【正文】 片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（~15V 直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出 ～ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。本設(shè)計所采用的報警方式是用單片機 輸出 1KHz 和 500Hz 的音頻信號驅(qū)動揚聲器輸出報警器聲音，作報警信號，報警器報警方式為 1KHz 信號響 100ms，500Hz 信號響 200ms,進行，報警時發(fā)出滴、滴、滴的聲音，報警時間一到就停止響報警信號。如圖 37 所示。廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計18圖 37 報警電路圖 LM386 元件簡介LM386 是專為低損耗電源所設(shè)計的功率放大器集成電路。它的內(nèi)建增益為 20，透過 pin 1 和 pin8 腳位間電容的搭配，LM386 可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由 4V~12V，無作動時僅消耗 4mA 電流，且失真低。LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。 LM386 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器,主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少,電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容,便可將電壓增益調(diào)為任意值,直至 200。輸入端以地位參考,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半,在 6V電源電壓下,它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386 特別適用于電池供電的場合。 特性: 靜態(tài)功耗低,約為 4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬,412V 或 518V。 外圍元件少。 電壓增益可調(diào),20200。 低失真度。(1)、LM386 內(nèi)部電路LM386 內(nèi)部電路原理圖如圖 38 所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路第一級為差分放大電路，作為差分放大電路的放大管；鏡像電流源作為有源負載，使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計19第二級為共射放大電路，T 7為放大管，恒流源作有源負載，以增大放大倍數(shù)。第三級復(fù)合成 PNP 型管，為輸出級提供合適的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳 2 為反相輸入端，引腳 3 為同相輸入端。電路由單電源供電，故為 OTL 電路。輸出端（引腳 5）應(yīng)外接輸出電容后再接負載。圖 38 LM386 內(nèi)部電路原理圖（2）、LM386 的外形和引腳的排列如右圖 39 所示。引腳 2 為反相輸入端，3 為同相輸入端；引腳 5 為輸出端；引腳 6 和 4 分別為電源和地；引腳 1 和 8 為電壓增益設(shè)定端；使用時在引腳7 和地之間接旁路電容，通常取 10μF。圖 39 LM386 的外形和引腳圖 顯示電路設(shè)計顯示器是人機交流的重要組成部分，計算機運行結(jié)果和運行狀態(tài)可以通過顯示器顯示出來。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有 LED(Light Emitting Diode)和 LCD（Liquid Crystal Display）兩種。本設(shè)計需要顯示的是圈數(shù)和溫度，因此不需要用到 LCD 顯示，只需要 LED 顯示。 （1） 、LED 顯示電路選擇方案 1 一般的的多位數(shù)據(jù)顯示都是選用多位 LED 來作為顯示屏，本設(shè)計需要顯示的數(shù)據(jù)有三位，因而一開始選用的是四位 7SEGMAX4CC 共陰 LED 顯示，但是在實現(xiàn) LED 動態(tài)顯示的時候，廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計20如果加上外接 4 圈熱敏電阻電路的話，單片機裝入顯示小程序時，LED 顯示就出現(xiàn)連續(xù)不斷的閃爍，難以穩(wěn)定顯示數(shù)值。當(dāng)使用的電路只有 AT89C5RX8 與 7SEGMAX4CC 時，單片機同樣裝入顯示子程序，電路卻能顯示正常的 LED 數(shù)值。 方案 2 本設(shè)計需要顯示 3 位的數(shù)據(jù)，一位用以顯示所測的圈數(shù)，另兩位用以顯示溫度值，由于 AT89C51 引腳有限，無法外接 3 個共陽 7SEGCOMANGRN 的 LED 七段顯示器，所以在顯示電路方面選用兩個一位 LED 七段顯示器，先顯示圈數(shù)，在顯示溫度，達到本設(shè)計要求，仿真結(jié)果理想。從以上兩個方案對比可知，方案 2 可以實現(xiàn)仿真，所以選擇方案 2。 LED 顯示器結(jié)構(gòu)原理單片機通常使用七段 LED 顯示器，共有 8 個二極管，故也有人叫做八段顯示器。