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1、广西科技大学（筹）毕业设计（论文）说明书课题名称 家居推拉窗 及窗帘智能控制系统的设计 院 别 电气与信息工程学院 专 业 自动化 班 级 082 学 号 200800301076 姓 名 指导教师 2012年 6 月 3 日摘 要本文首先介绍了智能家居的基本知识及其应用前景，进而阐明了开发作为智能家居中一个很重要部分红外线遥控推拉窗及窗帘的控制意义，随后着重介绍了开发单片机的红外线遥控智能控制系统设计所用到的集成芯片AT89C52、DS1302芯片、 红外线发射接收器等硬件的结构原理。本文采用分块的模式，对整个系统的硬件电路设计进行分析，分别给出了系统总体框图、电源电路、时钟 DS1302电
2、路、红外线接收电路、电机控制电路、显示电路，下雨传感器电路、并对相应电路设计进行了相关的阐述。随后讲述了软件的编写思路，也是采用分块的模式，分别写出了红外线解码程序、时钟芯片DS1302控制程序、LCD液晶显示程序、遥控控制程序的编写思路，每一模块都画出了其方框图，看起来一目了然。最后通过仿真调试，时钟，手动开关窗帘，自动开关窗帘等控制方面的设计上基本达到了预期目的。当然，该系统在一些细节的设计上还需要不断的完善和改进。关键词: 时钟芯片；智能控制；红外线；AT89C52；传感器AbstractThis paper first introduced the basic knowledge of
3、 the smart home and its application prospect, thus illustrating the development as wisdom can household a very important part of the curtain, automatic infrared remote control significance. Then mainly introduces development single-chip microcomputer control system of infrared remote control curtain
4、 use AT89C52 integrated chips, DS1302 chip, infrared emission receiver and the structure of the hardware principle. In this article, the block model, the whole system hardware circuit design is analyzed, and the system are respectively the overall frame, power supply circuit, the clock DS1302 circui
5、t, infrared receiver circuits, motor control circuit, show circuit, rain sensor circuit, and to the corresponding circuit design and the correlation of exposition. Then the writing of the ideas about software, is also the separate block of models, including the decoding process, Write the decoding p
6、rocess of infrared ray respectively, the clock chip DS1302 control procedures, LCD display program, remote control of control program writing ideas, each module are draw the charts, looks at a glance.Finally, the simulation results debugging, clock, the switch curtain, automatic switch control aspec
7、ts such as the curtain on the design of basic the expected purpose is reached. Of course, this system in some of the detail of the design also need to have been the perfect and improve.Keywords: the clock chip；Intelligent control；infrared；AT89C52；sensor目 录1 绪论11.1 课题背景11.2 国内外概况11.3 课题的研究工作22 方案论证42
8、.1 方案选取43 电路及执行机构设计63.1 系统设计框图63.2 微控制器系统设计63.2.1单片机AT89C52RC63.2.2时钟电路83.2.3复位电路103.2.4存储器件AT24C02113.2.5红外线接收模块133.2.6显示模块143.2.7电机驱动模块153.3 执行机构的设计173.3.1电源驱动电路173.3.2片外时钟电路183.3.3数据A/D转换器183.3.4传感器电路194 软件设计214.1 系统软件设计框图如下214.2 红外线解码214.3 控制器DS1302的控制程序224.4 存储器AT24C02控制程序254.5 传感器控制程序284.6 遥控器
