【導讀】本課題主要是家用遠紅外按摩器控制系統(tǒng)設(shè)計。在設(shè)計開始之前必須先了解遠。紅外按摩器設(shè)計要求、實現(xiàn)功能。由此設(shè)計硬件電路，并按照要求選擇合適的器件。硬件電路主要是利用單片機作為最小系統(tǒng)，外擴展一系列其他模塊電路來實現(xiàn)功能。有+12伏、+5伏和+6伏輸出等。軟件設(shè)計則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的硬件電路，和制定的工作。除此之外，還可以通過按鍵電路的按鍵進行數(shù)據(jù)的復位，確定和選擇等操。到合適的按摩方式。溫度傳感器的選擇.......

　　

【正文】 停止。按摩時間到，蜂鳴聲則會響 10 聲，提示用戶。 此次所設(shè)計的遠紅外按摩器控制系統(tǒng)設(shè)計的硬件電路主要分這樣幾大塊復位電路，數(shù)碼顯示電路，電源電路。 部分電路的參數(shù)計算如下： 復位電路 復位電路的主要作用是讓單片機在必要的時候進行復位，讓其從程序的開始執(zhí)行，例如單片機死機，這就必須讓其復位。而復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種。 這次設(shè)計中采用的是上電自動復位（如下 圖 ），電容和電阻的選取依據(jù)時鐘電路的晶振頻率來計算出來，一般只要高電平保持時間大于兩個機器周期就能使單片機可靠地復位。 式 51） 20 由此可以知道選用的電阻和電容是符合要求的。 數(shù)碼管電路的計算 數(shù)碼管的工作電壓是 ~ 左右，而系統(tǒng)提供的最低電壓為 5V，之間有 3V左右的差值，所以我考慮用二極管分壓。硅二極管一般的正向工作電壓 VF 為 ，可以通過串 4~5個二極管來達到分壓的目的。計算如下： U(數(shù)碼管 )=U4 VF=54 = 式 52） 通 過串四個二極管的方法，數(shù)碼管的電壓基本達到要求。 DS1302 時鐘芯片晶振的計算 這個晶振其實就像一個極其標準的時鐘，不論是哪種芯片，都要不斷的以這個時鐘頻率為基準，進行各種工作。 DS1302 的 X1 和 X2 管腳所連接晶振是 的晶振 這也就意味著信號經(jīng)過 15 次分頻得到 1Hz 的秒脈沖，這樣就可以直接計時了。 21 第六章 硬件開服工具簡介 本次設(shè)計所用到的硬件開發(fā)工具主要，是電路圖設(shè)計軟件 PROTEL DXP。在硬件設(shè)計中不可避免的要繪制電路原理圖 SCH，電路板 PCB 圖，以及進行某些電路的模擬仿真，那么PROTEL DXP 是首選的設(shè)計軟件。下面介紹一下電路圖設(shè)計軟件 PROTEL DXP 的主要的功能以及在使用中常碰到的問題。 在 PROTEL DXP 的設(shè)計電路原理圖，首先設(shè)置好該軟件繪圖的相關(guān)參數(shù)。在設(shè)計原理圖環(huán)境中進行一些重要參數(shù)的設(shè)置： 設(shè)置圖紙、柵格和標題欄（如圖 ） 在 SCH 環(huán)境中圖紙默認大小為 B 號圖紙。一般我們選用 A4 圖紙，以方便打印。啟動Design/Option 菜單就可以進入設(shè)計環(huán)境設(shè)置窗口。我所使用圖紙的尺 寸，統(tǒng)一選為 A4 大小，圖紙方向為水平方向使用圖紙，標準標題欄。為了方便元件的放置和連線，一般都是顯示可視柵格，以幫助認定元件的位置：捕捉柵格用于將元件、連線等放置在柵格上；而電器柵格用于連線，一般要求捕捉柵格的距離大于電氣捕捉柵格的距離。 圖形編輯頁面設(shè)置 圖形編輯頁面中的設(shè)置主要涉及到光標的類型、圖紙移動的速度等。我比較喜歡用大十字光標，因為這樣利于各個元件之間的對齊，連線的平齊。其他設(shè)置都采用軟件默認設(shè)置就可以了，不必作太多的改動 使用的幾個常用的元件庫的安裝是： Miscellaneous Device(雜元件庫，包含電阻、電容、開關(guān)、按鈕等 )； Miscellaneous Connectors（主要是各種排插），如圖 。 22 在啟動了元件庫編輯器后，就可以新建一個新的原理圖元件庫默認名稱為 。雙擊新建元件庫，進入元件庫編輯窗口，開始畫自己所需要的元件圖。具體的畫法這里不再詳細的說明。僅對我遇到的問題和自己畫圖中的心得做點總結(jié)。