【正文】 電流 和高 電壓 ，以便能直接驅(qū)動(dòng) LED 和 VFD(熒光顯示器 )。 4．低功耗化 8 位單片機(jī)產(chǎn)品已 CMOS 化， CMOS 芯片的單片機(jī)具有功耗小的優(yōu)點(diǎn)，而且為了充分發(fā)揮低功耗 。在這些狀態(tài)下低電壓 工作 作的單片機(jī)，其消耗的電流僅在 μ A 或 nA 量級(jí)，非常 適合于電池供電的便攜式、手持式的儀器儀表以及其他消費(fèi)類電子產(chǎn) 品 。例如，美國(guó) Cygnal 公司的 C8051F020 8 位單片機(jī)，內(nèi)部采用流水線結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)間為 1 或 2 個(gè)時(shí)鐘 周期 ，峰值處理能力為25MIPS。一片芯片就是一個(gè) “ 測(cè)控 ” 系統(tǒng)。 . 主控芯片 簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)上網(wǎng) 主控芯片 由單片機(jī) STC89C52 控制完成。 計(jì)數(shù)控制部分是將計(jì)數(shù)脈沖送入單片機(jī) STC89C52 兩個(gè)中斷入口的 INT0 入口，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部對(duì)這個(gè)中斷信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)編程 。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 2— 2（ b） 所示， RXD 接地， TXD 接 外部振蕩器。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H單元開始執(zhí)行程序。 除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 21 所示 ： 表 21 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H （ 2）復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us 才能完成復(fù)位操作。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào) (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 上電自動(dòng) 復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 2— 4（ a） 所示。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 其電路如圖 2— 4（ c）所示： C22 uFC22 uFC22 uFC22 uFR1KR20 0R1KR1KR1KS1S W P BS2S W P BV C C S T C 89 C 5 2V C CR S TV S SV C CR S TV S SN e tL a b e l16 S T C 89 C 5 2V C CR S TV S S （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 2— 4復(fù)位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于 1 個(gè)機(jī)器周期。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信 號(hào) PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ STC89C52 主要功能 如表 22 所示 ： 表 22 STC89C52主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32個(gè)雙向 I/O口 256x8bit內(nèi)部 RAM 3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2個(gè)串行中斷 可編程 UART串行通道 2個(gè)外部中斷源 共 6個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 . 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖 25 所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2S T C 8 9 C 5 2C31 0 u FS0S W P BR11 0 KV C CP 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6R S TP 2 7P 3 0P 3 1P 3 7P 3 6X2X1P 3 4P 3 5P 3 2P 3 3P 1 7P 1 6P 1 5P 1 4P 1 3P 1 2P 1 1P 1 0V C CC73 0 pC63 0 p X11 2 MX1X2 圖 25 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 STC89C52 單片機(jī)的最小系統(tǒng)由單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路組成。此時(shí)，只要接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振即可。 （ 2） C3 和 R1 構(gòu)成了復(fù)位電路。在此過程中只要滿足單片機(jī) 9 腳 RST 上的高電平持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期即可使單片機(jī)復(fù)位。對(duì)射式 紅外傳感器 的特點(diǎn)在于：可辨別不透明的反光物體，有效距離大，不易受干擾，高靈敏度，高解析，高亮度，低功耗，響應(yīng)時(shí)間快，使用壽命長(zhǎng)，無鉛，應(yīng)用 廣泛。接收端上有一個(gè)紅色的輸出狀態(tài)指示 LED，正常情況下接收器能持續(xù)收到發(fā)射器發(fā)出的紅外信號(hào)，此時(shí)接收端上的輸出狀態(tài)指示 LED 熄滅，接收器的耗電保持在 5 毫安的低水平。此時(shí)，蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 接收端上的輸出狀態(tài)指示 LED 立即被點(diǎn)亮，導(dǎo)致接收器的耗電因此而上升到 15 毫安，此電流變化促使接收板上的輸出 繼電器 吸 合，通過 接線柱 輸出一個(gè)閉合信號(hào)，對(duì)開門機(jī)發(fā)出停止運(yùn)轉(zhuǎn)的指令。 