单片机毕业设计论文_红外线遥控窗帘智能系统设计

摘要

本文首先介绍了智能家居的基本知识及其应用前景，进而阐明了开发作为智能家居中一个很重要部分——红外线遥控自动窗帘的意义。随后着重介绍了开发单片机控制的红外线遥控窗帘系统所用到的集成芯片STC89C52、DS1302芯片、红外线发射接收器等硬件的结构原理。本文采用分块的模式，对整个系统的硬件电路设计进行分析，分别给出了系统总体框图、电源电路、时钟DS1302电路、鸣响电路、红外线接收电路、电机控制电路、显示电路，并对相应电路设计进行了相关的阐述。随后讲述了软件的编写思路，也是采用分块的模式，分别写出了红外线解码程序、时钟芯片DS1302控制程序、LCD液晶显示程序、遥控控制程序的编写思路，每一模块都画出了其方框图，看起来一目了然。

最后通过仿真调试，时钟，手动开关窗帘，自动开关窗帘等控制方面的设计上基本达到了预期目的。当然，该系统在一些细节的设计上还需要不断的完善和改进。

关键词:时钟芯片，单片机，红外线，窗帘。

目录

第1章.绪言 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2国内外概况 (1)

1.3课题的研究工作 (2)

第2章.单片机简介 (4)

2.1单片机的发展 (4)

2.2单片机的特点 (5)

2.3单片机的应用 (5)

第3 章.系统设计 (6)

3.1系统方案确定 (6)

3.2核心芯片结构原理介绍 (7)

3.2.1 中央控制器——STC89C52RC (7)

3.2.2时钟芯片DS1302 (10)

3.2.3 储存器件AT24C02 (12)

3.2.3红外接收HS0038 (14)

3.2.4液晶显示器LCD1602 (14)

3.3硬件电路原理设计 (18)

3.3.1电源部分 (18)

3.3.2显示电路 (18)

3.3.3红外接收电路 (19)

3.3.4时钟电路 (20)

3.3.5数据存储电路 (20)

3.3.6光控测光电路 (21)

3.3.7电机执行电路 (21)

3.3.8窗帘框架构造设计 (22)

3.4软件设计 (23)

3.4.1红外解码 (23)

3.4.2 LCD1602显示程序 (24)

3.4.3 DS1302的控制程序 (25)

3.4.4数据存储程序 (28)

第4章.调试 (30)

第5章.总结 (32)

第6章.致谢 (33)

参考文献 (34)

附录： (35)

原理图： (35)

源程序： (36)

第1章.绪言

本章阐述了单片机控制的红外线遥控自动窗帘系统的市场价值、研究背景、国内外的现状、以及发展方向，明确指出了单片机控制的红外线遥控自动窗帘系统所面临的问题及一些解决方案。

1.1课题背景

生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流[1]。单片机控制的自动窗帘遥控系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。所以该产品能形成大规模生产，很快会普及全国市场，产生巨大的经济效益；另外，除了广大市民住宅使用外，该遥控窗帘器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所，因此该产品具有广阔的市场前景。

遥控自动窗帘系统在我国还刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用自动窗帘系统具有重要的现实意义。其一，改变人们的生活方式。单片机控制的遥控自动窗帘系统具有丰富的智能化功能，为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。单片机控制的遥控自动窗帘只用一个多功能遥控器就能控制和监测住房的窗帘开关问题，给人们日上生活带来极大的方便。这些都将改变人们传统的生活方式，并提高了人们的生活质量。其二、牵动一大批产业。单片机控制的遥控自动窗帘产品面向家庭用户，其应用市场是庞大的，发展前景也是广阔的，必将吸引大批有远见的各类企业介入，从而牵动一大批产业的发展。这里最先受益的应该是房地产业，单片机控制的遥控自动窗帘不仅是一个很好的概念与“卖点”，同时也是直接提升住宅档次的一个条件，这将会给房地产商带来新的利润空间。在家居集成化、网络化的趋势下，家居集成也成为一种潮流，许多更专业的、美观的、智能化的家居集成产品相继出现。其三，开拓一个崭新的市场。遥控自动窗帘系统牵动了许多的行业，它将不仅仅是目前的IT系统集成商或建筑弱电工程总包商的市场，而且是专业公司和智能化装饰公司的市场。

