【正文】 現(xiàn)其功能，靈活方便，修改簡(jiǎn)單。首先單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1） 使用壽命長；（2） 運(yùn)行速度越來越快；（3） 低噪聲和高可靠性技術(shù)；（4） OTP與掩膜。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)聲光控開關(guān)，最起碼要考慮三個(gè)問題，其一是燈泡的開關(guān)控制，這是由220V市供電。其三就是聲音控制，在晚上或光線不足時(shí)，只要有人經(jīng)過，發(fā)出聲音，燈泡就會(huì)點(diǎn)亮。CPU以GMS97C2051單片機(jī)為核心，GMS97C2051是LG公司生產(chǎn)，引腳功能和指令系統(tǒng)與MCS51兼容的20引腳封裝單片機(jī)，片內(nèi)含2K字節(jié)的EPROM，與MCS51的主要不同之處是少了P0和P1口，能方便地用于不需外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用場(chǎng)合，達(dá)到簡(jiǎn)化電路、縮小體積、減小損耗和降低成本的目的。1. 聲信號(hào)采集模塊，該模塊主要是負(fù)責(zé)聲音信號(hào)的采集并放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器輸入到單片機(jī)。3. 光信號(hào)采集模塊，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理，電路當(dāng)中有光信號(hào)時(shí)，輸出一電平信號(hào)給單片機(jī)，當(dāng)晚上或光線較暗時(shí)輸出一反向信號(hào)給單片機(jī)，由單片機(jī)作出判斷。5. 看門狗模塊，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾起保護(hù)作用，防止單片機(jī)的程序跑飛，使使使之輸出一電壓值，到可控使可控硅打開。圖1整體方案圖33 系統(tǒng)的工作原理采用串行A/D對(duì)聲音信號(hào)的采集，可以通過軟件來調(diào)節(jié)對(duì)聲音的靈敏度。 聲音信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì) 圖2聲信號(hào)采集電路如圖2所示為聲音信號(hào)采集電路。下圖TLC2543為A/D轉(zhuǎn)換器，TLC2543采用串行接口，與外圍電路的連線簡(jiǎn)單，三個(gè)控制輸入端為CS（片選）、輸入/輸出時(shí)鐘（I/O CLOCK）以及串行數(shù)據(jù)輸出端（DATA INPUT）。圖3 TCL2543A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543的引腳排列如圖1所示。驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于50Ω；　　CS：片選端，CS由高到低變化將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器，并控制和使能DATA OUT、DATA INPUT和I/O CLOCK。在最后的I/O CLOCK下降沿之后，EOC由高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值睫D(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸；通常REF＋接VCC，REF－接GND。TLC2543的主要特性如下： （1）11個(gè)模擬輸入通道； （2）66ksps的采樣速率； （3）最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為10μs； （4）SPI串行接口； （5）線性度誤差最大為177。 由于TLC2543具有以上特點(diǎn)，其轉(zhuǎn)換速度快，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，占用的I/O口少，因此在本設(shè)計(jì)中選擇進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，用于采集聲音信號(hào)。這就必須設(shè)計(jì)一個(gè)光控電路，原理圖如圖4所示。而當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻阻值下降，阻值相當(dāng)小，此時(shí)電位器R1的中間抽頭輸出為高電位。 過零啟動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)普通的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的燈絲與不發(fā)光時(shí)燈絲電阻值相差甚遠(yuǎn)，從而使得其在啟動(dòng)瞬間的沖擊電流非常大，例如一只60W的燈泡，在正常發(fā)光時(shí)，電阻約為800歐，工作在標(biāo)準(zhǔn)市電220V時(shí)。這種大電流的沖擊，很容易損壞可控硅。圖5 白熾燈啟動(dòng)電流波形圖市電電壓是交流220V，交流電始終是從零值到峰值的變化，只要使白熾燈在零值或零值附近啟動(dòng)，就可以避免大電流的沖擊。D2為整流橋，SCR為可控硅，過零啟動(dòng)主要是由電阻Rx1～Rx5，二極管D3和二極管O6組成。當(dāng)整流橋的2號(hào)端口為高電壓時(shí)，Rx2和Rx3之間的電壓亦很高，使Q6工作在導(dǎo)通狀態(tài)，protect端輸出低電平。因此，無論什么時(shí)候有聲音信號(hào)來，只有在低電位時(shí)，才驅(qū)動(dòng)SCR可控硅打開，聲控信號(hào)才起作用，實(shí)現(xiàn)零壓?jiǎn)?dòng)。當(dāng)有高電壓來時(shí)，Rx1與Rx2之間的電位就會(huì)高于D3的陽極電位，二極管導(dǎo)通，從而使Q6的基極輸入電位下降，有效地避免了燈泡的閃爍現(xiàn)象。圖7 定時(shí)電路 驅(qū)動(dòng)輸出電路的設(shè)計(jì)前面提到，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到聲光信號(hào)后，要控制圖6中的SCR可控硅導(dǎo)通，才能點(diǎn)亮燈泡，因此要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出電路。單片機(jī)的一個(gè)I/O端口控制74LS14，使三極管關(guān)斷截止或?qū)ㄩ]合。反之，單片機(jī)給一個(gè)低電平，使三極管導(dǎo)通，SCR端輸出為低，可控硅截止，燈泡不亮。如圖9所示，ZI為9V穩(wěn)壓管，C7～C10為濾波電容，D.D5為保護(hù)二極管，7805為三端穩(wěn)壓管。