【正文】 第 15 頁 共 49 頁圖 29 DS1302 引腳功能引腳說明： X1,X2：32，768kHz 晶振引腳；GND:接地； ：復(fù)位；I/O 數(shù)據(jù)輸入輸出；SCLK:串行時鐘；VCC1,VCC2:電源引腳。 DS1302 的電路設(shè)計如圖 210 所示，VCC1 接 3V 電壓，VCC2 接+5V 電源，X1,X2 接晶振，I/O 串行口輸出， 復(fù)位端。圖 210 時鐘電路 鍵盤、液晶顯示電路 鍵盤電路設(shè)計在單片機系統(tǒng)中，通常有且僅有一鍵按下才視為按鍵有效。有效的確認(rèn)方式通常又可以分為兩類。第一類為按下釋放鍵方式，系統(tǒng)要求從按下倒釋放鍵才算一次有效按鍵。另一類為連擊方式，就是一次按鍵可以產(chǎn)生多次擊鍵效果，其連擊頻率可自己設(shè)定，如 3 次/秒、4 次/秒等。根據(jù)設(shè)計的需要，我選擇了按下釋放方式，電路如下圖 211 所示。電路為低電平有效輸出方式，當(dāng)按鍵按下時輸出為低電平。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 16 頁 共 49 頁圖 211 按鍵電路圖在按下釋放鍵方式時，系統(tǒng)先判斷是否有鍵按下，若不用硬件去抖，則同時進(jìn)行軟件去抖，確認(rèn)有鍵按下，然后等待至該按鍵釋放才算依次按鍵，注意釋放鍵判斷同樣要進(jìn)行去抖處理。 LCD1602 顯示電路設(shè)計LCD1602 液晶引腳說明第 1 腳：VSS 為電源地。第 2 腳：VDD 接+5V 正電源。第 3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第 5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光電源 正電壓第 16 腳：背光電源地圖 212 LCD1602 引腳功能桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 17 頁 共 49 頁 環(huán)境亮度檢測電路及聲光報警電路 亮度檢測電路設(shè)計 用一個精密可調(diào)電阻和一個光敏電阻串聯(lián)，光敏電阻通過向光、遮光的電壓與1/2Vcc 經(jīng)過比較器比較，再加個電壓跟隨器輸出穩(wěn)定電壓。向光輸出低電平，遮光輸出高電平，使其輸出信號輸入單片機。圖 213 亮度檢測電路根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器：紫外光敏電阻器：對紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測紫外線。紅外光敏電阻器：主要有硫化鉛、碲化鉛、硒化鉛。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測、非接觸測量、人體病變探測、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。 可見光光敏電阻器：包括硒、硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、砷化鎵、硅、鍺、硫化鋅光敏電阻器等。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護(hù)裝置和“位置檢測器” ，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。 光敏電阻的主要參數(shù)是： （1）光電流、亮電阻。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。 （2）暗電流、暗電阻。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。 （3）靈敏度。靈敏度是指光敏電阻不受光照射時的電阻值（暗電阻）與受光照射時的電阻值（亮電阻）的相對變化值。 （4）光譜響應(yīng)。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 49 頁（5）光照特性。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。 （6）伏安特性曲線。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。 （7）溫度系數(shù)。光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。 聲光報警電路當(dāng)檢測到路燈故障時，將單片機的 引腳（BEEP 端）拉低，如圖 15 所示，使LED 燈 D1 閃爍，蜂鳴器鳴叫，發(fā)出報警。圖 214 聲光報警電路 電源輸入電路 7805 概述電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負(fù)電壓輸出的 79系列。顧名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有 9013 樣子的 TO92 封裝。