1.2国内外概况

在欧美等发达国家，电动窗帘已广泛应用。在10年前，电动窗帘就已经进入我国，可一直没有大的推广，这两年，随着电控技术的不断提高及价格的不断下降，电动窗帘热才又卷土重来。据了解，全国共有170多种电动窗帘器获得了国家专利，但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要500块。

尽管遥控自动窗帘系统在国内是一个新兴的行业，但是，它也正以不可抵挡

之势迅速崛起。遥控自动窗帘系统走进中国以来，在短短四年的时间里，遥控自动窗帘系统生产商由最初的几家公司增加到如今的百余家企业，其行业发展之迅速是目前国内任何其它行业所无法比拟的。目前，我国遥控自动窗帘系统生产厂商、分销商、集成商与装饰公司都形成了相当规模，不少国内知名企业纷纷涉足遥控自动窗帘系统行业，如青岛海尔、清华同方、TCL等，并涌现出一些较具影响力的智能家居专业厂商，如上海索博智能电子有限公司、北京九州易居科技有限公司、天津瑞朗智能家居电子科技有限公司、深圳市正星特科技有限公司等。自动窗帘产品已开始走进中国的家庭。具报道，我国2004年售出商品房1.9亿m2,如果每20 m2需要一套窗帘架产品，仅此一项就可以年新增窗帘架产品近千万套加上。年新增窗帘架产品市场需求将不低于2000万套。如果单片机控制的遥控自动窗帘，销售占市场的5%左右，就可实现年产值上亿元。

随着自动窗帘热潮在世界范围内的日渐兴起，随着中国电子技术的飞速发展、人们生活水平的不断提高以及智能电子技术在生活中的广泛应用，自动窗帘已经成为未来家居装饰潮流发展的最新方向，在不久的将来，没有自动窗帘系统的住宅肯定不合潮流。从目前的发展趋势来看，在未来的20年时间里，自动窗帘行业将成为中国的主流行业之一，其市场的发展前景是非常广阔的。

1.3课题的研究工作

智能家居系统是一个大的社会系统工程，我们应当加快我国智能家居标准化进程。自动窗帘系统作为智能家居中一个很重要的部分，需要在我国智能家居这一领域，建立起一个具有中国特色的新兴、健康的产业链。让自动窗帘系统在我国并不是远在天边，而是近在眼前。现有的电动窗帘机的控制方式有固定式开关控制、遥控、光控、声控等，其中以前两种形式居多。就实用程度和经济角度来说，用固定式开关控制方式较好，这是因为窗帘的开闭不像电视机等家电产品开闭得那样频繁，每天开闭的次数不多，因此安装在固定的地方使用也相当方便，如把开关装在床头柜等电器综合控制系统中，睡在床上就能控制窗帘的开闭。利用触摸开关，实现全自动断电，既安全又节能，但最重要的一点就是没有实现完全的自动化，没的摆脱对人的依赖作用。而采用遥控控制时，需要候机电源，不可能完全断电而且增加遥控功能，也增加了成本，售价也相应提高。

窗帘机的控制方式大体上有三种：声控、光控、时控，声控和遥控属于半自动类；而光控虽属全自动式，但因光敏器件的灵敏度，冬夏等不同季节的光照度的不同，以及人们对起闭窗帘在时间上的要求不同，而难以实施和普及。因此，时控式的全自动窗帘机便成了专业以及业余电子设计人员的热门课题。根据以上自动窗帘有些不能实现完全的自动化；有些虽然实现了完全的自动化，但结构复杂，性能不够稳定；有些虽然实现了完全的自动化，且性能还可以，但价格昂贵不适合普通消费者使用。所以我想利用价格相对便宜的红外线遥控发射芯片、单

