【導(dǎo)讀】萬年歷電路設(shè)計(jì)....

　　

【正文】 RW 決定。它 可以直接和單片機(jī)接口 直接連接 ，液晶顯示的 RB0～ RB7 八個(gè)雙向端口接 AT89S51 單片機(jī)的 P0 口的 ～ 。 圖 LCD12864 液晶顯示電路 由于 VO 端 接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，對(duì)比度過低會(huì)使屏幕模糊不清，所以使用時(shí)可以通過一個(gè) 20K 的電位器來調(diào)節(jié)提供給驅(qū)動(dòng)器的供壓，從而 整 LCD 顯示 的對(duì)比度。 LCD12864 的 RS 寄存器選擇端口接單片機(jī)的 口，通過軟件程序中對(duì)此端口的設(shè)置來決定選擇的寄存器。液晶顯示的RW 端口直接接單片機(jī)的 口，高電平時(shí)進(jìn)行對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀數(shù)。使能 E 端接單片機(jī)的 口，使能端由高電平到低電平時(shí)開始執(zhí)行命令，把讀數(shù)顯示出來。 A 和K端口為背光引腳， BLA 接正電極、 BLK 接地 時(shí)點(diǎn)亮背光。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 共 58 頁 ISD4004 語音電路設(shè)計(jì) ISD4004 語音芯片介紹 ISD4004 語音芯片 工作電壓為 3V，單片錄放時(shí)間 8 分鐘至 16 分鐘 且 音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用 CMOS 技術(shù)內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制 ,操作命令可通過串行通信接口 (SPI 或 Microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù) , 每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器中 ,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲 ,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和 “ 金屬聲 ” 。采樣頻率可為 ， ， ， ， 頻率越低錄放時(shí)間越長而音質(zhì)則有所下降，片內(nèi)信息存于閃爍存儲(chǔ)器中 ,可在斷電情況下保存 100年 (典型值 ),反復(fù)錄音 10 萬次。 如圖 為 ISD4004 芯片引腳圖，其各引腳功能描述如下： 圖 ISD4004 芯片引腳圖 電源 (VCCA， VCCD)： 為使噪聲最小 ,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，且 最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線 (VSSA， VSSD)： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。 同相模擬輸入 (ANAIN+)： 錄音信號(hào)的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動(dòng)。反相模擬輸入 (ANAIN)：差分驅(qū)動(dòng)時(shí) ,是錄音信號(hào)的反相輸入端。 音頻輸出 (AUDOUT)：提供音頻輸出 ,可驅(qū)動(dòng) 5KΩ的負(fù)載。 片選 (SS)： 此端為低 ,即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 智能非接觸式電子體溫計(jì)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 58 頁 串行輸入 (MOSI)：此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時(shí)鐘上升沿之前半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放到本端 ,供 ISD 輸入。 串行輸出 (MISO)： ISD 的串行輸出端。 ISD 未選中時(shí) ,本端呈高阻態(tài)。 串行時(shí)鐘 (SCLK)： ISD 的時(shí)鐘輸入端 ,由主控制器產(chǎn)生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中斷 (/INT)：本端為漏極開路輸出。 ISD 在任何操作 (包括快進(jìn) )中檢測到 EOM 或 OVF時(shí) ,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個(gè) SPI 周期開始時(shí)清除。 行地址時(shí)鐘 (RAC)： 漏極開路輸出。每個(gè) RAC 周期表示 ISD 存儲(chǔ)器的操作進(jìn)行 一行。 外部時(shí)鐘 (XCLK)：本端內(nèi)部有下拉元件。因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻，在不外接地時(shí)鐘時(shí) ,此端必須接地。 自動(dòng)靜噪 (AMCAP)：通常本端對(duì)地接 1mF 的電容 ,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測電路的一部分； 本端接 VCCA 則禁止自動(dòng)靜噪。 音頻功率放大器介紹 LM386 是一種音頻 集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)。其是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。 為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20。但是在 1 腳和 8腳之間增加一只外接的電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值 ， 直到 200， 輸入端以地為參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半。 