【正文】 溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網構成二級控制系統(tǒng)等。 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。某些專用單片機設計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器，GPS導航系統(tǒng)，ABS防抱死系統(tǒng)，制動系統(tǒng)等等。第二章 設計方案 設計方案的選擇與論證市場上流行的紅外自動水龍頭控制方案大都采用555控制、紅外線傳感器控制。 555控制設計方案 555控制型自動水龍頭 在圖1中，555電路主要用來產生脈沖信號，有555振蕩電路所產生的一定頻率的脈沖信號，通過驅動紅外線發(fā)射管發(fā)出相同頻率的紅外線信號，實現(xiàn)紅外線控制電路的功能。平時，紅外線接收管接受不到發(fā)射管發(fā)射的紅外信號，LM567的⑧腳輸出高電平，VT3截止，繼電器不吸合，水閥關閉。 圖 自動水龍頭工作示意圖 裝置由于采用了555電路組成的脈沖振動器，電路組成與調整簡單，工作穩(wěn)定可靠，場合廣，成本低。如圖是采用SM9576型號的紅外傳感器自動水龍頭控制原理圖： SM9576型號的紅外傳感器控制原理圖 　SM9576是一種性能可靠的單片紅外線傳感器。SM9576有三組控制輸出端Q0～Q2，分別對應于12腳、7腳、8腳，Q0～Q2的輸出狀態(tài)由11腳上所接的電位決定。由圖可知，在沒有人洗手或無物體靠近時，Q0～Q2均為低電平，三極管VT2～VT4均于截止狀態(tài)，繼電器K1～K3均打開，皂液供應閥Y供水閥Y2及干手用的電吹風均不工作。再洗手6秒后，Q2變?yōu)楦唠娖剑琕T4導通，K3得電吸合，接通電吹風的交流電源，電吹風吹出熱風。洗完手離開后，Q0、Q2均變?yōu)榈碗娖?，供水閥、電吹風均停止工作，同時Q1輸出高電平，放出8秒鐘的皂液在容器內以供下次使用。以上這兩種方案都不能很好的解決水流量自動調節(jié)的難題。單片機通過改變555集成電路輸出端的電阻大小，進而改變了紅外線的最大探測距離。采用51系列單片機作為數(shù)據(jù)處理，把相應的紅外線接收管開關信號轉化為控制水龍頭流量的開關信號。 。這種關系不僅體現(xiàn)在硬件上，而且在軟件程序上三者是互為一體，是程序的主要部分?？刂齐娐吩O計主要包括：單片機的選型、時鐘電路、復位電路。8051是單片機早期的經典產品，以后的51系列單片機都是據(jù)此發(fā)展起來的。隨著科技日新月異的發(fā)展，現(xiàn)在市場上已有許多優(yōu)秀的替代品，AT89C51就是其中的代表。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。外形及引腳排列如圖所示 一、芯片的引腳描述 如圖，是AT89C51的符號圖。下面按其引腳功能分為四部分敘述這40條引腳的功能。 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）接外部晶體的一個引腳。在單片機內部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。 AT89C51引腳圖 控制或與其它電源復用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP ①RST/VPD（9腳）當振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位。 VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。）內，VPD就向內部RAM提供備用電源。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。 ③PSEN（29腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。 ④EA/Vpp（引腳）：當EA端保持高電平時，訪問內部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對851/8751/80C51）或1FFFH（對8052）時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序。對于常用的8031來說，無內部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。 ②P1口（1腳至8腳）：是準雙向8位I/O口。P1口能驅動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送出高8位地址。P2可以驅動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。P3能驅動（吸收或輸出電流）4個LS型的TTL負載。 作為第二功能使用時，各引腳的定義如表所示。 表 P3各口線的第二功能定義 口線 引腳 第二功能 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸出口） 12 INT0（外部中斷0） 13 INT1（外部中斷1） 14 T0（定時器0外部輸入） 15 T1（定時器1外部輸入） 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖）主要特性：1． 　　與MCS51 兼容 2． 　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 3． 　　壽命：1000寫/擦循環(huán) 4． 　　數(shù)據(jù)保留時間：10年 5． 　　全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 6． 　　三級程序存儲器鎖定 7． 　　除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口，以及部分作為第一功能使用時的P3口。這些引腳構成MCS51單片機片外三總線結構，即： ①地址總線（AB）：地址總線寬為16位，因此，其外部存儲器直接尋址為64K字節(jié)，16位地址總線由P0口經地址鎖存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。 ③控制總線（CB）：由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。單片機在時鐘信號控制下，各種部件之間協(xié)調一直工作，時鐘信號控制計算機的工作節(jié)奏。 通常采用振蕩電路能產出非常精確地正弦波，然后通過變換電路形成方波，這種方波在數(shù)字電路中作為觸發(fā)器的時鐘信號。 在單片機的XTAL1和XTAL2兩個引腳間，接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路。電路中，電容器C1和C2對振蕩頻率有微調作用，通常的取值范圍30100PF；石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。 復位電路 復位的目的是使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。另外，當程序運行錯誤或由于錯誤操作而使單片機進入鎖死狀態(tài)時，也可以通過復位進行重新啟動。 MCS—51系列單片機的RST引腳的復位信號的引入端，復位信號為高電平有效，其所需時間在兩個機器周期（24個振蕩周期）以上。 單片機的復位方式有：上電復位電路、改進后的上電復位、上電和手動復位電路。阻容器件的參考值如圖中所示，即R1=1kΩ，R2=200Ω，C3=22μF。 復位電路 控制部件是單片機的神經中樞，它包括時鐘電路、復位電路、指令寄存器、譯碼以及信息傳送控制部件。其中有一些控制信號線能簡化應用系統(tǒng)外圍控制邏輯，如控制地址鎖存的地址鎖存信號ALE，控制片外程序存儲器運行的片內外存儲器選擇信號EA，以及片外取 指信號PSEN。具體說來它包括兩部分：555集成紅外線發(fā)射電路、紅外線接收放大電路。在眾多類型的振蕩器中，其中由555定時器構成的多諧振蕩器就是其中的代表。在方案中，所要介紹的紅外線發(fā)光元件，是以砷化鎵(GaAs)的紅外線發(fā)光二極管 （也稱紅外線發(fā)射二極管）為主體，分別敘述其基本特性及應用電路。為了適應不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。紅外線二極管常有三種驅動方式：交流、直流、脈動。如果使用直流驅動的話就不再考慮這個問題。提高的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T。 用紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時，受控裝置中均有相應的紅外光一電轉換元件，如紅外按收二極管，光電三極管等。 555定時器 555是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機械式定時器的中規(guī)模集成電路因輸入端設計有三個5kΩ的電阻而得名。它提供兩個基準電壓VCC /3 和 2VCC /3 兩個比較器 C1和 C2各有一個輸入端連接到三個電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。輸出級的驅動電流可達200mA。當復位端為低電平時，RS觸發(fā)器被強制復位。555 定時器的電源電壓范圍寬，可在 工作。 555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /