【正文】 用戶軟件的開發(fā)與系統(tǒng)硬件有著密切的關(guān)系。 第二功能是外部中斷 0 的輸入引腳，我們利用其電平的變化產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中讀入 P2 口低 4 位信號(hào)，確定哪個(gè)鍵按下，執(zhí)行相應(yīng)的按鍵功能， 電容和 10K 電阻組成濾波電路，消除按鍵的抖動(dòng)。單片機(jī)檢測(cè) 4 個(gè)端口電平的變化，從而確定是哪個(gè)鍵被按下。按鍵控制電路采用單片機(jī) P2 口的低 4 個(gè)口作按鍵的輸入信號(hào)端，信號(hào)取自電阻的分壓。 圖 3. 2. 8所示遙控器外形圖 按鍵控制電路如圖 210 所示。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 3. 2. 9 遙控鍵盤管理模塊電路 紅外線 遙控是目前使用最廣泛的一種遙控手段。如果在 秒內(nèi)未檢測(cè)到其工作，出現(xiàn)故障，內(nèi)部定時(shí)器將使看門狗 WD1 處于低電平狀態(tài)，為系統(tǒng)提供保護(hù)，避免死機(jī)、程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)等意外的發(fā)生?？撮T狗能在電源上電、掉電期間產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。 本系統(tǒng)中 X5045 的硬件連接如圖 所示。 WD1=1， WD0=1，禁止看門狗工作。 WD1=0， WD0=1，預(yù)置時(shí)間 。其中 WD l , WDO 和看門狗電路有關(guān)，其余位和 EEPROVI 的工作設(shè)置有關(guān)。 看門狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是 通過 X5045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。由于系統(tǒng)需要看門狗和 EEPROM，所以本硬件設(shè)計(jì)中使用了美國(guó) Xicoi公司生產(chǎn)的芯片 X5045。 圖 29超時(shí)報(bào)警電路 系統(tǒng)看門狗電路 在單片機(jī)工炸過一程中，不可避免的會(huì)由于外界的干擾而產(chǎn)生程序跑飛、死機(jī)甚至造成整機(jī)癱瘓等情況，為了能夠恢復(fù)單片機(jī)的工作，只能采用重新復(fù)位的方法，雖然在程序設(shè)計(jì)中，一可以使用軟件陷阱的方法來減少這種情沉的發(fā)生，但是不能完全解決這個(gè)問題，因此還應(yīng)該在硬件設(shè)計(jì)中使用看門狗電路，這樣在單片機(jī)發(fā)生死機(jī)的情況下，看門狗將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)給單片機(jī)，使單片機(jī)復(fù)位重新執(zhí)行程序，現(xiàn)在的 MCU被集成了越來越多的功能，有的集成了看門狗，如工 IMP813L。若 端口為高電平，即基極為高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作，教室燈工作正常。單片機(jī)的 端口外加一個(gè) 10K的上拉電阻，再經(jīng)過限流電阻 100 歐與三極管 C945 的基極相連。繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收反向電動(dòng)勢(shì)的功能， 保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)三極管，這種繼電器驅(qū)動(dòng)方式硬件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。如果 、 為低電平，三極管的基極就會(huì)被拉低而產(chǎn)生足夠的基極電流，使三極管導(dǎo)通，繼電器就會(huì)得電吸合，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載，點(diǎn)亮相應(yīng)電燈。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路如圖 28 所示，這里繼電器由相應(yīng)的 PNP 型號(hào)的 9012三極管來驅(qū)動(dòng)。 DS1302 在第一次加電后，必須進(jìn)行初始化操作。如果斷電時(shí)間較短 (幾小時(shí)或幾天 )時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。雖然DS1302 在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長(zhǎng)時(shí)一間保證時(shí)鐘正常，最好選用小型充電電池。再一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送， 8 位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下 2 個(gè) SCLK 周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下 8 個(gè) SCLK 周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。最低位 LSB (DO)為邏輯 0，指定寫操作 (輸入 )， DO=1，指定讀操作 (輸出 )。 SCLK 始終是輸入端。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將RST 置為高電平。如果在傳送過程中RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/0 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。RST 輸入有兩種功能 :首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 I/0 接單片機(jī) 引腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 RST 是復(fù)位 /片選線，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，與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)相連。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， Vcc1 大于 Vcc2，因此由 Vcc1 給 DS1302 供電，在主電源關(guān)閉的情況下，則由 Vcc2 給 DS1302 供電，保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 Vcc1 外接系統(tǒng)供電模塊的輸出穩(wěn)定電壓+5V，為 DS1302 的主電源?？蔀榈綦姳Ｗo(hù)電源提供可編程的充電功能的時(shí)鐘芯片 DS1302 的引腳圖如圖 1 所示。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 . 5V， DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202 兼容，但增加了主電源、后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力?？紤]到本系統(tǒng)停電時(shí)只需對(duì)時(shí)鐘電路提供電源、且不需要占用太多單片機(jī)資源，本系統(tǒng)采用美國(guó) DALLAS 公司推出的具有充電能力的低功耗 1*8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302。 