9、控制程序294.7 中断控制程序304.8 电机驱动程序31结束语32致谢33参考文献341 绪论本章阐述了单片机控制的红外线遥控自动窗帘系统的市场价值、研究背景、国内外的现状、以及发展方向，明确指出了单片机控制的红外线遥控自动窗帘系 统所面临的问题及一些解决方案。1.1 课题背景生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流。单片机控制的智能遥控推拉窗及窗帘控制系统，既能解决每天手拉开和关窗及窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据 光线的明暗来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。所以该产品能形成
10、大规模生产，很快会普及全国市场，产生巨大的经济效益；另外，除了广大市民住宅使用外，智能遥控推拉窗控及窗帘制器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院 等各种公共场所，因此该产品具有广阔的市场前景。智能控制推拉窗及窗帘控制系统在我国还刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用自动控制窗帘和推拉窗系统具有重要的现实意义。其一，改变人们的生活方式。单片机控制的智能遥控推拉窗及窗帘系统具有丰富的智能化功能，为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。智能控制推拉窗及窗帘系统只用一个多功能遥控器就能控制和监测住房的窗帘和窗户的开关问题，给人们日上生活带
11、来极大的方便。这些都将改变人们传统的生活方式，并提高了人们的生活质量。其二、牵动一大批产业。智能控制推拉窗及窗帘系统的产品面向家庭用户，其应用市场是庞大的，发展前景也是广阔的，必将吸引大批有远见的各类企业介入，从而牵动一大批产业的发展。这里最 先受益的应该是房地产业，该控制系统不仅是一个很好的概念与 “卖点”，同时也是直接提升住宅档次的一个条件，这将会给房地产商带来新的利润空间。在家居集成化、网络化的趋势下，家居集成也成为一种潮流，许多更 专业的、美观的、智能化的家居集成产品相继出现。其三，开拓一个崭新的市场。智能推拉窗及窗帘控制系统牵动了许多的行业，它将不仅仅是目前的IT系统集成商或建筑弱电
12、工程总包商的市场，而且是专业公司和智能化装饰公司的市场。1.2 国内外概况在欧美等发达国家，智能控制推拉窗及窗帘已广泛应用。在10年前，智能系统就已经进入我国，可一直没有大的推广，这两年，随着电子技术的不断提高及价格的不断下降，智能控制推拉窗及窗帘控制器又开始在我国市场发展。据了解，全国共有170多种智能推拉窗及窗帘控制器获得了国家专利，但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要 500 块。尽管推拉窗及窗帘控制系统在国内是一个起步的行业，但是，它的发展前景在国内也是排前面的热门行业。从智能控制推拉窗及窗帘系统走进中国以来，国内各有实力的商业巨头纷纷涉足，使
13、我的新兴智能家居市场达到前所未有的活跃。目前，我国智能控制推拉窗级窗帘系统生产，宣传，以及销售体系形成了相当规模，不少国内知名企业纷纷涉足。推拉窗及窗帘控制系统行业，如青岛海尔、清华同方、TCL 等，并涌现出一些较具影响力的智能家居专业厂商，如上海索博智能电子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居电子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自动窗帘产品已开始走进中国的家庭。具报道，我国 2004 年售出商品房 1.9 亿 m,如果每20m需要一套产品，仅此一项就可以年新增产品近千万套加上。每年新增智能控制推拉窗及窗帘产品市场需求将不低于2000万套。如果单片机控制的推拉窗及窗帘
14、控制器，销售占市场的5%左右，就可实现年产值上亿元。随着智能控制系统的热潮在世界各国逐渐流行，随着中国电子行业的高速发展、人们物质水平的不断提高，智能控制推拉窗及窗帘已经成为现代家居装行业的主流装饰，在不久的将来，智能控制推拉窗及窗帘装饰肯定会覆盖到生活的各各角落。从现在其流行趋势来看，在未来的 20 年时间里，推拉窗行业将会是普通大众喜爱的行业，其市场的发展前景是非常广阔的。1.3 课题的研究工作智能家居系统是一个大的社会系统工程，我们应当加快我国智能家居标准化 进程。智能控制推拉窗及窗帘系统作为智能家居中一个很重要的部分，需要在我国智能家居这 一领域，建立起一个具有中国特色的新兴、健康的产
15、业链。智能控制推拉窗及系统在我国并不是远在天边，而是近在眼前。现有的电动推拉窗及窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、时控等，其中以前两种形式居多。就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好，这是因为推拉窗及窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁，每天开闭的次数不多，因此安装在固定的地方使用也相当方便如把开关装在床头柜等电器综合控制系统中，睡在床上就能控制窗户和窗帘的开闭。利用触摸开关，实现全自动断电，既安全又节能，但最重要的一点就是没有实现完全的自动化，没的摆脱对人的依赖作用。而采用遥控控制时，需要候机电源，不可能完全断电而且增加遥控功能，也增加了成本，售价也相应提高。
16、21世纪是信息化的时代，知识与科技成为时代的潮流，在它们的推动下，智能化也因此得到了很大的发展，其作用在社会生活中日益得到彰显。智能控制器主要利用计算机技术、网络通信技术、综合布线技术等现代化技术的有机结合而发挥作用。在通信技术、计算机技术、网络技术、智能控制技术的迅猛发展潮流下，家庭生活实现了现代化与智能化，居家环境也变得更加舒适与安全。智能化控制的工作原理自然离不开运算和控制单元，而该器采用的主控器件AT89C52，正是运算与控制单元的集合体。器的整体主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分由单片机扩展的外围电路以及各种实现单片机器控制功能的接口电路组成；软件部分主要由单片机器实现其特定控制功
