【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 下：如果沒有 T R9，恒流源管 T5的電流 IC5=IC8+IB10，當(dāng)調(diào)整管滿載時(shí) IB10最大，而 IC8最??；而當(dāng)負(fù)載開路時(shí) IO=0， IB10也趨于零，這時(shí)IC5幾乎全部流入 T8，使得 IC8的變化范圍大，這對(duì)比較放大電路來說是 不允許的，為此接入由 T R9級(jí)成的緩沖電路。當(dāng) IO減小時(shí)， IB10減小， IC8增大，待 IC8增大到 時(shí)，則 T9導(dǎo)通起分流作用。這樣就減輕了 T8的過多負(fù)擔(dān)，使 IC8的變化范圍縮小。 23 （ 4）保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路由 T1 R1 R1 R14和 DZ DZ4組成， R11為檢流電阻。保護(hù)的目的主要是使調(diào)整管（主要是 T11）能在安全區(qū)以內(nèi)工作，特別要注意使它的功耗不超過額定值 PCM。首先考慮一種簡(jiǎn)單的情況。假設(shè)圖 1中的 DZ DZ4和 R14不存在， R15兩端短路。這時(shí)，如果 穩(wěn)壓電路工作正常，即 PCPCM并且輸出電流 IO在額定值以內(nèi)，流過 R11的電流使 =IOR11， T12截止。當(dāng)輸出電流急劇增加，例如輸出端短路時(shí)，輸出電流超過極限值（ IO(CL)=PCM/VI=）時(shí)，即當(dāng) 時(shí)，使 T12管導(dǎo)通。由于它的分流作用，減小了 T10的基極電流，從而限制了輸出電流。這種簡(jiǎn)單限流保護(hù)電路的不足之處是只能將輸出電流限制在額定值以內(nèi)。由于調(diào)整管的耗散功率 PCM=ICVCE，只有既考慮通過它的電流和它的管壓降 VCE值，又使 PCPCM，才能全面地進(jìn)行保護(hù) 。圖 1 中 DZ DZ4和 R1 R15所構(gòu)成的支路就是為實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)目的而設(shè)置的。電路中如果（ VI– IOR11– VO） （ VZ3+ VZ4），則 DZ DZ4擊穿，導(dǎo)致 T12管發(fā)射結(jié)承受正向電壓而導(dǎo)通。 VBE12的值為 經(jīng)整理后得 顯然，（ VI – VO）越大，即調(diào)整管的 VCE值越大，則 IO越小，從而使調(diào)整管的功耗限制在允許范圍內(nèi)。由于 IO的減小，故上述保護(hù)稱為減流式保護(hù)。 過熱保護(hù)電路 電路由 DZ T T14和 T13組成。在常溫時(shí)， R3上的壓降僅為 左右， T1T13是截止的，對(duì)電路工作 沒有影響。當(dāng)某種原因（過載或環(huán)境溫升）使芯片溫度上升到某一極限值時(shí)， R3上的壓降隨 DZ2的工作電壓升高而升高，而 T14的發(fā)射結(jié)電壓 VBE14下降，導(dǎo)致 T14導(dǎo)通， T13也隨之導(dǎo)通。調(diào)整管 T10的基極電流 IB10被 T13分流，輸出電流 IO下降，從而達(dá)到過熱保護(hù)的目的。 電路中 R10的作用是給 T10管的 ICEO10和 T11管的 ICBO11一條分流通路，以改善溫度穩(wěn)定性。 值得指出的是：當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，上述幾種保護(hù)電路是互相關(guān)聯(lián)的。 24 第三章 紅外線發(fā)射和接收系統(tǒng) 紅外線簡(jiǎn)介 一切物體在高于絕對(duì)零度時(shí)都會(huì) 發(fā)射熱輻射。根據(jù)波耳理論，能量輻射同原子和分子的電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷有關(guān)，這些躍遷伴隨著能量的發(fā)射，從而發(fā)生輻射線。 紅外輻射是電磁波譜中的一段，具有電磁輻射的波動(dòng)性和量子性雙重特征。同時(shí)具備反射，折射，干涉，衍射和偏振定律。 紅外輻射也具有光量子的特征，這種微粒我們稱為光子。紅外波長(zhǎng)的范圍從0,761000μ m 其對(duì)應(yīng)的光子能量從 1,66eV1,26 10ˉ 5eV 紅外波段一般分為四部分；近紅外（ 0,76— 3），中紅外 (3— 6)，遠(yuǎn)紅外 (6— 15)和甚遠(yuǎn)紅外（ 15— 1000）單位為μ m 紅外輻射常被稱為熱輻射。但他并沒有特別的熱性質(zhì)，而與其他的熱輻射一樣，能在其射程范圍內(nèi)被物體吸收并轉(zhuǎn)換成熱。因而熱效應(yīng)僅是紅外輻射被吸收的結(jié)果，而不是他的特征。 電磁輻射不是一種熱介質(zhì)，而是被受體吸收后引起受體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的一種熱效應(yīng) 紅外輻射作為一種電磁輻射，具有波動(dòng)性和量子性雙重屬性，因此，紅外輻射即遵從波動(dòng)規(guī)律，又以紅外光量子的形式存在，并同樣簡(jiǎn)稱為光子 218μ m 的波段涵蓋了遠(yuǎn)紅外的全部波段及極小部分中紅外和甚遠(yuǎn)紅外波段。因此我們把它稱為遠(yuǎn)紅外線。 25 紅外線發(fā)射系統(tǒng) 紅外發(fā)射二級(jí)管由紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制成 PN 結(jié)，外加正向偏壓向 PN 結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長(zhǎng) 830 ～ 950nm ，半峰帶寬約 40nm 左右，它是窄帶分布。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無紅暴，（采用 940 ～ 950nm 波長(zhǎng)紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有可見紅光）和壽命長(zhǎng)。 紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度μ W/m2 表示。一般來說，其紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時(shí)，器件的溫 度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。 當(dāng)電壓越過正向閾值電壓（約 左右）電流開始流動(dòng)，而且是一很陡直的曲線，表明其工作電流對(duì)工作電壓十分敏感。因此要求工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高 ( 包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高 ) 會(huì)使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意的問題。 紅外二極管的最大輻射強(qiáng)度一般 在光軸的正前方，并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。 本設(shè)計(jì)紅外發(fā)射二極管，其負(fù)極端接與 P1 口， P1 口設(shè)置為輸出狀態(tài)，當(dāng)P1口為“ 0”時(shí)，發(fā)光二極管正常工作。 