用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7806 表示輸出電壓為正 6V，7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 49 頁 7805 典型應(yīng)用電路圖圖 215 7805 典型應(yīng)用電路78XX 系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如上圖所示，這是一個輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805，CC2 分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負(fù)載電阻。當(dāng)輸出電流較大時，7805 應(yīng)配上散熱板。上圖為提高輸出電壓的應(yīng)用電路。穩(wěn)壓二極管 VD1 串接在 78XX 穩(wěn)壓器 2 腳與地之間，可使輸出電壓 Uo 得到一定的提高，輸出電壓 Uo 為 78XX 穩(wěn)壓器輸出電 壓與穩(wěn)壓二極管 VC1 穩(wěn)壓值之和。VD2 是輸出保護(hù)二極管，一旦輸出電壓低于 VD1 穩(wěn)壓值時，VD2 導(dǎo)通，將輸出電流旁路，保護(hù)7800 穩(wěn)壓器輸出級不被 損壞。下圖為輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的應(yīng)用電路。由于RRP 電阻網(wǎng)絡(luò)的作用，使得輸出電壓被提高，提高的幅度取決于 RP 與 R1 的比值。調(diào)節(jié)電位器 RP，即 可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng) RP=0 時，輸出電壓 Uo 等于 78XX穩(wěn)壓器輸出電壓；當(dāng) RP 逐步增大時，Uo 也隨之逐步提高。上圖為擴大輸出電流的應(yīng)用電路。VT2 為外接擴流率管，VT1 為推動管，二者為達(dá)林頓連接。R1 為偏置電阻。該電路最大輸出電流取決于 VT2 的參數(shù)。在模塊本電路中，我用穩(wěn)壓管 7805 及其外圍部件組成電路的供電電源，輸出穩(wěn)定電壓。其電路如下：圖 216 7805 應(yīng)用電路3 PCB 板制作和印制PCB 中文稱為印制電路板。所謂印制電路板是指：在絕緣基板上，有選擇地加工安裝孔、連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元器件的焊盤，以實現(xiàn)元器件間的電氣連接的組裝板。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 49 頁印制電路板的優(yōu)點：(1)印制電路板 PCB 優(yōu)點之一是可以實現(xiàn)電路中各個元器件間的電氣連接，代替復(fù)雜的布線，減少了傳統(tǒng)方式下的接線工作量，簡化了電子產(chǎn)品的裝配、焊接、調(diào)試工作。(2)印制電路板 PCB 優(yōu)點二是縮小了整機體積，降低了產(chǎn)品成本，提高了電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。(3)印制電路板 PCB 優(yōu)點三是具有良好的一致性，它可以采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，有利于裝備生產(chǎn)的自動化和焊接的機械化，提高了生產(chǎn)率。(4)印制電路板 PCB 優(yōu)點四裝備的部件有好的機械性能和電氣性能，使電子設(shè)備實現(xiàn)單元組合化，使整塊經(jīng)過裝配調(diào)試的印制電路板作為一個備件，便于整機產(chǎn)品的互換與維修。正是由于以上 PCB 優(yōu)點，所以這次我做成了 PCB 版。 硬制電路板的制作過程一般 PCB 基本設(shè)計流程如下：前期準(zhǔn)備PCB 結(jié)構(gòu)設(shè)計PCB 布局布線布線優(yōu)化和絲印網(wǎng)絡(luò)和 DRC 檢查和結(jié)構(gòu)檢查制版。第一：前期準(zhǔn)備。這包括準(zhǔn)備元件庫和原理圖。在進(jìn)行 PCB 設(shè)計之前，首先要準(zhǔn)備好原理圖 SCH 的元件庫和 PCB 的元件庫。 第二：PCB 結(jié)構(gòu)設(shè)計。這一步根據(jù)已經(jīng)確定的電路板尺寸和各項機械定位，在 PCB 設(shè)計環(huán)境下繪制 PCB 板面，并按定位要求放置所需的接插件、按鍵/開關(guān)、螺絲孔、裝配孔等等。并充分考慮和確定布線區(qū)域和非布線區(qū)域。第三：PCB 布局。布局說白了就是在板子上放器件。這時如果前面講到的準(zhǔn)備工作都做好的話，就可以在原理圖上生成網(wǎng)絡(luò)表（DesignCreate Netlist） ，之后在 PCB圖上導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表（DesignLoad Nets） 。然后就可以對器件布局了。在放置元器件時，一定要考慮元器件的實際尺寸大小，元器件之間的相對位置，以保證電路板的電氣性能和生產(chǎn)安裝的可行性和便利性以及整齊美觀。第四：布線。布線是整個 PCB 設(shè)計中最重要的工序。這將直接影響著 PCB 板的性能好壞。