可控電動(dòng)車警報(bào)器的設(shè)計(jì)說明

1、 I / 55XXXXXXXX畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 2012 屆 電子信息工程 專業(yè) 0813082 班級(jí)題 目 可控電動(dòng)車防盜報(bào)警器設(shè)計(jì) 姓 名 XXX 學(xué)號(hào) XXXXXX 指導(dǎo)教師 王義琴 職稱 講師 二 一 二 年 五 月 十 日 II / 55 容 摘 要電動(dòng)車具有環(huán)保，快捷，方便的優(yōu)良特點(diǎn)。隨著電動(dòng)車的普與，防盜問題越來越突出。為了很好地解決防盜問題，應(yīng)用新技術(shù)對(duì)防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常必要。本論文課題是開發(fā)設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的電動(dòng)自行車無線防盜報(bào)警器。通過市場(chǎng)調(diào)研和查閱相關(guān)資料，論證了本設(shè)計(jì)的必要性和可行性。文中主要論述了該無線防盜報(bào)警器各個(gè)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)從總體方案的設(shè)計(jì)入

2、手，對(duì)無線收發(fā)模塊、信號(hào)觸發(fā)模塊、報(bào)警電路模塊等進(jìn)行了相關(guān)的分析、選擇與最終方案的確定；使用 Protel 軟件繪制出該設(shè)計(jì)的最終方案的電路圖，通過 Protel 電路圖清晰地表達(dá)出該設(shè)計(jì)各個(gè)工作模塊電器元件的連接情況。關(guān) 鍵 詞單片機(jī);無線收發(fā)；彈簧開關(guān)；防盜報(bào)警；揚(yáng)聲 III / 55AbstractThe fine features of electric bicycle are environmentally friendly, efficient, convenient.With the popularity of electric bicycle, security issues

3、become more grave. In order to solve security issues, application of new technologies on the design of anti-theft system has become very necessary.This thesis focuses on the development and design of the electric bicycle SCM of wireless anti-theft alarm based on Monolithic integrated circuit. Throug

4、h market research and access to relevant information, demonstrated the necessity and feasibility of thedesign. In the major expositions of the wireless anti-theft alarm for the detailed design of each module process. Design from starting with the design of the overall plan, carrying out the relevant

5、 analysis about the radio transceiver modules, signal trigger module, alarm circuit module, selection and exterminating the final package; Protel software is used to map out the final design of the circuit,Through the Protel clearly show the work of various electrical components connecting module.Ke

6、ywordsKeywordsSCM Wireless Transceiver Module Spring switch Anti-theft Alarm System Loudspeakers IV / 55目目 錄錄1 緒論 11.1 電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器研究背景 11.2 電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器的研究現(xiàn)狀 12 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 32.1 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì) 32.2 各功能模塊方案設(shè)計(jì) 32.2.1.1 LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊 42.2.2 信號(hào)觸發(fā)模塊 42.2.2.1 振動(dòng)傳感器 42.2.3 報(bào)警電路模塊 52.2.3.2 揚(yáng)聲器 52.2.3.3 音樂集成電路

7、 62.3 本章小結(jié) 63 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 73.1 LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊介紹 73.1.1 主要特性 73.1.2 工作原理方框圖 93.1.3 外部應(yīng)用電路 103.1.4 光電特性 113.2 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 14 V / 553.3 本章小結(jié) 144 音樂集成電路模塊設(shè)計(jì) 154.1 音樂集成電路 154.1.1 音樂集成電路部結(jié)構(gòu)與其工作原理 154.1.2 音樂集成電路使用過程中應(yīng)注意的問題 164.2 音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 174.2.1 整流二極管的選用 174.2.1.1 整流二極管的工作原理 174.2.1.2 整流二極管的導(dǎo)電特性 1

8、74.2.2 晶體三極管的選用 184.2.2.1 三極管放大電路的基本原理 184.2.2.2 三極管的工作狀態(tài)的判斷方法 194.2.3 電磁繼電器的選用 204.2.4 音樂集成電路報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) 204.3 本章小結(jié) 215 電路與編程 225.1 硬件安裝 225.1.1 AT89C51 單片機(jī)相關(guān)特性與參數(shù)介紹 225.1.1.1 主要特性 225.1.1.2 功能特性概述 235.1.2 硬件電路 265.2.1 無線收發(fā)模塊調(diào)試 265.2.2 音樂集成電路模塊調(diào)試 265.2.3 復(fù)位電路與晶振電路調(diào)試 275.2.3.2 晶振電路設(shè)計(jì) 295.3 C 語言編程 305.3.

9、1 AT89C51 單片機(jī)軟件編程的注意事項(xiàng) 305.3.1.1 AT89C51 單片機(jī)軟件編程的省電模式13305.3.1.2 編程方法 315.3.2 C 語言編程 325.4 軟件調(diào)試 375.5 本章小結(jié) 38結(jié)論 39致 40參考文獻(xiàn) 41 VI / 55 1 / 55電動(dòng)車防盜報(bào)警器081308236 冰洋 指導(dǎo)老師 王義琴 講師1 緒論1.1 電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器研究背景隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)制度的建立，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我防產(chǎn)業(yè)不斷向前推進(jìn)，安防市場(chǎng)己成為一個(gè)新興的、潛力巨大的體現(xiàn)公共安全與技防緊密結(jié)合的高新技術(shù)市場(chǎng)，為安防企業(yè)的發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。并且防產(chǎn)業(yè)正快速與國(guó)際接軌我國(guó)有世