圖9 電源設(shè)計(jì) 看門狗電路的設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)介看門狗電路及其作用在由單片機(jī)構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,由于單片機(jī)的工作常常會(huì)受到來自外界電磁場(chǎng)的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環(huán),程序的正常運(yùn)行被打斷,由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作,會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài),發(fā)生不可預(yù)料的后果,所以出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮,便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測(cè)單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片俗稱“看門狗”（Watchdog）。X5045將EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對(duì)印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。圖10 X5045引腳圖其引腳功能如下：CS: 芯片選擇輸入：當(dāng)CS是高電平時(shí)，芯片未選中，并將SO置為高阻態(tài)。在CS是高電平時(shí)，將CS拉低將使器件處于選擇狀態(tài)，器件將工作于工作功耗狀態(tài)。在SCK的上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位（MSB）在前；SCK : 串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出；WP: 寫保護(hù)輸入：當(dāng)WP引腳是低電平時(shí)，向X5045中寫的操作被禁止，但是其他的功能正常。如果在CS是低的時(shí)候，WP變?yōu)榈碗娖?，則會(huì)中斷向X5045中寫的操作，但是，如果此時(shí)內(nèi)部的非易失性寫周期已經(jīng)初始化了，WP變?yōu)榈碗娖讲黄鹱饔?；Vss: 地；Vcc: 電源電壓；RESET: 復(fù)位輸出：PESET是一個(gè)開漏型輸出引腳。同時(shí)它也受看門狗定時(shí)器控制，只要看門狗處于激活狀態(tài)，并且WDI引腳上電平保持為高或者為低超過了定時(shí)的時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。由于這是一個(gè)開漏型的輸出引腳。X5045硬件連接圖如圖11所示。 （2）Vcc的降壓檢測(cè)和復(fù)位控制。（4）省電特性：在看門狗打開時(shí)，電流小于50uA，在看門狗關(guān)閉時(shí)，電流小于10uA，在讀操作時(shí)，電流小于2mA。4K位EEPROM,1,000,000次的擦寫周期。（6）內(nèi)建的防誤寫措施：用指令允許寫操作，寫保護(hù)引腳。（8）短的編程時(shí)間：16字節(jié)的頁寫模式；寫時(shí)由器件內(nèi)部自動(dòng)完成；典型的器件寫周期為5ms。它可運(yùn)行于Windows2000和Windows XP操作系統(tǒng)之上，可實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計(jì)到輸出外協(xié)加工文件等一系列操作，并對(duì)設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析、驗(yàn)證。（2） 自動(dòng)布局布線。（4） 規(guī)則驅(qū)動(dòng)下的板卡色設(shè)計(jì)和編輯。（6） 完全支持線路圖基礎(chǔ)上的FPGA設(shè)計(jì)。 Protel原理圖界面在Protel主界面中單擊FileOpen命令，在文件路徑中選擇原理圖文件。原理圖如下圖所示菜單欄DXP(系統(tǒng))、File(文件)、View(視圖)、Project(工程)、Place(放置)、Design(設(shè)計(jì))、Tools(工具)、 Peports(報(bào)告)等。為了保證不出錯(cuò)，需要遵循一定的設(shè)計(jì)流程。（1） 新建項(xiàng)目文件。（2） 設(shè)置原理圖圖紙及相關(guān)信息，圖紙是原理圖繪制的工作平臺(tái)。（3） 添加/刪除元件庫。（4） 放置元件符號(hào)，元件符號(hào)的放置要遵循電路設(shè)計(jì)要求，同時(shí)要修改元件的屬性（當(dāng)然也可以在后續(xù)操作中再進(jìn)行屬性修改）。在原理圖中進(jìn)行電氣連接時(shí)可以使用導(dǎo)線連接，也可以采用總線連接，還可以使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記進(jìn)行連接，電氣鏈接可為PCB設(shè)計(jì)生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表。在電氣連接完成后要根據(jù)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)的檢查，確保電路連接的正確性。（7） 原理圖注釋。注釋時(shí)要注明原理圖的名稱、關(guān)鍵點(diǎn)的說明和波形描述等。單擊工具欄的保存按鈕即可進(jìn)行保存。單擊工具欄上的打印預(yù)覽按鈕可以進(jìn)行打印預(yù)覽，查看打印效果。（9） 輸出文件。 PCB板的繪制原則（1）電路要有合理的走向?qū)τ谳敵?輸入、交流/直流、強(qiáng)/弱信號(hào)、高頻/低頻、高壓/低壓等，它們的走向應(yīng)該是分離布線的，不得相互交融，其目的在于防止相互干擾。（3）合理安排電源濾波/各種退耦濾波電容電源線上的小電容是為開關(guān)器件或其他需要濾波/退耦的器件而設(shè)置的，布置這些電容就應(yīng)該盡量靠近這些元器件，離得太遠(yuǎn)就沒有作用了。高壓及高頻線應(yīng)圓滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。（5）謹(jǐn)慎處理來自PCB設(shè)計(jì)中的問題設(shè)計(jì)中盡量減少過線孔，由于過線孔太多，在生產(chǎn)中工藝稍有不慎就會(huì)埋下隱患。焊點(diǎn)的距離太小，將不利于人工焊接，只能以降低工效來解決焊接質(zhì)量，因此焊點(diǎn)最小距離的確定應(yīng)綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。當(dāng)然，對(duì)于不同的設(shè)計(jì)人員會(huì)有一些差別，概括有以下幾個(gè)步驟。（2） 根據(jù)應(yīng)用電路的要求，確定PCB板的幾何尺寸、形狀和層數(shù)等參數(shù)。（4） 根據(jù)電路的功能分布、布線的要求對(duì)Protel DXPde 自動(dòng)元件布局進(jìn)行調(diào)整，這是PCB設(shè)計(jì)的重要部分。