17、能的各种程序组成。本设计中介绍了智能推拉窗及窗帘控制器的硬件构成以及软件设计过程，以尽最大可能满足不同人对窗帘开闭的不同需求。同时，器在针对人们一般需求的设计开发外，还提出多种解决方案，在考虑到经济性和简便性的前提下，可以供日后对控制器的功能进行扩展。智能推拉窗及窗帘的控制方式大体上有四种：雨控、光控、时控、手控，手控和时控属于半自动类；而光控和雨属全自动式，但光控因光敏器件的灵敏度，冬夏等不同季节的光照度的不同，以及人们对起闭推拉窗及窗帘在时间上的要求不同，而难以实施和普及。因此，时控式的全自动控制便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题。根据一下情况智能推拉窗及窗帘有些不能实现完全的自动化
18、；有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂，性能不够稳定；有些虽然实现了完全的自动化，且性能还可以，但价格昂贵不适合普通消费者使用。所以我想利用价格相对便宜的红外线遥控发射芯片、单片机作为主要控制器件，来完成该系统的设计。该系统主要有如下几方面的特点：（1）发射红外线的发射装置采用一般彩色电视机的遥控器，这样既方便又实惠， 可谓一物两用。（2）时间控制开关方式，通过对DS1302芯片的设定，让用户可以随自己的生活习惯方便的自动开关窗帘，无需手动。（3）采用红外遥控方式，不会干扰其它电器的正常工作，也不会影响邻近的无线设备。超距离遥控，可达 89m。（4）另一种控制方式为手动控制方式，防止停电后采
19、用手动控制。（5）美观，以往的智能控制推拉窗都是向一边拉或向上拉，而本设计为向两边打 开，随个人的爱好可以控制其大小。（6）体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、经济实用、工作可靠。 2 方案论证2.1 方案选取这次设计题目因为单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了红外控制。随着推拉窗红外控制器应用范围的日益广泛和多样， 各种适用于不同场合的窗帘控制器应运而生。实现这种控制目的的方案有 2 个：方案一 键盘模式控制系统。根据光照来开闭窗户主要原理是用光敏电阻采集外界的光强度，从光传感器上采集的信号经过滤波后输入到A/D转换器，由于A/D转换器件的转换需要一定时间，
20、一旦在这段时间内信号发生变化，转换结果将会出现偏差，所以在转换期间要应该采用采样保持电路。传入的信号由AT89C52单片机来控制，并且做出响应，以实现电机的正转、反转与停止。显示模块是用来显示推拉窗及窗帘控制器的各种状态图2-1 方案一方案二 模拟集成控制器自动控制系统,这二个方案都是采用单片机控制，液晶显示模块 LCD 显示。AT89C52 是一款采用 ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机，其主要性能特点有：（1）高性能、低功耗的 8Byte 微控制器，RISC 精简指令集机构，多种指令，且单周期指令占大多数，有掉电和闲置的省电模
21、式、5个中断源、两个16位定时器/计数器。（2）片内集成4KB可编写程序存储器，可进行 1000 次以上写/擦反复利用， 保存数据时间有达10年，支持三级程序存储器锁定。（3）各种丰富双向口功能：32可写程序 I/O 线，可编程串行通道，振荡时钟电路。采用 LG28显示模块41BH数码管，动态扫描，8550三极管位选驱动 ，AT89C52 微处理器 P0口直接段时间显示，具有显示亮度强、稳定性能好、显示误差少等优点。图2-2 方案二此方案控制采用AT89C52 单片机的最小系统，通过ULN2003芯片来驱动步进电动机控制窗户和窗帘的拉开和关闭。家居推拉窗及窗帘控制系统可以使用红外遥控器远程遥控
22、推拉窗户及窗帘的开或关；还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置。该控制设计可谓是一款多功能的推拉窗及窗帘控制系统设计方案。经过两个方案的对比和论证，方案二比方案一更简便，快捷，多功能以及成本造价更低，因此选着方案二作为此次设计方案.3 电路及执行机构设计3.1 系统设计框图图3-1方案框图3.2 微控制器系统设计3.2.1单片机AT89C52RCAT89C52RC 是由宏晶公司推出的一种小型单片机，其主要特点为采用 Flash 存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存储器制造技术制造
23、，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，可以很快被中国广大用户接受。其程序的可擦写特性，使得开发与试验比较容易，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C52RC 有很宽的工作电源电压，可为 2.76V,当工作在 3V 时，电流相当于 6V工作时的 1/4。AT89C52RC工作于12Hz时，动态电流为 5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。AT89C52RC具有以下几个特点：a. AT89C52RC与MCS-51系列的单片机在功能指令和管脚上基本一致；b. 片内有4k字节在线可多次重复擦写程序的存储器；c.
