【正文】 安的穩(wěn)壓器。78L05是一種固定電壓(5V)三端集成穩(wěn)壓器，其適用于很多應(yīng)用場合。本文通過78L0CD4069兩個芯片構(gòu)造了高壓電路的核心，在通過變壓器升壓達(dá)到本設(shè)計(jì)所需要的相應(yīng)電壓。高壓電路將在下一章進(jìn)行介紹。用AVR ，將其導(dǎo)入到Protuse軟件的ATmega16單片機(jī)中，對報(bào)警電路進(jìn)行了軟件仿真。 本章小結(jié)本章對AVR單片機(jī)、Protuse軟件和AVR Studio軟件進(jìn)行詳細(xì)的了介紹。 出現(xiàn)問題與解決方式報(bào)警電路的實(shí)際焊接中，三極管的基極直接與單片機(jī)的PA7引腳連接，在仿真時，當(dāng)時間過長時蜂鳴器會出現(xiàn)過熱情況。驅(qū)動電路將控制信號放大，并推報(bào)警電路完成相應(yīng)響應(yīng)。報(bào)警器電路軟件仿真[15]系統(tǒng)如圖36所示。根據(jù)檢測探測區(qū)域內(nèi)有物體移動時，通過判斷獲得相應(yīng)信號通過單片機(jī)控制紅外報(bào)警器報(bào)警。因?yàn)榧佑?KΩ的電阻，所以三極管 [14]基極輸入電流很小，三極管呈電流放大作用，輸出的放大電流使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號。三極管的集電極接+5V直流電源，電路如圖35所示。圖34 AVR Studio操作界面 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)電路組成：報(bào)警電路[13]將揚(yáng)聲器的一端接于NPN三極管的發(fā)射極，另一端接地。圖33 AVR Studio的啟動界面：(1)在對話框左邊選中AVR GCC，表明你要創(chuàng)建一個項(xiàng)目；(2)輸入項(xiàng)目的名稱，項(xiàng)目的名稱可以隨意定義；(3)選擇你要存放項(xiàng)目的路徑；(4)確認(rèn)所有的選項(xiàng)，確認(rèn)之后，按“Next”按鈕；(5)在對話框左邊選中AVR Simulator，在右側(cè)選擇ATmega16。它集匯編語言編譯、軟件仿真、芯片程序下載、芯片硬件仿真等一系列基礎(chǔ)功能，與任一款高級語言編譯器配合使用即可完高級語言的產(chǎn)品開發(fā)調(diào)試。ATMEL的AVR單片機(jī)的集成環(huán)境匯編級開發(fā)調(diào)試軟件，完全免費(fèi)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。在Proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。u 智能原理圖設(shè)計(jì)(ISIS)；u 完善的電路仿真功能(Prospice)；u 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能(VSM)；u 實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。用戶甚至可以實(shí)時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IC器件。Protuse軟件具有其它EDA工具軟件的功能，這些功能是：u 原理布圖；u PCB自動或人工布線；u SPICE電路仿真。Proteus的繪圖界面如圖32所示。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。③提供軟件調(diào)試功能。該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。Proteus是英國Labcenter electronics公司研發(fā)的仿真設(shè)計(jì)工具軟件，是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。ATmega16具有一整套的編程與系統(tǒng)開發(fā)工具，包括：C語言編譯器、宏匯編、程序調(diào)試器/軟件仿真器、仿真器及評估板。在更新應(yīng)用Flash存儲區(qū)時引導(dǎo)Flash區(qū)(Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了RWW操作。片內(nèi)ISP Flash允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過運(yùn)行于AVR內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。工作于空閑模式時CPU停止工作，而USART、兩線接口、A/D轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時終止CPU和除了異步定時器與ADC以外所有I/O模塊的工作，以降低ADC轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲；Standby模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴(kuò)展Standby模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。端口D也可以用做其他不同的特殊功能。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。端口D(PD0~PD7)：端口D為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出現(xiàn)引PC5(TDI)、PC3(TMS)與PC2(TCK)的上拉電阻被激活。