【正文】 時(shí)鐘振蕩器 [10]特性 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和。 XTAL1：振蕩器反向放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng) EA端為高電平（ 接 Vcc端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器總的指令。欲使 CPU 僅訪問為部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H～ FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE無效。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在 Flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，要保持 RST 腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 P3口也可作為特殊功能口，其功能見表 51。 表 51 P3口特殊功能 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口） TXD(串行輸出口） INT0(外部中斷 0） INT1(外部中斷 1） T0(定時(shí)∕計(jì)數(shù)器） T1(定時(shí)∕計(jì)數(shù)器） WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 P3口 ： P3口為一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“ 1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用，并當(dāng)某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí) 會(huì) 輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)；在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口線上的內(nèi)容在整個(gè)訪問期間不改變。 在 Flash編程和程序校驗(yàn)期間， P1口接收低 8位地址。 P1 口 ： P1口為一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作為輸出口用時(shí)，每腳可吸收 8個(gè) TTL邏輯門電路。 GND：接地。同時(shí)， AY89C51 單片機(jī)還可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式：空閑方式停止 CPU的工作，但允許 RAM、 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C51 單片機(jī) 相關(guān)特性及參數(shù)介紹 AT89C51是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫 Flash 只讀存儲(chǔ)器和 128字節(jié)的隨機(jī)存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash存儲(chǔ)單元。下面將介紹本設(shè)計(jì)中有關(guān)硬件和軟件部分的安裝與調(diào)試。硬件調(diào)試是指在 硬件全部焊接好 以 后 ,檢查是否 有 焊錯(cuò) 、 漏焊 、 虛焊 、 元件有沒有接錯(cuò) 、 接反 的過程。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 圖 51 AT89C51 單片機(jī)引腳圖 5 安裝與調(diào) 試 安裝是產(chǎn)品開發(fā)結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)，合理的安裝可以節(jié)約空間，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊。 當(dāng)無線接收模塊（ LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊）收到無線發(fā)射模塊（彩色電視遙控器）的脈沖信號(hào)后，其 Vout腳輸出 高 脈沖信號(hào) ，單片機(jī)接收到該 脈沖信號(hào) 后讓 P27 口上電，當(dāng) P27 口有高電平輸出時(shí)， 通過基極偏置電阻 R1給三極管加一偏置電流，三極管 Q1 正向偏置，直流繼電器 KA 吸合，音樂集成電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，播放一遍音樂后便處在預(yù)警狀態(tài)，當(dāng) 彈簧開關(guān) KM1受到 外界 振動(dòng)信號(hào)觸發(fā)后將會(huì)再次接通音樂集成電路，達(dá)到電動(dòng)車防盜報(bào)警的目的。 在本設(shè)計(jì)中為了安全保護(hù)須在音樂集成電路中接入電磁繼電器，而繼電器的選用為了達(dá)到供電電壓的一致從而選用 5V直流繼電器。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。 電磁繼電器的選用 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“ 自動(dòng)開關(guān)”，在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 三極管的工作狀態(tài)的判斷方法 三極管的工作狀態(tài)可以分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，根據(jù)三極管發(fā)射極和集電極偏置情況，可以判別其工作狀態(tài)： （ 1）對(duì)于 NPN 三極管來說，當(dāng) Ube≤ 0 時(shí)，三極管 發(fā)射極處于反向偏置， Ib≈ 0，三極管工作在截止區(qū)； （ 2）當(dāng)晶體三極管發(fā)射極處于正向偏置而集電極處于反向偏置時(shí)，三極管工作在放大區(qū)， Ic隨 Ib近似作線性變化； （ 3）當(dāng)發(fā)射極和集電極均處于正向偏置狀態(tài)時(shí)，三極管工作在飽和區(qū)， Ic 基本上不隨 Ib而變化，失去了放大功能。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有 偏置時(shí)集電極電流為 0，不能再減小了）。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 ，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流 Ib的改變（因?yàn)樾∮?，基極電流都是 0）。首先是由于三極管BE 結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，常取 ）。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。如果我們將一個(gè)變 化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流 Ib 的變化， Ib 的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic很大的變化。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極 E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。我們僅以 NPN 型硅 三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。所以本設(shè)計(jì)將采用 IN4007 型鍺二極管。