一、红外探测器需要实现的主要功能:

· 红外报警检测

· 电池低压检测

· 防拆开关检测

· OOK无线发射

· 设备低功耗设计

二、搭建软件开发环境

本产品的主控芯片是STC15W204S。

1. Keil软件的安装

关于Keil C51的安装我在这里就不给大家介绍了，这块视频教程大家直接在小破站搜华维单片机编程，看单片机c语言编程视频教程第4节即可。

2.安装STC的库文件到Keil软件里

①打开STC-ISP软件

图片1

②选择Keil仿真设置-> 增加型号和头文件到Keil中，如下图。

图片2

展开全文

③选择Keil C51的安装目录，点击确定

图片3

④安装完成

图片4

3. 项目工程新建：

双击Keil 软件图标，打开软件

图片5

选择Project ->new uvision Project…

图片6

选择工程文件夹，给工程命名，然后点击确定。

图片7

选择单片机对应的型号，如下图，点击OK

图片8

新建main.c 文件，并添加到工程中，在这里就给大家不介绍了。

三、软件设计

这里会对每个模块的代码进行详细讲解，整体源代码可以在公号华维单片机编程拿到。

1.红外报警检测

我们先看一下硬件接口:

图片9

图片10

· 逻辑分析：

1. 无线红外报警触发的逻辑，我们在硬件设计中，已经有讲过, 如果红外报警PIR_ALARM 脚会有一个下降沿信号。

2. PIR_ALARM 连接到单片机的P3.6，也是单片机的外部中断2功能脚。

3. 单片机平时需要进入休眠状态，所有红外报警需要使用外部中断唤醒功能。

· 我们先了解一下单片机的IO寄存器和外部中断2寄存器配置:

IO的寄存器介绍：

STC单片机的IO有3个寄存器。例如P3.6 包括P3, P3M0、P3M1。

其中P3M0、P3M1是用来配置单片机IO的模式的具体如下:

图片11

无线红外报警器的P3.6口，我们配置为准双向口即可。

P3 口和传统51单片机的功能是一样的，P3的输入输出端口。

外部中断2的寄存器介绍:

STC15W系列单片机的INT2只支持下降沿中断。详细的信息大家可以查阅STC15系列单片机的规格书。

外部中断2相关的寄存器INT_CLK0如下:

图片12

EX2= 1 打开外部中断2功能。

· 软件程序开发:

程序初始化：

图片13

外部中断2的中断服务函数

图片14

报警信号处理程序

图片15

2.电池低压检测

· 我们先看一下硬件接口:

图片16

关于单片机的低压检测电路，在硬件设计中，我们已经做过介绍，是下降沿报警触发。

Low_vot 和单片机的NIT4(P3.0),连接，A1是一个跳线帽，是为了防止低压检测线路对单片机的烧录有影响，导致无法烧录。

在程序烧录的时候，需要拔掉A1，完成烧录后需要恢复A1跳线帽。

· 相关寄存器介绍:

P3.6寄存器的功能关于单片机的低压检测电路，在硬件设计中，我们已经做过介绍，是下降沿报警触发。

P3.6IO的寄存器配置和2.1.3.1中的P3 端口的配置 一致，在这里就给大家不在重复讲解了。

电池低压检测的方式也是通过外部中，在这里用到的是外部中断INT4. 关于INT4的寄存器如下,配置方法和INT2一样:

图片17

· 软件程序开发:

程序初始化：

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外部中断4的中断服务函数

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报警信号处理程序

图片20

图片21

3.防拆开关检测

· 我们先看一下硬件接口:

图片22

· 逻辑分析:

防拆开关S1和R14 组成了产品的防拆功能。 其中R14是上拉作用。

防拆开关按下去防拆开关的1脚和2脚连接，单片机的P3.3是高电平，如果防拆开关松开，1脚和3脚连接，P3.3变成低电平。

即: 触发防拆开关，P3.3由高电平变成低电平(下降沿触发);

P3.3是单片机的外部中断1接口(INT1).检测红外防拆报警就是外部中断1的下降沿中断。

· 相关寄存器介绍:

单片机P3.3 端口的配置

相关配置和低压检测，红外报警检测一致。

外部中断1 相关寄存器介绍

外部中断1 我们需要配置的寄存器包括IE中断允许寄存器，和TCON 定时器/计数器中断控制寄存器。详细如下:

图片23

在我们的防拆程序中使用的外部中断1的控制为EX1 需要置为1，打开外部中断1.

