【正文】 口的低 3 位直接與ADC0809 的 A、 B、 C相連。在 START 下降沿后 10us 左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑?EOC 為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。 CLK：時(shí)鐘輸入端。 ALE：地址鎖存信號(hào)輸入端。 8路模擬開(kāi)關(guān)控 制 電 路S A R樹(shù) 狀 開(kāi) 關(guān)2 5 6 電 阻 階 梯三態(tài)輸出鎖存器比 較 器地 址 鎖 存與 譯 碼 器2 62 72 8123452 52 42 32 271 791 1 1 3 1 2 1 6I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7A D D AA D D BA D D CA L EV C CG N D V R E F ( + )V R E F ( )O EE O C2 _ 12 _ 22 _ 32 _ 42 _ 52 _ 62 _ 72 _ 86 1 0S T A R TC L O C KV i nV s t1 41 581 81 92 02 1 圖 36 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADC0809 主要性能： （ 1）逐次比較型 （ 2） CMOS 工藝制造 （ 3）單電源供電 （ 4）無(wú)需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度調(diào)整 （ 5）具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與 TTL兼容 （ 6）易與各種微控制器接口 （ 7）具有鎖存控制的 8路模擬開(kāi)關(guān) （ 8）分辨率： 8位 （ 9）功耗： 15mW （ 10）最大不可調(diào)誤差小于 177。把以一 定時(shí)間間隔 T逐點(diǎn)采集連續(xù)的模擬信號(hào)，并保持一個(gè)時(shí)間 t，使被采集的信號(hào)變成時(shí)間上離散、幅值等于采樣時(shí)刻該信號(hào)瞬時(shí)值的一組方波序列信號(hào)，即采樣信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。熱釋電紅外傳感器是一種新型敏感元件。其性能和可靠性達(dá)到國(guó)內(nèi)或國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，屬于氣體傳感器整機(jī) 的核心部件。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨著氣流的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)向軸帶動(dòng)格雷碼盤(pán)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng) ,從而輸出七位格雷碼信號(hào)，將機(jī)械位 置信號(hào)轉(zhuǎn)換成光電脈沖信號(hào)，通過(guò)微處理器 CPU 記 錄每秒種的產(chǎn)生的光電脈沖的個(gè)數(shù)， 快速運(yùn)算處理后即可的出氣流的運(yùn)動(dòng)速度。 其中最簡(jiǎn)單的光敏傳感器是光敏電阻，本設(shè)計(jì)中采用光敏電阻與驅(qū)動(dòng)電路來(lái)構(gòu)成光敏傳感電路。 本設(shè)計(jì)采用 美國(guó) ATMEL公司 生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī) AT89S51。允許使用的電壓范圍越來(lái)越寬，一般在 3至 6V 范圍內(nèi)工作。這類(lèi)單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出 10 倍以上。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的 TTL 電路速度快，但功耗和芯片面積較大。 Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將 MCS51 從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。其 誕生于 20世紀(jì) 70 年代末， 主要 經(jīng)歷了 SCM、 MCU、SOC三大階段。 防可燃性氣體泄漏： 當(dāng)室內(nèi)的液化氣、天然氣等可燃?xì)怏w發(fā)生泄漏時(shí)，傳感 器檢測(cè)到氣體信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制板控制報(bào)警蜂鳴器立即發(fā)出報(bào)警聲，接著電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，打開(kāi)窗戶(hù)將有毒氣體排到窗外，這樣既有效地防止人中毒，也能避免火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。再者，現(xiàn)在使用的窗戶(hù)大多數(shù)是 單純 推拉式或平移式的，這給在樓層高的住戶(hù)擦拭玻璃帶來(lái)很大困難。本 文 借助 單片機(jī)、 電子 電路及 傳感 器的 知識(shí)設(shè)計(jì)了 可以實(shí)現(xiàn)清晨自動(dòng)開(kāi)窗、防雨、智能防盜和可 燃性氣體泄漏時(shí)報(bào)警并開(kāi)窗 ，從而 可 解決現(xiàn)實(shí)生活中存在的很多 問(wèn)題。 AT S8 9C51 電源 模塊盜情監(jiān)測(cè)模塊窗戶(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè) 模 塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊光強(qiáng)檢測(cè)模塊煤氣檢測(cè)模塊濕度檢測(cè)模塊風(fēng)速檢測(cè)模塊紅外接收模塊 圖 12 控制系統(tǒng)架構(gòu)圖 第 2章 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 智能窗的傳動(dòng)任務(wù)是由動(dòng)力源通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)窗扇在滑移槽內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)，任務(wù)簡(jiǎn)單，但要求精確度較高。 