片机作为主要控制器件，来完成该系统的设计。该系统主要有如下几方面的特点：（1）发射红外线的发射装置采用一般彩色电视机的遥控器，这样既方便又实惠，可谓一物两用。

（2）时间控制开关窗帘。通过对DS1302芯片的设定，让用户可以随自己的生活习惯方便的自动开关窗帘，无需手动。

（3）采用红外遥控方式，不会干扰其它电器的正常工作，也不会影响邻近的无线设备。超距离遥控，可达8～9m。

（4）另一种控制方式为手动控制方式，防止停电后采用手动控制。

（5）美观。以往的遥控电动窗帘都是向一边拉或向上拉，而本设计为向两边打开，随个人的爱好可以控制其大小。

（6）体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、经济实用、工作可靠。

第2章.单片机简介

单片微型计算机简称单片机，又称为嵌入式微控制器(Embedded microcontroller)。常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳以大规模集成电路为主组成的微型计算机，它的诞生是计算机发展史上一个新的里程碑。

单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。

2.1单片机的发展

单片机从诞生至今已经经历了4个发展阶段，分别是：

第一阶段（1974－1976年）：单片机初级阶段。因工艺限制，此阶段的单片机采用双片的形式而且功能比较简单。例如仙童公司生产的F8单片机，只包括了 8位CPU,64个字节的RAM，和两个并行口，需要加一块具有1KB ROM、定时器/计数器和两个并行口的3851芯片才能组成一台完整的计算机。

第二阶段（1976－1978年）：低性能单片机阶段。此阶段的单片机已成为一台完整的计算机，但内部资源不够丰富，以Intel公司生产的MCS-48系列为代表，片内集成了8位CPU、8位定时器/计数器、RAM和ROM等，但无串行口，中断系统也比较简单，片内RAM和ROM容量较小且寻址范围不大于4KB。

第三阶段（1978－1982）：高性能单片机阶段。此阶段的单片机内部资源丰富，以Intel公司生产的MCS-51系列为代表，片内集成了8位CPU、16位定时器/计数器、串行I/O口、多级中断系统、RAM和ROM等，片内RAM和ROM容量加大，寻址范围可达64KB。有的型号内部还带有A/D转换器。

第四阶段（1982－）：8位单片机得巩固发展及16位、32位单片机推出阶

段。16位单片机以Intel公司生产得MCS-96系列为代表，在片内带有多通道A/D 转换器和高速输入/输出（HSI/HSO）部件，中断处理和实时处理能力很强。

目前单片机的品种众多，其中性能优良的8位单片机在今后若干年内仍然将是工业检测、控制应用领域中的主角。

2.2单片机的特点

（1）小巧灵活、成本低、易于产品化。能利用它方便地组装成各种智能式测控设备及各种智能仪器仪表，很容易满足仪器设备既智能又微型化的要求。（2）可靠性高、适用的温度范围宽。单片机芯片一般是按工业测控要求设计的，能适应各种恶劣的环境。这一点是其他机种无法比拟的。

（3）易扩展、控制能力强。通过单片机本身或扩展可以方便地构成各种规模地应用系统及多机和分布式计算机控制系统。

（4）指令系统相对简单，较易掌握，且指令中又较丰富地逻辑控制功能指令，能较方便地直接操作外部输入输出设备。

由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等独特优点，已成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，具有广泛的发展前景。单片机技术的应用，使得许多领域的技术水平和自动化程度大大提高，可以说，当今世界正面临着一场以单片机（微电脑）技术为标志的新技术革命。

2.3单片机的应用

可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，

第3 章.系统设计

3.1系统方案确定

这次设计题目为单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电

子产品中也用到了红外控制。随着窗帘红外控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的窗帘控制器应运而生。

实现这种控制目的的方案有3个。

方案（一）自动控制系统。（采用A/D 转换器）

方案（二）模拟集成控制器自动控制系统。（采用V/F 转换电路）

这二个方案都是采用单片机控制，液晶显示模块LCD 显示。

方案（一）的系统框图如图3-1：

图3-1 方案一的原理框图

STC89C52是一款采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标

准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容的单片机，其主要性能特点有：

（1）高性能、低功耗的8Byte 微控制器，RISC 精简指令集机构，指令功能

强大，且多数为单周期指令，具有低功耗的闲置和掉电控制模式、5个中断源、两个16位定时器/计数器等功能。

（2）片内集成4KB 可编程闪烁存储器，可进行1000次以上写/擦循环操作，数据保留时间可达10年，支持三级程序存储器锁定。

（3）丰富强大的外部接口性能：32可编程I/O 线，可编程串行通道，片内

振荡器和时钟电路。

采用LG28显示模块41BH 数码管，动态扫描，8550三极管位选驱动 ， AT89C51微处理器P0口直接段选实现小时、分钟显示，具有显示亮度强、稳定性能好、显示误差少等优点。

