【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 d， ALE/PROG， RSEN 和 EA/Vpp （ 1） RST/Vpd（ 9） 。 當(dāng)振蕩器工作時(shí)，在此引 腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 （ 2） ALE/PROG（ 30） 。 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存 ALE 信號(hào)的輸出用于鎖存低8 位地址信息。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍以不變的頻率周期性地發(fā)生正脈沖信號(hào)。此信號(hào)的頻率為振蕩器的 1/6。但是要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將少發(fā)出一個(gè) ALE 信號(hào)。因此假若要將 ALE 信號(hào)直接作為時(shí)鐘信號(hào)，那么程序中必須不出現(xiàn)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的指令，否則將不能將 ALE 作為時(shí)鐘信號(hào)。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) LSTTL 電路。 （ 3） PSEN（ 29）。 該端輸出外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。當(dāng) CPU 從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在 12 個(gè)振蕩周期內(nèi)將會(huì)出現(xiàn) 2 次 PESN 信息（低電平）。 （ 4） EA/Vpp（ 31） 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制端。當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位后訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng) PC 值超過(guò) 4KB（對(duì) 8051/8751）或 8KB（對(duì) 8052/8752）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器程序。當(dāng) EA 端保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，而不管內(nèi)部是否有程序存儲(chǔ)器。對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于施加 EPROM 編程電壓。 4．輸入 /輸出引腳 （ 1） ~(39~32)。 P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)可作為地址（低 8 位） /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線(xiàn)使用。當(dāng) P0 作為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線(xiàn)使用時(shí)，在訪問(wèn)存儲(chǔ)器期間它能激活內(nèi)部的上拉電阻。在 EPROM 型單片機(jī)編程時(shí)， P0 接受指令，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P0 能以吸收點(diǎn)流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 電路。 （ 2） ~(1~8)。 P1 是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。在對(duì) EPROM型單片機(jī)編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它接收 低 8 位地址。 P1 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL電路。 （ 3） ~(21~28)。 P2 是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高 8 位地址。在對(duì) EPROM 型單片機(jī)編程和驗(yàn)證程序期間，它接收高 8位地址。 P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTLL 電路 （ 3） ~(10~17)。 P3 是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。 P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL 電路 。 P3 口每個(gè)引腳分別具有第二功能， 如 表 31 所示 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位 8 表 31 P3 各口線(xiàn) 的第二功能 口線(xiàn) 第二功能 RXD(串行口輸入 ) TXD（串行口輸出） TNT0(外部中斷 0 外部輸入 ) TNT1（外部中斷 1 外部輸入） T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） WD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 整形濾波電路 [2] 施密特觸發(fā)器介紹 施密特觸發(fā)器也有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀 態(tài)由輸入信號(hào)電位維持；對(duì)于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號(hào)，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。 