1） SCM 即單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳 的單片形嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。 4)單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專(zhuān)用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了 SOC 化趨勢(shì)。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了 HMOS（高密度、高速度 MOS）和 CHMOS工藝。由于這類(lèi)單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其 I/O 功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念 。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 1至 2V。其 片內(nèi)含 4K bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash只讀程序存儲(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) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。電路圖如圖 21所示。計(jì)算原理如下： 每秒種產(chǎn)生光電脈沖的個(gè)數(shù)： n 齒輪的圓周半徑 ： R (m) 齒輪的總個(gè)數(shù)： N 風(fēng)杯軸承的傳動(dòng)系數(shù)： η 風(fēng)杯的線(xiàn)速度 : V1(m/s) 風(fēng)速： V （ m/s） 風(fēng)速的計(jì)算公式為： ?VV? (31) 風(fēng)杯的轉(zhuǎn)動(dòng)線(xiàn)速度： N nRV 36021 ?? (32) 可通過(guò)轉(zhuǎn)換處理將數(shù)據(jù)以其他形式輸出，傳遞給其他智能設(shè)備。 （ 1）檢測(cè)原理： 本傳感器元件采用的是定電位電解原理，組 成主要由三個(gè)電極組成，電極材料是貴金屬催化劑，主要是鉑黑，其中各電極的作用如下：工作電極（ W）：一氧化碳?xì)怏w的氧化，對(duì)電極（ C）：氧氣的還原，對(duì)電極（ R）：為工作電極提供恒定電位。制造熱釋電紅外傳感器的高熱材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為 ～ 20μ m。通常， 8 位逐次比較式 ADC 的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us 左右。 采樣 保持為了能不失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號(hào)的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即 Fs2Fimax （ 1）由于 A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時(shí)間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開(kāi)始。1LSB （最低有效位） （ 11）轉(zhuǎn)換時(shí)間 128 微秒 （ 12）轉(zhuǎn)換精度： % ADC0809 沒(méi)有內(nèi)部時(shí)鐘，必須由外部提供，其范圍為 10～ 1280kHz。該信號(hào)在上升沿處把 ABC 的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開(kāi)關(guān)的地址鎖存器中，從而選通 8路模擬信號(hào)中的某一路。 ADC0809 的典型時(shí)鐘頻率為 640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 100μs 。 OE為低電平時(shí)， D0～ D7 為高阻狀態(tài)， OE為高電平時(shí)，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。 表 33 地址通道對(duì)應(yīng)關(guān)系 控制信號(hào)：將 作為片選信號(hào)，在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)和 控制 ADC 的地址鎖存和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。電路中采用 AT89S51 作為 CPU，用它的～ 與 ISD1420 相接。 1W至 10W 的揚(yáng)聲器用 TDA2021 芯片驅(qū)動(dòng)。紅外線(xiàn)波長(zhǎng)在無(wú)線(xiàn)電波與可見(jiàn)光波之間，約為 ～1000μ m之間，是一種肉眼看不到這種光線(xiàn)，但利用紅外線(xiàn)發(fā)送和接收裝置卻可以發(fā)送和接收紅外線(xiàn)信號(hào)。同時(shí)，由于紅外線(xiàn)不能穿透墻壁，所以不同的電器可以使用通用的遙控器而不會(huì)互相干擾，這是無(wú)線(xiàn)電遙控所不能做到的。 紅外線(xiàn)發(fā)射、接收系統(tǒng)組成框圖 如圖 41所示 。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來(lái)如同一只三極管，非常方便。第 5 腳外接決定接收的中心頻率 fo。 工作電源范圍為 ～ 15V，A0～ A11為地址管腳，其中 A6～ A11 既可以作為地址也可以作數(shù)據(jù)使用，它們按三態(tài)即 “0” 、 “1” 、高阻態(tài)（懸空、開(kāi)路）三 種狀態(tài)編碼，輸出數(shù)據(jù)有效電平為高電平。 PT2272 的 A0～ A11必須與 PT2262 的 A0～ A11完全相同， PT2272 才輸出解碼數(shù)據(jù)，否則不輸出。 