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./本科毕业论文自动开合迎客花控制系统设计TheDesignofAutomaticOpeningandClosingofWelcomingFlowersControlSystem系〔院名称：专业班级：学生：xx学生学号：指导教师：指导教师职称：教授20XX5月.目录17715中文摘要、关键词110785英文摘要、关键词212306引言330656第1章概述4279371.1国外研究现状 4237881.1.1国研究现状 4159251.1.2国外研究现状 6263861.2本设计意义 710817第2章方案论证9316292.1主控部分 9313712.2人体靠近检测部分 968142.3语音播报部分 9169492.4电机部分 9223222.5电机驱动部分 10192962.6无线遥控部分 104625第3章元件简介11241293.1单片机AT89S5211151273.2TC8831F语音芯片 13147993.3菲涅尔镜片 16127163.4热释电红外传感器RE200B1748563.5BISS0001红外传感信号处理器 18260123.6步进电机28BYJ-4820221503.7ULN2003A2092053.8PT2262/2272编解码芯片212837第4章系统硬件电路设计2360434.1电源模块设计 23234974.2单片机最小系统模块设计 239414.3数据存储模块设计 24229514.4热释电传感器模块设计 25117684.5步进电机驱动模块设计 26124744.6语音录播模块设计 27250914.7功放模块设计 28141934.8无线控制模块设计 29310984.9硬件电路测试 31127594.9.1测试方法 31320074.9.2测试流程 3212176第5章系统软件设计33186495.1总体设计 33252845.2热释电传感器模块触发中断响应子程序设计 34149455.3步进电机控制子程序设计 34326065.4语音录播子程序设计 35228085.5无线遥控子程序设计 36279795.6软件调试 37149155.6.1调试问题 37116715.6.2软件调试 378212结论384513致395788参考文献40.自动开合迎客花控制系统设计摘要：本设计给予现在市场上的手动开合花,设计出一种能全自动开合的迎客花。该迎客花的功能是当客人靠近时,迎客花自动开放,并播放主人的欢迎词。为增加迎客花的时尚性和传奇色彩,本设计还为该迎客花增加了一项功能,即通过遥控来控制迎客花花朵的开合,实现了人们操控花朵开合的愿望,为迎客花增添了一份把玩的乐趣。为实现上述功能要求,本设计需要检测人体靠近的模块,电机控制花朵开合模块,录制播放主人语音模块,无线遥控花朵开合模块。热释电人体红外传感器检测人体靠近和移动,步进电机精确控制花朵的开放和闭合,语音处理芯片TC8831F和动态数据存储器TC514100进行语音的录制和播放,编码芯片PT2262和解码芯片PT2272组成的无线发射模块和无线接收模块遥控花朵开放与闭合,主控制芯片采用51系列单片机AT89S52。关键词：迎客花；热释电人体红外传感器；单片机。TheDesignofAutomaticOpeningandClosingofWelcomingFlowersControlSystemAbstract：Thedesignmanualonthemarkettodaytogiveopeningandclosingofflowerscanbedesignedtofullyautomaticopeningandclosingofawelcomingflower.Thewelcominggueststospenditwhenclose,welcomingflowersautomaticallyopenandplaytheownerofwelcome.Toincreasethewelcomingflowersandlegendaryfashion,thedesignalsoaddedaflowerforthewelcomingfunction,remotewelcomingfloweringclosed,peoplerealizedthedesiretocontrolopeningandclosingofflowers,theflowersaddawelcomingwereplayingforfun.Toachievethesefunctionalrequirements,thedesignofthemodulestobedetectednearthebody,motorcontrol,openingandclosingofflowers,playinghosttorecordvoice,wirelessremotecontrolopeningandclosingofflowers.Pyroelectricinfraredsensorstodetectthebodyclosetothebodyandmovement,precisecontrolofthesteppermotoropenandclosedflowers,voiceprocessingchipsanddynamicdatamemory,voicerecordingandplayback,encodinganddecodingchipscomposedofwirelesstransmitterremotecontrolmoduleandwirelessreceivermoduleflowersopenandclosed,themaincontrolchip51seriesAT89S52.Keywords：welcomingflowers;pyroelectricinfraredsensor;Microcontroller.引言迎客花顾名思义就是欢迎远道而来的友人,就像迎客松一样收到很多人的青睐,但鉴于客观条件,不可能把迎客松搬到家里,迎客花就更多的被应用到生活里,来达到表达对客人的尊敬。随着经济的快速发展,人民生活水平的不断提高和科技水平的不断进步,居民家庭为点缀生活、美化居室,时常摆放工艺盆景花,这些盆景花形象逼真,常开不衰,给人以一定的视觉享受。近年来,用布料做的绢花开始兴起,柔软的布料和仿真的颜色很快占领了塑胶仿真花的市场份额,绢花的发展史从开始的大工厂操作到今天的几个人的小加工厂都可以生产,利润已经被压缩到纯人工费了。很多人在想尽办法,绞尽脑汁找新材料、新造型来重新占领市场。但上述仿真花都是静态的,缺乏一种动态美,没有生气。一种自动开合花应运而生,它类似于含羞草特性,花朵能自动进行开合,效果逼真,生气勃勃,给人以充分的视觉享受20XX1月19日,在市专利事务所批准了一种叫做自动开合盆景花。该设计的盆景花能进行徐徐开合,效果逼真,生气勃勃,可以给人以充分的视觉享受,具有较高的观赏价值,但是美中也有不足,是手动操作其花朵的开合,没有完全实现花朵开合的自动性。