【導讀】萬年歷電路設計....

　　

【正文】 RW 決定。它 可以直接和單片機接口 直接連接 ，液晶顯示的 RB0～ RB7 八個雙向端口接 AT89S51 單片機的 P0 口的 ～ 。 圖 LCD12864 液晶顯示電路 由于 VO 端 接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，對比度過低會使屏幕模糊不清，所以使用時可以通過一個 20K 的電位器來調節(jié)提供給驅動器的供壓，從而 整 LCD 顯示 的對比度。 LCD12864 的 RS 寄存器選擇端口接單片機的 口，通過軟件程序中對此端口的設置來決定選擇的寄存器。液晶顯示的RW 端口直接接單片機的 口，高電平時進行對輸入的數(shù)字信號進行讀數(shù)。使能 E 端接單片機的 口，使能端由高電平到低電平時開始執(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 時點亮背光。 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 共 58 頁 ISD4004 語音電路設計 ISD4004 語音芯片介紹 ISD4004 語音芯片 工作電壓為 3V，單片錄放時間 8 分鐘至 16 分鐘 且 音質好，適用于移動電話及其他便攜式電子產品中。芯片采用 CMOS 技術內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設計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技術 , 每個采樣值直接存儲在片內閃爍存儲器中 ,因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調和效果聲 ,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 ， ， ， ， 頻率越低錄放時間越長而音質則有所下降，片內信息存于閃爍存儲器中 ,可在斷電情況下保存 100年 (典型值 ),反復錄音 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，而去耦電容應盡量靠近器件。 地線 (VSSA， VSSD)： 芯片內部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。 同相模擬輸入 (ANAIN+)： 錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅動。反相模擬輸入 (ANAIN)：差分驅動時 ,是錄音信號的反相輸入端。 音頻輸出 (AUDOUT)：提供音頻輸出 ,可驅動 5KΩ的負載。 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設計 第 18 頁 共 58 頁 串行輸入 (MOSI)：此端為串行輸入端，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(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 ,本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘 (SCLK)： ISD 的時鐘輸入端 ,由主控制器產生 ,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 )中檢測到 EOM 或 OVF時 ,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個 SPI 周期開始時清除。 行地址時鐘 (RAC)： 漏極開路輸出。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作進行 一行。 外部時鐘 (XCLK)：本端內部有下拉元件。因內部首先進行了分頻，在不外接地時鐘時 ,此端必須接地。 自動靜噪 (AMCAP)：通常本端對地接 1mF 的電容 ,構成內部信號電平峰值檢測電路的一部分； 本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。 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、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點。其是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器，主要用于低電壓消費類產品。 為使外圍元件最少，電壓增益內置為 20。但是在 1 腳和 8腳之間增加一只外接的電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值 ， 直到 200， 輸入端以地為參考，同時輸出端被自動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引腳為輸出端應外接輸出電容后再接負載，引腳 6 和 4 分別為電源和地，引腳 1 和 8為電壓增益設定端，使用時在引腳 7 和地之間接旁路電容，通常取 10uF。 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 共 58 頁 圖 LM386 低功率放大器 在使用 LM386 時應注意 ，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、旋音量調節(jié)鈕）都會帶來瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產生非常討厭的噪聲。 ISD4004 語音電路 語音電路設計中采用 ISD4004 錄放音芯片作為主控芯片，采用話筒輸入音頻信號進行錄音，通過開關和單片機控制錄音、放音和錄音、放音時的相應模式，由于語音芯片推動的音頻功放較小，為 了加大音量采用 LM386 功率放大器增加一級音頻功放，聲音通過揚聲器輸出。 如圖 和 所示的音頻輸入、輸出的電路圖。 ISD4004 的片選信號 SS 引腳與 AT89S51 單片機的 I/O 口 連接，由程序指令產生有效的低電平信號。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，由片內移位寄存器鎖存，其同步時鐘信號 SCLK 由單片機 控制。中斷請求信號 INT 和單片機的 (INT1)連接。為使輸出語音噪聲達到最小，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，去耦電容也應盡量靠近芯片。 在實際設計中，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及相關外圍電路等構成。