【正文】 低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)和成本低等優(yōu)點(diǎn)比專(zhuān)用處理器最適合應(yīng)用 于嵌入式系統(tǒng)，因此現(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。它 已經(jīng) 滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域， 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： ： 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 2 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類(lèi)型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化 、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 ： 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 ： 可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。 ： 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通 信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 ： 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 單片機(jī)的發(fā)展 大致分為三個(gè)階段 [2]： （ 1）、 19761978：初級(jí)階段。以 MCS48為代表。具有 8 位 CPU，并行 I/O端口，8位時(shí)序同步計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于 4KB，但是沒(méi)有串行口。 （ 2）、 19781982：高性能階段，具有串行 I/O 端口，多種中斷處理系統(tǒng)， 16位時(shí)序同步計(jì)數(shù)器， RAM/ROM 容量加大，尋址范圍可達(dá) 64KB，有的芯片還有 A/D 轉(zhuǎn)換端口。 （ 3）、 1982至今： 8位單片機(jī)處理器改良型及 32位單片機(jī)處理器階段。 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì) 單片控制的系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)字電路，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單， 以單片機(jī)為核心的電路系統(tǒng)相對(duì)于純數(shù)字電路系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)，單片機(jī)的邏輯功能強(qiáng)大，通過(guò)編程可容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，而純數(shù)字電路在實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的功能時(shí)，由于單個(gè)芯片的功能有限，導(dǎo)致電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬件規(guī)模龐大。 以單片機(jī)為核心的電路系統(tǒng)在不改變硬件電路的條件下，通過(guò)修改程序可實(shí)現(xiàn)電路功能的改變，純數(shù)字電路系統(tǒng)在改變電路功能時(shí)，必須對(duì)硬件電路作出修改。因此單片機(jī)系統(tǒng)的通用性和可維護(hù)性都更強(qiáng)。 由于單片機(jī)的邏輯功能已十分強(qiáng)大，而且外圍芯片和接口電路的發(fā)展使得單片機(jī)為核心的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)變得簡(jiǎn)單而且快捷，數(shù)字邏輯芯片 的功能有限，在開(kāi)發(fā)純數(shù)字電路時(shí)需要有負(fù)載的邏輯運(yùn)算，開(kāi)發(fā)過(guò)程較為繁瑣。 傳統(tǒng)的機(jī)械控制方式，功能單一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且故障頻繁，效率低下，而使用單片機(jī)做為核心部件進(jìn)行控制，通過(guò)編程，可實(shí)現(xiàn)多種功能的高效率控制，而且可以很容易的實(shí)現(xiàn)控制的智能化和全自動(dòng)化，可以達(dá)到很高的性價(jià)比。 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 4 2 8 路無(wú)線搶答器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案：利用編 /解碼芯片及發(fā)射、接收電路與單片機(jī)構(gòu)成的主機(jī)電路來(lái)無(wú)線接收八路搶答信號(hào)，并識(shí)別最先按下按鈕組的組號(hào)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是采用編 /解碼芯片（ PT2262/PT2272）和 發(fā)送、接收電路（ F05A/J05B）將搶答信號(hào)送給單片機(jī)（ AT89C2051），通過(guò)單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，并將搶答到的組號(hào)發(fā)送顯示部分（ LED 顯示），由 LED 顯示出搶答結(jié)果。 圖 系統(tǒng)的信息流程 發(fā)射單元 發(fā)射單元由五部分組成：電源、搶答按鈕、編碼器、發(fā)射器、天線。主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集時(shí)期轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)并將其發(fā)送出去。具體框圖如下： 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 5 圖 發(fā)射端框圖 發(fā)射單元各部分功能如下： 電源：像其它各部分供電。 搶答按鈕：為搶答者提供搶答輸入。 編碼器：完成對(duì)搶答信號(hào)獨(dú)立地址的編 碼，在接收到開(kāi)關(guān)信號(hào)后能準(zhǔn)確及時(shí)發(fā)出信息。 發(fā)射器：完成對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行大功率的電 /磁轉(zhuǎn)換，并用一定的頻率將其發(fā)射出去。 天線：使發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)能更好的發(fā)射出去。 當(dāng)搶答者按下?lián)尨鹌靼粹o時(shí)，使對(duì)應(yīng) PT2262 地址編碼就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的地址碼，同時(shí) PT2262 向發(fā)射器發(fā)出一個(gè)編碼，經(jīng)發(fā)射器發(fā)射出去。 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 6 圖 發(fā)射單元原理圖 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 7 接收單元 接受單元由八部分組成：電源、天線、接收器、解碼器、晶體振蕩器、單片機(jī)（ AT89C2051）、移位寄存器（ 74LS595）、 LED 顯示器。