LM393 是由兩個(gè)獨(dú)立的、高精度電壓比較器組成的集成電路，失調(diào)電壓低，最大為 。它還有一個(gè)特性：即使是單電源供電，比較器的共模輸入電壓范圍接近地電平 。 393 被設(shè)計(jì)成能直接連接 TTL和 CMOS；當(dāng)用雙電源供電時(shí)，它能兼容 MOS 邏輯電路 —— 這是低功耗的 393 相較于標(biāo)準(zhǔn)比較器的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí) ， 輸出電壓過渡的間隙 。 減小 輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號(hào) ， 而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換 ， 使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩 。比較器的所有沒有用的引腳必須接地。 通常電源不需要加旁路電容。 LM393 的輸出部分是集電極開路，發(fā)射極接地的 NPN 輸出晶體管 ,可以用多集電極輸出提供。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí) ,輸出晶體管的低失調(diào)電壓 (約 )允許 輸出箝位在零電平。根據(jù) LCD 所采用的材料構(gòu)造，可把液晶分為 TN、 STN、 TFT 等三大類，而據(jù)目前的技術(shù)原理又可以將它們?cè)俅畏譃?TN、 STN、 FSTN、 DSTN、 TFT 等諸多類別： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) LCD 的特點(diǎn)是體積小、形狀薄、重量輕、耗能少（ 1～ 10 微瓦 /平方厘米）、低發(fā)熱、工作電壓低（ ～ 6 伏）、無污染，無輻射、無靜電感應(yīng)，尤其是視域?qū)?、顯示信息量大、無閃爍，并能直接與 CMOS 集成電路相匹配，同時(shí)還是真正的“平板”式顯示設(shè)備。本設(shè)計(jì)選擇的是諾基亞 5110 液晶顯示器，其原理圖如圖 28 所示， 各個(gè)引腳功能說明 如表 24 所示： 1234567891011121314 1516 17 1819J1諾基亞 51 10 L C DV D DC L KD I ND /CCSO C SG N DV O U TR S TL E D 1AL E D 1KL E D 2AL E D 2KF1X3F1X4NC1F1X1F1X2N C 2V C CCC A PC L D R S TC L KDID /CL C SV C CR11KR21K 圖 28諾基亞 5110液晶顯示器原理圖 表 24各個(gè)引腳功能說明 引腳號(hào) 引腳名 功能 備注 1 VDD 電源輸入腳 (推薦使用 )，導(dǎo)電膠連接 2 CLK 同步時(shí)鐘輸入 最高可達(dá) 4Mbps 3 DIN 數(shù)據(jù)輸入 時(shí)鐘上升沿采樣 4 D/C 數(shù)據(jù) /命令切換 0：命令 1：數(shù)據(jù) 5 CS 片選信號(hào) 低電平有效 6 OSC 外部時(shí)鐘輸入 如果使用片內(nèi)振蕩器該腳接 VDD 7 GND 接地 8 VOUT LCD供電電路使用 需外接電容，試驗(yàn)證明 ，電容越大，掉電的時(shí)候屏幕上出現(xiàn)的黑線消失的就越慢。 1417 FIXn 4個(gè)金屬框固定孔 推薦使用 1mm厚的 PCB 1819 NCn 2個(gè)定位孔 對(duì)應(yīng)背光板上 2個(gè)定位柱 該 液晶 具有以下特點(diǎn)： ● 84x48 的點(diǎn)陣 LCD，可以顯示 4 行漢字， ● 采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號(hào)線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有 9 條。 ● 可通過導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而 不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。 ● 采用低電壓供電，正常顯示時(shí)的工作電流在 200μ A 以下，且具有掉電模式。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也 可以輸入數(shù)據(jù)。 G19D I R1A12B118A23B217A34B316A45B415A56B514A67B613A78B712A89B811U7 4L S2 45 圖 210 74LS245引腳圖 如圖 210 所示， 當(dāng)片選端 /CE 低電平有效時(shí)， DIR=“ 0” ，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收） 。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 由于 P2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時(shí) 74LS245 的三態(tài)控制端 /1G 和 /2G 接地， P2 口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 /RD 或 /PSEN 有效時(shí)， 74LS245 輸入（ ← Di），其它時(shí)間處于輸出（ → Di）。 繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。對(duì)于繼電器的 “ 常開、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常開觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常閉觸點(diǎn) ” 。 DL E DDL E DA1B0A2B1B2J繼電器 1A1B0A2B1B2J繼電器 2G19D I R1A12B118A23B217A34B316A45B415A56B514A67B613A78B712A89B811U17 4 L S 2 4 5R1KR1KV C C繼電器 1繼電器 2 圖 211繼電器連線圖 . 蜂鳴器報(bào)警電路 設(shè)計(jì) 為了保證蜂鳴器足夠的響亮，在蜂鳴器之前也加了 74LS245 驅(qū)動(dòng)。 蜂鳴器的 A0 也恒為高電平，當(dāng)74LS245 的 buzzer 為低電平時(shí)，蜂鳴器的 A1 為低電平，此