作息时间控制系统范文

1、PAGE II 目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc349057086 第一章 绪论 PAGEREF _Toc349057086 h 1 HYPERLINK l _Toc349057087 1.1单单片机作作息时间间控制系系统设计计的目的的和意义义 PAGEREF _Toc349057087 h 1 HYPERLINK l _Toc349057088 1.2 方案比比较 PAGEREF _Toc349057088 h 1 HYPERLINK l _Toc349057089 1.3 整体设设计方框框图 PAGEREF _Toc349057089 h 2 HYPE

2、RLINK l _Toc349057090 第二章 模块块电路设设计 PAGEREF _Toc349057090 h 3 HYPERLINK l _Toc349057091 2.1 单片机机核心控控制模块块 PAGEREF _Toc349057091 h 3 HYPERLINK l _Toc349057092 2.2 键盘模模块 PAGEREF _Toc349057092 h 5 HYPERLINK l _Toc349057093 2.3实实时时钟钟模块 PAGEREF _Toc349057093 h 6 HYPERLINK l _Toc349057094 2.4 数据存存储模块块 PAGER

3、EF _Toc349057094 h 9 HYPERLINK l _Toc349057095 2.5 温度传传感器模模块 PAGEREF _Toc349057095 h 15 HYPERLINK l _Toc349057096 2.6 红外模模块 PAGEREF _Toc349057096 h 17 HYPERLINK l _Toc349057097 2.7 电机模模块 PAGEREF _Toc349057097 h 20 HYPERLINK l _Toc349057098 2.8 显示模模块 PAGEREF _Toc349057098 h 23 HYPERLINK l _Toc3490570

4、99 2.9 外围驱驱动模块块 PAGEREF _Toc349057099 h 25 HYPERLINK l _Toc349057100 第三章 系统统软件设设计 PAGEREF _Toc349057100 h 27 HYPERLINK l _Toc349057101 3.1 系统实实现工作作流程 PAGEREF _Toc349057101 h 27 HYPERLINK l _Toc349057102 3.2 系统流流程图 PAGEREF _Toc349057102 h 27 HYPERLINK l _Toc349057103 结论与体体会 PAGEREF _Toc349057103 h 31

5、 HYPERLINK l _Toc349057104 主要参考考材料： PAGEREF _Toc349057104 h 32 HYPERLINK l _Toc349057105 附录1：元器件件表 PAGEREF _Toc349057105 h 33 HYPERLINK l _Toc349057106 附录2：总电路路原理图图 PAGEREF _Toc349057106 h 34PAGE 36第一章 绪论论1.1单单片机作作息时间间控制系系统设计计的目的的和意义义随着计算算机技术术的发展展和在控控制系统统中的广广泛应用用，以及及设备向向小型化化、智能能化发展展，作为为高新技技术之一一的单片片机

6、以其其体积小小、功能能强、价价格低廉廉、使用用灵活等等优势，显示出出了很强强的生命命力。进进入211世纪以以来，开开发推出出单片机机的公司司很多，各种高高性能单单片机芯芯片市场场也异常常活跃，新技术术的不断断采用，更加使使单片机机的种类类、性能能以及应应用领域域不断扩扩大和提提高。因因其功耗耗低，超超高型，低成本本，功能能完整，在国内内越来越越受到用用户的重重视和广广泛使用用。本设计是是一个具具有打铃铃、当前前环境温温度显示示、教室室灯光、广播、校门开开关的自自动控制制等功能能的作息息时间控控制系统统。同时该该系统也也是一可可调式万万年历，采用SSG1228644液晶具具有良好好的菜单单式人机

7、机界面更更使本系系统增色色不少。它利用用PCFF85663实时时时钟芯芯片计时时，进行行年历计计算，并并用SGG128864将将当前日日期、星星期、时时间出来来；在进进行时间间计算，分每加加一时，都与规规定的作作息时间间比较，如果相相等则进进行相应应的控制制或动作作。由单单片机核核心控制制模块、键盘模块块、电机模模块、实实时时钟钟模块、红外模模块、液液晶显示示模块、温度传传感器模模块、数数据存储储模块、外围驱驱动模块块九部分组组成，系系统扩展展16个矩阵按键键用于打打铃时间间调整及及时间校校正。现现代机关关企业，特别是是学校要要求对时时间加以以控制，要按时时打铃及及播放广广播，以以保证学学习与

8、工工作的正正常运行行。本设设计实现现了这些些功能，给学校校及其他他机关企企业带来来方便，整体性性好，人人性化强强、可靠靠性高，实现了了对时间间控制的的智能化化。1.2 方案比比较作息时间间控制系系统的设设计有很很多方案案可以实实现，其其主流技技术主要要有以下下几种：（1）用用可编程程逻辑器器件（如如CPLLD、FFPGAA）来实实现，而而在本设设计中如如要实现现功能相相对来说说比较复复杂，必必须得用用到FPPGA来来实现，而FPPGA的的价格相相对较贵贵，且系系统设计计比较困困难。（2）用用PLCC来实现现，PLLC其实实就是一一被封装装起来的的单片机机，里面面设有监监控程序序，并对对I/OO

