【正文】 9C52 芯片 、霍耳傳感器、施密特觸發(fā)器等元器件 . AT89C52 芯片 特點(diǎn)： ● 與 MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 ● 8K 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃存 ● 1000 次擦寫周期 ● 全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz ● 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ● 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ● 32 個(gè)可編程 I/O 口線 ● 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ● 8 個(gè)中斷源 ● 可編程串行 UART 通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 ： AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) FLASH 閃存， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行 通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C52 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?？臻e方式停止 CPU 工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 圖 21 AT89C52的芯片管腳圖 引腳功能說(shuō)明 ： VCC—— 電源電壓 GND—— 地 P0口 —— P0口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0寫“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)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。 P1口 —— P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(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(guò)內(nèi)部的上拉電阻把 端口拉到高電平，此時(shí) 可作輸出口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù) 輸入（ ）和輸入（ ），參見(jiàn)表 。 FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間， P1接收低 8位地址。 P2口 —— P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口 P2 寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部 存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX@RI指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 FLASH 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3口 —— P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外 部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 21所示 。 表 21 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù) 2捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） 表 22 端口三的功能介紹 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST—— 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問(wèn)外部程存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意 的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 PSEN—— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP—— 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。 霍耳傳感器（ HD3020） 霍耳傳感器是利用半導(dǎo)體的磁電效應(yīng)中的霍耳 效應(yīng)，將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成霍耳電勢(shì)。 (1)、 霍耳效應(yīng)：將一載流體置于磁場(chǎng)中靜止不動(dòng)，若次載流體中的電流方向與磁場(chǎng)方向不相同時(shí)，則在此載流體中平行于由電流方向和磁場(chǎng)方向所組成的平面上將產(chǎn)生電勢(shì)，此電勢(shì)稱為霍耳電勢(shì)，此現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。 霍耳電勢(shì) U=BbI/neb 式中： B—— 外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度： I—— 通過(guò)基片的電流； n—— 基片材料中的載流子濃度； e—— 電子電荷量； b—— 基片寬度； d—— 基片厚度。 (2)、 霍耳元件一般采用具有 N型的鍺、銻化銦和砷化銦等半導(dǎo)體單晶材料造成。銻化銦元件的輸出較大，但受溫度的影響也較大。鍺元件的輸入雖小，但它的溫度性能和線性度卻比較好。砷化銦元件的輸出信號(hào)沒(méi)有銻化銦元件大，但是受溫度的影響卻比銻化銦要小，而且線性度也較好，因此，采用砷化銦做霍耳元件的材料受到普遍重視。一般地，在高精度測(cè)量中，大多采用鍺和砷化銦元件；作為敏感元件時(shí)，材料采用銻化銦元件 。 霍耳元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它由霍耳片、引線和殼體組成?；舳且粔K矩形半導(dǎo)體薄片。在長(zhǎng)邊的兩個(gè)端面上焊上兩根控制電流端引線， 在元件短邊的中間以點(diǎn)的形式焊上兩根霍耳輸出端引線，在焊接處要求接觸電阻小，而且呈純電阻性質(zhì)?；舳话阌梅谴判越饘佟⑻沾苫颦h(huán)氧樹(shù)脂封裝。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 施密特觸發(fā)器（ 4093） (1)、 特點(diǎn) ： ，其維持和轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小。 ， 有兩個(gè)不同的閾值電壓（正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓 ） ，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 (2)、 電壓傳輸特性 圖 22 電壓傳輸特性曲線 有兩種情況：左圖中輸入與輸出為 反相關(guān)系，右圖中輸入與輸出為 同相關(guān)系 (3)、 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 ： 三角波、正弦波及其它不規(guī)則信號(hào) → 矩形脈沖。 