本科毕业设计---多功能路灯自动遥控器.doc

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1、编号： 毕业设计说明书题 目： 多功能路灯自动遥控器 学院： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 王 妮 学 号： 0801130503 指导教师： 尚 玉 玲 职 称： 副研究员 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2012年5月20日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸摘 要城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施。路灯照明的耗电量约占总耗电量的15%，全国各地无不面对电力的紧张带来的各种问题。面对供电紧张形势，路灯巡查对于市政部门来讲是一项需要耗费大量的人力的工作，各种临时应急节电措施被广泛采用；如时间控制路灯的开关时间，亮度控制路灯

2、的亮度，人体感应来控制路灯的开关等等智能系统被广泛的应用。这样的节电措施，在缓解用电紧张的同时，却带来资源的浪费和对人们日常生活的负面影响。缓解用电紧张的最佳和有效的办法是对用电实施智能化管理，减少浪费，使我们的每一度电都能物尽其用！本设计是以STC12C5A60S2为主控器的模拟路灯控制系统。采用LCD1602显示时间和控制模式，系统可通过定时设定，对控制路灯的开启和关闭；同时通过光敏传感器感应环境明暗的变化来调节灯的亮度功能，通过红外热释传感器感应是否有人通过来控制路灯的开关。并且当路灯出现故障时，能够声光报警。还能红外遥控系统控制路灯系统的开关。实现了路灯控制系统的智能化。本设计的智能路

3、灯监控系统设计新颖、具有结构简单、安装方便、使用安全可靠等优点，符合国家产业政策，具有明显的节能效果，对构建节约型社会具有积极意义，社会效益显著。关键词：STC12C5A60S2；定时设计；声光报警；智能化AbstractCity street lamp lighting is necessary in peoples daily life of the public facilities. Street lamp lighting power consumption accounted for about 15% of total power consumption, all over th

4、e country have to confront all kinds of problems which caused by the tension of power. Facing the power supply tensions, street lamp patrol for municipal department is a job that needs to consume a large amount of manpower. A variety of temporary emergency power saving measures are widely used, Such

5、 as using time to control switching time of the street lamps, though luminance to control street lamp brightness, with human body induction to control the street lamp switches and so on. These intelligent system has been widely applied. Such power saving measures can alleviate the shortage of electr

6、ic power at the same time, but give rise to the waste of resources and bring negative influence to peoples daily life. The best and effective approach to ease the tension of electric power is implementing intelligent management for electric, reducing the waste and making every once electricity can b

7、e used.This design uses STC12C5A60S2 as the main controller to analog street light control system. Using the LCD1602 to display time and control mode, system can adopt time setting to control on and off of the street lamp. Meanwhile, system can sense the environment of light and adjust the brightnes

8、s of the light function with the photosensitive sensors. Through the infrared heat release sensors, system can sense whether someone passing by to control the street lamp switch. When the street lamp malfunction, sound and light can be use to alarm. Still it can use infrared to realize remote contro

9、l of the street lamp switch. This system realizes intelligent control of the street lamp. This intelligent street lamp monitoring system design is novel. It has advantages of simple structure, easy installation, safe and reliable use. Also it conforms to the national industrial policy and has obviou

10、s effect in energy saving. It has a positive significance for the construction of economical society and its social benefit is remarkable.Key word: STC12C5A60S2；Regular design；Sound and light alarm；intelligent目 录引言11系统整体设计11.1设计要求11.1.1基本设计要求11.1.2 发挥部分11.1.3方案步骤11.2系统设计总体方案21.3方案的认证与比较21.3.1中央控制模块2

11、1.3.2显示模块31.3.3时钟功能及定时开关机31.3.4环境光线变化自动控制灯亮灭的论证31.3.5 物体经过自动控制灯亮状态的方案论证31.3.6路灯故障声光报警及显示的方案论证42硬件电路设计42.1硬件设计原则42.2中央控制模块设计52.2.1 STC12C5A60S2单片机简介52.2.2 STC12C5A60S2功能特性描述52.2.3 单片机最小系统72.3热释电人体红外传感器模块82.3.1 热释电人体红外传感器的概述82.3.2 热释电红外探头的工作原理及特性82.4 无线遥控模块92.4.1 nRF24.L01简介92.4.2 nRF24.L01工作模式92.4.3

