【文章內(nèi)容簡介】 器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期（ 24個 振蕩周期），則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位時序如圖 3－ 7 所示，因外部的復(fù)位信號是與內(nèi)部時鐘異步的，所以在每個機器周期的 S5P2 都對 RST 引腳上的狀態(tài)采樣。當在 RST 端采樣到“ 1”信號且該信號維持 19 個振蕩周期以后，將 ALE 和 /PSEN 接成高電平 ，使器件復(fù)位。在 RST 端電壓變低后，經(jīng)過 12 個機器周期后退出復(fù)位狀態(tài)，重新啟動時鐘，并恢復(fù) ALE 和 /PSEN 的狀態(tài)。如果在系統(tǒng)復(fù)位期間將 ALE 和 /PSEN 引腳拉成低電平，則會引起芯片進入不定狀態(tài)。 圖 3－ 7 內(nèi)部復(fù)位定時時序 手 動復(fù)位 ： 手動復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。一般采用的辦法是在RST 端和正電源 VCC 之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則 VCC 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。由于人的動作很快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時間要求。手動復(fù)位的電路如圖 3－ 8 所示。 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | RST： INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ALE： /PSEN： P0： 11 振蕩周期 19 振蕩周期 圖 3－ 8 手動復(fù)位電路 上電復(fù)位 ： AT89C51 的上電復(fù)位電路如圖 3－ 9 所示，只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 VCC 端，下接一個電阻到地即可。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST 端內(nèi)部有一個下拉 電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1uF。 上電復(fù)位的過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間。 上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時間則為 10ms。 在圖 3－ 8 的復(fù)位電路中，當 Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到0V 以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器 件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“ 1”態(tài)。 如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則在程序計數(shù)器 PC 中將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 Vcc AT89C51 RST GND 10uF + Vcc 圖 3－ 9 上電復(fù)位電路 復(fù)位后寄存器的狀態(tài)： 當系統(tǒng)復(fù)位時，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 3－ 1 所列，即在 SFRS 中，除了端口鎖存器、堆棧指針 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口鎖存器的復(fù)位值為 0FFH，堆棧指針值為 07H， SBUF 內(nèi)為不定值。內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時， RAM 的內(nèi)容是不定的。 表 3－ 1 各特殊功能寄存器的復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值 PC 0000H TCON 00H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P3 FFH IP 00000B IE 0 00000B TMOD 00H TH0 00H TL0 00H TH1 00H TL1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON（ CHMOS） 0 0000B 在本設(shè)計中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位，即如圖 3－ 9 所示。 Vcc AT89C51 RST 10uF + Vcc GND 電壓變換電路的設(shè)計 公交車上所使用的電源電壓為 24V，而 AT89C51 芯片的工作電壓為 5V，所以需要將 24V 的電壓轉(zhuǎn)換成 5V 電壓。設(shè)計中采用了三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805，來得到 +5V 穩(wěn)定電壓。電壓變換電路如圖 3－ 10 所示。 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。常用的集成穩(wěn) 壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應(yīng)用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。 78xx 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有 5V、 6V、 9V、 12V、 15V、 18V、 24V 等規(guī)格，最大輸出電流為 。它的內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠 [9] 。根據(jù)輸出電流值的不同，選用不同系列的芯片，當電流小于 100mA 時，可以選用 78L00 系列；當電流在 以內(nèi)時，可選用 78M00 系列；當電流在 以內(nèi)，應(yīng)選用 7800 系列的芯片。 7805 的最大輸出電流為 。 1278050 . 3 3 u F30 . 1 u F24V++ 5 V+ 圖 3－ 10 電壓變換電路 脈沖檢測電路的設(shè)計 霍爾器件簡介 霍爾器件的分類： 霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 霍爾器件具有許多優(yōu)點，她們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝 方便，功耗小，頻率高（可達 1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕 。 霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達 um 級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達 55℃～ 150℃。 