基于单片机的智能电风扇优质毕业设计.doc

毕业设计 题目 智能遥控电风扇 学生所在学院 电气信息学院 专 业 电子信息工程 学 号 0184 学 生 姓 名 田维政 指 导 教 师 唐明良 起 止 日 期 .1.6至.5.25目 录摘要I1.引言11.1课题研究意义和作用11.2 研究现实状况及发展趋势22.系统总体设计42.1 本设计任务要求42.2系统整体设计43.系统硬件模块设计43.1 单片机系统模块设计43.1.1 STC89C52单片机介绍53.1.2 单片机时钟电路设计63.1.3单片机复位电路设计63.2 液晶显示模块73.2.1 LCD1602介绍73.2.2 液晶显示模块设计83.3温度采集模块设计93.3.1 DS18B20介绍93.3.2 DS18B20特点103.4 继电器模块设计103.4.1 继电器介绍103.4.2 电磁式继电器工作原理113.4.3 继电器电路设计113.5调速电路设计113.5.1 固态继电器介绍113.5.2 MGR-1 D4810型固态继电器特点123.5.3 固态继电器调速原理133.6 红外遥控模块设计133.6.1 红外遥控原理133.6.2 红外发射端133.6.3 MYS-1838红外接收端143.7 实时时钟模块电路设计153.7.1 DS1302时钟芯片介绍153.7.2 DS1302工作原理163.7.3 实时时钟模块电路设计173.8 报警提醒电路设计173.8.1 蜂鸣器介绍173.8.2 有缘压电式蜂鸣器工作原理173.8.3 电路设计173.9 感光模块设计183.9.1 光敏电阻介绍183.9.2 光敏电阻传感器模块183.10 人体检测电路设计203.10.1 光电传感器原理介绍203.10.2 红外避障传感器模块204.系统软件设计234.1 系统软件步骤234.1.1 主步骤234.1.2 红外解码子步骤244.1.3 实施机构子步骤244.2 系统软件编译254.2.1 编程语言选择254.2.2 编译器选择255.系统调试265.1 硬件调试265.1.1硬件调试方法265.1.2硬件电路中常见抗干扰设计方法265.2 系统软件程序编译和仿真275.2.1程序编译275.2.2程序调试285.3程序下载295.3.1程序下载工具295.3.2程序下载步骤296.综合调试307.结束语31参考文件32附录1：ASCII表和遥控指令码表33附录2：Porteus仿真图34附录3：PCB板图35附录4：系统总电路图36附录5：程序源代码37摘 要电风扇是给大家带来清凉夏天家用电器，智能温控调速风扇可自动依据室内环境温度控制风扇转速。通常电风扇只有机械档人工调速，夏夜温度下降后大家轻易因熟睡忘关风扇而受凉，当温度升高时，它又不能依据温度改变改变转速。为了使风扇更贴近大家生活，开发一个新型温感遥控电风扇控制智能系统是迫在眉睫。本系统以51系列单片机为控制关键，由遥控板、红外接收头、温度传感器（DS18B20）使系统依据采集环境温度以遥控方法对系统进行变档调速等控制。主控模块以STC89C52单片机关键，输入部分以红外反射传感器、光敏传感器、温度传感器组成室内环境传感，遥控板键盘作入，单片机关键完成红外数据接收、温度数据、实时时钟（DS1302）数据采集、分析及处理形成输出控制信号和数据；输出部分关键以PWM脉宽调制信号为中心，搭配一般继电器继电器模块、固态继电器模块、液晶显示模块、USB端口，大功率LED照明灯，及对应指示灯；输入输出模块同完成人机交互功效；单片机主控中心接收多种输入信号，驱动液晶显示，PWM波控制固态继电器模块来调整风扇无级转速，一般继电器模块来控制USB端口、LCD电源，LED照明灯和各类指示灯。本系统可实现模拟自然风，使风速更符合人感受，更具人性化。关键词： PWM无级调速 红外发射接收 固态继电器 DS18B20 DS1302 1.引言1.1课题研究意义和作用风扇已是日常生活中常见到电器，电风扇是经过通风换气来驱热。通风换气是电风扇关键功效，也是消费者看中它本质原因。和时髦空调相比，电风扇含有价格低和耗电量小，不受空间限制，吹出风更贴近于自然等优势，临时不可能被空调替换，拥有庞大目标消费群。现行市面上风扇大多是手工操作，模拟调控为关键控制手段，价格低廉，功效简单，其智能及自动化程度远远跟不上现代人生活需求和应用要求；而且在功耗方面，通常风扇电机是采取电机抽头小型电机来实现调速，这种调速方法单一，消费者选择空间不大，而且在效率方面，节能方面表面确实令人不满意。面对着市场压力和消费者需求，放眼市场，多种特设功效电风扇可谓五花八门，多种附加新功效，彰显了个性，也在无形中提升了电风扇档次。而智能温感遥控电风扇也必将作为消费市场新宠儿，为电风扇行业增加新亮点。而将微控制器嵌入到工业控制中，将会成为一个不可阻挡趋势，微控制器强大控制能力将会使工业产品功效和性能得到很大提升。也对应了时下流行多个趋势，自动化和智能化，无线化，宽带化，低功耗化等趋势。现在电风扇现实状况：大部分只有手动调速，功效单一，存在隐患或不足。