在 PCB 的設(shè)計過程中首先是布通，這時 PCB 設(shè)計時的最基本的要求。其次布線要整齊劃一，不能縱橫交錯毫無章法。第五：布線優(yōu)化和絲印。優(yōu)化布線的時間是初次布線的時間的兩倍。對于絲印，要注意不能被器件擋住或被過孔和焊盤去掉。第六：網(wǎng)絡(luò)和 DRC 檢查和結(jié)構(gòu)檢查。首先，在確定電路原理圖設(shè)計無誤的前提下，將所生成的 PCB 網(wǎng)絡(luò)文件與原理圖網(wǎng)絡(luò)文件進(jìn)行物理連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)檢查（NETCHECK） ，并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時對設(shè)計進(jìn)行修正，以保證布線連接關(guān)系的正確性；網(wǎng)絡(luò)檢查正確通過后，對 PCB 設(shè)計進(jìn)行 DRC 檢查，并根據(jù)輸出文件結(jié)果及時對設(shè)計進(jìn)行修正，桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 49 頁以保證 PCB 布線的電氣性能。最后需進(jìn)一步對 PCB 的機械安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。在做這次設(shè)計布線時主要按以下原則進(jìn)行：① 一般情況下，首先應(yīng)對電源線和地線進(jìn)行布線，以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線。② 振蕩器外殼接地，時鐘線要盡量短，且不能引得到處都是。③ 盡可能采用 45186。 的折線布線，不可使用 90186。 折線，以減小高頻信號的輻射。④ 任何信號線都不要形成環(huán)路，如不可避免，環(huán)路應(yīng)盡量小；信號線的過孔要盡量少。⑤ 關(guān)鍵的線盡量短而粗，并在兩邊加上保護(hù)地。⑥ 原理圖布線完成后，應(yīng)對布線進(jìn)行優(yōu)化；同時，經(jīng)初步網(wǎng)絡(luò)檢查和 DRC 檢查無誤后，對未布線區(qū)域進(jìn)行地線填充，用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。 PCB 布線工藝要求① 線線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于 (13mil)，線間距不小于(10mil)。這次設(shè)計中信號線寬為 ，電源線寬與地線寬 。② 焊盤（PAD）焊盤（PAD）與過渡孔（VIA）的基本要求是：盤的直徑比孔的直徑要大于 ；實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實際元件的尺寸來定，有條件時，可適當(dāng)加大焊盤尺寸；PCB 板上設(shè)計的元件安裝孔徑應(yīng)比元件管腳的實際尺寸大 ～ 左右。③ 過孔（VIA）一般為 (50mil/28mil)；當(dāng)布線密度較高時，過孔尺寸可適當(dāng)減小，但不宜過小，可考慮采用 )。焊盤和過孔的實際尺寸要根據(jù)各個元器件的實際情況再綜合 PCB 布線工藝要求來確定。 測試電路和 PCB 布局原則在任何開關(guān)穩(wěn)壓器中，印刷電路板的布局都很重要。由于引線電感，快速切換的電流會引起電壓瞬變，造成許多問題。要使電感和接地回路最小，就要使用粗線標(biāo)出的引線盡量短。要獲得最好的結(jié)果，應(yīng)用單點接地或接地平面結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用可調(diào)節(jié)型號的穩(wěn)壓器時，應(yīng)把調(diào)節(jié)電阻盡可能靠近穩(wěn)壓器，讓敏感的反饋接線盡量短。PCB 圖如下圖：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 49 頁圖 31 PCB 電路圖 電路組裝按打印出來的 PCB 圖，通過印制，腐蝕做到電路板。然后擺放好選擇了的元件，放到板子上對其進(jìn)行焊接，焊接時注意先焊接無極性阻容元件，本設(shè)計都是采用貼片元件，所以焊接時要特別的注意。焊接有極性的元件話筒，整流二極管，三極管，單向可控硅等元件時千萬不要裝反，注意極性正確，否則電路不能正常工作，甚至燒毀元器件。安裝電路的時候，系統(tǒng)整個線路要連接好，其絕緣性要達(dá)標(biāo)，要確保用電工作的安全，因為是在共公的場合，用電安全是對人身安全的保障，這一點至關(guān)重要。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計思想單片機應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計，可以采用匯編語言完成，也可以采用 C 語言來實現(xiàn)。匯編語言對單片機內(nèi)部資源的操作直接，簡潔，實現(xiàn)的程序緊湊。但是當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 49 頁較大時，設(shè)計人員更應(yīng)用 C 語言完成程序設(shè)計任務(wù)