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【正文】 ............................................................... 19 單片機(jī)的正常工作 ................................................... 19 液晶的顯示 ......................................................... 19 其他外設(shè)的測試 ..................................................... 20 紅外發(fā)射及接收的測試 .............................................. 20 5 產(chǎn)品功能說明書 ......................................................... 20 功能清單 ............................................................ 20 按鍵說明 ............................................................ 21 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) II 功能詳細(xì)說明 ........................................................ 21 ....................................................... 21 ................................................. 23 ........................................... 23 ......................................................... 24 ................................................. 25 ................................................. 26 ..................................................... 26 ........................................... 27 DS18B20的轉(zhuǎn)換精度 .............................. 27 芯片 DS12C887的晶振 .................................. 28 DS12C887的晶振 .................................. 28 ............................................ 29 ............................................ 30 DS12C887的內(nèi)置電池狀態(tài) .......................... 31 6 結(jié)束語 ................................................................. 31 7 致謝 ................................................................... 31 8 參考文獻(xiàn) ............................................................... 31 附錄Ⅰ：元器件清單 ........................................................ 32 附錄Ⅱ：系統(tǒng)實(shí)物圖 ........................................................ 34 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 1 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 馬正東，陳磊 (西安科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710600) 摘要 本產(chǎn)品是基于 DS12C887R 時(shí)鐘芯片和 DS18B20 溫度傳感器并用紅外遙控進(jìn)行設(shè)置的電子鐘溫度計(jì)，以 STC89C58 單片機(jī)為控制核心，用 1602 液 晶顯作為人機(jī)交互界面。系統(tǒng)可以對(duì)溫度環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)溫度超過安全范圍時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警并記錄溫度報(bào)警信息，等待操作人員處理，除此之外還具有鬧鐘功能。報(bào)警溫度和時(shí)間調(diào)整等所有產(chǎn)品功能都可由紅外遙控進(jìn)行設(shè)置。本產(chǎn)品適用于需要溫度監(jiān)測的低端工業(yè)控制或者家居環(huán)境監(jiān)測。 關(guān)鍵字： 溫度計(jì) 電子鐘 DS12C887 DS18B20 紅外遙控 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 2 Electronic Clock and Thermometer Controlled by Infrared Remoter Controller Zhengdong Ma, Lei Chen (Computer Science and Technology College, Xi39。an University of Science and Technology, Xi39。an,Shannxi,100600) Abstract This product is electronic clock and thermometer which can be set by users and based on the real time clock chip DS12C887 and the temperature sensor chip DS18B20. And the product use STC89C58 to be its MCU and use 1602 to be its human machine interface. This system can detect the temperature of the environment in real time and it can sound the alarm record the alarm history when the environment temperature beyond the safe bounds and then waits for the operator to deal with it. What39。s more it has the ability of time most highlight is all the functions including alarm temperature and time correct can be set by infrared remote controller. This product can be applied to low level industry control and living environment monitor. Keywords: thermometer, electronic clock, DS12C887, DS18B20, infrared remote controller 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 3 1 方案的比較與選擇 紅外遙控電子鐘 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 11所示： 圖 11 系統(tǒng)總體框圖 控制器模塊 狀態(tài)模塊 時(shí)鐘模塊 溫度監(jiān)測模塊 遙控按鍵模塊 紅外發(fā)射模塊 紅外解碼模塊 顯示模塊 紅 外編碼模塊 紅外接收模塊 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 4 單片機(jī)的選擇 方案 一 ： 采用凌陽公司的 16 位單片機(jī)，它是 16 位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、具有語音處理、運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，但考慮到我們小組對(duì)這個(gè)方案采用的微處理器并不熟悉，使用起來并不是很方便，這對(duì)于硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件編程增加了難度。