9、端口进进行了光光电隔离离。这样样一来使使得PLLC性能能稳定且且容易使使用，且且只需简简单外围围电路就就可以实实现该系系统功能能，但PPLC比比较昂贵贵，这样样会使成成本增高高而失去去市场竞竞争。（3）就就是用5555定定时器产产生时钟钟脉冲和和数字芯芯片（如如74LLS144）来实实现，但但要来实实现本设设计需要要大量的的数字芯芯片，使使得系统统稳定性性下降，生产难难度加大大，而且且成本会会增加。（4）就就是应用用单片充充当主控控器来再再加上适适量的外外围实现现此功能能，且单单片机价价格便宜宜，性能能稳定。应用的的外围器器件相对对较少，这就提提高了系系统的稳稳定性，且单片片机控制制简易，开发

10、工工具简单单，很容容易大批批量生产产。经过以上上比较，最终我我们选择择第（44）种方方案来实实施。1.3 整体设设计方框框图第二章 模模块电路路设计2.1 单片机机核心控控制模块块2.1.1核心心器件的的选择单片机是是本设计计的核心心器件，因此单单片机的的选择决决定了该该设计的的稳定和和性能，目前单单片机市市场种类类繁多，有几千千种不同同型号，单片机机的选择择应遵循循在能满满足性能能条件下下尽可能能的选择择功耗小小资源少少价格低低，而且且货源充充足的。现在主主流单片片机种类类有以下下几类： = 1 * GB3 PICC单片机机： 是是MICCROCCHIPP公司的的产品,其突出出的特点点是体积

11、积小,功功耗低,精简指指令集,抗干扰扰性好,可靠性性高,有有较强的的模拟接接口,代代码保密密性好,大部分分芯片有有其兼容容的FLLASHH程序存存储器的的芯片。 = 2 * GB3 EMCC单片机机：是台台湾义隆隆公司的的产品,有很大大一部分分与PIIC 88位单片片机兼容容,且相相兼容产产品的资资源相对对比PIIC的多多,价格格便宜,有很多多系列可可选,但但抗干扰扰较差。 = 3 * GB3 ATMMEL单单片机(51单单片机)：ATTMELL公司的的8位单单片机有有AT889、AAT900两个系系列,AAT899系列是是8位FFlassh单片片机,与与80551系列列单片机机相兼容容,静态

12、态时钟模模式;AAT900系列单单片机是是增强RRISCC结构、全静态态工作方方式、内内载在线线可编程程Flaash的的单片机机,也叫叫AVRR单片机机。 = 4 * GB3 PPHLIIPISS 511PLCC系列单单片机(51单单片机)：PHHILIIPS公公司的单单片机是是基于880C551内核核的单片片机,嵌嵌入了掉掉电检测测、模拟拟以及片片内RCC振荡器器等功能能,这使使51LLPC在在高集成成度、低低成本、低功耗耗的应用用设计中中可以满满足多方方面的性性能要求求。 = 5 * GB3 HHOLTTEK单单片机：台湾盛盛扬半导导体的单单片机,价格便便宜,种种类较多多,但抗抗干扰较较差

13、,适适用于消消费类产产品。 = 6 * GB3 TTI公司司单片机机(511单片机机)：德德州仪器器提供了了TMSS3700和MSSP4330两大大系列通通用单片片机.TTMS3370系系列单片片机是88位CMMOS单单片机,具有多多种存储储模式、多种外外围接口口模式,适用于于复杂的的实时控控制场合合;MSSP4330系列列单片机机是一种种超低功功耗、功功能集成成度较高高的166位低功功耗单片片机,特特别适用用于要求求功耗低低的场合合。最后我们们决定选选用ATTMELL公司的的AT889S551单片片机，AAT899S511是ATTMELL公司生生产的低低功耗，高性能能、高性性价比的的CMOO

14、S 88位单片片机，片片内含44K bbytees的可可系统编编程的FFlassh只读读程序存存储器，器件采采用ATTMELL公司的的高密度度、非易易失性存存储技术术生产，兼容标标准80051指指令系统统及引脚脚。它集集Flaash程程序存储储器既可可在线编编程（IISP）也可用用传统方方法进行行编程及及通用88位微处处理器于于单片芯芯片中，AT889S551含有有12888字节节内部RRAM、32个个可编程程I/OO口线、2个116位定定时/计计数器、6个中中断源和和全双工工串行UUARTT通道，已能满满足系统统控制需需求。2.1.2模块块电路设设计单片机机运行需需要满足足几个条条件，首首先

15、必需需提供电电源，还还时钟振振荡源，还有复复位。由由于十二二个时钟钟周期构构成一个个机器周周期，在在这里为为方便计计算我们们选取晶晶振频率率为122M HHZ的晶晶振，因因为晶振振产生的的信号比比较弱，电容选选取范围围只能是是小于330PFF，在这这里我们们选取CC1、CC2为222PFF。当单单片机的的复位端端持续为为两个机机器周期期高电平平时产生生复位，因此复复位电路路的参数数需要根根据晶振振来决定定，单片片机控制制系统一一般都要要求达到到上电复复位，因因此这就就对电容容和电阻阻的选择择有一定定的要求求，这可可以通过过计算来来得出元元件参数数，但单单片机最最小系统统的参数数有一个个经验值值

16、，在这这里我们们选用取取R2 1000、R11 100K，CC3取110UF。由由于单片片机的PP0口结结构的特特殊性，需加上上拉电阻阻，这里里我们选选取阻值值为100K的电电阻，而而耐压值值的选择择我们则则只须选选择大于于7.55V就行行了。2.1.3 模块电电路图 如图图2.11所示图2.11 单片片机核心心控制模模块电路路图2.2 键盘模模块2.2.1 键盘电电路选择择键盘可以以有几种种选择：一种是是利用键键盘LEED芯片片（如HHD72279、HD882799、MAAX72219等等），一一种则是是直接利利用单片片机I/O口搭搭建键盘盘电路。采用键盘盘LEDD芯片，具有编编程简单单，抗