傳統(tǒng)的時(shí)鐘芯 片，如 MC146818, MC68H68T, LM8365 等，這些芯片的引腳太多，體積大，占用的口線多。在電路設(shè)計(jì)中，為了使人體傳電路以保證系統(tǒng)的智能化運(yùn)感器的工作更加可靠，介于人體傳感器的信號(hào)引腳 2 與地信號(hào)引腳 3 之間加一個(gè) 6800pF的電容，另外人體存在傳感器的信號(hào)引腳 2 與單片機(jī)的 引腳相連， 引腳再接一個(gè) 100?? 的上拉電阻，增加人體存在傳感器輸出信號(hào)的可靠性，其電路原理圖如圖 如圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 根據(jù)教室燈光使用特性，該系統(tǒng)還應(yīng)受到時(shí)間的控制，控制系統(tǒng)的時(shí)間應(yīng)符合學(xué)校的作息時(shí)間。即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人 體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時(shí) 8 秒到15 秒后將高電平變?yōu)榈碗娖剑? （ 3）人體傳感器工作電壓寬為 DC3VDC24V； （ 4）人體傳感器制作成錐面形狀，感應(yīng)范圍大，小于 140 度錐角，感應(yīng)距離為 7 米以內(nèi)； （ 5） 其靜態(tài)電流小于 50 微安，功 耗低； (6)工作溫度介于 15 度和 +70 之間，適應(yīng)性強(qiáng)； (7)靈敏度高，可靠性強(qiáng)。 人體存在信號(hào)采集電路 人體傳感器 HP208 是深圳市浩博特電子有限公司研發(fā)和生產(chǎn)的基于紅外線技術(shù)的智能產(chǎn)品，它的主要特性如下 : (1)感應(yīng)為全自動(dòng)方式，人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)輸出高電平 (高 3. 3V)，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平 (低 0. 3V，其高低電平利于采集 。 人體傳感器 透鏡的信號(hào)采集敏感區(qū)示意圖如圖 如圖 有人進(jìn)入時(shí)，移動(dòng)人體發(fā)出的紅外線被紅外傳感器接收，則人體存在被感應(yīng)，并輸出高電平。 4)一旦有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被人體存在傳感器的熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出有人體存在的信號(hào)。 2)為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光 片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生由人體存在的信號(hào)。 人體存在傳感器的熱釋電紅外探頭的工作原理及特性如下： 人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng) 10uM 左右的 紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就靠探測(cè)人體發(fā)射的 10uM 左右的紅外線而進(jìn)行工作的。本系統(tǒng)采用的是熱釋電紅外傳感器，人體存在傳感器主要采用了紅外傳感器的原理，它是目前在防盜 報(bào)警、火災(zāi)檢測(cè)、自動(dòng)門、自動(dòng)水龍頭、自動(dòng)電梯、自動(dòng)照明等場(chǎng)合，及非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類，熱型紅外傳感器也稱熱釋電紅外傳感器或被動(dòng)紅外傳感器與量型相比，響應(yīng)的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并可在常溫下工作。其中可變電阻 R26可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié) R26 阻值的大小，使 Q12 三極管受環(huán)境光影響在適當(dāng)?shù)牧?度下導(dǎo)通。當(dāng)自然光強(qiáng)大于一定程度時(shí)，光敏三極管 D6 呈現(xiàn)底阻狀態(tài) 1 ?? ，三極管 Q12 的基極電壓升高， Q12 管飽和導(dǎo)通，集電極輸出低電平。光電流的大小與光照強(qiáng)度成正比，于是在負(fù)載電阻上就能得到隨光照強(qiáng)度變化而變化的電信號(hào)。在無光照時(shí)三極管的穿透電流很小，為暗電流 cboceo ???? )1( ? 。 環(huán)境光采集電路 光電傳感器是一種能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換成電量的傳感器。常見的環(huán)境光采集器件光電傳感器有光敏二極管和光敏三極管，根據(jù)需求，選用靈敏度較高的光敏三極管。具體電路及其原理將在后面的系統(tǒng)時(shí)鐘電路部分詳細(xì)說明。其供電原理圖如圖 圖 供電原理圖 硬件時(shí)鐘模塊中，為了在斷電后硬件時(shí)鐘能夠正常運(yùn)行，故采用主從雙電源供電方式。故不選用輸出電壓為 12V 的變壓器，而選用輸出電壓為 9V的變壓器。使用方便、快捷，且工作顯示信號(hào)清晰。在線編程 (ISP)器的紅色 LED 是電源指示燈，綠色 LED 是復(fù)位指示燈，黃色 LED 是時(shí)鐘信號(hào)指示燈，每個(gè) LED 約消耗 0. 6mA 的電流，它們使用獨(dú)立的緩沖器不會(huì)影響下載線和用戶板，當(dāng)執(zhí)行菜單命令 Reset 時(shí)可以看到綠色 LED 閃一下，表示電腦已經(jīng)可以控制下載線 。 AT89C52 芯片支持在線編程 (ISP)功能，用戶可以通過 AT89C52 在線編程接口直接對(duì)電路板上的 CPU 進(jìn)行在線編程，方便了程序的修改燒寫工作。 3. 2. 2 在線編程模塊電路 以往單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)往往依賴于仿真機(jī)和單片機(jī)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，價(jià)格昂貴，近年來，隨著 FLASH 型單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，采用軟件模擬結(jié)合寫片驗(yàn)證成為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)方法，尤其是隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很多單片機(jī)都具有了 ISP 功能，不再需要仿真機(jī)，將單片機(jī)的易用性推向一個(gè)新的高度。 (2) 1 19 腳分別與 20 腳間有 ― (3) 9（ RST）腳與 GND 間電壓基本為 0 。AT89S52I/0 端口與系統(tǒng)其它外圍器件接口的分配情況表如表 32 所示。片內(nèi)有 128 字節(jié)的 RAM ， 4KB的 EEPROM，由于合理的安排使用片內(nèi) RAM 空間，所以沒有擴(kuò)展的片外 RAM，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷。 控制模塊的硬件構(gòu)成 系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)主控模塊為核心，其它外圍電路主要包 括： ISP 下載線模塊、系統(tǒng)供電模塊、硬件時(shí)鐘模塊、看門狗模塊、燈光驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)顯示模塊、環(huán)境光模塊、 EEPROM 存儲(chǔ)模塊、人體存在傳感