【文章內(nèi)容簡介】 判斷語句上，相比計算機C語言更簡單。有過計算機C語言學(xué)習(xí)經(jīng)歷經(jīng)過一段時間的熟悉就能夠熟練進行編程.使用AT89S51系列單片機編程，可以在沒有實物單片機的情況下在普通電腦上進行程序編寫甚至是調(diào)試工作。一般工作中使用Keil公司開發(fā)的51單片機編程軟件進行編程，它采用目前流行的開發(fā)環(huán)境，集編輯，編譯和仿真于一體。在該軟件上用戶可以編寫匯編語言或C語言源程序，并利用該軟件生成單片機能運行的程序。3． 價格低廉AT89S51芯片價格便宜，適合對大批量的計量儀器進行規(guī)?；脑?，其單片售價不超過5元。 AT89S51單片機電路本設(shè)計使用AT89S51單片機，第9腳為復(fù)位端，在該腳接一個10K的電阻R12到地，以保證該腳在正常工作時為低電平0，同時，為了在加電時給該腳一個高電平的復(fù)位脈沖，用一個10181。F的電解電容C4連接到電源Vcc，利用電容兩端的電壓不能突變的特性，加電后給第9腳施加一個短暫的高電平脈沖，該脈沖的寬度與電阻R12的阻值、C4的容量都有關(guān)，電阻R12越大，電容C4越大，加電后第9腳的高電平脈沖就越寬；相反的，如果R12越小，電容C4越小，加電后9腳的高電平脈沖寬度也就越窄[7]。在電容C4兩端還接有一個手動復(fù)位按鈕ANI，為了避免按壓按鈕時電容C4兩端的電壓通過按鈕接點瞬間放電造成對按鈕接點的大電流沖擊，為此在按鈕支路中串入了一個100歐姆的小電阻Rll，這樣電容通過Rll放電時，就不會出現(xiàn)瞬間的大電流放電脈沖，因此可有效的避免按鈕接點氧化和接觸不良的現(xiàn)象。單片機電路圖如圖32所示。 RST接并口下載電路圖32 單片機電路圖第119腳接12MHz石英晶體，在晶體兩端各接一個30PF的電容到地[8]，接電容的目的有三個:一是加快上電后的起振速度；二是保證起振后能夠持續(xù)平穩(wěn)的振蕩，不至于出現(xiàn)停振；三是可以通過改變兩個電容的容量，微調(diào)振蕩頻率。單片機的第31腳和第40腳接電源Vcc，第20腳接地。單片機使用不到的端口懸空。 下載線電路 ISP簡介所謂“在系統(tǒng)可編程”(InSystem Programmability. 縮寫為ISP) ， 是指設(shè)計人員在自己設(shè)計的電子系統(tǒng)中或電路板上為重構(gòu)邏輯而對邏輯器件進行編程或反復(fù)編程的能力。這種對電子系統(tǒng)中邏輯器件的邏輯重構(gòu)既可在系統(tǒng)成型之前， 又可在系統(tǒng)成型過程中， 甚至在系統(tǒng)成型之后。這與常規(guī)PLD 先編程后裝配至系統(tǒng)中的過程有很大區(qū)別。采用ISP 技術(shù)后， 我們可獲得一種“軟”硬件的嶄新概念: 使得電子系統(tǒng)的硬件設(shè)計變得象軟件設(shè)計那樣靈活而又有易于修改。硬件的功能可以實時地加以修改， 或按規(guī)定程序改變組態(tài)。這樣便使新一代電子系統(tǒng)具有極強的可擴展性以及設(shè)計資源的可重復(fù)利用性， 這樣便擴展了器件的用途。同時編短了系統(tǒng)調(diào)試的周期， 省掉了對器件單獨編程的環(huán)節(jié)和器件編程設(shè)備。從而給電子系統(tǒng)的設(shè)計、制造和編程帶來了極大的方便。ISP下載線可對單片機進行燒寫程序，為單片機的應(yīng)用提供了方便。 74HC373簡介74HC373為8數(shù)據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制。 1． 高阻態(tài) 就是輸出既不是高電平，也不是低電平，而是高阻抗的狀態(tài)；在這種狀態(tài)下，可以多個芯片并聯(lián)輸出；但是，這些芯片中只能有一個處于非高阻態(tài)狀態(tài)，否則會將芯片燒毀； 高阻態(tài)的概念在RS232和RS422通訊中還可以用到。 2． 