12、nRF24.L01工作原理102.5 亮度调节及故障检测电路模块102.5.1 LM2576系统概述102.5.2 LM2576的应用112.5.3 MCP41010概述122.6 时钟模块设计142.6.1 DS1302芯片概述142.6.2 DS1302工作原理142.6.3 DS1302的电路设计152.7 键盘、液晶显示电路152.7.1键盘电路设计152.7.2 LCD1602显示电路设计162.8 环境亮度检测电路及声光报警电路172.8.1 亮度检测电路设计172.8.2 声光报警电路182.9 电源输入电路182.9.1 7805概述182.9.2 7805典型应用电路图193

13、 PCB板制作和印制193.1硬制电路板的制作过程203.2 PCB布线工艺要求213.3 测试电路和PCB布局原则213.4电路组装224 系统软件设计224.1软件设计思想224.2系统的调试及结果分析25总结26谢 辞27参考文献28附 录29桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 49 页 共 49 页引言伴随我国城市现代化建设的突飞猛进,城市路灯照明取得了巨大的成绩,成为一项蓬勃发展的公共事业,同时为了符合节约型、可持续发展社会的标准,产生了对路灯监管改革的需求。传统的路灯照明和管理存在浪费大,路灯使用寿命短,人工作业量大,故障率高,统计查询功能弱等不足。为了解决“全夜灯”照明

14、造成的浪费、“半夜全灭或半灭灯”带来的交通安全隐患等问题人们提出了各种方案。有的城镇设置光电控制电路，利用光敏传感器检测光线强度的变化，控制路灯在光线不足时自动点亮、光强增大时自动关闭。这种方法存在着可靠性较低、易受干扰、灯具使用寿命短等问题。有的地区采用分时控制的方法，根据时间来控制路灯的亮灭并调整路灯的供电电压以实现节能的目的，相较上一种策略，该方法能够有效提高系统可靠性、增强抗干扰能力并满足实际需求，但也伴随有灵活性低，不能根据具体天气、车流量调整路灯亮度的缺点。本设计综合几种方案，采用多种模式来控制路灯的开关和亮暗。 利用多种传感器感应，并通过模数转换，单片机系统编程来控制路灯的开关和

15、亮暗。1系统整体设计1.1设计要求1.1.1基本设计要求(1)路灯可以实现多种开关功能的控制和亮度的调节；(2)路灯故障的声光报警用LED和蜂鸣器来实现；(3)遥控器的遥控距离不小于10米；(4)使用1602LCD显示屏来进行时间显示。1.1.2 发挥部分(1)通过光敏传感器可控制灯的明暗程度；(2)通过多种模式来控制。1.1.3方案步骤根据任务书上的要求进行综合分析，总设计方案分为以下几个步骤：(1)根据路灯控制系统的功能，选用合理元器件并画出总体原理图。 (2)画出各个程序流程图的各模块。(3)根据流程图编写出各模块的程序。(4)制作PCB版。(5)完成主程序及实现模块调用。(6)硬件电路

16、的焊接及调试。(7)硬件软件的综合调试及程序烧制。1.2系统设计总体方案根据题目要求，经过仔细分析，参考硬件软件的因素，大致以模式方式控制系统，分别为时间段控制，亮度控制，热释红外传感器感应控制，红外遥控器控制，还有一个声音报警系统。几种模式控制。方案的总设计系统总体框图如下：路灯控制器中央控制系统时钟电路路灯 移动物体红外探测声光报警系统光线检测液晶显示遥控控制图1-1 系统设计总体框图本设计的整体设计框图如上图1-1所示，以中央机控制系统为核心。通过传感器感应环境信号在送到单片机处理。1.3方案的认证与比较1.3.1中央控制模块方案1：采用可编程逻辑器件FPGA作为控制器。FPGA可以实现