17、干干扰能力力强、稳稳定性好好、功能能强大等等特点，但其成成本比较较高，而而且占用用额外的的功耗和和空间，通常用用在对键键盘读取取要求较较高的场场合。而普通的的键盘电电路，则则有电路路简单，成本低低等特点点，但其其抗干扰扰能力较较前者弱弱。而键键盘电路路结构又又分为直直接型和和矩阵型型，直接接型具有有编程、电路简简单等特特点，但但占用的的I/OO口比较较多，适适用于只只需少量量键盘的的场合。矩阵型型具有电电路、编编程复杂杂等特点点，但占占用I/O口少少，比较较适应于于要求键键盘比较较多的场场合。而本设计计的显示示电路是是采用的的LCDD显示，且对键键盘读取取要求也也不是太太高，采采取键盘盘芯片不

18、不能充分分利用其其功能，有点浪浪费。且且单片机机I/OO口比较较紧张，所以决决定采用用普通矩矩阵键盘盘。2.2.2 模块电电路设计计在本设设计中有有用到数数字键00-9，且还有有上、下下、左、右、确确定、取取消键。一共十十六个键键，刚好好可用88个I/O口组组成4*4矩阵阵键盘。而矩阵阵键盘的的搭建比比较简单单，只需需遵循行行列相交交搭建就就行，而而必需在在行或列列添加上上拉电阻阻，而上上拉电阻阻的选取取就只需需遵循上上拉电流流小于单单片机最最大灌电电流就行行，在这这里我们们选取110K的的电阻来来充当上上拉电阻阻。2.2.3 模块电电路图 如图22.2所所示图2.22 键键盘模块块电路2.3

19、实实时时钟钟模块2.3.1核心心器件选选择在单片片机内部部，可以以利用定定时器进进行计时时，也可可以实现现功能，但利用用内部定定时器进进行计时时会产生生计时不不精确，且增加加了CPPU的负负担和编编程的难难度，再再就是掉掉电重启启后时间间会全部部被初始始化。因因此我们们采用实实时时钟钟芯片，实时时时钟芯片片的种类类繁多。在这里里我们选选用PCCF85563实实时时钟钟芯片。PCFF85663 是是低功耗耗的CMMOS 实时时时钟日日历芯片片，它提提供一个个可编程程时钟输输出，一一个中断断输出和和掉电检检测器，所有的的地址和和数据通通过I2C 总线接接口串行行传递。最大总总线速度度为4000Kb

20、bitss/s，每次读读写数据据后，内内嵌的字字地址寄寄存器会会自动产产生增量量，可编编程时钟钟输出刚刚好可以以为红外外发射管管提供载载波信号号。其主要特特性为：1）低工工作电流流：典型型值为00.255A（VDDD=3.0V，Tammb=225时）。2） 世世纪标志志3） 大大工作电电压范围围：1.05.554） 低低休眠电电流；典典型值为为0.225A(VVDD=3.00V,TTambb=255)5）4000KHHz 的的I2C 总线接接口（VVDD=1.885.55V 时时）。6） 可可编程时时钟输出出频率为为：322.7668KHHz，10224Hzz，32HHz，1Hzz。7） 报报

21、警和定定时器。8） 掉掉电检测测器。9）内部部集成的的振荡器器电容。10） 片内电电源复位位功能。11）II2C 总线从从地址：读，00A3HH；写，0A2HH。12） 开漏中中断引脚脚。PCF885633 有16 个位位寄存器器：一个个可自动动增量的的地址寄寄存器，一个内内置322.7668KHHz 的的振荡器器（带有有一个内内部集成成的电容容），一一个分频频器（用用于给实实时时钟钟RTCC 提供供源时钟钟），一一个可编编程时钟钟输出，一个定定时器，一个报报警器，一个掉掉电检测测器和一一个4000KHHz II2C总线线接口。所有166 个寄寄存器设设计成可可寻址的的8 位并并行寄存存器，但

22、但不是所所有位都都有用。前两个个寄存器器（内存存地址000H，01HH）用于于控制寄寄存器和和状态寄寄存器，内存地地址022H08HH 用于于时钟计计数器（秒年计数数器），地址009H0CHH 用于于报警寄寄存器（定义报报警条件件），地地址0DDH 控控制CLLKOUUT 管管脚的输输出频率率，地址址0EHH 和0FHH 分别别用于定定时器控控制寄存存器和定定时器寄寄存器。秒、分分钟、小小时、日日、月、年、分分钟报警警、小时时报警、日报警警寄存器器，编码码格式为为BCDD，星期期和星期期报警寄寄存器不不以BCCD 格格式编码码。当一个RRTC 寄存器器被读时时，所有有计数器器的内容容被锁存存，

23、因此此，在传传送条件件下，可可以禁止止对时钟钟日历历芯片的的错读。一个或多多个报警警寄存器器MSBB（AE=Alaarm Enaablee 报警警使能位位）清00时，相相应的报报警条件件有效，这样，一个报报警将在在每分钟钟至每星星期范围围内产生生一次。设置报报警标志志位AFF（控制制状态态寄存器器2的位3）用于于产生中中断，AAF 只只可以用用软件清清除。8位的倒倒计数器器（地址址0FHH）由定定时器控控制寄存存器（地地址0EEH）控控制，定定时器控控制寄存存器用于于设定定定时器的的频率（40996，64，1，或1/60HHz），以及设设定定时时器有效效或无效效。定时时器从软软件设置置的8 位