10、界上最龐大的安防產(chǎn)品市場(chǎng)，這是我們最大的優(yōu)勢(shì)。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家安防產(chǎn)業(yè)更是在原有基礎(chǔ)上飛速發(fā)展，在其他發(fā)展中國(guó)家，如亞洲、拉丁美洲、東歐、非洲和中東，也能預(yù)見它的快速增長(zhǎng)。這些地區(qū)還有很大的未曾開發(fā)的安防市場(chǎng)，這些市場(chǎng)的特點(diǎn)是犯罪率在不斷增加、經(jīng)濟(jì)正迅速發(fā)展，因此，這些國(guó)家對(duì)安全措施和安保方法的需求也在逐漸增加。所以研究報(bào)警系統(tǒng)具有很好的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 1.2 電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器的研究現(xiàn)狀為了充分掌握電動(dòng)車市場(chǎng)防盜報(bào)警類產(chǎn)品的現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)，我深入開展了市場(chǎng)調(diào)研和文獻(xiàn)搜索，從商家提供的電動(dòng)車年銷量和報(bào)警器（包括報(bào)警鎖）年銷量數(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在購買電動(dòng)車的用戶同時(shí)配備防盜報(bào)警裝置的約占

11、95。目前市場(chǎng)上出售的電動(dòng)車防盜報(bào)警裝置大致有如下幾類： （1）防盜報(bào)警鎖，將報(bào)警器與車鎖集成，只要部振動(dòng)傳感器感 2 / 55知到車身振動(dòng)，就會(huì)立即觸發(fā)啟動(dòng)鎖上報(bào)警喇叭報(bào)警。這種防盜報(bào)警鎖使用比較方便，售價(jià)也能為大家接受，一般在 50 元左右，如杰達(dá) KL02、新奇特 FB8224。但是用戶反映使用這種防盜報(bào)警鎖，發(fā)生誤報(bào)的頻率較高，而且發(fā)現(xiàn)是誤報(bào)還得不到解除，同時(shí)在鎖緊狀態(tài)下無法人為撤防，造成不必要的干擾。（2）普通防盜報(bào)警器，與防盜報(bào)警鎖相比，這類報(bào)警裝置體積較小，可獨(dú)立安裝在電動(dòng)車上較為隱蔽的地方，不易被發(fā)現(xiàn)而拆卸。其布防、撤防都是通過報(bào)警器外殼上的同一開關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)，探測(cè)警情信號(hào)的也是

12、各種類型的振動(dòng)傳感器，電源一般使用兩節(jié) 7 號(hào)電池，性能比較穩(wěn)定，價(jià)格在 60 元左右。但是一旦將其安裝在車身較為隱蔽的地方，如車身底部等，那么車主啟動(dòng)布防和撤防時(shí)要按開關(guān)就很困難，不易操作；如果安裝在方便車主啟動(dòng)開關(guān)的地方，此報(bào)警器又很容易被盜賊發(fā)現(xiàn)而將其拆卸。（3）無線智能數(shù)字報(bào)警器，如榮高 VA-2 型、旭飛報(bào)警器。這類防盜報(bào)警器一般采用微電腦技術(shù)，智能化程度較高，除了能遙控設(shè)防撤防、強(qiáng)警尋車外，還具有遙控熄火、自動(dòng)延時(shí)設(shè)防和智能記憶等功能。這類產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)越，但是作為電動(dòng)車的附屬配件，它們的價(jià)格相對(duì)較高，一般要超過 150 元，普通用戶不能接受，因而在電動(dòng)車市場(chǎng)也就得不到推廣。

13、電動(dòng)車之所以能走進(jìn)千家萬戶，一個(gè)很重要的原因就是其價(jià)格相對(duì)于摩托車和汽車要低得多。開發(fā)一種高性能、低價(jià)位防盜報(bào)警器是適合市場(chǎng)的，也是用戶這個(gè)消費(fèi)群體給我們提出的一項(xiàng)任務(wù)。 3 / 552 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)電動(dòng)車無線防盜報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì)是根據(jù)其功能和設(shè)計(jì)要求，從全局的角度，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)而進(jìn)行整體方面的設(shè)計(jì)，主要包括無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)，信號(hào)觸發(fā)模塊設(shè)計(jì)和報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì)等容。2.1 框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要依據(jù)下列框架結(jié)構(gòu)(如圖 2-1)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖 2-1 總體框架結(jié)構(gòu)體系其中單片機(jī)作為控制單元模塊，彈簧開關(guān)作信號(hào)觸發(fā)模塊，采用遠(yuǎn)距離無線收發(fā)裝置作無線收發(fā)模塊，揚(yáng)聲器（或蜂鳴器）作報(bào)警電路模塊。

14、當(dāng)單片機(jī)收到無線收發(fā)模塊發(fā)出的預(yù)警信號(hào)后，進(jìn)入預(yù)警狀態(tài)，并讓彈簧開關(guān)在收到外界振動(dòng)影響后，接通電路使報(bào)警器報(bào)警，以此來威懾犯罪分子，達(dá)到保護(hù)電動(dòng)自行車的目的。AT89C51單片機(jī)單片機(jī)無線接收模塊無線接收模塊無線發(fā)送模塊無線發(fā)送模塊報(bào)警電路模塊報(bào)警電路模塊信號(hào)觸發(fā)模塊信號(hào)觸發(fā)模塊 4 / 552.2 各功能模塊方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)各功能模塊主要包括無線收發(fā)模塊，信號(hào)觸發(fā)模塊和報(bào)警電路模塊等，下面將分模塊討論各個(gè)模塊擬采用方案和最終方案的確定。2.2.1 LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊LR-T15CTM4-S 系列是紅外遙控接收模塊。該模塊的最大優(yōu)點(diǎn)就是即使在很弱的光源下也能可靠運(yùn)