17、各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用、功耗及经济的角度考虑我们放弃了此方案。方案2：STC12C5A60S2是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。还可免去了AT80S51系统还需用有A/D转换器转换模拟信号。所以我用了方

18、案2来设计。1.3.2显示模块方案一：用LED数码显示，控制起来比较简单，编程也不是很难，可以明了的显示数字，但在实际电路当中，焊接比较烦琐，占用空间大，性价比不高，对人眼有一定的损害，还要有相应的芯片（如74HC573N芯片等）组合，占用资源。若要同时显示多个字符，所用的LED数量大，占用面广，却接口也多。方案二：采用LCD-1602液晶显示，其显示是采用背光照亮，对人眼损害很弱，再次LCD又是一种节能灯，功耗小，使用寿命长等优点，不需要外加芯片组合，可以直接与单片机连接。单片机可以通过软件编程，来实现对液晶的显示的控制与设定。使用起来十分方便，有长远的价值。所以我们采用此方案 。1.3.3

19、时钟功能及定时开关机方案一：采用专用时钟芯片。现在流行的串行时钟电路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8563等。其优势是可以单独使用，直接连接单片机外围，有自己独立的时钟晶振，精度较高。单片机通过串行接口取和写入当前的时钟值，时钟芯片的运行受单片机死机的影响少。由于有时钟芯片DS1302故本方案采用专用时钟芯片。方案二：采用单片机内置时钟振荡电路及定时器构建时间平台。本方案直接利用单片机的内置定时器，通过定时器的中断和简单运算实现时钟功能。优点是减少外围芯片的使用，缺点是占用了大量的单片机资源。本设计不采用此方案。1.3.4环境光线变化自动控制灯亮灭的论证方案一：简单的用一个电阻加

20、一个光敏电阻，串联起来，通过遮光和不遮光来采集中间电压的变化，然后传给单片机，由单片机来进行信号外理，完成信号传递。从理论上来说，这种方法是不错的，简单易得，但在实际操作当中，往往有所不如意，主要是传出来的信号电平，不是突变的，也就是说光线照在光敏电阻强度不是跳变的，造成信号的不稳定，所以此种方案不适用。方案二：用一个电阻与光敏电阻串联，先把信号传给比较器，再送入单片机内，完成信号传输。这里把光敏产生的信号送给比较器，主要是用它来整形，在比较器的反向输入端，用电阻分压，作为基准电压，使得经过比较器后的电压，只有两种状态，即高电平和低电平。如此一来，单片机便可以有效的识别信号了，提高了准确性。综

21、上所述，所以我们采用方案二。1.3.5 物体经过自动控制灯亮状态的方案论证方案一：在模块上安装霍尔传感器，当有金属物体通过的时候它可以检测磁场及其变化，就能检测到物体，再把信号传送给单片机，由单片机发出指令去控制灯的开关。方案二：在模块上安装红外热释传感器，当有物体通过的时候发射光会被物体所遮挡，此时接收端没有接收到信号，再把当前状态信号传给单片机，由单片机发出指令去控制灯的开关。霍尔传感器由于受物体性质材料的限制，会影响灵敏度。所以采用方案二。1.3.6路灯故障声光报警及显示的方案论证方案一：在路灯上安装一个光敏传感器，单片机对路灯发送指令，光敏传感器将当前路灯状态传送给单片机，单片机再对光

22、敏传感器返回的信号进行比较，来识别路灯是否故障。方案二：通过测量采样电阻反馈回来的电压值进行比较，来判断路灯是否故障。因为光敏传感器在白天容易受环境光线的影响，另一方面考虑到题目要求的性价比，所以我们采用方案二。2硬件电路设计2.1硬件设计原则一般对于大型的硬件设计的主要思路如下:一个大型的单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，要设计合适的接口电路。系统的扩展和配置应遵循以下原则：(1)尽可能选择典型电路，为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。(2)系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求。(3)硬件结构应

