【正文】 鞏固自己的專業(yè)基礎知識，如模電、數(shù)電、電路原理、單片機、智能儀器、虛 擬儀器等；同時熟悉使用各種電子設計輔助軟件，如 Keil、 Portues、 Altium Designer Multisim、 ISP等；通過論文的編寫和 PPT的制作，熟悉了各種辦公軟件的使用，如 WPS、 Visio、圖畫等；同時對設計一個完整系統(tǒng)有了一個清晰的認識，熟悉了方案的整個。 利用 STC89C52 單片機為主要的控制件，結(jié)合 PWM控制 固態(tài)繼電器實現(xiàn) 無級調(diào)速 和遙控發(fā)射接收 功能 ， 溫度、實時時鐘顯示的 友好的人機交互界面 ， 成功地控制了額定電壓為 220V、額定功率為 45W、風扇的自動啟停及自動調(diào)速等 ； 特別在軟件設計中， 采用 C語言編程控制技術解決生產(chǎn)、生活中的實際問題 ，更加 方便了人們的生活。當溫度升高， PWM 占空比增大，風扇轉(zhuǎn)速等級越高；溫度變化越快， PWM 占空比變換也快，轉(zhuǎn)速等級變化也越快。 系統(tǒng)設定為自動感溫模式，遙控定時后，啟動風扇，風扇會以溫度的變化相應輸出 PWM 控制信號，然后固態(tài)繼電器驅(qū)動風扇以相應 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)具備實時性和可靠性。 （ 1） 打開燒錄 HEX 的文件； （ 2） 芯片選型 STC89C5XX 系列； （ 3） 串口配置為 USB 下載； （ 4） 波特率為 115200； （ 5） 低速下載； （ 6） 下載程序。 STC89C52 支持在線 ISP 下載，通過 PC 機上的 ISP 程序下載軟件 （普中ISP） 將 HEX 文件經(jīng)下載電纜寫入單片機的程序存儲器中。 圖 52 程序 軟件仿真 畢業(yè) 設計正文 28 程序下載 程序下載 工具 下載是指把用戶的應用程序經(jīng)過編譯后生產(chǎn)的 HEX 文件下載到單片機程序存儲器中的過程。某一些程序只有在特定條件下才會被執(zhí)行，此時可采用斷點設置，可在某一程序行設置斷點，設置好斷點后 連續(xù)運行程序，一但執(zhí)行該程序立即停止，這樣就可以觀察有關的變量值，以確定問題所在。單步執(zhí)行則可以每條指令的執(zhí)行結(jié)果，找出程序錯誤所在，但耗時長。程序調(diào)試時，可單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行。使用 Keil 軟件對其調(diào)試。 程序 編譯 界面 如圖 51所示。 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真 程序編譯 利用 Keil uvision 軟件進行編譯，打開 Keil uvision 軟件后把所要編譯的工程，并設置目標工程選項，然后單擊 Build target 命令對源程序文件進行編譯。盡可能把干擾源（如電機、繼電器）與敏感元件（如單片機）遠離 ； ●單片機和大功率器件的地線要單獨接地，以減小相互干擾。 切斷干擾傳播路徑的常用措施如下： ●注意晶振布線。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理 ； 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。常見的抑制干擾源的方法主要有以下幾個方面： ●在繼電器接點兩端并接火花抑制電路 (一般是 RC 串聯(lián)電路，電阻一般選幾 K 到幾十 K，電容選 )，減小電火花影響 ； ●電路板上每個 IC 要并接一個 —— 高頻電容，以減小 IC 對電源的影響 。這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。因此，要求在設計的全過程中，要認真、細致，考慮問題要更周全。測試并記錄測試數(shù)據(jù)，對測試數(shù)據(jù)進行分析，最后作出測試結(jié)論，以確定電路是否符合設計要求。然后，再測量每個集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。電源一經(jīng)接通，不要急于用儀器觀測波形和數(shù)據(jù)，而是要觀察是否有異?，F(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。加電后檢查各插件上引腳的電位，檢查 VCC 與 GND之間電位，輸出啊電壓在 5V～ 之間屬正常。特別要注意檢查電源是否接錯，電源與地是否有短路，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，觀察焊點是否牢固，應特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，必要時利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。 畢業(yè) 設計正文 25 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試方法 (1)檢查電路 焊接好電路后，必須先認真檢查電路連線是否有錯誤。 