比如说大家常常离开后忘记关闭电风扇，浪费电且不说还轻易引发怒灾，长时间工作还轻易损坏电器。再比如说前午夜温度高电风扇调风速较高，但到了后午夜气温下降，风速不会伴随气温改变，轻易着凉。之所以会产生这些隐患，其根本原因是缺乏对环境检测。若有了智能温控调速电风扇，使电风扇系统朝着自动化、智能化，尤其是节能方向发展。它能够检测室内温度，并依据温度自动改变电风扇电机转数，实现不一样风速自动转换，按预设温度自开启，低温停止功效。该设计实现了家电产品更新换代，提升了产品附加值。从而迎合大家对健康、安全、节能减排和绿色环境保护新需求。单片机和通常数字和模拟芯片相比有着强大功效，而且编程简单，所以利用单片机来实现对控制电机转速和类型设置十分理想；本设计研究目标就是实现对直流电风扇电机控速来模拟风扇控制器，掌握单片机硬件和软件综合设计方法。风扇控制有很多方法，比如简单有利用机械方法进行定时控制，有用模拟电子技术和数字电子技术进行转速等控制。伴随大家生活水平提升，大家对风扇要求也越来越高，不仅要求风速能够控制，而且要求风种模式能够多个选择，伴随单片机技术不停发展，单片机已广泛应用于多种家用电器产品中，它不仅大大提升了原有产品性能质量, 而且产品成本有所下降, 生产也更简便。经过单片机能够利用其本身定时和中止功效编程实现风扇风种控制，包含有正常风，自然风和睡眠风等模式；而风速控制也有多个方法，比如能够经过单片机控制固态继电器（双向可控硅）导通角来调整电风扇输入电压，以实现电风扇无级速度调整,从而实现多档控速,但这里采取了经过单片机定时器输出脉宽调制PWM波控制占空比并外加一个固态继电器来控制风扇电机转速，经过遥控板键盘输入设置有不一样占空比对应着电风扇各个档位风速。各功效状态使用液晶、发光管和蜂鸣器对应输出显示。本系统电路设计比较简单，关键是充足利用了STC89C52单片机资源，软件编程实现各功效，成本较低，实用性较强。另外，在一些场所下，比如危险作业区，在人不适合作业地方，比如有毒气产生区域，高温或低温地方，爆破点等危险场所，或是家庭居室中控制，无线应用将会得到很广泛应用，可见红外遥控研究也是很有实践意义。1.2 研究现实状况及发展趋势风扇控制，关键有两点，一是控制方法，二是系统电机调速方法，也就是风速调整方法 ，还有一点就是人机交互方法，风扇控制差异就要表现在这两个方面。风扇控制系统现在在市场上关键有多个类型，传统类型即现在大多数人在使用手动控制类型，该类型机子控制方法是手动控制，且只能在近距离中控制。其内部电机是带多抽头交流电机，一个抽头对应一个档位，以此来区分风速等级，也有其它种机子，是用过零比较器去控制可控硅导通角，从而由可控硅去控制电机转速；此种类型机子控制方法单一且在一些特定场所会带来不便，另外其调速方法比较呆板，不能满足用户需求，而且当档位改变时，假如设计不好，会有电火花产生，存在安全隐患。另外市面上还有用单片机结合传感器等类型机子，比如，带温度控制传感器风扇，能依据室温控制风扇转速，这种机子是将微控制器强大控制能力注入到了系统中，从而实现了自动化及智能化；区分只在于控制方法由人工控制变成了温度调控，另外因为有了微控制器，电机调速方法可采取不一样调整方法，如，采取PWM多个算法等，电路形式也有了多个选择，另外还能够增加其它功效 ，如吹风模式选择，定时关机，自动休眠以节省电能等，另外还有语音控制风扇控制系统，亮点就在于它人机交互改良了，由此微控制器在系统中应用潜力巨大。在电机调速方法上，伴随家用电器产品变频技术发展, 单相电机变频调速已成为一个可行方法, 在这种调速系统中, 脉宽调制(PWM ) 技术仍然是提升调速性能关键手段。即使PWM 技术实现方法很多,然而, 为了降低产品制造成本, 采取微机控制软件实现PWM 控制含有成本低、调制方法灵活等特点,比较适合于家用电器产品要求。本文针对电风扇电机调速要求, 提出了采取直接PWM (DPWM )软件计算方法, 并在51 系列单片机STC89C52上实现, 该方法能够很轻易地实现电机调速, 其PWM 算法简单, 易于实现, 是一个较为实用方法。2.系统总体设计2.1 本设计任务要求（1）依据所确定方案做出一个总系统框图（其中包含各个电路模块）。（2）设计出硬件电路和软件编程。硬件部分包含有单片机最小系统，外接控制电机转速固态继电器部分，驱动USB端口，LED照明一般6脚一般继电器部分，LCD数据显示部分，红外遥控部分，光电传感部分，红外反射传感部分，温度传感部分，实时时钟电路部分。软件部分包含有初始化状态，温度采集，实时时钟采集，遥控解码，占空比控制，定时器中止控制，控制输入输出数据显示部分，蜂鸣器信号产生部分。（3）最终将准备好原件根据电路图焊接好，将程序烧录到单片机中，然后测试运行，检验其控制效果，风扇智能效果。2.2系统整体设计系统输入端包含红外检测模块、感光模块、实时时钟模块、温度检测模块和红外遥控模块共同组成采集外部环境数据和外部输入数据，经过单片机进行数据分析和处理，然后控制输出端，输出端包含运行指示灯，提醒音模块，LCD显示模块，继电器开关，调速模块。