23、结合程序设计方案一并考虑。考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。(4)系统中的相关元器件要尽可能做到性能匹配。(5)可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分。(6)尽量减少外围。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性，因而在选择器件上尽量的简洁。由于本次的毕业设计是一个单片机的小型系统,所以对于上述需要注意的事项在这次设计中并不需要面面俱到,我总结了一下,在这次设计中需要注意的问题有: (1)注意硬件方案和软件方案的结合。(2)电路的抗干扰性能。(3)对元器件的保护能力,要在电路中对电流敏感元器件进行限流控制。硬件设计是本

24、次设计的基础，它的成功与否关系到本次毕业设计的成败。首先我们依然是对系统进行分析，分析它有些什么功能，用什么样的器件才能实现。2.2中央控制模块设计2.2.1 STC12C5A60S2单片机简介STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。2.2.2 STC12C5A60S2功能特性描述如下图2-1所示STC12C5A60S2的引脚

25、功能图图 21 STC12C5A60S2的引脚功能图1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。2.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V- 3.3V（5V单片机）STC12LE5A60S2系列工作电压：3.6V- 2.2V（3V单片机）。3.工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0420MHz。4.用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节。5.片上集成1280字节RAM。6.通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通

26、8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。8.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)。9. 看门狗。10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）。11.外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器 5V单片机为1.32V，误差为+/-5

27、%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%。12.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz12MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。13.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。14.

28、2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。15.外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块， Power Down模式可由外部中断唤醒， INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0, CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3)。16. PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列,2路；也可用来当2路D/A使用；也可用来再实现2个定时器；也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降

29、沿中断均可分别或同时支持)。17.A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)。18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。19. STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)。20.工作温度范围：-40 - +85(工业级) / 0 - 75(商业级)21.封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接 74HC16

30、4/165/595（均可级联）来扩展I/O口, 还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。2.2.3 单片机最小系统（1） 振荡器单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显，电路将无法通信。它是由一个晶振和两个电容组成的。如图2-2所示：图 22 振荡电路晶振的选择： 6MHz的晶振，其机器周期是2us。12MHz的晶振，其机器周期是1us, 也就是说在执行同一条指令

31、时用6MHz的晶振所用的时间是12MHz晶振的两倍。为了提高整个系统的性能我选择了12MHz的晶振。振荡方式的选择：内部振荡方式，MCS-51内部都有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件，这样就构成了内部振荡方式。外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适合用来使单片机的时钟与外部信号一致。在我的这个设计中没有也无需与外部时钟信号一致，所以我选择了内部振荡方式，由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。晶振我选择了12MHz，相对于6MH

32、z的晶振，整个系统的运行速度更快了。电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值我选择了30pF。内部振荡方式所得的时钟信号稳定性高。（2）复位电路对于NMOS型单片机，在RST复位端接一个电容至VccHE 一个电阻至Vss，就能实现上电自动复位，对于CMOS单片机只要接一个电容至Vcc即可。如图，在加电瞬间，电容通过电阻充电，就在RST端出现一定时间的高电平，只要高电平时间足够长，就可以使MCS-51有效地复位。RST端在加电时应保持的高电平时间包括Vcc的上升时间和振荡器起振时间，Vcc上升时间若为10ms，振荡器起振时间和频率有关。10MHz时间约为1ms，1MHz时约为10m

33、s，所以一般为了可靠地复位，RST在上电时应保持20ms以上的高电平。图4中，RC时间常数越大，上电时RST端保持高电平的时间越长。振荡频率为12MHZ时，典型值为C=10uF,R=8.2k。若复位电路失效，加电后CPU从一个随机的状态开始工作，系统就不能正常运转。复位电路如图2-3所示：图 23 复位电路单片机一个复位信号使程序从头开始执行，一般有两种复位方式：上电复位，在系统一上电时利用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同时按钮接通低电平给系统复位。2.3热释电人体红外传感器模块2.3.1 热释电人体红外传感器的概述热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，