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。端口C(PC0~PC7)：端口C為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。持續(xù)時間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。RESET：復(fù)位輸入引腳。XTAL1：反向振蕩放大器與片內(nèi)時鐘操作電路的輸入端。使用AVCC時應(yīng)通過一個低通濾波器與VCC連接。AVCC：AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。圖31 ATmega16單片機(jī)封裝形式其各引腳名稱及功能如下：VCC：數(shù)字電路的電源。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32個通用工作寄存器。 ATmega16單片機(jī)簡介ATmega16[12]是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。電子設(shè)計(jì)、電子制作、智能電子、機(jī)器人制作等，化很少錢就可用AVR單片機(jī)來方便、簡捷、快速、高效完成。十二、并具有較大容量、可擦寫10萬次的EEPROM，對掉電后數(shù)據(jù)保存帶來方便，來電后能記住掉電時的工作狀態(tài)，EEPROM(64B～4KB)。僅差復(fù)位電平，只需對調(diào)復(fù)位電阻、電容位置。有串行異步通訊UART接口，不占用定時器和SPI同步傳輸功能，因其高速故可以工作在一般標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)頻率，而波特率可達(dá)576K。C/T計(jì)數(shù)器/定時器，有8位和16位，可作比較器；計(jì)數(shù)器外部中斷和PWM(也可當(dāng)D/A)用于控制輸出，有的有34個PWM，作電機(jī)無級調(diào)速是理想器件。AT90LXX為低電壓器件(～)，AT90SXX電壓為(～)，～。有看門狗定時器(WDT)，安全保護(hù)，防止程序走亂(飛)，提了高產(chǎn)品的抗干擾能力。這種延時使I/O口穩(wěn)定后執(zhí)行程序，以提高單片機(jī)工作可靠性。AVR系列有內(nèi)部電源開關(guān)啟動計(jì)數(shù)器，可將低電平復(fù)位(/RESET)直接接到VCC端。AT90S1200/2343/ATtiny15/ATmega8等部分AVR器件具有內(nèi)部RC振蕩器，18MHz的工作頻率，使該類單片機(jī)成為無外加元器件即可工作，就是一片芯片，可謂簡單方便又省錢，作加密器件使用更妙。AT90S4434/8535具有8路10位A/D；AT90S2333/4433具有6路10位A/D；功能更強(qiáng)的ATmega128有Flash 128KB，EEPROM 4KB、RAM 4KB、I/O端口48個、中斷源16個、外中斷8個、SPI，UART、8路10位A/D、ISP。六、具有A/D轉(zhuǎn)換電路，可作數(shù)據(jù)采集閉環(huán)控制。I/O口有輸入/輸出，三態(tài)高阻輸入，也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能，便于作各種應(yīng)用特性所需(多功能I/O口)。五、I/O口功能強(qiáng)、驅(qū)動能力大，1個I/O口，至少可驅(qū)動3只伺服電機(jī)。四、高度保密(LOCK)，可保護(hù)你的科研成果。具有休眠省電功能(POWER DOWN)及閑置(IDLE)低功耗功能?？锤鞣N單片機(jī)性能比較：68HC11代碼效率高，但是處理能力只有AVR的1/10。u 高級C語言[11]編程效率高。AVR像8051一樣，有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷。AVR單片機(jī)系列中有128B到4KB的SRAM靜態(tài)隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器，可靈活使用指令運(yùn)算，存放數(shù)據(jù)。超功能精簡指令!具有32個通用工作寄存器，相當(dāng)于有32條立交橋，可以快速通行。AVR是高速單片機(jī)，硬件應(yīng)用哈佛結(jié)構(gòu),具有預(yù)取指令功能6即在執(zhí)行一條指令時，預(yù)先把下一條指令己取進(jìn)來，使得指令可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行。二、AVR是屬高速單片機(jī)。雙龍電子還有各種配套積木化應(yīng)用板供選擇：SLDIY022組態(tài)開發(fā)板，SLDIY023帶A/D開發(fā)實(shí)驗(yàn)板，SLDIY026機(jī)器人板具有多個紅外傳感器、光電傳感器、接觸傳感器、穩(wěn)壓濾波電路、直流減速電機(jī)及驅(qū)動電路、電池匣、遙控接口(遙控為選件)，SLDIY021接口插座等。u 有多種開發(fā)實(shí)驗(yàn)器配合你學(xué)習(xí)開發(fā)。AVR有三個檔次：低檔tiny系列AVR單片機(jī)：主要有tiny11/12/15/26/28等；中檔AT90S系列AVR單片機(jī)：主要有AT90S1200/2313/8515/8535等；高檔ATmega系列AVR單片機(jī)：主要有ATmega8/16/32/64/128，ATmega8515/8535等。u 有多種器件供選擇。青少年學(xué)習(xí)單片機(jī)用什么語言編程也是至關(guān)重要。ISP、JTAG這是今后單片機(jī)編程的發(fā)展方向。AVR程序?qū)懭肟梢圆⑿袑懭?