【正文】 20 用于采集溫度，并將采集到的溫度傳送給單片機(jī)。DS18B20的2腳為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端，此管腳必須接上拉電阻，使其在無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)一直處于高電平狀態(tài)，以此保持信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，1腳為電源地，3腳為外接供電電源輸入端。溫度采集電路如圖36所示。它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。 電磁式繼電器工作原理電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器電路圖如圖37所示。它是用半導(dǎo)體器件代統(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無觸點(diǎn)開關(guān)器件，單相SSR為四端有源器件，其中兩輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電流值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。實(shí)現(xiàn)對(duì)單相或者三相機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，或者其它控制。電路主要由輸入(控制)電路，驅(qū)動(dòng)電路和輸出(負(fù)載)電路三部分組成，其中驅(qū)動(dòng)電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。左面為輸入控制端（直流），直流控制信號(hào)先通過光電耦合器，耦合后的信號(hào)在經(jīng)過過零電路，最后經(jīng)過功率控制電路控制右端220V（交流）輸出信號(hào)。 圖38 內(nèi)部電路原理 當(dāng)有正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，光電耦合（OPC）電路中發(fā)光二級(jí)管由驅(qū)動(dòng)信號(hào)點(diǎn)亮，光電三級(jí)管接收光信號(hào)從而產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào)，發(fā)生耦合現(xiàn)象，避免電氣干擾；然后通過由4只二極管（IN4001） 組成的橋電路，正反向控制雙向可控硅控制端，當(dāng)控制端有信號(hào)輸入，雙向可控硅導(dǎo)通，在半個(gè)交流周期導(dǎo)通220V交流電，從而實(shí)現(xiàn)直流控制交流。 圖39 固態(tài)繼電器內(nèi)部電路 固態(tài)繼電器調(diào)速原理固態(tài)繼電器輸入端加上直流或脈沖信號(hào)到一定電壓值后，輸出端就能從斷態(tài)轉(zhuǎn)變成通態(tài)。 紅外遙控模塊的設(shè)計(jì) 紅外遙控原理眾所周知，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外4類。用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射器件(紅外發(fā)光管)與紅外接收器件(光敏二極管、三極管及光電池)~，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管，它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。 當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)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(hào)。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)為12，以455kHz247。（1）技術(shù)參數(shù)●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。每一個(gè)指令碼代表一個(gè)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。 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(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來，并進(jìn)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(hào)解調(diào)出來，即還原為編碼信號(hào)。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。；●接收距離：10m—20m。三只引腳分別是3腳：電源正（VDD），2腳：電源負(fù)（GND）和1腳：數(shù)據(jù)輸出（VOUT）。 圖310 MYS1838封裝 圖311 MYS1838電路 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路的設(shè)計(jì) DS1302時(shí)鐘芯片簡介DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，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，～。時(shí)鐘/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31 字節(jié)的字符組方式通信。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302 的外部引腳功能說明如圖312所示。單片機(jī)通過數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線、和復(fù)位線對(duì)特定的數(shù)據(jù)地址進(jìn)行讀寫操作，從而寫入初始時(shí)鐘，讀取時(shí)鐘數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8 位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。對(duì)DS1302 的操作就是對(duì)其內(nèi)部寄存器的操作，DS1302 內(nèi)部共有12 個(gè)寄存器，其中有7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼形式。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器以外的寄存器。表中最后一位RD/W 為“0”時(shí)表示進(jìn)行寫操作，為“1”時(shí)表示讀操作。電路如圖314所示。蜂鳴器按工作方式主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型；按驅(qū)動(dòng)方式主要分為有緣蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種類型。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。（2）有源蜂鳴器：蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，直接給它一定的電壓就可以響。電路如圖315所示。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。（1）組成 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。（2）功能 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（~）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。 光敏電阻傳感器模塊 （1）LM393工作原理光敏電阻傳感器模塊主要由光敏電阻、LM393電壓比較器和電位器組成。通過調(diào)節(jié)電位器，就可以調(diào)節(jié)光強(qiáng)度的閾值，當(dāng)光的強(qiáng)度是否閾值，傳感器感知輸出。這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí)，輸出電壓過渡的間隙，電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生電容耦合是有助的。LM393內(nèi)部電路如圖316所示。（4）接口說明模塊在無光條件或者光強(qiáng)達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)，DO口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光強(qiáng)超過設(shè)定閾值時(shí)，模塊D0輸出低電平。其中D2為電源指示，D1為輸出信號(hào)指示，C1為電源濾波電容，C2為光敏電阻濾波電容。 ●第1腳：VCC； ●第2腳：GND； ●第3腳：DO數(shù)字量輸出接口（0和1）； ●第4腳：AO模擬量輸出接口。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。 紅外避障傳感器模塊（1）LM741簡介LM741是一種應(yīng)用非常廣泛的通用型8腳單通道運(yùn)算放大器集成電路。