【文章內(nèi)容簡介】 . VCC：電源電壓。 2. GND：地。 3. P1 口：P1 口是 8 位雙向 I/O 口。口引腳 ～ 提供內(nèi)部上拉電阻。 和 要求外部上拉電阻。 和 還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(AIN0)和反相輸入（AIN1)。P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。當(dāng) P1 口引腳寫入“1”時，其可用作輸入端。當(dāng)引腳 ～ 用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流(IIL)。 P1 口還在閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。4. P3 口：P3 口的 ～、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個雙向I/0 引腳。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用I/O 引腳而不可訪問。P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當(dāng) P3 口引腳寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書13拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電流。 P3 口還用于實現(xiàn) AT89C2051 的各種功能，如下表 32 所示。表 32 P3 口的引腳功能P3 口引腳 功能 RXD(串行輸入端口) TXD(串行輸出端口 ) INT0(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時器 0 外部輸入 ) T1(定時器 1 外部輸入)P3 口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 5. RST：復(fù)位輸入。RST 一旦變成高電平，所有的 I/O 引腳就復(fù)位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運行時，持續(xù)給出 RST 引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需 12 個振蕩器或時鐘周期。 6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 從上述引腳說明可看出，AT89C2051 沒有提供外部擴(kuò)展存儲器與I/O 設(shè)備所需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號，因此利用 AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不能在 AT89C2051 之外擴(kuò)展存儲器或 I/O 設(shè)備，也即AT89C2051 本身即構(gòu)成了最小單片機(jī)系統(tǒng)。 雙音多頻收發(fā)器本系統(tǒng)使用的雙音多頻(DTMF)收發(fā)器是集成度高、功耗低、功能強(qiáng)的集成芯片——MT8880。MT8880 是一個帶有呼叫處理濾波器的單片DTMF 收發(fā)器。信號的接收部分采用 DTMF 信號接收單片機(jī) MT8870 的工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)送部分采用開關(guān)電容進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，信號失真小、精度高、定時準(zhǔn)確。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書14利用 AT89C2051 單片機(jī)的雙向 I/O 口與 MT8880 直接相連，利用其豐富的位操作指令模擬 MT8880 的時序，從而實現(xiàn)對 MT8880 的讀、寫操作控制。采用這種方法最多占用 9 條 I/O 線（工作在中斷方式） ，至少還有 6 條 I/O 線可選用，例如可以擴(kuò)展串行 EEPROM、鍵盤、顯示等。其最大優(yōu)點 L 成本低、體積小、電路連接簡單、程序保密性高等。其通信部分的硬件電路如圖 32 所示。圖中 MT8880 的數(shù)據(jù)線 D0D3 與AT89C2051 的 — 相對應(yīng)，讀、寫線（WR*） 、片選線（CS* ） 、寄存器輸入選擇線（RSI ）和時鐘線（ CP）分別對應(yīng) AT89C2051 的~，中斷線（IRQ*）接 AT89C2051 的外部中斷 0（ ） 。165。圖 32 MT8880 與 AT89C2051 的接口電路 模擬開關(guān)本系統(tǒng)采用 CD4066Z 作模擬開關(guān)。CD4066Z 是由德州儀器公司生產(chǎn)的內(nèi)含高四組獨立開關(guān)的 IC 芯片。一個控制端控制一組開關(guān)，利用控制端的數(shù)位信號來決定輸入端信號能否到達(dá)輸出端的元件。