【正文】 使用遙控器對(duì)其進(jìn)行遙控操作 以及語(yǔ)音播報(bào)功能 。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ，紅外遙控， 語(yǔ)音播報(bào)， 萬(wàn)年歷，溫度 Abstract With the rapid development of science and technology, since the concept of the sun, the pendulum clock to the electronic clock, humans continue to study, and innovative record. This paper describes the development of microcontrollerbased intelligent electronic calendar, the calendar to realtime display of the calendar year, month, day, minutes, seconds, and the corresponding lunar date, also be measured in real time to take the ambient temperature, use the remote control its remote operation. The hardware part of this system on AT89C52, AT89C2051 microcontroller, clock chip, temperature sensors and other ponents, the paper gives a detailed hardware design and related circuit。然而，縱觀市場(chǎng)，數(shù)字萬(wàn)年歷千篇一律，多年來(lái)并沒(méi)有多少創(chuàng)新，在當(dāng)今時(shí)代，智能家居理念已深入人心，所以我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品更應(yīng)該加智能化，功能更加多樣化， 在未來(lái)的讓我們的生活更加和諧。單片機(jī)豐富的內(nèi)部資源可以供我們進(jìn)行各種擴(kuò)展，因此對(duì)設(shè)計(jì)者的要求比較高，不僅考察了對(duì)單片機(jī)的掌握能力更加強(qiáng)調(diào)了對(duì)單片機(jī)擴(kuò)展的應(yīng)用。所以智能萬(wàn)年歷無(wú)論從實(shí)用還是從培養(yǎng)能力 的角度都很有價(jià)值。 2 設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求為： （ 1）采用數(shù)碼顯示，可顯示時(shí)間、日期、溫度等信息； （ 2）時(shí)間日誤差 1S； （ 3）具備語(yǔ)音播報(bào)功能，可播報(bào)當(dāng)前時(shí)間、日期、溫度等信息 ； （ 4）可遙控操作查詢和修改時(shí)間、日期、溫度等信息； （ 5）溫度精確到 度 。 3 整體硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理圖如圖 1 所示： 系統(tǒng)的工作原理是 :主控制器每隔一段時(shí)間 (小于一秒鐘 )讀一次時(shí)鐘芯片的內(nèi)部寄存器的值，將讀出的日歷、時(shí)間信息實(shí)時(shí)的顯示在 LED 數(shù)碼顯示器上。溫度數(shù)據(jù)由測(cè)量電路 (DS1280)獲得的溫度值送入顯示電路顯示。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持。 本溫度傳感器單元設(shè)計(jì)采用美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后推出的一種改進(jìn)型只能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍從 55～ 125℃ ，最高分辨率可達(dá) ℃ 。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 紅外遙控發(fā)射 電源電路 單片機(jī) 控制器 AT89S52 數(shù)碼顯示管 按鍵電路 溫度測(cè)量電路 語(yǔ)音電路 所示。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶報(bào)警上下線數(shù)據(jù)。 日歷模塊 設(shè)計(jì)方案 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，要求時(shí)鐘走時(shí)準(zhǔn)確，可靠性高，能耗低，且具有時(shí)間自動(dòng)調(diào)整功能，因此時(shí)鐘芯片選用美國(guó) DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘 DS1302。更重要的是該芯片可以在很小電流的后備電源（ ～ 電源，在 時(shí)耗電小于 300nA） 下繼續(xù)計(jì)時(shí)，而且該芯片可以編程選擇多種充電電流來(lái)對(duì)后備電源進(jìn)行慢速充電，可以保證后備電源基本不消耗電能。 DS1302 數(shù)據(jù)操作原理 DS1302 作為本設(shè)計(jì)的核心部分，應(yīng)采用可靠的設(shè)計(jì)方案，該芯片能耗低，使用方便。無(wú)論是讀周期還是寫(xiě)周期，開(kāi)始 8 位指定 40 個(gè)寄存器中哪個(gè)將被訪問(wèn)到。 引腳號(hào) 引腳名稱 功能 1 Vcc2 主電源 2,3 X1， X2 振蕩源，外接 32768Hz 晶振 4 GND 地線 5 RST 復(fù)位 /片選 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 （雙向） 7 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 8 Vcc1 后備電源 DS1302 芯片引腳及引腳功能表 芯 片封裝圖如圖 4 所示，引腳功能表如表 2 所示。其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字如表 3 所列，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作。