由于采用了有源負(fù)載，所以只要兩級(jí)放大就可以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。（2）LM567工作原理LM567 為通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器，其基本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的②腳輸入音頻信號(hào)，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。管腳功能描述: ①、②腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。①腳所接電容的容量應(yīng)至少是②腳電容的2倍。⑤、⑥腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，且f2≈1/。內(nèi)部電路如圖318所示。,有效距離380CM 可調(diào)；●檢測物體：透明或不透明體；●工作環(huán)境溫度：25℃~+55℃。并帶有有輸出指示燈。 圖319 紅外避障傳感器電路 系統(tǒng)軟件流程 主流程體統(tǒng)上電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，配置I/O口、傳感器驅(qū)動(dòng)、液晶驅(qū)動(dòng)等，然后檢測紅外避障傳感器，判斷前方是否有人，若有讀取溫度傳感器溫度值和實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)間數(shù)據(jù)值；檢測光敏電阻傳感器，判斷光線強(qiáng)度；外部中斷口檢測是否有紅外遙控輸入，若有輸入，再配合是否有人和是否天黑兩個(gè)外部條件，對(duì)紅外接收頭接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行紅外解碼，再把解碼數(shù)據(jù)送入系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的子程序。圖41 系統(tǒng)主流程 紅外解碼子流程紅外解碼子程序，是程序通過定時(shí)器外部中斷的方式解碼出碼值數(shù)據(jù)，在以條件判斷的形式結(jié)合外部環(huán)境條件，計(jì)算出執(zhí)行功能數(shù)據(jù)、定時(shí)數(shù)據(jù)、溫度閾值數(shù)據(jù)。紅外解碼子流程如圖42所示。系統(tǒng)先處理實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)和溫度傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)控制命令數(shù)據(jù)，更具是否有人的條件驅(qū)動(dòng)繼電器開關(guān)1，控制USB端口和LCD背光，沒人關(guān)閉LCD背光和USB口以節(jié)約電量的目的；再根據(jù)溫度閾值和實(shí)際溫度值的差值來計(jì)算出PWM波的脈沖寬度，并輸出PWM波；定時(shí)結(jié)束則關(guān)閉PWM波輸出并有定時(shí)結(jié)束提示音，提示時(shí)間一分鐘；同時(shí)更具外部光線強(qiáng)度智能開啟和關(guān)閉LED照明的繼電器開關(guān)。 圖43 執(zhí)行機(jī)構(gòu)子流程 系統(tǒng)軟件編譯 編程語言選擇本系統(tǒng)主控芯片為51系列芯片，芯片編程可以選用匯編語言編程和C語言編程，匯編語言過程流程更清晰，代碼更優(yōu)化，不過介于本系統(tǒng)功能比較多，程序量比較大，故選擇C語言編程，編程便捷，更容易排錯(cuò)。C51編譯器功能不斷增強(qiáng)，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 硬件調(diào)試(1)檢查電路焊接好電路后，必須先認(rèn)真檢查電路連線是否有錯(cuò)誤。特別要注意檢查電源是否接錯(cuò)，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(cuò)，觀察焊點(diǎn)是否牢固，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，必要時(shí)利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。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～。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。然后，再測量每個(gè)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。測試并記錄測試數(shù)據(jù)，對(duì)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后作出測試結(jié)論，以確定電路是否符合設(shè)計(jì)要求。因此，要求在設(shè)計(jì)的全過程中，要認(rèn)真、細(xì)致，考慮問題要更周全。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。常見的抑制干擾源的方法主要有以下幾個(gè)方面：●在繼電器接點(diǎn)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，)，減小電火花影響；●——，以減小IC對(duì)電源的影響。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。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。切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：●注意晶振布線。盡可能把干擾源（如電機(jī)、繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離；●單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真利用Keil uvision軟件進(jìn)行編譯，打開Keil uvision軟件后把所要編譯的工程，并設(shè)置目標(biāo)工程選項(xiàng)，然后單擊Build target命令對(duì)源程序文件進(jìn)行編譯。程序編譯界面如圖51所示。使用Keil軟件對(duì)其調(diào)試。程序調(diào)試時(shí)，可單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行。單步執(zhí)行則可以每條指令的執(zhí)行結(jié)果，找出程序錯(cuò)誤所在，但耗時(shí)長。某一些程序只有在特定條件下才會(huì)被執(zhí)行，此時(shí)可采用斷點(diǎn)設(shè)置，可在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后連續(xù)運(yùn)行程序，一但執(zhí)行該程序立即停止，這樣就可以觀察有關(guān)的變量值，以確定問題所在。 圖52 程序軟件仿真下載是指把用戶的應(yīng)用程序經(jīng)過編譯后生產(chǎn)的HEX文件下載到單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中的過程。STC89C52支持在線ISP下載，通過PC機(jī)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(jī)的程序存儲(chǔ)器中。 （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。系統(tǒng)設(shè)定為自動(dòng)感溫模式，遙控定時(shí)后，啟動(dòng)風(fēng)扇，風(fēng)扇會(huì)以溫度的變化相應(yīng)輸出PWM控制信號(hào)，然后固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)性和可靠性。當(dāng)溫度升高，PWM占空比增大，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等級(jí)越高；溫度變化越快，PWM占空比變換也快，轉(zhuǎn)速等級(jí)變化也越快。利用STC89C52 單片機(jī)為主要的控制件，結(jié)合PWM控制固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和遙控發(fā)射接收功能，溫度、實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示的友好的人機(jī)交互界面，成功地控制了額定電壓為220V、額定功率為45W、風(fēng)扇的自動(dòng)啟停及自動(dòng)調(diào)速等；特別在軟件設(shè)計(jì)中，采用C語言編程控制技術(shù)解決生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題，更加方便了人們的生活。鞏固自己的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，如模電、數(shù)電、電路原理、單片機(jī)、智能儀器、虛擬儀器等；同時(shí)熟悉使用各種電子設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)完整系