首先是在管腳處如何讓加入小圓圈：雙擊該引腳，進入引腳設(shè)置對話框，在 DOT Symbol處打 勾就可以完成上述的要求。 電路板設(shè)計時硬件設(shè)計中最為重要的一部分，電路板設(shè)計好后要送生產(chǎn)廠家進行加工。一旦電路板圖設(shè)計有錯誤，那么加工出來的電路板也是有錯誤的，這樣會給硬件調(diào)試帶來很多的麻煩，有時會造成整塊電路板報廢。所以設(shè)計電路板時一定要認真，細心。這就要求繪制電路原理圖時不要有錯誤，而且在繪制自己畫的 PCB 封裝庫時，一定要注意封裝元件的尺寸，否則會導致設(shè)計的板子不能焊上對應(yīng)的元器件，只有這樣才能保證電路板設(shè)計中不會出現(xiàn)一些不應(yīng)該有的錯誤。在設(shè)計電路板時，遇到的最大的困難就是元件的封裝問 題，元件封裝錯誤，實際的元器件就不能正確的安裝在生產(chǎn)好的電路板上。各種元器件的封裝有很大的差異，所以一定要參照所用的元件的實物才能進行元器件的封裝。 當我們設(shè)計好電路原理圖，并進行了 ERC 電氣規(guī)則測試正確無誤后，就要生成網(wǎng)絡(luò)表和材料清單如圖 ，為 PCB 布線做準備。 23 PCB 圖 下載 PCB 圖 在項目文件中打開“ ”文件，首先要設(shè)置 PCB 板的大小，然后按圖 所示下載到 PCB 文件中。 剛下載到 PCB 圖中的元器件封裝缺少調(diào)用 DXP200 中原有的封裝，經(jīng)過老師的找到經(jīng)那個庫文件添加進去然后重新調(diào)用就可以了。 24 布線 由下載到 PCB 圖中的元器件位置很亂，需要對元器件的位置作適當?shù)恼{(diào)整，元器件的布局是PCB 制作的一個重要過程，尤其是在布線的時候，元器件的布局尤為重要。如果元器件的分布很合理，布線將會少去很多麻煩。調(diào)整后的元器件位置如圖 所示 布線也要按一定的規(guī)律，一般我們要先布電源線，然后再布地址線，最后布控制線。在PCB 的正面四周布上寬度為 100mil+5V 的電源線。由于剛開始沒有設(shè)置電源線的網(wǎng)絡(luò)標號，導致 PCB板內(nèi)的 +5V連接不到電源線。經(jīng)過老師 的指導，把四周的電源線的網(wǎng)絡(luò)標號都改為 +5V，然后就可以正常連接。 GND 線要布在 PCB 板的反面， 在本次硬件設(shè)計制作電路板圖時碰到了一些問題，主要還是封裝的方面的。首先是建立封裝時，我并未給管腳標號，致使管腳標號全部為 0，當時我并未發(fā)現(xiàn)，編譯原理圖時也并未顯示錯誤，然而在導入 PCB 圖時，出現(xiàn)了錯誤，封裝僅導出了一半，而另一半顯示未知。 我先是以為原理圖在繪制過程中出現(xiàn)錯誤，然而在多次檢查之下，并未發(fā)現(xiàn)有繪錯的連接線或標錯的線號。就在我一籌莫展的時候，我偶然的發(fā)現(xiàn)部分封裝的管腳全是 0，如圖 若全部封裝的管腳為 0 就容易發(fā)現(xiàn)了，難就難在部分封裝管腳全部為 0，在改完封裝管腳后，再次導入PCB 圖，顯示無誤。 25 當元件封裝無誤后，就可以進行元件的位置布置，這一過程最好是由人工完成。做到電路板盡量緊湊，美觀，方便各個元件的安裝以及其他電路的連接。盡可能的減少各個元件之間產(chǎn)生干擾。 26 第七章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)工作流程圖如 圖： 本系統(tǒng)應(yīng)用了多種芯片，如時鐘芯片 DS130溫度傳感器芯片 DS18B AT24C1 74HC595等芯片。由于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達，上述芯片的應(yīng)用程序在網(wǎng)上基本上都有模板可以利用，拿來借鑒。所以，我在軟件設(shè)計時，更側(cè)重對主程序編寫與完善。 系統(tǒng)初始化的程序設(shè)計 系統(tǒng)上電時，對標志位、 CP、 ST 和 OE 進行清零，同時對蜂鳴器、電機運轉(zhuǎn)方向、電機運行和加熱置 1（注電機運轉(zhuǎn)方向置 1 即電機正轉(zhuǎn)）。 初始化程序如下： MAIN:MOV 20H,0 。清標志 MOV 21H,0 MOV ZHSHJCQ,3BH 。指示初始化 MOV ZHSHJCQ+1， 1FH CLR FM 。停蜂鳴器 CLR DJFX 。