紅外線接收系統(tǒng) 紅外線接收二極管工作原理同發(fā)射管相似，但也有不同點(diǎn)。紅外接收管當(dāng)接收到紅外光時(shí)導(dǎo)通， +5V 電源通過紅外接收管加到反相器 CC4069 的輸入端，經(jīng)反相為低電平。發(fā)射管和接收管分別安裝在門和窗的適當(dāng)位置，當(dāng)有人闖入時(shí)遮擋了紅外線，接收管截止，反相器輸入端為低電平，經(jīng)反相器 CC4069 的驅(qū)動(dòng)作用， 位高電平。 焊接紅外線接收二極管時(shí)要注意二極管的方向，一般為長(zhǎng)腳正短腳負(fù)。 26 第四章 單片機(jī)系統(tǒng) 4． 1 AT89S51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) AT89S51 單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司生產(chǎn)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。 AT89S51 單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng) 用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 圖 AT89S51 單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。有圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括 CPU、存儲(chǔ)器、可編程 I/O口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個(gè)主要部分。 外時(shí)鐘源 外部事件計(jì)數(shù) 外中斷 控 制 并行口 串行通信 圖 AT89S51 功能方塊圖 振蕩器和時(shí)序 OSC 程序存儲(chǔ)器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 256 B RAM/SFR 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 16 AT89S51 CPU 64 KB 總線 擴(kuò)展控制器 可編程 I/O 可編程全 雙工串行口 內(nèi)中斷 27 1. 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機(jī)最核心的部分，是單片機(jī)的大腦和心臟，主要完成運(yùn)算和控制功能。 AT89S51 的 CPU 是一個(gè)字長(zhǎng)為 8位的中央處理單元，即它對(duì)數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。 2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部 RAM） AT89S51 中共有 256 個(gè) RAM 單元，但其中能作為寄存器供用戶使用的僅有前面 128 個(gè)，后 128 個(gè)被 專用寄存器占用。 3. 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部 ROM） AT89S51 共有 4 KB 掩膜 ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)等。 4. 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 AT89S51 共有 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。 5. 并行 I/O 口 AT89S51 共有 4 個(gè) 8 位的 I/O口（ P0、 P P P3 口），可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入、輸出。 6. 串行口 AT89S51 有 1 個(gè)全雙工的可編程串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 7. 時(shí)鐘電路 AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶振和 微調(diào)電容需要外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。 8. 終端系統(tǒng) AT89S51 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。它共有 5 個(gè)中斷源： 2 個(gè)外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個(gè)內(nèi)部中斷源，即 2個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷， 1 個(gè)串行口中斷。 由上所述， AT89S51 雖然是一塊芯片，但它包括了構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本部件，因此可以說它是一臺(tái)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)。 AT89S51 較詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 附圖 A 所示 。 28 管腳說明 ATMEL公司 的 AT89S51是一種高效微控制器 。采用 40引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，如圖 所示。 AT89S51 單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 圖 DIP 封 裝 引 腳 圖 圖 SMT 的 封 裝 圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL 門電流。29 當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作 為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2 口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為 輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸 出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 P3 口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /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） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電 30 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地 址 字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止 ，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 端 。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序