24、二进进制数倒倒计数，每次倒倒计数结结束，定定时器设设置标志志位TFF，定时时器标志志位TFF 只可可以用软软件清除除，TFF 用于于产生一一个中断断（/IINT），每个个倒计数数周期产产生一个个脉冲作作为中断断信号。TI/TP控控制中断断产生的的条件。当读定定时器时时，返回回当前倒倒计数的的数值。管脚CLLKOUUT 可可以输出出可编程程的方波波。CLLKOUUT 频频率寄存存器（地地址0DDH；参参见表22.1）决定方方波的频频率，CCLKOOUT 可以输输出322.7668KHHz( 缺省值值)，10224，32，1Hzz 的方方波。CCLKOOUT为为开漏输输出管脚脚，通电电时有效效，无

25、效效时为高高阻抗。表2.11 PCCF85563寄寄存器结结构地址寄存器名名称D7D6D5D4D3D2D1D000H控制/状状态寄存存器1TESTT0STOPP0TTESSTC00001H控制/状状态寄存存器2000TI/TTPAFTFAIETIE02H秒寄存器器VL00559 BBCD码码格式数数03H分寄存器器-00559 BBCD码码格式数数04H时寄存器器-00223 BBCD码码格式数数05H日寄存器器-00331 BBCD码码格式数数06H星期寄存存器-00006 BBCD码码格式数数07H月/世纪纪寄存器器C00112 BBCD码码格式数数08H年寄存器器00999 BBCD码码

26、格式数数09H分钟报警警寄存器器AE00559 BBCD码码格式数数0AH时钟报警警寄存器器AE00223 BBCD码码格式数数0BH日报警寄寄存器AE00331 BBCD码码格式数数0CH星期报警警寄存器器AE00006 BBCD码码格式数数0DHCLKOOUT频频率寄存存器FEFD1FD00EH定时控制制寄存器器TE-TD1TD00FH定时器倒倒计时数数值寄存存器定时器倒倒数计数数数值2.3.2.模模块电路路设计本模块块电路比比较简单单，只需需注意一一个地方方，那就就是实时时时钟芯芯片一般般装有后后备电池池，以保保证当断断电时仍仍继续计计时，这这就需要要考虑一一个当断断电时电电流反灌灌而损

27、坏坏电源的的问题，还有就就是当从从断电状状态进入入上电电电压的瞬瞬时上升升会造成成电池寿寿命的缩缩短，因因此我们们在电源源和地之之间需加加一二极极管和缓缓冲电容容，二极极管的选选取只须须考虑最最大正向向整流电电流和最最大反向向电压，在这里里们选取取41448，而而缓冲电电容则选选取0.0477F。而而晶振必必须选取取32.7688KHZZ，在晶晶振和地地之间须须串联一一耦合电电容，耦耦合电容容只须小小于355P就可可以了，在这里里我们先先取188P。2.3.3 模块电电路图如图2.3所示示图2.33 实时时时钟模模块电路路2.4 数据存存储模块块2.4.1核心心器件选选择 本模模块的设设计是为

28、为了增加加在线调调整作息息时间，以更适适应现实实生活中中的需要要。而数数据存储储芯片，我们采采用非掉掉电易失失的串行行EEPPROMM芯片进进行存储储。串行EEEPROOM中，较为典典型的有有ATMMEL公公司的AAT244CXXX系列以以及该公公司生产产的ATT93CCXX系系列，较较为著名名的半导导体厂家家，包括括Miccrocchipp，国家家半导体体厂家等等，都有有AT993CXXX系列列EEPPROMM产品。 AT244CXXX系列的的串行电电可改写写及可编编程只读读存储器器EEPPROMM有10种型型号，其其中典型型的型号号有ATT24CC01AA/02/04/08/16等等5种，

29、它它们的存存储容量量分别是是10224/220488/40096/81992/1163884位，也就是是1288/2556/5512/1 0024/20448字节节。这个个系列一一般用于于低电压压，低功功耗的工工业和商商业用途途，并且且可以组组成优化化的系统统。信息息存取采采用2线串行行接口。这里我我们就224C002的结结构特点点，其它它系列比比较类似似。 AT244C02有地地址线AA0A2，串串行时钟钟引脚SSDA，串行时时钟输入入引脚SSCL，写保护护引脚WWP等引引脚。很很明显，其引脚脚较少，对组成成的应用用系统可可以减少少布线，提高可可靠性。 各引脚的的功能和和意义如如下： VCC

30、C引脚脚，电源源+5VV。 GNND引脚脚，地线线。 SCCL引脚脚，串行行时钟输输入端。在时钟钟的正跳跳沿即上上升沿时时把时钟钟写入EEEPRROM；在时钟钟的负跳跳沿即下下降沿时时把数据据从EEEPROOM中读读出来。 SDDA引脚脚，串行行数据II/O端端，用于于输入和和输出串串行数据据。这个个引脚是是漏极开开路的埠埠，故可可以组成成“线或”结构。 A00,A11,A22引脚，是芯片片地址引引脚。在在型号不不同时意意义有些些不同，但都要要接固定定电平。 WPP引脚，写保护护端。这这个端提提供了硬硬件数据据保护。当把WWP接地地时，允允许芯片片执行一一般读写写操作；当把WWP接VCCC时，