在首次對(duì) DS1302 進(jìn)行操作前，必須對(duì)它進(jìn)行初始化，然后從 DS1302 中讀出數(shù)據(jù)，在經(jīng)過(guò)處理后，送給顯存緩村單元。 時(shí)間調(diào)整程序 調(diào)整時(shí)間用 3 個(gè)調(diào)整按鈕， 1 個(gè)作為移位按鈕，一個(gè)作為選擇按鈕，另外一個(gè)作為調(diào)整用。 陰歷程序 陰歷程序的實(shí)現(xiàn)是要靠陽(yáng)歷日期來(lái)推算的良藥根據(jù)陽(yáng)歷來(lái)推算陰歷日期，首先要設(shè)計(jì)方法。陰歷一個(gè)月不 是 30 天就是 31 天（ 2 月除外，閏年 2 月位 29 天，平年 2 月位 28 天）。如果把一個(gè)只有 29 天的月成為小月，用 1 為標(biāo)志，把 30 天的月成為大月用 0 為 圖 5 陽(yáng)歷程序流程圖 標(biāo)志，那么 12 位二進(jìn)制就能表示一年 12 個(gè)月的大小。這樣，一字節(jié)就包含了所有閏月的信息?？偣?4 字節(jié) 就可以儲(chǔ)存一年中任何一天陽(yáng)歷與陰歷對(duì)應(yīng)關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)，例如 2020 年的陰歷與陽(yáng)歷對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 4 所列。 其中表示 12 個(gè)月大小信息的字節(jié)，第 4 位和第 7 位不用。按此方法， 50 年的陽(yáng)歷和陰歷對(duì)應(yīng)關(guān)系總共使用200 字節(jié)。先要根據(jù)當(dāng)前陽(yáng)歷的日期，算出陽(yáng)歷位該年中的第幾天。計(jì)算出陽(yáng)歷總天數(shù)后就可以根據(jù)它來(lái)推算陰歷日期。再根據(jù)查表所的的該年的陰歷的閏月和大小月的信息，就可以推算出該天的陰歷日期了。 紅外遙控模塊 設(shè)計(jì)方案 采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有編程靈活多樣，操作碼個(gè)數(shù)可隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。本單片機(jī)遙控應(yīng)用系統(tǒng)采用紅外線脈沖個(gè)數(shù)編碼，單片機(jī)軟件解碼，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能萬(wàn)年歷設(shè)置的遠(yuǎn)程控制，使我們更加接近智能的家居生活。圖 9 是該應(yīng)用系統(tǒng)的遙控設(shè)計(jì)原理框圖及接收控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 原理框圖。改變電阻R3 的大小可以改變發(fā)射距離。 遙控采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為 2 個(gè)脈沖最 圖 6 計(jì)算陽(yáng)歷天數(shù)程序流程圖 大為 17 個(gè)脈沖。 當(dāng)某 個(gè)操作按鍵按下時(shí)，單片機(jī)先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù)，在調(diào)制成 40KHz 方波有紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。 遙控碼的編碼格式 遙控碼采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為 2 個(gè)脈計(jì)算陽(yáng)歷天數(shù)結(jié)束，總天數(shù)中的數(shù)據(jù)位當(dāng)前日期所在陽(yáng)歷年中第幾天 置陽(yáng)歷總天數(shù)為 0 當(dāng) 前 月 為1？ 總天數(shù)中加入該月天數(shù) 月數(shù)加 1 與 當(dāng) 前 月 相同？ 當(dāng)前號(hào)數(shù)是總天數(shù) 總天數(shù)中加入號(hào)數(shù) Y Y N N 沖，最大為 17 個(gè)脈沖。當(dāng)某個(gè)操作按鍵按下時(shí)，單片機(jī)先讀出 鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù)，再調(diào)制成 40KHz 方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。 遙控接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 紅外遙控是本設(shè)計(jì)的核心部分，是體現(xiàn)智能的關(guān)鍵部分之一，因此紅外遙控部分也可以讓我作為設(shè)計(jì)者做論文濃重的一筆。遙控器發(fā)射的紅外信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼對(duì)萬(wàn)年歷設(shè)置進(jìn)行操作。在數(shù)據(jù)幀 接收時(shí)，將對(duì)一位（起始位）碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證，若第一位低電平碼的脈寬小于 2ms，將作為錯(cuò)誤碼處理，當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 3ms 是，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器 A 中的脈沖個(gè)數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)輸出口的操作。 顯示模塊 設(shè)計(jì)方案 顯示部分采用普通的共陽(yáng)數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描，以減少硬件電路， 圖 8 端口輸出編碼波形圖 圖 9 單片機(jī) 遙控器設(shè)計(jì) 考慮到一次掃描 21 位數(shù)碼管顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍秦光，設(shè)計(jì)時(shí) 21 個(gè)數(shù)碼管分 3 排同時(shí)掃描。 74LS164 內(nèi)部位 8 個(gè) D 觸發(fā)器，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行移位。 