聲音信號由 MK1 轉換成電信號，經電容 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設計 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等構成。聲音信號由如圖 所示的 ISD4004 的 AUDOUT 引腳輸出，經 C19 電容耦合和音量控制電位器 R19 送入 LM386 芯片，放大后由 VOUT 輸出并驅動揚聲器發(fā)聲。 連接音頻放大模塊時應在 1腳和 8腳之間接電容 C24（ 1 腳接電容 +極）來改變增益。在選擇調節(jié)音量的電位器時阻值不能太大， R20 為 10K 最合適， 太大 會影響音質。第 7腳（ BYPASS）必須外接一個電解電容 C26 到地，起濾除噪聲的作用。此外， 錄放音控制開關，經單片機判斷所需要的狀態(tài)，即錄音、放音、運行和停止四個狀態(tài)。 具體電路圖詳見附錄 A。 圖 ISD4004 的音頻輸出電路 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 共 58 頁 萬年歷電路設計 DS1302 時鐘芯片介紹 DS1302 是 美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶靜電 RAM、能進行慢速充電的時鐘芯片，可以提供秒、分、時、日、星期、月和年等信息，具有月末日期自動調節(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進行通信，提供主電源和備用電源引腳，可以對后備電源進行涓細電流充電。 DS1302 的工作特性有：實時時鐘，能夠對年、月、日、時、分、秒進行計時，并具有閏年補償功能；可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12小時格式；內部有 31*8bit 調整 RAM；采用三線串行總線；工作電壓范圍為 ～ ； 用于時鐘或 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， I/O 引 腳與 TTL 兼容；保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時功率小于 1mw。 圖 為 DS1302 引腳圖， 其各引腳功能為： VCC1：主電源； VCC2：備份電源（當 VCC2VCC1+ 時 ,由 VCC2 向 DS1302 供電 ,當 VCC2VCC1 時 ,由 VCC1 向 DS1302 供電）； X X2： 晶振引腳； SCLK：串行時鐘，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，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE 提供結束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ? 圖 DS1302 時鐘芯片 基于 DS1302 萬年歷電路 萬年歷的設計主要采用 DS1302 時鐘芯片，它由 VCC2提供主電源 +5V， 8 號引腳 VCC1接備用電池 ，如圖 所示的 BT1 為 充電電池，用于時鐘 /日歷數(shù)據(jù)和靜態(tài) RAM智能非接觸式電子體溫計設計 第 22 頁 共 58 頁 掉電保護，保證 DS1302 內數(shù)據(jù)不丟失。 X1 和 X2 引腳之間連接一個 的 晶振 ，為芯片提供計時脈沖，由于 DS1302 內部已經集成 6pF 的電容，這樣就不需要外部連接電容了 。 /RST 是復位 /片選線， 接單片機 引腳， 通過把 /RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。當 RST 為高電平時，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 SCLK 為低電平時，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 與單片機的 引腳相接， I/O 與單片機 的 引腳相接。具體電路圖如 所示。 圖 DS1302 時鐘電路 人數(shù)統(tǒng)計電路設計 如圖 所示為人數(shù)統(tǒng)計硬件電路圖，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，光敏管不導通；發(fā)光二極管正向壓降 ～ ，正向電流 ～ 15mA，光敏管導通。 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)光二極管導通電流很大對 電源 有較大沖擊 ，尤其是數(shù)字波形較陡時，上升、下降沿的頻譜很寬，會造成相當大的尖峰脈沖噪聲，其峰 峰值可達 100mV 以上，足以使模擬電路產生自激， 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 起直流負反饋的作用，心穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點。集電極接 +5V 偏置電壓。 采用 LM324 運算放大器作為電壓比較器以判斷輸出電平高低狀態(tài) ， 當掃描到人時， 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，經比較在 1引腳輸出為低電平。 LM324 的 1引腳和單片機的 引腳（中斷 INT0）相連。 當掃描到有人測溫時，經單片機處理，在 LCD 液晶顯示自動加一。 具體硬件電路如圖 ： 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 共 58 頁 圖 人數(shù)統(tǒng)計電路圖 聲光報警電路設計 如圖 為聲光報警電路的硬件連接圖。 聲音報警發(fā)聲命令由 單片機的 口輸出，當紅外傳感器所探測的人體溫度低于所設置的下限溫度或高于所設置的上限溫度值時，單片機控制 口使其輸出 低 電平，蜂鳴器 U7發(fā)出報警聲，相應的發(fā)光二極管 LED0也會被點亮。 口輸出為 高 電平時，開關三極管 Q1 截止。 圖中 R15 為三極管基極限流電阻， R16 為限流電阻，當阻值為 330 時，保證二極管 LED0 的亮度達到最好的狀態(tài)。具體硬件電路如圖 所示： 圖 聲光 報警電路 基于 MAX232 的 RS232 串口電路設計 串口通信是指計算機主機與外部設備以及主機系統(tǒng)與主機系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。使用串口通信時，發(fā)送和接收到的每一個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設計 第 24 頁 共 58 頁 1 就是為 0。 RS232 是計算機與通信工業(yè)中應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