應(yīng)用電子技術(shù)教育論文電力機車彎道速度遙控單片機接收控制系統(tǒng)的研究

PAGEPAGE1本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：電力機車彎道速度遙控——單片機接收控制系統(tǒng)的研究學(xué)生姓名：所在院系：機電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名：完成時間： 摘要本課題以最新推出的電力機車彎道速度遙控系統(tǒng)的核心——單片機接收控制系統(tǒng)為中心，以信號的發(fā)送和接收以及提示報警系統(tǒng)為輔助，設(shè)計了電力機車彎道速度遙控的信號發(fā)射系統(tǒng)、信號接收系統(tǒng)、單片機接收控制系統(tǒng)和接收報警系統(tǒng)。本課題著重對其中的接收報警系統(tǒng)進行了詳細的介紹。單片機接收控制系統(tǒng)裝置是以優(yōu)質(zhì)的單片89C51電路作為整個系統(tǒng)的中心,根據(jù)單片機接收到的不同位置的編碼信號,使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的信號進行響應(yīng)控制。關(guān)鍵詞：電力機車，彎道速度，無線遙控，單片機ElectricLocomotivesCurveSpeedControling——ReceivingAndAlarmSystemAbstractThistopictakessingle-chipreceivercontrolingsystem,whichisacoreofthelastestcurvespeedremotecontrolingsystemofelectriclocomotives,asacenter.Ittakessignalsending,receiving,promptingandalarmsystemsasasecondary.Thistopicisadesignofthesignallaunchingsystem,signalreceptionsystem,single-chipreceivercontrolingsystemandreceiving-alarmsystemofthecurvespeedremotecontrolingtechnologyofelectriclocomotives.Thistopicfocusesonthereceiving-alarmsystemindetailedintroduction.Themonolithicintegratedcircuitreceivecontrolsysteminstallmentistakesoverallsystem'scenterbythehighqualitymonolithic89C51electriccircuit,receivesthedifferentpositioncodedsignalaccordingtothemonolithicintegratedcircuit,causesthesystemtosendoutthecorrespondingsignaltocarryontheresponsecontrol.Keywords:Electriclocomotives,Curvespeed,Wirelessremotecontrol,Microcontroller目錄摘要…………………Abstract………………畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書………………緒論………………11概述……………11.1國內(nèi)外研究綜述……………11.2設(shè)計理論基礎(chǔ)………………21.3SS3B型電力機車簡介………32系統(tǒng)設(shè)計……………………42.1總體設(shè)計……………………42.1.1電力機車鐵路接觸網(wǎng)模式選擇………42.1.289C51單片機…………52.1.3單片機最小系統(tǒng)………52.1.4單片機控制系統(tǒng)的安裝位置………62.1.5位置傳感器的選擇……………………62.2單片機接收電路方案…………………72.3單片機裝置的工作過程………………72.4

