测控系统、设备与仪器应用综合能力训练讲解.docx

测控系统、设备与仪器应用综合能力训练----红外遥控电子时钟设计说明书1 绪论电子时钟在我们生活中随处可见，已经不是一个稀奇的东西了。然而现在的各种电子时钟虽然可能有着各种先进的功能，但普遍存在一个缺点——时钟的控制按键都设置在时钟上，要想完成时间设置这一基本功能，必须拿到时钟才能实现。尤其是对于那些壁挂式的电子时钟，若每次设置的时候都要将其取下来必然带来很大的不便。针对这一缺点，本文阐述了一个普通电子时钟的改进方案。本次课程设计设计的电子时钟，要求能够计时年、月、日、时、分、秒和星期，并可以通过红外遥控器设置时间，非常方便。计时部分采用DS1302时钟芯片实现。该芯片有两个电源引脚，在主电源掉电的情况下可由电池供电而继续工作，从而避免了每次开机都需要重新设置时间的麻烦。显示部分采用的是1602显示屏，可以在一屏上显示出所有时间信息，比数码管显示更加清晰。2 硬件设计本文设计的是一个电子时钟。系统的时间从DS1302读取。用户可以通过红外遥控器设置系统时间。为了提高遥控器所发射信号的抗干扰能力，遥控器发射的红外信号是经过调制的，所以首先要经过解码器将原始信号从载波信号中分离出来。然后再由单片机对原始信号进行处理，识别出当前按下的按键并执行相应的命令，实现时间设置。最终由LCD1602显示屏将时间显示出来。系统工作原理如图2.1所示。图2.1 电子时钟电路工作原理2.1 DS1302时钟芯片2.1.1 管脚介绍DS1302时钟芯片是本次设计的电子时钟的时间来源。他和我们日常接触的电子表差不多，可以对年月日、时分秒和星期计时。可以用单片机从DS1302中读取时间放在液晶屏上显示，也可以用单片机往DS1302里面写入时间进行时间设置。这样就可以实现一块电子表的功能了。DS1302的工作电压为2.0-5.5V，工作电流小于320 nA，所以在主电源断开的情况下，仅需一块电池任然能够维持长时间的工作。芯片能够自动完成大月小月以及闰年的计算，计时时间可到2100年。DS1302共有8个管脚，管脚图如图2.2所示。图2.2 DS1302管脚图其中X1，X2脚为32.768KHz晶振管脚，为芯片提供工作频率，该晶振的精度直接影响到芯片的计时精度。2.1.2读写指令DS1302的一条指令一个字节8位，其中第七位(即最高位)是固定1，这一位如果是0的话，那写进去是无效的。第六位是选择RAM还是CLOCK的，我前边说过，我们这里主要讲CLOCK时钟的使用，它的RAM功能我们不用，所以如果选择CLOCK功能，第六位是0，如果要用RAM，那第六位就是1。从第五到第一位，决定了寄存器的5位地址，而第零位是读写位，如果要写，这一位就是0，如果要读，这一位就是1。DS1302有8个和时钟有关的寄存器，5位地址分别是00000一直到00111这8个地址，还有一个寄存器的地址是01000，这是涓流充电所用的寄存器，程序中没有用到。在DS1302的数据手册里的地址，直接把第七位、第六位和第零位值给出来了，所以指令就成了80H、81H那些了，最低位是1，那么表示读，最低位是0表示写，如图2.3所示。图2.3 DS1302时钟寄存器从图中可以看出，年月日、时分秒和星期都有各自的地址，且读写地址不同，所以只要先向芯片中写入目标地址，就可以从芯片中读取时间或向芯片中写入时间[1]。2.1.3 电路连接图2.4 DS1302外部电路DS1302外部电路如图2.4所示。SCLK脚、I/O脚和RST脚分别接单片机的P10、P11和P12脚，时钟脉冲由单片机发出，根据三线之间的电平变化关系，可以实现从芯片中读取时间或向芯片中写入时间[2]。具体时序关系参见程序设计部分。2.2红外遥控器红外遥控器主要作用是设置时间，这里选用的遥控器采用的是TC9012芯片，该芯片可应用于电视机、组合音响设备、录音卡座、VCD、DVD播放机等设备的控制。由于我们用到的的只是遥控器发出的红外信号，所以这里对芯片的工作原理不做详细介绍。按下遥控器的不同按键可发出不同的红外编码，通过程序解码后可判断是哪一按键被按下，然后做相应的处理。解码原理将在程序设计部分介绍。红外遥控器的接收器与单片机的连接关系如图2.5所示[3]。图2.5红外接收器电路图接收器的1脚为信号输出端，连接到单片机的3.2脚做外部中断0的中断源，同时连接到了LED1，通过LED指示接收器是否接收到了信号。2脚为电源负极，3脚为电源正极，这里接了一个0.1uF的电容，滤除电源中的杂波。接收器的作用是将接收到的红外信号中的原信号与载波信号分离，得到原始信号。2.3 1602显示屏LCD1602是一种常用的简易显示屏，可以显示阿拉伯数字、英文大小写字母以及一些简单的日文和符号等，但是不能显示汉字。LCD1602模块上固化了字模存