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【正文】 嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL的 Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算 機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O 設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的 存儲(chǔ)器 件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過 10 元即 可 ......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！ ......它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用 美國 50年代開發(fā)的 74系列，或者 60年代的 CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB板！但是如果要是無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（英文翻譯） 10 用美國 70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SOC 三大階段。 即 單片微型計(jì)算機(jī) （ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。 “創(chuàng)新模式 ”獲得成功，奠定了 SCM 與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上， Intel 公司功不可沒。 即微控制器（ Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看， Intel 逐漸淡 出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展 MCU 方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。 Philips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將 MCS51 從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記 Intel和 Philips 的歷史功績(jī)。 、 IC設(shè)計(jì)、 EDA工具的發(fā)展，基于 SOC的 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 AT89C51 的性能介紹 , AT89C51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。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。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 MC51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出 端。 MC51的時(shí)鐘可由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路外接晶體以及電容 C C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器產(chǎn)生自激電路，一般晶振可在 2～ 12MHZ之間任選。對(duì)外接電容值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。外接晶體時(shí)， C1和 C2通常選擇 30pF左右；外接陶瓷諧振器時(shí)， C1和 C2的典型值為 47pF。 當(dāng)采用外部方式時(shí)鐘電路時(shí)，外部信號(hào)接至 XTAL2（內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入端），而 XTAL1接地。由于 XTAL2端的邏輯電平不是 TTL的，故建 議外接上拉電阻。通常對(duì)外部振蕩信號(hào)不特殊要求，但需要保證最小高電平及低電平脈寬，一般為頻率低于 12M的方波。 復(fù)位即回到初始狀態(tài)，是單片機(jī)經(jīng)常進(jìn)入的工作狀態(tài)。在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，必須了解單片記的復(fù)位狀態(tài)。 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在振蕩器正在運(yùn)行的情況下， RST引腳保持二個(gè)周期以上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。在 RST端出現(xiàn)高電平的第二個(gè)周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以上每個(gè)周期重復(fù)一次，直至 RST端變低。 復(fù)位時(shí)， ALE和 /PSEN配置為輸入狀態(tài) 。即 ALE=1， /PSEN=1。內(nèi)部 RAM不受復(fù)位的影響。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（英文翻譯） 11 在很多實(shí)際的單片機(jī)系統(tǒng)中，常常使用非電信號(hào)來傳送控制信息和數(shù)據(jù)信息，一實(shí)現(xiàn)遙控和遙測(cè)的功能，其中紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。 由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其他小型電器裝置上，也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠，而且能有效地格力電器干擾。正是由于紅外信號(hào)具有這些特點(diǎn)，隨著計(jì)算機(jī) 技術(shù)和紅外遙控技術(shù)的發(fā)展，越來越多的紅外通信裝置在單片機(jī)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。 紅外數(shù)據(jù)通信，顧名思義，就是通過紅外線傳輸數(shù)據(jù)，它是一種用紅外線作為傳播介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸方式。 在電腦技術(shù)發(fā)展早期，數(shù)據(jù)都是通過線纜傳輸?shù)?，線纜傳輸鏈嫌麻煩，需要特別接口，頗為不便。于是后來就有了紅外、藍(lán)牙、 技術(shù)。 紅外線是波長(zhǎng)在 750nm~1mm之間的電磁波，是人眼看不到的光線。紅外數(shù)據(jù)傳輸一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在 ~25um。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)成立后，為保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能獲得最佳的通 信效果，限定所有紅外波長(zhǎng)在 850nm~900nm。 