环境监控及红外遥控系统硬件原理及时序分析环境监控及红外遥控系统硬件原理及时序分析 Version1.1Version1.12024/9/19;.2Overviewo课程介绍o主题一o主题二o主题三o主题四课程介绍课程介绍2024/9/19;.4关于本次课程o课程目标o预备知识o目标听众o日程表o词汇表2024/9/19;.5课程目标o了解常用传感器和74系列器件；o明确单片机控制系统设计方法o掌握单片机系统扩展的常用方法。2024/9/19;.6预备知识o了解PROTE99 SEo了解数字电路,模拟电路,MCS51单片机2024/9/19;.7目标听众oXXXXoXXXX2024/9/19;.8日程表o共计: 天o详细安排课程介绍课程介绍 系统构架和系统构架和A/D转换及器件分析转换及器件分析红外遥控和显示电路及器件分析红外遥控和显示电路及器件分析系统外设及分析系统外设及分析问题问题&反馈反馈Total: hours2024/9/19;.9词汇表o本讲义所用的词汇解释2024/9/19;.10环境监控和红外遥控系统总体架构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2024/9/19;.11涵盖知识及内容涵盖知识及内容o 上微机部分：串口控制软件设计，o 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。o 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。2024/9/19;.12技术参数技术参数 o数据采集精度:5%。o控制距离:o串行通讯=100米。o红外遥控=5米。o声音报警2024/9/19;.13传感器o温度传感器oA:玻璃温度计oB:热电偶:-1802800oC:热电阻:-200650分为铂电阻,铜电阻,半导体热敏电阻oD:温度送变器.o温度传感器的选用oA:温度范围:o高温区:热电偶o低温区:oA: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oB:热敏电阻:温区较窄,精度不高,小巧,廉价oC:热电阻:精度高,配精确的测量放大电路o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o本项目选用10K半导体热敏电阻(NTC)2024/9/19;.14传感器o光电传感器oA:光敏电阻oB:光敏二极管oC:光敏三极管o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.o本项目采用暗电阻为0.5M光敏电阻2024/9/19;.15模拟信号输入电路o温度输入电路o亮度输入电路o电压输入电路o为保证精度，所有采集电阻须用RJ2RJ9的精密金属膜电阻。2024/9/19;.16多路信号的采集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。 2024/9/19;.17oCD4051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2024/9/19;.18CD40512024/9/19;.19多路数据采集的模拟开关电路2024/9/19;.20一体化红外接收头一体化红外接收头o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。o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。o本项目选用HS0038红外接收头，芯片为TC9148的遥控器2024/9/19;.21一体化红外接收工作图2024/9/19;.22红外接收电路2024/9/19;.23LED数码管oLED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12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.o本项目采用单红共阳的0.36英寸公共端为1,6的数码管2024/9/19;.24显示驱动电路显示驱动电路o 本项目对数码管的显示驱动采用本项目对数码管的显示驱动采用74HC595 2024/9/19;.2574HC595简介简介o串并转换器o三态输出o独立双8位锁存寄存器o串行寄存器可清零o时钟上长升沿移位o沿锁存2024/9/19;.2674HC595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位位三三态态输输出出脚脚2024/9/19;.2774HC595真值表2024/9/19;.2874HC595逻辑逻辑串行数据流向串行数据流向锁锁存存数数据据流流向向输出数据流输出数据流DSQ7ST-CP上上升沿升沿OE为为0Q0-Q72024/9/19;.2974HC595时序时序2024/9/19;.30显示送数原理o数码管驱动电路74HC595所需的串行数据由以下电路产生2024/9/19;.3174HC245概述概述o特点:o数据宽度为8位o双向o三态门o应用:o总线驱动,隔离,缓冲2024/9/19;.3274HC245引脚功能图o 输入输出端输入输出端方向端使能端，低有效2024/9/19;.3374HC245真值表2024/9/19;.3474HC165概述概述o8位并串转换器o低电平锁存o 2个时钟输通过NOR(或非门)送入内部o2个时钟允许其中一个作为inhibit使用2024/9/19;.3574HC165引脚图o 2024/9/19;.3674HC165逻辑框图o 2024/9/19;.3774HC165时序分析时序分析2024/9/19;.38送数原理理解送数原理理解1o1:从原理图数据总线与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？的连接找出送出数据高位在前还是在后？o2、数据如何才能送到、数据如何才能送到74HC165的并行端口并锁住？的并行端口并锁住？o3、 74HC165 锁存数据如何送到锁存数据如何送到74HC595？o4、向、向RAM62256中写数据会影响中写数据会影响74HC165 的锁存数据吗？的锁存数据吗？2024/9/19;.39外部设备地址和键盘采集o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2024/9/19;.40外部设备地址和键盘采集2024/9/19;.41报警电路o常用的报警方式有:声音报警,光电报警o本项目采用蜂鸣器电路产生声音报警 o电路如下:2024/9/19;.42A/D转换原理转换原理oA/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。处理，存储、控制和显示。A/D转换器形式很多转换器形式很多o按按A/D转换器输入模拟量的极性分，有单极型和双极型两种。转换器输入模拟量的极性分，有单极型和双极型两种。o按按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。并行方式。o按按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转换器的转换原理分，有积分型、逐次逼近型和并行转换型2024/9/19;.43A/D转换器的选择原则o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。o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。o根据环境条件选择A/D芯片的环境参数。o根据接口设计是否简便及价格等选取A/D芯片2024/9/19;.44串行A/D转换电路o本项目选用8位的串行A/DTLC08312024/9/19;.45串行A/D转换芯片TLC0831oTLC0831是8位逐次逼近型摸数转换器,具有一个输入通道o特点o 1:8位分辨率o 2:易于和微处理器接口或单独使用o 3:满比例尺工作或用5V基准电压o 4:可单端输入或差分输入o 5:输入和输出与TTL,CMOS兼容o 6:在250KHZ时,转换时间为32so 7:可与ADC0831互换o 8:总非调整误差 1LSB2024/9/19;.46串行A/D转换芯片TLC0831o/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o 中应接参考电压或直接接VCC端 2024/9/19;.47I2C总线电路oI2C(InterIntegrated Circuit)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oAT89S52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。2024/9/19;.48AT24C02o特点：o256X8位的存贮空间o与400KHzI2C总线兼容o1.8到6.0伏工作电压范围o低功耗CMOS技术o写保护功能：当WP为高时进入写保护状态o页写缓冲区o自定时擦写周期o编程/擦除周期o可保存数据100年o8脚DIP，SOIC或TSSOP封装o温度范围：商业级，工业级，汽车级2024/9/19;.49AT24C02管脚及功能2024/9/19;.50Q&Ao请提问！THANKYOU