【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖33。由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。圖32運(yùn)算放大器圖33 LM324的引腳圖 實(shí)現(xiàn)功能當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，然后經(jīng)放大電路將電信號(hào)放大傳給單片機(jī)。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖34所示。圖34 信號(hào)放大電路 原理分析熱釋電紅外傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)很小，僅1mV左右，~10HZ，需經(jīng)高增益、低噪聲低頻放大器放大后，才能進(jìn)一步處理，一般來(lái)講，要求放大器的增益為60~70dB,~7HZ。放大器的帶寬對(duì)可靠性和靈敏度有重要影響，帶寬窄，噪聲小誤動(dòng)作率低；帶寬寬，噪聲大，誤動(dòng)作率高！如圖34所示，本系統(tǒng)采用LM324中的兩個(gè)集成運(yùn)算放大器構(gòu)成低頻帶通放大電路，LM324內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的高增益運(yùn)算放大器，其電流?。ǖ湫椭礗s=），且與所加電源電壓的大小無(wú)關(guān)，頻率補(bǔ)償及偏置電流均采用了溫度補(bǔ)償措施，性能穩(wěn)定。采用單電源供電。放大器要求：增益：60~70DB帶寬：~7HZ工作原理：放大電路的電壓增益為：A=1+2πfR12C4/(1+2πfR7C4)(1+2πfR12C4)一般要求放大電路的增益為65Db。電路的上下限截至頻率為：FH=1/R12C7,FL=1/R7C4在單電源供電的情況下，外加電壓分壓器后，可保證運(yùn)放輸出電壓有較大的動(dòng)態(tài)范圍。靜態(tài)下應(yīng)將輸出端電位設(shè)在1/2處，方法是：ICA外接RR10分壓器，將1/2VCC引至運(yùn)放的同相輸入端，這相當(dāng)于將輸入偏置電壓墊高1/2VCC,從而使輸出電壓的靜態(tài)電位定在1/2VDD處。與ICA一樣，ICB為了保證運(yùn)放輸出電壓有較大的動(dòng)態(tài)范圍，同樣設(shè)置了分壓器。 比較電路電壓比較器的作用是將一個(gè)模擬電壓與一個(gè)參考電壓相比較。在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生越變。其電路原理圖如圖35所示。圖35 比較電路本系統(tǒng)應(yīng)用LM324剩余的兩個(gè)集成運(yùn)算比較器構(gòu)成了一個(gè)雙限電壓比較器。如圖35所示：基準(zhǔn)電壓分別由(R6+R14)和R14分壓提供。當(dāng)輸入電壓VO15引腳電壓時(shí)，比較器輸出高電平；當(dāng)VO113腳電壓時(shí)，比較器也輸出高電平。而當(dāng)5引腳電壓VO113腳電壓時(shí)，比較器輸出低電平。如圖36所示：圖36當(dāng)人體通過(guò)菲涅爾透鏡組成的傳感器現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，傳感器輸出一交變信號(hào)。其變化幅度大于13引腳電壓，小于5腳電壓，才能使比較器輸出高電平，否則為低電平，而前級(jí)放大器靜態(tài)時(shí)輸出電壓基本為1/2VCC，處在5引腳和13引腳電壓之間，故比較器輸出為0。所以兩引腳電壓的差值越接近1/2VCC，電路的靈敏度越高，但容易因噪聲干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作，若兩引腳的差值遠(yuǎn)離1/2VCC，電路的可靠性將提高，但靈敏度降低。一般基準(zhǔn)電壓可按下列式子來(lái)計(jì)算：V差值=（4~5）VN式子中VN為噪聲電壓。傳感器給出的噪聲電壓，是指?jìng)鞲衅髟肼曒敵龅男盘?hào)經(jīng)過(guò)70dB以上的放大后的噪聲電壓的峰峰值。本產(chǎn)品的噪聲電壓大約為80mV,所以有V差值=（4~5）80mV=320~400 ，即照顧到靈敏度，又能保證電路有一定的可靠性。 主要電路元件介紹三極管SS8050是一種常用的普通三極管。 它是一種由硅制作的低電壓,大電流,小信號(hào)的NPN型硅三極管。 實(shí)現(xiàn)功能此電路通過(guò)接受單片機(jī)傳送來(lái)的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高音報(bào)警器使高音喇叭發(fā)聲從而達(dá)到報(bào)警效果。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖37所示。圖37 聲音報(bào)警電路 原理分析如下圖37所示：高音報(bào)警電路選用12V的高音喇叭作為報(bào)警裝置，使用SS8050大功率三極管做驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)SPK為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，傳送信號(hào)至高音報(bào)警器使高音報(bào)警器發(fā)聲報(bào)警。反之則截至。本系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)軟件設(shè)置使報(bào)警器真實(shí)模擬了聲音頻率均勻拉高，還原、再拉高的過(guò)程。形成頻率在976~1945Hz之間平滑遞增的聲音效果。實(shí)現(xiàn)報(bào)警器聲音非常逼真。 主要電路元件介紹繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。作為控制元件，概括起來(lái)，繼電器有如下幾種作用：1） 擴(kuò)大控制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開(kāi)斷、接通多路電路。2） 放大：例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。