置電機反轉(zhuǎn)方向 SETB DJXZH 。停止電機運轉(zhuǎn) 27 SETB ZHD 。停振動 SETB JR 。停加熱 CLR CP 。顯示 CP CLR ST 。顯示 ST CLR OE 。顯示 OE MOV R7,50 按鍵掃描子程序設(shè)計 通常，所用的開關(guān)為機械彈性開關(guān)，當按下鍵盤時，按鍵內(nèi)的復位彈簧被壓縮，動片觸點與靜片觸點相連，鍵盤的兩個引腳被連通；松開復位后，復位彈簧將動片彈開，使動片與靜觸點 脫離接觸，鍵盤的兩個引腳被斷開。理想情況下按鍵引腳電平的變化如圖 事實上，由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)從開始接上至接觸穩(wěn)定要經(jīng)過數(shù)毫秒的抖動時間，抖動時間的長短與按鍵的機械特性有關(guān)，一般為 5ms~10ms，在這段時間內(nèi)會連續(xù)產(chǎn)生多個脈沖；在斷開時也不會一下子斷開，按鍵也會出現(xiàn)抖動。如圖 所示： 按鍵的確認就是判斷按鍵是否閉合，反應(yīng)在電壓上就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平還是低電平。如果是低電平，則表示閉合。因此，通過判斷電平的高低，就可以確定是否有鍵按下。但是為了確保一次按鍵動作只 確認一次按鍵，必須消除機械開關(guān)的抖動影響。 消除按鍵的抖動，通常有硬件消除法和軟件消除兩種方法。硬件去抖動一般是用電容和電阻組成的 RC 電路去抖動，軟件則是利用一段延時程序的執(zhí)行，然后再重新讀取按鍵狀態(tài)。 一般在按鍵較多時，常采用軟件的方法來去抖，在第一次檢測到有按鍵被按下時，執(zhí)行一段 5ms~10ms 的延時子程序，再確認該鍵電平是否仍然為低電平，如果保持為低電平狀態(tài)就說明有鍵按下，從而消除抖動的影響。所以我們編寫一段延時子程序，來讀取按鍵狀態(tài)。其按鍵掃描子程序流程圖如圖 ，其程序如下： 28 JB AMJ,LOOP13 CALL D10MS JB AMJ,LOOP13 D10MS:D10MS:PUSH 02H PUSH 03H MOV R3， 20 。延遲 10ms ZZ2B:MOV R2,250 ZZ2A:DJNZ R2,ZZ2A DJNZ R3,ZZ2B POP 03H POP 02H RET 選擇按摩位置的子程序設(shè)計 按摩器的按摩方式分為局部按摩和全身按摩。局部按摩又分為上半身按摩、下半身按摩、肩部按摩、腰部按摩和下肢按摩等五種按摩方式。 程序如下： 29 NEXT40:JB QSZHSH,NEXT41 JMP LOOP23 。全身 NEXT41:JB SBSZHSH,NEXT42 JB WZH1,NEXT43 。上半身 13 LOOP29:JB DJFX,DJCL10 JMP LOOP23 NEXT43:JB WZH3， NEXT44 JMP LOOP30 NEXT44:JMP LOOP23 NEXT42:JB XBSZHSH,NEXT50 JB WZH4， NEXT51 。下半身 46 JMP LOOP29 NEXT51:JB WZH6,NEXT52 JMP LOOP30 NEXT52:JMP LOOP23 …… 30 第八章 調(diào)試過程 之前我們利用 Protel DXP 設(shè)計了硬件電路圖，并完成了對其的繪制。在做 PCB 板之前我們可以再次發(fā)揮 DXP 的余熱，利用 DXP 提供的功能對所繪制的原理圖進行編譯， 查看原理圖是否有設(shè)計錯誤、電氣連接是否出錯如圖 在 DXP 編譯無誤后，我們就可以動手做硬件了。 在設(shè)計本課題時，我萌發(fā)了自己動手完成課題硬件電路的想法。畢竟相對于我過去的學習歷程，到目前為止我實習練過硬件電路的焊接工作，即我還動過烙鐵，用過電路板。所以我想購買 PCB 版的想法，我決定自己購買電子元件和萬能電路板。 首先，在購買電子元件之前，我就先查閱了各種資料，最終選擇出我所必需的電子器件的型號規(guī)格。 在明了電子器件的型號規(guī)格之后，我利用網(wǎng)絡(luò)購買了自己所需的器件。接下來就是先檢測元件的完好程度 ，并設(shè)計好焊接的模塊、步驟。 當完成了電路板的焊接，我們就必須檢查了焊接線路是否有斷線、短路的情況。在確定焊接線路無誤的情況之后進行通電調(diào)試，開始各芯片沒有插在芯片插座上