20XX3月23日,在国外出现了一种叫做仿真水陆开合花的专利,该设计提供一种一至多朵且开合容易,压缩气囊不易损坏的仿真水陆开合花,具有结构简单,设计紧凑,更适合做多花朵湖谭荷花,仿真树花等。而且电机可远离花朵而设,适合水中或陆地上装饰景观,适合点缀美化绿态环境等。现在市场上出现一种能开合的盆景花,但是它主要是通过开关手动控制,以此实现花朵的开合,这种花虽有一定的动态美,能给人留下一种脱离自然的感觉,但是这种花是通过人工操作。本设计一举解决上述问题。采用热释电人体红外传感器,当人体靠近时,热释电人体红外传感器模块向单片机发出信号,单片机控制电机转动,花朵自动开放,展现"含羞"特性,对人有所反应,有所动作,效果逼真,生气勃勃,给人以充分的视觉享受,同时语音录放模块播放亲切的问候,彰显出智慧和灵性,给人们带来美得享受。第1章概述1.1国外研究现状上世纪二三十年代,全塑胶仿真花流入市场后,以其可塑性强,绿色环保,受环境影响小,维护简便的优点,风靡全球。现在的公共场所、办公室大多采用空调,室光线常常不充足,因此在室要种好一棵植物并不是一件容易的事,塑料花可长时期保持鲜艳四季如一,不会像种植的花草那样会衰败干枯。塑料花的枝叶不发霉、不腐烂,不需浇水,不滋生蚊蝇；塑料花不需要人工进行培育,可省去浇水等麻烦；塑料花的价格不高,有的还大大低于真花真草,运输便利、搬运轻松。近年来,用布料做的绢花开始兴起,柔软的布料和仿真的颜色很快占领了塑胶仿真花的市场份额,绢花的发展史从开始的大工厂操作到今天的几个人的小加工厂都可以生产,利润已经被压缩到纯人工费了。很多人在想尽办法,绞尽脑汁找新材料、新造型来重新占领市场。但上述仿真花都是静态的,缺乏一种动态美。一种自动开合花应运而生,它类似于含羞草特性,花朵能自动进行开合,效果逼真,生气勃勃,给人以充分的视觉享受。1.1.1国研究现状于20XX1月19日,在市专利事务所批准了一种叫做自动开合盆景花的专利〔ZL专利号：98239582.5。该设计的盆景花能进行徐徐开合,效果逼真,生气勃勃,可以给人以充分的视觉享受,具有较高的观赏价值,但是美中也有不足,是手动操作其花朵的开合,没有完全实现花朵开合的自动性。该设计的盆景花是这样实现的,其结构图如图1.1所示,它包括花枝,花瓣和盆体。其特征是：盆体设置有电机,带环槽的偏心回力轮传动连接电机输出轴,花枝设置套管,开合主心线穿装在套管,开合主心线下端通过环套连接偏心回力轮,花枝上端连接带紧松回拉孔的开合骨托,开合主心线上端通过拉圈连接数根开合线,开合线穿过骨托上的紧松回拉孔,开合线在外部分粘接花瓣。盆体3上固定组装花枝2,花枝2固定组装套管12〔见图1.3,花枝2的上端胶粘硬质塑料的开合骨托10〔见图1.2,开合骨托10的上端周边上均布有3~10个紧松回拉槽口,开合骨托压片8粘在开合骨托10的上端,将紧松回拉槽口封闭成紧松回拉孔13,在盆体3的支架上组装小电机6,开有3~10个环槽14的偏心回力轮5联接在小电机输出轴上,偏心回力轮的外圆周长为35mm,环槽深度为1.5mm；0.2厘米的铁线开合主心线4穿装在套管12中,其上端固定联接由0.1厘米铁线制成的拉圈9。图1.1自动开合盆景花的结构图图1.2开合线穿过开合骨托示意图拉合线7穿过紧松回拉孔13,在开合骨托10外的拉合线粘贴在花瓣1的背面。开合主心线4的下端固定联接0.1厘米铁线制的套环15,每个套环套装在偏心回力轮5的一个环槽,在支架上固接上下两块固位板16<见图1.4>,两块固位板16起到在下不固定花枝2的作用。为了防止电机带动开合主心线上下运动时花枝打弯,在开合骨托10与上固位板之间固接0.2厘米的加固铁线11。每只花朵可在3~4秒开合一次。每盆多支花朵每秒可不同程度的开合。图1.3偏心回力轮与主心线连接图图1.4盆体机构示意图工作原理：电机接通电源旋转,带动偏心回力轮转动,从而使开合主心线上下位移,开合线通过开合骨托上的紧松回拉孔产生伸缩开合的动作,与开合线粘连的花瓣也徐徐开合。该设计的优点：花朵能进行徐徐开合,效果逼真,生气勃勃,可以给人以充分的视觉享受,具有较高的观赏价值。缺点：手动操作花朵开合。1.1.2国外研究现状于20XX3月23日,在国外出现了一种叫做仿真水陆开合花的专利,该设计提供一种一至多朵且开合容易,压缩气囊不易损坏的仿真水陆开合花,具有结构简单,设计紧凑,更适合做多花朵湖谭荷花,仿真树花等。而且电机可远离花朵而设,适合水中或陆地上装饰景观,适合点缀美化绿态环境等。所述的仿真水陆开合花,其结构图如图1.5,包括壳体,微型减速电机,人造花,升降气囊,输气管,压缩气囊和偏心轮。花包括和花托,花瓣有升降气囊带动开合,升降气囊与输气管相通,输气管与花瓣壳体设有的压缩气囊相通,微型减速电机的轴上固定有偏心轮,其结构特点为偏心轮外套有轴承,轴承的外沿与压缩气囊能定点接触。所述的仿真水陆开合花,其特点是轴承采用滚珠轴承或滑动轴承,所述的仿真水陆开合花,其特点是在压缩气囊和升降气囊装有气体或液体,所述的仿真水陆开合花,其特点是输气管通过接头与壳体设有的压缩气囊相连通,所述的仿真水陆开合花,其特点是回位弹簧装在套在升降气囊的外面,回位弹簧的一段固定在输气管的末端,回位弹簧的另一段固定在花瓣的柄上〔见图1.6。微型减速电机带动轴上的偏心轮转动,偏心轮外套的轴承环与偏心轮同步转动,轴承外环不转动。轴承外环轮流压迫压缩气囊伸缩,气压或液压通过输气管传递给升降气囊,升降气囊升降带动花瓣的开合,使花产生花开花合的景观。在壳体沿可布设可多压缩气囊,每个压缩气囊经输气管接至升降气囊,升降气囊带动花瓣的开合,使花产生花开花合的景观,而且气管可采用柔性管,在气管不打折的情况下可延伸或弯曲几米至几十米,方便于编辑产生更壮观的场景。图1.5仿真水陆开合花的结构图图1.6输气管末端与花瓣的柄连接图结合图1.5和图1.6对仿真水陆开合花进行详细的说明：仿真水陆开合花,包括壳体7,微型减速电机8,升降气囊1,输气管3,压缩气囊5,偏心轮10及人造花,人造花可采用若干朵仿真花,本设计中有A、B、C、D、E、F六朵花,每朵花包括花瓣11和花托2,花托2套在升降气囊1外面与输气管3的末端固定连接且支撑花瓣11,花瓣11由升降气囊1的升降带动开合,升降气囊1与输气管3的末端相连且相通,输气管3与壳体7设有的压缩气囊5相连通,输气管3的作用是输送气体或液体,压缩气囊5的伸缩把气体或液体通过输气管3的抽离或充入升降气囊1中,微型减速电机的轴9上固定有一偏心轮10,偏心轮10由电机轴带动转动,结构特点为：偏心轮10外套有轴承6,轴承6的外沿与压缩气囊5能定点接触,轴承6采用滚珠轴承或滑动轴承,在压缩气囊5或升降气囊1中装气体或液体。输气管3通过接头4与壳体7设有的压缩气囊5相连通,回位弹簧装在套在升降气囊1的外面,回位弹簧的一段固定在输气管3的末端,回位弹簧的另一段固定在花瓣的柄上,此时回位弹簧的作用是加强升降气囊的收合并使花瓣合拢更完美。在壳体7上设有密封盖12,。工作时,微型减速电机9带动轴上的偏心轮10转动,偏心轮外套的轴承6环与偏心轮10同步转动,轴承外环不转动。轴承外环轮流压迫或放松压缩气囊伸缩,气压或液压通过输气管传递给升降气囊1,或者气体或液体从升降气囊收回到压缩气囊,升降气囊升降带动花瓣的开合,使花朵轮流产生开合的动作,其形态千姿百态等。