15、行、并保護(hù)、防止受到其他輸出脈沖的干擾。LR-T15CTM4-S 系列所需的供電電壓在 2.4V6.5V 之間，與本設(shè)計(jì)所構(gòu)想的 5V 供電電壓很吻合；而其低電流消耗是 HF-15/HJ-15紅外收發(fā)組件不可比擬的；其輸出信號(hào)為 4.5V 高電壓正好能被本設(shè)計(jì)中采用的 AT89C51 單片機(jī)所識(shí)別。2.2.2 信號(hào)觸發(fā)模塊2.2.2.1 振動(dòng)傳感器振動(dòng)傳感器在測(cè)試技術(shù)中是關(guān)鍵部件之一，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來，并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時(shí)也稱它為換能器、拾振器等。振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是將原始要測(cè)的機(jī)械量作為振動(dòng)傳感器的

16、輸入量 Mi，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量 Mt，最后由機(jī)電變換部分再將 Mt變換為電量 E，如圖 2-4 所示。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī) 5 / 55圖 2-4 振動(dòng)傳感器械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的。振動(dòng)傳感器具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)圍大的優(yōu)點(diǎn)，器件的部均含有專用的控制芯片,應(yīng)用非常方便,可直接帶動(dòng)小功率負(fù)載,用一只三極管進(jìn)行電流放大后,即可驅(qū)動(dòng)繼電器或報(bào)警被大量應(yīng)用到汽車、摩托車、電動(dòng)車的防盜系統(tǒng)上，目前 80的車輛報(bào)警器都用這類傳感器。MiMt E振動(dòng)傳感器的性能特點(diǎn)符合本設(shè)計(jì)的需要，但在元件采購的過程中發(fā)現(xiàn)電子

17、市場(chǎng)找不到振動(dòng)傳感器的銷售，給本設(shè)計(jì)的實(shí)物制作造成了困難。因此將在第 4 章音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)觸發(fā)模塊的設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹。 2.2.3 報(bào)警電路模塊2.2.3.2 揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器是一種把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的換能器件，揚(yáng)聲器的性 機(jī)電變換部分 機(jī)械接受部分 6 / 55能優(yōu)劣對(duì)音質(zhì)的高低影響很大。揚(yáng)聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動(dòng)式（即動(dòng)圈式） 、靜電式（即電容式） 、電磁式（即舌簧式） 、壓電式（即晶體式）等幾種；按其頻率圍可分為低音揚(yáng)聲器、中音揚(yáng)聲器、高音揚(yáng)聲器。電動(dòng)式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理電動(dòng)式揚(yáng)聲器應(yīng)用最廣泛，它又分為紙盆式、號(hào)筒式3和球頂形三種。而前兩種應(yīng)用比較廣泛，因

18、此這里只介紹前兩種。（1）紙盆式揚(yáng)聲器紙盆式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖 2-6 所示。它由三部分組成：振動(dòng)系統(tǒng)，包括錐形紙盆、音圈和定位支片等；磁路系統(tǒng)，包括永久磁鐵、導(dǎo)磁板和場(chǎng)心柱等；輔助系統(tǒng)，包括盆架、接線板、壓邊和防塵罩等。當(dāng)處于磁場(chǎng)中的音圈有音頻電流通過時(shí)，就產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)和永久磁鐵的磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，使音圈沿著軸向振動(dòng)，由于揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低音豐滿、音質(zhì)柔和、頻帶寬，但效率較低。（2）號(hào)筒式揚(yáng)聲器號(hào)筒式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖 2-7 所示，它由振動(dòng)系統(tǒng)（高音頭）和號(hào)筒兩部分構(gòu)成。振動(dòng)系統(tǒng)與紙盆揚(yáng)聲器相似，不同的是它的振膜不是紙盆，而是一球頂形膜片。振膜的振動(dòng)通過號(hào)筒（經(jīng)過兩次反射

19、）向空氣中輻射聲波。它的頻率高、音量大，常用于室外與廣場(chǎng)擴(kuò)聲。 7 / 552.2.3.3 音樂集成電路通過比較揚(yáng)聲器和音樂集成電路的外接元件數(shù)量、價(jià)格、功能全面性與使用方便等特點(diǎn)決定采用音樂集成電路作為本設(shè)計(jì)的報(bào)警電路模塊，該模塊將在第 4 章音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中做詳細(xì)介紹。2.3 本章小結(jié)本章對(duì)該設(shè)計(jì)的總體框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，并對(duì)該設(shè)計(jì)的各功能模塊擬采用和最終采用的方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；通過比較揚(yáng)聲器和音樂集成電路確定了本論文的報(bào)警電路模塊，而被選定的模塊元件將在下面幾章做詳細(xì)的介紹。 8 / 553 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)LR-T15CTM4-S 系列是紅外遙控接收模塊。它已轉(zhuǎn)移

20、成型、體積小、重量輕和低電流消耗。該模塊的最大優(yōu)點(diǎn)就是即使在很弱的光源下也能可靠運(yùn)行、并保護(hù)、防止不受控制的輸出脈沖的干擾。3.1 LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊介紹本小節(jié)將詳細(xì)介紹 LR-T15CTM4-S 紅外遙控接收模塊（見圖 3-1）的主要特性、引腳特征、光電特性、極限參數(shù)、材料配置，外部尺寸等物理特性。3.1.1 主要特性（1）供電電壓 2.4 V6.5v 之間 ；（2）光電檢測(cè)器與前置放大器封裝在一起；（3）PCM 頻率的部過濾器；（4）對(duì)不同種干擾光源的免疫力較強(qiáng)；（5）低效輸出（6）低功率消耗； 圖3-1 LR-T15CTM4-S因 LR-T15CTM4-S