系统整体设计框图图2-1所表示。 图2-1系统整体设计框架 3.系统硬件模块设计 3.1 单片机系统模块设计3.1.1 STC89C52单片机介绍STC89C52是STC企业生产一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器，含有 8K 在系统可编程Flash存放器。STC89C52使用经典MCS-51内核，但做了很多改善使得芯片含有传统51单片机不含有功效。在单芯片上，拥有灵巧8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效处理方案。STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，许可RAM、定时器/计数器、串口、中止继续工作。掉电保护方法下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中止或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。（1）特征 8位CPU； 32根I/O线； 8K字节程序存放空间； 512字节数据存放空间； 内带2K字节EEPROM存放空间； 3个16位定时器/计数器； 4个外部中止； 看门狗定时器。（2） STC89C52芯片采取PID封装，一共40个引脚，和外围电路组成单片机最小系统。其中外围电路包含晶振电路、复位电路、电源滤波电路。STC89C52最小系统图3-1所表示。 图3-1 STC89C52最小系统3.1.2 单片机时钟电路设计时钟是时序基础，STC89C52单片机内部有一个组成振荡器高增益反向放大器，它输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，组成一个稳定自激振荡器。本设在XTAL1和XTAL2跨接晶振Y1和微调电容C1，C2。电容选30pf，晶振频率选择12MHz。由石英晶体组成振荡器产生脉冲频率很稳定且速率很高，且电路简单。时钟电路图3-2所表示。 图3-2时钟电路 3.1.3单片机复位电路设计复位是单片机初始化操作，除了进入系统正常初始化之外，当因为程序运行犯错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键以重新开启。单片机复位电路设计好坏，直接影响到整个系统工作可靠性。STC89C52芯片第9脚RESET是复位信号输入端，复位信号时高电平有效，有效时间应连续2个机器周期以上，若使用频率为12MHz晶振，则复位信号连续时间超出2s才能完成复位操作。图3-3所表示为复位电路，只要VCC上升时间不超出1ms，经过在VCC和RESET引脚之间加一个10f电容，上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路，RESET端为高电平，自动复位；电容两端电压达成电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路，RESET端为低电平，程序正常运行；当开关S按下，RESET端为高电平为高电平，系统复位。 图3-3复位电路3.2 液晶显示模块3.2.1 LCD1602介绍1602液晶也叫1602字符型液晶它是一个专门用来显示字母、数字、符号等点阵型液晶模块它有若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位全部能够显示一个字符。每位之间有一个点距间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距作用，正因为如此所以她不能显示图形。（1）LCD1602特征+5V电压，对比度可调； 内含复位电路； 提供多种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多个功效； 有80字节显示数据存放器DDRAM；内建有192个5X7点阵字型字符发生器CGROM；8个可由用户自定义5X7字符发生器CGRAM4。（2）LCD1602 关键技术参数显示容量:162个字符；芯片工作电压:4.55.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最好工作电压:5.0V；字符尺寸:2.954.35(WH)mm。（3）LCD1602 引脚功效说明 第1 脚：VSS接地； 第2 脚：VDD接5V正电源；第3 脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时能够经过一个10K电位器调整对比度； 第4 脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器； 第5 脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时能够写入指令或显示地址，当RS为低电平R/W 为高电平时能够读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时能够写入数据； 第6 脚：E端为使能端，当E 端由高电平跳变成低电平，液晶模块实施命令； 第714 脚：D0D7为8位双向数据线； 第15 脚：背光源正极； 第16 脚：背光源负极。