【正文】 可使用地址操作（11）100 年信息保存典型（12）片上時(shí)鐘（13）不需要編程器和開發(fā)系統(tǒng)（14）+5V 供電（15）提供裸片 DIP SOIC 封裝（16）提供工業(yè)級(jí)別溫度型號(hào)（40 到 85）系統(tǒng)的語音錄放電路如圖 39 所示。電路內(nèi)部由振蕩器、語音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。其接口電路如圖 38 所示。由于 ALE 和 START 連在一起，因此 ADC0809 在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。有地址鎖存器，所以通道地址由 P0 口的低 3位直接與 ADC0809 的 A、B、C 相連。由于 ADC0809 內(nèi)部設(shè)通道基本地址為0000H～0007H。ALE 引腳得脈沖頻率是 8051 時(shí)鐘頻率的 1/6。 A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì) ADC0809 與 8051 單片機(jī)的硬件接口有3 種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時(shí)等待方式，本設(shè)計(jì)中選用中斷接口方式。在 START 下降沿后 10us 左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，EOC 為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng) ALE 為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。VCC、GND：供電電源端。REF()、REF(+)：參考電壓輸入端。CLK：時(shí)鐘輸入端。啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?。脈沖寬度應(yīng)不小于 100～200ns。START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存信號(hào)輸入端。A、B、C：通道選擇端。D0～D7：8 位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。典型時(shí)鐘頻率為 640kHz，引腳排列如圖 37 所示。8路模擬開關(guān)控 制 電 路S A R樹 狀 開 關(guān)2 5 6 電 阻 階 梯三態(tài)輸出鎖存器比 較 器地址鎖存與譯碼器2 62 72 8123452 52 42 32 271 791 1 1 3 1 2 1 6I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7A D D AA D D BA D D CA L EV C CG N D V R E F ( + )V R E F ( )O EE O C2 _ 12 _ 22 _ 32 _ 42 _ 52 _ 62 _ 72 _ 86 1 0S T A R TC L O C KV i nV s t1 41 581 81 92 02 1圖 36 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ADC0809 主要性能：（1）逐次比較型（2）CMOS 工藝制造（3）單電源供電（4）無需零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整（5）具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與 TTL 兼容（6）易與各種微控制器接口（7）具有鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)（8）分辨率：8 位（9）功耗：15mW（10）最大不可調(diào)誤差小于177。8 路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通 8 個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。還要把每個(gè)樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。實(shí)際中采樣保持是做成一個(gè)電路。把以一定時(shí)間間隔 T 逐點(diǎn)采集連續(xù)的模擬信號(hào)，并保持一個(gè)時(shí)間 t，使被采集的信號(hào)變成時(shí)間上離散、幅值等于采樣時(shí)刻該信號(hào)瞬時(shí)值的一組方波序列信號(hào)，即采樣信號(hào)。用它可直接將 8 個(gè)單端模擬信號(hào)輸入，分時(shí)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測(cè)、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計(jì)中選用該芯片作為 A/D 轉(zhuǎn)換電路的核心。要求精度為 %。由于本系統(tǒng)的控制時(shí)間允許，可選 8 位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。它可以產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，以適應(yīng)熱釋電探測(cè)元件要求信號(hào)不斷變化的特性。實(shí)際使用中，熱釋電紅外人體感應(yīng)器前面必須安裝菲涅爾透鏡。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。熱釋電紅外傳感器是一種新型敏感元件。5％壓力范圍 86106 Kappa先好衰減 %2/月溫度系數(shù) %相對(duì)濕度 %30 至 95%響應(yīng)時(shí)間 ≤10s零點(diǎn)漂移 5ppm（3）原理電路圖： [2]+5VLM324LM324 CEWE REOUT78+78+78+2 2Sensor LM324圖 33 氣敏傳感器放大電路人體熱釋紅外傳感器（1）熱釋電紅外傳感裝置工作原理河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院１１人體具有約 37℃的恒定體溫，所以會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)約 10μm 左右的紅外線。工作電極：CO+H 2O→CO 2+2H++2e－ 對(duì)電極： 1/2O 2+2H++2e－ →H 2O總反應(yīng)： 2 CO＋O 2→2 CO 2由反應(yīng)式可知產(chǎn)生的電流大小與一氧化碳的濃度成正比，因此可以通過測(cè)量產(chǎn)生的電流的大小就可以檢測(cè)出一氧化碳的濃度。當(dāng)一氧化碳接觸到工作電極時(shí)，即發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和氫離子，并產(chǎn)生電子，氫離子發(fā)生離子遷移，在對(duì)電極上接受電子，并與氧氣發(fā)生還原發(fā)應(yīng)，生成水。