31、则则对芯片片实施写写保护。内存的组组织：对对于不同同的型号号，内存存的组织织不一样样，其关关键原因因在于内内存容量量存在差差异。对对于ATT24CCXX系系列的EEEPRROM，其典型型型号的的内存组组织如下下。 AT244C011A：内内部含有有1288个字节节，故需需要7位地址址对其内内部字节节进行寻寻址 AT244C022：内部部含有2256个个字节，故需要要8位地址址对其内内部字节节进行读读写。起始状态态：当SSCL为为高电平平时，SSDA由由高电平平变到低低电平则则处于起起始状态态。起始始状态应应处于任任何其它它命令之之前。 停止状态态：当SSCL处处于高电电平时，SDAA从低电电平

32、变到到高电平平则处于于停止状状态。在在执行完完读序列列信号之之后，停停止命令令将把EEEPRROM置置于低功功耗的备备用方式式(Sttanddby Modde)。应答信号号：应答答信号是是由接受受资料的的器件发发出的。当EEEPROOM接受受完一个个写入资资料之后后，会在在SDAA上发一一个”00”应答答信号。反之，当单片片机接受受完来自自EEPPROMM的资料料后，单单片机也也应向SSDA发发ACKK信号。ACKK信号在在第9个时钟钟周期时时出现。 备用方式式(Sttanddby Modde)：AT224C001A/02/04/08/16都都具有备备用方式式，以保保证在没没有读写写操作时时芯

33、片处处于低功功耗状态态。在下下面两种种情况中中，EEEPROOM都会会进入备备用方式式：第一一，芯片片通电的的时候；第二，在接到到停止位位和完成成了任何何内部操操作之后后。 AT244C01等5种典型型的EEEPROOM在进进入起始始状态之之后，需需要一个个8位的“器件地地址字”去启动动内存进进行读或或写操作作。在写写操作中中，它们们有“字节写写”，“页面写写”两种不不同的写写入方法法。在读读操作中中，有“现行地地址读”，随机机读和“顺序读读”种各具具特点的的读出方方法。下下面分别别介绍器器件寻址址，写操操作和读读操作。 器件件寻址：所谓器器件寻址址(Deevicce AAddrresssin

34、gg)就是是用一个个8位的器器件地址址字(Devvicee Adddreess Worrd)去去选择内内存芯片片。在逻逻辑电路路中的AAT244CXXX系列的的5种芯片片种，即即AT224C001A/02/04/08/16中中，如果果和器件件地址字字相比较较结果一一致，则则读芯片片被选中中。下面面对器件件寻址的的过程和和意义加加以说明明。 芯片片的操作作地址 表2.22 器件件地址字字D7D6D5D4D3D2D1D01010A2A1A0R/W 用于内存存EEPPROMM芯片寻寻址的器器件地址址字如表表2.2所示。它有44种方式式，分别别对应于于1K/2K,4K,8K和和16KK位的EEEPRO

35、OM芯片片。 从表2.2中看出出：器件件地址字字含有33个部分分，第一部部分是高高4位，它它们称为为EEPPROMM ATT24CC01AA/022/044/088/166的标识识第二部部分称为为硬布线线地址，它们是是标识后后的3位。第第三部分分是最低低位，它它是读/写操作作选择位位。 第一部分分：器件件标识，器件地地址字的的最高44位。这这4位的内内容恒为为”10010”，用于于标识EEEPRROM器器件ATT24CC01AA/022/044/088/166。 第二部分分：硬布布线地址址，是与与器件地地址字的的最高44位相接接的低33位。硬硬布线地地址的33位有2种符号号：Aii(i=02)

36、,Pj(j=002)其中中Ai表示示外部硬硬布线地地址位。 对于ATT24CC10AA/022这两种种1K/2K位位的EEEPROOM芯片片，硬布布线地址址为“A2,A1,A0”。在应应用时，“A2,A1,A0”的内容容必须和和EEPPROMM芯片的的A2,A1,A0的的硬布线线情况，即逻辑辑连接情情况相比比较，如如果一样样，则芯芯片被选选中；否否则，不不选中。AT224C001/002:真真正地址址=字地址址。 第三部分分：读/写选择择位，器器件地址址字的最最低位，并用RR/W表表示。当当R/WW=1时时，执行行读操作作；当RR/W=0时，执行写写操作。 当EEPPROMM芯片被被选中时时，

37、则输输出“0”；如如果EEEPROOM芯片片没有被被选中，则它回回到备用用方式。被选中中的芯片片。其以以后的输输入，输输出情况况视写入入和读出出的内容容而定。 写操操作：AAT244C011A/002/004/008/116这5种EEPPROMM芯片的的写操作作有2种：一一种是字字节写，另一种种是页面面写。 字节写：这种写写方式只只执行11个字节节的写入入。字节节写的过过程如图图所示，其写入入过程分分外部写写和内部部写两部部分，分分别说明明如下： 在起始状状态中，首先写写入8位的器器件地址址。则EEEPRROM芯芯片会产产生一个个“0”信号号ACKK输出作作为应答答；接着着，写入入8位的字字地

38、址，在接受受了字地地址之后后，EEEPROOM芯片片又产生生一个“0”应答答信号AACK；随后，写入88位资料料，在接接受了资资料之后后，芯片片又产生生一个“0”信号号ACKK作为应应答。到到此为止止，完成成了一个个字节写写过程，故应在在SDAA端产生生一个停停止状态态，这是是外部写写过程。 在这个过过程中，控制EEEPRROM的的单片机机应在EEEPRROM的的SCLL，SDAA端送入入恰当的的信号。当然在在一个字字节写过过程结束束时，单单片机应应以停止止状态结结束写过过程。在在这时，EEPPROMM进入内内部定时时的写周周期，以以便把接接受的数数据写入入到存储储单元中中。在EEEPRROM

