【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3fo3%峰值波長(zhǎng)λp　940nm高層次的輸出電壓VohV低層次的輸出電壓VolV高層次輸出脈沖寬度Twh450600750μs低層次輸出脈沖寬度Twl450600750μs　到達(dá)物距離　　L　 177。0176。28m 177。30176。22m 177。45176。15m通過(guò)下表可以看出當(dāng)LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊的供電電壓為5V時(shí)，其靈敏度最高；供電電壓和電流是成正比關(guān)系，即供電電壓越大電源電流越大，反之越??；距離和輸出脈沖寬度近似成反比例關(guān)系，即距離越遠(yuǎn)輸出脈沖寬度越窄，反之越寬。測(cè)試條件如表39所示。表35靈敏度與供電電壓 表36電源電流與電壓表37輸出脈沖寬度與距離 表38方向性（水平/垂直）表39測(cè)試條件參數(shù)試驗(yàn)條件備注高溫Ta=+75,Vcc= t=500h①，②低溫Ta=25, Vcc= t=500h①，②高氣溫/高濕度Ta=+80℃ 90%RH, Vcc= t=500h①，②熱循環(huán)Ta=30℃()+85℃() 20圈②，③屬性測(cè)試高度=75cm 3次④①負(fù)載測(cè)試的供電電壓是5V②光電學(xué)特性正常條件下應(yīng)在停止2小時(shí)后恢復(fù)正常 ③加熱周期測(cè)試應(yīng)在無(wú)負(fù)載條件下重復(fù)20次 ④測(cè)試裝置應(yīng)從高度75厘米的硬木版上下降3次 外部特征（1）在不會(huì)造成其變型或變質(zhì)的地方儲(chǔ)存和使用。 （2）在非很濕的地方儲(chǔ)存和使用。 （3）為了防止靜電的損害，在使用前確保人體和烙鐵間接地。 （4）電源和地線之間接入解耦冷凝器（47μf470μf）以減少供電線路噪音影響。（5）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的表現(xiàn)取決于環(huán)境條件和周邊元件的能力。因此，這里強(qiáng)烈推薦該接收模塊與周邊元件如電阻器，冷凝器，繼電器等共同使用。 材料配置表310 LRT15CTM4S系列材料配置規(guī)格配置備注集成電路硅(99%)光電二極管硅(99%)引線框架鐵（%），銀（%）環(huán)氧樹脂樹脂（%），固化劑（%）銀環(huán)銀（80%）樹脂（10%），固化劑（10%）導(dǎo)線金（%）盾狀盒鐵（99%），錫（1%）內(nèi)部 外部尺寸（單位：mm）圖310 LRT15CTM4S系列外部尺寸 無(wú)線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)無(wú)線接收模塊的設(shè)計(jì)如圖310所示，LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊的Vcc腳接+5V電壓，GND腳接地，Vout腳接AT89C51單片機(jī)的P00口。當(dāng)LRT15CTM4S紅外接收頭收到彩色電視遙控器的脈沖信號(hào)后，完成無(wú)線收發(fā)模塊的工作環(huán)節(jié)。圖310 無(wú)線收發(fā)模塊 本章小結(jié) 本章介紹了作為本設(shè)計(jì)無(wú)線收發(fā)模塊的LRT15CTM4S系列電子元件的一般特性、引腳特征、光電特性、極限參數(shù)、材料配置，外部尺寸等物理特性，并根據(jù)其特性設(shè)計(jì)出無(wú)線收發(fā)模塊。4 音樂(lè)集成電路模塊設(shè)計(jì)音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊是該設(shè)計(jì)的信號(hào)觸發(fā)模塊和報(bào)警電路模塊的組合模塊，將彈簧開關(guān)作為信號(hào)觸發(fā)模塊，音樂(lè)集成電路作為報(bào)警電路模塊。下面將對(duì)該部分的設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。 音樂(lè)集成電路音樂(lè)集成電路是一種樂(lè)曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲(chǔ)的樂(lè)曲。它具有聲音悅耳、外接元件少、價(jià)格低、功能全面及使用方便等特點(diǎn)，因而音樂(lè)集成電路在家用電器，時(shí)鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 音樂(lè)集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理音樂(lè)集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖41所示，它由振蕩電路、音調(diào)發(fā)生器、包絡(luò)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、速度控制、節(jié)奏發(fā)生器、存儲(chǔ)器（ROM）和前置放大器等組成。圖41 音樂(lè)集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖下面將圖中各電路的功能作以簡(jiǎn)要介紹。（1）振蕩電路振蕩電路與外接電阻R構(gòu)成完整的振蕩器，其振蕩頻率與R阻值的大小有關(guān)，一般振蕩頻率為5OkHz或10OkHz，振蕩頻率是音調(diào)發(fā)生器和節(jié)奏發(fā)生器的時(shí)間基準(zhǔn)，該頻率用作音調(diào)、節(jié)奏、速度的時(shí)間基礎(chǔ)，它直接影響樂(lè)曲的質(zhì)量。（2）音調(diào)發(fā)生器音調(diào)發(fā)生器按存儲(chǔ)器（ROM）的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。