其性能和可靠性達(dá)到國(guó)內(nèi)或國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，屬于氣體傳感器整機(jī)的核心部件 [3]。2％RH，極好的線形輸出（5）5VDC 恒壓供電， 放大線形電壓輸出（6）低功耗設(shè)計(jì) 200 微安驅(qū)動(dòng)電流（7）激光修正互換性 （8）快速響應(yīng) 15 秒（9）穩(wěn)定性好，低溫漂，抗化學(xué)腐蝕性能其引腳如圖 32 所示：+ 5 VH I H 3 6 1 0V o u t圖 32 HIH3610 引腳圖有害氣體傳感器MY1000 系列電化學(xué)式一氧化碳?xì)怏w傳感器是由廣州市中敏儀器有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品,它是一種定電位電解式電流型傳感器。線形放大電壓輸出，驅(qū)動(dòng)電流 200 微安，器件一致性好 [3]。 YH42X 風(fēng)速顯示器工作原理：風(fēng)速顯示器對(duì)接收到的風(fēng)速信息進(jìn)行處理,換算轉(zhuǎn)化成實(shí)際風(fēng)速風(fēng)級(jí)顯示到對(duì)應(yīng)的顯示器中,風(fēng)速顯示器還可以針對(duì)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警參數(shù),當(dāng)風(fēng)速超過其參數(shù)時(shí)觸發(fā)關(guān)窗信號(hào)，單片機(jī)接到信號(hào)處理后，通過驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，完成關(guān)窗動(dòng)作。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨著氣流的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)向軸帶動(dòng)格雷碼盤同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),從而輸出七位格雷碼信號(hào)，將機(jī)械位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成光電脈沖信號(hào)，通過微處理器 CPU 記錄每秒種的產(chǎn)生的光電脈沖的個(gè)數(shù)，快速運(yùn)算處理后即可的出氣流的運(yùn)動(dòng)速度。圖 32 YH12X 風(fēng)速傳感器YH12X 風(fēng)速傳感器工作原理：當(dāng)風(fēng)杯隨著氣流的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)速軸帶動(dòng)碼盤與風(fēng)杯成正比地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出電脈沖信號(hào)，將機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。風(fēng)速傳感器種類有采用畢托管測(cè)風(fēng)速、熱線熱膜測(cè)風(fēng)速、機(jī)械式傳感器測(cè)風(fēng)速、超聲波測(cè)風(fēng)速和三杯式風(fēng)速傳感器測(cè)風(fēng)速。+ 5 V1 M R R 1R 2光 敏 電 阻AP 2 . 1圖 31 光敏傳感器驅(qū)動(dòng)電路圖 31 中，當(dāng)外界環(huán)境光照強(qiáng)時(shí)，光敏電阻 R2 阻值較小，則 A 點(diǎn)電平較低；當(dāng)外界環(huán)境光照弱時(shí)，光敏電阻 R2 阻值較大，則 A 點(diǎn)電平較高，將此電平送到單片機(jī)，由程序控制是否驅(qū)動(dòng)電機(jī)開關(guān)窗。其中最簡(jiǎn)單的光敏傳感器是光敏電阻，本設(shè)計(jì)中采用光敏電阻與驅(qū)動(dòng)電路來構(gòu)成光敏傳感電路。 光度傳感器河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院8光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光 敏 電 阻 、光 敏 三 極 管 、太陽能電池、紅 外 線 傳 感 器 、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD 和 CMOS 圖像傳感器等。 傳感器選型及電路 傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器，既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中,ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價(jià) AT89S51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)采用美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī) AT89S51。80C51 系列單片機(jī)已成為單片機(jī)發(fā)展的主流。在單片機(jī)家族中，80C51 系列是其中的佼佼者，加之Intel 公司將其 MCS –51 系列中的 80C51 內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名 IC 制造廠商，如 Philips、 NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與 80C51 單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了 80C51 的許多特性。目前 供電的單片機(jī)已經(jīng)問世 [5]。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在 3 至 6V 范圍內(nèi)工作。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化（5）大容量化 以往單片機(jī)內(nèi)的 ROM 為 1KB 至 4KB，RAM 為 64B 至 128B。（3）低噪聲與高可靠性 為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出 10 倍以上。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。因而，在單片機(jī)領(lǐng)域 CMOS 正在逐漸取代 TTL 電路。CHMOS 和 HMOS 工藝的結(jié)合。采用雙極型半導(dǎo)體工藝的 TTL 電路速度快，但功耗和芯片面積較大。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用 CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。 