門(mén)電路有一個(gè)閾值電壓，當(dāng)輸入電壓從低電平上升到閾值電壓或從高電平下降到閾值電壓時(shí)電路的狀態(tài)將發(fā)生變化。施密特觸發(fā)器是一種特殊的門(mén)電路，與普通的門(mén)電路不同，施密特觸發(fā)器有兩個(gè)閾值電壓，分別稱(chēng)為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓。在輸入信號(hào)從低電平上升到高電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為正向閾值電壓，在輸入信號(hào)從高電平下降到低電平的過(guò)程中使電路狀態(tài)發(fā)生變化的輸入電壓稱(chēng)為負(fù)向閾值電壓。正向閾值電壓與負(fù)向閾值 電壓之差稱(chēng)為回差電壓。 它是一種閾值開(kāi)關(guān)電路，具有突變輸入 ——輸出特性的門(mén)電路。這種電路被設(shè)計(jì)成阻止輸入電壓出現(xiàn)微小變化（低于某一閾值）而引起的輸出電壓的改變。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔?，可以把邊沿變化緩慢的周期性信?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)只要幅度大于 vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號(hào)。 當(dāng)輸入電壓由低向高增加，到達(dá) V+時(shí)，輸出電壓發(fā)生突變，而輸入電壓 Vi 由高變低，到達(dá) V，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以看出對(duì)于要求一定延 遲啟動(dòng)的電路，它是特別適用的 . 從傳感器得到的矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。當(dāng)傳輸線(xiàn)上的電容較大時(shí)，波形的上升沿將明顯變壞；當(dāng)傳輸線(xiàn)較長(zhǎng)，而且接受端的阻抗與傳輸線(xiàn)的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象；當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)間的分布電容或公共電源線(xiàn)疊加到矩形脈沖信號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲。無(wú)論出現(xiàn)上述的那一種情況，都可以通過(guò)用施密特反相觸發(fā)器整形而得到比較理想的矩形脈沖波形。只要施密特觸發(fā)器的 vt+和 vt設(shè)置得合適，均能受到滿(mǎn)意的整形效果。 。 單片機(jī)紅外測(cè)速設(shè)計(jì) 9 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 施密特觸 發(fā)器的應(yīng)用 ： 1. 波形變換 可將三角波、正弦波等變成矩形波。 2. 脈沖波的整形 數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖。 3. 脈沖鑒幅 幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)時(shí)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于欲設(shè)值的脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出。 下面重點(diǎn)說(shuō)一下施密特觸發(fā)器的對(duì)脈沖波的整形作用。 在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變 ： （ 1） 輸入信號(hào)是由直流分量和正弦分量疊加而成的，只要輸入信號(hào)的幅度大于VT+，即可在施密特觸發(fā) 器的輸出端得到同頻率的矩形脈沖信號(hào)。 （ 2） 當(dāng)傳輸線(xiàn)上電容較大時(shí)，波形的上升沿和下降沿將明顯變化 。 （ 3） 當(dāng)傳輸線(xiàn)較長(zhǎng)，而且接收端的阻抗與傳輸線(xiàn)的阻抗不匹配時(shí)，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象 。 無(wú)論出現(xiàn)上述的哪一種情況，都可以通過(guò)施密特觸發(fā)器整形而獲得比較理想的矩形脈沖波形。 74LS14 介紹 在本系統(tǒng)中選用了由 TTL電路集成的施密特觸發(fā)器 74LS14。 74LS14 是一個(gè) 6 反向器， 引腳定義如圖 ： A 端為輸入端， Y 端為輸出端，一片芯片一共 6 路，即 1， 3， 5， 9，11， 13 為輸入端， 2， 4， 6， 8， 10， 12 為輸出端，輸出結(jié)果與輸入結(jié)果反向。即如果輸入端為高電平， 那么輸出為低電平。 如果輸入低電平，輸出為高電平 74LS14 具有以下特點(diǎn)： （ 1）輸入信號(hào)邊沿的變化即使非常緩慢，電路也能正常工作。 （ 2）對(duì)于閾值電壓和滯回電壓均有溫度補(bǔ)償。 （ 3）帶負(fù)載能力和抗干擾能力都很強(qiáng)。 74LS14 主要參數(shù)如表 32 所示： 表 32 74ls14d 主要參數(shù)的典型值 器件型號(hào) 延遲時(shí)間（ ns） 每門(mén)功耗（ mW） VT+（ V） VT－ （ V） Δ VT（ V） 74LS14 15 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位 10 數(shù)碼管顯示電路 [3] 七段 LED 數(shù)碼管 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管 。 數(shù)碼管的分類(lèi) ： （ 1） 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示） 。 （ 2） 按能顯示多少個(gè) “8”可分為 1 位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管 。 （ 3） 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二 極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮 ， 共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線(xiàn) GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮 。 通常七段 LED 數(shù)碼顯示器有 8 個(gè)發(fā)光二級(jí)管，其中 7 個(gè)發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成一個(gè) “8”字， 1個(gè)發(fā)光二級(jí)管用于顯示小數(shù)點(diǎn)，這 8 個(gè)筆段分別用 a~h 表示。七段 LED 數(shù)碼顯示器與單片機(jī)的并行 接 口很簡(jiǎn)單，只要將 1 個(gè) 8 位并行輸 出 (口必須帶輸出鎖存）與顯示器 8 個(gè)引腳相連即可。但要注意輸出口的實(shí)際驅(qū)動(dòng)能力，必要時(shí)應(yīng)加驅(qū)動(dòng)電路。每個(gè)發(fā)光二級(jí)管均有其額定工作電流（ 5~10mA),所以實(shí)際使用時(shí)在每個(gè)發(fā)光二級(jí)管回路中應(yīng)該接限流電阻，使其工作在額定電流范圍內(nèi)。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼 器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 ② 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè) 數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫?jiǎn)纹瑱C(jī)紅外測(cè)速設(shè)計(jì) 11 留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗 更低。 本此設(shè)計(jì)采用串并轉(zhuǎn)換電路 74LS164 為靜態(tài)顯示電路。 LED 數(shù)碼顯示器的顯示段碼 8 位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)即可顯示不同的字符，通常將控制發(fā)光二極管的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)稱(chēng)為段碼。共陽(yáng)極結(jié)構(gòu) 與共陰極的顯示器其段碼互補(bǔ)。如一個(gè)字節(jié)中的最高位對(duì)應(yīng) h 筆段、最低位對(duì)應(yīng) a 筆段，則顯示字符與對(duì)應(yīng)的段碼如表 33 所示 表 33 七段 LED 數(shù)碼管顯示器的段碼 顯示字符 共陽(yáng)極段碼 共陰極段碼 字型 共陽(yáng)極段碼 共陰極段碼 0 COH 3FH A 88H 77H 1 F9H 06H B 83H 7CH 2 A4H 5BM C C6H 39H 3 BOH 4FH D A1H 5EH 4 99H 66H E 86H 79H 5 92H 6DH F 8EH 71H 6 82H 7DH P 8CH 73H 7 F8H 07H U C1H 3EH 8 80H 7FH Y 91H 6E 9 90H 6FH 黑 FFH 00H 74LS164 顯示接口芯片 [4] 在本次設(shè)計(jì)中就選擇了 74LS164 作為顯示接口芯片。 在單片機(jī)系統(tǒng)中，如果并行口的IO 資源不夠，而串行口又沒(méi)有其他的作用， 那么我們可以用 74LS164 來(lái)擴(kuò)展并行 IO 口，節(jié)約單片機(jī)資源。 74LS164 是一個(gè)串行輸入并行輸出的移位寄存器。并帶有清除端。 其中：Q0— Q7 并行輸出端。 A,B 串行輸入端。 MR 清除端，為 0 時(shí)，輸出清零。 CP 時(shí) 鐘輸入端。 如圖 所示。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位 12 圖 74LS164 引腳圖 當(dāng)清除端（ CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（ QA－ QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（ A， B） 可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、 B 任意一個(gè)為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當(dāng) A、 B 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 硬件接口電路如圖 所示 圖 LED 顯示接口電路 紅外發(fā)射接收電路 [5] 紅外線(xiàn)特點(diǎn) 紅外線(xiàn)是國(guó)外著名科學(xué)家赫 歇爾在一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)在太陽(yáng)的可見(jiàn)光線(xiàn)以外存在著一種神奇的光線(xiàn)，人的肉眼無(wú)法看見(jiàn)這種光線(xiàn)，但它的物理特性與可見(jiàn)光線(xiàn)極為相似，有著明顯的熱輻射。由于它位于可見(jiàn)光中紅光的外側(cè)，故而稱(chēng)之為紅外線(xiàn)，紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)范圍很寬，介于 ——1000 微米之間，在紅外線(xiàn)中，波長(zhǎng)較短的為近紅外線(xiàn)，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的一段紅外線(xiàn) 為遠(yuǎn)紅外線(xiàn)。 紅外光線(xiàn)