 編碼啟動端，用于數(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 V15 振蕩電阻振蕩器輸出端 Dout 17 編碼輸出端（正常時為低電平） 在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬帶越大，發(fā)碼一幀的時間越長。 解碼模塊 解碼芯片 PT2272有不同的后綴 ,表示不同的功能 ,有 L4/ M4/ L6/ M6 之分 ,其中 L 表示鎖存輸出 ,數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài) ,直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。 M 表示非鎖存輸出 ,數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng) ,可以用于類似點動的控制 。后綴的 6 和 4 表示有幾路并行的控制通道 ,當(dāng)采用 4路并行數(shù)據(jù)時 (PT22722M4) ,對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8 位 ,如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時 (PT22722M6) ,對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。 接口說明如下表 22所示 表 22 PT2272管腳功能表 名稱 管腳 說明 A0~A11 1~8,10~13 地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“ 0”“ 1”“ f”（懸空） D0~D5 7~8,10~13 地址或者數(shù)據(jù)管腳 Vcc 18 電源正端 （ +） Vss 9 電源負(fù)端（ ） DIN 14 數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收電路輸出端 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2接收電阻決定振蕩頻率 OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端 VT 17 解碼有效確認(rèn) CPU 方案選擇 方案一：采用普通 8位單片機 AT89S52。 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 方案二： 采用嵌入式 ARM的 32 位單片機 LPC2138。 LPC2138 功能龐大，不但具有一般單片機的所有功能，還內(nèi)置了 PWM，具有很強的串行通信功能，引腳非常豐富，如 GPIO、 UART、 I2C，可以在系統(tǒng)編程 ISP，功耗低、穩(wěn)定性好、易于功能擴展。 10 從本系統(tǒng)要求角度來考慮，系統(tǒng)所需資源不多，并不要求控制芯片 要有龐大的功能，但從系統(tǒng)的資源利用率來比較，單片機有較高的資源利用率；從造價出發(fā)， ARM 芯片的價格昂貴，而單片機的價格低，綜合以上分析，本系統(tǒng)設(shè)計采用方案一的 AT89S52 為主控芯片。 功能特性： AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器， 與 MCS51單片機產(chǎn)品兼容 ， 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié)Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容 被保存，振蕩器被凍結(jié) ， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 液晶 模塊 這個模塊 采用 LCD1602 液晶 ， 1602 由 5V電壓驅(qū)動，帶背光，可以顯示兩行，每行 16 個字符，不能顯示漢字，內(nèi)置 128 個字符的 ASCII 字符集字庫， 每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。 只有并行接口，無串行接口。 1602液晶接口說明如下表 23所示 表 23 1602管腳使用 說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 基本操 作時序 基本操作時序包括讀狀態(tài)，寫指令，讀數(shù)據(jù)，寫數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)方法如下表 24所示 11 表 24 1602的操作時序 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 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 RAM 地址映射圖 控制器內(nèi)部帶有 80 8 位（ 80字節(jié)）的 RAM 緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如下圖 26 所示 ： 圖 26 地址映射圖 當(dāng)我們向上圖中的 00~0F， 40~4F 地址中的任一處寫入顯示數(shù)據(jù)時，液晶都可立即顯示出來，當(dāng)寫入到 10~27，或 50~67 地址處時，必須通過移屏指令將它們移入可顯示區(qū)域，方可正常顯示。 