單片機射頻收發(fā)器件和微處理器特性………………82.5單片機控制報警部分……………………103其他部分電路……………………133.1發(fā)射電路……………………133.2接收電路……………………133.3報警電路……………………143.4報警發(fā)射電路………………154程序………………175結(jié)束語…………20參考文獻……………20緒論1概述電力機車彎道速度遙控技術(shù)是鐵道部門發(fā)展的重要技術(shù)之一，它的發(fā)展直接制約著電力機車速度和運行效率的提高。近年來，隨著電力、電子技術(shù)的發(fā)展以及人們對鐵道部門的要求也是越來越高，電力機車的發(fā)展也取得了巨大的技術(shù)進步。在鐵道部門，注重于速度的同時，電力機車運行的安全問題一直被置于首要位置。脫軌問題，一直是彎道處的機車行駛的常見問題，更是安全問題的重中只重。因此，在現(xiàn)今注重安全與速度的方面，電力機車的彎道速度遙控又被提上了研究日程。在電力機車彎道速度遙控系統(tǒng)中，單片機接收控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，它的好壞直接關(guān)系到了電力機車彎道運行時效率的高低。為了乘客的生命安全著想，我們必須考慮到一切有可能發(fā)生的問題。在電力機車將要進入彎道時，單片機接收信號后提醒司機減速，即便是司機沒有察覺，我們也可以通過單片機接受控制系統(tǒng)，對電動機車進行制動控制，強行對電動機車進行減速。從而避免一切即可發(fā)生的人為故障問題。從而在提高速率的同時，把乘客的生命財產(chǎn)損失降到最低程度。1.1國內(nèi)外研究綜述電力機車的普及和推廣促進了該系統(tǒng)各項技術(shù)的突破。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源以及相關(guān)資料調(diào)查，類似本課題的項目在國內(nèi)外有一定的研究成果。各種具有類似單片機接收控制系統(tǒng)功能的裝置也就應(yīng)運而生。單片機控制系統(tǒng)是以MCS-51系列單片機芯片為核心,運用電子技術(shù)和脈寬調(diào)制以及解調(diào)技術(shù)，根據(jù)接收發(fā)送信號以及當(dāng)前電力機車彎道速度遙控的新要求，設(shè)計了電力機車彎道速度遙控的單片機控制系統(tǒng)，以便于電力機車能夠順利通過彎道，并且更能準確的確定電力機車現(xiàn)時的行程情況。這樣不僅能人性化的顯示出司機的超作能力，而且在司機超作失誤的條件下，單片機接收控制系統(tǒng)更能夠采用制動程序，從而更加完整的確定乘客的安全問題。1866年，德國工程師西門子與技師哈盧施卡聯(lián)營創(chuàng)立電機公司，發(fā)明強力發(fā)電機，制成世界上第一列電力機車。第二年在巴黎博覽會上展出，震驚了許多人。1879年，在柏林的工商業(yè)博覽會上，這輛世界最早的電力火車公開試運行。列車用電動機牽引，由帶電鐵軌輸送電流，功率為3馬力，一次可運旅客18人，時速7公里。兩年之后1881年，柏林郊外鋪設(shè)了規(guī)模雖小，但為世界最初營業(yè)用的電車路線。同時德國又試驗成功駕空接觸導(dǎo)線供電系統(tǒng)，使電力機車的供電線路由地面轉(zhuǎn)向空中，機車的電壓和功率都大大提高。1895年，在美國的巴爾的摩一俄亥鐵路線上首次出現(xiàn)了長途電力機車。機車重96噸，1080馬力，采用550V直流供電。1901年，西門子、哈盧施卡電機公司制造的電力機車在柏林附近創(chuàng)造了時速160公里的記錄。與此同時，在1880年，美國愛迪生也進行了電車的實驗。中國第一臺電力機車于1958年誕生于湖南株洲，命名為“韶山”，為中國鐵路步入電氣化立下了汗馬功勞。電力機車由于速度快、爬坡能力強、牽引力大、不污染空氣，因此發(fā)展很快。地下鐵路也隨著電車的出現(xiàn)而得以發(fā)展1.2設(shè)計理論基礎(chǔ)該中心單片機控制裝置是以MCS-51系列單片機為核心,采用無線遙控發(fā)射一接收元件作為機車到達彎、岔道的檢測元件,以單片機接受的信號進行一系列的分析，從而使單片機中心控制部分對電力機車的行駛狀況進行精確的調(diào)整,由單片機根據(jù)接收到的不同位置的編碼信號,使系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的信號進行速度調(diào)整.電力機車在即將到達彎道時，即在一定的指定地點，電力機車上的單片機將接受到即將減速的信號，此時通過報警系統(tǒng)提醒司機減速，讓司機手動減速從而達到安全速度以內(nèi)。但是，在數(shù)以萬記的彎道運行時，有時司機會疏忽減速報警，在此種情況下，單片機中心控制系統(tǒng)就要在報警5秒后，就自己進行另一個指令，自動控制電力機車進入制動減速，從而避免由于速度過快而使電力機車脫軌的災(zāi)難。當(dāng)然，為了避免司機再次出現(xiàn)這種疏忽，單片機控制系統(tǒng)需要將這些信號全都發(fā)送到前后車站的控制室。系統(tǒng)的具體設(shè)計要求為：1.電力機車彎道速度遙控系統(tǒng)電子控制線路的各個電路模塊，電子器件組成及參數(shù)設(shè)置；2.主要設(shè)計報警控制系統(tǒng)的電子線路，分析其控制原理；3.要求報警信號發(fā)射輻射100公里；4.設(shè)計的報警系統(tǒng)要與整個彎道速度遙控系統(tǒng)相配合，共同完成控制功能；5.完成整個系統(tǒng)線路的調(diào)試工作。1.3SS3B型電力機車簡介