21、 紅外遙控接收模塊具有上述的主要特性，所以其應(yīng)用圍也是比較廣泛的。大致有AV 設(shè)備（如：電視，DVD 播放 9 / 55機(jī)，音響，CD 播放機(jī)，機(jī)頂盒等） ；家電（如：電腦，空調(diào)，照相機(jī)等） ；紅外遙控器控制玩具。LR 系列紅外遙控接收模塊的引腳配置和載波頻率如表 3-1 所示。表 3-1 LR 系列引腳配置和載波頻率在本設(shè)計(jì)中該元件要與單片機(jī)連接使用，完成報(bào)警系統(tǒng)的上鎖和解鎖過程，因此要選擇合適的工作電壓和輸入頻率，焊接電路板時(shí)應(yīng)考慮該電子元件的焊錫溫度，以免過高燒壞元件。LR-T15CTM4-S 紅外遙控接收模塊的建議操作條件和極限參數(shù)見表 3-2 和表 3-3。表 3-2 建議操作條件參

22、數(shù)符號(hào)數(shù)值單位運(yùn)行電壓Vcc2.46.5V輸入頻率fin3060kHz表 3-3 極限參數(shù) (溫度=25) 10 / 55參數(shù)符號(hào)數(shù)值單位供電電壓Vcc7V輸出電流Iout2.5mA運(yùn)行溫度Topr-20+80存儲(chǔ)溫度Tstg-30+85焊錫溫度Tsd2703.1.2 工作原理方框圖圖 3-2 方框圖發(fā)射裝置輸出波形 紅外模塊輸出波形 圖 3-3 輸出波形 11 / 55LR-T15CTM4-S紅外遙控接收模塊工作原理方框圖如圖3-1所示。當(dāng)無線發(fā)射裝置有信號(hào)輸入后，通過自動(dòng)增益控制器保證通道的信號(hào)同步放大穩(wěn)定動(dòng)態(tài)工作點(diǎn),以達(dá)到更高的傳輸效率。通過限制器將突發(fā)的信號(hào)、過強(qiáng)的信號(hào)、誤操作所產(chǎn)生的

23、大信號(hào)和聲反饋，按一定的比例進(jìn)行壓縮或限幅，解決了功率放大器過載問題，從而保護(hù)了昂貴的功率放大器和揚(yáng)聲器。通過濾波器過濾掉不理想的信號(hào)，得到單一頻段的理想信號(hào)，保證了信號(hào)傳輸?shù)恼_。通過高峰活塞和比較器比較電壓，然后根據(jù)比較結(jié)果，把輸出電壓設(shè)定在數(shù)字高態(tài)。通過積分器將前后信號(hào)疊加。最后通過施密特觸發(fā)器對(duì)脈沖邊緣進(jìn)行整形和產(chǎn)生輸出方波脈沖，如圖3-3所示。3.1.3 外部應(yīng)用電路（1）該元件的外部應(yīng)用電路如圖 3-4 所示。防止電壓包括任何噪音因素的影響，請(qǐng)將 RC 濾波器放在頂端. RC 濾波器應(yīng)和 Vcc 引腳和 GND 引腳緊密聯(lián)接 ON/OFF 脈沖寬度最好是小于 0.3 米 12 /

24、55*光照強(qiáng)度檢查檢測(cè)表面的紅外模塊是 0 Lux（照度單位）圖 3-5 抵達(dá)物距離試驗(yàn)條件LR-T15CTM4-S 紅外遙控接收頭與紅外發(fā)射裝置的夾角 直接影響傳輸?shù)木嚯x，夾角越小傳輸距離越遠(yuǎn)，當(dāng)夾角 =0時(shí)傳輸距離最遠(yuǎn)為 28 m ；當(dāng)夾角 =45時(shí)傳輸距離為 15m。抵達(dá)物距離試驗(yàn)條件見圖 3-5。（2）當(dāng) LR-T15CTM4-S 系列受到一些干擾信號(hào)抑制時(shí)，它仍然可以接收數(shù)據(jù)信號(hào)。不過靈敏度降低到不能產(chǎn)生理想脈沖的水平。一些抑制 LR-T15CTM4-S 系列干擾信號(hào)的例子：熒光燈信號(hào)電子鎮(zhèn)流器（參照?qǐng)D 3-6，圖 3-7 ） 頻率為 38KHz 的連續(xù)信號(hào)或在其他任何頻率直流燈（鎢

25、燈泡或節(jié)能燈）圖 3-6 和圖 3-7 顯示的信號(hào)來自一個(gè)用 60Hz 電子鎮(zhèn)流器作用的熒光 13 / 55燈。一種熒光燈電子鎮(zhèn)流器造成的不同類型的干擾信號(hào)。如果燈的頻率在 50kHz-100kHz 之間，那么通常的振蕩頻率是光學(xué)干擾信號(hào)，這個(gè)頻率是電氣振蕩驅(qū)動(dòng)電路鎮(zhèn)流器頻率的兩倍。所有 LR-T15CTM4-S 系列的紅外接收機(jī)模塊都可以制止這種干擾信號(hào)如圖 3-6和圖 3-7 所示。所以這些燈將不會(huì)產(chǎn)生不理想的輸出脈沖。不過敏感性會(huì)根據(jù)干擾信號(hào)的強(qiáng)弱而有所降低，更重要的是電子鎮(zhèn)流器的高調(diào)制的振蕩幅度。3.1.4 光電特性LR-T15CTM4-S 紅外接收模塊的光電特性見表 3-4。表 3-

