【正文】 個(gè)成員，是一種帶2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。因此，AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的 RAM、ROM 和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。采用 40 引腳雙列直插式 DIP（Dual In Line Package） ，內(nèi)有 128 個(gè)RAM 單元及 4K 的 ROM。80C51 內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但需要石英晶體和微調(diào)電容外接，本系統(tǒng)中采用 12MHz 的晶振頻率。 MCS51 以其典型的結(jié)構(gòu)、完善的總線、SFR 的集中管理模式、位操作系統(tǒng)和面向控制功能的豐富的指令系統(tǒng)，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。為此，眾多的廠商都介入了以 80C51 為代表的 8 位單片機(jī)的發(fā)展，如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas 、ATMEL 等公司，我們把這些公司生產(chǎn)的與 80C51 兼容的單片機(jī)統(tǒng)稱為 80C51 系列。西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7（a）管腳圖 (b) 邏輯圖 圖 80C51 管腳圖單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 控制線:控制線共有 4 根， a. ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi) EPROM 編程脈沖 (1) ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 (2) PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。c. RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 (2) VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8(1) EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 I/O 線 : 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口：P0、P1 、PP3 口，共 32 個(gè)引腳。 74LS13874LS138 為 3 線—8 線譯碼器74LS138 有三個(gè)附加的控制端和當(dāng)時(shí)輸出為高電平（S＝1） ，譯碼器處于工作狀態(tài)。這三個(gè)控制端也叫做“ 片選 ”輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接起來以擴(kuò)展譯碼器的功能。在圖 電路中如果把作為“數(shù)據(jù) ”輸入端（在同一個(gè)時(shí)間） ，而將作為 “地址”輸入端，那么從送來的數(shù)據(jù)只能通過所指定的一根輸出線送出去。例如當(dāng)＝101 時(shí)，門的輸入端除了接至輸出端的一個(gè)以外全是高電平，因此的數(shù)據(jù)以反碼的形式從輸出，而不會(huì)被送到其他任何一個(gè)輸出端上。比如：A2A1A0=110 時(shí)，則 Y6 輸出端輸出低電平信號(hào)。若 將 選 通 端 中 的 一 個(gè) 作 為 數(shù) 據(jù) 輸 入 端 時(shí) ， 74LS138 還 可 作 數(shù)據(jù)分配器。 DAC0832 芯片介紹DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。這個(gè)DA 芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。DAC0832 是一個(gè) 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器?；鶞?zhǔn)電壓的范圍為 10V ；電流建立時(shí)間為 1 S ； CMOS 工藝，低功耗 20mW 。DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 圖所示。使用時(shí)數(shù)據(jù)輸入可以采用兩級(jí)鎖存（雙鎖存）形式，或單級(jí)鎖存（一級(jí)鎖存，一級(jí)直通）形式，或直接輸入（兩級(jí)直通）形式。D/A 轉(zhuǎn)換電路是一個(gè) R2R T 型電阻網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。e. 第 2 寫信號(hào)（輸入） ，低電平有效 1010f. 數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)（輸入），低電平有效上述兩個(gè)信號(hào)控制 DAC 寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng)=0和=0 時(shí)，為 DAC 寄存器直通方式；當(dāng) =1 和=0 時(shí)，為 DAC 寄存器鎖存方式。i. Rfb—反饋電阻端 元器件介紹 熱釋電紅外傳感器BISS0001 是紅外傳感信號(hào)處理器專用集成電路，是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路,它配以熱釋電紅外傳感器和少量外元器件可以構(gòu)成被動(dòng)式紅外開關(guān)。是一種高技術(shù)產(chǎn)品。 圖 2 為 BIS0001 紅外傳感器信號(hào)處理器的原理框圖。由圖可見 BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器、封鎖時(shí)間定時(shí)器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。各引腳的定義和功能如下： VDD—工作電源正端。 Vss—工作電源負(fù)端。 IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。 1IN—第一級(jí)運(yùn)放放大器的反相輸入端。 1OUT—第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。 2OUT—第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端。當(dāng) Vc＜VR 時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng) VC＞VR 時(shí)允許觸發(fā)。 VRF—參考電壓及復(fù)位輸入端。接“0” 時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。當(dāng) A=“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng) A=“0”時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā)。由 Vs 上跳邊沿觸發(fā)使 Vo 從低電平跳變到高電平時(shí)為有效觸發(fā)。 RR1RC1—輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端。西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12 RR2RC2—觸發(fā)封銷時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端。 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。 圖 BISS0001 器件圖 特點(diǎn)a. CMOS 工藝b. 數(shù)模混合c. 具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器d. 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾e. 內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器f. 采用 16 腳 DIP 封裝(1)BISS0001 管腳如圖 所示 圖 BISS0001 管腳圖(2)BISS0001 管腳說明如表 所示 管腳說明西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13引腳名稱I/O 功能說明1 A I可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。由 VS 的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo 輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。