接收發(fā)射部分發(fā)射 過(guò)來(lái)的信息，進(jìn)行對(duì)應(yīng)地址解碼，并輸出解碼信號(hào)送給單片機(jī)處理，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，辨認(rèn)出搶答結(jié)果，并通過(guò) LED 顯示。具體框圖如圖 。 圖 接收單元框圖 接收單元各部分功能如下： 電源：向各部分供電。 天線：是接收器對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效接收。 接收器：完整的接收發(fā)射端發(fā)來(lái)的編碼信號(hào)，經(jīng)整形好送入解碼器解碼。 解碼器：完成對(duì)傳入信號(hào)的識(shí)別、對(duì)應(yīng)地址編碼后將數(shù)據(jù)信息發(fā)送給單片機(jī)處理系統(tǒng)。 晶體振蕩器：為單片機(jī)提供同步時(shí)鐘信號(hào)。 單片機(jī)（ AT89C2051）：對(duì)解碼器送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，辨認(rèn)出搶答結(jié)果，并將 結(jié)果送給寄存器。 移位寄存器（ 74LS595）：對(duì)單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行串入并出的轉(zhuǎn)換，并將數(shù)據(jù)送入 LED 顯示器。 LED 顯示器：完成信號(hào)的顯示。 接收器接收發(fā)送端發(fā)過(guò)來(lái)的信號(hào)，由 PT2272 進(jìn)行對(duì)應(yīng)地址解碼，和 PT2262 對(duì)應(yīng)地址的 PT2272 輸出解碼信號(hào)，解碼信號(hào)送往 AT89C51 對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后將搶答基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 8 器結(jié)果送到寄存器驅(qū)動(dòng) LED顯示。 圖 接受端原理圖 編解碼芯片 PT2262/PT2272 編碼器 PT2262 PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工 藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路， PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ,接高電平 ,接低電平 )，任意組合可提供 531441 地址碼 ,PT2262 最多可有 6 位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。編基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 9 碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后， VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按 住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)， PT2262 不接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)， PT2262 得電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng) 17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng) 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100％的調(diào)幅。 圖 PT2262外形圖及管腳圖 表 PT2262 管腳說(shuō)明： 名稱(chēng) 管腳 說(shuō)明 A0A11 18， 1013 地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“ 0”“ 1”“ F” D0D5 78， 1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“ 1”即有編碼輸出，內(nèi)部下拉 Vcc 18 電源正端 (+) Vss 9 電源負(fù)端 () TE 14 編碼啟動(dòng)，發(fā)射有效，用于多數(shù)據(jù)發(fā)射，低電平有效 OSC1/OSC2 16/17 振蕩電阻輸入 /輸出端，它們所接電阻決定振蕩頻率 Dout 17 編碼輸出端（正常時(shí)為低電平） （注 :在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)） 表 PT2262的極限 參數(shù) （ Ts=25OC） 參數(shù) 符號(hào) 參數(shù)范圍 單位 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 10 電源電壓 VCC 215 V 輸入電壓 Vi VCC + V 輸出電壓 Vo VCC + V 最大功率（ VCC=12V） Pa 300 mW 工作溫度 Topt 20 +70 OC 貯存溫度 Tstg 40 +125 OC 表 PT2262 的電氣參數(shù) 參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 典型值 最大值 單位 電源參數(shù) VCC 2 12 V 電源電流 ICC VCC =12V，振蕩器停振 A0A11 開(kāi)路 uA Dout 輸出驅(qū)動(dòng)電流 IOH VCC =5V， VOH=3V 3 mA VCC =8V， VOH=4V 6 mA VCC =12V， VOH=6V 10 mA Dout 輸出陷電流 IOL VCC =5V， VOH=3V 2 mA VCC =8V， VOH=4V 5 mA VCC =12V， VOH=6V 9 mA PT2262 采用 CMOS 工藝制造，功耗 低， 外部元器件少 ，使用 RC 振蕩電阻 決定工作頻率，具有很寬的工作電壓范圍 ： ，數(shù)據(jù)編碼 可達(dá) 6 位 ， 地址碼最多可達(dá)531441 種 。因此 PT2262 廣泛 應(yīng)用 于 車(chē)輛防盜系統(tǒng) 、 家庭防盜系統(tǒng) 、 遙控玩具 及 其他電器遙控 。 解碼器 PT2272 PT2272 是與 PT2262 配對(duì)的解碼器，采用 18引腳雙列直插式封 裝。 圖 PT2272外觀及引腳圖 基于 MCS51 的無(wú)線搶答器設(shè)計(jì) 11 表 PT2272 引腳說(shuō)明 名稱(chēng) 管腳 說(shuō)明 A0A11 18， 1013 地址管腳，用于地址編碼，可置 0、 ，必須與 PT2262一致，否則不解碼。 D0D5 78， 1013 數(shù)據(jù)管腳，只有在地址碼與 PT2262 一致時(shí)，它才能輸出與PT2262 數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平，否則輸出為低電平，鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)時(shí)才能轉(zhuǎn)換。 VCC 18 電源正端（ +） VSS 9 電源負(fù)端（ ） DIN 14 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來(lái)自接收模塊輸出端。 OSC1/OSC2 16/15 振蕩電阻輸入輸出端，所接電阻決定振蕩頻率。 VT 17 解碼有效輸出端（常低），解碼有效時(shí)變成高電平（瞬態(tài)）。 表 PT2272 的極限參數(shù)（ Ta=25 OC） 參數(shù) 符號(hào) 參數(shù)范圍 單位