方案（二）的框图如图3-2：

红外发送模块 电源模块 键盘模块 液晶模块 红外接收模块 STC89C52

图3-2 方案二的原理框图 该窗帘控制器采用STC89C52单片机的最小系统设计，控制一个220v 的可逆、变速电动机控制窗帘的拉开和关闭。窗帘控制器可以使用红外遥控器进行远程手动开、手动关和手动停控制；还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置。 该红外遥控窗帘可谓是一款多功能的窗帘控制器窗帘控制器原理图。

经过论证选择方案二。

3.2核心芯片结构原理介绍

为使基于单片机控制的红外线遥控系统在实际使用过程中方便快捷，并且具有较高的性能/价格比，所以对该系统的原器件作了精心挑选。按在实际工作中的作用，可分为以下几个部分：STC89C52RC 单片机是整个电路的核心，它控制其它模块来完成各种复杂的操作；红外线一体化接受头负责接受命令；芯片DS1302负责时钟的运行及设置参数。AT24C02用来存储数据。

3.2.1 中央控制器——STC89C52RC

STC89C52RC 是由宏晶公司推出的一种小型单片机，其主要特点为采用Flash 存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存储器制造技术制造，将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，可以很快被中国广大用户接受。其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

3.2.1.1 STC89C52RC 的特点

STC89C52RC 有很宽的工作电源电压，可为2.7～6V,当工作在3V 时，电流相当于6V 工作时的1/4。STC89C52RC 工作于12Hz 时，动态电流为5.5mA ，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA 。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。 STC89C52RC 具有以下几个特点：

·STC89C52RC 与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；

·片内有4k 字节在线可重复编程快擦写程序存储器；

·全静态工作,工作范围:0Hz ～24MHz ；

·三级程序存储器加密；

·128×8位内部RAM ；

遥控器 STC89C52

单片机

步进电机 红外接收

模块

·32位双向输入输出线；

·两个十六位定时器/计数器

·五个中断源,两级中断优先级；

·一个全双工的异步串行口；

·间歇和掉电两种工作方式

·超强抗干扰: 高抗静电(ESD保护) ,轻松过 2KV/4KV快速脉冲干扰；

·宽电压,不怕电源抖动；

·宽温度范围,-40℃~85℃；

·禁止ALE输出;；

·超低功耗:

1 、掉电模式:典型功耗<0.1 μ A ；

2 、空闲模式:典型功耗2mA ；

3 、正常工作模式:典型功耗4mA-7mA ；

4 、掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便

携设备等.；

3.2.1.2 STC89C52RC引脚功能

1电源:

①VCC - 芯片电源，接+5V；

②VSS - 接地端；

2.时钟:

XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。

3.控制线:

控制线共有4根：

ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲

① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输

入编程脉冲。

PSEN:外ROM读选通信号。

RST/VPD:复位/备用电源。

① RST（Reset）功能：复位信号输入端。

② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

① EA功能：内外ROM选择端。

② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编

程电源Vpp。

4.I/O口线：P0、P1、P2、P3共四个八位口。

? P0口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对

外部存储器的读/写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地图

1址。由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地

址锁存,信号用ALE 。

? P1口是专门供用户使用的I/O 口,是准双向口。

? P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P2

口也可以作为用户I/O 口线使用,P2口也是准双向口。

? P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或

第二I/O 功能。作为第一功能使用时操作同P1口。P3口的第二功能

如表2.1所示。

表1 P3口第二功能 端口引脚

各个功能 P3.0

RXD （串行口输入端） P3.1

TXD （串行口输出端） P3.2

INT0_________(外部中断0请求输入端，低电平有效) P3.3

INT1________(外部中断1请求输入端，低电平有效) P3.4

T0（定时器/计数器0计数脉冲输入端） P3.5

T1（定时器/计数器1计数脉冲输入端） P3.6 W R _______(外部数据存储器写选通信号输入端,低电平有

效)