韶山3B(SS3B)型電力機車是大功率半導(dǎo)體整流、客貨運兩用干線電力機車。其電流制為工頻單相交流。牽引及制動功率大，起動平衡，加速快，工作可靠，司機室工作條件良好，污染少，維修簡便。

SS3B型電力機車為大功率硅半導(dǎo)體橋式全波整流，采用調(diào)壓開關(guān)與晶閘管相控結(jié)合的平滑調(diào)壓，牽引特性為恒流控制特性。具備加饋電阻制動特性，比SS3型機車具有更優(yōu)越的制動特性。機車采用脈流串激式4極牽引電動機，大面積立式百葉窗車體通風(fēng)方式。車內(nèi)設(shè)備按斜對稱空間布置，采用成套組裝，有雙邊走廊。SS3B型電力機車由兩節(jié)完全相同的六軸機車通過機械、電氣和制動空氣管路采用固定重聯(lián)方式，組成一個完整的十二軸重載貨運機車，可在其中任意一節(jié)機車的司機室內(nèi)對全車進行統(tǒng)一控制。兩節(jié)機車亦可分開，作為一臺六軸機車獨立應(yīng)用。每節(jié)機車均是在SS3型機車基礎(chǔ)上，取消一個司機室。機車增加了列車控制網(wǎng)絡(luò)（TCN）系統(tǒng)，不但減少了大量的硬聯(lián)線，而且機車各主要部件的工作狀態(tài)和故障信息均可在彩色液晶顯示屏上顯示，因此，提高了機車的先進性、可靠性以及使用與維修的方便性。

機車設(shè)備布置與通風(fēng)系統(tǒng)以單節(jié)車為單元。每節(jié)車劃分為如下七大區(qū)域，即司機室、1號輔助室、1號高壓室、變壓器室、2號高壓室、2號輔助室、3號輔助室、車頂設(shè)備和車下設(shè)備等。

司機室設(shè)在每臺機車的兩端，重聯(lián)端未設(shè)司機室。司機室主體結(jié)構(gòu)和司機室內(nèi)設(shè)備布置與SS4改機車規(guī)范司機室基本一樣。最前端布置有操縱臺，操縱臺上設(shè)有司控器、制動機、各種儀表、開關(guān)和指示燈以及彩色液晶顯示屏。操縱臺右柜內(nèi)布置有重聯(lián)控制器。司機室頂部還裝有空調(diào)裝置。

SS3B型機車主電路與SS3機車相比，增加了高壓連接器、高壓隔離開關(guān)、網(wǎng)壓表、降壓變壓器、高壓變壓器、高壓互感器用自動開關(guān)。受電弓、真空斷路器均采用進口產(chǎn)品。