uVision4 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 編譯器選擇 KeilC51 標準 C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境 ,同時保留了匯編代碼高效 ,快速的特點。執(zhí)行機構(gòu)子流程如圖 43 所示。 圖 42 紅外解碼子流程 執(zhí)行機 構(gòu)子流程 經(jīng)過紅外解碼后，得到控制命令。再每次解碼后蜂鳴器都會發(fā)出 100ms 的提示音。系統(tǒng)主流程圖如圖 41所示。電路圖如圖 319 所示。 （ 4）電路設計 當傳感器工作時，發(fā)送器（紅外發(fā)射二極管）通過 LM567 控制下 發(fā)送一定頻率的紅外光束，只要在前方一定角度范圍內(nèi)有障礙物，則有部分光束反射回來，光再通過接收器的前面的光學元件如透鏡和光圈濾出有效信號；接收器（光電二極管）感應到反射光，則會產(chǎn)生電信號，然后經(jīng)過運放器 LM741 放大后，再輸入 LM567 進行解碼，如接收到的頻率和發(fā)送的頻率一樣， LM567 輸出數(shù)字信號（ 0），表示有障礙物；否則輸出數(shù)字信號（ 1），表示無障礙物。 圖 318 LM567 內(nèi)部電路 畢業(yè) 設計正文 21 （ 3）紅外避障模塊 技術參數(shù) ●輸出電流 ： 100mA； ●供電 電壓： 5V； ●消耗電流 ： DC25mA； ●響應時間 ： 2ms； ●指向角： ≤15176。 ⑧ 腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個集電極開路的三極管，允許最大灌電流為 100mA。 ③ 腳是輸入端，要求輸入信號 ≥25mV。 ② 腳所接電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。如 電力線載波通信 ，對講機 亞音頻 譯碼 ，遙控等。用外接元件獨立設定中心頻率 帶寬 和輸出延遲。本電路采用內(nèi)部 補償，電路比較簡單不易自激，工作點穩(wěn)定，使用方便，而且設計了完善的保護電路，不易損壞 。單位增益帶寬 1MHz，輸入失調(diào)電壓 6mV。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。 圖 317 光敏電阻傳感器電路 人體檢測電路 的設計 光電傳感器原理簡介 光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。 電路如圖 317 所示。通過調(diào)節(jié) R2 電位器調(diào)節(jié)比較電壓從而實現(xiàn)光照閾值調(diào)節(jié)。 圖 316 LM393 內(nèi)部電路 畢業(yè) 設計正文 19 （ 3）模塊參數(shù) ●可以檢測周圍 環(huán)境的亮度和光強 ； ●靈敏度可調(diào)（數(shù)字電位器調(diào)節(jié)） ； ●工作電壓 ； ●模擬量電壓輸出 ； ●數(shù)字開關量輸出（ 0和 1） 。減小輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號，而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導致快速轉(zhuǎn)換 ,使得不可能產(chǎn)生由于寄生 電容 引起的振蕩，除非利用滯后，否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入 —輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩，如果輸入信號是 脈沖 波形，并且上升和下降時間相當快，則滯回將不需要 ； LM393 偏置網(wǎng)絡確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無關 ，注意： 比較器的所有沒有用的引腳必須接地。 （ 2） LM393 使用特點 LM393 是高增益 ,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生 耦合 ，則很容易產(chǎn)生 振蕩 。光敏電阻感應光的強度，轉(zhuǎn)化為模擬電壓，并有模擬輸出；模擬電壓與電位器分壓后的參考電壓輸入 LM393 比較器比較，若大于參考電壓輸出高電平（數(shù)字 1），若小于輸出低電 平（數(shù)字 0）。設計光控電路時，都用 白熾燈 泡（小電珠）光線或 自然光 線作控制光源，使設計大為簡化。常用的 光敏電阻器 硫化鎘光敏電阻器，它是由 半導體材料 制成的。還 畢業(yè) 設計正文 18 有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強，電阻增大。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向 電源 的正極，空穴奔向電源的負極， 從而使 光敏電阻器的阻值迅速下降。 圖 315 蜂鳴器報警電路 感光模塊 的設計 光敏電阻簡介 光敏電阻（ photocell）又稱光敏電阻器或 光導管 ，常用的制作材料為 硫化鎘 ，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。 