【正文】 ，采用光敏電阻與 LM393 構成的電壓比較器來構成感光模塊的主要部分。 編程語言的選擇 對于指令系統(tǒng)兼容 MCS51系列的單片機，其較為常用的編程語言有 C和匯編語言。 C 語言在硬件結構上僅要求對單片機存儲器等硬件結構有初步了解，寄存 器分配，不同存儲器尋址及數據類型等細節(jié)可由編譯器管理。程序可劃分為不同函數，結構規(guī)范，可讀性強。 C 語言作為一種方便、容易掌握的語言得到了廣泛的應用，是目前單片機編程中應用最多的語言之 一。匯編語言有著極強的硬件控制能力，用其它的高級語言所無法控制的軟硬件細節(jié)，在匯編 語言中都可以實現，但是編程復雜。 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 第三章 系統(tǒng)硬件電路的設計 系統(tǒng)硬件總電路構成 以 51 單片機為核心處理器 、 LM393 電壓比較器、光敏電阻、數碼管等構成一款智能視力保護儀設計。 設計利用紅外測距傳感器實在對距離的測量，比超聲波測距更加可靠準確、健康安全。自從 1975 年美國德克薩斯儀器公司的第一臺單片微型計算機（ 簡稱單片機） TMS1000 問世以來，迄今為止，單片機技術已成為計算機技術的一個獨特分支，單片機的應用領域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制中經常遇到對某些物理量進行定時采樣與控制的問題，在儀器儀表智能化中也扮演著極其重要的 角色。以 Intel 公司的 MCS48 為代表。都取得了滿意的效果。 第二階段（ 1978—1982）：單片機的完善階段。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機 體系結構。 MCS51 設置了經典的 8 位單片機的總線結構，包括 8 位數據總線、16 位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。 （ 3） 體現工控特性的地址空間及位操作方式。 第三階段（ 1982—1990）： 8 位單片機的鞏固發(fā)展及 16 位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 第四階段（ 1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。 單片機是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計算機，這些元件包括中央處理器 CPU、數據存儲器 RAM、程序存儲器 ROM、定時 /計數器、中斷系統(tǒng)、時鐘部件的集成和 I/O 接口電路。在控制領域中 ,現如今人們更注意計算機的底成本、小體積、運行的可靠性和控制的靈活性。 單片機引腳介紹 單片機主要特點： （ 1）有優(yōu)異的性能價格比。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。 （ 3） 控制功能強。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 （ 5） 外部總線增加了 I2C（ InterIntegrated Circuit）及 SPI(Serial Peripheral Interface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。 優(yōu)異的性能價格比。 單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。 此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。 為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉移指令、 I/O口的邏輯操作以及位處理功能。 3） 單 片機的系統(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 GND：電源地端。 XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。如果是使用 8751 內部程序空間時，此引腳要接成高電平。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。 PSEN：此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當 8051 被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE腳。 PORT0（ ～ ）：端口 0 是一個 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8個位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。 PORT2（ ～ ）：端口 2 是具有內部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個LS 的 TTL 負載，若將端口 2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。 PORT1（ ～ ）：端口 1 也是具有內部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數據。 PORT3（ ～ ）：端口 3 也具有內部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部數據 存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： T1，計時計數器 1 輸入。 ： RD，外部數據存儲器的讀取信號。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 STC89C51 共有 4 個 8 位的并行 I/O 口，分別記作 P0、 P P P3。實際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這 4 個口的每一位均可作為雙向的 I/O 端口使用。 STC89C51 單片機的時鐘信號通常有兩種方式產生：一是內部時鐘方式，二是外部時鐘方式。圖中電容 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值為 30pF。 當在 STC89C51 單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是 通過外部復位電路的電容充電來實現的。時鐘頻率用 6MHZ 時 C 取 22uF,R 取 1KΩ 。本設計就是用的按鍵手動復位。其中電平復位是通過 RST 端經過電阻與電源 Vcc 接通而實現的。據分析， LED 的特點非常明顯， 壽命 長、 光效 高、輻射 低與功耗低。我國的 LED 產業(yè)起步于 20 世紀 70年代，經過近 40年的發(fā)展，產品廣泛應用于景觀照明和普通照明領域，我國已成為世界第一大照明電器生產國和第二大照明電器出口國。曾經有人指出，高亮度 LED 將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T9P 3 . 0 (R X D )10P 3 . 1 (T X D )11P 3 . 2 (IN T 0 )12P 3 . 3 (IN T 1 )13P 3 . 4 (T 0 )14P 3 . 5 (T 1 )15P 3 . 6 (W R )16P 3 . 7 (R D )17X T A L 218X T A L 119GND20(A 8 )P 2 .021(A 9 )P 2 .122(A 1 0 )P 2 .223(A 1 1 )P 2 .324(A 1 2 )P 2 .425(A 1 3 )P 2 .526(A 1 4 )P 2 .627(A 1 5 )P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30E A /V P P31(A D 7 )P 0 .732(A D 6 )P 0 .633(A D 5 )P 0 .534(A D 4 )P 0 .435(A D 3 )P 0 .336(A D 2 )P 0 .237(A D 1 )P 0 .138(A D 0 )P 0 .039V C C408 9 C 5 2Y111.0592MHzC230C3 30R71 0 KV C C+ C11 0 u F1 23 4K0R E S E TV C C 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 圖 33 LED提示電路 數碼管顯示 數碼管是一種半導體發(fā)光 器件 ，其基本單元是 發(fā)光二極管 。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數碼管，共陽數碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字 段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。由于它的價格便宜使用簡單在 電器 特別是家電領域應用極為廣泛。 e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112U34 L E DA F BE Ddp C GS1 S2 S3S4 D1 R4 VCC BJG 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 圖 34 數碼管顯示 蜂鳴器報警 電路 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器在電路中用字母 ―H‖或 ―HA‖（舊標準用―FM‖、 ―LB‖、 ―JD‖等）表示。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有 發(fā)光二極管 。當接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。 蜂鳴器為 發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率、工作 電流、驅動方式（直流 /方波）等。本設計采用有源蜂鳴器。 Q19 0 1 2L S 1R22 .2 kV C CB J S 圖 35 蜂鳴器報警 電路圖 畢業(yè)設計用紙 共 頁 第 頁 按鍵 電路 本設計采用按鍵接低的方式來讀取按鍵，單片機初始時，因為為高電平，當按鍵按下的時候，會給單片機一個低電平，單片機對信號進行處理 單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個 I/O 口上只接一個 按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復雜，但是占用的 I/O 少。 獨立式鍵盤的實現方法是利用單片機 I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。當有鍵按下時，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。我們所要做的就是在程序中查尋此 I/O口的電平狀態(tài)就可以了解我們是否有按鍵動作了。這里說的抖動是機械的抖動，是當鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產生的電平不穩(wěn)定正?，F象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，軟件去抖動不是去掉抖動，而是避抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。當讀出的值是 0 時則表示有按鍵按下，調用相應的處理程序。這些制作材料具有在特定 波長 的光照射下，其阻值迅速減小的特性。 光敏 電阻 器是利用 半導體 的 光電導效應