其中七段構(gòu)成字形“8”字，另外一段構(gòu)成小數(shù)點。這種顯示器分為共陰極和共陽極兩種，發(fā)光二極管的陰極連在一起的（公共端）稱為共陰極顯示器，陽極連在一起的（公共端）稱為共陽極顯示器。共陰極顯示器顯示時，當(dāng)某段發(fā)光二極管上加一定的正向電壓時，該段筆畫即點亮；不加則暗，為保護各段 LED 不被損壞，需外加限流電阻。共陽極則反之，如圖 310 所示。圖 310 共陽極七段 LED七段 LED 顯示數(shù)字 0～F，文字，符號及小數(shù)點的編碼（a 段為最低位，dp 為最高位）表 34 共陽極七段 LED 顯示器編碼表顯示字符 共陽極段選碼 顯示字符 共陽極段選碼0 C0H C C3H1 F9H D A0H2 A4H E 86H3 B0H F 8EH4 99H P 8AH廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計215 92H U A1H6顯示字符82H共陽極段選碼T顯示字符AEH續(xù)表 34共陽極段選碼7 F8H Y 91H8 80H 8 00H9 90H “滅” （黑） FFHA 88HB 83H LED 顯示器顯示方式在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，LED 顯示器顯示常用兩種方法：動態(tài)掃描顯示和靜態(tài)顯示。（1）、所謂動態(tài)顯示，就是在多位 LED 顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個 8 位 I/O 口控制。而共陰（或共陽）極端分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。如圖 311 所示。 圖 311 LED 動態(tài)顯示（2）、所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口用于鎖存筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中 CPU 的開銷小。如圖312圖 312 LED 靜態(tài)顯示 LED 顯示方式選擇一般的的多位數(shù)據(jù)顯示都是選用多位 LED 來作為顯示屏，本設(shè)計需要顯示的數(shù)據(jù)有三位，廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計22因而一開始選用的是四位 7SEGMAX4CC 共陰 LED 顯示，但是在實現(xiàn) LED 動態(tài)顯示的時候，如果加上外接 4 圈熱敏電阻電路的話，單片機裝入顯示小程序時，LED 顯示就出現(xiàn)連續(xù)不斷的閃爍，難以穩(wěn)定顯示數(shù)值。當(dāng)使用的電路只有 AT89C5RX8 與 7SEGMAX4CC 時，單片機同樣裝入顯示子程序，電路卻能顯示正常的 LED 數(shù)值。 本設(shè)計需要顯示 3 位的數(shù)據(jù)，一位用以顯示所測的圈數(shù)，另兩位用以顯示溫度值，由于AT89C51 引腳有限，無法外接 3 個共陽 7SEGCOMANGRN 的 LED 七段顯示器，所以在顯示電路方面選用兩個一位 LED 七段顯示器，先顯示圈數(shù)，在顯示溫度，達到本設(shè)計要求，仿真結(jié)果理想。所以本設(shè)計是采用采用靜態(tài)顯示方式，選用 2 個共陽極七段顯示器，如圖 313。本來系統(tǒng)的串行口需要用來進行串口通信，就不能直接用來進行串行顯示（除非增加硬件切換電路） 。當(dāng)是現(xiàn)在無法用 4 位的 LED 進行動態(tài)顯示，就只能選擇 2 個 LED 七段顯示器，這時系統(tǒng)還有兩個空閑端口，則可以用軟件來模擬串行口的 0 工作方式，進行串行移位輸出。由于現(xiàn)在的輸出方式是用軟件來模擬的，速度可以自由決定，輸出端口也可以自由挑選，完全可以用任何兩個端口來完成串行顯示任務(wù)，從而將單片機的串行口解放出來，讓它完成真正的通信任務(wù)。圖 313 本設(shè)計 LED 顯示 串行口通信電路設(shè)計 串口通訊串行通信是指 使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設(shè)之間的遠距離通信 [9]。（1） 、串行通信分類同步通信同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀不同，通常含有若干個數(shù)據(jù)字符。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符（CRC）組成。其中同步字符位于幀開頭，用于確認數(shù)據(jù)字符的開始。數(shù)據(jù)字符在同步字符之后，個數(shù)沒有限制，由所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊長度來決定；校驗字符有 1 到 2 個，用于接收端對接收到的字符序列進行正確性的校驗。同步通信的缺點是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴(yán)格的同步。 廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計23異步通信異步通信中，在異步通行中有兩個比較重要的指標(biāo)：字符幀格式和波特率。