【正文】 關(guān)措施。 。具體到設(shè)計(jì)時(shí) ,又分硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要分兩大部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分和檢測(cè)部分。該系統(tǒng)的傳感器可選用接觸式、斷開式等開關(guān)量傳感器；系統(tǒng)終端部分選用音響報(bào)警電路及數(shù)碼顯示電路；其中數(shù)碼顯示由譯碼驅(qū)動(dòng)器譯碼驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)基本框圖如下所示 : 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 II 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)采用低功耗，高性能的 89C51 單片機(jī) ,北京集成電路設(shè)計(jì)中心推出的 BI／ ATu89C51 的單片機(jī)。非常適用于電池供電或其他要求低供耗場(chǎng)合。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件總圖 其具體電路圖見附錄總圖。這個(gè)系列對(duì)于以 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說，進(jìn)行取代和構(gòu)造十分容易。 P0 口也可做通用 I/O 口使用，但需要加上拉電阻，變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。 P1 口是為用戶準(zhǔn)備的 I/O 雙向口。用做輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置 1。用做輸入時(shí)，應(yīng)將輸出鎖存器置 1。 （ 2） —— 外部程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào) EA（ External Access Enable）。 （ 4） —— 低字節(jié)地址鎖存信號(hào) ALE（ Address Latch Enable）。 （ 2） GND—— 電源地。使用片內(nèi)振蕩器，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。中央處理器主要包括運(yùn)算器和控制器。控制器主要包括程序計(jì)數(shù)器 PC（ Program Counter）、 PC 增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)及控制邏輯電路等。 程序在開發(fā)和調(diào)試成功之后就永久性地駐留在程序存儲(chǔ)器中，在停機(jī)斷電狀態(tài)下代碼也中斷控制 CPU 片內(nèi)Flash 存儲(chǔ)器 總線控制 片內(nèi) RAM 4 個(gè) I/O 端口 定時(shí)器 1 定時(shí)器 0 ETC 振蕩器 串行端口 TXD RXD P0 P2 P1 P3 計(jì)數(shù)器 輸入 外部中斷 擴(kuò)展中斷 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 不會(huì)丟失。標(biāo)準(zhǔn) AT89 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器采用 4KB 的快速擦寫存儲(chǔ)器 Flash Memory,編程和擦除完全是電氣實(shí)現(xiàn)。這主要是解決 CPU 的高速處理能力和外部設(shè)備低速運(yùn)行之間的速度匹配問題，并可以有效地提高 CPU 的工作效率；同時(shí)也提高了 CPU 對(duì)外的驅(qū)動(dòng)能力，輸出接口電路具有鎖存器和驅(qū)動(dòng)器，輸入接口電路具有三態(tài)門控制，成為接口電路的 基本特征。 C/T=0，選擇定時(shí)工作方式； C/T=1，選擇計(jì)數(shù)工作方式。復(fù)位信 號(hào)可由 VCC 電壓、手動(dòng)復(fù)位輸入、或由獨(dú)立的比較器觸發(fā)。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在 RST引腳施加兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。所以 ,MAX708 與AT89C51 及 8255 的接口電路如 所示。 8255A的結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 （ 2） PB口：一個(gè) 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和緩沖器；一個(gè) 8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 RESET：高電平動(dòng)作。 /RD：讀取使能，低電平動(dòng)作。 A0、 A1：地址選擇線，用來選擇 8255A的 PA口、 PB口、 PC口和控制寄存器。當(dāng) CPU執(zhí)行 “ 讀取 ” 或 “ 寫入 ” 時(shí)，都經(jīng)由此數(shù)據(jù)總線緩沖器傳送或接收數(shù)據(jù)碼、控制命令碼等。 /CS、 /RD河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 與 /WR均為低電平使能 ,當(dāng) /CS=0時(shí) ,8255A被使能 ,A0、 A1為寄存器尋址輸入線，配合 /RD、 /WR用來選擇 3個(gè)輸入輸出寄存器、控制寄存器 ,并控制信息傳送方向。 A組控制電路控制 A口及 C口的高 4位； B組控制電路控制 B口及 C的低 4位。兩個(gè) 8位端口（口 A和口 B）和兩個(gè) 4位端口（口 C）。 方式 1（選通輸入 /輸出方式）。在這種情況下， B口和 C口的 2~0 PCPC 只能編程方式為 0或方式 1工作。圖中 8255A 的 PA 口地址為 7CH， PB 口地址為 7DH，河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 PC 口地址為 7EH，控制字寄存器地址為 7EH。并且采用 7448 譯碼驅(qū)動(dòng) ,為軟件提供了方便。 常用的 LED 顯示器有七段，這種顯示器 有共陰極和共陽極兩種。 abfcgdeD P Y[ L E D g n ]1234567abcdefg a. 分段布置圖 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 V C Ca b c d e f ga b c d e f g c. 共陽極 7448譯碼驅(qū)動(dòng) 如前所述 ,分段式數(shù)碼管是利用不同發(fā)光段組合的方式顯示不同數(shù)碼管的。 7448 七段顯示譯碼器輸出高電平有效，用以驅(qū) 動(dòng)共陰極顯示器。 ② 試燈輸入 LT 當(dāng) LT=0 時(shí)， BI/RBO 是輸出端，且 RBO=1，此時(shí)，無論其他輸入端是什圖 七段數(shù)字顯示發(fā)光段組合圖 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 么狀態(tài)，所有各段輸 出 ga~ 均為 1，顯示字型為 。此時(shí) BI/RBO 是輸出端，且 RBO=0。 表 7448 功能表 十進(jìn)制 或功能 輸 入 BI/ RBO 輸 出 字 型 LT RBI D C B A a b c d e f g 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 H H H H H H H H H H H H H H H H X X X X X X X X X X X X X X L L L L L L L H L L H L L L H H L H L L L H L H L H H L L H H H H L L L H L L H H L H L H L H H H H L L H H H L H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H L H H L L L L H H L H H L H H H H H L L H L H H L L H H L L L H H H H H H H L L L L H H H H H H H H H H H L H H L L L H H L H L L H H L L H L H L L L H H H L L H L H H L L L L H H H L L L L L L L 消 隱 脈沖消隱 X H X L X X X X L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 燈 測(cè) 試 L X X X X X H H H H H H H H 從功能表可以看出，對(duì)輸入代碼 0000，譯碼條件是： LT 和 RBI 同時(shí)等于 1，而對(duì)其他輸入代碼則要求 1?LT ，這時(shí)候譯碼器各段 ga~ 輸出的電平是由輸入 BCD 碼決定的，并且滿足顯示字型的要求。 圖 單片機(jī)與 7448 譯碼驅(qū)動(dòng)器及 LED 的連接圖 外部地址鎖存器 單片機(jī)中的 16 位地址，分為高 8 位（ A15～ A8）和低 8位（ A7～ 0）。在進(jìn)行外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，凡具有輸入 /輸出控制的 8 位寄存器均可作為地址鎖存器 [8]。當(dāng)該信號(hào)為 低電平時(shí)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。 （ a） 74LS273 (b) 74LS373 (c)8282 圖 地址鎖存器引腳圖 89C51 單片機(jī) P0 口與地址鎖存器的連接方法如圖 所示。當(dāng) G 保持低電平時(shí)，即輸入端數(shù)據(jù)變化也不會(huì)影響輸出端狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了鎖存功能。