3.2.2 液晶显示模块设计本设计经过单片机控制lcd1602显示室内温度及电风扇档位。LCD1602第3脚VO为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时能够经过一个10K电位器调整对比度。第4脚RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时能够写入指令或显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时能够读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时能够写入数据。第6脚E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块实施命令。图所表示P0口接lcd1602八位数据接口，P2.5、P2.6、P2.7分别接LCD1602RS、RW、EN端，液晶显示电路图3-4所表示。 图3-4 液晶显示电路3.3温度采集模块设计3.3.1 DS18B20介绍DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体企业最新推出一个改善型智能温度传感器，和传统热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，而且可依据实际要求经过简单编程实现912位数字值读数方法。DS18B20测温原理图3-5所表示。图中低温度系数晶振振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度改变其振荡率显著改变，所产生信号作为计数器2脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在55所对应一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生脉冲信号进行减法计数，当计数器1预置值减到0时，温度寄存器值将加1，计数器1预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值累加，此时温度寄存器中数值即 为所测温度。 图3-5 DS18B20测温原理3.3.2 DS18B20特点(1)独特单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；(2)多个DS18B20能够并联在惟一三线上，实现多点组网功效；(3)无须外部器件；(4)可经过数据线供电，电压范围为3.05.5；(5)零待机功耗；(6)温度以9或12位数字；(7)用户可定义报警设置；(8)报警搜索命令识别并标志超出程序限定温度（温度报警条件）器件；(9)负电压特征，电源极性接反时，温度计不会因发烧而烧毁，但不能正常工作。 DS18B20 用于采集温度，并将采集到温度传送给单片机。DS18B20能够采取两种方法供电，一个是寄生电源供电方法，单片机端口接单线总线，为确保在有效DS18B20时钟周期内提供足够电流，可用一个MOSFET管来完成对总线上拉；另一个是采取电源供电方法。DS18B202脚为数字信号输入/输出端，此管脚必需接上拉电阻，使其在无数据传输时一直处于高电平状态，以此保持信号稳定传输，1脚为电源地，3脚为外接供电电源输入端。单片机依据温度作对应处理，并输出处理结果。温度采集电路图3-6所表示。 图3-6温度采集电路3.4 继电器模块设计3.4.1 继电器介绍继电器（relay）是一个电子控制器件，它含有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，当输入量（电、磁、声、光、热）达成定值时，输出量将发生跳跃式改变。它实际上是用较小电流去控制较大电流一个“自动开关”。故在电路中起着自动调整、安全保护、转换电路等作用。3.4.2 电磁式继电器工作原理电磁继电器工作原理和特征电磁式继电器通常由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定电压，线圈中就会流过一定电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引作用下克服返回弹簧拉力吸向铁芯，从而带动衔铁动触点和静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧反作用力返回原来位置，动触点和原来静触点（常闭触点）释放。这么吸合、释放，从而达成了在电路中导通、切断目标。