基于单片机系统的手持编址器硬件设计原理和方法

基于单片机系统的手持编址器硬件设计原理和方法

刘晓谭鹏超

刘晓谭鹏超河南辉煌科技股份有限公司450001

摘要手持编址器广泛的应用在智能开关系统中，本文提出了手持编址器的硬件设计原理和方法，并简要介绍了系统硬件电路的设计原理和实现的功能。

关键词MCU模块电源模块红外收发模块液晶显示模块蜂鸣器模块键盘模块

1．硬件设计

1.1：硬件整体结构

手持编址器在硬件上，是一个以单片机为核心的小系统。由于他是手持设备，体积要尽量小，所以系统中没有扩展外部EPROM和外部RAM，而是将程序和数据都放到了单片机自带的内部ROM和RAM中了。另外，系统由3节1.5V干电池供电，所以系统设计时还要注意功耗问题。

总的来说，系统有以下几个功能模块构成：电源调理模块、键盘模块、液晶显示模块、红外收发模块、蜂鸣器模块，下面逐一作详细介绍：

1.2：MCU模块

手持编址器使用的MCU是ATMEL公司生产的AT89C52。AT89C52是当今最流行的MCU之一，和MCS-51系列微处理器兼容。他片内有8K字节可编程的FlashROM（可以擦写1000次），256个字节的RAM。

AT89C52的复位电路如图1所示。AT89C52是高电平复位，在复位电路中，加入了一个二极管，是为了保证在VCC消失时，将电容上的电荷快速放掉。

1.3：电源模块

因为编址器是手持设备，所以他的4.5V供电电源由3节1.5V的干电池直接提供。但是，手持编址器中采用的液晶是3.3V供电的，所以我们使用了3.3V的稳压块HT7533将DC4.5V变换成DC3.3V。同时，由于模具、结构以及降低功耗等原因，在电源模块中，加入了拨动开关。这样，当手持编址器不使用时，就可以把电源完全断掉，不至于让电源产生额外的损耗。当使用手持编址器时，打开开关，4.5V干电池通过VDD端开始直接给单片机以及外围电路供电，同时，DC4.5V通过HT7533变换成DC3.3V(VCC)，给液晶供电。

1.4：红外收发模块

手持编址器对控制类和驱动类模块进行地址编程时，我们使用了红外的方式进行串行通信。

由于手持编址器不需要像遥控器那样进行远距离的操作，所以我们没有将信号采用载波的方式进行通信，而是直接把发射和接收引脚接到了AT89C52的串口上，这样可以简化硬件和软件设计。

（1）发射部分的电路

由于AT89C52的串口在正常情况下，处在高电平状态，所以红外发射时的第一级放大电路采用了NPN型的三极管8550。发射电路将TXD的信号进行了两级放大，这样流过发射管LED1的电流有20mA左右，此发射功率完全可以符合要求。

（2）接收部分的电路

当接收到控制类模块或者驱动类模块的红外发射信号后，接收电路中的LED1导通，同时Q1和Q2也导通，这样接收到的信号进行了两级放大，控制类模块和驱动类模块发出的信号可以准备无误的被单片机的RXD口接收。

1.5：液晶显示模块

（1）液晶模块的介绍

手持编址器采用的是CM12864-16SYLB-3V图形点阵式的液晶，分辨率为128×64，接口方式是并行的。

其接口定义如下：

1：GND2：VDD

液晶供电引脚，该液晶使用3.0V—3.5V电源。

3：VO

液晶显示偏压输入。

4：RS

数据/命令选择端（H/L）。

5：R/W

读写控制信号（H/L）。

6：E

使能信号

7~14：数据口,DataI/O

15：CS116：CS2

选择芯片（左右半屏信号）

17：RST

复位端（H：正常工作，L：复位）

18：VEE

负电源输出（-10V）

19：背光电源（3.3V）20：GND

（2）液晶显示说明

开机后，整个屏幕分四行。一行代表一组地址编码，也即一屏最多可以编四组地址编码。

1：选择第几组。用键盘上的数字键1、2、3、4，选择你需要操作的某一组，光标自动跳到相应的行。

2：选择模式。每一组可以灵活、独立的设置为“单独”、“组”、“调光”、“场景”、“报警”等模式。操作方法是：当光标指向模式设置(开机后默认显示“单独”模式)时，通过按下键盘上的“OK”键，可以循环显示以上五种模式，停止按键也即是选择了该模式。

3：输入编码。通过“<”键和“>”键来左右移动光标，进行相应项目的操作。选择完模式之后，按下“>”键，即可通过键盘上的数字键输入地址编码。

4：定时。地址编码输入完，按下“>”键，即可进入定时方面的操作，通过按下键盘上的“OK”键，可以循环显示“开”或者“关”，也即是打开或者关闭定时器。继续按下“>”键，可对定时时间进行调整。

5：发送。同理，依次设置其他三组地址编码。设置完毕之后，按下键盘上的“写入”键。即可把四组地址编码发送出去。

6：接收。按下键盘上的“读入”键，同时会把收到的数据显示到液晶屏上。

1.6：蜂鸣器模块

手持编址器中的驱动蜂鸣器需要比较大的电流，而MCUI/O口的驱动电流明显不够，所以需要将电流进行放大，所以电路中加入了三极管8550将I/O口电流进行了一级放大。

1.7：键盘模块

手持编址器中使用的是矩阵式键盘,包括“0”~“9”、“读入”“写入”“OK”“<”“>”共15个按键。通过中断的方式判断是否有键按下，这样可以快速的响应并判断按键的具体位置。

“0”~“9”：用于输入编码地址。

“读入”：读取地址编码。

“写入”：发送地址编码。

“OK”：循环选择。

“<”：左移光标。

“>”：右移光标。

2．结论

随着智能开关系统在各个领域的不断应用和发展，手持编址器以它的便携的优点已经成为智能开关系统和近距离无线通讯系统中的关键设备。本文所述的手持编址器的硬件设计的基本原理将对智能开关系统中起到关键的作用。

参考文献

【1】李朝青．单片机原理及接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1994

【2】康华光．电子技术基础模拟部分（第四版）．武汉：高等教育出版社，1998