26、4 光電特性參數(shù)符號(hào)條件最小典型最大單位供電電壓Vcc-2.456.5V供電電流Icc無信號(hào)輸入0.811.3mA包過濾器中心頻率fo-3fo3%峰值波長(zhǎng)p-940-nm高層次的輸出電Voh圖 3.5Vcc-0.5-V 14 / 55壓低層次的輸出電壓Vol圖 3.5-0.20.4V高層次輸出脈沖寬度Twh圖 3.5450600750s低層次輸出脈沖寬度Twl圖 3.5450600750s圖 3.50-28m圖 3.630-22m到達(dá)物距離L圖 3.745-15m通過下表可以看出當(dāng) LR-T15CTM4-S 紅外遙控接收模塊的供電電壓為 5V 時(shí)，其靈敏度最高；供電電壓和電流是成正比關(guān)系，即供

27、電電壓越大電源電流越大，反之越??；距離和輸出脈沖寬度近似成反比例關(guān)系，即距離越遠(yuǎn)輸出脈沖寬度越窄，反之越寬。測(cè)試條件如表 3-9 所示。 15 / 55表 3-5 靈敏度供電電壓 表 3-6 電源電流電壓表 3-7 輸出脈沖寬度與距離 表 3-8 方向性（水平/垂直）表 3-9 測(cè)試條件參數(shù)試驗(yàn)條件備注高溫Ta=+75,Vcc=5.0V t=500h，低溫Ta=-25, Vcc=5.0V t=500h，高氣溫/高濕度Ta=+80 90%RH, Vcc=5.0V ， 16 / 55t=500h熱循環(huán)Ta=-30(0.5h)-+85(0.5h) 20圈，屬性測(cè)試高度=75cm 3次負(fù)載測(cè)試的供電電

28、壓是 5V光電學(xué)特性正常條件下應(yīng)在停止 2 小時(shí)后恢復(fù)正常 加熱周期測(cè)試應(yīng)在無負(fù)載條件下重復(fù) 20 次 3.2 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)無線接收模塊的設(shè)計(jì)如圖 3-10 所示，LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊的 Vcc 腳接+5V 電壓，GND 腳接地，Vout腳接 AT89C51 單片機(jī)的 P00 口。當(dāng) LR-T15CTM4-S 紅外接收頭收到彩色電視遙控器的脈沖信號(hào)后，就能通過其部電路給單片機(jī) P00 口一個(gè) 4.5V 高電平，完成無線收發(fā)模塊的工作環(huán)節(jié)。圖 3-10 無線收發(fā)模塊3.3 本章小結(jié)本章介紹了作為本設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊的LR-T15CTM4-S電子元件的一般特性

29、外部尺寸等物理特性，并根據(jù)其特性設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊。 17 / 554 音樂集成電路模塊設(shè)計(jì)音樂集成電路報(bào)警模塊是該設(shè)計(jì)的信號(hào)觸發(fā)模塊和報(bào)警電路模塊的組合模塊，將彈簧開關(guān)作為信號(hào)觸發(fā)模塊，音樂集成電路作為報(bào)警電路模塊。下面將對(duì)該部分的設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。4.1 音樂集成電路音樂集成電路是一種樂曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲(chǔ)的樂曲。它具有聲音悅耳、外接元件少、價(jià)格低、功能全面與使用方便等特點(diǎn)，因而音樂集成電路在家用電器，時(shí)鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。4.1.1 音樂集成電路部結(jié)構(gòu)與其工作原理音樂集成電路的部結(jié)構(gòu)如下圖 4-1 所示，它由振蕩電路、音調(diào)發(fā)生器、包絡(luò)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、速度控制、節(jié)奏

30、發(fā)生器、存儲(chǔ)器（ROM）和前置放大器等組成。 18 / 55圖 4-1 音樂集成電路的部結(jié)構(gòu)框圖下面將圖中各電路的功能作以簡(jiǎn)要介紹。（1）振蕩電路振蕩電路與外接電阻 R 構(gòu)成完整的振蕩器，其振蕩頻率與 R 阻值的大小有關(guān)，一般振蕩頻率為 5OkHz 或 10OkHz，振蕩頻率是音調(diào)發(fā)生器和節(jié)奏發(fā)生器的時(shí)間基準(zhǔn)，該頻率用作音調(diào)、節(jié)奏、速度的時(shí)間基礎(chǔ)，它直接影響樂曲的質(zhì)量。（2）音調(diào)發(fā)生器音調(diào)發(fā)生器按存儲(chǔ)器（ROM）的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。音調(diào)頻率圍一般包括兩個(gè)八度音音階。（3）包絡(luò)發(fā)生器包絡(luò)發(fā)生器的功能是產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)，包絡(luò)信號(hào)的形狀決定著樂曲的音色。音調(diào)信號(hào)和節(jié)奏信號(hào)經(jīng)包絡(luò)發(fā)生器形成合成音

31、樂信號(hào)后輸送給驅(qū)動(dòng)電路。 19 / 55（4）驅(qū)動(dòng)電路不同的集成電路驅(qū)動(dòng)電路各不一樣，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，有的集成電路還設(shè)置有前置放大器。（5）速度控制速度控制可提供與放音速度相匹配的速度，這種速度已按編好的程序固化在集成電路，不能由外部選擇。（6）節(jié)奏發(fā)生器節(jié)奏發(fā)生器按存儲(chǔ)器（ROM）的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制 ROM 地址時(shí)鐘，如 1/4、1/3、3/4、3/2、2、3、4 拍。4.1.2 音樂集成電路使用過程中應(yīng)注意的問題（1）音樂集成電路種類很多，每一個(gè)系列的集成電路的外形和接線方式一樣，但樂曲不同。因此選購時(shí)最好臨時(shí)搭接外圍元件視聽一下曲調(diào)是否滿意。（2

