【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ） 為了適應(yīng)新技術(shù)的需要，增加了 2路 I2C總線接口，適用 8腳的 I2C 總線芯片，左邊的 “PIN1 PIN2 PIN3 PIN4 PIN5 PIN6”與上面的接口連接，右邊的 “PIN1 PIN2 PIN3 PIN4 PIN5 PIN6”與下面的接口連接；具體的電路原理圖如圖 ： 17 圖 (22)． 獨(dú)立式鍵盤模塊 鍵盤是人機(jī)通信不可缺少的部件，獨(dú)立式鍵盤是最基本的一種鍵盤方式，在本系統(tǒng)中提供了四個(gè)獨(dú)立式按鍵；具體的電路原理圖如圖 ： 圖 (23)． 44 行列式鍵盤模塊 18 行列式鍵盤也即矩陣式鍵盤，它由行和列組成，在每個(gè)行列的交叉點(diǎn)上放置一個(gè)按鍵，這樣 4 4行列式鍵盤共需要 16個(gè)鍵盤組成；具體的電路原理圖如圖 所示： 圖 (24)． 32KB 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊 為了適應(yīng)大容量的數(shù)據(jù)處理的需要，在系統(tǒng)板上加入了 32KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），數(shù)據(jù)總線 從 “D0－ D7”的端口輸入，高 8位地址總線從 “A8－ A15”端口輸入，控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫控制信號(hào)從 “ALE CS WR RD”端口輸入，具體的電路原理圖如圖： 19 圖 以上是 “ AT89S51 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐系統(tǒng)板 ”的所有硬件資源簡(jiǎn)介，通過(guò)這 24個(gè)模塊之間的相互組合，可以設(shè)計(jì)出從基本的單片機(jī)系統(tǒng)到復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是初學(xué)者對(duì)單片機(jī)入門和開(kāi)發(fā)不可缺少的過(guò)程。 20 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 此系統(tǒng)是被動(dòng)式基于熱釋電紅外智能檢測(cè)的報(bào)警裝置。當(dāng)路人所輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，熱釋電紅外傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后經(jīng)信號(hào)放大電路放大后送入紅外傳感信號(hào)處理器，經(jīng)處理后向單片機(jī)輸出高電平。由單片機(jī) 控制語(yǔ)音芯片放音警醒路人與機(jī)車司機(jī)。系統(tǒng)主要由紅外采集模塊，信號(hào)處理模塊， MCU控制模塊、語(yǔ)音報(bào)警 模塊組成。 各模塊所用器件及作用為： (1) 紅外采集模塊：紅外檢測(cè)電路的功能 是由熱釋電紅外探頭 P288 來(lái)實(shí)現(xiàn)。它將數(shù)據(jù)采集、 A/D 轉(zhuǎn)換、比較判 斷等功能集成于一體。 (2) 信號(hào)處理模塊：由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有 1mV 左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為 ～ 10Hz 左右），所以應(yīng)對(duì)熱釋電紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)在送入單片機(jī)處理控制之前，采用專用紅外 傳感信號(hào)處理器 BIS001 進(jìn)行預(yù)處理，以供單片機(jī)使用。 (3) MCU 控制模塊： MCU 控制部分是由單片機(jī) AT89S51 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，由它來(lái)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)并控制、協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作。 (4) 語(yǔ)音報(bào)警模塊：語(yǔ)音電路采用美國(guó) ISD 公司的高保真錄放一體化語(yǔ)音芯片 ISD1420 及一些附屬的電阻，電容和揚(yáng)聲器來(lái)完成語(yǔ)音報(bào)警功能。 21 4 系統(tǒng)的硬件設(shè) （ 1） 紅外采集及信號(hào)處理模塊的設(shè)計(jì) a 紅外傳感器的選擇 本設(shè)計(jì)選用熱釋電紅 外傳感器 P288，其中傳感器的 D 端接電源正極， G 端接電源負(fù)極，S 端為信號(hào)輸出。熱釋電紅外傳感器 P288 外接 12V 電源，內(nèi)部裝有菲涅爾透鏡，檢測(cè)區(qū)域?yàn)榍蛐危行Ь渚嚯x可達(dá) 15m，方向角為 85176。 b 信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì) 由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有 1mV 左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為 ～ 10Hz 左右），所以應(yīng)對(duì)熱釋電紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。經(jīng)過(guò)通用集成運(yùn) 算放大器 LM324 兩級(jí)放大后獲得足夠的增益，輸出信號(hào)給專用紅外傳感信號(hào)處理器單元電路。在信號(hào)放大之前，先將由傳感器 P288 輸出的電壓信號(hào)通過(guò)一個(gè)由電阻電容組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為 16Hz，下限截止頻率為 。 c 紅外傳感信號(hào)處理器 BIS001 硬件電路的設(shè)計(jì) 信號(hào)放大器傳出的信號(hào)經(jīng)紅外傳感信號(hào)處理器 BIS001 中的運(yùn)算放大器 OP1 前置放大后，由電容耦合給運(yùn)算放大器 OP2 進(jìn)行二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟 動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器。輸出信號(hào)經(jīng)晶體管 Q1 后接單片機(jī)，供其讀取。 （ 2） MCU 控制模塊設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，我們選用了 ATMEL 公司的 AT89S51。 時(shí)鐘電路選用 12MHz 石英晶體，考慮電容 C C2 的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，選用 30PF。 復(fù)位電路由電阻、電容和按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。單片機(jī)的 INT0與紅外傳感器信號(hào)處理芯片 BIS001 輸出的電壓信號(hào) O2 相連。 ～ 接 ISD1420 V 語(yǔ)音芯片的 A2～ A7， 接 ISD1420 語(yǔ)音芯片的 /PLAYL，低電平有效。 （ 3） 語(yǔ)音報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的語(yǔ)音芯片采用 ISD1420 語(yǔ)音錄放芯片。 a ISD1420 工作原理 錄音過(guò)程中， ISD1420 在進(jìn)行存儲(chǔ)操作之前，要分幾個(gè)階段對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍的最佳電平，這個(gè)階段由前置放大器、放大器和自動(dòng)增益控制部分來(lái)完成。 前置放大器通過(guò)隔直流電容與麥克風(fēng)連接，隔直流電容用來(lái)去掉交流小信號(hào)中的直流成份 (大約 2mV~20mV)。信號(hào)的放大分兩步完成，先經(jīng)過(guò)輸 入前置放大器，然后經(jīng)過(guò)固定增益放大器。完成信號(hào)的通路要在模擬輸出端 (ANAOUT)和模擬輸入端 (ANAIN)兩個(gè)管腳之間連接一個(gè)電容器。自動(dòng)增益控制電路動(dòng)態(tài)的監(jiān)控放大器輸出的信號(hào)電平并發(fā)送增益控制電壓到22 前置放大器。前置放大器增益自動(dòng)調(diào)節(jié)以便維持進(jìn)入濾波器的信號(hào)為最佳電平，這樣錄音的信號(hào)能得到最高電平又使削波減至最小?？梢酝ㄟ^(guò)選擇連接到 AGC 管腳的電阻和電容值來(lái)調(diào)節(jié)描述自動(dòng)增益電路特性的兩個(gè)時(shí)間常量，即響應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間。 下一個(gè)階段的信號(hào)調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號(hào)的存儲(chǔ)仍然是采用取樣技術(shù)， 因此還需要一個(gè)抗混淆濾波器以去掉 (或至少減到可忽略不計(jì)的程度 )取樣頻率 1/2 以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都遵循的奈奎斯特取樣定律。語(yǔ)音的質(zhì)量要想優(yōu)于電話