如在 6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW，使得 LM386 特別適用干電池供電場合。其 外部引腳如圖 所示。 引腳 2為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端， 5引腳為輸出端應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載，引腳 6 和 4 分別為電源和地，引腳 1 和 8為電壓增益設(shè)定端，使用時(shí)在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10uF。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 58 頁 圖 LM386 低功率放大器 在使用 LM386 時(shí)應(yīng)注意 ，電源電壓 412V 或 518V，靜態(tài)消耗電流為 4mA，電壓增益 20200dB。盡管 LM386 的應(yīng)用非常簡單，但稍不注意特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩(wěn)定后，一些操作（如挺拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會(huì)帶來瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會(huì)產(chǎn)生非常討厭的噪聲。 ISD4004 語音電路 語音電路設(shè)計(jì)中采用 ISD4004 錄放音芯片作為主控芯片，采用話筒輸入音頻信號(hào)進(jìn)行錄音，通過開關(guān)和單片機(jī)控制錄音、放音和錄音、放音時(shí)的相應(yīng)模式，由于語音芯片推動(dòng)的音頻功放較小，為 了加大音量采用 LM386 功率放大器增加一級(jí)音頻功放，聲音通過揚(yáng)聲器輸出。 如圖 和 所示的音頻輸入、輸出的電路圖。 ISD4004 的片選信號(hào) SS 引腳與 AT89S51 單片機(jī)的 I/O 口 連接，由程序指令產(chǎn)生有效的低電平信號(hào)。串行數(shù)據(jù)輸入 MOSI 引腳和串行數(shù)據(jù)輸出 MISO 引腳分別與 和 連接，串行收發(fā)的數(shù)據(jù)信息在程序指令的控制下，由片內(nèi)移位寄存器鎖存，其同步時(shí)鐘信號(hào) SCLK 由單片機(jī) 控制。中斷請(qǐng)求信號(hào) INT 和單片機(jī)的 (INT1)連接。為使輸出語音噪聲達(dá)到最小，系統(tǒng)的模擬地和數(shù)字地分開走線，盡可能在靠近供電端處相連，并且分別引到ISD4004 芯片的 VSSA 和 VSSD 管腳上，去耦電容也應(yīng)盡量靠近芯片。 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)不同的情況，事先錄制好不同的語音，其具體錄音電路圖如圖 所示為 ISD4004 音頻輸入電路圖。錄音錄制電路主要由 語音芯片 ISD400麥克 MK及相關(guān)外圍電路等構(gòu)成。聲音信號(hào)由 MK1 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)電容 C1 C21 耦合后由 同相模擬輸入端 IN+和反相模擬輸入端 IN引腳進(jìn)入 ISD4004，由 ISD4004 采樣和保存。 模擬電源 Vcca 和數(shù)字電源 Vccd 接 + 電源，分別接 C13()和 C14(22uF)濾波電容，使電源供電更加穩(wěn)定。 智能非接觸式電子體溫計(jì)設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 58 頁 圖 ISD4004 音頻輸入電路圖 如 圖 為 ISD4004 的音頻輸出電路圖所示。音頻輸入電路主要由 ISD400 LM386等構(gòu)成。聲音信號(hào)由如圖 所示的 ISD4004 的 AUDOUT 引腳輸出，經(jīng) C19 電容耦合和音量控制電位器 R19 送入 LM386 芯片，放大后由 VOUT 輸出并驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。 連接音頻放大模塊時(shí)應(yīng)在 1腳和 8腳之間接電容 C24（ 1 腳接電容 +極）來改變增益。在選擇調(diào)節(jié)音量的電位器時(shí)阻值不能太大， R20 為 10K 最合適， 太大 會(huì)影響音質(zhì)。第 7腳（ BYPASS）必須外接一個(gè)電解電容 C26 到地，起濾除噪聲的作用。此外， 錄放音控制開關(guān)，經(jīng)單片機(jī)判斷所需要的狀態(tài)，即錄音、放音、運(yùn)行和停止四個(gè)狀態(tài)。 具體電路圖詳見附錄 A。 圖 ISD4004 的音頻輸出電路 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 58 頁 萬年歷電路設(shè)計(jì) DS1302 時(shí)鐘芯片介紹 DS1302 是 美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶靜電 RAM、能進(jìn)行慢速充電的時(shí)鐘芯片，可以提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年等信息，具有月末日期自動(dòng)調(diào)節(jié)和閏年校正功能。該芯片可通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，提供主電源和備用電源引腳，可以對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電。 DS1302 的工作特性有：實(shí)時(shí)時(shí)鐘，能夠?qū)δ辍⒃?、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，并具有閏年補(bǔ)償功能；可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12小時(shí)格式；內(nèi)部有 31*8bit 調(diào)整 RAM；采用三線串行總線；工作電壓范圍為 ～ ； 用于時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)讀 /寫的單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送； 工作電壓為5V 時(shí)， I/O 引 腳與 TTL 兼容；保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mw。 