32、）不同系列的音樂集成電路，它們的工作電壓差異較大，如2830 系列最大工作電壓為 1.65V，若大于這個(gè)電壓音調(diào)就會(huì)失真，而 2850 系列的工作電壓為 1.255V。使用時(shí)應(yīng)注意正確選擇工作電壓，才能保證集成電路的正確工作。（3）外接電阻阻值大小與輸出樂曲的音調(diào)有關(guān)，阻值小時(shí)音調(diào)高，阻值大時(shí)音調(diào)低，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意阻值的選取。（4）有的系列電路雖能驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，但輸出的電流極小，對(duì)于這類集成電路在外接功放時(shí)要注意。 20 / 554.2 音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)該模塊用到了整流二極管、晶體三極管、直流繼電器與音樂集成電路等電器元件，下面將對(duì)各個(gè)元件的工作原理與型號(hào)的選用做詳細(xì)的介紹。4.2.1

33、 整流二極管的選用4.2.1.1 整流二極管的工作原理晶體二極管為一個(gè)由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體形成的 p-n 結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于 p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑制作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓圍與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流 I0。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，p-n 結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電

34、子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為整流二極管的擊穿現(xiàn)象。4.2.1.2 整流二極管的導(dǎo)電特性二極管最重要的特性就是單向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的 21 / 55正向特性和反向特性。（1）正向特性 在電子電路中，將整流二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式稱為正向偏置。當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，整流二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓” ，鍺管約為 0.2V，硅管約為 0.6V）以后，整流二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩

35、端的電壓基本上保持不變（鍺管約為 0.3V，硅管約為 0.7V） ，稱為二極管的“正向壓降” 。 （2）反向特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。整流二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)整流二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。在本設(shè)計(jì)中對(duì)整流二極管并沒有太多的性能要求，只要具備了二極管的單向?qū)щ娦跃涂梢粤?，在電路中起到保護(hù)電子元件的作用。所以本設(shè)計(jì)將采用 IN4007 型鍺二極管。

36、22 / 554.2.2 晶體三極管的選用4.2.2.1 三極管放大電路的基本原理晶體三極管是一種電流放大器件，有集電極 C，基極 B，發(fā)射極E 三個(gè)極。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有 NPN 和 PNP 兩種結(jié)構(gòu)形式，使用最多的是硅 NPN 和 PNP 兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是一樣的。我們僅以NPN 型硅三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。圖 4-2 NPN 型硅三極管引腳圖如上圖 4-2 所示，我們把從基極 B 流至發(fā)射極 E 的電流叫做基極電流 Ib；把從集電極 C 流至發(fā)射極 E 的電流叫做集電極電流 Ic。這兩

37、個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E 上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流 Ic 受基極電流 Ib 的控制，并且基極電流 Ib 很小的變化，會(huì)引起集電極電流 Ic 很大的變化，Ic 的變化量與 Ib 變化量之比稱作三極管的放 23 / 55大倍數(shù) 。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流 Ib 的變化，Ib 的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic 很大的變化。如果集電極電流 Ic 是流過一個(gè)電阻 R 的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。 三極管在實(shí)際的

38、放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。首先是由于三極管 BE 結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管） ，基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，常取 0.7V） 。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于 0.7V 時(shí)，基極電流 Ib 就可以認(rèn)為是 0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 0.7V 要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流 Ib 的改變（因?yàn)樾∮?.7V 時(shí)，基極電流都是 0） 。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻 Rb 就是用來提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻） ，那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就

39、會(huì)導(dǎo)致基極電流 Ib 的變化，而基極電流 Ib 的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為 0，不能再減小了） 。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流 Ib 變小時(shí)，集電極電流 Ic 就可以減?。划?dāng)輸入的基極電流 Ib 增大時(shí)，集電極電流 Ic 就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。 24 / 55對(duì)于 PNP 型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟 NPN 的剛好相反。4.2.2.2 三極管的工作狀態(tài)的判斷方法三極管的工作狀態(tài)可以分為三

40、個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，根據(jù)三極管發(fā)射極和集電極偏置情況，可以判別其工作狀態(tài)：（1）對(duì)于 NPN 三極管來說，當(dāng) Ube0 時(shí)，三極管發(fā)射極處于反向偏置，Ib0，三極管工作在截止區(qū)；（2）當(dāng)晶體三極管發(fā)射極處于正向偏置而集電極處于反向偏置時(shí)，三極管工作在放大區(qū)，Ic 隨 Ib 近似作線性變化；（3）當(dāng)發(fā)射極和集電極均處于正向偏置狀態(tài)時(shí)，三極管工作在飽和區(qū)，Ic 基本上不隨 Ib 而變化，失去了放大功能。在本設(shè)計(jì)中三極管選用型號(hào)為 S9014 NPN 型硅三極管。4.2.3 電磁繼電器的選用繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路） ，通常應(yīng)用于

41、自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)” ，在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的 25 / 55拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未

42、通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)” 。在本設(shè)計(jì)中為了安全保護(hù)須在音樂集成電路中接入電磁繼電器，而繼電器的選用為了達(dá)到供電電壓的一致從而選用 5V 直流繼電器。4.2.4 音樂集成電路報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中音樂集成電路的設(shè)計(jì)如圖 4-3 所示。當(dāng)無線接收模塊（LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊）收到無線發(fā)射模塊（彩色電視遙控器）的脈沖信號(hào)后，其 Vout 腳輸出 4.5V 高脈沖信號(hào)，單片機(jī)接收到該脈沖信號(hào)后讓 P27 口上電，當(dāng) P27 口有高電平輸出時(shí)，通過基極偏置電阻 R1 給三極管加一偏置電流，三極管 Q1正向偏置，直流繼