1.2本设计意义随着经济的快速发展、人民生活水平的不断提高、科技水平的不断进步,居民家庭为点缀生活、美化居室,时常摆放工艺盆景花,这些盆景花形象逼真,常开不衰,给人以一定的视觉享受。但美中不足的是由于它们始终是静态,因而缺乏动态之美,没有生气。现在市场上出现一种能开合的盆景花,但是它主要是通过开关手动控制,以此实现花朵的开合,这种花虽有一定的动态美,能给人留下一种脱离自然的感觉,但是这种花是通过人工操作。本设计一举解决上述问题。采用热释电人体红外传感器,当人体靠近时,热释电人体红外传感器模块向单片机发出信号,单片机控制电机转动,花朵自动开放,展现"含羞"特性,对人有所反应,有所动作,效果逼真,生气勃勃,给人以充分的视觉享受,同时语音录放模块播放亲切的问候,彰显出智慧和灵性,给人们带来美得享受。第2章方案论证本设计的迎客花的功能是当客人靠近时,迎客花自动开放,并播放主人的欢迎词。为增加花的人性化和时尚性,还为该迎客花增加了一项功能,遥控迎客花开合。鉴于上述功能,本设计需要检测人体靠近的模块,电机控制花朵开合,录制播放主人语音,无线遥控花朵开合,上述各功能模块的方案论证如下。2.1主控部分方案一：采用凌阳公司的16位结构的SPCE061A单片机作为控制器的方案。该单片机集成了语音功能,使用方面,但价格较贵,且需要重新学习,开发时间比较长。方案二：采用ATMEL公司的AT89S52。该单片机I/O资源丰富,价格便宜,应用广泛,在大三期间开设了该单片机的课程,对各功能熟悉,能灵活运用,可大大缩短开发周期。根据以上分析,选择方案二。2.2人体靠近检测部分方案一：通过超声波测距的方法检测人体的靠近,当人由远靠近时,达到一定距离时,超声波就能发出信号。但超声波检测的角度小,一般只能检测正面物体的靠近,且不能分辨是人还是物。方案二：采用人体热释电红外传感器检测人体的靠近,热释电红外传感器能检测出人体发出的红外波,检测角度较大,抗干扰能力强,且应用很广泛。根据以上分析,选择方案二。2.3语音播报部分方案一：采用SPCE061A自带的语言模块,能实现录放,但录放实时性较差,录放时间短,且不易多次录放。方案二：通过单片机来控制语音芯片来实现主人语音信息的录放。采用动态数据存储,可多次录放,且录放时间长。经比较,选择方案二。2.4电机部分电机模块选择是整个方案设计的关键,按照功能要求,花朵要能自动开放和闭合,开放与闭合过大都会导致花朵机械结构的损坏,这就需要对花朵的开合精确控制,而且花朵制动性能要好。因此普通直流电机不能满足要求。方案一：采用直流减速电机控制花朵的运动,直流减速电机力矩大,转动速度快,但其制动能力差,无法达到花朵及时开合与缓慢开合的要求。方案二：采用型号28BYJ-48的步进电机控制花朵开合,最小步进角为0.9度,且步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。因此能实现花朵的精确控制,当不给步进电机发送脉冲时,能实现自锁,能较好的实现保持花朵开合状态的目的。经过反复的比较,选择方案二。并且28BYJ-48型号的步进电机加驱动器后与单片机接口简单,控制很方便。2.5电机驱动部分方案一：采用一般的驱动电路即用三极管驱动,在该设计中用到的是28BYJ-48型号的步进电机,需要驱动路数为四路,用一般的分立电路体积大。方案二：采用ULN2003A驱动,ULN2003A具有电流增益高、工作电压高、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,并且温度围宽,使用方便,带齿轮减速,噪音极低,运转平稳,5V即可驱动,具有同时驱动7组负载的能力,足够满足28BYJ-48型号步进电机的驱动。根据以上分析,选择方案二。2.6无线遥控部分方案一：采用nrf905无线传输模块,可由片硬件自动完成曼彻斯特编码/解码,使用SPI接口与微控制器通信,传输数据量大,虽然配置方便,功耗低,但价格较贵。方案二：采用编码芯片PT2262及解码芯片PT2272的无线传输模块,虽然只适合传输开关信号,传输数据量小,单向数据传输,但能满足本设计功能的要求,且价格便宜。经过比较决定。选择方案二。第3章元件简介3.1单片机AT89S52AT89S52是美国ATMEL生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片含有8Kbytes可反复擦写的只读程序存储器〔EEPROM和256bytes随即存储数据存储器〔RAM,片置通用8位中央处理器〔CPU和FLASH存储单元,AT89S52适用于许多复杂的应用场合,其引脚图如图3.1所示：图3.1AT89S52引脚图1.主要功能列举如下：〔1拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash。〔2晶片部具时钟振荡器〔传统最高工作频率可至12MHz。〔3部程序存储器〔ROM为8KB。〔4部数据存储器〔RAM为256字节。〔532个可编程I/O口线。〔68个中断向量源。〔7三个16位定时器/计数器。〔8三级加密程序存储器。〔9全双工UART串行通道。2.AT89S52各引脚功能介绍：VCC：AT89S52电源正端输入,接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单片机系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在XTAL1与XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作,此外可以在两引脚与地之间加入一个20PF的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S52的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S52便能完成系统重置的各项动作,使得部特殊功能寄存器的容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。/EA：表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码〔存于外部EPROM中来执行程序。因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其部无程序存储器空间。在将程序代码烧录至8751部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压〔Vpp。ALE/PROG：地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器〔如74LS373,将端口0的地址总线〔A0～A7锁进锁存器中,因为AT89S52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6,因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。