单片机系统设计

1、 单片机系统设计课程设计总 结 报 告题目： 单片机电子时钟的设计与实现 设计人员： 学号： 系别： 班级： 同组人员姓名： 指导老师： 日期：2012年1月13日单片机电子时钟的设计与实现摘要：红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，音频传输系统，自动门控制系统等。关键词：红外传感器 音频传输 LM386引言：红外线是可见光谱中位于红色光之外的光线，尽管肉眼看不到这种光线，但利用红外线发

2、送和接收装置却可以发送和接收红外线信号，实施红外线通讯。利用红外线通讯无需连线，只需将两设备的红外线装置对正即可传输数据。红外线通讯方向性很强，适用于近距离的无线传输。利用红外线来传送音频信号，这是一种红外线无线光通信电路。目前，这种通信方式主要应用于室内，如构成无绳电话及无绳耳机系统等。红外线的传输距离虽然不远，但应用于办公室和家庭已绰绰有余。由于可免去布线的麻烦，故它具有线光通信无法比拟的优点。一、整体设计图1 设计总框图发射部分由6V稳压电源提供，音频信号经过鉴频后，由BJT放大后通过红外发射管发射，调节可变电阻可调节基级电流，控制发射功率，但发射功率不能调过大，以免烧坏BJT或二极管。

3、二、单元电路设计2.LM386的功能LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收机之中。 图3 LM386的引脚图图中引脚2为反相输入端，3为同相输入端，引脚5为输出端；引脚6和4 分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端。如果在对增益要求不高时它可直 接去掉，此时的增益内置为20.LM386电源电压412V，音频功率0.5W，LM386音响功放是由NSC制造的， 它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mV，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗

4、为50K.图 LM386内部电路原理图LM386内部电路原理图如上图所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。 第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提

5、供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。LM386小功率音频放大器是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20，但在1脚和8脚之间增加一个外界电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200.输入端以地位为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24

6、mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。2.2 集成功率放大电路的主要性能指标 集成功率放大电路的主要性能指标除最大输出功率外，还有电源电压范围、电源静态电流、电压增益、频带宽、输入阻抗、输入偏置电流、总谐波失真等。 LM386-1和LM386-3的电源电压为412V，LM386-4的电源电压为518V.因此，对于同一负载，当电源电压不同时，最大输出功率的数值将不同。已知电源的静态电流（可查阅手册）和负载电流最大值（通过最大输出功率和负载可求出），可求出电源的功耗，从而得到转换效率。2.3 电路工作原理音频信号红外转发器由发射器和接收器两部分组成，发射部分如图2所示，声音信号从发射器A,

7、B端引入，发射器引入的声音音频信号经过C1耦合至VT1进行一级放大后驱动红外线发射二极管VD1,VD2发光，声音信号的变化引起VD1,VD2的发光强度受声音信号强弱的调制。 C1是发射器的核心；当伴音信号加在图中的A、B点时，经耦合电容C1（4.7）的隔直作用后会在8050的基极加上一组和音频信号一样变化的电流，在由8050的放大作用，驱动两红外发光管。使其对音频信号的幅度大小同步调制，转变为红外信号发送出去。接收器由光电转换、电源（有滤波电路）、耳机插孔及音频放大器四大部分组成。经调制的红外信号首先被红外光敏管接收并转换为变化规律和音频信号相同的电信号，相当于经过耦合电容C2（0.22）隔直

8、作用后，再由LM386放大后再由路解调并还原为音频信号,其Vbe约0.7V，每只红外发光管的正向压降均为1.15V，发射功率都小于100mW，将两只红外管进行串联的目的在于提高红外线的发射功率。此外，由于红外发光管的辐射角度有限，因此在设计电路板时需将作用区有叠加地排列。电路如图2所示，该电路采用一块音频信号放大集成电路LM386进行功率放大，VD为红外线信号接收器，当被音频信号调制的红外光照射到VD3表面时，VD将接收的经声音调制的红外光信号转换成电信号，即在VD两端产生一个与音频信号变化规律相同的电信号，该信号经过C9耦合至LM386进行功率放大后驱动扬声器发声。三、程序设计该转发器由发射

9、和接收两部分构成。图1为发射部分电路原理。鉴频后的伴音（音频）信号经三极管VT放大后推动红外发射管。由于发射管的发射强度与通过其电流成正比，所以VD1、VD2所发出的红外光，便受到音频信号的调制。为了防止失真，VD1、VD2要设一定的偏置。图2是接收部分原理图。其电路采用一块音频放大集成电路LM386。VD为红外线接收管。当被音频信号调制的红外光照射到VD时，在其两端产生一个与音频信号变化规律相同的电信号，经C1耦合至IC，进行放大。由于IC具有功率放大作用。C2，C3，C6，C7是滤波电容（C6和C7还具有防止旧电池啸叫失真的功能）R1是偏置电阻C1和C5耦合电容还具有隔直的作用C3是旁路电

