【正文】 機(jī)械接受部分 機(jī)電變換部分 Mi Mt E圖24 振動傳感器振動傳感器的性能特點(diǎn)符合本設(shè)計的需要，但在元件采購的過程中發(fā)現(xiàn)徐州電子市場找不到振動傳感器的銷售，給本設(shè)計的實(shí)物制作造成了困難。 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。（1）壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。（2）電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。筆者在做本設(shè)計的時候發(fā)現(xiàn)了一種簡易蜂鳴器電路[1][2]，現(xiàn)介紹給大家（如圖25）。電路的振蕩頻率見式（）。壓電陶瓷片為該電路的發(fā)聲部件，其質(zhì)量好壞直接影響發(fā)聲音量的大小，選用時還要注意其工作電壓。圖中電感L可用線圈完好的廢舊6V～12V直流繼電器繞組代替，也可用廢舊錄音機(jī)磁頭和晶體管收音機(jī)中音頻變壓器繞組代替。若加大工作電壓，須將Q3換成耐壓和電流值較大的三極管。揚(yáng)聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動式（即動圈式）、靜電式（即電容式）、電磁式（即舌簧式）、壓電式（即晶體式）等幾種；按其頻率范圍可分為低音揚(yáng)聲器、中音揚(yáng)聲器、高音揚(yáng)聲器。而前兩種應(yīng)用比較廣泛，因此這里只介紹前兩種。它由三部分組成：①振動系統(tǒng)，包括錐形紙盆、音圈和定位支片等；②磁路系統(tǒng)，包括永久磁鐵、導(dǎo)磁板和場心柱等；③輔助系統(tǒng)，包括盆架、接線板、壓邊和防塵罩等。（2）號筒式揚(yáng)聲器號筒式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖27所示，它由振動系統(tǒng)（高音頭）和號筒兩部分構(gòu)成。振膜的振動通過號筒（經(jīng)過兩次反射）向空氣中輻射聲波。就在商榷報警電路元件的選用時，無意中發(fā)現(xiàn)了音樂集成電路[4]，它是一種樂曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲的樂曲。通過比較蜂鳴器﹑揚(yáng)聲器和音樂集成電路的外接元件數(shù)量、價格、功能全面性及使用方便等特點(diǎn)決定采用音樂集成電路作為本設(shè)計的報警電路模塊，該模塊將在第4章音樂集成電路報警模塊設(shè)計中做詳細(xì)介紹。3 無線收發(fā)模塊設(shè)計LRT15CTM4S系列是紅外遙控接收模塊。該模塊的最大優(yōu)點(diǎn)就是即使在很弱的光源下也能可靠運(yùn)行、并保護(hù)、防止不受控制的輸出脈沖的干擾。 主要特性（1） V～ ；（2）光電檢測器及前置放大器封裝在一起；（3）PCM頻率的內(nèi)部過濾器；（4）對不同種干擾光源的免疫力較強(qiáng)；（5）低效輸出（6）低功率消耗； 圖31 LRT15CTM4S因LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊具有上述的主要特性，所以其應(yīng)用范圍也是比較廣泛的。LR系列紅外遙控接收模塊的引腳配置和載波頻率如表31所示。LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊的建議操作條件和極限參數(shù)見表32和表33。當(dāng)無線發(fā)射裝置有信號輸入后，通過自動增益控制器保證通道內(nèi)的信號同步放大穩(wěn)定動態(tài)工作點(diǎn),以達(dá)到更高的傳輸效率。通過濾波器過濾掉不理想的信號，得到單一頻段的理想信號，保證了信號傳輸?shù)恼_。通過積分器將前后信號疊加。 外部應(yīng)用電路（1）該元件的外部應(yīng)用電路[5]如圖34所示。時傳輸距離最遠(yuǎn)為28 m ；當(dāng)夾角θ=45176。抵達(dá)物距離試驗(yàn)條件見圖35。不過靈敏度降低到不能產(chǎn)生理想脈沖的水平。一種熒光燈電子鎮(zhèn)流器造成的不同類型的干擾信號。所有LRT15CTM4S系列的紅外接收機(jī)模塊都可以制止這種干擾信號如圖36和圖37所示。不過敏感性會根據(jù)干擾信號的強(qiáng)弱而有所降低，更重要的是電子鎮(zhèn)流器的高調(diào)制的振蕩幅度。表34 光電特性參數(shù)符號條件最小典型最大單位供電電壓Vcc　5V供電電流Icc無信號輸入1mA包過濾器中心頻率fo　3fo3%峰值波長λp　940nm高層次的輸出電壓VohV低層次的輸出電壓VolV高層次輸出脈沖寬度Twh450600750μs低層次輸出脈沖寬度Twl450600750μs　到達(dá)物距離　　L　 177。28m 177。22m 177。15m通過下表可以看出當(dāng)LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊的供電電壓為5V時，其靈敏度最高；供電電壓和電流是成正比關(guān)系，即供電電壓越大電源電流越大，反之越??；距離和輸出脈沖寬度近似成反比例關(guān)系，即距離越遠(yuǎn)輸出脈沖寬度越窄，反之越寬。表35靈敏度與供電電壓 表36電源電流與電壓表37輸出脈沖寬度與距離 表38方向性（水平/垂直）表39測試條件參數(shù)試驗(yàn)條件備注高溫Ta=+75,Vcc= t=500h①，②低溫Ta=25, Vcc= t=500h①，②高氣溫/高濕度Ta=+80℃ 90%RH, Vcc= t=500h①，②熱循環(huán)Ta=30℃()+85℃() 20圈②，③屬性測試高度=75cm 3次④①負(fù)載測試的供電電壓是5V②光電學(xué)特性正常條件下應(yīng)在停止2小時后恢復(fù)正常 ③加熱周期測試應(yīng)在無負(fù)載條件下重復(fù)20次 ④測試裝置應(yīng)從高度75厘米的硬木版上下降3次 外部特征（1）在不會造成其變型或變質(zhì)的地方儲存和使用。 （3）為了防止靜電的損害，在使用前確保人體和烙鐵間接地。（5）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的表現(xiàn)取決于環(huán)境條件和周邊元件的能力。 材料配置表310 LRT15CTM4S系列材料配置規(guī)格配置備注集成電路硅(99%)光電二極管硅(99%)引線框架鐵（%），銀（%）環(huán)氧樹脂樹脂（%），固化劑（%）銀環(huán)銀（80%）樹脂（10%），固化劑（10%）導(dǎo)線金（%）盾狀盒鐵（99%），錫（1%）內(nèi)部 外部尺寸（單位：mm）圖310 LRT15CTM4S系列外部尺寸 無線收發(fā)模塊設(shè)計本設(shè)計無線接收模塊的設(shè)計如圖310所示，LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊的Vcc腳接+5V電壓，GND腳接地，Vout腳接AT89C51單片機(jī)的P00口。