51单片机的教室智能照明控制系统设计+仿真图+源代码(4)
3.5.2 日光强度检测模块电路
日光强度检测模块采用单片机作为控制处理核心。传感器选择光敏电阻，用精密电阻与之串联分压得到一个电压信号传送给A/D转换芯片。本次设计选择低功耗、串行方式工作的TLC549芯片作为A/D转换器。
TLC549是TI公司研发的高性能、低价位的8位A/D转换器，它是以8位开关电容逐次逼近的方式实现A/D转换的，它的转换速度小于17us，最大转换速率为40000HZ，且有4MHZ的典型内部系统时钟，电源为+3V至+6V。它可以很方便地采用三线串行接口的方法与大多微处理器进行连接，构成各种低价的测控系统，总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mw。TLC549采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可以按照比例量程校准转换范围，由于其VREF-接地时，(VREF+)-(VREF-)≥1V，故可以用在较小信号的采样。总之，TLC549芯片具备控制口线少、时序简单、功耗低、转换快、价格便宜等特点，适用于低功耗小型仪器上的单路A/D采样，也可将多个器件并联使用。
TLC549的工作原理是TLC549带有片内系统时钟，该时钟与CLOCK是独立工作的，无需特殊的速度或相位匹配。当CS为高电平时，数据DATA OUT端处于高阻态状态，此时CLOCK不起作用。这种CS控制作用允许在同时使用多片TLC549芯片时，共用CLOCK，以减少多路A/D使用时的I/O控制端口。转换模块如图2所示：
图2 A/D转换模块图
3.5.3 系统时钟模块电路
根据教室灯光使用特性，该系统还应受到时间的控制，控制系统的时间应该符合学校放假休息的时间。如夜间休息、节假日等时间段，应该关闭教室照明控制系统，以节约电能。因此本设计还加入硬件时钟电路，以确保系统更智能化的操作[5]。
(1)硬件时钟芯片的选取
传统的时钟芯片，如MC68H68T、LM8365等，这些芯片有引脚多、体积大、端口线多等不好的特点。现在常用的串行时钟芯片有很多，如DS1302、DS1305、DS1307等，这些电路价格便宜、使用方便、接口简单，被广泛使用。考虑到本系统在停电时只需要对时钟电路提供电源、且不需要占用太多的单片机资源，本次设计采用时钟电路DS1302芯片，它是一种具有小电流充电能力的电路，具有采用串行数据传输，为掉电保护电源提供可编程充电的功能，而且可以实现关闭充电等功能。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，工作电压为2.5V-5V。硬件时钟芯片DS1302只需要三根线就可以与单片机通信，而且它体积小、使用简单、时钟精度高，基本满足系统设计的要求。时钟芯片DS1302的引脚图如图3所示：
图3 时钟芯片DS1302的引脚图
DS1302与单片机的接口电路如图4所示。其中Vcc2为外接电源，是DS1302的备用电源。Vcc1外接系统供电模块的电压+3V，为DS1302的主电源。DS1302由Vcc1和Vcc2两者中较大的来供电。系统正常时，Vcc1大于Vcc2，因此由Vcc1给DS1302供电，如果主电源关闭，则由Vcc2给DS1302供电，保持DS1302的连续正常运行。X1和X2为振荡源，外接32768Hz的晶振。RST为复位/片选线，通过把RST输入置为高电平来启动全部数据的传送，和单片机的复位线连接。时钟的输入端SCLK接单片机的P1.6引脚，进行时钟的控制。数据输入/输出端I/O接单片机的P1.7引脚，进行数据的传输。
图4 时钟模块电路图
(2)硬件时钟芯片的工作原理
RST是复位/片选线，通过把RST输入置为高电平以启动全部数据的传送。RST输入具备两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令的序列送入移位寄存器；其次，RST可以终止单字节或者多字节数据的传送。当RST输入高电平时，所有数据的传送将被初始化，允许对DS1302进行操作。如果传送时RST输入被置成低电平，就会终止这次数据的传送，I/O引脚就变成高阻态。上电正常运行时，在Vcc≥2.5V之前，RST必须要保持为低电平。只有SCLK置为低电平时，RST才能被置高电平。I/O是串行数据输入/输出端，SCLK则始终为输入端。