我們決定不再使用此方案，考慮其他方案。 方案 二 ：采用 STC 89C52 系列單片機(jī)。 STC89 在 8051基礎(chǔ)上增加了許多功能， 內(nèi)置 flash ROM 可以反復(fù)擦寫 10萬次，內(nèi)置硬件看門狗， 極大地提高了 MCS51 家族的性能。 STC89由美國設(shè)計(jì)，在臺(tái)灣生產(chǎn)，是目前在相同性能條件下價(jià)格最優(yōu)的一個(gè)品種。 STC89C52 具有高性能、低價(jià)格 的特點(diǎn)。其功能已能夠滿足我們對(duì)于產(chǎn)品的需要，所以我們選擇性價(jià)比更高的 STC89C52。最后我們用了 STC89C58 是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中 STC89C52 芯片由于操作不當(dāng)被燒壞并且程序超過了 8KB 達(dá)到了 9KB 之多，而手中只有一片 STC89C58 所以就直接用了， 故采用此方案。 時(shí)鐘芯片的選擇 方案一：選擇 DS1302， DS1302 具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，鬧鈴調(diào)校的功能，且價(jià)格便宜。但是 DS1302 還要額外搭建外圍電路，同時(shí)供電中斷之后內(nèi)部晶振將停止，這意味著時(shí)鐘將每次在斷電之后重新調(diào)校，這將比較麻煩。 方案二：選擇 DS12C887R，同樣是達(dá)拉斯公司出產(chǎn)的時(shí)鐘芯片，與 DS1302 的主要區(qū)別就在于內(nèi)置了鋰電池，這樣就算是意外斷電時(shí)鐘仍然能夠精準(zhǔn)走時(shí)。電池容量可為振蕩器和寄存器供電長達(dá) 10 年之久，故采用此方案。 溫度采集 模塊 的選擇 方案一：選擇 AD590， AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源 ，具有 精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好 的好特點(diǎn)。但是該溫度傳感器輸出量是模擬量，這對(duì)編程調(diào)試將帶來比較大的工作量。 方案二：選擇 DS18B20， DS18B20 具有先進(jìn)的單總線結(jié)構(gòu)，并且可以寄生供電。只要一根線即可讓其工作，轉(zhuǎn)換精度可由用戶自己選擇，一共有四種選擇， 9位， 10 位， 11 位，12 位，步進(jìn)分別為 ℃， ℃， ℃， ℃。 DS18B20 可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化輸出溫度數(shù)據(jù)。單片機(jī)可以直接識(shí)別，故采用此方案。 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 5 聲光報(bào)警 模塊 的選擇 方案一：通過單片機(jī)來控制語音芯片來實(shí)現(xiàn)提示信息的 播報(bào)。但是由于語音芯片成本比較高，而且擴(kuò)展起來比較復(fù)雜，增加焊接難度和設(shè)計(jì)成本。 方案 二 ： 用發(fā)光二極管和蜂鳴器搭一個(gè)簡單的電路，成本底，電路比較簡單，使用方便符合我們的系統(tǒng)要求，故采用此方案。 顯示模塊 的選擇 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示。顏色鮮艷，易于觀察， 但是由于產(chǎn)品需要顯示的信息較多，個(gè)別字符也無法顯示不符合本作品的要求。 方案二：采用 1602 液晶顯示。我們對(duì) 1602 液晶的操作比較熟悉，其顯示功能也比較強(qiáng)大，實(shí)用性很強(qiáng)，還可以顯示自定義字符，故采用此方案。 電源模塊的選擇 方案一： 采用蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過于龐大，價(jià)格比較昂貴，對(duì)于我們的作品性價(jià)比不高。 方案二：采用 12V 穩(wěn)壓電源，經(jīng)過 7805 的電壓變換后為單片機(jī)供電。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，輸出電壓供電時(shí)，單片機(jī)及外設(shè)的工作電壓不夠，性能不穩(wěn)定。 方案三：采用 USB 串口輸出電壓，其電壓輸出穩(wěn)定，符合產(chǎn)品的需求，但是其不可移動(dòng)性降低了產(chǎn)品的靈活性，使用極其不便。 方案四：采用手頭上的 MP3 充電器電源，其輸出電壓可以穩(wěn)定在 伏，符合產(chǎn)品的需求，節(jié)省了一定的成本，大大簡化了制作 的難度，故采用此方案。 紅外發(fā)射接收 模塊 的選擇 方案一：紅外編碼和解碼模塊都有自己編程序來實(shí)現(xiàn)，好處可以學(xué)習(xí)紅外發(fā)射協(xié)議，但是難度大，容易出錯(cuò)。 方案二：采用 PT2262IR 和 PT2272L6 配對(duì)的紅外發(fā)射和接收芯片，其編碼譯碼都由固件來實(shí)現(xiàn)。外圍電路的搭建稍復(fù)雜，但是有利于提高我們的動(dòng)手能力，故采用方案。 經(jīng)過反復(fù)的探討和論證我們最終確定智如下最終方案： 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 6 ? 采用 STC89C58 單片機(jī)作為整個(gè)電路的控制核心。 ? 采用 DS12C887R 時(shí)鐘芯片提供準(zhǔn)確的時(shí)間。 ? 利用 DS18B20 采集當(dāng)前環(huán)境的 溫度。 ? 采用蜂鳴器和二極管來完成聲光報(bào)警功能。 ? 采用用 1602 液晶作為人機(jī)交互界面。 ? 采用 MP3 充電器為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電源。用兩節(jié) 伏電池為遙控模塊提供電源。 ? 采用 PT2262IR 和 PT2272L6 的配對(duì)使用完成產(chǎn)品的遙控與接收控制。 2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn) STC89C58 單片機(jī)設(shè)計(jì) 圖 21 單片機(jī)設(shè)計(jì) 紅外遙控電子鐘溫度計(jì) 7 圖 22 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 本方案采用 DS12C887 作為時(shí)鐘芯片，采用 Intel 總線模式，只啟用它的時(shí)鐘功能，利用了它的 61 個(gè) NV RAM 作為存儲(chǔ)溫度報(bào)警記錄用。 圖 23 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 紅外遙控模塊的設(shè)計(jì) 紅外線遙控是利用波長為 ～ 。常用的紅外遙控系統(tǒng)分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分芯片 PT2262IR， 編碼芯片 PT2262IR發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后， VT 腳才輸出 瞬間 高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按 下時(shí)，PT226IR 不接通電源，發(fā)射電路不工作 。 PT2272L6 解碼芯片 在 數(shù)據(jù)成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。 其 6 路的并行數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的地址編碼是 6 位。 發(fā)射與接收的地址