電路的設計 由于單片機的驅(qū)動電流比較小，所以直接驅(qū)動蜂鳴器音聲比較小，驅(qū)動 LED 比較暗淡， 在蜂鳴器和 LED 正端加電源 ，負極接單片機，因為單片機有比較大的灌電流，所以能滿足設計需求，無需加其他器件 。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器 。 有緣壓電式蜂鳴器工作 原理 （ 1） 電磁式蜂鳴器 ： 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。 圖 314 實時時鐘模塊 電路 畢業(yè) 設計正文 17 報警提示電路 的設計 蜂鳴器簡介 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛 應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 表 31日歷、時鐘寄存器與控制字對照 實時時鐘模塊 電路的設計 外部晶振接 X1 和 X2 引腳， VCC1 接供電電源， VCC2 接后備電源， SCLK、 DSIO、CE 接單片機引腳。日歷、時間寄存器及控制字如表 （ 1） 所示。此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與 RAM 相關的寄存器等。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方 式下為 8+8（ 8 位地址+8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達 248 的數(shù)據(jù)。 圖 313 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1302 工作 原理 DS1302 工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進行初始化，需要將復位腳（ RST）置為高電平且將 8 位地址和命令信息裝入移位寄存器。 圖 312 DS1302封裝 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 313 所示，主要組成部分為： 電源控制、 移位寄存器、控制邏輯、振蕩器 與分頻器 、實時時鐘以及 RAM。DS1302 工作時功耗 很低，保持數(shù)據(jù)和時鐘信息時，功耗小于 1mW。 DS1302內(nèi)部有一個 318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需三根 I/O 線：復位（ RST）、 I/O 數(shù)據(jù)線、串行時鐘（ SCLK）。封裝如圖 310 所示，電路如圖 311所示。 （ 2）封裝及其電路 MYS1838 型接收頭采用 鐵皮屏蔽。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。 MYS1838 紅外接收端 接收 端 一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路 (機構(gòu) )等幾部分組成。每一個指令碼代表一個編碼數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)調(diào)制到紅外線載波上，通過紅外線發(fā)射端發(fā)送出去。 （ 1）技術參 數(shù) 畢業(yè) 設計正文 14 ●遙控距離 ： 10~18 米 (直線無障礙距離 )； ●發(fā)射管紅外波長： 940Nm； ●晶振 ： 振蕩頻率 455KHz； ●紅外載波頻率 ： 38KHz。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù) 為 12， 以 455kHz247。當按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載體進行調(diào)制，再由驅(qū)動電路進行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號。紅外光 經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射雕紅外光轉(zhuǎn)換為相應的 電信號，再送后置放大器 ，以供后續(xù)電路進行解碼等操作。 常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。紅外線遙控是利用近紅外光 波長為 ～ 。其中紅光的波長范圍為 ～ ，比紅光波長還長的光叫紅外線。利用固態(tài)繼電器這一工作原理， 若使用 單片機輸 出可調(diào)脈沖電壓信號 （脈沖電壓大于固態(tài)繼電器驅(qū)動電壓） ，通過改變矩形脈沖的占空比 （ PWM） ， 來調(diào)節(jié)通斷時間，間接實現(xiàn) 改變輸出端有效電壓值 ，從而改變電風扇的轉(zhuǎn)速。 MGR1 D4810型固態(tài)繼電器內(nèi)部 電路圖如圖 39所示 。 其 參數(shù)特性 如下 ： （ 1） 單相固態(tài)繼電器 ； （ 2） 控制方式 ： 直流控交流 (DCAC)； （ 3） 負載電流 ： 10A； （ 4） 負載