对于继电器“常开、常闭”触点，能够这么来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态静触点，称为“常开触点”；处于接通状态静触点称为“常闭触点”。3.4.3 继电器电路设计输入端信号先由PNP型三极管放大，经放大后电压由稳压二极管稳压，稳压后电压足够驱动继电器线圈，同时信号输入时伴有LED指示，继电器线圈有电压后，产生磁场并吸合开关K1，控制电路导通；当没有输入信号时，三级管没有输出信号，继电器线圈不能够驱动，不能产生磁场，从而不能吸合开关K1，控制电路断开。继电器电路图图3-7所表示。 图3-7 继电器电路3.5调速电路设计3.5.1 固态继电器介绍固态继电器（亦称固体继电器）英文名称为Solid State Relay，简称SSR。它是用半导体器件代统电接点作为切换装置含有继电器特征无触点开关器件，单相SSR为四端有源器件，其中两输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。从而替换传统电磁式继电器。实现对单相或三相机正反转控制，或其它控制。无触点无动作噪音.开关速度快无火花干扰和可靠性高等优点。按负载电源类型不一样，固态继电器分交流和直流两种，按触发类型又分为过零触发型和随机触发型。电路关键由输入(控制)电路，驱动电路和输出(负载)电路三部分组成，其中驱动电路能够包含隔离耦合电路、功效电路和触发电路三部分。3.5.2 MGR-1 D4810型固态继电器特点过零触发型ACSSR为四端器件，其内部电路原理图3-8所表示。左面为输入控制端（直流），直流控制信号先经过光电耦合器，耦合后信号在经过过零电路，最终经过功率控制电路控制右端220V（交流）输出信号。其参数特征以下：（1）单相固态继电器；（2）控制方法：直流控交流(DC-AC)；（3）负载电流：10A；（4）负载电压：480V/AC；（5）控制电压：3-32V/DC；（6）控制电流DC：3-25mA AC：12mA。 图3-8 内部电路原理 当有正向驱动信号时，光电耦合（OPC）电路中发光二级管由驱动信号点亮，光电三级管接收光信号从而产生对应电信号，发生耦合现象，避免电气干扰；然后经过由4只二极管（IN4001） 组成桥电路，正反向控制双向可控硅控制端，当控制端有信号输入，双向可控硅导通，在半个交流周期导通220V交流电，从而实现直流控制交流。MGR-1 D4810型固态继电器内部电路图图3-9所表示。 图3-9 固态继电器内部电路3.5.3 固态继电器调速原理固态继电器输入端加上直流或脉冲信号到一定电压值后，输出端就能从断态转变成通态。利用固态继电器这一工作原理，若使用单片机输出可调脉冲电压信号（脉冲电压大于固态继电器驱动电压），经过改变矩形脉冲占空比（PWM），来调整通断时间，间接实现改变输出端有效电压值，从而改变电风扇转速。3.6 红外遥控模块设计3.6.1 红外遥控原理众所周知，人眼睛能看到可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光波长范围为0.620.76m，比红光波长还长光叫红外线。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光波长为0.761.5m之间近红外线来传送控制信号。用近红外作为遥控光源，是因为现在红外发射器件(红外发光管)和红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)发光和受光峰值波长通常为0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者光谱恰好重合，能够很好地匹配，能够取得较高传输效率及较高可靠性。 常见红外遥控系统通常分发射和接收两个部分。红外遥控发射电路是采取红外发光二极管，它实际上是一只特殊发光二极管，现在大量使用红外发光二极管发出红外线波长为940nm左右，因为其内部材料不一样于一般发光二极管，所以在其两端施加一定电压时，它便发出是红外线而不是可见光。红外光经过调制红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射雕红外光转换为对应电信号，再送后置放大器，以供后续电路进行解码等操作。 3.6.2 红外发射端发射端通常由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推进操作杆时，指令编码电路产生所需指令编码信号，指令编码信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制订指令编码信号。发射端所使用晶振频率455kHz。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数为12，以455kHz1237.9kHz38kHz，所以发射载波频率为38kHz。