用萬用編程序器),也可用串行ISP(通過PC機(jī)RS232口或打印口)在線編程擦寫。有的單片機(jī)，只能燒錄一次，不能更改，燒錄錯了產(chǎn)品就報(bào)廢。u 反復(fù)擦寫，無報(bào)廢產(chǎn)品。較好的是IAR，還有ICC、codevision都是商業(yè)軟件。自由軟件的GDB可以模擬和調(diào)試AVR單片機(jī)。調(diào)試程序一般使AVR Studio這是ATMEL自己的調(diào)試環(huán)境，這個調(diào)試環(huán)境支持軟件模擬其中mega1mega3mega6mega12mega16mega169這些型號和一些和它們兼容的舊型號支持JTAG仿真。tiny雖然功能小，不過速度可不低。最根本的區(qū)別在于mega支持IAP(在應(yīng)用編程)和ISP，而tiny只支持ISP。ATMEL自己也是有時候分到AVR一類，有時候又放到別的類，或者單獨(dú)給出。電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其AVR單片機(jī)更廣泛地應(yīng)用于軍事、工業(yè)、家用電器、智能玩具、智能機(jī)器人、便攜式智能儀表等領(lǐng)域，使產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量大幅度提高，電路簡單、故障率低、可靠性高且成本低廉。 單片機(jī)簡介 AVR單片機(jī)及其發(fā)展ATMEL公司把51內(nèi)核與其擅長的FLASH制造技術(shù)相結(jié)合，推出可重復(fù)擦寫1000次以上低功耗的89C51/52/1051/2051等產(chǎn)品，取代其它8751系列，稱霸單片機(jī)市場數(shù)年。ATmega系列集AD、定時器、看門狗、EE ROM、閃存、RAM等于一體，功能很強(qiáng)、需要的外圍電路少，有利于學(xué)習(xí)和開發(fā)產(chǎn)品。通過本章的介紹，使大家對紅外紅外線自動滅鼠器的探測部分的原理有了更進(jìn)一步的了解。紅外探測器選用常見器件構(gòu)成，雖然需要進(jìn)行處理，但制作起來簡單，價(jià)格低廉。當(dāng)紅外線接收管接收到紅外線時，產(chǎn)生高電平輸給三極管的基極，三極管基極獲得高電平使其內(nèi)部達(dá)到飽和狀態(tài)，兩個PN結(jié)都處于正偏的導(dǎo)通狀態(tài)，從而發(fā)光二極管獲得UA2共給的5V直流電源點(diǎn)亮，即表明紅外線發(fā)射接收模塊正常工作。 紅外接收部分的問題在實(shí)物仿真時，因?yàn)榘l(fā)射管發(fā)射的紅外線是不可見光，所以無法判斷紅外線發(fā)射接收部分能否正常工作。解決辦法：，材質(zhì)為不透明硬塑，外面鍍有金屬(因?yàn)榧t外線穿透能力強(qiáng)，能透過那些透明材質(zhì)的自動鉛筆頭)，將其套在紅外線發(fā)射管上，對準(zhǔn)紅外線接收管。三極管截至，LED不亮。圖24 紅外線接收電路(2)電路工作原理：正常情況下紅外發(fā)射管發(fā)射出的紅外線，被紅外接收管接收，會產(chǎn)生一個高電平，作為ATmega16單片機(jī)PA2的輸入信號，此時三極管飽和導(dǎo)通，LED燈點(diǎn)亮。三極管的集電極接100Ω的電阻串聯(lián)接于+5V直流電源上，射極與發(fā)光二極管連接后接地。 紅外接收電路(1)電路組成：紅外接收電路是由紅外接收管和一個共射電路組成的模塊。圖23 紅外線發(fā)射電路(2)電路工作原理：通過編程控制單片機(jī)PA0引腳輸出高電平傳輸給三極管的基極，三極管基極獲得高電平，三極管飽和放大狀態(tài)，紅外發(fā)射管供電發(fā)出紅外線。三極管的集電極接100Ω電阻與+5V直流電源相接，基極接在Atmega16單片機(jī)的管腳PA0相接。圖22 紅外線接收管 信號探測電路設(shè)計(jì) 紅外發(fā)射電路（1） 電路組成：紅外發(fā)射電路是由紅外發(fā)射管和一個共射放大電路路組成的模塊。紅外接收管的主要參數(shù)如下：工作電壓：～；工作電流：～；接收頻率：；峰值波長：940nm；靜態(tài)輸出：高電平；輸出低電平：≤；輸出高電平：接近工作電壓。接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，因接收管的外形不同而引腳的區(qū)別。紅外線接收頭分類通常可以按頻率分為36，40。小功率發(fā)射管正向電壓：～，電流20mA，中功率為正向電壓：～，50～100mA，大功率發(fā)射管為正向電壓：～，200～350mA。圖21 紅外線發(fā)射管紅外線發(fā)射管物理參數(shù)：發(fā)射距離、發(fā)射角度(15度、30度、45度、60度、90度、120度、180度)、發(fā)射的光強(qiáng)度、波長。EG：紅外線遙控器、光電開關(guān)、光電計(jì)數(shù)設(shè)備等。紅外線發(fā)射管在LED封裝行業(yè)中主要有三個常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。 紅外對管的簡述 紅外線發(fā)射管紅外線[7]發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。第2章 紅外線探測電路的設(shè)計(jì) 引言紅外對管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時候的總稱。第6章 電路的制作及調(diào)試 主要講解了紅外線滅鼠器的硬件實(shí)現(xiàn)過程，及焊接硬件過程中的一些注意事項(xiàng)。簡單介紹了涉及的芯片及繪圖軟件。第3章 基于單片機(jī)報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) 這部分主要是報(bào)警電路的設(shè)計(jì)與仿真，并詳細(xì)