43、電器 KA 吸合，音樂集成電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，播放一遍音樂后便處在預(yù)警狀態(tài)，當(dāng)彈簧開關(guān) KM1 受到外界振動(dòng)信號(hào)觸發(fā)后將會(huì)再次接通音樂集成電路，達(dá)到電動(dòng)車防盜報(bào)警的目的。 26 / 55圖 4-3 音樂集成電路報(bào)警模塊4.3 本章小結(jié)本章對(duì)音樂集成電路報(bào)警模塊所采用的整流二極管、晶體三極管、直流繼電器與音樂集成電路等電器元件的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并設(shè)計(jì)了適合本設(shè)計(jì)所需的音樂集成電路報(bào)警模塊，講解了該模塊的工作原理。 27 / 55圖 5-1 AT89C51 單片機(jī)引腳圖5 電路與編程5.1 硬件安裝本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的核心，下面將介紹AT89C51 單片機(jī)的相關(guān)特

44、性與參數(shù)。5.1.1 AT89C51 單片機(jī)相關(guān)特性與參數(shù)介紹AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片含 4K 字節(jié)的可反復(fù)擦寫 Flash 只讀存儲(chǔ)器和 128 字節(jié)的隨機(jī)存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元。5.1.1.1 主要特性與 MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可反復(fù)擦寫 Flash 只讀存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器1288 位部 RAM32 可編

45、程 I/O 線 28 / 55兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器6 個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗空閑和掉電模式片振蕩器和時(shí)鐘電路5.1.1.2 功能特性概述AT89C51 單片機(jī)提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K 字節(jié) Flash 閃存，128字節(jié)部 RAM，32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)向量?jī)蓸O中斷機(jī)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片振蕩器與時(shí)鐘電路。同時(shí)，AY89C51 單片機(jī)還可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式：空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口與中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保存 RAM 中的容，但振蕩器停止工作并禁止其

46、它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。1、引腳功能說明VCCVCC：供電電壓。GNDGND：接地。P0P0 口口：P0 口為一個(gè) 8 位漏極開路雙向 I/O 口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每腳可吸收 8 個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)端口寫 1 可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器 29 / 55時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻。P1P1 口口：P1 口為一個(gè)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流

47、）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“1” ，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用，并當(dāng)某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)回輸出一個(gè)電流。在 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 口接收低 8 位地址。P2P2 口口：P2 口為一個(gè)帶有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“1” ，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用，并當(dāng)某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)回輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)；在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口線

48、上的容在整個(gè)訪問期間不改變。在 Flash 編程和程序檢驗(yàn)時(shí)，P2 口也接收高位地址和其他控制信號(hào)。表 5-1 P3 口特殊功能端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口） 30 / 55P3.1TXD(串行輸出口）P3.2INT0(外部中斷 0）P3.3INT1(外部中斷 1）P3.4T0(定時(shí)計(jì)數(shù)器）P3.5T1(定時(shí)計(jì)數(shù)器）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3P3 口口：P3 口為一個(gè)帶有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“1” ，通過部上拉電阻把端口拉到高電平，此

49、時(shí)可作輸入口使用，并當(dāng)某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。P3 口還接收一些用于 Flash 閃存編程和程序檢驗(yàn)的控制信號(hào)。P3 口也可作為特殊功能口，其功能見表 5-1。RSTRST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，要保持 RST 腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。EA/VPPEA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問為部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。需要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。當(dāng) EA 端為高電平（接 Vcc 端） ，CPU 則執(zhí)行部程序存儲(chǔ)器總的指令。Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳

50、加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器 31 / 55件是使用+12V 編程電壓 Vpp。XTAL1XTAL1：振蕩器反向放大器與部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2XTAL2：振蕩器反向放大器的輸出端。時(shí)鐘振蕩器特性AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成部振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別為該反向放大器的輸入端和輸出端。該反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。AT89C51AT89C51 的極限參數(shù)表 5-2 AT89C51 單片機(jī)極限參數(shù)參數(shù)數(shù)值單位工作溫度-65+125任一引腳對(duì)地電壓-1.0+7.0V最高工作電壓6.6V

51、直流輸出電流15.0mA5.1.2 硬件電路經(jīng)過上面對(duì) AT89C51 單片機(jī)相關(guān)特性與參數(shù)的介紹和前幾章所選用電器元件的論述，本設(shè)計(jì)的硬件電路見圖 5-3。 32 / 55圖 5-3 Protel 電路圖5.2.1 無線收發(fā)模塊調(diào)試無線收發(fā)模塊的調(diào)應(yīng)將 LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊的 Vcc 腳接示波器的 5V 直流電源，GND 腳接地，Vout 腳接示波器的信號(hào)輸入端。連接完成后用彩色電視機(jī)遙控器來對(duì) LR-T15CTM4-S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊的紅外接收頭發(fā)送脈沖信號(hào)，用示波器來捕捉 LR-T15CTM4-S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊所輸出的信號(hào)是否為 4.5V