39、的的内部写写周期中中，其所所有输入入被屏蔽蔽，同时时不响应应外部信信号直到到写周期期完成。这是内内部写过过程。内内部写过过程大约约需要110mss时间。内部写写过程处处于停止止状态与与下一次次起始状状态之间间。页面写： 这种写写入方式式执行含含若干字字节的11个页面面的写入入。对于于AT224C001A/02，它们的的1个页面面含8个字节节；页面面写的开开头部分分和字节节写一样样。在起起始状态态，首先先写入88位器件件地址；待EEEPROOM答当当了“0”信号号ACKK之后，写入88位字地地址；又又待芯片片应答了了“0”信号号ACKK之后，写入88位资料料。 随后页面面写的过过程则和和字节写写

40、有区别别；当芯芯片接受受了第一一个8位资料料并产生生应答信信号ACCK之后后，单片片机可以以连续向向EEPPROMM芯片发发送共为为1页面的的资料。对于AAT244C011A/002，可可发送共共1个页面面的8个字节节（连第第一个88位资料料在内）。对于于AT224C004/008/116，则则共可发发送1个页面面共166个字节节（连第第一个88位资料料在内）。当然然，每发发一个字字节都要要等待芯芯片的应应答信号号ACKK。 之所以可可以连续续向芯片片发送11个页面面资料，是因为为字地址址的低334位在EEEPROOM芯片片内部可可实现加加1，字地地址的高高位不变变，用于于保持页页面的行行地址

41、。页面写写和字节节写两者者一样可可，都分分为外部部写和内内部写过过程。 应答查询询：应答答查询是是单片机机对EEEPROOM各种种状态的的一种检检测。单单片机查查询到EEEPRROM有有应答“0”信号号ACKK输出，则说明明其内部部定时写写的周期期结束，可以写写入新的的内容。单片机机是通过过发送起起始状态态及器件件地址进进行应答答查询的的。由于于器件地地址可以以选择芯芯片，则则检测芯芯片送出出到SDDA的状状态就可可以知道道其是否否有应答答了。 读操作作：读操操作的启启动是和和写操作作类同的的。它一一样需要要图所示示的器件件地址字字。和写写操纵不不同的就就是信号号为时执执行读操操作。 读操纵有

42、有3种方式式，即现现行地址址读，随随机读和和顺序读读。下面面分别说说明它们们的工作作过程。 现行地址址读： 在上次次读或写写操纵完完成之后后。芯片片内部字字地址计计数器会会加1，产生生现行地地址。只只要没有有再执行行读或写写操作，这个现现行地址址就会在在EEPPROMM芯片保保持接电电的期间间一直保保存。一一旦器件件地址选选中EEEPROOM芯片片，并且且有R/W=11，则在在芯片的的应答信信号ACCK之后后把读出出的现行行地址的的资料送送出。现现行地址址的资料料输出时时，就由由单片机机一位一一位接受受，接收收后单片片机不用用向EEEPROOM发应应答信号号ACKK“0”电平平，但应应保证发发

43、出停止止状态的的信号以以结束现现行地址址读操作作。现行行地址读读会产生生地址循循环覆盖盖现象，但和写写操纵的的循环覆覆盖不同同。在写写操纵中中，地址址的循环环覆盖是是现行页页面的最最后一个个字节写写入之后后，再行行写入则则覆盖同同一页面面的第一一个字节节。而在在现行地地址读操操纵中，地址的的循环覆覆盖是在在最后页页面的最最后一个个字节读读出之后后，再行行读出才才覆盖第第一个页页面的第第一个字字节。 随机读： 随机读读和现行行地址读读的最大大区别在在于随机机读会执执行一个个伪写入入过程以以把字地地址装入入EEPPROMM芯片中中，然后后执行读读出，显显然，随随机读有有2个步骤骤。 第一，执行伪伪

44、写入把字字地址送送入EEEPROOM，以以选择需需读的字字节；第第二，执执行读出出根据据字地址址读出对对应内容容。 当EEPPROMM芯片接接收了器器件地址址及字地地址时，在芯片片产生应应答信号号ACKK之后，单片机机必须再再产生一一个起始始状态，执行现现行地址址读，这这时单片片机再发发出器件件地址并并且令RR/W=1，则则EEPPROMM应答器器件地址址并行输输出被读读数据。在资料料读出时时由单片片机执行行一位一一位接收收，接收收完毕后后，单片片机不用用发“0”应答答信号AACK，但必须须产生停停止状态态以结束束随机读读过程。 应该注注意，在随机机读的第第二个步步骤是执执行现行行地址读读的，

45、由由于第一一个步骤骤时芯片片接收了了字地址址，故现现行地址址就是所所送入的的字地址址。 顺序读： 顺序读读可以用用现行地地址读或或随机读读进行启启动。它它和现行行地址读读。随机机读的最最大区别别在于：顺序读读在读出出一批资资料之后后才由单单片机产产生停止止状态结结束读操操作；而而现行地地址读和和随机读读在读出出一个资资料之后后就由单单片机产产生停止止状态结结束读操操作。 执行顺序序读时，首先执执行现行行读或随随机读的的有关过过程，在在读出第第一个资资料之后后，单片片机输出出“0”应答信信号ACCK。在在芯片接接收应答答信号AACK后后，就会会对字地地址进行行计数加加1，随后后串行输输出对应应的