數(shù)據(jù)鎖存 當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持； 這個概念在并行數(shù)據(jù)擴展中經(jīng)常使用到。 3． 數(shù)據(jù)緩沖 加強驅(qū)動能力。74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具備數(shù)據(jù)緩沖的能力。 OE：output_enable，輸出使能； LE：latch_enable，數(shù)據(jù)鎖存使能，latch是鎖存的意思； Dn：第n路輸入數(shù)據(jù)； On：第n路輸出數(shù)據(jù)； 在實際應(yīng)用的時候是這樣做的： 1． OE＝0； 2． 先將數(shù)據(jù)從單片機的口線上輸出到Dn； 3． 再將LE從010 4． 這時，你所需要輸出的數(shù)據(jù)就鎖存在On上了，輸入的數(shù)據(jù)在變化也影響不到輸出的數(shù)據(jù)了；實際上，單片機現(xiàn)在在忙著干別的事情，串行通信、掃描鍵盤，單片機的資源有限。 在單片機按照RAM方式進行并行數(shù)據(jù)的擴展時，使用movx @dptr， A這條指令時，這些時序是由單片機來實現(xiàn)的。 后面的表格中還有需要時間的參數(shù)，你不需要去管它，因為這些參數(shù)都是幾十ns級別的，對于單片機在12M下的每個指令周期最小是1181。s的情況下，完全可以實現(xiàn)。 ISP下載線電路下載線及接口電路如圖33所示，在此選用的是并行下載線方案，使用的主要器件是74HC373，可用免費共享的單片機編程器“”下載線專用軟件，向電路板中的89S51單片機燒錄程序[9]。下載線電路圖如圖33所示。圖33 下載線電路 振鈴檢測電路振鈴檢測電路的作用就是檢測電話線上有無鈴流信號，并將鈴流信號狀態(tài)傳輸給單片機，使單片機能夠有效得實施家電遠程控制。由于該系統(tǒng)并聯(lián)于電話機的兩端，并且不能影響電話的正常使用，所以要求系統(tǒng)在接到鈴流信號后不能馬上動作，只有在達到設(shè)定鈴響次數(shù)以后，才默認(rèn)家里無人，允許電路摘機應(yīng)答。鈴流信號未到達前，電話線路上存在大約48V的直流電壓。當(dāng)有振鈴信號時，電話線上的鈴流信號為(75177。15)V、25 Hz的交流信號。其中直流電壓為48 V左右，交流電壓為(25177。15)V、25 Hz的正弦信號。鈴流信號進入振鈴檢測電路后，首先用高壓電容C1進行隔直，電阻R1起限流作用。IC5是光電耦合器4N25，由砷化鎵紅外發(fā)光二極管和硅光電晶體管檢測器光耦合構(gòu)成，是一種發(fā)光二極管與光電晶體管面對面封裝的單回路，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。當(dāng)沒有鈴流信號時，IC5內(nèi)部的光敏三極管不導(dǎo)通，A點電壓為高電平VCC。當(dāng)鈴流信號到來時，信號有半周使二極管D導(dǎo)通形成回路，另半周使光電耦合器的一側(cè)發(fā)光二極管導(dǎo)通，因而有光照射二次側(cè)光敏三級管，A點為低電平。適當(dāng)選取R1和C1的值可以使光電耦合器一次側(cè)導(dǎo)通電流足夠大，則二次側(cè)受光較強能夠充分導(dǎo)通。Vcc經(jīng)過R2與二次側(cè)三極管集電極相連。綜上可知，A點的脈沖是隨著鈴流信號的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，因此只要檢測到A點有低電平脈沖出現(xiàn)，就說明線路上有鈴流信號了，而且A點在單位時間內(nèi)出現(xiàn)的脈沖個數(shù)就代表了振鈴時間的長短，因此通過累加A點的脈沖個數(shù)就可以判斷出振鈴時間的長短和鈴響次數(shù)的多少[10]。圖34 振鈴檢測電路 模擬摘機電路電路板和電話線之間應(yīng)有一個電子開關(guān)的存在，平時這個開關(guān)應(yīng)該處于斷開的狀態(tài)，以免造成電話線占線。