P3.7 R D ______（外部数据存储器读选通信号输入端，低电平有效）

3.2.1.3时钟电路和复位电路

1）时钟产生电路

片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU 的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在 1.2MHz ～24MHz 之间选取。C1、C2是反馈电容，其值在20pF ～100pF 之间选取，典型值为30pF 。本电路选用的电容为30pF ，晶振频率为12MHz 。

振荡周期＝s μ121；

机器周期s S m μ1=

指令周期＝s 4~1。

XTAL1和XTAL2：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。即用来连接8051片内OSC 的定时反馈回路，如图3.5所示。石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V 左右的正弦波，以便使MCS-51片内的OSC 电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，OSC 的输出时钟频率fosc 为0.5MHz-16MHz ，典型值为12MHz 或者11.0592MHz 。电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30pF ，调节它们可以达到微调fosc 的目的。如图

3-3.

图3-3 时钟电路

2）单片机复位电路

图3-4为单片机复位电路。单片机在开机时都需要复位，以便中央处理CPU 以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST 引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。MCS-51单片机的RST 引脚是复位信号的输入端。例如：若MCS-51单片机时钟频率为12MHz ，则复位脉冲宽度至少应该为2μs 。

图3-4 复位电路

3.2.2时钟芯片DS1302

DSl302是美国Dallas 公司生产的一种串行实时时钟/日历芯片，以串行方式与单片机进行数据传送，它能够向单片机提供：秒、分、时、日、月、年、及星期等实时时间信息，并能够对闰年天数自动调整，日历有效至2100年。DSl302由双电源中较大者供电，使系统在没有主电源的情况下也能保持时钟的连续运

行。片内具有31个字节静态RAM，可用来保存重要数据。DSl302具有引脚少、体积小、价格低等优点，得到了广泛应用。但由于其时序要求比较严格，应用程序不易编写，给开发者带来不便。为此，本文对其进行详细分析和阐述并在分析其时序的基础上给出了DSl302与单片机连接的接口电路和通讯子程序。

3.2.2.1 DS1302的引脚排列及其内部结构

DS1302的引脚排列如图3-5所示，其引脚描述如表2.2所示。

图3-5 DS1302的引脚排

表2 DS1302引脚描述

引脚号符号描述引脚号符号描述

1 Vcc2备用电源引脚 5 复位引脚

2 X1晶振引脚 6 I/O数据输入/输出引脚

3 X2晶振引脚7 SCLK串行时钟输入引脚

4 GND电源地引脚8 Vcc1主电源引脚

DS1302串行实时时钟芯片主要由移位寄存器、控制逻辑、振荡器、实时时钟及31个字节RAM组成,其内部结构如图2.7所示。数据传送前，必须把置为高电平且把提供地址和命令信息的8位字节装入到移位寄存器。在进行单字节传送或多字节传送时，开始的8位命令字节用于指定40个字节(31个字节RAM和9个字节时钟寄存器)中哪个将被访问。

表3 DS1302寄存器

寄存器名

命令字

取值范围

各位内容

写读7 6 5 4 3 2 1 0

秒寄存器80H 81H 00--59 CH 10SEC SEC

分钟寄存器82H 83H 00--59 0 10MIN MIN

小时寄存器84H 85H 01--12或00--23 12/24 0 A/M HR HR

日期寄存器86H 87H 01--28,29,30,31 0 0 10DATE DATE

月份寄存器88H 89H 01--12 0 0 0 10M MONTH 周日寄存器8AH 8BH 01--12 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器8CH 8DH 00--99 10 YEAR YEAR

