环境监控及红外遥控系统硬件原理及时序分析(已审)

环境监控及红外遥控系统硬件原理及时序分析

四川华迪信息技术有限公司Version1.1Overview课程介绍主题一主题二主题三主题四2/4/20232Hwadee课程介绍关于本次课程课程目标预备知识目标听众日程表词汇表2/4/20234Hwadee课程目标了解常用传感器和74系列器件；明确单片机控制系统设计方法掌握单片机系统扩展的常用方法。2/4/20235Hwadee预备知识了解PROTE99SE了解数字电路,模拟电路,MCS51单片机2/4/20236Hwadee目标听众XXXXXXXX2/4/20237Hwadee日程表共计:<0.5>天详细安排<0:05>课程介绍

<0:45>系统构架和A/D转换及器件分析<0:50>红外遥控和显示电路及器件分析<0:50>系统外设及分析<0:05>问题&反馈Total:<3.0>hours2/4/20238Hwadee词汇表本讲义所用的词汇解释2/4/20239Hwadee环境监控和红外遥控系统总体架构

上微机:对监控数据获取RS232单片机:(MCU-----89S52)总线外部RAME2PROMI2C74HC24574HC16574HC595数码管模拟开关:CD4051温度采集电压采集光强采集A/D:TLC0831遥控器红外接收头键盘控制5V供电2/4/202310Hwadee涵盖知识及内容上微机部分：串口控制软件设计，控制板部分：RS232电路，外部RAM扩展，I2C总线，总线的隔离及驱动，串并转换与并串转换电路，数据采集及A/D转换,键盘接口电路,模拟开关电路,红外遥控接口电路,报警电路,LED驱动等。逻辑时序及软件：串行通信，I2C总线协议和编程,红外遥控时序分析及编程,串行A/D转换程序,数码管段位表和字型表制作,浮点数处理及数制转换等。

2/4/202311Hwadee技术参数

数据采集精度:±5%。控制距离:串行通讯<=100米。红外遥控<=5米。声音报警

2/4/202312Hwadee传感器温度传感器A:玻璃温度计B:热电偶:-180~2800℃C:热电阻:-200~650℃分为铂电阻,铜电阻,半导体热敏电阻D:温度送变器.温度传感器的选用A:温度范围:高温区:热电偶低温区:A:集成半导体温度传感器:传感器转换后的电信号需长距离传送B:热敏电阻:温区较窄,精度不高,小巧,廉价C:热电阻:精度高,配精确的测量放大电路热敏电阻分为:正温度系数和负温度系数(NTC),常用负温度系数热敏电阻本项目选用10K半导体热敏电阻(NTC)2/4/202313Hwadee传感器光电传感器A:光敏电阻B:光敏二极管C:光敏三极管暗电阻和暗电流:光敏电阻在无光照射时的电阻和给定电压下的电流值.本项目采用暗电阻为0.5MΩ光敏电阻2/4/202314Hwadee模拟信号输入电路温度输入电路亮度输入电路电压输入电路为保证精度，所有采集电阻须用RJ2~RJ9的精密金属膜电阻。2/4/202315Hwadee多路信号的采集在多功能环境探测控制系统中要对以下的模拟量的数据进行采集.

温度 电压 光强当要对某路信号进行采集时,必须要能使相应模拟量到达A/D.我们一般选用模拟开关器件来实现.模拟开关的选用原则:导通电阻小，漏电流小，极间电容小，切换速度快。

2/4/202316HwadeeCD4051是一个CMOS工艺的8选1的模拟开关CD4051VEE:电平位移信号.当VEE=0输入正信号,VEE=~VDD时可以输入负信号INH:禁止端，当INH=1时，各通道均不接通2/4/202317HwadeeCD40512/4/202318Hwadee多路数据采集的模拟开关电路2/4/202319Hwadee一体化红外接收头单片机系统采用一体华红外接收头接收红外信号，以单片机程序进行解码的方式处理红外遥控。一体化红外接收头输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。本项目选用HS0038红外接收头，芯片为TC9148的遥控器2/4/202320Hwadee一体化红外接收工作图2/4/202321Hwadee红外接收电路2/4/202322HwadeeLED数码管LED数码管分为共阴和共阳两种。公共端有三种情况：1,6或1,5或3,8脚.尺寸一般以英寸为单位。内部管芯有多种情况,常用的为1~2个管芯,采用+5V电源驱动,管芯数目不同相应的驱动电压不同.本项目采用单红共阳的0.36英寸公共端为1,6的数码管2/4/202323Hwadee显示驱动电路