34、如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10-20米范围内人的行动。2.3.2 热释电红外探头的工作原理及特性人体都有恒定的体温，一般在37度

35、，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。图 2-4 热释电红外接口此模块只有三个接口，如图2-4所示分别是电源（VCC）、地（GND）、输出（OUT），在一般情况下输出是低电平，当有人经过的时候，则输出高电平，输出高电平的时间延迟可以通过模块上的电位器来调节，单片机只要检测到OUT引脚上输出的是高电平，就知道有人经

36、过了。2.4 无线遥控模块 无线遥控用的是nRF24L01模块来实现的，发射模块（遥控器）按下一个按键，对应的接收模块就会有一个引脚拉低，相当于主电路板上的对应的按键按下一样，这样就可以实现了用遥控器也能实现主电路板上的控制操作了，对照图3和图4即可看出接收模块上的5个输出接口是和主电路板上的5个按键连接在一起的。2.4.1 nRF24.L01简介nRF24.L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01

37、功耗低,在以-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA;接收时，工作电流只有12.3 mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。2.4.2 nRF24.L01工作模式通过配置寄存器可将nRF241L01配置为发射、接收、空闲及掉电四种工作模式，如表1所示。表 11 nRF24.L01工作模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器状态接收模式111-发射模式101数据在TXFIFO寄存器中发射模式1010停留在发送模式，直至数据发送完待机模式2101TXFIFO为空待机模式11-0无数据传输掉电0-待机模式1主要用于降低电流损耗，在该模式下晶体振荡器仍然是工

38、作的; 待机模式2则是在当FIFO寄存器为空且CE=1时进入此模式；待机模式下，所有配置字仍然保留。在掉电模式下电流损耗最小，同时nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。2.4.3 nRF24.L01工作原理发射数据时，首先将nRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入nRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10s，延迟130s后发射数据;若自动应答开启，那么nRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应

39、答接收地址应该与接收节点地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中数据保留以便再次重发;MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则nRF24L01进入空闲模式1;若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射;若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。接收数据时,首先将nRF24L01配置为接收模式，接着延迟130s进入接收状态等待数据的到来。当

40、接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则nRF24L01进入空闲模式1。2.5 亮度调节及故障检测电路模块2.5.1 LM2576系统概述LM2576系统的稳压器是单片集成电路，能提供降压开关稳压的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力。这些器件的固定输出电压有3.3V、5V、12V、25V,还有可调整输出型号。这些稳压器内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器，将外部元件的数目减到最小，使用简

41、便。LM2376的效率比流行的三段线性稳压器要高得多，是理想的替代。一般情况下不需要或只要小尺寸的外加散热片。已经优化可和LM2576一起使用的标准系统电感由好几个不同的电感生成商提供。此特征大大简化了开关电源的设计。其它的特征包括：在指定输入电压和输出负载条件下保证输出电压的4%误差，以及振荡器频率的10%误差，还包括外部的判断电路，特征有50A待机电流。输出开关包括逐周限流，以及在故障状态下提供完全保护的热关断功能。特点：3.3V,5V,12V,15V和可调节输出电压型号；可调节输出型号输出电压范围在线性和负载条件下1.2337V最大4%；保证3.0V输出电流；输入电压范围广，40V至HV

42、型号的60V；只需4个外部器件支持；52KHz固定频率内部振荡器；TTL关断能力，低功耗待机模式；高效率；使用现成可用的标准电感；热关断及电流限制保护。2.5.2 LM2576的应用简单高效的降压（Buck）稳压器；线性稳压器的高效预稳压器；卡上开关稳压器；正到负的变换器；负升压变换器；为电池充电器做电源；与Natinal Semi ,On Semi.与LM2576完全互换。亮度调节 = 电压调节。而LM2576的输出电压与R1、R2的关系如图2-5中所示图 25 LM2576应用电路而图2-6是本设计所用的电路图 26 LM2576电路应用图图2-5的R16对应图2-6的R2，图2-6的MC