音調(diào)頻率范圍一般包括兩個(gè)八度音音階。（3）包絡(luò)發(fā)生器包絡(luò)發(fā)生器的功能是產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)，包絡(luò)信號(hào)的形狀決定著樂(lè)曲的音色。音調(diào)信號(hào)和節(jié)奏信號(hào)經(jīng)包絡(luò)發(fā)生器形成合成音樂(lè)信號(hào)后輸送給驅(qū)動(dòng)電路。（4）驅(qū)動(dòng)電路不同的集成電路驅(qū)動(dòng)電路各不相同，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，有的集成電路內(nèi)還設(shè)置有前置放大器。（5）速度控制速度控制可提供與放音速度相匹配的速度，這種速度已按編好的程序固化在集成電路內(nèi)，不能由外部選擇。（6）節(jié)奏發(fā)生器節(jié)奏發(fā)生器按存儲(chǔ)器（ROM）的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制ROM地址時(shí)鐘，如1/1/3/3/4拍?！　。?）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(ROM)的存儲(chǔ)容量有64字七位的，也有512字七位的不等，其中四位用于控制音調(diào)發(fā)生器，三位用于控制節(jié)奏發(fā)生器，同時(shí)也提供自停信號(hào)。 音樂(lè)集成電路使用過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題（1）音樂(lè)集成電路種類很多，每一個(gè)系列的集成電路的外形和接線方式一樣，但樂(lè)曲不同。因此選購(gòu)時(shí)最好臨時(shí)搭接外圍元件視聽一下曲調(diào)是否滿意。（2）不同系列的音樂(lè)集成電路，它們的工作電壓差異較大，若大于這個(gè)電壓音調(diào)就會(huì)失真，～5V。使用時(shí)應(yīng)注意正確選擇工作電壓，才能保證集成電路的正確工作。（3）外接電阻阻值大小與輸出樂(lè)曲的音調(diào)有關(guān)，阻值小時(shí)音調(diào)高，阻值大時(shí)音調(diào)低，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意阻值的選取。（4）有的系列電路雖能驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，但輸出的電流極小，對(duì)于這類集成電路在外接功放時(shí)要注意。（5）音樂(lè)集成電路由CMOS電路構(gòu)成，因此焊接時(shí)應(yīng)將電烙鐵外殼可靠接地，或待電烙鐵燒熱后切斷電源用余熱進(jìn)行焊接。 音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)該模塊用到了整流二極管[7]、晶體三極管、直流繼電器及音樂(lè)集成電路等電器元件，下面將對(duì)各個(gè)元件的工作原理及型號(hào)的選用做詳細(xì)的介紹。 晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑制作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為整流二極管的擊穿現(xiàn)象。二極管最重要的特性就是單向?qū)щ娦浴Ｔ陔娐分?，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明二極管的正向特性和反向特性。（1）正向特性 在電子電路中，將整流二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式稱為正向偏置。當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，整流二極管仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，）以后，整流二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（，），稱為二極管的“正向壓降”。 （2）反向特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過(guò)，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。整流二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管，稱為漏電流。當(dāng)整流二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。在本設(shè)計(jì)中對(duì)整流二極管并沒有太多的性能要求，只要具備了二極管的單向?qū)щ娦跃涂梢粤?，在電路中起到保護(hù)電子元件的作用。所以本設(shè)計(jì)將采用IN4007型鍺二極管。 晶體三極管的選用晶體三極管[8]是一種電流放大器件，有集電極C，基極B，發(fā)射極E三個(gè)極。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，使用最多的是硅NPN和PNP兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的。我們僅以NPN型硅三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下三極管放大電路的基本原理。圖42 NPN型硅三極管引腳圖如上圖42所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流Ic受基極電流Ib的控制，并且基極電流Ib很小的變化，會(huì)引起集電極電流Ic很大的變化，Ic 的變化量與Ib變化量之比稱作三極管的放大倍數(shù)β。