本项目对数码管的显示驱动采用74HC595

2/4/202324Hwadee74HC595简介串并转换器三态输出独立双8位锁存寄存器串行寄存器可清零时钟上长升沿移位沿锁存2/4/202325Hwadee74HC595引脚功能串行数据输入输出使能锁存时钟移位时钟串行清零串行数据输出8位三态输出脚2/4/202326Hwadee74HC595真值表2/4/202327Hwadee74HC595逻辑串行数据流向锁存数据流向输出数据流11010011DSQ7’11010011ST-CP上升沿11010011OE为0Q0---------Q72/4/202328Hwadee74HC595时序2/4/202329Hwadee显示送数原理数码管驱动电路74HC595所需的串行数据由以下电路产生2/4/202330Hwadee74HC245概述特点:数据宽度为8位双向三态门应用:总线驱动,隔离,缓冲2/4/202331Hwadee74HC245引脚功能图

输入输出端输入输出端方向端使能端，低有效2/4/202332Hwadee74HC245真值表2/4/202333Hwadee74HC165概述8位并串转换器低电平锁存

2个时钟输通过NOR(或非门)送入内部2个时钟允许其中一个作为inhibit使用2/4/202334Hwadee74HC165引脚图

2/4/202335Hwadee74HC165逻辑框图

2/4/202336Hwadee74HC165时序分析2/4/202337Hwadee送数原理理解11:从原理图数据总线与74HC165的连接找出送出数据高位在前还是在后？2、数据如何才能送到74HC165的并行端口并锁住？3、74HC165锁存数据如何送到74HC595？4、向RAM62256中写数据会影响74HC165的锁存数据吗？2/4/202338Hwadee外部设备地址和键盘采集本项目中挂在数据总线的外部设备有两个:外部数据存贮器62256和键盘.我们用A15来作为地址选择线2/4/202339Hwadee外部设备地址和键盘采集2/4/202340Hwadee报警电路常用的报警方式有:声音报警,光电报警本项目采用蜂鸣器电路产生声音报警电路如下:2/4/202341HwadeeA/D转换原理A/D转换器是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号以便于数字系统进行处理，存储、控制和显示。A/D转换器形式很多按A/D转换器输入模拟量的极性分，有单极型和双极型两种。按A/D转换器的数字量输出分，既有并行方式又有串行方式及串/并行方式。按A/D转换器的转换原理分，有积分型、逐次逼近型和并行转换型2/4/202342HwadeeA/D转换器的选择原则根据检测通道的总误差和分辩率要求,选取A/D转换精度和分辨率。根据被测对象的变化率及转换精度要求确定A/D转换器的转换速率。根据环境条件选择A/D芯片的环境参数。根据接口设计是否简便及价格等选取A/D芯片2/4/202343Hwadee串行A/D转换电路本项目选用8位的串行A/DTLC08312/4/202344Hwadee串行A/D转换芯片TLC0831TLC0831是8位逐次逼近型摸数转换器,具有一个输入通道特点

1:8位分辨率

2:易于和微处理器接口或单独使用

3:满比例尺工作或用5V基准电压

4:可单端输入或差分输入

5:输入和输出与TTL,CMOS兼容

6:在250KHZ时,转换时间为32μs7:可与ADC0831互换

8:总非调整误差±1LSB2/4/202345Hwadee串行A/D转换芯片TLC0831/CS：片选信号，置/CS为低电平开始一次转换，在整个转换过程中/CS必须为低。连续输入10个脉冲完成一次转换，数据从第2个脉冲开始输出。转换结束后应将/CS置高电平，当/CS重新拉低时将开始新的一次转换。

IN+：为正输入端

IN-：为负输入端，AD0831(TLC0831)可以接入差分信号，如果输入单端信号，IN-应接地

GND：电源地端

VCC：电源正端

CLK：时钟信号端

DO：数据输出端

REF：参考电压输入端，使用中应接参考电压或直接接VCC端2/4/202346HwadeeI2C总线电路I2C(Inter－IntegratedCircuit)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AT89S52本身无I2C总线接口，本项目采用软件模拟的办法来实现I2C总线并控制具有I2C总线的串行E2PROM：AT24C02。2/4/202347HwadeeAT24C02特点：256X8位的存贮空间与40