46、字节节。当字字地址计计数达到到内存地地址的极极限时，则字地地址会产产生覆盖盖，顺序序读将继继续进行行。只有有在单片片机不再再产生“0”应应答信号号ACKK，而在在接收资资料之后后马上产产生停止止状态，才会结结束顺序序读操作作。 2.4.2模块块电路设设计本模块块电路简简单，只只须将三三地址端端和写保保护接地地就可以以了。2.4.3模块块电路图图 如图22.4所所示图2.44 数据据存储模模块电路路2.5 温度传传感器模模块2.5.1 核心器器件选择择Dalllas 半导体体公司的的数字化化温度传传感器DDS18820是是世界上上第一片片支持 “一线线总线”接口的的温度传传感器。现场温温度直接接

47、以“一一线总线线”的数数字方式式传输，大大提提高了系系统的抗抗干扰性性。适合合于恶劣劣环境的的现场温温度测量量，如：环境控控制、设设备或过过程控制制、测温温类消费费电子产产品等。与前一一代产品品不同，新的产产品支持持3V5.55V的电电压范围围，使系系统设计计更灵活活、方便便。DS188B200测量温温度范围围为 -55+1225，在-110+855范围内内,精度度为00.5。DSS18BB20可可以程序序设定99122位的分分辨率，及用户户设定的的报警温温度存储储在EEEPROOM中，掉电后后依然保保存。DS188B200内部结结构主要要由四部部分组成成：644位光刻刻ROMM、温度度传感器

48、器、非挥挥发的温温度报警警触发器器TH和和TL、配置寄寄存器。DS118B220的管管脚排列列如下：DQ为为数字信信号输入入/输出出端；GGND为为电源地地；VDDD为外外接供电电电源输输入端（在寄生生电源接接线方式式时接地地）。光刻ROOM中的的64位位序列号号是出厂厂前被光光刻好的的，它可可以看作作是该DDS188B200的地址址序列码码。644位光刻刻ROMM的排列列是：开开始8位位（288H）是是产品类类型标号号，接着着的488位是该该DS118B220自身身的序列列号，最最后8位位是前面面56位位的循环环冗余校校验码（CRCC=X88+X55+X44+1）。光刻刻ROMM的作用用是使

49、每每一个DDS188B200都各不不相同，这样就就可以实实现一根根总线上上挂接多多个DSS18BB20的的目的。DS188B200中的温温度传感感器可完完成对温温度的测测量，以以12位位转化为为例:用用16位位符号扩扩展的二二进制补补码读数数形式提提供，以以0.006255/LLSB形形式表达达，其中中S为符符号位。LS BBytee:Bit77Bit66Bit55Bit44Bit33Bit22Bit11Bit00232221202-12-22-32-4MS BBytee:Bit115Bit114Bit113Bit112Bit111Bit110Bit99Bit88SSSSS262524这是12

50、2位转化化后得到到的122位数据据，存储储在188B200的两个个8比特特的RAAM中，二进制制中的前前面5位位是符号号位，如如果测得得的温度度大于00，这55位为00，只要要将测到到的数值值乘以0.006255即可得得到实际际温度；如果温温度小于于0，这这5位为为1，测测到的数数值需要要取反加加1再乘乘以0.006255即可得得到实际际温度。例如+1125的数字字输出为为07DD0H，+255.06625的数字字输出为为01991H，-255.06625的数字字输出为为FF66FH，-555的数数字输出出为FCC90HH，对于于关系如如表2.3所示示。表2.33 温温度与数数字输出出关系温度

51、数据输出出（二进进制）数据输出出（十六六进制）+125500000 01111 11001 00000007D00h+8500000 01101 01001 00000005500h+25.0622500000 00001 10001 00001101911h+10.125500000 00000 10110 00010000A22h+0.5500000 00000 00000 11000000088h000000 00000 00000 00000000000h-0.5511111 11111 11111 110000FFF88h-10.125511111 11111 01001 11110

52、0FF5EEh-25.0622511111 11110 01110 111111FE6FFh-5511111 11100 10001 000000FC900hDS188B200温度传传感器的的内部存存储器包包括一个个高速暂暂存RAAM和一一个非易易失性的的可电擦擦除的EE2RAAM,后后者存放放高温度度和低温温度触发发器THH、TLL和结构构寄存器器。暂存存储储器包含含了8个个连续字字节，前前两个字字节是测测得的温温度信息息，第一一个字节节的内容容是温度度的低八八位，第第二个字字节是温温度的高高八位。第三个个和第四四个字节节是THH、TLL的易失失性拷贝贝，第五五个字节节是结构构寄存器器的易失

53、失性拷贝贝，这三三个字节节的内容容在每一一次上电电复位时时被刷新新。第六六、七、八个字字节用于于内部计计算。第第九个字字节是冗冗余检验验字节。该字节各各位的意意义如下下： TMR1R011111低五位一一直都是是1 ，TM是是测试模模式位，用于设设置DSS18BB20在在工作模模式还是是在测试试模式。在DSS18BB20出出厂时该该位被设设置为00，用户户不要去去改动。R1和和R0用用来设置置分辨率率，如下下表所示示：（DDS188B200出厂时时被设置置为122位）分辨率设设置如表表2.44所示：表2.44 分辨率率设置R1R0分辨率温度最大大转换时时间009位93.775mss0110位1