图片24

图片25

单片机的外部中断1 可以配置成上升沿触发，或下降沿触发。 该寄存器中的IT1=1表示外部中断1为下降沿触发 ；IT1=0 表示为上升沿触发。我们产品中使用的是下降沿触发，所有IT1 需要配置成1。

· 软件程序开发:

程序初始化：

图片26

外部中断1的中断服务函数

图片27

图片28

报警信号处理程序

图片29

4.OOK无线发射

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· 我们先看一下硬件接口:

· 图片31

从原理图的图纸大家可以看到，无线发射数据和单片机的P3.2脚位连接。

· 学习了解一些EV1527 OOK的无线数据

在程序开发之前，大家首先要学习一下无线数据发射的格式和定义。大家可以在网上百度下载ev1527 芯片资料 ，然后对照我们后面的内容浏览，可以帮助更有效的理解OOK无线数据发射。

我们先看一下数据格式,如下图。

· 图片32

从上图我们可以看出，芯片的数据内容是 ：同步码+20bit地址+4bit数据码。

20bit +4bit =24bit = 3byte。

从上图，我们可以看到有一个单位LCK. 那LCK的定义是什么，时间是多久？

1LCK = 8个0SC CLOKC.

我们在看一个表格，如下，这个表格定义了16个LCK的时间，从而我们就可以算出1个CLK的时间：

· 图片33

从表格可以看出，LCK的时间和 工作电源，以及前面的振荡电阻（47K-360K）有关。

本产品选择的是330K的振荡电阻，工作电压是12V。 所有我们可以锁定16LCK的时间为1.44ms. 那一个LCK= 90微妙。

我们计算一下同步信号，1，0 的信号。

同步信号: 4LCK高电平，128LCK 低电平 即： 360us 高电平 11.52ms低电平

数据1： 12LCK 高电平，4LCK 低电平 即： 1.08ms高电平 360us 低电平

数据0: 4LCK 高电平，12LCK 低电平 即： 360ms高电平 1.08ms 低电平

OOKSent 脚位发出的波形如下:

· 图片34

· 程序代码设计

需要实现OOK无线数据的发射，需要使用到单片机的定时器 和IO输出两个功能。

单片机的IO 配置

单片机的IO 默认是 准双向输入输出端口，我们在程序里就不配置了，我们直接将OOKSent 拉低即可。

程序如下:

· 图片35

定时器配置

本产品中我们使用的是单片机的定时器0. 我们先了解一下单片机相关的寄存器

定时器的相关寄存器：

· 寄存器AUXR，

· 配置定时器0的工作频率，T0X12 = 0 12T模式，=1为1T模式。我们选择12T模式

· 图片36

· 寄存器TMOD 定时器工作模式寄存器

· 图片37

· 图片38

我们产品中配置为16为自动重装定时器. C/T 和GATE 直接置0 即可。

· TH0 TL0寄存器

定时器0的计数器，数据自动增加到FFFF 溢出，发生中断。

· 定时器控制寄存器TCON

· 图片39

· 图片40

TF0：定时器0中断溢出位。TH0 TL0中的数据增加到FFFF时，TF0 就置为1，需要手动清0

TR0: 定时器0 的开关控制位。=1打开定时器0 =1 关闭定时器0

· 中断允许寄存器IE

· 图片41

ET0 = 0: 定时器0溢出标志位TF0=1 的时候，程序就不会自动进入中断服务函数

ET0 = 1: 定时器0溢出标志位TF0=1 的时候，程序就会自动进入中断服务函数

· 定时器初始化程序设计

定时器初始化:

