無線遙控LED時(shí)鐘屏的設(shè)計(jì)

引言

LED時(shí)鐘顯示屏的長(zhǎng)時(shí)間使用，會(huì)產(chǎn)生一定的累加誤差，故使用一段時(shí)間需進(jìn)行校正，但大屏幕時(shí)鐘顯示器，通常懸掛在較高處，時(shí)間的調(diào)整與修改需工作人員爬到高處進(jìn)行操作，既不方便，又不安全，如何完善電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出安全、實(shí)用的遙控電路是很多電子愛好者一直關(guān)注的問題。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種采用無線遙控修改時(shí)鐘數(shù)據(jù)的LED時(shí)鐘顯示屏。

系統(tǒng)組成

1 遙控發(fā)射器

圖1遙控發(fā)射器框圖

遙控發(fā)射器由6個(gè)按鍵、F06A無線發(fā)射芯片、4個(gè)隔離二極管等元件組成。如圖1所示。

2 LED時(shí)鐘屏控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由J06A遙控接收模塊、單片機(jī)AT89S52、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS2321、EEPROM、LED驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。

圖2 LED時(shí)鐘屏控制系統(tǒng)框圖

硬件電路設(shè)計(jì)

1 無線電遙控發(fā)射部分

電路如圖3所示，發(fā)射元件采用自帶編碼器的F06A模塊，其發(fā)射頻率穩(wěn)定在315MHz，工作電壓范圍為3～12V，發(fā)射功率為10mW。本系統(tǒng)采用兩塊3V鈕扣電池供電，可工作半年以上。該模塊有8位/3態(tài)地址編碼，用于識(shí)別發(fā)射與接收裝置的一一對(duì)應(yīng)，以防對(duì)其他遙控電器影響而產(chǎn)生誤動(dòng)作。在安裝該模塊時(shí)，先對(duì)8個(gè)地址編碼端進(jìn)行適當(dāng)連接（編碼），如將1、2號(hào)地址接為高電平，則地址碼為11000000。有四個(gè)數(shù)據(jù)引腳D1、D2、D3、D4，本設(shè)計(jì)中四個(gè)數(shù)據(jù)端分別連接按鍵S1、S2、S3、S4，S1為功能狀態(tài)切換鍵，S2為調(diào)整“加”鍵，S3調(diào)整“減”鍵，S4為確認(rèn)鍵。同時(shí)擴(kuò)展了兩個(gè)按鍵S5、S6，分別作為開啟顯示鍵和關(guān)閉顯示鍵。LED為按鍵指示燈，S7為遙控部分電源開關(guān)。該模塊正常發(fā)射距離為10m，若外加一根長(zhǎng)約24cm的單股天線，發(fā)射距離更遠(yuǎn)。

2 遙控接收部分

遙控接收部分如圖4所示，接收模塊采用與F06A配套使用的J06A，該模的工作電壓為2.6～3.6V，接收靈敏度為5μV，其上有8個(gè)地址編端，使用時(shí)其連接必須與發(fā)射模塊的地址編碼一致。該模塊接收頻率為315MHz，它將接收到的遙控信號(hào)經(jīng)內(nèi)部解調(diào)、解碼，還原為與發(fā)射端完全相同的密碼信號(hào)，從它的四個(gè)數(shù)據(jù)輸出端一路送給單片的P1.0～P1.3口，另一路徑隔離二極管D7～D10，控制三極管Q8的導(dǎo)通，從而使單片機(jī)INTO產(chǎn)生中斷，單片機(jī)將P1.0～P1.3的信息與原設(shè)定信息進(jìn)行對(duì)比之后，從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。

圖3無線電遙控發(fā)射部分電路圖

3 DS3231實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片

DS3231是一款低成本，超高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片（RTC），片內(nèi)集成了高穩(wěn)定度、具有溫度補(bǔ)償電路的晶振，在   -40℃～+85℃范圍內(nèi)提供每年±2min的時(shí)鐘精度。與其他基于晶體的方案相比，DS3231在溫度范圍內(nèi)的時(shí)間精度提高了5倍。RTC提供秒、分鐘、小時(shí)、日、星期、月和年等信息，帶有潤(rùn)年修正，并自身帶有電池，在沒有外部電源的情況可工作10年。還提供兩個(gè)可編程鬧鐘和可編程方波輸出，I2C雙向數(shù)據(jù)總線傳輸。采用16腳封裝。

4 EEPROM 24C08

24C08是8KB的不具備加密功能的電可擦除PROM，與二線協(xié)議I2C總線兼容，采用8腳封裝，體積小，功耗低，使用方便，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有讀寫兩種操作功能，在此用于存儲(chǔ)有關(guān)遙控密碼信息和時(shí)鐘芯片信息。

5 LED驅(qū)動(dòng)電路

顯示屏驅(qū)動(dòng)部分采用MBI5001集成芯片，它既具有移位功能又有鎖存功能，為串入并出的8位寄存器。具體控制方式為第一片MBI5001的輸入數(shù)據(jù)端SDI連接到單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端，它的數(shù)據(jù)輸出端SDO連接到下一片的SDI端，各片均采用相同的方法級(jí)聯(lián)而成。各片相應(yīng)的CLK、LE、OE端分別并聯(lián)，作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)移位信號(hào)、串行數(shù)據(jù)移入鎖存器信號(hào)和鎖存器輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的連接端。

圖4 遙控接收部分電路圖

6 單片機(jī)選用AT89S52，其外部晶振頻率為12MHz。采用LED數(shù)字點(diǎn)陣作顯示器，本設(shè)計(jì)假定為顯示4個(gè)字符（根據(jù)實(shí)際具體需要設(shè)計(jì)顯示字符的個(gè)數(shù)）。單片機(jī)P2.4口與第一片顯示驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)輸入端SDI相連，進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，P2.3、P2.2口分別接所有MBI5001共用的時(shí)鐘脈沖輸入口和移入鎖存器信號(hào)輸入口，P2.1用做輸出鎖存信號(hào)輸入口。P1.0口接蜂鳴器，當(dāng)查詢到有遙控信號(hào)輸入時(shí)即鳴叫。實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS3231和EEPROM24C08都支持雙向I2C總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，P3.0、P3.1口分別為SCL和SDA輸入，它們通過I2C總線和CPU之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

軟件設(shè)計(jì)

主程序的主要功能包括：設(shè)置堆棧、定時(shí)器及串口初始化，設(shè)置中斷的有關(guān)參數(shù)，并初始化一些要用到的寄存器和標(biāo)志，完成鍵盤監(jiān)控功能，以便當(dāng)有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的操作；當(dāng)沒有接鍵按下時(shí)，讀取DS3231的時(shí)鐘數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如時(shí)鐘數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū)等，最后還要將顯示緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)送串行顯示。如圖5所示。

圖5主程序流程圖