PSEN：为程序储存启用,当8051被设成,会送出此信号以便取得程序代码,通为读取外部程序代码工作模式时〔EA=0常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM,使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址围。PORT0〔P0.0～P0.7：端口0是一个8位宽的双向输出入端口,共有8个位,P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此类推。其他三个I/O端口〔P1、P2、P3则不具有此电路组态,而是部有一提升电路,P0在当做I/O用时可以推动8个TTL负载。如果当EA引脚为低电平时〔即取用外部程序代码或数据存储器,P0就以多工方式提供地址总线〔A0～A7及数据总线〔D0～D7。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0～A7,再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16地址总线,而定址到64K的外部存储器空间。PORT1〔P1.0～P1.7：端口1是具有部提升电路的双向I/O端口,其输出缓冲器可以推动4个TTL负载,同样地若将端口1的输出设为高电平,便是由此端口来输入数据。当使用8052时,P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚,而P1可以有T2EX功能,可以做外部中断输入的触发脚位。PORT2〔P2.0～P2.7：P2除了当做一般I/O端口使用外,若是在AT89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时,也提供地址总线的高字节A8～A15,这个时候P2便不能当做I/O来使用了,其它功能与PORT1功能类似。PORT3〔P3.0～P3.7：端口3也具有部提升电路的双向I/O端口,其输出缓冲器可以推动4个TTL负载,同时有其他的额外特殊功能,包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD,串行通信输入。P3.1：TXD,串行通信输出。P3.2：INT0,外部中断0输入。P3.3：INT1,外部中断1输入。P3.4：T0,计时计数器0输入。P3.5：T1,计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD,外部数据存储器的读取信号。RST：复位输入。当振荡器复位时,要保持RST脚两个机周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：当用作外部数据存储器时,跳过一个ALE脉冲。想禁止ALE每次的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。3.2TC8831F语音芯片TC8133F系列芯片是东芝公司生产的一款低成本高性能的数字语音录放专用集成电路。TC8831F芯片是一块数模混合的大规模集成电路,主要应用在语音处理方面。它将语音信号经过模/数<A/D>转换后存于半导体动态存储器<DRAM>中,需要放音时再从DRAM中取出,经数/模<D/A>转换后送放大器放大。采用标准的60脚扁平封装,如图3.2所示：图3.2TC8133F引脚排列其部结构主要包括以下功能：话筒放大器由CMOS器件构成。取消了外接高阻值反馈电阻,简化了外电路设计。ADM分解合成回路、D/A变换器负责模拟信号的分解和数字信号的合成。采用ADM语音分解方法。时钟控制电路：为系统提供工作时钟。DRAM接口：为外部动态存储器DRAM提供地址及控制信号。电压跟随器及带通滤波器：数字信号合成时用于提高语音信号的质量,此部分可大大减少外围电路的设计。计算机接口：此部分可直接与中央处理器〔CPU联络。不必外加锁存、控制等芯片。CAS1—CAS4：第一至第四片动态存储器的列地址选通信号输出端,从CAS1起,依次接DRAM的1－4片,低电平有效。M1、M2：外接DRAM个数编程输入端。当M1、M2为0、0时,外接1块DRAM。此时只有CAS1有效。当M1、M2为0、1时,外接2块DRAM。当M1、M2为1、0时,外接3块DRAM。当M1、M2为1、1时,4块DRAM全部使用。RS1、RS2：DRAM容量选择输入端。当RS1、RS2为0、0时系统采用256K的DRAM。当RS1、RS2为0、1时,系统采用1M的DRAM。当RS1、RS2为1、0时,系统采用4M的DRAM。VSS1、VSS2：VSS1为数字电路接地,VSS2为模拟电路接地。Vref：芯片放大器的参考电压电路的电容连接端,一般接一电容到数字地。MICIN：部话筒放大器第1级的输入端,话筒通过藕合电容连接至此脚。C1、C2：C1为芯片话筒放大器的第1级的输出端,C2为片放大器的第2级输入端,C1通过电容连接到这端。MICOUT：芯片部话筒放大器第2极的出端。ADI脚：模拟信号输入端,此脚必须与15脚连接,否则将会有信号通过祸合电容进入。当线路信号输入时,可串接一祸合电容接至此脚,语音信号幅度应在1.5以下。DAO：具有电压跟随器的语音分解电路的输出端,输出信号1/2VDD电压。当指定静音时,记录时,此脚无声音出现。FILIN、FILOUT：芯片带通滤波器输入,输出端。LEP：芯片低通滤波器的截止频率选择容输入端。VDD：系统电源接直流+5V。ACL：系统的复位信号输入端,低电平复位。CPUM：此脚接低电平时为人工操作,接高电平时为计算机控制。CE：在计算机控制方式时,此脚作为允许控制输入端。在人工操作方式时,作为记录操作的停止、放音操作的停止和暂停。CHAT：此脚可设置人工操作方式时操作开关的颤动等待时间。当此脚接低电平时为人工操作方式,操作开关的等待时间为16ms,当接高电平时为计算机控制方式,控制开关等待时间为610us。D0-D3：存储器分段选择输人端通过这4个脚输人4位二进制编码存储器控制电路将把外接存储器划分为16段,记录时可按设定的段号记入,回放时可选择段号进行操作。当计算机进行控制时,它们作为TC8831F和计算机之间状态或命令的双向数据通道。RD：在计算机控制方式时,此脚作为D0~D3的选通输入端。在人工操作方式时,作为记录、放音开始和停止输入端。WR：在计算机控制方式时,此脚作为D0~D3的写选通输入端。在人工操作方式时,作为记录和放音操作的启动、停止操作输入。MREC：此脚在人工操作方式时接高电时为记录等待状态,接低电平时为放音等待状态。BPSO、BPS1：此脚在人工操作方式时,为采样速率的选择输入端。根据录音时对音质的不要求,可通过这两个引脚输入的高低电平来选择速当外部晶振655KHZ,采样速率选择16Kbit/s时,4M位DRAM的记录时间为4min16s。采样速率越高则音质越好,但相同容量存储器的记录时间越短,反采样速率越低则音质越差,但相同容量存储器的记时间越长。