24、 非动态工作,工作范围:0Hz24MHz；d. 三级程序存储器加密；e. 1288 位内部 RAM；f. 32 位双向输入输出线；g. 两个十六位定时器/计数器；h. 五个中断源,两级中断优先级；i. 一个全双工的异步串行口；j. 间歇和掉电两种工作方式；k. 超强抗干扰:高抗静电(ESD 保护)轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰；l. 宽电压,不怕电源抖动；m. 宽温度范围,-4085；n. 禁止ALE输出；o. 超低功耗；p. 掉电模式:典型功耗0.1A；q. 空闲模式:典型功耗2mA；r. 正常工作模式:典型功耗4mA-7mA；s. 掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气
25、表、便携设备等；AT89C52RC 引脚功能1.电源:VCC-芯片电源，接+5V；VSS-接地端；2.时钟:XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端；3.控制线:控制线共有4根：ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲； ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址； PROG 功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲；PSEN:外ROM读选通信号。RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD 功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA 功能：
26、内外ROM选择端。 Vpp 功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源 Vpp。4.I/O 口线：P0、P1、P2、P3 共四个八位。P0 口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地图1址。由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地址锁存,信号用ALE。P1 口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口。P2 口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P2口也可以作为用户 I/O 口线使用,P2口也是准双向口。P3 口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I
27、/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。P3口的第二功能如表3-1：表3-1 P3口管脚功能表端口引脚第二功能P3.0RXD (串行输入口)P3.1TXD (串行输出口)P3.2INT0 (外部中断0)P3.3INT1 (外部中断1)P3.4T0 (定时/计数器0外部输入)P3.5T1 (定时/计数器1外部输入)P3.6WR (外部数据存储器写选通)P3.7RD (外部数据存储器读选通)3.2.2时钟电路 其中时钟电路包括振荡时钟电路和片外时钟电路：(1)振荡时钟电路片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多
28、在12MHz24MHz 之间选取。C5、C6是反馈电容，其值在20pF100pF之间选取，典型值为30pF。本电路选用的电容为 30pF，晶振频率为12MHz。振荡周期=1/12us；机器周期S=1us；指令周期=14us；AT89C52 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图3-2。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C5、C6 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C5、C6 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频
29、率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度稳定性等。如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF10pF，而如使陶瓷谐振器建议选择40pF10pF。用户也可以采用外部时钟。外部时钟脉冲接到XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件要求。图3-2 振荡时钟电路图(2)外界时钟电路DSl302 是美国 Dallas 公司生产的一种串行实时时钟/日历芯片，以串行方式与单片机进行数据传送，它能够向单片机提供：秒、分、时
30、、日、月、年、及星期等实时时间信息，并能够对闰年天数自动调整，日历有效至 2100 年。DSl302 由双电源中较大者供电，使系统在没有主电源的情况下也能保持时钟的连续运行。片内具有31个字节静态 RAM，可用来保存重要数据。DSl302具有引脚少、体积小、价格低等优点，得到了广泛应用。但由于其时序要求比较严格，应用程序不易编写，给开发者带来不便。为此，本文对其进行详细分析和阐述并在分析 其时序的基础上给出了DSl302与单片机连接的接口电路和通讯子程序。下图为DS1302的时钟引脚图。图3-3 DS1302引脚图表3-2 DS1302引脚描述引脚号符 号描 述引脚号符 号描 述1Vcc2备用