· 图片42

注意，我们初始化的时候，定时器0 是关闭的，再我们使用的时候再打开。

无线数据中同步信号，数据1 、数据0数据长度的计算。

上小节分析了同步信号，和数据1 ，数据0的数据的时间长度如下:

同步信号: 4LCK高电平，128LCK 低电平 即： 360us 高电平 11.52ms低电平

数据1： 12LCK 高电平，4LCK 低电平 即： 1.08ms高电平 360us 低电平

数据0: 4LCK 高电平，12LCK 低电平 即： 360us高电平 1.08ms 低电平

从上面我们简单的总结一下，我们需要做3个延时 分别是: 360us 1.08ms 11.52ms。

下面我们计算一下3个延时定时器0的TH0 TL0 分别需要填充的数值:

360us 延时TH0 TL0对应的数值.(重要)

我们选择的是单片机的内部时钟5.5296Mhz，定时器时钟是12T ，我们可以计算出定时器一个计数值的时间，计算公式如下：

1S/5.5296MHZ*12 = 1S/5529600M0HZ*12 = 0.0000217S = 2.17uS。

360uS 延时需要的定时器的计数值 = 360/2.17 = 166.

那TH0 TL0填写的数值是多少？ TH0 TL0的数值增加到0xFFFF 再增加1定时器溢出。

0xFFFF对应的65535，定时器0是计数到65536溢出。

所以我们需要用65536减去166 ，65536-166 = 65370。

然后转换成16进制，填充到TH0 TL0，

65370是十进制，我们需要转换成16进制 0xFF5A

TH0 = 65370/256; //FFH

TL0 = 65370%256; //5AH

1.08ms 延时TH0 TL0对应的数值

同样的原理，我们计算出1.08ms 对应的TH0 TL0寄存器对应的值

1.08ms/2.17us = 1080us/2.17us= 498 65536-498 = 65038

TH0 = 65038/256; //FEH

THL = 65038%256; //0EH

11.52ms 延时TH0 TL0对应的数值

同样的原理，我们计算出11.52ms 对应的TH0 TL0寄存器对应的值

11.52ms/2.17us = 11520us/2.17us =5309 65536-5309 = 60227

TH0 =60227/256; //EBH

THL = 60227%256; //43H

我们用宏定义来定义一下同步信号，数据1 和数据0。

· 图片43

OOK 无线发射数据的转换

上节计算出了同步数据，数据1，数据0的高低电平，以及对用的定时器填充的数据，接下来我们就需要把需要发射的数据转换成以下的波形。

· 图片44

在上面的章节中，我们分析了,OOK的无线发射数据内容是 ：同步码+20bit地址+4bit数据码。

计算OOK无线发射数据，定时器0的寄存器TH0 TL0 需要的字节

同步码的 高电平和低电平，分别需要定时器0精准定时，分别占用2个字节，共4个字节.

20个地址+4位数据码 =24bit 数据。

每个数据要么是0，要么是1，0和1和同步信号一样，需要分别精准定时高电平和电平的持续时间，1个数字需要4个，共24位，则24*4 =96个字节。

所以存储一帧数据需要定时器的字节数位100个。

程序设计如下：

· 图片45

· 图片46

无线数据发射代码:

· 图片47

5. 设备低功耗设计

因我们的产品是电池供电，所以我们的程序需要做低功耗设计。

· STC15W单片机的工作模式。

STC15单片机支持3种省电模式，分别是：低速模式，空闲模式，和掉电模式。三种模式的典型功耗分别是 2.7mA-7mA, 1.8mA,<0.1A。 掉电模式的最小，我们选择的就是掉电模式。

· 掉电模式对应的寄存器介绍：

· 掉电控制寄存器PCON

· 图片48

· 图片49

· 程序设计：

· 图片50

公众号：华维单片机编程

至此，红外探测器代码部分就讲解完了，同学们可以收藏下来，有不懂的可以向我问答哈。

明天我们来讲讲“无线红外探测器04：产品测试及验证”