（1）技术参数遥控距离：1018米 (直线无障碍距离)；发射管红外波长：940Nm；晶振：振荡频率455KHz；红外载波频率：38KHz。 （2） 指令码 指令码和遥控板按键一一对应值。每一个指令码代表一个编码数据，然后把数据调制到红外线载波上，经过红外线发射端发送出去。按键指令码对应表如附录1所表示。 3.6.3 MYS-1838红外接收端接收端通常由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、实施电路(机构)等几部分组成。因为红外发光二极管发射功率通常全部较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到信号比较微弱，所以就要增加高增益放大电路。接收电路将发射器发出已调制编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最终由驱动电路来驱动实施电路实现多种指令操作控制。最近几年不管是业余制作还是正式产品，大多全部采取成品红外接收头。（1）技术参数工作电压：3V5V；接收距离：10m20m。（2）封装及其电路MYS-1838型接收头采取铁皮屏蔽。三只引脚分别是3脚：电源正（VDD），2脚：电源负（GND）和1脚：数据输出（VOUT）。封装图3-10所表示，电路图3-11所表示。 图3-10 MYS-1838封装 图3-11 MYS-1838电路3.7 实时时钟模块电路设计3.7.1 DS1302时钟芯片介绍DS1302 是美国DALLAS企业推出一个高性能、低功耗、带RAM实时时钟芯片，它能够对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，含有闰年赔偿功效，工作电压为2.5V5.5V。DS1302和单片机之间能简单地采取同时串行方法进行通信，仅需三根I/O 线：复位（RST）、I/O 数据线、串行时钟（SCLK）。时钟/RAM 读/写数据以一字节或多达31 字节字符组方法通信。DS1302内部有一个318用于临时性存放数据RAM寄存器。DS1302是DS1202升级产品，和DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电能力。DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1mW。DS1302 外部引脚功效说明图3-12所表示。 图3-12 DS1302封装DS1302 内部结构图3-13 所表示，关键组成部分为：电源控制、移位寄存器、控制逻辑、振荡器和分频器、实时时钟和RAM。单片机经过数据线、时钟线、和复位线对特定数据地址进行读写操作，从而写入初始时钟，读取时钟数据。 图3-13 DS1302内部结构3.7.2 DS1302工作原理DS1302 工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（RST）置为高电平且将8 位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）上升沿串行输入，前8 位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在以后时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲个数在单字节方法下为8+8（8 位地址+8 位数据），在多字节方法下为8 加最多可达248 数据。对DS1302 操作就是对其内部寄存器操作，DS1302 内部共有12 个寄存器，其中有7 个寄存器和日历、时钟相关，存放数据位为BCD 码形式。另外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及和RAM 相关寄存器等。时钟突发寄存器可一次性次序读写除充电寄存器以外寄存器。日历、时间寄存器及控制字如表（1）所表示。表中最终一位RD/W 为“0”时表示进行写操作，为“1”时表示读操作。表3-1日历、时钟寄存器和控制字对照 3.7.3 实时时钟模块电路设计外部晶振接X1和X2引脚，VCC1接供电电源，VCC2接后备电源，SCLK、DSIO、CE接单片机引脚。电路图3-14所表示。 图3-14 实时时钟模块电路3.8 报警提醒电路设计3.8.1 蜂鸣器介绍蜂鸣器是一个一体化结构电子讯响器，采取直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器按工作方法关键分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型；按驱动方法关键分为有缘蜂鸣器和无源蜂鸣器两种类型。3.8.2 有缘压电式蜂鸣器工作原理（1）电磁式蜂鸣器：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生音频信号电流经过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁相互缠绕蜂鸣器。