圖 23(a)所示為用施密特觸發(fā)器將正弦波變換成同周期的矩形脈沖。 圖 23 波形曲線圖 a） 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)受到干擾而發(fā)生畸變時(shí)，可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號(hào)整形成較好的矩形脈沖，如圖 所示 。 如輸入信號(hào)為一組幅度不等的脈沖， 可將輸入幅度大于 的脈沖信號(hào)選出來(lái)， 而幅度小 于 的脈沖信號(hào)則去掉了 。 圖 23 波形曲線圖 b） LED 顯示器 LED 顯示器是由發(fā)光二機(jī)管構(gòu)成的最為常用的顯示器，數(shù)字 LED 顯示器利用 7個(gè)發(fā)光二機(jī)管顯示數(shù)字，通常被稱為七段 LED 顯示器或數(shù)碼管，另外數(shù)碼管中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二機(jī)管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。 LED 顯示器有共陽(yáng)極接法和共陰極接法的。共陽(yáng)極接法的發(fā)光二機(jī)管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)，公共陽(yáng)極接 +5V 電壓，在陰極輸入低電平，發(fā)光二機(jī)管 導(dǎo)通發(fā)光；共陰 極接法的發(fā)光二機(jī)管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)，公共陰極接地，在陽(yáng)極兩端輸入高電平時(shí)，發(fā)光二機(jī)管就導(dǎo)通發(fā)光。 LED 導(dǎo)通電壓為 ，工作電流每段約為 100MA，直接接 +5V 電平上會(huì)使數(shù)碼管發(fā)亮導(dǎo)致?lián)p壞，需接一個(gè) 100— 300 的限流電阻。 LED 數(shù)碼管具有：低耗能、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對(duì)外界環(huán)境要求低易于維護(hù)，同時(shí)其精確度比較高，操作簡(jiǎn)單。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 MC7805 三端穩(wěn)壓器 該系列穩(wěn)壓器有過(guò)流、過(guò)熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)，以防止過(guò)載而損壞。三斷固定式穩(wěn)壓器的 基本電路如圖 24所示，只要把正輸入電壓 Ui加到 MC7805的輸入端，MC7805 的公共端接地，其輸出端便能輸出芯片標(biāo)稱正電壓 U。，在實(shí)際應(yīng)用 電路中，芯片輸入端和輸出端與地之間除分別接大電容濾波電容外，通常還需在芯片 引出腳根部接小電容到地。 C3 用于抑制芯片自激震蕩， C4 用于壓榨芯片的高頻帶寬， 減小高頻噪聲。 圖 24 MC7805三端穩(wěn)壓器電路 發(fā)光二極管和光敏 二 極管 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管是一種直接能把電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽艿陌雽?dǎo)體器件。與其它發(fā)光器件相比，具有體積小、功耗低、發(fā)光均 勻、穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種電子儀器、音響設(shè)備、計(jì)算機(jī)等作電流指示、音頻指示和信息狀態(tài)顯示等。 光二極管的管芯結(jié)構(gòu)與普通二極管相似，由一個(gè) PN 結(jié)構(gòu)成。當(dāng)在發(fā)光二極管 PN結(jié)上加正向電壓時(shí)，空間電荷層變窄，載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)，致使 P區(qū)的空穴注入 N 區(qū)， N 區(qū)的電子注入 P區(qū)。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)會(huì)釋放出能量并以發(fā)光的形北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 式表現(xiàn)出來(lái)。 光二極管的種類很多，按發(fā)光材料來(lái)區(qū)分有磷化鎵（ GaP）發(fā)光二極管、磷砷化鎵（ GaAsP）發(fā)光二極管、砷鋁鎵（ GaAIAs）發(fā)光二極管等；按發(fā)光顏色來(lái)分有發(fā)紅光、黃光、綠光以及眼睛看不見(jiàn)的紅外發(fā)光二極管等；若按功率來(lái)區(qū)別可分為小功率（ HG 400 系列）、中功率（ HG50 系列）和大功率（ HG52 系列）發(fā)光二極管：另外還有多色、變色發(fā)光二極管等等。 小功率的發(fā)光二極管正常工作電流在 10 ～ 30mA 范圍內(nèi)。通常正向壓降值在 ～ 3V范圍內(nèi)。發(fā)光二極管的反向耐壓一般在 6V左右。 發(fā)光二極管的伏安特性與整流二極管相似。為了避免由于電源波動(dòng)引起正向電流值超過(guò)最大允許工作電流而導(dǎo)致管子燒壞，通常應(yīng)串聯(lián)一個(gè)限 流電阻來(lái)限制流過(guò)二極管的電流。由于發(fā)光二極管最大允許工作電流隨環(huán)境溫度的升高而降低，因此，發(fā)光二極管不宜在高溫環(huán)境中使用。 光敏 二 極管 光敏二極管也叫光電二極管。當(dāng)光線照射 PN結(jié)時(shí)，可以使 PN 結(jié)中產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，使少數(shù)載流子的密度增加。這些載流子在反向電壓下漂移，使反向電流增加。因此可以利用光照強(qiáng)弱來(lái)改變電路中的電流。 光敏 二 極管是光電轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體器件，與光敏電阻相比具有靈敏度高、高頻性能好、可靠性好、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)人射光子在基區(qū)及集點(diǎn)電區(qū)被吸收而產(chǎn)生電子 — 空穴對(duì)時(shí)，變形成光生電壓。由此生成 的光生電流由基極進(jìn)入發(fā)射極，從而在集電極回路中得到了一個(gè)放大了的信號(hào)電流。 在設(shè)計(jì)中發(fā)光二極管和光敏 二 極管組成一部分來(lái)完成跑道標(biāo)志檢測(cè)。 發(fā)光二極管檢測(cè)到白紙發(fā)光， 當(dāng)小車檢測(cè)到黑線時(shí)，發(fā)光二極管會(huì) 熄滅 ， 光源的變化反射到 光敏二 極管 并 驅(qū)動(dòng)電路完成一次黑線檢測(cè)，系統(tǒng)中斷一次 。 三極管的開(kāi)關(guān)作用 雙極型三極管由管芯，三個(gè)引出電極和外殼組成。外殼的形狀和所用的材料各由不同。管芯由三層 P 型和 N 型半導(dǎo)體結(jié)合在一起構(gòu)成，由 NPN 型和 PNP 型兩種，因?yàn)樵诠ぷ鲿r(shí)由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱這類三極管為雙極 型三極管。 若以基極 b 和發(fā)射極 e 的發(fā)射界作為輸入回路，則可以測(cè)出表示輸入電