74LS164 位 TTL單項(xiàng) 8 位移位寄存器， 10GND9P 3. 58P 3. 47P 3. 36P 3. 25X T A L 14X T A L 23P 3. 12P 3. 01R S T11P 3. 712P 1. 013P 1. 114P 1. 215P 1. 316P 1. 417P 1. 518P 1. 619P 1. 720V C C89 C 20 51V C CS1R S T 10uF10K12M30pF30pFV C C 紅外線發(fā)射管9013N P N 3M E N U 1S2左移 S3右移 S4加 1 S5減 1 S6V C C 圖 10 遙控發(fā)射電路 圖 11 遙控發(fā)射器主程序、鍵掃描程序、遙控碼發(fā)射程序流程圖 圖 12 紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形 可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。 CP 位時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后， 8 位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。 Q1～ Q8 并行輸出端分別接數(shù)碼管的 h、 g、 f、 e、 d、 c、 b、a 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出，進(jìn)入下個(gè) 74LS164的第一位。這樣，當(dāng)輸入 8 個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī) RXD 端輸出的第一字節(jié)數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一篇 74LS164 中，而當(dāng)?shù)诙€(gè) 8 個(gè)脈沖到來(lái)后，第一字節(jié)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片 74LS164，而隨后的第二字節(jié)的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一片 74LS164。 在方式 0 狀態(tài)下，串行口為同步移位寄存器方式，其波特率是固定的 ，為fosc/12；數(shù)據(jù)有 RXD 端輸入或輸出，同步移位脈沖有 TXD 端輸出；發(fā)送、接收數(shù)據(jù)時(shí)，低位在先。共陽(yáng)極數(shù)碼管字形編碼如表 6 所示。通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 顯示電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，本電路采用 21 位共陽(yáng)極數(shù)碼管作為顯示，通過(guò) 3 片74LS164 進(jìn)行串 /并行輸出，電路圖如圖 13 所示。這種錄放電路采用了多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，將每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)的快閃存儲(chǔ)器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)，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。 4000 系列獨(dú)有的特性為： （ 1） 3V 單電源供電 （ 2） 內(nèi)置微機(jī)串行通信接口 音頻放大采用 LM386， 軟件部分：采用 T0 定時(shí) 100ms 來(lái)產(chǎn)生 1 秒種來(lái)計(jì)數(shù)，三鍵設(shè)定可修正時(shí)間，通過(guò)外部中斷來(lái)即時(shí)時(shí)間的報(bào)時(shí)，語(yǔ)音報(bào)時(shí) 采用虛擬 SPI總線來(lái)傳送數(shù)據(jù)。 SPI 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘 時(shí) 鐘分頻 采樣時(shí)鐘 模擬收發(fā) 非易失性 多重電壓 存儲(chǔ)陣列 五極點(diǎn) 低通濾波器 五極點(diǎn) 平滑濾波器 AGC 電路 譯碼器 AMP AMP 電 源 電 路 控 制 電 路 XCLK AIN AIN+ ACAP VCCA VSSA VSSD VCCD SCLK SS MOSI MISO INT RAC AOUT 傳輸協(xié)議，協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿動(dòng)作，因此對(duì)ISD4000 系列而言，在時(shí)鐘上升沿鎖存 MOSI 引腳數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO 引腳。 （ 2） SS 在傳輸期間必須保持為低電平，兩條指令之間則保持為高電平。 （ 4） SS 變低，輸入指令和地址后， ISD 才能開(kāi)始錄放操作。（請(qǐng)參閱指令表） （ 6） ISD 的任何操作（含快進(jìn)）如果遇到 EOM 和 OVF，則產(chǎn)生一個(gè)中斷，該中斷狀態(tài)在一個(gè) SPI 周期開(kāi)始時(shí)被清除。因此，要注意移入的數(shù)據(jù)是否與器件當(dāng)前進(jìn)行的操作兼容，當(dāng)然，也允許在 SPI 周期里，同時(shí)執(zhí)行讀狀態(tài)和開(kāi)始新的操作（即新移入 的數(shù)據(jù)與器件當(dāng)前操作可以不兼容）。 （ 9） 所有指令都在 SS 端上升沿開(kāi)始執(zhí)行。 電源模塊 設(shè)計(jì)方案 電源部分的設(shè)計(jì)目的就是為各個(gè)硬件提供工作電源。作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)部分，應(yīng)考慮到技術(shù)成熟，可靠穩(wěn)定性要好 。具體的方案是用 W7805 集成穩(wěn)壓電源提供 +5V 的電壓供給單片機(jī)。 集成穩(wěn)壓電源又稱三端集成穩(wěn)壓器，它是指將功率調(diào)整管、取樣電阻、基準(zhǔn)電壓、誤差放大、啟動(dòng)及保護(hù)電路等全部集成在一塊芯片上，具有特定輸出電壓的穩(wěn)壓集成電路。這類穩(wěn)壓器的輸出