溫度 采集模塊 這個模塊采用的是 DS18B20 溫度傳感器 ，它 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟 動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號 12 后等待 16～ 60 微秒左右，后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。 音樂報警 模塊 這個模塊 采用的是內(nèi)置 16 首音樂的芯片 TQ33A。這個芯片可以通過按鍵來控制播放和 切換歌曲， 外接一個揚聲器來播放音樂 ， 音樂芯片 TQ33A 的芯片 k1管腳具有選音功能 ， k2 控制什么時候放音， SPEAK和 SPEAK+外接揚聲器，播放音樂。 本章小結(jié) 本章簡要介紹了系統(tǒng) 的工作原理，它的 組成的框架， 介紹了各個系統(tǒng)模塊的實現(xiàn)原理。詳細(xì)介紹了發(fā)射和接收的實現(xiàn)過程，電路的設(shè)計原理，介紹了用于制作發(fā)射和接收電路芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。介紹了編碼和解碼原理。并簡單介紹了一下其他系統(tǒng)模塊，如液晶顯示模塊，溫度采集模塊，以及音樂報警模塊。通過這一章的原 理分析和方案選擇。 為后面軟硬件的具體設(shè)計提供了 方向和 依據(jù)。 13 第 3 章 硬件設(shè)計 本章將詳細(xì)闡述硬件制作的基本過程， 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計， 包括無線收發(fā)的設(shè)計，編碼解碼電路的設(shè)計， 液晶部分的設(shè)計，溫度采集部分的設(shè)計，以及音樂報警電路的設(shè)計。 單片機最小系統(tǒng) 此單片機最小系統(tǒng)由 AT89S52 單片機、時鐘電路及復(fù)位電路組成，時鐘電路采用內(nèi)部時鐘 ， 利用單片機內(nèi)部一個高增益的反向放大器，把一個晶振和兩個電容器組成的自激振蕩電路接到 XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）之間。振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時 鐘電路。本最小系統(tǒng)中晶振采用 12M，起振電容采用 30pF 。 CPU第 9 管腳 復(fù)位 （ RST）功能，本設(shè)計具有上電復(fù)位、按鍵手動復(fù)位兩種功能。按鍵（ S1）為復(fù)位按鍵，在單片機最小系統(tǒng)上電或按下 S1 鍵時，利用 R1 和 C1 充放電原理，從外部給 RST 腳 2 個機器周期以上的高電平 ，以達到實現(xiàn)的單片機最小系統(tǒng)的復(fù)位。 原理圖如 圖 31 所示： 圖 31 單片機最小系統(tǒng) 14 無線收發(fā)電路的設(shè)計 本部分選用的是 MAX 公司生產(chǎn)的 MAX7044 和 MAX7033 芯片來設(shè)計的無線發(fā)射和接收。 這個電路選擇 的頻點是 315MHz,通過 XTAL1和 XTAL2接入晶振，要發(fā)射的基帶數(shù)據(jù)經(jīng)過 DATA端（ 6管腳）輸入，通過高頻載波的調(diào)制，生成 ASK信號從 PA端（ 4管腳）發(fā)射出去。 由 MAX7044設(shè)計的高頻發(fā)射電路如 圖 32所示 圖 32 發(fā)送電路 接收電路設(shè)計 接收電路收到的數(shù)據(jù)經(jīng) LANIN端（ 3管腳）輸入，經(jīng)過解調(diào)，數(shù)字基帶信號由DATAOUT端（ 25管腳）輸出，送到解碼芯片進行解碼。 由 MAX7033設(shè)計的超外差式接收 電路如 圖 33所示 15 圖 33 接收電路 編碼解碼電路的設(shè)計 本 節(jié)介紹編碼和解碼電路的設(shè)計，信號要經(jīng)過編碼后發(fā)射出去，信號要通過接收并解碼后才被 CPU處理。 編碼 電路設(shè)計 將地址端（ 1~8管腳）接地，即對地址編碼，全部置為 0，二進 制的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸入端（ 10~13管腳）輸入，在這里，是通過把 4個數(shù)據(jù)管腳通過跳線柱接出來，然后通過跳線帽連接，可以接在 +5V上（代表編碼 1），也可以接地（代表編碼 0）地址碼和數(shù)據(jù)碼通過數(shù)據(jù)輸出端（ 17管腳）輸出到高頻電路的數(shù)據(jù)輸入端。編碼原理圖如圖 34所示 16 圖 34 編碼電路圖 解 碼 電路設(shè)計 要想解碼，地址碼 必須設(shè)置成和編碼地址碼一致，所以地址端全部接地， VT端（ 17管 腳）與單片機的 ，單片機通過它獲得解碼是否有效的信息，超外差式接收電路收到的數(shù)據(jù)通過 DIN端（ 14管腳）輸入送給 PT2272解碼，解碼后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出端（ 10~13管腳）送到單片機進行處理。 解碼 電路 原理圖如圖 35所示 圖 35 解碼 電路圖 17 液晶顯示 電路 將液晶模塊的 D0~D7（ 7~14 號管腳）通過排阻連接到單片機 P0口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。將 R/W（ 5管腳）接地，表示一直往 液晶里寫命令或者數(shù)據(jù)，將 RS（ 4管腳）接到單片機的 ，控制是寫命令還是寫數(shù)據(jù)，將 VO（ 3 管腳）接一個滑動變阻器，可以調(diào)節(jié)液晶的顯示亮度。 要通過液晶來顯示相關(guān)信息，它 與單片機接口電路如圖 36所示： 圖 36 液晶顯示 電路 采集電路 DS18B20與單片機的數(shù)據(jù)交換只通過一條信號線。單總線通常要求外接一個約為 5K∩的上拉電阻 ,在這里我選用的是 ∩的電阻，將它