【文章內(nèi)容簡介】 Vcc短路。 圖 49 LM331 構(gòu)成的 V/F 轉(zhuǎn)換電路圖 12 圖 49 為 LM331 構(gòu)成的 V/F 轉(zhuǎn)換電路， 當輸入端 Vi＋輸入一正電壓時，輸入比較器輸出高電平，使 R－ S觸發(fā)器置位，輸出高電平，輸出驅(qū)動管導(dǎo)通，輸出端 f0 為邏輯低電平，同時電源 Vcc 也通過電阻 R11 對電容 C13 充電。當電容 C13兩端充電電壓大于 Vcc 的 2/3時，定時比較器輸出一高電平，使 R－ S觸發(fā)器復(fù)位，輸出低電平，輸出驅(qū)動管截止，輸出端 f0 為邏輯高電平，同時，復(fù)零晶體管導(dǎo)通，電容 C13通過復(fù)零晶體管迅速放電；電子開關(guān)使電容 C10 對電阻 R13 放電。當電容 C10 放電電壓等于輸入電壓 Vi 時，輸入比較器再次輸出高電平，使 R－ S 觸發(fā)器置位，如此反復(fù)循環(huán)，構(gòu)成自激振蕩。輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比，從而實現(xiàn)了電壓－頻率變換。其輸入電壓和輸出頻率的關(guān)系為：fo=(VinR4)/(R13R15R11xC13) 由式知電阻 R1 R1 R11 和 C13 直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果 f0，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當選擇。電阻 R6 和電容C5 組成低通濾波器，可減少輸入電 壓中的干擾 脈沖，有利于提高轉(zhuǎn)換精度。 單片機系統(tǒng) 單片機系統(tǒng)本設(shè)計的核心部分，聲音信號經(jīng)放大和 V/F 變換后直接送到單片機系統(tǒng)進行處理，并將運算結(jié)果送至七段數(shù)碼管顯示器顯示和報警系統(tǒng)。 STC89C52是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相 兼容。 STC89C52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖 4— 10(a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。 外部方式的時鐘電路如圖 4— 10（ b） 所示， RXD 接地， TXD接外部振蕩器。 對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。 13 （ a）內(nèi)部方式時鐘電路 （ b）外部方式時鐘電路 圖 4— 10 時鐘電路 （ 1）復(fù)位操作 復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC初始化為 0000H，使單片機從 0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除 PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。 表 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H 14 （ 2）復(fù)位信號及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩周期 (即二個機器周期 )以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 4us才能完成復(fù)位操作。 產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖 4— 3 所示： 圖 4— 11 復(fù)位信號的電路邏輯圖 整個復(fù)位電路 包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。 上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖 4— 4（ a） 所示。這佯，只要電源 Vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖 4— 4（ b） 所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的， 其電路如圖 4— 4（ c）所示： 15 （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 4— 12復(fù)位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。 由于本設(shè)計單片機系統(tǒng)使用 12M 晶振，所以本設(shè)計 的復(fù)位電路采用圖4— 13 上電復(fù)位方式。 圖 413 復(fù)位電路 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ②外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 16 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 ④可 編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8 根引腳），共 32 根。 PO口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ STC89C52 主要功能 如表 二 所示 。 表 二 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 本設(shè)計中由于采用了 V/F 轉(zhuǎn)換電路，所以單片機系統(tǒng)的輸入信號從 P3^5 的 T1口輸入頻率信號，再經(jīng)內(nèi)部 C 語言程序進行運算、計數(shù)、定時和判 斷，由四個獨立按鍵對報警值進行設(shè)定，最后送至 P0 口輸出進行顯示。如圖 414 所示： 17 圖 114 單片機硬件電路 七段數(shù)碼管顯示器 7段數(shù)碼管一般由 8個發(fā)光二極管組成，其中由 7個細長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光。控制相應(yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖 415 18 圖 415 7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 發(fā)光二極管（ LED 是一種由磷化鎵（ GaP）等半導(dǎo)體材料制成的，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。當其內(nèi)部有一一電流通過時，它就會發(fā)光。 7 段數(shù)碼管每段的驅(qū)動電流和其他單個 LED發(fā)光二極管一樣，一般為 5～ 10mA；正向電壓隨發(fā)光材料不同表現(xiàn)為 ~。 7段數(shù)