54、87.5mss1011位375mms1112位750mms根据DSS18BB20的的通讯协协议，主主机控制制DS118B220完成成温度转转换必须须经过三三个步骤骤：每一一次读写写之前都都要对DDS188B200进行复复位，复复位成功功后发送送一条RROM指指令，最最后发送送RAMM指令，这样才才能对DDS188B200进行预预定的操操作。复复位要求求主CPPU将数数据线下下拉5000微秒秒，然后后释放，DS118B220收到到信号后后等待116660微秒秒左右，后发出出602400微秒的的存在低低脉冲，主CPPU收到到此信号号表示复复位成功功。2.5.2 模块电电路设计计本模块块接口电电路简

55、单单，在这这里不对对电路进进行讲解解了。2.5.3 模块电电路图 如图22.5所所示图2.55 温度度传感器器模块电电路2.6 红外模模块2.6.1 核心元元件选择择红外通信信是利用用9500nm近近红外波波段的红红外线作作为传递递信息的的媒体，即通信信信道。发送端端采用脉脉时调制制（PPPM）方方式，将将二进制制数字信信号调制制成某一一频率的的脉冲序序列，并并驱动红红外发射射管以光光脉冲的的形式发发送出去去；接收收端将接接收到的的光脉转转换成电电信号，再经过过放大、滤波等等处理后后送给解解调电路路进行解解调，还还原为二二进制数数字信号号后输出出。红外发送送器电路路包括脉脉冲振荡荡器、驱驱动管

56、QQ1和Q2、红红外发射射管Q33等部分分。其中中脉冲振振荡器用用以产生生38kkHz的的脉冲序序列作为为载波信信号；红红外发射射管Q33用来向向外发射射9500nm的的红外光光束。红外发送送器的工工作原理理为：串串行数据据由单片片机的串串行输出出端DAATA送送出并驱驱动Q1管，数位“0”使使Q1管导导通，通通过Q2管调调制成338kHHz的载载波信号号，并利利用红外外发射管管Q3以光光脉冲的的形式向向外发送送。数位位“1”使Q1管截截止，红红外发射射管Q33不发射射红外光光。若传传送的波波特率设设为12200bbps，则每个个数位“0”对对应322个载波波脉冲调调制信号号的时序序，如图图2

57、.66所示。图2.66 调制信信号时序序图红外接收收电路选选用专用用红外接接收模块块。该接接收模块块是一个个三端元元件，使使用单电电源+55V电源源，具有有功耗低低、抗干干扰能力力强、输输入灵敏敏度高、对其它它波长（9500nm以以外）的的红外光光不敏感感的特点点，其内内部结构构框图如如图2.7所示示。图2.77 红外接接收模块块内部结结构框图图接收模块块的工作作原理为为：首先先，通过过红外光光敏元件件将接收收到的载载波频率率为388kHzz的脉冲冲调制红红外光信信号转化化为电信信号，再再由前置置放大器器和自动动增益控控制电路路进行放放大处理理。然后后，通过过带通滤滤波器和和进行滤滤波，滤滤波

58、后的的信号由由解调电电路进行行解调。最后，由输出出级电路路进行反反向放大大输出。为保证红红外接收收模块接接收的准准确性，要求发发送端载载波信号号的频率率应尽可可能接近近38kkHz，因此在在设计脉脉冲振荡荡器时，要选用用精密元元件并保保证电源源电压稳稳定。再再有，发发送的数数位“00”至少少要对应应14个个载波脉脉冲，这这就要求求传送的的波特率率不能超超过24400bbps。2.6.2 模块电电路设计计红外发发射二极极管的额额定电流流为5-50mmA在这这里我选选取限流流电阻RR10 4700，而从从PCFF85663产生生的信号号比较微微弱，须须加上拉拉电阻，在这里里选取RR8 110K的的

59、上拉电电阻。为为减少噪噪声影响响我们在在基极和和载波信信号间加加一抗干干扰电阻阻R9，阻值为为1K。在接收收管处为为增加输输出信号号强度和和减少噪噪声影响响，输出出端也加加一拉电电阻R111，阻阻值为110K，由于本本设计是是利用单单片机中中断以做做出及时时响应，在这里里输出需需加一反反向器然然后再送送入单片片才能达达到控制制功能，在这里里我采用用74LLS044。2.6.3模块块电路图图如图2.8所示图2.88 红外模模块电路路2.7 电机模模块2.7.1 核心器器件选择择 电机机分直流流电机和和步进电电机，而而步进电电机力矩矩大且便便于精准准控制，步进电动动机的励励磁方式式可分为为全步励励

60、磁及半半步励磁磁，其中全全步励磁磁又有11相励磁磁及2相励磁磁之分，而半步步励磁又又称1-2相励励磁。图图为步进进电动机机的控制制等效电电路，适适应控制制A、B、/A、/B的励励磁信号号，即可可控制步步进电动动机的转转动。每每输出一一个脉冲冲信号，步进电电动机只只走一步步。因此此，依序序不断送送出脉冲冲信号，即可步步进电动动机连续续转动。 1相励磁磁法：在在每一瞬瞬间只有有一个线线圈导通通。消耗耗电力小小，精确确度良好好，但转转矩小，振动较较大，每每送一励励磁信号号可走118度。若欲以以1相励磁磁法控制制步进电电动机正正转，其其励磁顺顺序如图图所示。若励磁磁信号反反向传送送，则步步进电动动机反