（2）有源蜂鸣器：蜂鸣器内部带震荡源，直接给它一定电压就能够响。3.8.3 电路设计因为单片机驱动电流比较小，所以直接驱动蜂鸣器音声比较小，驱动LED比较暗淡，在蜂鸣器和LED正端加电源，负极接单片机，因为单片机有比较大灌电流，所以能满足设计需求，无需加其它器件。电路图3-15所表示。 图3-15 蜂鸣器报警电路3.9 感光模块设计3.9.1 光敏电阻介绍光敏电阻（photocell）又称光敏电阻器或光导管，常见制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料含有在特定波长光照射下，其阻值快速减小特征。这是因为光照产生载流子全部参与导电，在外加电场作用下作漂移运动，电子奔向电源正极，空穴奔向电源负极，从而使光敏电阻器阻值快速下降。（1）组成 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成一个电阻值随入射光强弱而改变电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一个入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。（2）功效 光敏电阻器通常见于光测量、光控制和光电转换（将光改变转换为电改变）。常见光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成。光敏电阻器对光敏感性（即光谱特征）和人眼对可见光（0.40.76）m响应很靠近，只要人眼可感受光，全部会引发它阻值改变。设计光控电路时，全部用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。3.9.2 光敏电阻传感器模块 （1）LM393工作原理光敏电阻传感器模块关键由光敏电阻、LM393电压比较器和电位器组成。光敏电阻感应光强度，转化为模拟电压，并有模拟输出；模拟电压和电位器分压后参考电压输入LM393比较器比较，若大于参考电压输出高电平（数字1），若小于输出低电平（数字0）。经过调整电位器，就能够调整光强度阈值，当光强度是否阈值，传感器感知输出。 （2）LM393使用特点 LM393是高增益,宽频带器件，像大多数比较器一样，假如输出端到输入端有寄生电容而产生耦合，则很轻易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡间隙，电源加旁路滤波并不能处理这个问题，标准PC板设计对减小输入输出寄生电容耦合是有助。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号，而且增加甚至很小正反馈量(滞回1.010mV)能造成快速转换,使得不可能产生因为寄生电容引发振荡，除非利用滞后，不然直接插入IC并在引脚上加上电阻将引发输入输出在很短转换周期内振荡，假如输入信号是脉冲波形，而且上升和下降时间相当快，则滞回将不需要；LM393偏置网络确立了其静态电流和电源电压范围 2.030V无关，注意：比较器全部没有用引脚必需接地。LM393内部电路图3-16所表示。 图3-16 LM393内部电路（3）模块参数 能够检测周围环境亮度和光强； 灵敏度可调（数字电位器调整）； 工作电压3.3V-5V； 模拟量电压输出； 数字开关量输出（0和1）。（4）接口说明模块在无光条件或光强达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当外界环境光强超出设定阈值时，模块D0输出低电平。经过调整R2电位器调整比较电压从而实现光照阈值调整。其中D2为电源指示，D1为输出信号指示，C1为电源滤波电容，C2为光敏电阻滤波电容。电路图3-17所表示。 第1脚：VCC； 第2脚：GND； 第3脚：DO数字量输出接口（0和1）； 第4脚：AO模拟量输出接口。 图3-17 光敏电阻传感器电路3.10 人体检测电路设计3.10.1 光电传感器原理介绍光电传感器是经过把光强度改变转换成电信号改变来实现控制。光电传感器在通常情况下，有三部分组成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。发送器对准目标发射光束，发射光束通常起源于半导体光源，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或改变脉冲宽度。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在接收器前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。3.10.2 红外避障传感器模块（1）LM741介绍LM741是一个应用很广泛通用型8脚单通道运算放大器集成电路。单位增益带宽1MHz，输入失调电压6mV。因为采取了有源负载