目錄 11.1單片機(jī)控制模塊 11.1.1單片機(jī)AT89C52簡介 11.1.2AT89C52主要性能參數(shù) 21.1.351單片機(jī)引腳說明: 21.1.4單片機(jī)模塊原理 31.2MFRC522非接觸式讀卡器IC模塊 31.2.1MFRC522簡介 31.2.2MFRC522特性 41.2.3MFRC522管腳說明 41.3OLED12864液晶顯示模塊 51.4DS18B20溫度監(jiān)測模塊 61.4.1DS18B20傳感器簡介 61.4.2DS18B20傳感器主要特性 71.4.3DS18B20溫度監(jiān)測模塊 71.5TTS語音模塊 81.5.1芯片特點(diǎn) 81.6紅外光電傳感器避障模塊 91.6.1紅外光電傳感器避障模塊簡介 91.6.2紅外光電傳感器避障模塊特點(diǎn) 91.6.3紅外光電傳感器避障模塊電路仿真圖 101.7總體電路仿真圖 111.1單片機(jī)控制模塊1.1.1單片機(jī)AT89C52簡介AT89C52是一個低壓、高性能的8位CMOS單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫大于1000次的FlashROM和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，在電子工業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用，是大學(xué)日常學(xué)習(xí)中最常用最基礎(chǔ)的單片機(jī)，對于其了解也最深[6]。AT89C52有40個引腳其分布如圖3-1-1所示，32個外部信息雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時通過內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，既可以按照常規(guī)研究方法進(jìn)行編程，也可以實(shí)現(xiàn)在線軟件編程[6]。它將通用的微處理器和Flash存儲器相結(jié)合，特別是可反復(fù)擦除寫入的Flash存儲器，可有效降低開發(fā)成本[6]。圖3-1-1AT89C52芯片各引腳分布圖1.1.2AT89C52主要性能參數(shù)兼容MCS51指令系統(tǒng)[6]。低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能[6]。有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等封裝結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)市場生產(chǎn)對不同產(chǎn)品的需求[6]。1.1.351單片機(jī)引腳說明:如圖3-1-3所示，為51單片機(jī)各引腳的功能圖，由于51單片機(jī)功能多引腳少，很多引腳都有其第二個功能。圖3-1-351單片機(jī)引腳功能圖1.1.4單片機(jī)模塊原理如圖3-1-4所示為單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊的電路仿真圖。圖3-1-4單片機(jī)模塊仿真圖1.2MFRC522非接觸式讀卡器IC模塊1.2.1MFRC522簡介MFRC522是一款高度集成可解調(diào)和譯碼響應(yīng)的非接觸式讀寫卡芯片。此模塊主要利用調(diào)制和解調(diào)的原理，并將它們集成到各種非接觸式通信的方法和協(xié)議中[7]。其優(yōu)點(diǎn)是中斷模式較靈活、硬復(fù)位時功耗較低、具有掉電保護(hù)模式。其簡化的工作原理框圖顯示在圖3-2-1中。圖3-2-1簡化MFRC522框圖1.2.2MFRC522特性緩沖輸出驅(qū)動器使用最少的外部元件與天線進(jìn)行連接[8]。有64字節(jié)的發(fā)送和接收FIFO緩沖區(qū)[8]?？删幊潭〞r器。連接27.12MHz的晶體作為內(nèi)部探蕩器。CRC協(xié)處理器。自由編程的I/O管腳。內(nèi)部自測試。1.2.3MFRC522管腳說明MFRC522的各管腳功能如圖3-2-3所示。圖3-2-3MFRC522管腳功能圖1.3OLED12864液晶顯示模塊本設(shè)計選用尺寸為1.3英寸，使用材料為PMOLED，分辨率為128*64的液晶顯示屏。其控制芯片為SH1106（起始地址為0x02列）[9]。顯示區(qū)域?yàn)?9.42*14.7（mm）,接口類型為SPI/IIC接口。工作電壓為1.3V到5V。OLED12864液晶屏顯示模塊的電路圖如圖3-3所示。