3.2.2.2 DS1302数据传输方式

对DS1302 进行任何数据传送时, 第一个数据字节必须是命令字节, 格式如图3-6所示, 其最高有效位MSB (位7) 必须为逻辑1。如果它是零, 禁止写DS1302。位6为逻辑0 时指定传送时钟/日历数据; 逻辑1指定传送RAM数据。位1至5 指定进行输入或输出的特定寄存器的地址。最低有效位LSB (位0)为逻辑0 时指定时进行写操作(输入) ; 逻辑1指定进行读操作(输出)。命令字节总是从最低有效LSB (位0) 开始输入[12]。

图3-6 地址/命令字节

时钟芯片DS1302是采用I2C总线来传输数据的。I2C(Inter－Integrated 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。I2C总线产生于在80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务

器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。

I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。由于接口直接在组件之上，因此I2C

总线占用的空间非常小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本。总线的长度可高达25英尺，并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个

组件。I2C总线的另一个优点是，它支持多主控(multimastering)，其中任何能

够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。一个主控能够控制信号的传输和时

钟频率。当然，在任何时间点上只能有一个主控。

3.2.3 储存器件AT24C02

1 概述

AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节，CATALYST

公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓

冲器。该器件通过IC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。

图3-7 AT24C02管脚配置

2功能描述

AT24C02支持IC，总线数据传送协议IC，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上。

表4管脚描述

管脚名称功能

A0、 A1、 A2 器件地址选择

SDA 串行数据/地址

SCL 串行时钟

WP 写保护

VDD +1.8V—6 V工作电压

Vss 地

SCL 串行时钟：

AT24C02串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚。

SDA 串行数据/地址：

AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA 是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或（wire-OR）。A0、A1、A2 器件地址输入端：

这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为0。当使用AT24C02 时最大可级联8个器件。如果只有一个AT24C02被总线寻址，这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）可悬空或连接到Vss，如果只有一个AT24C02 被总线寻址这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）必须连接到Vss。

WP 写保护：

如果WP管脚连接到Vcc，所有的内容都被写保护只能读。当WP管脚连接到Vss 或悬空允许器件进行正常的读/写操作。

3.I2C总线的基本结构：

采用I2C总线标准的单片机或IC器件，其内部不仅有I2C接口电路，而且将内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。CPU不仅能通过指令将某个功能单元电路挂靠或摘离总线，还可对该单元的工作状况进行检测，从而实现对硬件系统的既简单又灵活的扩展与控制。在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。

在I2C总线技术规范中，开始和结束信号（也称启动和停止信号）的定义如图2所示。当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA由高电平跳变为低电平定义为“开始”信号，起始状态应处于任何其他命令之前；当SCL线处于高电平时，SDA 线发生低电平到高电平的跳变为“结束”信号。器件将处于备用方式（Standby MODE).开始和结束信号都是由主器件产生。在开始信号以后，总线即被认为处于忙状态；在结束信号以后的一段时间内，总线被认为是空闲的。I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位(R/W)读写控制。方向位为“0”

表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。开始信号后，系统中的各个器件将自己的地址和主器件送到总线上的地址进行比较，如果与主器件发送到总线上的地址一致，则该器件即为被主器件寻址的器件，其接收信息还是发送信息则由第8位(R/W)确定。

3.2.3红外接收HS0038

红外接收探头，接收红外信号频率为38kHz，周期约26μs。如图3-8。.

图3-8 HS0038红外接收器件

红外接收头电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接受、放大、检波、整形集一体，并且输出可以让单片机识别的TTL信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。在本系统中我们采用红外一体化接收头HS0038，外观图如图3 所示。HS0038 黑色环氧树脂封装，不受日光、荧光灯等光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达35m。它能与TTL、COMS 电路兼容。HS0038 为直立侧面收光型。它接收红外信号频率为38 kHz,周期约26 μs，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL 电平的编码信号。三个管脚分别是地、＋5 V 电源、解调信号输出端。

红外接收部分主要是对红外载波信号进行解调放大整形等由于市场上已经有集成解调放大整形输出的红外接收头所以我们只用考虑怎样能准确计算出红外编码脉冲时间就可以了通常我们在计算红外编码脉冲时间时一般把接收程序放在中断程序中一旦有红外信号则马上进入中断程序中并启动定时器对红外信号延时时间进行定时一旦计算判断出是起始位则准备进行指令码的定时计算如果没有检测到起始位就不能检测指令码而是继续检测起始位的出现当指令码全部接收完毕后可根据指令码的命令执行相应的动作