而本設(shè)計(jì)輸入部分主河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 要是各種各樣的傳感器，不同類型的探測(cè)器用不同的手段探測(cè)各種入侵行為；若更換其他的傳感器，該系統(tǒng)還可以用于火災(zāi)報(bào)警、煤 氣泄漏等報(bào)警。 金屬、塑料封裝熱釋紅外傳感器，內(nèi)裝有變換阻抗用的 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，輸出阻抗一般為 ?k47~10 ，頂端或側(cè)面裝有濾光鏡片，用來選擇接收不同波長(zhǎng)的熱釋紅外線。 圖 為熱釋紅外線傳感器典型應(yīng)用電路。經(jīng)晶體管 VT1和運(yùn)算放大器 A1組成的兩級(jí)放大器將信號(hào)放大至 dB75~70 。當(dāng)把它置于紅外光照強(qiáng)度很弱的環(huán)境中時(shí)， VDP 內(nèi)部?jī)H有極少的載流子流過，表現(xiàn)為高阻值；當(dāng)它接收到一定強(qiáng)度的紅外光時(shí) ，其內(nèi)部的 PN 結(jié)載流子受紅外光激發(fā)而增多， VDP 反向電流增大，表現(xiàn)為低阻值。 我們將本裝置安裝在走廊的一側(cè)，其對(duì)面安裝一只白熾燈（燈光中含有紅外光）， VL 不亮。我們就是利用光敏二極管的這一特點(diǎn)，演變出許許多多的經(jīng)典光敏二極管控制電路。 RLV D PU0E 圖 光敏二極管的典型應(yīng)用電路 從以上兩個(gè)例子及資料中我們可以比較設(shè)計(jì)出以下紅外線探測(cè)信號(hào)放大電路。 D1S2E3U2Q 74V T 19 01 4+C14 7u / 16 VR21MR31K+C24 7uR14 7KR64 .7 K32184U 3AL M 3 5856784U 3BL M 3 58R71 0K+ C32 2u / 16 VR83 00 KC40 .0 1R41 00 KR51 00 K+C52 2u / 16 VR 111 0KR91 0KV D 2I N 40 01R P 11 00 K32148U 4AL M 3 93R 121 00 KR 134 70 KR 141 00 KV D 3I N 40 01R 153 00 K+ 6VR 101 00 KR 161 2. 5 KR 175 0KR 181K+ 10 VR e f1 I N2+ I N3V4S e ns e5O ut p ut6V+7NC8U6I N A 10 5R 195 0. 12+36U5O P 2 7R 205 0. 14 ~ 2 0m A熱釋電紅外線傳感器A圖 微弱信號(hào)放大電路 (1) 檢測(cè)部分： 傳感器采用帶菲涅耳透鏡的熱釋電紅外線傳感器。 U2 采用進(jìn)口器件 Q74，波長(zhǎng)為 m?109? 。 RP1 是調(diào)整靈敏度的關(guān)鍵元件，應(yīng)選用線性高精度密封型。 8255 的每一個(gè)輸入輸出口都將接一個(gè)檢測(cè)來的信號(hào)信號(hào)，也就是每一路輸入都有一個(gè)檢測(cè)電路，它傳過來的是一個(gè) mA20~4 的電流信號(hào)，接一個(gè) 250 歐姆的電阻使其轉(zhuǎn)換成 VV 5~1 的電壓信號(hào)，此電路中只可能為1V 和 5V 兩種情況，再通過一個(gè)電壓比較器 LM393,當(dāng) LM393（ U7）的 2 腳為 5V時(shí)，輸出為高電平，光電耦合器導(dǎo)通， 8255 的輸入口將為低電平（其余時(shí)刻為高電平），表示檢測(cè)到有人。光電晶體管的集電極電流 Ic 與發(fā)光二極管的電流 IF 之比稱為光電耦合器和電流傳輸比 CTR。 光電耦合器也可做線性耦合器運(yùn)用 ,在發(fā)光二極管上提供一個(gè)偏置電流 ,再把信號(hào)電壓通過電阻耦合到發(fā)光二極管上 ,引起其亮度的變化 ,這樣光電晶體管接收到的是在偏置電流上增、減變化的河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 42 光信號(hào)。輸出部分的地線接機(jī)殼或接大地，而 8031 系統(tǒng)的電源地線浮空，不與交流電源的地線相接。一方面可以起到隔離兩個(gè)系統(tǒng)地線作用，使兩個(gè)系統(tǒng)的電源相互獨(dú)立，消除地位不同所產(chǎn)生的影響。圖 集成電路運(yùn)算放大器代表符號(hào)。此外還有一些輔助環(huán)節(jié)，如電平移動(dòng)電路、過載保護(hù)電路以及高頻補(bǔ)償環(huán)節(jié)等。與常規(guī)集成運(yùn)放不同的是，它在芯片上同時(shí)制作了四個(gè)電阻，分別連接運(yùn)放的兩個(gè)輸入端，如圖 所示。該器件最大工作電壓為 177。式中 R 為外接電阻，改變不同的 R值可獲得 不同的 0I 值 。 2 5 K2 5 K 2 5 K2 5 KI NA 1 0 52376415 S E NV+V0VR E F I N+