31、电源引脚5RST复位引脚2X1晶振引脚6I/O输入/输出引脚3X2晶振引脚7SCLK串行时钟输入引脚4GND隐藏引脚8Vcc1主电源引脚DS1302串行实时时钟芯片主要由移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟及31个字节RAM组成。数据传送前，必须把置为高电平且把提供地址和命令信息的8位字节装入到移位寄存器。在进行单字节传送或多字节传送时，开始的8位命令字节用于指定40个字节(31个字节 RAM和9个字节时钟寄存器)中哪个将被访问。DS1302的数据传输：对DS1302 进行任何数据传送时,第一个数据字节必须是命令字节,其最高有效位 MSB (位 7)必须为逻辑 1。如果它是零,禁止写 DS1
32、302。位6为逻辑 0 时指定传送时钟/日历数据；逻辑1指定传送 RAM 数据。位1至5指定进行输入或输出的特定寄存器的地址。最低有效位LSB(位 0)为逻辑0时指定时进行写操作(输入)；逻辑1指定进行读操作(输出)。命令字节总是从最低有效LSB(位0)开始输入,表3-3为地址。表3-3 地址/命令字节时钟芯片DS1302是采用IIC总线来传输数据的。IIC总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围 设备。IIC总线产生于在 85 年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。IIC总线最主要的优点是其简单性和有效性。
33、由于接口直接在组件之上，因此总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成 本。总线的长度可高达 25 英尺，并且能够以 10Kbps 的最大传输速率支持 40 个 组件。IIC 总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)， 其中任何能 够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时 钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。3.2.3复位电路单片机在开机时都需要复位，以便中央处理CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引
34、脚上出现24个时钟振荡脉冲（2 个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始 化状态复位。MCS-51 单片机的 RST 引脚是复位信号的输入端。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，1手动按钮复位手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图3-4）。一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。3-4 图复位电路2 上电复位AT89C52的上电复位电路，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，
35、下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至10uF。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图3-4的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0
36、V以下，但是由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。3.2.4存储器件AT24C02AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节。CATALYST公司的先进 CMOS 技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02 有一个16字节页写缓冲器。该器件通过 IIC 总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。图3-5 AT24C02引脚图功能描述：AT
37、24C02支持IIC，总线数据传送协议IIC，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端 A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上。表 3-4 管脚描述管脚名称功能A0、 A1、 A2器件地址选择SDA串行数据/地址SCL串行时钟WP写保护VDD+1.8V6 V 工作电压Vss隐藏SCL 串行时钟：AT24C02 串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是
38、一个输入管脚。SDA 串行数据/地址：AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线。A0、A1、A2 器件地址输入端：这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。当使用 AT24C02时最大可级联8个器件。如果只有一个AT24C02被总线寻址，这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）可悬空或连接到 Vss，如果只有一个AT24C02被总线寻址这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）必须连接到 Vss。WP 写保护：如果WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vs