10、容C4是高频旁路电容，具有改善声道使低音丰满的功效LM386是音频功率放大器CK是耳机插孔四、调试与结果将发射器与接受器的电子元器件两块印刷电路板上，安装时调节发射部分三极管VT1的静态电流在30mA左右，接收部分只要安装无误，不需要调试即可工作，发射部分可以安装在电视机内部，由机内6V电源供电。信号输入端接到音量电位器的两端即可。 对于采用集成电路的直流音量控制的电视机，可以将A、B两端接到喇叭的两端。不过要增加一只开关，将喇叭关断（也可利用耳机输出插孔），调节音量电位器，使其转发距离最远（3-4米）并且不失真。图5 发射管的排列图红外线发光二极管VD1,VD2在安装时，要考虑其辐射区范围，

11、由于红外发射管的辐射角一般在60度左右，所以安装时要使它们的辐射空间范围有一部分重叠，如图5所示。发射部分、接收部分经调试后，都没有出现什么错误，即可发射音频信号并在3米远处接收到信号，只是接收到的信号声中有一些杂音。另外,调试的过程中还发现，在使用该音频信号红外转发器时最好将日光灯关闭，否则可能会有干扰杂音出现。实物图如图所示：实物图1实物图2最后整个实验圆满结束，达到最先课程设计功能要求，能够正常显示时间、按键调节时间、整点报时和掉电记忆功能。心得体会：在本次的课程设计中，我感觉最大的就是查阅了大时量的设计资料，了解了许多芯片的内部功能，及在设计过程中才发现自己原来还有好多不懂得的知识点，

12、以前一知半解的学问用起来就真不管用了。还有一个看似小小的程序，可能会让你调试上几百遍才能最终成功运行。想要获得最终的成功，坚定的毅力和决心是必不可缺的。参考文献1 刘笃仁，韩保君，刘靳，传感器原理及应用原理.西安电子科技大学出版社，2009年4月 2 河道清，张禾，谌海云，传感器与传感器技术.科学出版社,2008年6月 3 何希才,传感器及其应用实例.机械工业出版社，2003.8 4 康华光,电子技术基础（模拟部分）.高教出版社，2003 5 杨素行,模拟电子技术基础简明教程.高等教育出版社，2006年5月 6 刘宝玲,电子电路基础.高等教育出版社，2006年9月附录 1、系统电路原理图系统电

13、路原理图2、整机PCB电路图 3、元器件清单：名称型号数量电容4.7uf1100UF10.01UF10.22UF10.1uf2滤波电容100uf1发射管VD11VD21三极管VT80502偏置电阻1001偏置电阻1K1电阻10K1电阻LM3861音频集成功放LM3861耦合电容0.22uf1耦合电容100uf1旁路电容100 uf1应用程序清单：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DEC2BCD(X) (X/10)4)*10 + (X&0x0F) /用于将BCD码转成十进制的宏v

14、oid write_com(uchar com);void write_data(uchar dat);void init();void write_wCome();void write_time(uchar add,uchar dat);void write_xingqi(uchar dat) ;void write_riqi(uchar add,uchar dat);void write_byte(uchar dat);uchar read_byte();void s_write(uchar add,uchar dat);void s_write(uchar add,uchar dat);

15、uchar s_read(uchar add);void set_ds1302(uchar *pClock);void rw_ds1302();void keyscan();uchar data table=20 - - ;uchar data table1= : : ;uchar code wCome=SYS:Clock By: Du Fan Chen;uchar code xingqi=Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun ;uchar code time=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x2,0x10;uchar data time1=0x00,0x

16、00,0x00,0x00,0x00,0x2,0x10;uchar hour,min,sec,week,day,month,year;uchar num,sfcount,flag,flag1=0,flag2,s_stop=0,readtime=0;uchar mstcnt=0;/定时器计数，定时50ms，mstcnt满20，秒加1sbit ds1302_sclk=P25;sbit ds1302_io=P26; /ds1302 端口sbit ds1302_ce=P27;sbit acc0=ACC0;sbit acc7=ACC7;sbit lcdrs=P10; /端口定义sbit lcdrw=P11