在红外接收时要注意抗干扰因为遥控窗帘接收阳光照射的时间和强度都很大因此主机接收到的红外线干扰信号也很强所以一方面要加强主机接收头的避光措施另一方面要在红外接收软件中设置接收红外编码信号延时时间的上限和下限依次来达到最佳的抗干扰效果

3.2.4液晶显示器LCD1602

液晶是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始广泛应用在轻薄型显示器上。

液晶显示器（LCD）的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。1602液晶每行可显示16个字符，一共可以显示两行。液晶显示器采用目前使用的比较广泛的字符型液晶显示器1602。1602液晶模块内

部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。

1.引脚功能说明

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表10-13所示:

表5引脚接口说明表

编号符号引脚说明编号符号引脚说明

1 VSS 电源地9 D

2 数据

2 VDD 电源正极10 D

3 数据

3 VL 液晶显示偏压11 D

4 数据

4 RS 数据/命令选择12 D

5 数据

5 R/W 读/写选择13 D

6 数据

6 E 使能信号14 D

7 数据

7 D0 数据15 BLA 背光源正极

8 D1 数据16 BLK 背光源负极

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：液晶显示偏压；

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”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：数据/命令选择；

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：读/写选择；

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共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：使能信号；

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

2.1602LCD的RAM地址映射

控制器内部带有80B的RAM缓冲区，对应关系如图3-9所示

图3-9 1602LCD内部RAM显示地址

当我们向00～0F、40～4F地址中的任一处写显示数据是，液晶都可以立即显示出来，当写到10～27、50～67地址是，必须通过移屏指令将它们移入可显示区域方可正常显示。

3.控制指令

表6控制命令表

序号指令D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

1 清显示0 0 0 0 0 0 0 0

2 光标返回0 0 0 0 0 1 *

3 输入模式0 0 0 0 0 1 I/D S

4 显示开/关控制0 0 0 0 1 D C B

5 光标或字符移位0 0 0 1 S/C R/L * *

6 置功能0 0 1 DL N F * *

1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。

指令2：光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电

平则无效。

指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低

电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪

烁。

指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的

点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。

3.3硬件电路原理设计

电源部分、显示部分、红外线接收部分、数据储存部分、光控电路测光部分、电机控制执行部分

3.3.1电源部分

通过一带有整流电路的12V变压器外接市电（220V）后，输入直流12V电压。左边两个是12伏的电源滤波电容，一般大电容旁边并联一个小电容的目的是降低高频内阻，因为大的电解电容一般采用卷绕工艺制造，所以等效电感较大，小电容可以提供一个小内阻的高频通道，降低电源全频带内阻。同时经过3端集成稳压器LM7805稳压后输出+5V电压VCC,为讯响电路、红外接收电路、显示电路提供电源，5V电源经过二极管D5、限流电阻R1=5K后，为单片机及DS1302提供VDD电压，BATTERY是直流供电电源，电压为3V～3.6V,在本电路中为了节省成本，使用两节5号可充电电池，C6和C7是单片机电源滤波电容。平时交流电正常的情况下，VDD电源为单片机及DS1302供电的同时，也为电池浮充电，大大延长了电池的使用寿命，当交流电停电的时候，电池为单片机及DS1302供电，单片机及DS1302在掉电状态下维持时钟的正常。在控制器设置成手动控制时，单片机除执行任务外，均处于睡眠状态，遥控器信号的到来，单片机从睡眠中唤醒，恢复正常工作，所以手动状态下当交流停电时，电池的耗电电流更小。

图3-10 电源电路

3.3.2显示电路

显示电路设计采用的是液晶LCD1602来显示实时时间、调开窗帘时间、关窗帘时间等内容。

P0口作为数据口连接LCD1602的7～14口，来传输数据及指令，由于P0口带负载能力差，故需接上拉电阻。P2.5接LCD1602的4脚RS（数据/命令选择端），P2.6接LCD1602的5脚R/W（读写选择端），P2.7接LCD1602的6脚E（使能信