52、 高電平信號(hào)。若無信號(hào)顯示，就檢查電路的連接問題，然后改變 Vcc 腳的輸入電壓，再用示波器來捕捉輸出信號(hào)；若有 4.5V 高電平信號(hào)產(chǎn)生，就表示該無線收發(fā)模塊已達(dá)到本設(shè)計(jì)的要求。 33 / 555.2.2 音樂集成電路模塊調(diào)試將所采用的玩具娃娃自帶的音樂集成電路模塊的 Vcc 腳接 5V 直流電源，GND 腳接地，并給直流繼電器以 5V 電壓使其處在吸合狀態(tài)接入電路。當(dāng)電路接通時(shí)若揚(yáng)聲器發(fā)出音樂聲，并在響完一遍音樂后停止，當(dāng)彈簧開關(guān)受到振動(dòng)信號(hào)，而使音樂集成電路再次接通，揚(yáng)聲器繼續(xù)播放音樂，就表示該模塊以達(dá)到了本設(shè)計(jì)要求。5.2.3 復(fù)位電路與晶振電路調(diào)試5.2.3.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路

53、的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分/合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。下面介紹三種復(fù)位電路的設(shè)計(jì)：1 1、RCRC 復(fù)位電路圖 5-4 所示的 RC 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位電路的基本功能，圖5-6 上半部分為其輸入-輸出特性。但它解決不了電源毛刺（A 點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題，而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。左邊的電路對(duì)高電平復(fù)位有效；右邊的電路對(duì)低電平復(fù)位有效。其中 Sm 為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，Ch 可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。 34 / 552、增加放電回路

54、的 RC 復(fù)位電路圖 5-5 所示的復(fù)位電路增加了二極管，在電源電壓瞬間下降時(shí)使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位 圖 5-6所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部無放電回路的 RC 復(fù)位電路比較增加放電回路的效果。 圖 5-6 復(fù)位電路輸入-輸出特性圖 5-7 上電自動(dòng)復(fù)位電路3、上電自動(dòng)復(fù)位電路 35 / 55在本設(shè)計(jì)中不需要考慮電源開關(guān)或電源插頭分/合過程中引起的抖動(dòng)現(xiàn)象、電源毛刺（A 點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題，而只要在單片機(jī)供電時(shí)給其復(fù)位信號(hào)就可以了，所以完全可以用上電自動(dòng)復(fù)位電路，見圖 5-7。5.2.3.2 晶振電路設(shè)計(jì)1、晶振的選

55、擇晶振就是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，分為有源晶振和無源晶振。晶振在單片機(jī)系統(tǒng)里的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)的部電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。有源晶振不需要 DSP 的部振蕩器，信號(hào)質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單（主要是做好電源濾波，通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的 PI 型濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可） ，不需要復(fù)雜的配置電路。無源晶體需要用 DSP 片的振蕩器，無源

56、晶體沒有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，就是說是根據(jù)起振電路來決定的，無源晶振應(yīng)和其他元件才能組成正常的振蕩電路,同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的 DSP，而且價(jià)格通常也較低，因此對(duì)于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于 36 / 55產(chǎn)品線豐富、批量大的生產(chǎn)。晶振的選擇主要看應(yīng)用電路，如果有時(shí)鐘電路，就用無源晶振，否則就用有源晶振。在本設(shè)計(jì)中選用的 AT89C51 系列單片機(jī)片含有時(shí)鐘電路，因此選用 12MHz 無源晶振。2、晶振電路的設(shè)計(jì)見圖 5-8圖 5-8 晶振電路5.3 C 語言編程本節(jié)將介紹 AT89C51 單片機(jī)在編程時(shí)注意事項(xiàng)與本設(shè)計(jì)的 C

57、 語言編程。5.3.1 AT89C51 單片機(jī)軟件編程的注意事項(xiàng)5.3.1.1 AT89C51 單片機(jī)軟件編程的省電模式在空閑模式下，CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生，此時(shí)，片 RAM 和所有特殊功能寄存器的容保持不變，空閑模式可以由任何的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式是最后一條被 37 / 55執(zhí)行的指令，片 RAM 和特殊功能寄存器的容在終止掉電模式前被凍結(jié)，退出掉電模式的唯一方法就是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的容，在 Vcc 恢復(fù)到正常工作電壓前，復(fù)位應(yīng)無效表 5-3 空閑模式和

58、掉電模式外部引腳狀態(tài)模式程序存儲(chǔ)器ALEPSENP0P1P2P3空閑模式部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)5.3.1.2 編程方法圖 5-9 編程電路和校驗(yàn)電路 38 / 55編程前須按圖 5-9 所示設(shè)置好地址，編程單元的地址加在 P1 口和 P2 口的 P2.0P2.3（11 位地址圍為 0000H0FFFH） ，數(shù)據(jù)從 P0口輸入，引腳 P2.6、P2.7 和 P3.6、P3.7 的電平設(shè)置見表 5-5，PSEN 為低電平，RST 為高電平按要求加上電壓，ALE/PROG 引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖） ，AT

59、89C51 的編程方法如下：（1）在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)；（2）在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)；（3）激活相應(yīng)的控制信號(hào)；（4）在高電壓編程方式時(shí)，將 EA/Vpp 端加上+12V 編程脈沖；5.3.2 C 語言編程本節(jié)將介紹該設(shè)計(jì)的 C 語言編程14部分。相應(yīng)的 C 語言程序流程圖見圖 5-10。 39 / 55圖5-10 C 語言程序流程圖C 語言程序如下：#include / * item1 * /#include / * item2 * / 40 / 55#define uchar unsigned char / * item3 * /#define uint unsign

60、ed intsbit P00=P00; / * item4 * /sbit P27=P27;bit flag=0; / * item5 * /void msec(uint); / * item6 * /void main() / * item7 * / uchar i;for( ; ; ) / * item8 * / if(P00!=1) / * item9 * /flag=flag+1; If(flag=2) flag=0 Msec(6000) / * item6 * / void msec(unint x) / * item10 * /unchar j; 41 / 55while (x-)