輔助電路則每節(jié)機車壓縮機采用一臺螺桿式壓縮機。采用三極自動開關(guān)代替輔保裝置，保護輔機過流。機車控制電路與SS3型機車相比，機車控制采用了LCU、微機柜和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。2系統(tǒng)設(shè)計2.1總體設(shè)計2.1.1電力機車鐵路接觸網(wǎng)模式選擇電力機車鐵路接觸網(wǎng)良好的選擇，是整個電力機車運行是重要環(huán)節(jié)，因此我們應(yīng)慎重的選擇接觸網(wǎng)。隨著電氣化鐵路快速發(fā)展和客運專線不斷的提速，對接觸網(wǎng)安全提出了更高的要求，其涉及多學(xué)科，多專業(yè)的綜合性先進新技術(shù)領(lǐng)域，集中反映了客運運輸組織等多方面的技術(shù)進步。作為牽引供電系統(tǒng)的主體接觸網(wǎng)，其性能的優(yōu)劣直接決定著電力機車受電弓的受流質(zhì)量，最終影響列車的運行速度與安全。懸掛類型是高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)設(shè)計，施工和運營維護的最主要技術(shù)參數(shù)。高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)對懸掛類型的要求是：受流質(zhì)量能夠滿足運營要求，安全可靠，少維修，故障率低以及工程造價低。目前國外高速鐵路接觸網(wǎng)主要有三種懸掛類型：以日本為代表的復(fù)鏈型懸掛；以德國為代表的彈性鏈型懸掛；以法國為代表的簡單鏈型懸掛。不同懸掛類型的性能的比較如下表：表一：特性復(fù)鏈型懸掛彈性鏈型懸掛簡單鏈型懸掛受流性好好稍差維修性差較差好經(jīng)濟性差較好好故障率少較多較少壽命長長長從上表可以看出來，從受流質(zhì)量來看，復(fù)鏈型懸掛最好，彈性鏈型懸掛次之，簡單鏈型懸掛稍差。接觸網(wǎng)懸掛的一個重要指針就是彈性均勻。簡單鏈型懸掛弓網(wǎng)之間的定位點處動態(tài)接觸分散性較大，彈性不均勻度較大，該點處容易造成一種有害的物理現(xiàn)象——“硬點”，為緩和硬點造成的影響，應(yīng)該減輕定位器的重量。受電弓通過該點時，加大了導(dǎo)線和受電弓滑板的異常磨耗，當(dāng)“硬點”大于60G時，受電弓瞬間脫離接觸線，使受電弓不能正常受流，在硬點下形成火花和拉弧現(xiàn)象。但是，如果適合加大簡單鏈型懸掛接觸線的張力，采用緩沖阻尼裝置，以改善受點弓的共振特性，提高接觸網(wǎng)波動傳播速度（加大接觸線的補償張力），并對接觸導(dǎo)線跨中預(yù)留適當(dāng)?shù)某诙菷，施工偏差不應(yīng)大于5mm，在高速狀態(tài)下，接觸線的預(yù)留弛度的跨距值的0.05%，則可以降低接觸網(wǎng)彈性不均勻，從而使受電弓運行軌跡趨于水平狀態(tài)，消除受電弓與接觸線間的拉弧現(xiàn)象，改善受流質(zhì)量。由于簡單鏈型懸掛具有結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，工程造價低，安裝調(diào)整維修費少等優(yōu)點，我國的高速電氣化鐵路接觸線網(wǎng)宜選用簡單鏈型懸掛。2.1.289C51單片機單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。同時集成諸如通訊接口、定時器，實時時鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件圖189C51管腳圖2.1.3單片機最小系統(tǒng)如圖2所示,89C51的外部通過18,19腳連接一個晶振和兩個電容,構(gòu)成振蕩電路,可以為單片機提供時鐘頻率。9腳通過一個10kΩ電阻和一個10μF的電容構(gòu)成了一個簡單的復(fù)位電路,EA接高電平,ALE、PSEN信號不用,這樣就構(gòu)成了一個單片機最小系統(tǒng)。這個最小系統(tǒng)未設(shè)復(fù)位鍵,系統(tǒng)加電時自動復(fù)位。圖2單片機最小系統(tǒng)2.1.4單片機控制系統(tǒng)的安裝位置鑒于單片機接受控制系統(tǒng)主要功能是接受信號和控制電力機車的運行，在工作時，它不僅需要控制報警系統(tǒng)直接向司機進行報警還需要接受發(fā)送來的信號進行判斷分析，所以該系統(tǒng)安裝的最佳位置就在電力機車的司機室內(nèi)，即車頭出的控制室。2.1.5位置傳感器的選擇位置傳感器【positionsensor】用來測量機器人自身位置的傳感器。位置傳感器可分為兩種，直線位移傳感器和角位移傳感器。其中直線位移傳感器常用的有直線位移定位器等，具有工作原理簡單、測量精度高、可靠性強的特點；角位移傳感器則可選旋轉(zhuǎn)式電位器，具有可靠性高、成本低的優(yōu)點。角位移器還可使用光電編碼器，有增量式與絕對式兩種形式。其中增量式碼盤在機器人控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。位置檢測傳感器的最佳選擇是選用無接觸傳感器。對紅外傳感器和無線電遙控傳感器都進行了實驗研究對比，最終決定選用無線電遙控傳感器。如下傳感器電路圖：圖3傳感器電路圖2.2單片機接收電路方案過去信號的接收主要是一些模擬系統(tǒng)電路或數(shù)字系統(tǒng)電路，這些電路中模擬系統(tǒng)電路接收信號大部分屬于短距離發(fā)送和接收的信號，但不論怎樣，這些信號幾乎都是無法進行綜合處理。然而隨著近代技術(shù)的發(fā)展，單片機在電路中的應(yīng)用愈加頻繁，而且這些以單片機為中心的控制電路，不僅簡化了電路，而且更加使電路的價格更加低了。通過一個簡單的單片機，不僅使電路更加的精確化，人性化，而且使電路更加的清晰，可觀。就是由于這種情況，本課題選用了89C51單片機為整個系統(tǒng)的中心控制系統(tǒng)。2.3單片機裝置的工作過程單片機接收裝置的傳感器經(jīng)編碼設(shè)置后安裝在電力機車的車頭處，而其電力機車的所需的供電電源取自電網(wǎng)，發(fā)射和接收傳感器功率應(yīng)足夠大，保證發(fā)射和接收信號輻射范圍100公里。當(dāng)電機車行駛到彎道10公里處時，安裝于電機車車頭處的接收傳感器就可接收到無線電編碼信息，經(jīng)控制器處理后進行響應(yīng)的工作，在接收到信號起初，立即接通語音報警系統(tǒng)，讓司機進行減速處理。如果電力機車司機疏忽未進行減速時，單片機會將處理過的信號電力機車的制動系統(tǒng)，從而降低速度讓電力機車的行駛速度達到彎道行駛的安全速度范圍內(nèi)。與此同時，有電力機車向前后車站發(fā)送電力機車的彎道運行狀況，從而讓鐵路總控制室更精確的掌握電力機車的運行情況，從而更好的對司機工作做好判斷，以此保證電機車的安全運行。