3）綜合信號(hào)：例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò)比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。4） 自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。 實(shí)現(xiàn)功能此電路通過(guò)接受單片機(jī)傳送來(lái)的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)燈光警示電路使炫目燈亮起從而達(dá)到報(bào)警效果。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖38所示。圖38 燈光警示電路 原理分析如圖38所示：這里我們選用12V的炫目燈做燈光警示電路，因炫目燈在正常工作狀態(tài)下電流比較大，所以這里我們選用使用繼電器控制其開(kāi)關(guān)的方案。這里我們照樣使用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器工作。并聯(lián)在線圈的兩端的是續(xù)流二極管，線圈在通過(guò)電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)把原件如三極管，等造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線兩端，當(dāng)流過(guò)線圈中的電流消失時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。叢而保護(hù)了電路中的其它原件的安全。在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端，當(dāng)電感線圈斷電時(shí)其兩端的電動(dòng)勢(shì)并不是立即消失，此時(shí)殘余電動(dòng)勢(shì)通過(guò)一個(gè)二極管釋放，起這種作用的二極管叫續(xù)流二極管。 顯示電路 主要電路元件介紹我們最常用的是七段式和八段式LED數(shù)碼管，八段比七段多了一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，其他的基本相同。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個(gè)小LED發(fā)光二極管，通過(guò)控制不同的LED的亮滅來(lái)顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其實(shí)共陰極就是將八個(gè)LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個(gè)LED的另一端高電平，它便能點(diǎn)亮。而共陽(yáng)極就是將八個(gè)LED的陽(yáng)極連在一起。其原理圖如39。圖39 八段數(shù)碼管引腳圖其中引腳圖的兩個(gè)COM端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，共陽(yáng)數(shù)碼管將其接正5伏電源。一個(gè)八段數(shù)碼管稱為一位，多個(gè)數(shù)碼管并列在一起可構(gòu)成多位數(shù)碼管，它們的段選線（即a,b,c,d,e,f,g,dp）連在一起，而各自的公共端稱為位選線。顯示時(shí)，都從段選線送入字符編碼，而選中哪個(gè)位選線，那個(gè)數(shù)碼管便會(huì)被點(diǎn)亮。數(shù)碼管的8段，對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的8位，a對(duì)應(yīng)最低位，dp對(duì)應(yīng)最高位。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為00111111，即0x3f；共陽(yáng)數(shù)碼管的字符編碼為11000000，即0xc0。 實(shí)現(xiàn)功能本系統(tǒng)使用共陰極數(shù)碼管做為狀態(tài)顯示電路，在正常無(wú)人非法闖入室內(nèi)時(shí)數(shù)碼管的DP點(diǎn)閃爍，若有人闖入數(shù)碼管則顯示E來(lái)提示有人非法闖入。電路原理圖如圖310所示。圖310 顯示電路 原理分析在這里，串聯(lián)的幾個(gè)470歐電阻是限流電阻。因?yàn)閿?shù)碼管是由發(fā)光二極管按照一定的順序排列制成的元件，每個(gè)發(fā)光二極管的內(nèi)阻非常小，正常工作電流大致在10~25mA，如不串入限流保護(hù)電阻，直接連接很有可能瞬間燒壞數(shù)碼管。我們可以依公式來(lái)計(jì)算出限流電阻的阻值：R=U/I。其中U=5V,I=（10~15）mA,可得R=330~500歐。這里我們選用典型值470歐。10K電阻為上拉電阻，以保證P0口可以輸出高電平。當(dāng)P0口輸出高電平時(shí)其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通，二極管亮，P0口07根據(jù)不同的電平輸入顯示不同的數(shù)值。 主要電路元件介紹L7805CV是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，他的使用方便，用很簡(jiǎn)單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,他的輸出電壓恰好為5v，剛好是51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，他有很多的系列如ka7805，ads7805，cw7805等，性能有微小的差別，用的最多的還是7805，下面我簡(jiǎn)單的介紹一下他的3個(gè)引腳以及用它來(lái)構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。如圖311所示，其中1接整流器輸出的+電壓，2為公共地(也就是負(fù)極)，3就是我們需要的正5V輸出電壓。 圖311 L7805CV引腳圖 實(shí)現(xiàn)功能通過(guò)此電路為整個(gè)電路各個(gè)模塊提供其工作所需電壓。