QUIET：此脚在人工操作方式时为静音控端,当接高电平时,DAO输出为静音,当接低电平时DAO端有声音信号输出可作为记录监听信号送功率放大器,再经扬声器放出监听。当CPUM低电平,CHAT脚接高电平时,此脚片有下拉电阻连接。ENDLS：输入端,此脚接高电平时为循环。EOS：输出当记录等待、放音等语音触发启动录音待状态时,此脚输出高电平。当记录、放音状时,此脚输出低电平。脚可以作为工作状态示输出端。PB：输出端。此脚在人工操作方式下,当进行记录操作时,此脚输出低电平,当进行放音操作时,此脚输出高电平。在计算机控制方式下,当计算机发出记录或记录等待命令时,在复位后立即输出高电平。此脚可以作为工作状态指示输出端。XIN、XOUT：655KHZ晶振输入、输出端。REST：测试电路的输人端。WE：输出端,DRAM的写入选通控制,低电平有效,接存储器。RAS：输出端,DRAM的行地址选通控制低电平有效,接存储器DIN：数据输入端,此脚接DRAM的数据输出〔DOUT端。DOUT：数据输出端,此脚接DRAM的数据输入〔DIN端。A0_A10：地址输出端,接DRAM的地址线。3.3菲涅尔镜片菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的"盲区"和"高区灵敏",以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从"盲区"进入"高灵敏区",这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE〔聚乙烯材料压制而成。镜片〔0.5mm厚表面刻录了一圈圈由小到大,向外由浅至深的同心圆,从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大,焦距远；圆环线刻录的深感应距离远,焦距近。红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。同一行的数个同心环组成一个垂直感应区,同心环之间组成一个水平感应段。垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。区段数量多被感应人体移动幅度就小,区段数量少被感应人体移动幅度就要大。不同区的同心圆之间相互交错,减少区段之间的盲区。区与区之间,段与段之间,区段之间形成盲区。由于镜片受到红外探头视场角度的制约,垂直和水平感应角度有限,镜片面积也有限。镜片主要有三种颜色：1.聚乙烯材料原色,略透明,透光率好,不易变形；2.白色主要用于适配外壳颜色；3.黑色用于防强光干扰。每一种镜片有一型号〔以年号+系列号命名,镜片主要参数：1.外观描述外观形状〔长、方、圆、尺寸〔直径以毫米为单位。2.探测围—指镜片能探测的有效距离〔米和角度。3.焦距—指镜片与探头窗口的距离,精确度以毫米的小数点为单位。镜片与探头的配合应用—我们常用的是双源式探头,揭开滤光玻璃片,其部有两点对7~14um的红外波长特别敏感材料连接着场效应管。增强探测动作灵敏度的方法。区段数量越多被感应人体移动幅度就越小,因此,选用区段多且密的镜片就能增强探测动作灵敏度,人体只要在感应的有效围稍微移动就有效。增强抗干扰的方法。区段数量少被感应人体移动幅度就要大,选用区段数量少的镜片就能减少误动作。1.人体运动幅度要大；2.区段数量少的镜片形成局部探测,减少外围干扰源。菲涅尔透镜作用有两个：1.聚用,即将热释红外信号折射〔反射在PIR上；2.将探测区域分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的主要作用就是将探测空间的红外线有效地集中到传感器上。通过分布在镜片上的同心圆的窄带用来实现红外线的聚集,相当于凸透镜的作用。这部分选择主要是看透镜窄带的设计及透镜材质。考虑透镜的参数主要有：光通量、不同透镜同心度、厚度不均匀性、透镜光轴与外形同心度、透过率、焦距误差等。菲涅尔透镜窄带的设计一般都是不均匀的,自上而下分为几排,上面较多、下边较少,一般中间密集、两侧疏。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强,正好对着上边的透镜；下边较少,一是因为人体下部红外辐射较弱,二是为防止地面小动物红外辐射干扰。材质一般用有机玻璃。3.4热释电红外传感器RE200B当一些晶体受热时,在晶体两端会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象成为热释电效应。热释电能检测到人或某些动物发射的红外线并转化为电信号输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜。人体辐射的红外线中心波长为9~10um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20um围几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长围为7~10um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。热释电红外传感器是一种新型敏感元件、它是由高热电系数材料,配以滤光镜片和阻抗匹配用场效应管组成。它能以非接触方式检测出来自人体发出的红外辐射,将其转化成电信号输出,并可有效抑制人体辐射波长以外的外干扰辐射,如、灯光及其反射光。RE200B正常工作直流电压3~10V,信号输出最小电压2.5V,典型值4V,频率响应0.3~3HZ,工作在7~14um的红外光谱之间,探测围平视角138度,仰视角125度。该传感器对于不同波长的光线照射都能产生不同程度的响应,当然通过这个滤镜可以限定晶体对特定波长的光线产生响应,一般在8um~14um,这样就非常接近人体辐射的红外线波长〔9~10um。优点：本身不发生任何的辐射,功耗小,隐蔽性好,价格低廉。3.5BISS0001红外传感信号处理器BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。BISS0001红外传感信号处理器特点:1.工作电压围+3V~+5V。2.CMOS数模混合专用集成电路。3.双向鉴幅器,可有效抑制干扰。4.具有独立的高输入阻抗运算放大器,可与多种传感器匹配,进行信号与处理。5.设延迟时间定时器和封锁时间定时器,结构新颖,稳定可靠,调节围宽。6.采用16脚DIP封装或SOP封装〔见图3.3,并且置参考电压。图3.3BISS0001引脚排列图各引脚的定义和功能如下：A：可重复触发和不可重复触发控制端。当A="1"时,允许重复触发,当A="0"时,不可重复触发。V0：控制信号输出端。由V上跳边沿触发使V0从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延时间TX之外和无VSS上跳变时V0为低电平状态。RR1RC1：输出延迟时间TX的调节端。TX≈49152R1C1。RR2RC2：触发封销时间Ti的调节端。TX≈24R2C2。VSS：工作电源负端,一般接0V。