電力機車彎道速度遙控——單片機接收控制系統(tǒng)的總框圖如下：彎道集成無線遙控發(fā)射系統(tǒng)電源彎道集成無線遙控發(fā)射系統(tǒng)電源單片機89C51無線遙控接收系統(tǒng)系統(tǒng)555芯片發(fā)射電路功放電路喇叭叭無線遙控發(fā)射系統(tǒng)前方車站接收系統(tǒng)后方車站接收系統(tǒng)電力機車制動系統(tǒng)2.4單片機射頻收發(fā)器件和微處理器特性為了保證系統(tǒng)能夠在較低電流消耗的情況下，有較高的發(fā)射功率和接收靈敏度，系統(tǒng)選用了Maxim公司的MAX1473接收芯片和MAX7044發(fā)射芯片。MAX7044發(fā)射芯片工作電壓為+2.1～6.0V，7.7mA的低工作電流，250μs的啟動時間。通信速率能達到100kbps,小封裝3mm×3mm，8引腳SOT23封裝。它消除了基于SAW發(fā)送器設(shè)計的問題；采用晶體結(jié)構(gòu)，提供了更大的調(diào)制深度和快速的頻率響應(yīng)機制；降低了溫度的影響，溫度范圍可達-40～125℃。MAX1473接收芯片采用3.3V鋰電池供電，250μs啟動時間，小于2.5μA的待機模式工作電流，-114dBm的靈敏度；采用TSSOP28引腳封裝設(shè)計。MC9RS08KA2作為Freescale公司新推出的一款集成多個功能的高性價比MCU，具有鍵盤中斷和高達20MHz的內(nèi)部時鐘，以及8位模計數(shù)器，2KBFlash空間，63字節(jié)RAM；同時有等待和3種停止模式，滿足系統(tǒng)的超低功耗設(shè)計（設(shè)計中電流小于1μA），以及簡易的6引腳BDM編程調(diào)試接口，便于系統(tǒng)的實時升級。設(shè)計中采用6引腳DFN精密小引腳封裝，滿足系統(tǒng)的小體積要求。從單片機向外發(fā)送信號，主要是向該彎道前后的電力機車總站發(fā)送信號，從而確保電力機車總站更好的了解機車在彎道處的運行情況。發(fā)送部分射頻前端電路如圖5所示。圖5發(fā)送部分射頻前端電路在電力機車快要達到彎道處時，會接到彎道處發(fā)送來的信號，從而進行對信號進行精確的控制。接收部分射頻前端電路如圖6所示圖6接收部分射頻前端電路接收部分微處理器控制電路如圖7所示。圖7接收部分微處理器控制電路2.5單片機控制報警部分在本設(shè)計中選擇把聲音和紅外線作為采集信號，所以用集成聲音傳感器PS－2109和紅外傳感器BH用作采集系統(tǒng)的敏感元件。數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如圖5所示，A／D轉(zhuǎn)換電路采用常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片ADC0809.ADC0809：ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。主要特性：8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位;具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?轉(zhuǎn)換時間為100μs;單個＋5V電源供電;模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準;工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度;低功耗，約15mW。引腳功能:ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。各引腳功能:IN0～IN7：8路模擬量輸入端。21～28：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路;ALE：地址鎖存允許信號，輸入,高電平有效。START：A／D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入,高電平有效。EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準電壓。Vcc：電源，＋5V。GND：地。ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。聲音、紅外線傳感器的輸出端分別接到圖8（a）ADC0809的IN0和IN1。由圖8可知ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P0.0～P0.2經(jīng)圖8（a）ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.7＝0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。圖8中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)輸出地址為7FF8H即可選通通道IN0，實現(xiàn)對聲音傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換；輸出地址7FF9H即可選通道IN1，實現(xiàn)對紅外線傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換。圖8中ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到89C51的INT1引腳，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲單元。圖8ADC0809引腳圖下圖為單片機控制報警過程圖:圖9單片機控制報警過程3其他部分電路3.1發(fā)射電路早期的發(fā)射機較多使用LC振蕩器，頻率漂移較為嚴重。聲表器件的出現(xiàn)解決了這一問題，其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，而其基頻可達幾百兆甚至上千兆赫茲。無需倍頻，與晶振相比電路極其簡單。以下兩個電路為常見的發(fā)射機電路，由于使用了聲表器件，電路工作非常穩(wěn)定，即使手抓天線、聲表或電路其他部位，發(fā)射頻率均不會漂移。和圖一相比，圖二的發(fā)射功率更大一些。發(fā)射距離可達200米以上。圖10發(fā)射電路圖3.2接收電路接收機可使用超再生電路或超外差電路，超再生電路成本低，功耗小可達100uA左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級高放、一級振蕩、一級混頻以及兩級中放的超外差接收機差不多。然而，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性差，從而降低了抗干擾能力。下圖為典型圖11超在生接收電路圖的超再生接收電路。