當(dāng)整流二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。 （ 2）反向 特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為 ，硅管約為 ）以后，整流二極管才能直正導(dǎo)通。 （ 1）正向特性 在電子電路中，將整流二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式稱為正向偏置。在電路中，電流只能從二極管的正極流入 ，負(fù)極流出。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，pn 結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為整流二極管的擊穿現(xiàn)象。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑制作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。 整流二極管的選用 整流二極管的工作原理 晶體二極管為一個(gè)由 p型半導(dǎo)體和 n型半導(dǎo)體形成的 pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。 （ 5）音樂集成電路由 CMOS 電路構(gòu)成，因此焊接時(shí)應(yīng)將電烙鐵外殼可靠接地，或待電烙鐵燒熱后切斷電源用余熱進(jìn)行焊接。 （ 3）外接電阻阻值大小 與 輸出樂曲的音調(diào)有關(guān)，阻值小時(shí)音調(diào)高，阻值大時(shí)音調(diào)低，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意阻值的選取。 （ 2） 不同系列的音樂集成電路，它們的工作電壓差異較大，如 2830 系列最大工作電壓為 ，若大于這個(gè)電壓音調(diào)就會(huì)失真，而 2850 系列的工作電壓為 ～ 5V。 音樂集成電路使用過程中應(yīng)注意的問題 （ 1） 音樂集成電路種類很多，每一個(gè)系列的集成電路的外形和接線方式一樣，但樂曲不同。 （ 6） 節(jié)奏發(fā)生器 節(jié)奏發(fā)生器按 存儲(chǔ)器（ ROM） 的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制 ROM 地址時(shí)鐘 ，如 1/ 1/ 3/ 3/ 4拍。 （ 4） 驅(qū)動(dòng)電路 不同的集成電路驅(qū)動(dòng)電路各不相同，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器 ， 有的集成電路內(nèi)還設(shè)置有前置放大器。 （ 3） 包絡(luò)發(fā)生器 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 包絡(luò)發(fā)生器的功能是產(chǎn)生包絡(luò)信號(hào)，包絡(luò)信號(hào)的形狀決定著樂曲的音色。 （ 2） 音調(diào)發(fā)生器 音調(diào)發(fā)生器按 存儲(chǔ)器（ ROM） 的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。 圖 41 音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 下面將圖中各電路的功能作以簡(jiǎn)要介紹。它具有聲音悅耳、外 接元件少、價(jià)格低、功能全面及使用方便等特點(diǎn)，因而音樂集成電路在家用電器，時(shí)鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。下面將對(duì)該部分的設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。 圖 310 無線收發(fā)模塊 本章 小結(jié) 本章介紹了作為本設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊的 LRT15CTM4S系列電子元件 的一般特性、引腳特征、光電特性、極限參數(shù)、材料配置，外部尺寸等物理特性， 并根據(jù)其特性設(shè)計(jì)出無線收發(fā)模塊。 材料配置 表 310 LRT15CTM4S系列材料配置 規(guī)格 配置 備注 集成電路 硅 (99%) 光電二極管 硅 (99%) 引線框架 鐵（ %），銀（ %） 環(huán)氧樹脂 樹脂（ %），固化劑（ %） 銀環(huán) 銀（ 80%）樹脂（ 10%），固化劑（ 10%） 導(dǎo)線 金（ %） 盾狀盒 鐵（ 99%），錫（ 1%） 內(nèi)部 外部尺寸 （ 單位： mm） 圖 310 LRT15CTM4S系列外部尺寸 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)無線接收模塊的設(shè)計(jì)如圖 310 所示， LRT15CTM4S 紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 模塊的 Vcc 腳接 +5V 電壓， GND 腳接地， Vout 腳接 AT89C51 單片機(jī)的 P00 口。 （ 5）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的表現(xiàn)取決于環(huán)境條件和周邊元件的能力。 （ 3）為了防止靜電的損害，在使用前確保人體和烙鐵間接地。 表 35靈敏度與供電電壓 表 36電源電流與電壓 表 37輸出脈沖寬度 與距離 表 38方向性（水平 /垂直） 表 39測(cè)試條件 參數(shù) 試驗(yàn)條件 備注 高溫 Ta=+75,Vcc= t=500h ①，② 低溫 Ta=25, Vcc= t=500h ①，② 高氣溫 /高濕度 Ta=+80℃ 90%RH, Vcc= t=500h ①，② 熱循環(huán) Ta=30℃ ()+85℃ () 20圈 ②，③ 屬性測(cè)試 高度 =75cm 3次 ④ ① 負(fù)載測(cè)試 的 供電電壓是 5V ② 光 電 學(xué)特性 正常條件下 應(yīng) 在停止 2小時(shí)后恢復(fù)正常 ③ 加熱 周期測(cè)試應(yīng) 在 無負(fù)載 條件下 重復(fù) 20 次 ④ 測(cè)試裝置應(yīng)從高度 75 厘米 的硬木版上下降 3次 外部特征 注意事項(xiàng) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 （ 1）在不會(huì)造成其變型或變質(zhì)的地方儲(chǔ)存和使用。 15 m 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 通過下表可以看出當(dāng) LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊 的供電電壓為 5V時(shí)，其靈敏度最高；供電電壓和電流是成正比關(guān)系，即供電電壓越大電源電流越大，反之越小；距離和輸出脈沖寬度近似成反比例關(guān)系，即距離越遠(yuǎn)輸出脈沖寬度越窄，反之越寬。 22 m 圖 177。 28 m 圖 177。 表 34 光電特性 參數(shù) 符號(hào) 條件 最小 典型 最大 單位 供電電壓 Vcc 5 V 供電電流 Icc 無信號(hào)輸入 1 mA 包過濾器中心頻率 fo 3 fo 3 % 峰值波長(zhǎng) λ p 940 nm 高層次的輸出電壓 Voh 圖 V 低層次的輸出電壓 Vol 圖 V 高層次輸出脈沖寬度 Twh 圖 450 600 750 μ s 低層次輸出脈沖寬度 Twl 圖 450 600 750 μ s 到達(dá)物距離 L 圖 177。不過敏感性會(huì)根據(jù)干擾信號(hào)的強(qiáng)弱而有所降低，更重要的是電子鎮(zhèn)流器的高調(diào)制的振蕩幅度。所有 LRT15CTM4S 系列的紅外接收機(jī)模塊都可以制止這種干擾信號(hào)如圖 36和圖 37所示。 一