3 RR1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端4 RC1 輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端5 RC2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端6 RR2 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端7 VSS 工作電源負(fù)端8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。當(dāng) VcVR 時(shí)允許觸發(fā) (VR≈)10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11 VDD 工作電源正端12 2OUT 0 第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端13 2IN+ I 第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端14 1IN+ I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端15 1IN I 第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端16 1OUT 0 第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端 （3）BISS0001 熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路如圖 所示西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14圖 BISS0001 的熱釋電紅外開關(guān)應(yīng)用電路圖 圖 中，運(yùn)算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由 C3 耦合給運(yùn)算放大器 OP2 進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1和 COP2 構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào) Vs 去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào) Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R3 的電阻值會(huì)降低，使 9 腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。圖中R6 可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選 10K，實(shí)際使用時(shí)可以用 3K，可以提高電路增益改善電路性能。西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15 熱釋電元件 圖 傳感器靈敏元面積 基片材料 硅 基片厚度 工作波長 714μm 平均透過率 ＞75% 輸出信號(hào) ＞ (420176。126176。西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16 a. 上述特性指標(biāo)是在源極電阻 R2=47KΩ 條件下測(cè)定的，用戶使用傳感器時(shí)，可根據(jù)自己的需要調(diào)整 R2 的大小。 c. 所有電壓信號(hào)的測(cè)量都是采用峰一峰值定標(biāo)。 d. 使用傳感時(shí)，管腳的彎曲或焊接部位應(yīng)離開管腳基部 4mm 以上。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。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。根據(jù)光敏電阻的光譜特性，可分為三種光敏電阻器： 紫外光敏電阻器：對(duì)紫外線較靈敏，包括硫化鎘、硒化鎘光敏電阻器等，用于探測(cè)紫外線。銻化銦等光敏電阻器，廣泛用于導(dǎo)彈制導(dǎo)、天文探測(cè)、非接觸測(cè)量、人體病變探測(cè)、紅外光譜，紅外通信等國防、科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動(dòng)開關(guān)門戶，航標(biāo)燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動(dòng)亮滅，自動(dòng)給水和自動(dòng)停水裝置，機(jī)械上的自動(dòng)保護(hù)裝置和“ 位置檢測(cè)器 ”，極薄零件的厚度檢測(cè)器，照相機(jī)自動(dòng)曝光裝置，光電計(jì)數(shù)器，煙霧報(bào)警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。 c. 靈敏度。 d. 光譜響應(yīng)。若將不同波長下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。 f. 伏安特性曲線。 g. 溫度系數(shù)。 h. 額定功率。 LM324LM324 系列運(yùn)算放大器是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的四運(yùn)算放大器。，內(nèi)部有四個(gè)運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。1． 5V～177。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為 0～Vcc。每一組運(yùn)算放大器可用如圖所示的符號(hào)來表示，它有 5 個(gè)引出腳，其中“+” 、 “”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+”、“V”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出端。 LM324 引腳排列見圖1。 lm12lm224 和 lm324 引腳功能及內(nèi)部電路完全一致。由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此他被非常廣泛的應(yīng)用在各種電路中。傳感器在設(shè)計(jì)者起著重要的作用，傳感器組成的信號(hào)檢測(cè)及處理部分電路原理如圖 所示。紅熱釋電紅外傳感器只對(duì)波長為 10μm（人體輻射紅外線波長）左右的紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會(huì)引發(fā)探頭動(dòng)作。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測(cè)信號(hào)。當(dāng)外界光強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值很小，BISS0001 檢測(cè)到低電平，從而封鎖 14 腳，禁止傳感器 infare1 的信號(hào)。西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20R1000、R100C1000 和 C1001 組成的延時(shí)電路。 單片機(jī)控制電路 由 80C5 74LS138 和 DAC0832 組成的控制電路如圖 所示圖 單片機(jī)控制電路圖 是由單片機(jī)組成的報(bào)警及燈光控制電路。當(dāng)有中斷一產(chǎn)生時(shí)，80C51 啟動(dòng) 74LS138，向 P0 腳低 4 位發(fā)送信號(hào)，控制燈慢慢亮。這里采用 74LS138 控制 DAC832 可以節(jié)省 80C51 的管腳，有利于擴(kuò)展，以便于控制多盞燈。 信號(hào)放大濾波電路使用放大器的濾波電路又稱為有源濾波電路。用到有源器件（如：三極管，集成放大器等）就構(gòu)成有源濾波器，若只用到無源器件（電阻，電容，電感等）就是無源濾波器。西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21圖 信號(hào)放大濾波電路有源濾波自身就是諧波源。有源濾波除了濾除諧波外，同時(shí)還可以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功功率。缺點(diǎn)為價(jià)格高，容量小。其運(yùn)行可靠性也不及無源。這樣諧波電流就不會(huì)流入系統(tǒng)。缺點(diǎn)為諧波濾除率一般只有 80％，對(duì)基波的無功補(bǔ)償也是一定的。 復(fù)位電路為 確 保 微 機(jī) 系 統(tǒng) 中 電 路 穩(wěn) 定 可 靠 工 作 ， 復(fù) 位 電 路 是 必 不 可 少 的 一 部 分 ，復(fù) 位 電 路 的 第 一 功 能 是 上 電 復(fù) 位 。5%， 即 ～ 。 復(fù) 位 電 路原 理 如 圖 所 示 。4 軟件設(shè)計(jì)234 軟件設(shè)計(jì) 程序框圖 程序框圖如圖 所示