當(dāng)希望遠程遙控家中的電器時，在若干次鈴響后無人接聽時，電子開關(guān)將電話線和實驗板連接，使實驗板能夠?qū)嵤┛刂乒δ躘11]。電子開關(guān)由QDVV2等元件組成，圖中的Ll、L2兩個點是和電話線連接的。模擬摘機電路主要由單片機控制三極管的開關(guān)來完成。LL2上的信號經(jīng)QD1整流后，TP4這一點始終是正極。圖中TP3這個點與單片機的 。，三極管V2由于沒有基極偏置電壓因此不能導(dǎo)通，即V2的集電極沒有電流通過，相當(dāng)于開路，當(dāng)V2集電極沒有電流時，V1的基極也就沒有偏置電壓和電流，因此Vl也不會導(dǎo)通，此時的V1也處于開路狀態(tài)。，TP3點有高電平直流電壓，該電壓就是三極管V2的基極偏置電壓，由于有了基極偏置電壓，因此V2導(dǎo)通了，當(dāng)V2集電極有電流時，V1的基極也就有了偏置電流和電壓，V1也就導(dǎo)通了，此時從QD1出來的正電壓通過Vl的發(fā)射極和集電極后，再經(jīng)過R5形成導(dǎo)通回路，并且將線路上的信號在R5兩端產(chǎn)生電壓降，此時R5相當(dāng)于電話線路的負載電阻。由以上分析可見:，開關(guān)管V1導(dǎo)通，電路板接通線路上的遙控信號，相當(dāng)于電話機接通，從而實現(xiàn)自動摘機。，因此V1斷開，相當(dāng)于電路板與電話線之間斷開了，起到了掛機的效果。圖35 模擬摘機電路 DPMF解碼電路 DTMF介紹雙音多頻 DTMF(Dual Tone Multi Frequency)，由高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含4個頻率。一個高頻信號和一個低頻信號疊加組成一個組合信號，代表一個數(shù)字。DTMF信令有16個編碼[12]。雙音多頻的撥號鍵盤是44的矩陣，每一行代表一個低頻，每一列代表一個高頻。每按一個鍵就發(fā)送一個高頻和低頻的正弦信號組合，比如‘1’相當(dāng)于697 Hz和1209Hz。交換機可以解碼這些頻率組合并確定所對應(yīng)的按鍵[14]。DTMF編解碼器在編碼時將擊鍵或數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成雙音信號并發(fā)送，解碼時在收到的DTMF信號中檢測擊鍵或數(shù)字信息的存在性。一個DTMF信號由兩個頻率的音頻信號疊加構(gòu)成。這兩個音頻信號的頻率來自兩組預(yù)分配的頻率組：行頻組、列頻組。每一對這樣的音頻信號唯一表示一個數(shù)字或符號。電話機中通常有16個按鍵，其中有10個數(shù)字鍵0～9和6個功能鍵*、A、B、C、D。國際上采用的多種頻率為697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8種[13]。用這8種頻率可形成16種不同的組合，從而代表16種不同的數(shù)字或功能鍵，具體組合見表33。表33 電話按鍵與頻率對應(yīng)表低頻/Hz高頻/Hz1209133614471633697123A770456B852789C941*0D 雙音多頻譯碼器MT8870在這個電路中使用了一片供接收用的MT8870型解碼芯片。MT8870是MITEL公司生產(chǎn)的DTMF接收器，是一種大規(guī)模CMOS集成電路，主要由濾波器、譯碼器和控制電路三部分組成[14]。其內(nèi)部邏輯框圖和引腳排列見圖36。外部輸入的DTMF信號從IN端進入運算放大器放大后，進入雙音濾波器，雙音濾波器是由2個6級開關(guān)電容構(gòu)成的高低通濾波器，它能有效地將DTMF信號中的高頻群和低頻群區(qū)分開來，被區(qū)分開的高、低頻群，再經(jīng)過各自的濾波器及整形電路后送入譯碼電路[15]。