圖3-3OLED液晶屏顯示模塊電路圖1.4DS18B20溫度監(jiān)測模塊1.4.1DS18B20傳感器簡介DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，適應(yīng)的電壓范圍較寬為:1.0~5.5V，具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)[10]。DS18B20測溫工作原理如圖3-4-1所示，利用兩個晶振對溫度的抗干擾性和敏感程度不同，進(jìn)行循環(huán)加法和減法運(yùn)算，來達(dá)到測溫的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，必須嚴(yán)格地保證對該芯片讀寫和編程的時序；發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后始終要等待DS18B20的返回信號。圖3-4-1DS18B20測溫原理圖1.4.2DS18B20傳感器主要特性測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行方式傳送給CPU的同時傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力[11]。獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器進(jìn)行連接時僅需要借助一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向信息通信[11]。1個DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫[11]。在12位分辨率條件下最快能在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，相比起來速度更快[11]。DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)[11]。溫范圍-55℃~+125℃，在-10~+85℃時精度為±0.5℃[12]。高精度測溫，可編程的分辨率為9~12位分別對應(yīng)的可分辨溫度為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃[13]。負(fù)壓特性:若電源極性顛倒，芯片不會因發(fā)熱而燃燒損壞，但不會正常工作[13]。1.4.3DS18B20溫度監(jiān)測模塊如圖3-4-3所示為DS18B20溫度檢測模塊的電路仿真圖。圖3-4-3DS18B20溫度檢測模塊仿真1.5TTS語音模塊TTS是“TextToSpeech”的縮寫，即“從文本到語音”，是一種將文本轉(zhuǎn)換為語音輸出的過程。該技術(shù)朗讀內(nèi)容的范圍較廣，朗讀的語調(diào)也不會太生硬，為視力有障礙的人群提供了很大便利。將自動販賣機(jī)操作步驟的文字轉(zhuǎn)換為語音信號，解析文本中的特定符號如數(shù)字等以后，制作生成數(shù)字音頻，用揚(yáng)聲器播放。TTS技術(shù)發(fā)展較為成熟，基于微機(jī)系統(tǒng)的TTS技術(shù)甚至可以用純軟件完成。由于知識方面和技術(shù)方面存在不足，本設(shè)計采用的TTS技術(shù)仍需采用芯片完成。語音播報模塊的仿真電路圖如圖3-5所示。圖3-5語音模塊電路圖1.5.1芯片特點(diǎn)TTS-V5將漢字、英文字母和數(shù)字轉(zhuǎn)換為語音輸出、串口輸入、喇叭輸出[14]。5V單電源供電。TTL串口控制,可使用常用單片機(jī)、電腦USB轉(zhuǎn)串口等對本模塊進(jìn)行控制[14]。忙狀態(tài)輸出,可接單片機(jī)IO或指示燈,不用可懸空。1.6紅外光電傳感器避障模塊1.6.1紅外光電傳感器避障模塊簡介如圖3-6-1所示是紅外光電避障模塊的實(shí)物。非邏輯芯片振蕩頻率調(diào)節(jié)38kHz檢測電路。該紅外38kHz避障模塊的探測距離最遠(yuǎn)2米，穩(wěn)定（鎖存）接收距離1.2米。紅外傳感器發(fā)射管外層的黑色熱縮管一定要嚴(yán)實(shí)包裹著紅外發(fā)射管，否則漫反射出來的紅外光線會干擾信號接收頭，從而直接影響本模塊的信號輸出。發(fā)射頭露出發(fā)射中心點(diǎn)，能使紅外發(fā)射管的散發(fā)角度縮小，當(dāng)前方遠(yuǎn)距離有障礙時，能有效地檢測，減少干擾[15]。圖3-6-1紅外光電避障模塊實(shí)物圖1.6.2紅外光電傳感器避障模塊特點(diǎn)采用多種焊接方式，立式和臥式，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。加設(shè)精密電位器，調(diào)節(jié)紅外38kHz探測范圍。傳感器檢測帶使能端口，方便信號線作為總線應(yīng)用于線路中。上電使能端口默認(rèn)高電平，傳感器使能檢測輸出信號。利用EEPROM記錄每個子模塊的工