VRF：—参考电压及复位输入端。一般接VDD,接"0"时可使定时器复位。VC：触发禁止端。当VC＜VR时禁止触发；当VC＞VR时允许触发,VR≈0.2VDD。IB：运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端,RB取值1M左右。VDD：工作电源正端。围为3~5V。2OUT：第二级运算放大器的输出端。2IN-：第二级运算放大器的反相输出端。1IN+：第一级运放放大器的同相输入端。1IN-：第一级运放放大器的反相输入端。1OUT：第一级运算放大器的输出端。极限参数〔VSS=0V：输入电压围：-0.5V~-+6V〔VDD=6V。电源电压：-0.5V~-6V。工作温度：-10℃~-+70℃。存放温度：-65℃~-+150℃。各引出端最大电流：±10mA〔VDD=5V。3.6步进电机28BYJ-48步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。它的旋转是以固定的角度一步一步运行的,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度。步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的多相时序控制器,从而达到调速的目的。步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。步进电机是机电转换器件,其特点：可以精确控制其所转过的角度,用于需要完成精确运动的控制系统中。编写步进电机的驱动程序时注意两点：1.启动时如何使步进电机逐步加速；2.如何定位步进电机停止时的位置。步进电机型号28BYJ—48代表含义：减速永磁步进电机电机,28表示电机直径28毫米,B表示步进电机,Y表示永磁,J表示带减速箱,48表示可以四拍和八拍运行。该型号的步进电机驱动电压为4.5V到12V驱动方式,四相八拍齿轮减速比:1/64,采用ULN2003驱动,使用方便,带齿轮减速,噪音极低,运转平稳,5V即可驱动,方便单片机开发者使用等。3.7ULN2003AULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成,具有同时驱动7组负载的能力,为单片双极型大功率高速集成电路,LN2003A电路属于高压大电流达林顿晶体管阵列电路。主要用于伺服电机,步进电机,电磁阀等领域。ULN2003A功能特点：高电压输出50V,输出钳位二极管,输入兼容各种类型的逻辑电路,应用继电器驱动器。ULN2003是高耐压、大电流达林顿列。电路的特点：ULN2003的每一对达林顿都串联一个7.2K的基极电阻,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。ULN2003工作电压高,工作电流大,灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V的电压,输出还可以在高负载电流并行运行。其引脚排列图如图3.4所示：1B—7B：输入1C—7C：输出COM：公共端E：发射极图3.4ULN2003A引脚排列图原理：ULN2003也是一个7路反向器电路,即当输入端为高电平时ULN2003输出端为低电平,当输入端为低电平时ULN2003输出端为高电平,继电器得电吸合。3.8PT2262/2272编解码芯片PT2262/2272是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位<A0-A11>三态地址端管脚〔悬空,接高电平,接低电平,二者的引脚排列图如图3.5,图3.6所示。PT2262最多可有6位〔D0-D5数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出可用于无线遥控发射电路。编码芯片PT2262其编码信号是由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,从17脚输出到射频发射模块的数据输入端发射出去。射频接收模块接收后送到解码芯片PT2272,其地址码经过三次比较核对PT2272的VT脚才输出高电平,与此同时与PT2262相应的数据脚也输出高电平,如果PT2262连续发送编码信号,PT2272第17脚和相应的数据脚便连续输出高电平。PT2262停止发送编码信号,PT2272的VT端便恢复为低电平状态。高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控,相当于调制度为100％的调幅。PT2262/2272特点：1.CMOS工艺制造,低功耗。2.外部元器件少。3.RC振荡电阻。4.工作电压围宽是2.6-15V。5.数据最多可达6位。6.地址码最多可达531441种。PT2262管脚说明：A0-A11：地址管脚,用于地址编码,可置为"0","1","f"<悬空>。D0-D5：数据输入端,有一个为"1"即有编码发出,部下拉。VCC：电源正端〔＋,VSS：电源负端〔－。TE：编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效。OSC1：振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率。OSC2：振荡电阻振荡器输出端。DOUT：编码输出端〔正常时为低电平。图3.5PT2262引脚排列图图3.6PT2272引脚排列图PT2272管脚说明：A0-A11：地址管脚,用于进行地址编码,可置为"0","1","f"<悬空>,必须与2262一致,否则不解码。D0-D5：地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换。VCC：电源正端〔＋,VSS：电源负端〔－。DIN：数据信号输入端,来自接收模块输出端。OSC1：振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率。OSC2：振荡电阻振荡器输出端。VT：解码有效确认输出端〔常低解码有效变成高电平〔瞬态。第4章系统硬件电路设计本设计迎客花的功能是当客人靠近时,迎客花自动开放,并播放主人录制的欢迎词。为增加花的人性化和时尚性,还为该迎客花增加了一项功能,遥控迎客花开合。为实现以上功能,本设计硬件电路可分为8大模块：电源模块、最小系统模块、数据存储模块、热释电传感器模块、步进电机驱动模块、语音录播模块、功放模块、无线遥控模块。4.1电源模块设计电源模块原理图如图4.1所示：图4.1电源模块原理图图4.1为由LM7805构成的+5V稳压电源。LM7805系列为3端正稳压电路,TO-220封装。含过流、过热和过载保护电路。带散热片时,输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路,但使用外接元件,可获得不同的电压和电流。LM7805的1引脚接整流器输出的正电压,2引脚为公共地〔也就是负极>,3引脚就是我们需要的正5V输出电压。