設(shè)置地址碼的原則是：同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。 PT2272 第 17腳 “ 總線(xiàn) ” 輸出端，當(dāng)發(fā)、收兩機(jī)地址碼相同，正確譯碼時(shí)，輸出轉(zhuǎn)為高電平，而當(dāng)發(fā)射機(jī)不發(fā)射信號(hào)時(shí)，則回落到低電平 ， 沒(méi)有記憶功能 。 17HS5604 主要技術(shù)參數(shù)： 步距角： 機(jī)身長(zhǎng) :48mm 電壓： 12V 電流： 電阻： 30Ω 電感： 28mH 靜力矩： mN. 單極 mN. 雙極 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路利用 L298N 作為驅(qū)動(dòng)器， L298N 為集成 H 橋電路，共有 15引腳，外圍在與電機(jī)相接時(shí)要接 8個(gè)二極管 IN4007 作振幅用，其具體電路圖 如圖 51。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師 吳建 琳 老師。 [2] 趙負(fù)圖 . 《新型傳感器集成電路應(yīng)用手冊(cè) (下 )》［ M］ . 北京：人民郵電出版社。 [4] 張毅剛，彭喜元 . 《 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 》 [M]. 北京：人民郵電出版社。沒(méi)有 吳建琳 老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒(méi)有我論文的順利完成。其創(chuàng)新之處在于自動(dòng)化程度高，人性化強(qiáng)，通過(guò)各種傳感器 檢測(cè)各種信號(hào)再 經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理 輸出，實(shí)現(xiàn) 早上下午自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗、 自動(dòng)防風(fēng) 、防雨、防盜等功能 一定程度上 解決了 外界環(huán)境給人 們?nèi)粘Ｉ钪械暮芏酂馈? 4 . 7 KV T 29 0 1 3J 1JMX94FD 3I N 4 0 0 1電 源 插 座1 2 V直 流+ 5 V 圖 48 雙穩(wěn)電路的電路圖 有上述可知，接收器在得電后收到第一個(gè)信號(hào)之前， PT2272 第 17腳輸出為低電平時(shí) ， VT2 截止 ， 繼電器 J1(JMX94F)釋放 ， 其觸點(diǎn) 是 斷開(kāi) 狀態(tài)， 負(fù)載 不 工作 。圖 43 中門(mén)電路 U2U4構(gòu)成中心頻率為 40KHZ 的方波振蕩，用于 調(diào)制從 PT2262 第 17 腳輸出的編碼信號(hào)及控制信號(hào)。表 33為 PT2272 的極限參數(shù) 。 OSC OSC2為內(nèi)部振蕩電路輸入、輸出端，外接電阻確定振蕩頻率。圖 43是電路的工作波形圖。本設(shè)計(jì)中用到的成品紅外接收頭是FPS4091。當(dāng)要求更長(zhǎng)的遙控距離時(shí)，要增加高增益放大電路。 (3)紅外線(xiàn)遙控的遙控距離一般為幾米至幾十米或更遠(yuǎn)一點(diǎn)。在遠(yuǎn)紅外區(qū)，由于它鄰近微波區(qū)，因此它具有微波的某些特性，如有較強(qiáng)的穿透能力和能貫穿某些不透明物質(zhì)等。 0 . 1 U F 1 0 K32V C CL M 3 8 60 . 1 U F1 0 0 U F4 . 7 + S P +465 圖 310 以 LM386為驅(qū)動(dòng)芯片的電路 聲 音輸 入1 01 0 U F0 . 1 U FT D A 2 0 0 32 2 01 0 0 0 U F0 . 1 U F2 2 0 U F + 2 05 0 K 1 2435 圖 311 以 TDA2021為驅(qū)動(dòng)芯片的電路 行程開(kāi)關(guān) 為了判斷窗子是否閉合，需要使用行程開(kāi)關(guān)。話(huà)筒信號(hào)耦合電容與連接 MICREF 端到模擬地的電容要相同。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào) RD 和 引腳經(jīng)或非門(mén)后，產(chǎn)生正脈沖作為 OE信號(hào)，用一打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。由于 ADC0809 無(wú)片內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)可由單片機(jī)的 ALE 信號(hào)經(jīng) D觸發(fā)器二分頻后獲得。 ADC0809 的參考電壓為＋ 5V。從 START 端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng) ADC0809開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 1234567891 01 11 21 32 82 72 62 52 42 32 22 12 01 91 81 71 61 51 4 I N 3 I N 4 I N 5 I N 6 I N 7 S T A R T E O C D 3 O E C L K V c c R E F ( + ) G N D D 1 I N 2 I N 1 I N 0 A B C A L E D 7 D 6 D 5 D 4 D 0 D 2 R E F ( )ADC0809 圖 37 ADC0809引腳圖 IN0～ IN7： 8個(gè)通道的模擬量輸入端，可輸入 0～ 5V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。 （ 2）量化與編碼 模擬信 號(hào)經(jīng)采樣 保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號(hào)的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號(hào)在給定時(shí)刻上的瞬時(shí)值，并不是數(shù)字信號(hào)。 位數(shù)的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器