數(shù)據(jù)通常以字符或者字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端逐幀發(fā)送，通過傳輸線被接收設(shè)備逐幀接收。發(fā)送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，互不同步。接收端檢測到傳輸線上發(fā)送過來的低電平邏輯0（即字符幀起始位）時，確定發(fā)送端已開始發(fā)送數(shù)據(jù)，每當(dāng)接收端收到字符幀中的停止位時，就知道一幀字符已經(jīng)發(fā)送完畢。（2） 、串行通信特點①、節(jié)省傳輸線，這是顯而易見的。尤其是在遠程通信時，此特點尤為重要。這也是串行通信的主要優(yōu)點。 ?、?、數(shù)據(jù)傳送效率低。與并行通信比，這也這是顯而易見的。這也是串行通信的主要缺點。 　　例如：傳送一個字節(jié)，并行通信只需要 1T 的時間，而串行通信至少需要 8T 的時間。 由此可見，串行通信適合于遠距離傳送，可以從幾米到數(shù)千公里。對于長距離、低速率的通信，串行通信往往是唯一的選擇。并行通信適合于短距離、高速率的數(shù)據(jù)傳送，通常傳輸距離小于30 米。特別值得一提的是，現(xiàn)成的公共電話網(wǎng)是通用的長距離通信介質(zhì)，它雖然是為傳輸聲音信號設(shè)計的，但利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)，可使現(xiàn)成的公共電話網(wǎng)系統(tǒng)為串行數(shù)據(jù)通信提供方便、實用的通信線路 [10]。（3） 、本設(shè)計的串行通信本電路實現(xiàn)單片機與 PC 機之間的通訊，將經(jīng)單片機處理后的溫度值發(fā)送到 PC 機中。在 PC機系統(tǒng)內(nèi)部裝有異步通信適配器，利用它可以實現(xiàn)異步串行通信。該適配器的核心元件是可編程的 Intel8250 芯片，它使 PC 機有能力與其它具有標(biāo)準(zhǔn)的 RS—232C 接口的計算機或設(shè)備進行通信。而 AT89C51 本身具有一個全雙工的串行口，因此只要配以電平轉(zhuǎn)換的驅(qū)動電路、隔離電路就可組成一個簡單可行的通信接口。若要實現(xiàn) PC 機與多單片機通信，例如若有多套 4 路熱敏電阻溫度檢測回路，需要將每一套4 路溫度檢測回路所測得的溫度傳送到 PC 機，這時就需要實現(xiàn) PC 機與多單片機通信。實現(xiàn)多機通信原理：AT89C51 串行口可設(shè)置四種工作方式，可有 8 位、10 位和 11 位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C52 串行口工作于方式 3，即每幀 11 位的異步通信格式：1 位起始位，8 位數(shù)據(jù)位（低位在前） ，1 位可編程數(shù)據(jù)位，1 位停止位。其中，附加的第 9 位數(shù)據(jù)，在非多機系統(tǒng)中是作奇偶校驗位，在發(fā)送端由串行控制寄存器 SCON 中的 TB8 產(chǎn)生，在接收端自動將該位數(shù)據(jù)傳送到 SCON中的 RB8。除作奇偶校驗位外，該位數(shù)據(jù)還可以人為設(shè)定為“0”或“1” ，在 AT89C51 多機通信系統(tǒng)中，就是利用了這一可控的第 9 位數(shù)據(jù)來區(qū)分地址幀和數(shù)據(jù)幀。在發(fā)送端或接收端，當(dāng)?shù)? 位為“1”時，作為地址幀標(biāo)志，當(dāng)?shù)?9 位為“0”則作為命令幀和數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志。當(dāng) AT89C52的串行口工作在方式 2 或方式 3 時，若特殊功能寄存器 SCON 的 SM2 由軟件置為 1，則為多機方式；若 SM2 為 0，則為 9 位異步通信方式 [11]。PC 機與單片機通信時的波特率應(yīng)該一致，本設(shè)計中，單片機的晶振頻率為 6MHz，本設(shè)計采廣東海洋大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計24用串行口工作方式 3 與 PC 機進行通信。單片機串行口波特率是由其內(nèi)部定時器 TH1（8 位）決定的具體計算方式如下：串口方式 3 的波特率由定時器 T1 的溢出率與 SMOD 值同時決定： 方式 3 波特率=T1 溢出率/n （35）當(dāng) SMOD=0 時，n=32；SMOD=1 時，n=16。T1 溢出率取決于 T1 的計數(shù)速率（計數(shù)速率=Fosc/12）和 T1 預(yù)置的初值。定時器 T1 用作波特率發(fā)生器，工作于模式 2（自動重裝初值） 。設(shè) TH1 和 TL1 定時計數(shù)初值為 X，BTL 為波特率，則每過“2 8X”個機器周期，T1 就會發(fā)生一次溢出。初值 X 確定如下： X=256Fosc（SMOD+1）/384BTL （36）本設(shè)計的 Fosc 為 12MHz，工作在串口工作方式 3，波特率為 1200bps，由上式算得 TH1 的初值為 0F3H。 串口通信接口電路設(shè)計PC 機和單片機最簡單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟型。3 引腳為發(fā)送數(shù)據(jù)端，2 引腳為接收數(shù)據(jù)端，5 引腳為地線。這是進行全雙工通信所必須的最少線路。因為 MCS—51 單片機輸入、輸出電平