超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好，美國Micrel公司推出的單片集成電路可完成接收及解調(diào)，其MICRF002功耗更低，并具有電源關(guān)斷控制端。MICRF002性能穩(wěn)定，使用非常簡單。與超再生產(chǎn)電路相比，缺點是成本偏高。下面為其管腳排列及推薦電路。圖12MICRF002管腳排列及推薦電路

MICRF002使用陶瓷諧振器，換用不同的諧振器，接收頻率可覆蓋300～440MHz。MICRF002具有兩種工作模式：掃描模式和固定模式。掃描模式接受帶寬可達幾百KHz,此模式主要用來和LC振蕩的發(fā)射機配套使用，因為，LC發(fā)射機的頻率漂移較大，在掃描模式下，數(shù)據(jù)通訊速率為每秒2.5KBytes。固定模式的帶寬僅幾十KHz，此模式用于和使用晶振穩(wěn)頻的發(fā)射機配套，數(shù)據(jù)速率可達每秒鐘10KBytes。工作模式選擇通過MICRF002的第16腳（SWEN）實現(xiàn)。另外，使用喚醒功能可以喚醒譯碼器或CPU，以最大限度地降低功耗。MICRF002為完整的單片超外差接收電路，基本實現(xiàn)了“天線輸入”之后“數(shù)據(jù)直接輸出”，接收距離一般為200m。3.3報警電路聲光報警電路由單片機P3.7口控制，輸出報警信號(高低電平間隔1s的脈沖信號)，驅(qū)動聲光報警電路，直至按復(fù)位鍵RESET圖13報警電路和開關(guān)鍵。聲光報警電路由555定時器、揚聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如右上圖13所示。3.4報警發(fā)射電路彎道報警信號的發(fā)射采用高頻大功率放大器。當(dāng)它工作時，通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當(dāng)標簽進入磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后送至主機進行有關(guān)處理。高頻功率放大器是它的關(guān)鍵部件，主要功能是對信號進行功率放大。其信號發(fā)射范圍能達到上百公里。高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。在“低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360度，適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于180度；丙類放大器電流的流通角則小于180度。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。除了以上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。丁類放大器的效率比丙類放大器的還高，理論上可達100％，但它的最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗(集電極耗散功率或陽極耗散功率）的限制。如果在電路上加以改進，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類放大器。我們已經(jīng)知道，在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自20至20000Hz，高低頻率之比達1000倍。因此它們都是采用無調(diào)諧負載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百kHz一直到幾百、幾千甚至幾萬MHz），但相對頻帶很窄。例如，調(diào)幅廣播電臺（535～1605kHz的頻段范圍）的頻帶寬度為10kHz，如中心頻率取為1000kHz，則相對頻寬只相當(dāng)于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路。由于這后一特點，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。近年來，寬頻帶發(fā)射機的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作負載。這樣，它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)也不同。該功率放大器可將功1～2W、88～108MHz調(diào)頻發(fā)射機的功率擴展至于10-15W，采用單管丙類放大及多級低通濾波器組成，具有較高的轉(zhuǎn)換效率及很強的詣波抑制能力。電路見附圖所示，采用大功率發(fā)射管C1972，其參數(shù)如下：175MHz、4A、25W、功率增益≥8.5db、按圖所示參數(shù)，電路工作中心頻率約為98MHZ，輸入約2W的射頻功率時，額定輸出可達15W。為保88～108MHZ內(nèi)的任一頻點時輸出達到額定值，可根據(jù)前級的中心頻率對部分元件作適當(dāng)調(diào)整。必要時，可減少低通波波器級數(shù)，以增大輸出功率。經(jīng)擴展后的功率信號由三級低通濾波器圖14報警發(fā)射電路濾去高次詣波成份饋入了發(fā)射天線。如此，如下圖為單片機報警電路的全電路圖：圖15單片機報警電路總電路圖4程序ORG0000H