CD4066 開關(guān)信號兩端均可作輸入端或輸出端。可以利用 CD4066 對四路信號進(jìn)行切 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書15換測量。本系統(tǒng)中，單片機(jī)控制 CD4066 來切換音頻信號和數(shù)字信號，使其在不同時隙發(fā)射，減免數(shù)字信號和音頻信號之間的相互沖突和干擾。 無線收發(fā)機(jī)目前，無線視頻傳輸大多利用 的免申請頻段，這個頻段屬于微波，利用微波傳輸視頻信號，信號好，干擾小，圖像無失真，可以傳輸彩色圖像。這個頻段也可以無線傳輸聲音，可以傳輸立體聲。本系統(tǒng)采用了上海金鑫電子有限公司的 無線影音傳輸模塊。利用 2 對該模塊可以實現(xiàn)室外機(jī)向室內(nèi)機(jī)方向的視頻信號的無線傳輸和音頻信號傳輸，以及室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)音頻信號的傳輸。該模塊采用了先進(jìn)的微波無線電傳輸技術(shù)，可以高保真的無線傳輸視頻信號和音頻信號。其系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：其中圖 33 為數(shù)據(jù)接收模塊的電路，圖 34為數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的電路圖。 圖 33 數(shù)據(jù)接收模塊的電路圖 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書16圖 34 數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的電路圖 該模塊主要有以下幾方面特點：(1)良好的微波抗干擾性能。該模塊音/視頻信號采用頻率極高的微波傳輸方式，其載波頻率高達(dá) ，因此可以有效地避免 900MHz 等頻段擁擠不堪的無線電話信號或各類；電火花及家用電器的干擾，同時也極大程度地避免了本機(jī)發(fā)；射頻率對其他接收設(shè)備的干擾。(2)優(yōu)良的音/視頻接收品質(zhì)。該模塊為提高音/視頻接收品質(zhì)，采用了性能優(yōu)越的調(diào)頻方式。音/視頻具有寬頻特性且信噪比極高。使用監(jiān)控攝像頭傳輸信號，也有極佳的分辨力。(3)該模塊采用單一電源+5V 供電，便于使用。(4)廣泛的應(yīng)用擴(kuò)展空間。該無線收發(fā)機(jī)是一套可以同時傳輸視頻信號和音頻信號的無線收發(fā)機(jī)，其工作頻率為 ，其工作電壓為 12V，傳輸距離為 500m。該無線收發(fā)模塊及其外圍電路如下 35 圖示：其中 PT2262/PT2272 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書17是一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有 12 位(A0A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供 531441 地址碼，PT2262 最多可有 6 位(D0D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。 圖 35 無線收發(fā)模塊及外圍電路 控制模塊的設(shè)計與實現(xiàn) 呼叫及摘掛機(jī)檢測模塊設(shè)計及實現(xiàn)呼叫檢測模塊由附圖 1 中的 DR1R1CQ7 及 AT89C2051的 腳及其上的上拉電阻 R18 構(gòu)成。當(dāng)來訪者按下門鈴開關(guān)，由 CN的 7 腳的 HJ 線傳來的門鈴呼叫信號一路經(jīng)揚聲器發(fā)出門鈴呼叫聲，另一路經(jīng)過 D5 反向截止，R16 與 C1 組成的充放電電路，由 R17 驅(qū)動三極管Q7 導(dǎo)通，使 AT89C2051 的 腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，完成呼叫檢測。 附圖 1 中的壓鍵開關(guān)、AT89C2051 的 腳及其上的上拉電阻 R6構(gòu)成摘掛機(jī)檢測模塊，當(dāng)主人摘機(jī)后壓鍵開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)， 腳的電平 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書18由高變低，完成摘機(jī)檢測。反之，完成掛機(jī)檢測。 視頻顯示及控制模塊設(shè)計及實現(xiàn)設(shè)計的視頻顯示及控制模塊如附圖 1 所示，主要由QQQQ繼電器 HRJ、視頻顯示屏及 AT89C2051 的 腳及其上的上拉電阻 R12 構(gòu)成。視頻顯示屏選用具有顯像作用，工作電壓為12V 的國產(chǎn)金陽牌 4 寸黑白扁平顯像管。設(shè)計時為了同時對顯示屏的 12V直流工作電源和 CN 的 5 腳 VID 輸入的視頻信號進(jìn)行控制，選用 HJR 型雙刀雙擲電磁式繼電器并利用其常開觸點，R4 對繼電器線圈起限流保護(hù)作用，D3 對繼電器線圈起續(xù)流保護(hù)作用。