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。 三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，）。，基極電流Ib就可以認(rèn)為是0。，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流Ib的改變（，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流Ib的變化，而基極電流Ib的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流Ib變小時(shí)，集電極電流Ic就可以減??；當(dāng)輸入的基極電流Ib增大時(shí)，集電極電流Ic就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。 對(duì)于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反。三極管的工作狀態(tài)可以分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，根據(jù)三極管發(fā)射極和集電極偏置情況，可以判別其工作狀態(tài)：（1）對(duì)于NPN三極管來(lái)說(shuō)，當(dāng)Ube≤0時(shí)，三極管發(fā)射極處于反向偏置，Ib≈0，三極管工作在截止區(qū)；（2）當(dāng)晶體三極管發(fā)射極處于正向偏置而集電極處于反向偏置時(shí)，三極管工作在放大區(qū)，Ic隨Ib近似作線性變化；（3）當(dāng)發(fā)射極和集電極均處于正向偏置狀態(tài)時(shí)，三極管工作在飽和區(qū)，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。在本設(shè)計(jì)中三極管選用型號(hào)為S9014 NPN型硅三極管。 電磁繼電器的選用繼電器是一種電子控制器件，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），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”，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。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。在本設(shè)計(jì)中為了安全保護(hù)須在音樂(lè)集成電路中接入電磁繼電器，而繼電器的選用為了達(dá)到供電電壓的一致從而選用5V直流繼電器。本設(shè)計(jì)中音樂(lè)集成電路的設(shè)計(jì)如圖43所示。當(dāng)無(wú)線接收模塊（LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊）收到無(wú)線發(fā)射模塊（彩色電視遙控器）的脈沖信號(hào)后，單片機(jī)接收到該脈沖信號(hào)后讓P27口上電，當(dāng)P27口有高電平輸出時(shí)，通過(guò)基極偏置電阻R1給三極管加一偏置電流，三極管Q1正向偏置，直流繼電器KA吸合，音樂(lè)集成電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，播放一遍音樂(lè)后便處在預(yù)警狀態(tài)，當(dāng)彈簧開關(guān)KM1受到外界振動(dòng)信號(hào)觸發(fā)后將會(huì)再次接通音樂(lè)集成電路，達(dá)到電動(dòng)車防盜報(bào)警的目的。圖43 音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊 本章小結(jié)本章對(duì)音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊所采用的整流二極管、晶體三極管、直流繼電器及音樂(lè)集成電路等電器元件的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并設(shè)計(jì)了適合本設(shè)計(jì)所需的音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊，講解了該模塊的工作原理。5 安裝與調(diào)試安裝是產(chǎn)品開發(fā)結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)，合理的安裝可以節(jié)約空間，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊。調(diào)試對(duì)產(chǎn)品開發(fā)來(lái)說(shuō)是必須的，也是產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中非常重要的一部分，主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試是指在硬件全部焊接好以后,檢查是否有焊錯(cuò)、漏焊、虛焊、元件有沒有接錯(cuò)、接反的過(guò)程。軟件調(diào)試是指在軟件開發(fā)過(guò)程中及時(shí)改正測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的軟件錯(cuò)誤。下面將介紹本設(shè)計(jì)中有關(guān)硬件和軟件部分的安裝與調(diào)試。 硬件安裝本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的核心，下面將介紹AT89C51單片機(jī)的相關(guān)特性及參數(shù)。 AT89C51單片