LJMPMAINORG0100HSTART:

MAIN:MOVR0,#00HMOVR1,#01HMOV@DPTR,R0

MOVXA,@DPTR

INCDPTR

MOVR4,A

MOVR3,#00H

DECR7

SJF1:MOVXA,@DPTR

INCDPTR

CLRC

RLCA

MOVR6,A

CLRA

RLCA

XCHA,R7

JNBACC.0,SJF2

XCHA,R6

RLCA

XCHA,R6

XCHA,R7

RLCA

XCHA,R7

SJF2:XCHA,R7

XCHA,R6

ADDA,R4

MOVR4,A

MOVA,R6

ADDCA,R3

MOVR3,A

DJNZR7,SJF1

SJF3:MOVXA,@DPTR

ADDA,R4

MOVR4,A

CLRA

ADDCA,R3

MOVR3,A

MOVR7,#COUNT

LCALLNMUL21

MOVA,N

MOVB,#03H

MULAB

MOVR7,A

LCALLNDIV31

RET

NMUL21:MOVA,R4

MOVB,R7

MULAB

MOVR4,A

MOVA,B

XCHA,R3

MOVB,R7

MULAB

ADDA,R3

MOVR3,A

CLRA

ADDCA,B

MOVR2,A

CLROV

RET

NDIV31:MOVB,#10H

NDV311:CLRC

MOVA,R4

RLCA

MOVR4,A

MOVA,R3

RLCA

MOVR3,A

MOVA,R2

RLCA

MOVR2,A

MOVF0,C

CLRC

SUBBA,R7

JBF0,NDV312

JCNDV313

NDV312:MOVR2,A

INCR4

NDV313:DJNZB,NDV311

MOVNCNT,A

DECNCNT

FST1:MOVB,NCNT

MOVDPL,ADDPL

MOVR1,DPL

MOVDPH,ADDPH

MOVR0,DPH

MOVXA,@DPTR

MOVR2,A

INCDPTR

MOVXA,@DPTR

MOVR3,A

INCDPTR

MOVXA,@DPTR

MOVR4,A

FST2:INCDPTR

MOVXA,@DPTR

MOVR5,A

INCDPTR

MOVXA,@DPTR

MOVR6,A

INCDPTR

MOVXA,@DPTR

MOVR7,A

PUSHB

LCALLFCMP

POPB

JNCFST4

MOVA,DPL

CLRC

SUBBA,#02H

MOVR1,A

MOVR0,DPH

JNCFST3

DECR0

FST3:MOVA,R5

MOVR2