紅外線遙控就是利用紅外線（又稱紅外光）來傳遞控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的遠(yuǎn)距離控制。具體來講，就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號(hào)，由接收器接收下來并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的各種功能的遠(yuǎn)距離控制。 紅外線遙控就是利用紅外線（又稱紅外光）來傳遞控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的遠(yuǎn)距離控制。具體來講，就是由發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號(hào)，由接收器接收下來并對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的各種功能的遠(yuǎn)距離控制。 紅外線發(fā)射器由指令鍵、信號(hào)產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路及 紅外線發(fā)射器件組成。當(dāng)指令鍵按下時(shí)，指令信號(hào)產(chǎn)生電路便產(chǎn)生所需要的控制指令信號(hào)。這里的控制指令信號(hào)是以某些不同的特征來區(qū)分的。常用的區(qū)分指令信號(hào)的特征是頻率特征和碼組特征，即用不同的頻率或不同的編碼的電信代號(hào)代表不同的指令。這些不同的指令信號(hào)由調(diào)制電路進(jìn)行調(diào)制后，最后由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射器件，發(fā)出紅外線遙控指令信號(hào)。 紅外接收器由紅外線接收器件、前置放大電路、調(diào)節(jié)電路、指令信號(hào)檢出電路、記憶及驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路組成。 紅外線遙控的特性主要有幾點(diǎn)。紅線遙控具有獨(dú)立性，由于紅外線為不可見光，因此對(duì)環(huán)境影響很 小紅外線的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無線電波的波長(zhǎng)，所以，紅外遙控不會(huì)干擾其他家用電器，也不會(huì)影響鄰近的無線電設(shè)備。特性與可見光相似性，由于靠近可見光的紅外線邊緣，它的直線傳播、反射、折射、和被物質(zhì)吸收等物理特性與可見光非常相似。無穿透障礙物的能力。具有較強(qiáng)的隱蔽性，因紅外線為不可見光，具有很強(qiáng)的隱蔽性。外線遙控的距離，一般為幾米至幾十米或更遠(yuǎn)一點(diǎn)。 紅外線遙控系統(tǒng)按照產(chǎn)生、區(qū)分控制指令的方法和和特征來分類，主要可有分頻分制和碼分制紅外線遙控。頻分制紅外線遙控是指令信號(hào)產(chǎn)生不同頻率的指令電信。接收器中指令信號(hào)檢出對(duì)應(yīng)發(fā)射器 不同指令信號(hào)頻率選擇電路，簡(jiǎn)稱選頻電路。對(duì)應(yīng)于每一個(gè)指令，就要有一個(gè)選頻電路。紅外發(fā)射、接收器件發(fā)射與接受波長(zhǎng)為 ～ 近 紅外光 ，因此，一般情況下頻分制紅外遙控的發(fā)射器中不用調(diào)制解調(diào)電路，不同頻率的指令信號(hào)直接加至驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器件發(fā)射不同頻率的近紅外光信號(hào)。由于每一個(gè)指令信號(hào)，接收電路就要有一個(gè)選頻電路相對(duì)應(yīng)，當(dāng)系統(tǒng)的通道數(shù)目較多時(shí) ,電路將會(huì)變得非常復(fù)雜和龐大 ,且各通道見可能會(huì)產(chǎn)生串路干擾 ,因此當(dāng)通道數(shù)目較多時(shí) ,一般采用碼分制紅外遙控電路。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（英文翻譯） 12 LED 光源 就是發(fā)光二極管（ LED）為發(fā)光體的光源 。 發(fā)光二極管發(fā)明于 20 世紀(jì) 60 年代，在隨后的數(shù)十年中，其基本用途是作為收錄機(jī)等電子設(shè)備的指示燈。這種燈泡具有效率高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可連續(xù)使用 10 萬小時(shí)，比普通白熾燈泡長(zhǎng)100 倍?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，在未來 5 年，這種燈泡很可能成為下一代照明的主流產(chǎn)品。 發(fā)光二極管燈泡 無論在結(jié)構(gòu)上還是在發(fā)光原理上，都與傳統(tǒng)的白熾燈有著本質(zhì)的不同。發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的 “空穴 ”，當(dāng)有電流通過時(shí)，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒。 長(zhǎng)期以來，人們之所以沒有將發(fā)光二極管用于照明，主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管通常只能發(fā)出紅色光或黃色光，要想獲得白色光，還必須制造出能發(fā)出藍(lán)光的發(fā)光二極管。這樣，紅、黃、藍(lán)三種光 “混合 ”后，就產(chǎn)生出白光。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新型半導(dǎo)體材料 ――― 氮化鎵，它在經(jīng)過適當(dāng) 處理后就能發(fā)出藍(lán)光。發(fā)藍(lán)光的問題解決后，發(fā)白光的問題就有了希望。英國劍橋大學(xué)材料系的柯林 .翰弗萊斯稱，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中已研制出可發(fā)白光的發(fā)光二極管燈泡，這種燈泡發(fā)出的光線與陽光十分接近，具有良好的應(yīng)用前景。他說，發(fā)光二極管燈泡以半導(dǎo)體為材料，因此，這種發(fā)光裝置可以做的很小，只有幾毫米，將其安裝在墻壁或天花板上，如果不開燈，幾乎察覺不到它們的存在，這樣就免去了普通白熾燈需配上燈罩以防光線刺眼睛的麻煩。另外，這種燈泡的壽命很長(zhǎng)，安上后幾乎不用更換，今后人們也許會(huì)忘記換燈泡是怎么一回事。目前，他正在呼吁英國政府增加投 入，以保證英國能在這一技術(shù)領(lǐng)域走在前列。 調(diào)光燈以 以高亮度 LED 為光源，以單片機(jī)為主控芯片；系統(tǒng)分為主機(jī)和遙控從機(jī)，主機(jī)負(fù)責(zé)調(diào)光，從機(jī)負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程控制，采用紅外遙控的方法。遙控從機(jī)上要有四個(gè)按鍵，按鍵 1，是開關(guān)，按一下燈開，再按燈關(guān)；按鍵 2 是低亮度；按鍵 3，是中亮度，按鍵 4，是高亮度。主機(jī)也有調(diào)光功能，通過旋轉(zhuǎn)亮度旋鈕可以任意調(diào)節(jié)光的亮度。