39、s或悬空允许器件进行正常的读/写操作。3.IIC 总线的基本结构：采用 IIC 总线标准的单片机或IIC器件，其内部不仅有IIC接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。当时钟线 SCL为高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为“开始”信号，起始状态应处于任何其他命令之前；当SCL线处于高电平时，SDA线发生低电平到高电平的跳变为“结束”信号。
40、器件将处于备用方式.开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态；在结束信号以后的一段时间内，总线被认为是空闲的。IIC总线的数据传送格式是：在IIC总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位(R/W)读写控制。方向位为“0” 表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8位(R/W)确定。3.2.5红外线接
41、收模块HS0038红外接收装置将遥控信号的接受、放大、检波、整形集一体，并且输出可以让单片机识别的 TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。在本系统中我们采用红外一体化接收头 HS0038。HS0038 黑色环氧树脂封装，不受日光、荧光灯等 光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达35m。它能与 TTL，COMS电路兼容。HS0038 为直立侧面收光型。它接收红外信号频率为38 kHz,周期约26us，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号。三个管脚分别是地、5V电源、解调信号输出端。红外接收部
42、分主要是对红外载波信号进行调解放大整形等。由于市场上已经有集成调解放大整形输出的红外接收头，所以我们只用考虑怎样能准确计算出红外编码脉冲时间就可以了。通常我们在计算红外编码脉冲时间时，一般把接收程序放在中断程序中，一旦有红外信号则马上进入中断程序中并启动定时器对红外信号延时时间进行定时。一旦计算判断出是起始位则准备进行指令码的定时计算，如果没有检测到起始位就不能检测指令码，而是继续检测起始位的出现当指令码全部接收完毕后可根据指令码的命令执行相应的动作。在红外接收时要注意抗干扰因为推拉窗及窗帘接收阳光照射的时间和强度都很大因此主机接收到的红外线干扰信号也很强所以一方面要加强主机接收头的避光措施另
43、一方面要在红外接收软件中设置接收红外编码信号延时时间的上限和下限依次来达到最佳的抗干扰效果。其接受电路图如3-6。图3-6 红外线接收电路红外线接收电路使用一个集成红外接收器，型号是HS0038，静态时输出端输出高电平，当接收到红外信号后，按红外信号的数据波形输出负脉冲数据信号。红外信号输出到单片机的 P3.3，该口对应的第二功能是外部中断 1(INT1)，利用该口的第二功能，一旦红外线信号到来，P3.3被拉低，单片机中止当前的工作转移到接收、处理红外信号。开启中断功能的目的，既减轻了单片机的工作负担，又保证接收到的红外信号的完整性，同时在手动工作状态下，单片机进入睡眠后，利用外部中断功能完成
44、对单片机的唤醒。3.2.6显示模块目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机外设中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如映像管显示器及显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。LCD液晶显示器件从结构上说，属于平板显示器件。其基本结构，呈平板形。它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接边及液晶等几大部件组成。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，
45、带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。引脚功能说明：1602LCD采用标准的14脚（无背光）接口，各引脚接口说明如表3-5。表3-5 LCD引脚说明编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读/写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 8 D1 数据 其外表及引脚如3-7图3-7 LCD显示器3.2.7电机驱动模块ULN2003是大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增
46、益高、工作电压范围广、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A电路是美国Texas Instruments公司和Sprague公司开发的大电流达林顿晶体管阵列电路,文中介绍了它的电路构成、特征参数及典型应用。ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTLCOMS,由达林顿管组成驱动电路。ULN是集成达林顿管,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE约1V左右，耐压极电极击穿约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该接电源。 ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，单独每个单元驱动电流最大可达350mA，引脚9接电源。表3-6 2003的主要电气特性项目符号数值单位