待機(jī)時， 腳輸出高電平，Q6導(dǎo)通，Q4 和 Q5 截止。當(dāng) AT89C2051 檢測到呼叫信號或主人按下主動監(jiān)視鍵時， 腳輸出低電平，Q6 截止，QQ5 導(dǎo)通。Q4 導(dǎo)通使大功率三極管 A940 導(dǎo)通，由 CN 的 1 腳 V+送來的 18V 直流電源，經(jīng) A940 的集電極輸出，提供繼電器線圈工作電壓和 12V 集成穩(wěn)壓器的輸入電源，并經(jīng) CN 的 6 腳 VDC 給室外機(jī)的視頻攝像鏡頭提供受控的輸入電源。Q5 導(dǎo)通，繼電器吸合給視頻顯示屏提供工作電壓及視頻信號以顯示視頻圖像。 開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊設(shè)計及實現(xiàn)附圖 1 中的壓鍵開關(guān)、RRQQAT89C2051 的 腳及其上的上拉電阻 R1 構(gòu)成了開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊。待機(jī)時，即使摘機(jī)使壓鍵開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，但 腳輸出低電平，Q1 截止，Q2 基極得電導(dǎo)通，使 AIO 對地短路而禁止通話。當(dāng) AT89C2051 檢測到門鈴呼叫信號時， 腳輸出高電平使 Q1 導(dǎo)通，Q2 因基極對地短路而截止，允許通話。但若主人未摘機(jī)，則壓鍵開關(guān)不轉(zhuǎn)換狀態(tài)，來訪者仍不能與主人進(jìn)行通話。這很好地解決了同類產(chǎn)品或其它未使用單片機(jī)控制的單戶可視對講門鈴任何狀態(tài)下，摘機(jī)即可通話，以及來訪者呼叫后，即可從室外機(jī)的揚聲器聽到室內(nèi)發(fā)出的聲音等缺陷。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書19 音頻信號放大處理模塊設(shè)計及實現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換器件選擇靈敏度高，頻率響應(yīng)好的駐極體傳聲器，但經(jīng)傳聲器轉(zhuǎn)換形成的音頻電壓信號比較微弱，不適宜直接傳輸，為此需要設(shè)計音頻輸出信號前置放大處理模塊。為了降低成本，音頻輸出信號前置放大采用三極管進(jìn)行兩極放大。附圖 1 所示，分壓電阻 R1RR21和濾波電容 C10 為傳聲器提供直流工作電壓，傳聲器產(chǎn)生的音頻信號經(jīng)C11 耦合，C12 濾波輸入到 Q8 的基極，經(jīng) Q8 放大后，由集電極輸出直接耦合到 Q9 的基極，再經(jīng) Q9 放大由集電極輸出。R30 起到兩個作用，一是給 AIO 電路供電，二是將 Q9 集電極輸出的音頻信號混合到音頻輸入輸出線 AIO，并送到室外機(jī)（防盜門端） ，經(jīng)再次放大，供來訪者聽話。圖中的 R2R2R2R28 及 R29 為 QQ9 的直流工作限流電阻。來訪者傳聲器產(chǎn)生的并經(jīng)前置放大的音頻輸入信號，由于傳輸衰減需要再次放大，為此需設(shè)計輸入音頻信號放大模塊。設(shè)計時，可選用通用集成運算放大器來設(shè)計，但所需外圍器件較多，并且音頻放大效果不夠理想，為此選用具有所需外圍器件少，工作電壓為 4V～12V，低變形和低功耗等特點的專用音頻集成功率放大器 LM386，并且采用放大倍數(shù)為 20 倍的典型接法。如附圖 2 所示，C8 從 AIO 線取出的輸入音頻信號經(jīng) C9 和 R22 濾波后，由 LM386 的 3 腳輸入，經(jīng)過 20 倍放大后由 5 腳輸出，再經(jīng) C7 和 R24 濾波，由 C6 耦合到頻率特性好，諧波失真小的平膜動圈式耳機(jī)發(fā)聲，完成通話動作。另外，還設(shè)計了兩個獨立式按鍵，用于開鎖和主動監(jiān)視，設(shè)計的獨立式按鍵如附圖 1 所示。 硬件可靠性及抗干擾設(shè)計 單片機(jī)對接收模塊的干擾單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。隨著單片機(jī)在工業(yè)測控中應(yīng)用的深入，系統(tǒng) 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書20的可靠性越來越成為人們關(guān)注的一個重要課題，抗干擾性設(shè)計是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中的一個重要內(nèi)容。單片機(jī)模擬 2262 時一般都很正常，然而單片機(jī)模擬 2272 解碼時通常會發(fā)現(xiàn)遙控距離縮短很多，這是因為單片機(jī)的時鐘頻率的倍頻都會對接收模塊產(chǎn)生干擾。51 系列單片機(jī)工作的時候，會產(chǎn)生比較強(qiáng)的電磁輻射，頻率范圍在9MHZ900MHZ，因此它會影響任何此頻率內(nèi)的無線接收設(shè)備的靈敏度，解決的方法是盡量降低 CPU 晶體的頻率。測試表明：在 1M 晶體的輻射強(qiáng)度，只有 12M 晶體時的 1/3，