43、P41010对应图2-5的R1由公式可以知道，R2的阻值是固定的，只要改变R1的阻值，就可以改变Vout的电压值了，而R1即是数字电位器MCP41010，要调节亮度，单片机就通过调节数字电位器的阻值就可以实现了！2.5.3 MCP41010概述MCP41010是Microchip公司生产的一种集成数字电位器。它在单一芯片上集成一个10 k数字电位器，电位器的滑动端共有256个离散的调节节点，并有一个8 b的E2PROM数据寄存器，直接控制滑刷在电位器上滑动端的位置。用户可以通过相应指令往数据寄存器写8位字，调节精度可达256。MCP41010芯片具有工业标准的SPI同步串口，可以实现寄存器操作

44、，从而改变滑刷的位置。图 27 MCP41010引脚图MCP41010采用8引脚双列直插封装，其引脚排列如图2-7所示。其中PW0为电位器滑动端；PA0，PB0为电位器的两个终端；SCK，SI为SPI总线的串行时钟和串行数据线。MCP41010工作电压为2755 V。上电复位时，数据寄存器自动设定为80H，滑动端PW0指向PA0与PB0的中间。MCP41010的内部结构如图9所示，从图9中可以看出，此芯片内含有：SPI总线接口、一个POT(电位器)。POT内有一个8 b滑刷控制数据寄存器。图 28 MCP41010的内部结构图MCP41010的控制方式：MCP41010具有SPI总线接口，采用

45、简单的2 B指令结构。它的控制方式非常简单，可以采用SPI总线通信，也可以采用软件模拟SPI总线时序。MCP41010的指令格式： MCP41010的指令非常简单，由两段组成每段均有一个字节：第一段为命令字节，第二段为数据。命令字节中第2，3位和6，7位为无效位，不用对其操作；C1，C0为指令选择位；P1，P0为电位器选择位，由于MCP41010只集成了一个电位器，所以P1，P0必须设为01。在MCP41010中，C1，C0为01时为写数据指令；C1，C0为00或11时为空操作；C1，C0为10对应关闭模式用于MCP42XXX系列数字电位器。在MCP41010中写命令字节通常为0x11，数据字

46、段为8 b/s数据，可以置滑动端到256个端点中任何一个，因此精度非常高。MCP41010的指令序列传输：先写命令字节再写数据字节。CS为数字电位器片选端，只有为低电平时，命令字和数据字才能进入16位移位寄存器。当出现上升沿时，移位寄存器的值进人数据寄存器，从而改变了电位器阻值。SCK为时钟线，数据在SCK的上升沿进入SI数据线。器件会在上升沿时自动监测低电平时SCK的脉冲数，也就是上升沿的个数，只有时钟数为16的倍数时，命令才能执行，否则命令失效。一个完整的MCP41010写时序包括以下几个部分：(1)起始位。以为低电平，SCK出现上升沿为起始标志。(2)传送MCP41010的命令字段。(3

47、)传送8 b的数据字段。(4)停止位。以SCK为低电平，CS出现上升沿为SPI总线传输结束标志。使用数字电位器的主要优势是定位精度高，不受机械振动影响，并可以通过程控来实现半自动化调节。使用数字电位器的缺点是不能连续调节，对于离散多档位调节场合，使用是非常方便的。数字电位器MCP41010调节精度达到256档，相比其他64档数字电位器，精度有了大大提高。此外，它采用SPI总线接口，只需2 B指令读写时序，并且在写完1 B指令后无需接收应答信号，给软件模拟时序带来极大方便，这是它的优势所在。但是MCP41010在一片芯片上只集成了一个电位器，使用资源较少，因此可以使用同系列的产品MCP42XX系列(内部集成4个电位器)。在阻值需要连