基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究
P1.5引脚，进行时钟控制。数据输入/输出端I/O接单片机P1.6 引脚，进行数据传输。
图 3-8 DS1302与单片机接口电路连接原理图
3.2.4.2 硬件时钟芯片的引脚功能极其工作原理
RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。
RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数 据传送被初始化，允许对DS1302迸行操作．如果在传送过程中RST置为低电平，就会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≥205V之前，RST 必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数 据输入输出端（双向），后面有详细说明。SCLK始终是输入端。
硬件时钟芯片DS1032与微处理器进行数据交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB(D7)必须为逻辑1，如果D7=0，则禁止写DS1032，即写保护；D6=0，指定时钟数据，D6=1,指定RAM数据；D5-D1指定输入或输出的特 定寄存器；最低位LSB(D0)为逻辑0，指定写操作（输入），D0=1，指定读操作(输出)。 在DS1032的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1032必须首先发送命令字节。 若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下2个SCLK周期的上升沿输入 数据字节，或在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。DS1032与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为COH～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性
11
基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究
读、写所有的 RAM的31个字节。 要特别说明的是备用电源，可以用电池或者超级电容器(0.1F以上)。虽然DS1032 在主电源掉电后的耗电很小，但是，如果要长时间保证时钟正常，最好选用小型充电 电池，以用老式电脑主板上的3.6V充电电池。如果断电时间较短（几小时或几天），就可以用漏电较小的普通电解电容器代替。100μF就可以保证1小时的正常走 时。DS1032在第一次加电后，必须进行初始化操作。初始化后就可以按正常方法调整时间。
3.2.5系统看门狗电路
在单片机工作过程中，不可避免的回由于外界的干扰而产生程序跑飞，死机
甚至照成整机瘫痪等情况，为了能够恢复单片机的工作，只能采用复位的方法。虽然在程序设计中，可以使用软件陷阱的方法来减少这种情况的发生，但是不能完全解决这个问题，因此还应该在硬件设计中使用看门电路，这样的单片机发生死机的情况下，看门狗将产生一个复位信号给单片机，使单片机复位，重新执行程序。现在的MCU被集成了越来越多的功能，有的集成了看门狗，如IMP813L。由于系统需要看门狗和EEPROM所以本硬件设计中使用美国XICOR公司生产的芯片X5045。
X5045具有三种功能：看门狗定时器，复位控制和EEPROM集成在单个8引脚封装的CMOS器件内，将电源监控和看门狗功能与高速三线非易失性存储组合在一起，从而在很大程度上降低了系统成本减少了系统并减少了对电路板空间的要求，X5045的引脚排列如图3-9。
12
基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究
图 3-9 X5045的引脚排列
看门狗定时器的预置时间是通过X5045的状态寄存器的相应位来设定的。如表格3-2状态寄存器所示，X5045状态寄存器共有6位有含义。其中WDI、WDO和看门狗电路有关，其余位和EEPROM得工作设置有关。
表3-2 状态寄存器
D7 X D6 X D5 WD1 D4 WD0 D3 BL1 D2 BL0 D1 WEL D0 WIP WD1=0,WD0=0,预置时间为1.4秒。 WD1=0,WD0=1，预置时间为0.6秒。 WD1=0，WD0=0,预置时间为0.2秒。 WD1=1,WD0=1,禁止看门工作。
看门狗电路的定时时间的长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。
本系统中X5045的硬件连接图如图3-10所示
图 3-10 本系统中X5045的硬件连接图
系统数据存储及故障保护部分由X5045组成，X5045是一种串行通讯的512字节EEPROM，同时兼有看门狗和电源监控功能，X5045有三种可编程看门狗周期，上电和VCC低于检测门限时，输出复位信号，X5045输出复位电平有效，为了复位更加可靠，其复位输出端外接一个10K的上拉电阻，并与AT89C52的复位端相连，看门狗能在电源上电、掉电期间产生一个复位信号。该芯片还带有一个104
13
基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究
秒的看门狗定时器可监控单片机的工作。如果在1.4秒内未检测到其工作，出现故障，内部定时器将使看门狗WDI处于低电平状态，为系统提供保护，避免死机程序跑飞货进入死循环等意外的发生。
X5045代表了新一代串行EEPROM的发展趋势，它的运用极大的节省了系统空间和资源，同时简化了电路设计，缩短产品开发周期。
3.2.6 遥控键盘管理模块电路
红外遥控键盘是目前使用最广泛的一种遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其他小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅可靠而且能有效地隔离电气干扰。我们采用市场上很容易就能买到，且信号较稳定的JVC：RM-C457型号遥控器作为灯光控制的键盘。 3.2.6.1 红外遥控数据流的编码结构
为了使系统具有较强的抗干扰能力，信号的码流绝大多数采用“重复”发送方式，但其重复规则有所不同，可概括为以下几种：
（1） 简单重复方式，即将数码进行简单重复发送；
（2） 有引导码的数据重复方式，引导码主要是为了保证接收同步； （3） 重复码方式，为了降低功耗，第一组数据发送出去后，每隔一定时间
仅发出一个窄脉冲，称为重复码；
3.2.6.2 红外遥控数据流的识别
选用遥控器键盘的时候，原本我们并不知道其具体的编码规则及数据码流。本人采用顾伟电子实业有限公司生产的GDS-815/820/840系列的数字储存示波器，来采集遥控器发出的键码信号并总结码流方式，以备遥控器的软件设计使用。
每个键的信号测量数据如表3-3，X1表示引导码的宽度，X2表示识别码和数据码的总宽度，其宽度单位为 ms。由表中数据可以计算出X1的平均值为16.3ms。
表3-3 每个键的信号测量数据单位：ms X1值 X2值 16.3 23.3 14.9 24.2 16.7 22.3 16.3 25.3 16.2 23.3 16.5 23.8 16.4 23.6 16.5 22.4 17.0 22.2 14
基于单片机控制的教室灯光自动控制器的研究
由此可知当一个键被按下延迟40ms时，这40ms发射代码由一个起始码（16.3ms）和一个16位数据码（23.35ms）组成。如果按键下超过40ms仍不松开，接下来发射重复代码，仍为一个起始码（16.3ms）和一个16位数据码（23.35ms）组成。
采用脉宽制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms，周期为2.25ms的组合表示二进制“1”。解码的关键是如何识别“0”和“1”，由示波器采集的信号及位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的高电平的宽度不同，“0”为0.56ms，“1”为1.68ms，所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，早开始延时0.56ms，诺读到电平为低、说明该位为“0”，反之则为“1”。
遥控器的数据流识别后，就为遥控器的软件设计提供了依据。本系统采用微机一体化红外接头，适合各种红外线遥控和红外线数据传输的红外线接收器其红外线接收器如图3-11。此红外线接收器是一种集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，只是焊上一个10mf的滤波电容，可以使接收器工作更可靠。遥控器信号的接收模块与单片机的连接如图3-12，ceiptl有三个引脚，为接收器的引脚。接收器输出端外接单片机的P3.2端口，便于遥控信号采集。
图 3-11 红外线接收器
15