17、;sbit lcde=P12;sbit le=P3 6;sbit leden=P25;sbit dkle=P37;sbit b=P13;/报时端口sbit sf=P15; /功能键sbit sup=P16;/调时间增加按键sbit shift=P17; /空键sbit P2_0 = P25 ;void delay(uint a);void delay1(uint a);void bz(int co,int h,int l);void keyscan();/*- 主函数-*/void main() /main函数 b=0; s_write(0x8e,0x80); /定时器初始化 TMOD |=

18、0x01; /time0为定时器，方式1 TH0=0x58; /预置计数初值,50ms TL0=0x37; EA=1; /总中断开 ET0=1; /允许定时器0中断 TR0=1; /开启定时器0 init(); while(1) keyscan(); if(flag=0&readtime=1) readtime=0; rw_ds1302(); if(sec=30&min=0&sfcount=0)/报时条件：整点和处于非调时状态 bz(60,1,1); /*- 定时器中断子程序-*/void INT_time(void)interrupt 1 using 1 TH0=0x58; /重新赋值 12

19、M晶振计算，指令周期1uS， TL0=0x37; mstcnt+; /用于计算时间，每隔50ms加1/时间处理if(mstcnt=20)/mstcnt满20即为一秒readtime=1;if(s_stop=0)sec+; elsesec=sec; if(sec=60) sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;mstcnt=0; /对计数单元的清零，重新开始计数/*-*/void init() s_write(0x90,0xa5); delay(5); lcde=0; /LCD1602初始化 le=0; leden=0; write_

20、com(0x38); delay(100); write_com(0x38); delay(50); write_com(0x38); delay(10); write_com(0x08); write_com(0x01); write_com(0x0c); write_wCome(); write_com(0x80+3); for(num=0;num15;num+) write_data(tablenum); write_com(0x80+0x40); for(num=0;num8;num+) write_data(table1num); /读取DS1302数据一次 EA=0; sec=s_

21、read(0x81); write_time(6,sec); write_com(0x80+0x40+7); min=s_read(0x83); write_time(3,min); write_com(0x80+0x40+4); hour=s_read(0x85); write_time(0,hour); write_com(0x80+0x40+1); week=s_read(0x8b); write_xingqi(week); write_com(0x80+0x0d); day=s_read(0x87); write_riqi(8,day); write_com(0x80+9); mont

22、h=s_read(0x89); write_riqi(5,month); write_com(0x80+6); year=s_read(0x8d); write_riqi(2,year); write_com(0x80+3); EA=1; void write_wCome() /开机信息显示int num;delay(1); write_com(0x80+3); for(num=0;num9;num+) write_data(wComenum); delay(100); delay(5); write_com(0x80+0x40); for(num=10;num26;num+) write_d

23、ata(wComenum); delay(50); delay(300); write_com(0x01);void bz(int co,int h,int l)int i;for(i=1;i0;i-) ds1302_io=acc0; ds1302_sclk=1; ds1302_sclk=0; ACC=ACC1; uchar read_byte() /读出一个字节 uchar i; for(i=8;i0;i-) ACC=ACC1; acc7=ds1302_io; ds1302_sclk=1; ds1302_sclk=0; return(ACC); void s_write(uchar add,

24、uchar dat)/单字节写入子函数 ds1302_ce=0; ds1302_sclk=0; ds1302_ce=1; write_byte(add); write_byte(dat); /0x80-0x00 ds1302_sclk=1; ds1302_ce=0;uchar s_read(uchar add) /单字节读出子函数 uchar temp; ds1302_ce=0; ds1302_sclk=0; ds1302_ce=1; write_byte(add); temp=read_byte(); ds1302_sclk=1; ds1302_ce=0; temp=BCD2DEC(temp

25、); return(temp); void set_ds1302(uchar *pClock) /设置ds1302的时间 uchar i; uchar add=0x80; EA=0; s_write(0x8e,0x00); for(i=7;i0;i-) s_write(add,*pClock); pClock+; add+=2; s_write(0x8e,0x80); EA=1;void rw_ds1302() /读写ds1302 EA=0; write_time(6,sec); write_com(0x80+0x40+7); write_time(3,min); write_com(0x80

26、+0x40+4); write_time(0,hour); write_com(0x80+0x40+1); week=s_read(0x8b); write_xingqi(week); write_com(0x80+0x0d); day=s_read(0x87); write_riqi(8,day); write_com(0x80+0x0c); month=s_read(0x89); write_riqi(5,month); write_com(0x80+9); year=s_read(0x8d); write_riqi(2,year); write_com(0x80+6); EA=1;void write_com(uchar com) /写命令子函数 lcde=0; lcdrw=0; lcdrs=0; delay(