圖 為 DS1302 引腳圖， 其各引腳功能為： VCC1：主電源； VCC2：備份電源（當(dāng) VCC2VCC1+ 時(shí) ,由 VCC2 向 DS1302 供電 ,當(dāng) VCC2VCC1 時(shí) ,由 VCC1 向 DS1302 供電）； X X2： 晶振引腳； SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出 ，有 40K 的下拉電阻連接到地 ； I/O：數(shù)據(jù)輸入 /輸出，有 10K 的下拉電阻連接到地 ； CE（ RST） ：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ? 圖 DS1302 時(shí)鐘芯片 基于 DS1302 萬年歷電路 萬年歷的設(shè)計(jì)主要采用 DS1302 時(shí)鐘芯片，它由 VCC2提供主電源 +5V， 8 號(hào)引腳 VCC1接備用電池 ，如圖 所示的 BT1 為 充電電池，用于時(shí)鐘 /日歷數(shù)據(jù)和靜態(tài) RAM智能非接觸式電子體溫計(jì)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 58 頁 掉電保護(hù)，保證 DS1302 內(nèi)數(shù)據(jù)不丟失。 X1 和 X2 引腳之間連接一個(gè) 的 晶振 ，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖，由于 DS1302 內(nèi)部已經(jīng)集成 6pF 的電容，這樣就不需要外部連接電容了 。 /RST 是復(fù)位 /片選線， 接單片機(jī) 引腳， 通過把 /RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化， I/0 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。當(dāng) SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平， I/0 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向），SCLK 始終是輸入端。 SCLK 與單片機(jī)的 引腳相接， I/O 與單片機(jī) 的 引腳相接。具體電路圖如 所示。 圖 DS1302 時(shí)鐘電路 人數(shù)統(tǒng)計(jì)電路設(shè)計(jì) 如圖 所示為人數(shù)統(tǒng)計(jì)硬件電路圖，主要由 6N137 光電耦合器、 LM324 電壓比較器和一些外圍器件組成。光電耦合器的輸入端為同相邏輯傳輸，其中， R7 為限流電阻，由于 發(fā)光二極管正向電流 0250uA，光敏管不導(dǎo)通；發(fā)光二極管正向壓降 ～ ，正向電流 ～ 15mA，光敏管導(dǎo)通。 由于 Vcc 為 5V， 若使二極管壓降在 ，正向電流在 10mA， R7 可選 電阻值為 380 歐姆。 如果不加限流電阻或阻值很小， 6N137 仍能工作，但發(fā)光二極管導(dǎo)通電流很大對(duì) 電源 有較大沖擊 ，尤其是數(shù)字波形較陡時(shí)，上升、下降沿的頻譜很寬，會(huì)造成相當(dāng)大的尖峰脈沖噪聲，其峰 峰值可達(dá) 100mV 以上，足以使模擬電路產(chǎn)生自激， A/D 不能正常工作。在這種情況下， R7 越大越好，這里取 R7 值為 5K 歐姆。 6N137 的發(fā)射極接 R6(1M)電阻，由于 R6 起直流負(fù)反饋的作用，心穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。集電極接 +5V 偏置電壓。 采用 LM324 運(yùn)算放大器作為電壓比較器以判斷輸出電平高低狀態(tài) ， 當(dāng)掃描到人時(shí)， 6N137 的發(fā)射極為低電平， LM324 電壓比較器的 3 引腳為低電平且 2 引腳為高電平，經(jīng)比較在 1引腳輸出為低電平。 LM324 的 1引腳和單片機(jī)的 引腳（中斷 INT0）相連。 當(dāng)掃描到有人測溫時(shí)，經(jīng)單片機(jī)處理，在 LCD 液晶顯示自動(dòng)加一。 具體硬件電路如圖 ： 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 共 58 頁 圖 人數(shù)統(tǒng)計(jì)電路圖 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) 如圖 為聲光報(bào)警電路的硬件連接圖。 聲音報(bào)警發(fā)聲命令由 單片機(jī)的 口輸出，當(dāng)紅外傳感器所探測的人體溫度低于所設(shè)置的下限溫度或高于所設(shè)置的上限溫度值時(shí)，單片機(jī)控制 口使其輸出 低 電平，蜂鳴器 U7發(fā)出報(bào)警聲，相應(yīng)的發(fā)光二極管 LED0也會(huì)被點(diǎn)亮。 口輸出為 高 電平時(shí)，開關(guān)三極管 Q1 截止。 圖中 R15 為三極管基極限流電阻， R16 為限流電阻，當(dāng)阻值為 330 時(shí)，保證二極管 LED0 的亮度達(dá)到最好的狀態(tài)。具體硬件電路如圖 所示： 圖 聲光 報(bào)警電路 基于 MAX232 的 RS232 串口電路設(shè)計(jì) 串口通信是指計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備以及主機(jī)系統(tǒng)與主機(jī)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。使用串口通信時(shí)，發(fā)送和接收到的每一個(gè)字符都是一次位地傳送的，每一位不是為智能非接觸式電子體溫計(jì)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 58 頁 1 就是為 0。 RS232 是計(jì)算機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的