按照霍爾器件的功能，可將它們分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。 按照被檢測的對象的性質(zhì)，可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力 、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。 工作磁體的設(shè)置： 用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時，一般采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場。例如，用一個 5 4 （ ）的釹鐵硼Ⅱ號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約 2300 高斯的磁感應(yīng)強度。在空氣隙中，磁感應(yīng)強度會隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。在計算總有效工作氣隙時，應(yīng)從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電 路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊中會給出。 因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息。 工作磁體和霍爾器件間的運動方式有： (a)對移； (b)側(cè)移； (c)旋轉(zhuǎn)； (d)遮斷。 霍爾開關(guān)電路的輸出級一般是一個集電極開路的 NPN 晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的 NPN 開關(guān)管相同。輸出管截止時，輸漏電流很小，一般只有幾nA，可以忽略，輸出電壓和其電源電壓相近，但電源電壓最高不得超過輸出管的擊穿電壓（即規(guī)范 表中規(guī)定的極限電壓）。輸出管導(dǎo)通時，它的輸出端和線路的公共端短路。因此，必須外接一個電阻器（即負載電阻器）來限制流過管子的電流，使它不超過最大允許值（一般為 20mA），以免損壞輸出管。輸出電流較大時， 管子的飽和壓降也會隨之增大，使用者應(yīng)當特別注意，僅這個電壓和你要控制的電路的截止電壓（或邏輯“零”）是兼容的。 以與發(fā)光二極管的接口如圖 3－ 11 所示，對負載電阻器的選擇作一估計。若在 Io 為 20mA（霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流），發(fā)光二極管的正向壓降VLED=，電源電壓 VCC=5V，所需的負載電阻器 的阻值 05 1 .4 1800 .0 2CC L E DVV VVR IA? ?? ? ? ? （ ） 圖 3－ 11 霍爾開關(guān)與發(fā)光二極管 光電耦合器簡介 光電耦合器是一種電信號的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，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。光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對地電位差干擾有很強的抑制能力，而且有很強的抑制 電磁干擾能力。速度高、價格低、接口簡單。 光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強 。 無觸點且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用 。 光電耦合器可用于隔離電路、負載接口及各種家用電器等電路中 。 光電耦合器的工作過程： 光敏三極管的導(dǎo)通與截止，是由發(fā)光二極管所加正向電壓控制的。當發(fā)光二極管加上正向電壓時，發(fā)光二極管有電流通過發(fā)光，使光敏三極管內(nèi)阻減小而導(dǎo)通；反之，當發(fā)光二極管不加正向電壓或所加正向電壓很小時，發(fā)光二極管中無電流或通過電流很小，發(fā)光強度減弱，光敏 三極管的內(nèi)阻增大而截止 [10] 。 X ① ② ③ +5V R 脈沖檢測電路的設(shè)計 本設(shè)計的關(guān)鍵是對轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)進行計數(shù)，考慮到車輛將在復(fù)雜的環(huán)境中運行，而霍爾元件具有耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優(yōu)點，故采用可靠的霍爾元件 DN6848 作為信號采集裝置，再經(jīng)過光電耦合器4N25 輸入給單片機。光電耦合器的電流傳輸比為 10%～ 250%，響應(yīng)時間小于10us，其電路如圖 3－ 12 所示。 I N T 04. 7k18 04N 2512342+ 5V+ 5VD N 684 81 3VD D VOU T 圖 3－ 12 脈沖檢測電路 語音輸出電路 的設(shè)計 關(guān)于語音芯片 語音芯片 ISD4004： ISD4000 系列單片聲音錄放器件是用 CMOS 工藝實現(xiàn)的高語音質(zhì)量、 3V工作電壓的集成電路芯片，特別適用于移動電話和各種便攜式產(chǎn)品。按錄放時間又分 ISD400 ISD4003 和 ISD4004 三個子系列。片內(nèi)集成有振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、自動靜音電路、音頻放大器和高密度多級 Flash 存儲陣列。這個系列的新片要求用于微處理器或微控制器系列，通過串行外圍接口 SPI 或Microwire 串行接口進行尋址和控制。錄音數(shù)據(jù)被存放方法是通過 ISD 的多級存儲專利技術(shù) 實現(xiàn)的，用聲音和聲頻信號的自然形式直接存放在故態(tài)存儲器中，從而提供高質(zhì)量回放語音的保真度。 1. ISD4004 的主要性能及其特點 （ 1） 單片實現(xiàn)聲音錄放功能 （ 2） 采用單一 3V 工作電壓 （ 3） 低功耗：典型的錄音工作電流為 25mA 典型的放音工作電流為 15mA 典型待機節(jié)能狀態(tài)電流為 1uA （ 4） 單片錄放時間為 8min、 10min、 12min 和 16min （ 5） 高質(zhì)量自然的聲音 /音頻回放 （ 6） 自動靜音電路可以在無聲狀態(tài)時消除背景噪音 （ 7） 不需要考慮實現(xiàn)算法 （ 8） 具有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口 （ 9） 可以 對多段信息尋址控制 （ 10） 可以通過 SPI 或 Microwire 控制寄存器控制功耗 （ 11） 語音數(shù)據(jù)斷電不丟失，可以保存 100 年 （ 12） 允許反復(fù)錄音 10 萬次 （ 13） 片上帶有時鐘源 （ 14） 有 PDIP、 SOIC、 TSOP 和 CSP 多種封裝形式 （ 15） 使用溫度范圍有商業(yè)用擴展型和工業(yè)用兩種可供選擇： —— 商業(yè)品擴展型： 20～ +70℃ —— 工業(yè)品： 40～ +85℃ 2. 外部引腳及其說明 19 NCXCLK1NCNCISD4004ANA IN+SCKJVCCA17212520VSSD612NC18316NC14NCMISOVSSA2825VCCD157232