三端集成稳压集成电路LM7805最大输入电压为35V,LM7805输入输出差需保持2V以上,输出电压为正5V。此电路的精度一般可达到0.04以上,用LM7805就能满足一般需求。4.2单片机最小系统模块设计单片机最小系统模块原理图如图4.2所示：图4.2单片机最小系统模块原理图该最小系统模块包括：晶振电路及复位电路。晶振电路：单片机晶振两个电容的作用：这两个电容叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,一般在几十皮法,C2与C3可使系统更稳定,避免噪声干扰而死机,它也会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。复位电路：其基本功能为系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。为可靠起见,电源稳定后还要经过一定的延时才撤销复位信号。以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。需要注意单片机复位电路参数的选定须在振荡稳定后保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。4.3数据存储模块设计数据存储模块原理图如图4.3所示：图4.3数据存储模块原理图串行E2PROM24C02的硬件连接如图4.3所示,24C02与单片机的连接采用的是I2C总线〔InterICBus。I2C总线是由串行数据线SDA与时钟线SCL构成的,所有的控制命令和数据均通过这两条线传输。单片机AT89S52作为主器件,它在I2C总线上产生时钟脉冲、寻址信号、起停信号；24C02作为从器件,它通过串行数据线SDA、时钟线SCL对应与单片机AT89S52的引脚P3.6〔引脚16、P3.7〔引脚17相连。24C02提供2k位串行E2PROM,部组态为256×8位。A0、A1、A2为芯片的地址线,用于选择芯片,由于仅用了一个24C02,所以在使用中把这三条线接地。WP为低电平时,允许写操作。24C02的引脚说明：A0,A1,A2：地址输入引脚,走位硬件寻址的依据,同种芯片可同时连接8片。VCC/VSS：电源,接地引脚,1.8~5.5v。WP：写保护,当WP接地时,允许对器件的正常读写操作；当Wp接高电平时,写保护,只能进行读操作。SDA：串行地址/数据输入/输出端口,双向传输,漏极开路,需外接上拉电阻到VCC〔典型阻值为10k。SCL：串行时钟输入,高低电平不同状态与SDA配合,执行不同的命令。4.4热释电传感器模块设计热释电传感器模块主要由热释电探测头、菲涅尔透镜、红外传感信号处理芯片BISS0001及一些电阻电容组成。其电路原理图如图4.4所示：图4.4热释电传感器电路原理图热释电红外传感器通常和BISS0001等红外信号处理芯片配合构成红外开关。如图4.4所示,最左端是感应部分,人体发射的10um左右的红外线照射到热释电元件上,BISS0001的运算放大器OP1〔14、15、16引脚作为热释电红外传感器的前置放大。由C3耦合给运算放大器OP2<12、13引脚>进行第二级放大。再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。输出信号经过三极管Q1,输入到单片机P10,并且红外开关处于可重复触发工作方式。4.5步进电机驱动模块设计驱动器ULN2003就是为电机分时供电的多相时序控制器,达到调速的目的,步进电机电路原理图如图4.5所示：图4.5步进电机驱动电路原理图由上图可知：AT89S52的P2.0-P2.3与ULN2003的IN7-IN4对应相连,ULN2003的OUT7-OUT4与电机的M1-M4对应相连。通过对P2.0-P2.3进行编码排序,来控制ULN2003的输出,从而来控制电机的正反转,其中R3-R6的作用是抗干扰。用ULN2003来驱动,ULN2003输入为TTL电平,输出OC开路,没路最大电流达500mA。输入/输出的对应关系：1/16,2/15,3/14,4/13,5/12,6/11,7/10,ULN2003也是一个7路反向器电路,即当输入端为高电平时ULN2003输出端为低电平,当输入端为低电平时ULN2003输出端为高电平。4.6语音录播模块设计语音录放芯片XIXINXIXINXINPIAN语音录放芯片XIXINXIXINXINPIAN话筒功放动态存储MCU图4.6语音播报模块结构图其中语音录放部分的原理图如图4.7所示：图4.7语音录放部分的原理图由图4.7可知：XIN与XOUT是655KHZ晶振输入、输出端,组成晶振电路,其中晶振两个电容C1,C4的作用：这两个电容叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,一般在几十皮法。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。M1、M2为外接DRAM个数编程输入端,二者均为0,可知外接1块DRAM；RS1、RS2为DRAM容量选择输入端,图中为1、0,可知系统采用4M的DRAM；ACL为系统的复位信号输入端,应接低电平有效；CPUM接高电平,可知为计算机控制；CHAT接高电平,可知为计算机控制方式,控制开关等待时间为610us；C1、C2：C1为芯片话筒放大器的第1级的输出端,C2为片放大器的第2级输入端,C1通过电容C11连接到C2端；Vref：芯片放大器的参考电压电路的电容连接端,接一电容到数字电路接地VSS1；MICIN为部话筒放大器第1级的输入端,话筒通过藕合电容C8连接至此脚,QUIET接低电平,可知DAO端有声音信号输出可作为记录监听信号送功率放大器,再经扬声器放出监听；ENDLS接低电平,可知为不循环方式。其中动态存储部分的原理图如图4.8所示：TC514100TC51410025DIN26DOUIT.WE2DOUT.WRITE25DIN26DOUIT.WE2DOUT.WRITE.VSS.DIN.24CAS23RAS3CAS.24CAS23RAS3CAS.RAS.22A9A1054A9A10.N.C.22A9A1054A9A10.N.C..N.C..18A8A09A818A8A09A817A7A110A0A1A717A7A110A0A1A715A516A6A211A312A2A615A516A6A211A312A2A614A413A3VCCA4A514A413A3VCCA4A5VCCVCC图4.8动态存储部分的原理图由图4.8可知：动态存储器TC514100的引脚与TC8831F对应的引脚相连；TC8831F的/WR、/RD、/CE与AT89S52引脚P36、P37、P30对应连接。4.7功放模块设计功放模块原理图如图4.9所示：图4.9功放模块原理图TDA2030A介绍：1-同向输入端,2-反向输入端,3-负电源端,4-输出端,5-正电源端。TDA2030A的电器性能稳定,部集成了过载和过热切断保护电路,采用直接耦合,可以作直流放大,又由于其金属外壳与负电源引脚相连,所以在单电源使用时,金属外壳可以直接固定在散热片上并与地线相连。