譯碼電路由數(shù)字檢測、編碼轉(zhuǎn)換和三態(tài)輸出電路等幾部分組成，數(shù)字檢測電路采用對輸入音頻信號進行數(shù)字計數(shù)的方式以確定DTMF信號的頻率并檢查是否與標(biāo)準(zhǔn)的DTMF信號相一致，在此過程中，采用了一套復(fù)雜的算法，對DTMF信號的頻率偏差提供一定的容差范圍以提高抗干擾能力。輸入的DTMF信號被檢測到后，經(jīng)編碼轉(zhuǎn)換電路進行8421編碼后送入鎖存器鎖存。當(dāng)輸出控制端TOE為高電平時，DTMF信號所對應(yīng)的8421編碼即出現(xiàn)在Q4Q1端。MT8870內(nèi)有一系列的控制電路，對接收的工作經(jīng)行控制和協(xié)調(diào)。圖36 MT8870內(nèi)部邏輯框圖與引腳排列該芯片的主要特點為：功耗低；、外圍元件少；音頻接收持續(xù)時間典型值為40ms；接收信號增益可調(diào)；STD端輸出信號指示Q1Q4端數(shù)據(jù)已就緒，因而可作為中斷申請或采樣控制信號；輸入阻抗高。下面是廠家推薦的MT8870的典型應(yīng)用電路，電路圖如圖37所示[16]。 圖37 MT8870典型應(yīng)用電路從MT8870的應(yīng)用資料可以看出，該芯片共有18個引腳，只需要按照圖中選用元件，并正確連接即可。輸入的DTMF信號經(jīng)過CR1輸入到IN端，該端是運算放大器的反向輸入端，該放大器的增益取決于反饋電阻R2和R1比值。放大器的同相輸入端+IN與VRef媏相連，由VRef提供VDD/2的參考電壓作為偏置電壓，C2和R3組成外部定時電路以確定芯片對輸入信號的反應(yīng)時間。TOE端接VDD，表示數(shù)據(jù)可以輸出到Q4Q1端。STD端在芯片收到DTMF信號并經(jīng)識別后，在Q1Q4送出2進制碼的時候變?yōu)楦唠娖?，因此該端信號可以作為“輸出就緒”的指示信息。表34 電話按鍵與譯碼輸出對應(yīng)表 數(shù)字OED4D3D2D11HLLLH2HLLHL3HLLHH4HLHLL5HLHLH6HLHHL7HLHHH8HHLLL9HHLLH0HHLHL*HHLHHHHHLLAHHHLHBHHHHLCHHHHHDHLLLLANYLZZZZ 本文的DTMF解碼電路本文設(shè)計的DTMF解碼電路如圖38所示。圖38中，雙音頻信號輸入點與圖35中三極管V1集電極相連接，當(dāng)電子開關(guān)接通時，電話線路上的雙音頻信號經(jīng)過V1后進入圖38的輸入點，經(jīng)過MT8870內(nèi)部處理以后，從QQQQ4端輸出解碼后的狀態(tài)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出端QQQ由單片機進行數(shù)據(jù)采集、判斷和處理，最終實現(xiàn)對家電的遠程控制功能。另外，通知單片機數(shù)據(jù)的讀取狀態(tài)。圖38 DTMF解碼電路圖 控制電器和控制接口通過單片機對特定端口寫‘0’或‘1’控制多路繼電器的開關(guān)和指示燈的亮滅狀態(tài)。單片機AT89S51從P0口的八位都用作輸出控制信號。這八位數(shù)據(jù)連接八個反向器進行整流隔離，然后連接D觸發(fā)器進行數(shù)據(jù)鎖存。每個D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器，而每一路繼電器也控制一路電器的開關(guān)。二極管指示燈串聯(lián)在開關(guān)三極管基極作為電器開關(guān)指示。這樣就可以完成單片機對多路電器的控制。設(shè)計采用控制帶有繼電器的電源插座來實現(xiàn)對家電的最終控制，諸如電飯煲、熱水器、空調(diào)之類的電器只需插上插頭，主控單片機即可通過控制插座中各繼電器來控制電器電源的通斷。該方式簡單且易于實現(xiàn)。在本裝置中一共有八路電器可以控制，其它電器控制相同。該電路的外接接口包括:J1: 外接電話線接口，與電話機并聯(lián)。J2: 輸出端，可實現(xiàn)對8路外接電器進行控制操作。CZ1:并口插座，用于和電腦的并口相連，以實現(xiàn)下載線的功能。 調(diào)試線路連接好