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖312所示。圖312 供電電源電路 原理分析如下圖312所示，本系統(tǒng)采用L7805CV來(lái)做電壓芯片，,可滿足本系統(tǒng)各個(gè)電路部分5V的供電電壓。在電源的兩端并聯(lián)的大電容和小電容起濾波作用。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 主要電路元件介紹石晶振蕩Y1（石英晶振即所謂石英晶體諧振器和石英晶體時(shí)鐘振蕩器的統(tǒng)稱），它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場(chǎng)的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率與石英晶體的固有頻率相同時(shí)，振動(dòng)便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫壓電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)電機(jī)電..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場(chǎng)磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高Q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。 實(shí)現(xiàn)功能通過(guò)振蕩得到一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖313所示。 圖313 單片機(jī)最小系統(tǒng) 原理分析如下圖313所示，單片機(jī)的采用得是5V電源供電，時(shí)鐘電路（也就是振蕩電路），它可以向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，來(lái)決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。圖中的電容起穩(wěn)定作用。其復(fù)位電路采用的是混合復(fù)位電路，在上電的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，也可進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。這樣就可以方便在單片機(jī)死機(jī)的時(shí)候進(jìn)行重啟。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì) 單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本步驟單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本步驟如下：(1) 設(shè)計(jì)任務(wù)的分析、確定思路或算法。(2) 程序的總體設(shè)計(jì)并畫(huà)出流程圖。(3) 編寫(xiě)源程序。可在編譯軟件下編程，要求簡(jiǎn)練、層次清楚、字節(jié)數(shù)少和執(zhí)行時(shí)間短等。(4) 源程序的匯編和調(diào)試。(5) 編寫(xiě)程序說(shuō)明文件。 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法(1) 匯編程序的基本結(jié)構(gòu)總是簡(jiǎn)單程序、分支程序、循環(huán)程序、查表程序、子程序、中斷程序等結(jié)構(gòu)化的程序模塊有機(jī)組成的。(2) 劃分功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。(3) 自上而下逐漸求精。 Keil 簡(jiǎn)介Keil uVision2是德國(guó)Keil公司開(kāi)發(fā)的一款關(guān)于8051系列MCU的開(kāi)發(fā)工具，它支持匯編、C語(yǔ)言及混合編程，是一種集成化的文件管理編譯環(huán)境，可用來(lái)編譯程序源碼、鏈接和重定位目標(biāo)文件和庫(kù)文件、創(chuàng)建HEX文件、調(diào)試目標(biāo)程序等。Keil uVision2具有強(qiáng)大的仿真功能，可不接硬件電路直接進(jìn)行用戶程序仿真，也可利用硬件仿真器(用Monitor51協(xié)議，需硬件支持)，通過(guò)連接單片機(jī)硬件電路，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真調(diào)試。在keil uVision2 中編制程序：(1)新建項(xiàng)目。啟動(dòng)uVision2，選擇Project→New Project菜單項(xiàng)，打開(kāi)對(duì)話框，輸入項(xiàng)目文件名并選擇保存路徑。項(xiàng)目文件保存完后，彈出Select Device for TARGET‘TARGET1’對(duì)話框，是新建項(xiàng)目的CPU元器件選擇，選AT89S52。(2)在項(xiàng)目中添加源程序文件。在菜單中選擇File→New，新建源程序文件。輸入源程序，然后把程序保存在項(xiàng)目所在的目錄中，為文件取一個(gè)名，若是C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，若是匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。接下來(lái)，將該文件添加到項(xiàng)目中，用鼠標(biāo)在屏幕左邊的Source Group1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，選擇Add File to Group‘Source Group1’命令，彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按ADD按鈕，關(guān)閉文件窗口，程序文件即可加到項(xiàng)目中。(3)項(xiàng)