图4.9是由音频集成功率放大器TDA2030A构成的典型功放电路图,由图4.9可知为单电源〔OTL应用电路。由于采用单电源供电,因此同相输入端用阻值相同的R1,R6组成分压电路,使K点电位为VCC/2,经过R2加至同相输入端。在静态时,同向输入端,反向输入端和输出端的电位均为VCC/2,输入信号Ui由同相端输入,R3,R4,C7构成交流电压串联负反馈,因此,闭环电压放大倍数为Auf=1+R3/R4=22。其中VD1,VD2起保护作用,用来泄放RL产生的感生电压,将输出端的最大电压限制在-0.7V—+〔Vcc+0.7V围。C3,C7为耦合电容,C1,C2为去耦电容,用于减少电源阻对交流信号的影响。4.8无线控制模块设计无线发射模块设计电路原理图如图4.10所示：无线发射模块主要由按键电路、编码电路、无线电发射电路组成。无线发射模块的电路原理图如图4.10所示。其工作原理是首先通过按键电路输入所需控制电路的位号,同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号,再通过无线电发射电路将该信号发射出去,即将按键电路的信息进行编码后得到编码脉冲信号,此信号调制无线电发射电路并发射出去。图4.10无线发射模块设计原理图编码电路采用编码芯片PT2262,该芯片部有振荡器、系统定时器、地址解码器、编码脉冲发生器和控制逻辑电路。PT2262的A0～A7端是片的地址码设置端口,每一端口可以编为"0"<接地>、"1"〔接VCC>和"开路"三种状态,利用A0～A7这8位地址线可提供38～6561种不同寻址,本设计系统将地址均接地。D0～D3〔即A8～A11端是数据码输入端,分别和按键A,B,C,D相连。编码芯片PT2262数据码输入端可以是高电平1或者是低电平。一共有4个通道,数据码在无线电遥控开关系统中的主要作用是区别不同的开关电路。发射器的按钮A,B,C,D分别对应编码集成电路的DO,D1,D2,D3数据输入,当按下A键时,按下信号经D0进入PT2262编码,编码脉冲输出去调制发射模块的载波信号后,发射出去。当发射系统没有键按下时,PT2262不接通电源,其17引脚Dout为低电平,发射模块不工作,发射电流为零。当发射系统有键按下时,PT2262得电工作,其第17脚输出经调制的串行数据信号；当17引脚为高电平期间,PT2262的发送控制端有效时,17脚输出的编码脉冲信号对发射模块进行调制发射。其中OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率。无线接收模块设计电路原理图如图4.11所示：无线接收模块主要由无线电接收电路、解码电路组成。接收控制系统的电路原理图如图4.11所示。接收控制系统主要完成的功能是对接收进来的信号解调后进行解码,解码后的数据信号输入单片机。解码电路采用解码芯片片PT2272,发射器的按钮A,B,C,D分别对应接收器接收解码集成电路PT2272的DO,D1,D2,D3数据输出,当按下A键时,接收模块收到编码信号后,经解调放大整形后送至PT2272的DIN管脚进行解码处理。若编码和指令信息与PT2272所设定的地址码一致时,解码有效端与对应的数据输出端DO均输出高电平,松开A键时,均恢复低电平。图4.11无线接收模块设计原理图PT2272的暂存功能是指当发射信号消失时,PT2272的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指,当发射信号消失时,PT2272的数据输出端仍保持原来的状态,直到下次接收到新的信号输入为了能正确解调出调制的编码信号,接收端需加一级前置放大级,保证输入PT2272的信号幅度足够大。其中LM358是部包括有两个独立的、高增益、部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式。4.9硬件电路测试本系统各功能模块确定后,焊接成硬件电路板。本系统在硬件电路板测试时,遵循了面向硬件对象的原则,焊一个模块测一个模块,这样非常有利于异常的定位。下面将分别介绍在测试过程中使用的方法和测试流程。4.9.1测试方法在制作硬件电路板的时候,由于电路原理设计、制板、焊接以及元件自身的问题等都能使硬件电路板不正常工作,因此,在测试时,必须遵守一定的方法。硬件测试的方法有如下几种：1.利用万用表测量,主要是测量引脚的电压是否正常,引脚是否短接或虚焊。2.利用示波器来测量,主要是测量晶振是否能够起振,主控MCU各引脚输出时序是否正常,以及辅助电路的波形是否正常。3.编写基本的测试程序。测试流程根据硬件电路板包含的硬件模块,〔根据面向硬件对象的思想测试流程如下：1.电源模块测试输入电压正常是一块板子能否工作的最基本保证,所以首先需要进行电源模块的测试。在本系统中采用购买的开关电源模块,所以仅需用万用表和示波器测量是否有稳定的5V输出,并且输出电压值要稳定、无波动。2.最小系统测试测试芯片的功能模块之前,首先需要确保芯片可以正常工作,芯片正常工作需要一定的支撑电路构成最小系统,AT89S52的基本工作电路包括晶振电路、复位电路等。根据各模块的功能,首先焊接晶振电路。由于使用的是无源晶振,因此不需要CPU的干预就可以直接用示波器测出产生的晶振是否为12MHz。然后焊接芯片配置电路,通过万用表测量特定引脚的电压信号是否正确。最后就可以焊接主控芯片了。3.热释电传感器模块测试热释电模块测试时用示波器或万用表测量信号输出口,当有人在模块前移动时,测量信号输出电平变化。4.其他模块的测试语音录播模块、无线遥控通信的测试主要是要编写响应的测试子程序,其硬件的连接相对简单,测试相对容易。

第5章系统软件设计5.1总体设计本系统的软件部分采用C语言编制,为了便于系统维护和功能扩充,采用了模块化程序设计方法,系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。本系统软件主要包括：热释电传感器模块触发中断响应子程序、步进电机控制子程序、语音录播控制程序、无线遥控控制程序等。主程序流程图如图5.1所示,系统进行初始化。开始MCU初始化热释电模块电平变化遥控KA键按下热释电模块电平变化遥控KA键按下电机正转电机正转花朵打开电机正转电机正转花朵打开语音播报语音播报电机反转电机反转花朵闭合结束结束图5.1主程序流程框图5.2热释电传感器模块触发中断响应子程序设计设置外部中断方式热释电传感器模块触发中断响应程序流程图如图5.2所示：设置外部中断方式调用电机正转子程序调用电机正转子程序调用语音播报子程序开中断调用语音播报子程序开中断调用电机反转子程序P3.2拉低调用电机反转子程序P3.2拉低EA置1触发中断EA置1触发中断EA置0EA置0图5.2热释电传感器模块触发中断响应程序流程图5.3步进电机控制子程序设计28BYJ48型步进电机为四相八拍电机,按照8拍编码则有表5.1的编码顺序。表5.1步进电机编码橙黄粉蓝十六制〔P2口10000x0811000x0c01000x0401100x0600100x0200110x030001