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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)智能臺(tái)燈的研究與設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-24 19:22 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ogrammable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器,稱之為單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。因?yàn)閷⒍喙δ?位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,所以ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C系列的單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的產(chǎn)品。 AT89C51的特性概述AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器,128字節(jié)內(nèi)部RAM,32 個(gè)I/O 口線,兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí),AT89C51可以降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式??臻e方式停止CPU的工作,但允許RAM,定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C51單片機(jī)的管腳說(shuō)明 AT89C51單片機(jī)的管腳圖(32)所示: 圖( 32 ) AT89C51的管腳圖VCC:供電電壓。    GND:接地。    P0口:P0口是一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口,每個(gè)管腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí),則被定義為高阻輸入。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)檢查時(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)由內(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)進(jìn)行外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫時(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)來(lái)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,可以接收輸出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,并用來(lái)作為輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流(ILL)這是因?yàn)橛捎谏侠木壒省?P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下面所示:  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)器周期的高電平時(shí)間。   ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(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(guò)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(wú)效。    /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(wèn)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)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間,此引腳也適用于施加12V的編程電源(VPP)。    XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2:來(lái)自反向振蕩器的輸出。[8]電路原理圖如圖33所示: 圖33 BISS0001的熱釋電紅外的工作原理圖圖33中,運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大,然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(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,COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓VcVR(≈)時(shí),COP3輸出為低電平封住了與門U2,禁止觸發(fā)信號(hào)Vs向下級(jí)傳遞;而當(dāng)VcVR時(shí),COP3輸出為高電平,進(jìn)入延時(shí)周期。檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器,輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。上圖中,R3為光敏電阻,用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度的強(qiáng)弱。當(dāng)作為照明控制時(shí),若外界環(huán)境較明亮,R3的電阻值會(huì)降低,使9腳的輸入保持為低電平,從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。SW1是工作方式選擇開關(guān),當(dāng)SW1與1端連通時(shí),芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式;當(dāng)SW1與2端連通時(shí),芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小,原廠圖紙選10K,實(shí)際使用時(shí)可以用3K,可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整,觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整,R9/R10可以用470歐姆,C6/。觸發(fā)封鎖時(shí)間的計(jì)算公式:Ti=24*RC輸出延遲時(shí)間的計(jì)算公式:Tx=49152*RC 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料構(gòu)成,如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器的內(nèi)部會(huì)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件,并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性相串聯(lián),來(lái)抑制由于元件自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾因素。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào),并經(jīng)過(guò)裝在探頭內(nèi)部的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外界輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)的靈敏度來(lái)增大探測(cè)距離,一般在探測(cè)器的前方裝置一個(gè)菲涅爾透鏡,該透鏡是由透明塑料而制成的,將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份,制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡,它和放大電路相配合,可以將信號(hào)放大到70分貝以上,這樣一來(lái)就能夠測(cè)出1~2米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理,在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”,以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人靠近透鏡時(shí),人體內(nèi)發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入到“高靈敏區(qū)”,這樣就會(huì)發(fā)現(xiàn)接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入,從而強(qiáng)化它的能量幅度。人體內(nèi)輻射的紅外線中心波長(zhǎng)一般為9~10um,~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定保持不變。在傳感器的頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口,這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7~10um,正好適合于對(duì)人體紅外輻射(10um左右)的探測(cè),而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收,這樣一來(lái)就形成了一種專門用來(lái)作為探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 熱式傳感器的工作原理BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)?;旌蠈S眉呻娐贰H鐖D所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形,來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形。首先,根據(jù)實(shí)際需要,利用運(yùn)算放大器OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路,將信號(hào)放大。然后耦合給運(yùn)算放大器OP2,再進(jìn)行第二級(jí)放大,同時(shí)將直流電位抬高為VM(≈)后,將輸出信號(hào)V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器,檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs。由于VH≈、VL≈,所以,當(dāng)VDD=5V時(shí),可有效抑制177。1V的噪聲干擾,提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個(gè)條件比較器。當(dāng)輸入電壓VcVR(≈)時(shí),COP3輸出為低電平封住了與門U2,禁止觸發(fā)信號(hào)Vs向下級(jí)傳遞;而當(dāng)VcVR時(shí),COP3輸出為高電平,進(jìn)入延時(shí)周期。 當(dāng)A端接“0”電平時(shí),在Tx時(shí)間內(nèi)任何V2的變化都被忽略,直至Tx時(shí)間結(jié)束,即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng)Tx時(shí)間結(jié)束時(shí),Vo下跳回低電平,同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti時(shí)間內(nèi),任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)(高電平),可有效抑制負(fù)載切換過(guò)程中產(chǎn)生的各種干擾。以下圖所示的可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形,來(lái)說(shuō)明其工作過(guò)程。 可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間,信號(hào)Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時(shí),Vs可重復(fù)觸發(fā)Vo為有效狀態(tài),并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。 在Tx時(shí)間內(nèi),只要Vs發(fā)生上跳變,則Vo將從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)Tx周期;若Vs保持為“1”狀態(tài),則Vo一直保持有效狀態(tài);若Vs保持為“0”狀態(tài),則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復(fù)為無(wú)效狀態(tài),并且,同樣在封鎖時(shí)間Ti時(shí)間內(nèi),任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。 BISS0001芯片概述BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件即可構(gòu)成被動(dòng)式熱釋電紅外開關(guān),故能自動(dòng)快速開啟各類白炙燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置,特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道等敏感區(qū)域,或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。BISS001的主要功能如下:作為CMOS數(shù)?;旌系膶S眉呻娐?;具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器,可以與多種傳感器匹配進(jìn)行信號(hào)處理;帶有雙向鑒幅器,可有效的抑制干擾;內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器;結(jié)構(gòu)新穎,穩(wěn)定可靠,調(diào)解范圍寬;內(nèi)置參考電壓,工作電壓范圍為2~6V。 BISS0001的管腳功能說(shuō)明 BISS0001芯片的管腳分布如圖34所示。 圖34 BISS0001的管腳分布光敏電阻器又被稱之為光感電阻,它是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器;入射光越強(qiáng),電阻減小,入射光越弱,電阻增大。光敏電阻器一般用于對(duì)光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。通常,光敏電阻器都制成薄片的形狀,以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí),半導(dǎo)體片(光敏層)內(nèi)就激發(fā)出電子—空穴對(duì),參與導(dǎo)電,使電路中電流增
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