單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì) （1）CMOS 化 近年，由于 CHMOS 技術(shù)的進(jìn)步，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的 CMOS 化。隨著微電子技術(shù)、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。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。從這一角度來看，Intel 逐漸淡出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。2） MCU 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?！皠?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。其誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，主要經(jīng)歷了 SCM、MCU、SOC 三大階段。旋轉(zhuǎn)工作流程示意圖窗戶開閉狀態(tài)圖 拿下防護(hù)罩狀態(tài)圖齒輪與齒條離合狀態(tài)圖 旋轉(zhuǎn)后狀態(tài)圖河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院63 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要硬件的設(shè)計(jì) 單片機(jī)選型 單片機(jī)發(fā)展過程 單片機(jī)是一種集成電路芯片。繪制了其工作流程示意圖加以說明，見圖26。旋轉(zhuǎn)工作流程示意圖本設(shè)計(jì)窗扇可以具有180176。具體設(shè)計(jì)見圖 24 滑移槽設(shè)計(jì)圖與 25 步進(jìn)電機(jī)滑槽設(shè)計(jì)裝配局部圖。 圖 23 窗扇結(jié)構(gòu)圖 步進(jìn)電機(jī)滑槽設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)窗扇的 180176。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院4圖 22 窗框結(jié)構(gòu)圖 窗扇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 窗扇在常規(guī)窗扇的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分改進(jìn)，在窗扇一側(cè)加一旋轉(zhuǎn)軸，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)軸上安裝滑動(dòng)輪。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)窗扇的旋轉(zhuǎn)在滑移槽一側(cè)各設(shè)計(jì)一轉(zhuǎn)軸槽。P=πm==齒條：m=β=20176。 傳動(dòng)形式見圖 21。河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2 圖 11 整體結(jié)構(gòu)圖1窗框 2窗扇 3窗扇 2 4護(hù)罩 5齒條 6電機(jī)固定座上 7滑槽塊 8電機(jī)固定座下 9電機(jī)滑移螺栓 10固定螺母 11固定螺栓 12行程開關(guān) 13煤氣傳感器 14風(fēng)速傳感器 15濕度傳感器 16人體熱釋紅外傳感器 17光敏傳感器 18步進(jìn)電機(jī)ATS89C51電 源 模 塊盜 情 監(jiān) 測(cè) 模 塊窗 戶 狀 態(tài) 監(jiān) 測(cè) 模 塊 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 模 塊光 強(qiáng) 檢 測(cè) 模 塊 煤 氣 檢 測(cè) 模 塊濕 度 檢 測(cè) 模 塊風(fēng) 速 檢 測(cè) 模 塊紅 外 接 收 模 塊圖 12 控制系統(tǒng)架構(gòu)圖河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院32 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 自動(dòng)開關(guān)窗機(jī)械傳動(dòng)形式設(shè)計(jì) 自動(dòng)開關(guān)窗任務(wù)分析 智能窗的傳動(dòng)任務(wù)是由動(dòng)力源通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)窗扇在滑移槽內(nèi)來回滑動(dòng)，任務(wù)簡(jiǎn)單，但要求精確度較高。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括 AT89S51 單片機(jī)組成的中央控制器 ,數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路, A/D 轉(zhuǎn)換器,窗驅(qū)動(dòng)控制接口電路、窗驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)等組成。 智能窗的總體構(gòu)成本智能窗主要機(jī)械傳動(dòng)部分和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。獨(dú)特旋轉(zhuǎn)功能：窗扇可實(shí)現(xiàn) 180176。防盜：如遇上小偷觸碰窗戶，振動(dòng)傳感器檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)后，單片機(jī)控制板控制窗戶上的喇叭播放“抓賊了，在﹡單元﹡號(hào)”的報(bào)警聲，接著電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，關(guān)閉窗戶，避免造成財(cái)產(chǎn)及安全損失。自動(dòng)防雨：平時(shí)上班或臨時(shí)加班不能及時(shí)關(guān)窗、出門在外也總有忘記關(guān)窗的時(shí)候，遇到下雨時(shí)，濕敏傳感器檢測(cè)到下雨信息，單片機(jī)控制板控制電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，窗門自動(dòng)關(guān)閉，使您的家用設(shè)備遭雨水侵襲，解除您的后顧之憂。1 總體方案的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和內(nèi)容自動(dòng)開關(guān)窗：陽光明媚的早上光敏晶體管感光通過單片機(jī)控制板自動(dòng)打開窗戶，更新室內(nèi)空氣；傍晚太陽落下時(shí)窗子自動(dòng)關(guān)閉；自動(dòng)防風(fēng)：當(dāng)風(fēng)速超過 8m/s 時(shí)，風(fēng)速傳感器檢測(cè)信號(hào)，單片