圖310 無線收發(fā)模塊 本章小結(jié) 本章介紹了作為本設(shè)計無線收發(fā)模塊的LRT15CTM4S系列電子元件的一般特性、引腳特征、光電特性、極限參數(shù)、材料配置，外部尺寸等物理特性，并根據(jù)其特性設(shè)計出無線收發(fā)模塊。下面將對該部分的設(shè)計做詳細(xì)的介紹。它具有聲音悅耳、外接元件少、價格低、功能全面及使用方便等特點(diǎn)，因而音樂集成電路在家用電器，時鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。圖41 音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖下面將圖中各電路的功能作以簡要介紹。（2）音調(diào)發(fā)生器音調(diào)發(fā)生器按存儲器（ROM）的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。（3）包絡(luò)發(fā)生器包絡(luò)發(fā)生器的功能是產(chǎn)生包絡(luò)信號，包絡(luò)信號的形狀決定著樂曲的音色。（4）驅(qū)動電路不同的集成電路驅(qū)動電路各不相同，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動壓電蜂鳴器，有的集成電路內(nèi)還設(shè)置有前置放大器。（6）節(jié)奏發(fā)生器節(jié)奏發(fā)生器按存儲器（ROM）的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制ROM地址時鐘，如1/1/3/3/4拍。 音樂集成電路使用過程中應(yīng)注意的問題（1）音樂集成電路種類很多，每一個系列的集成電路的外形和接線方式一樣，但樂曲不同。（2）不同系列的音樂集成電路，它們的工作電壓差異較大，若大于這個電壓音調(diào)就會失真，～5V。（3）外接電阻阻值大小與輸出樂曲的音調(diào)有關(guān)，阻值小時音調(diào)高，阻值大時音調(diào)低，調(diào)試時應(yīng)注意阻值的選取。（5）音樂集成電路由CMOS電路構(gòu)成，因此焊接時應(yīng)將電烙鐵外殼可靠接地，或待電烙鐵燒熱后切斷電源用余熱進(jìn)行焊接。 晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑制作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，pn結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為整流二極管的擊穿現(xiàn)象。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。（1）正向特性 在電子電路中，將整流二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式稱為正向偏置。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，）以后，整流二極管才能直正導(dǎo)通。 （2）反向特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。當(dāng)整流二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。所以本設(shè)計將采用IN4007型鍺二極管。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。我們僅以NPN型硅三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對于硅管，）。如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流Ib的改變（，基極電流都是0）。另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效（因?yàn)闆]有偏置時集電極電流為0，不能再減小了）。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。三極管的工作狀態(tài)可以分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，根據(jù)三極管發(fā)射極和集電極偏置情況，可以判別其工作狀態(tài)：（1）對于NPN三極管來說，當(dāng)Ube≤0時，三極管發(fā)射極處于反向偏置，Ib≈0，三極管工作在截止區(qū)；（2）當(dāng)晶體三極管發(fā)射極處于正向偏置而集電極處于反向偏置時，三極管工作在放大區(qū)，Ic隨Ib近似作線性變化；（3）當(dāng)發(fā)射極和集電極均處于正向偏置狀態(tài)時，三極管工作在飽和區(qū)，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。 電磁繼電器的選用繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”，在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。在本設(shè)計中為了安全保護(hù)須在音樂集成電路中接入電磁繼電器，而繼電器的選用為了達(dá)到供電電壓的一致從而選用5V直流繼電器。當(dāng)無線接收模塊（LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊）收到無線發(fā)射模塊（彩色電視遙控器）的脈沖信號后，單片機(jī)接收到該脈沖信號后讓P27口上電，當(dāng)P27口有高電平輸出時，通過基極偏置電阻R1給三極管加一偏置電流，三極管Q1正向偏置，直流繼電器KA吸合，音樂集成電路發(fā)出報警信號，播放一遍音樂后便處在預(yù)警狀態(tài)，當(dāng)彈簧開關(guān)KM1受到外界振動信號觸發(fā)后將會再次接通音樂集成電路，達(dá)到電動車防盜報警的目的。5 安裝與調(diào)試安裝是產(chǎn)品開發(fā)結(jié)構(gòu)化的表現(xiàn)，合理的安裝可以節(jié)約空間，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊。硬件調(diào)試是指在硬件全部焊接好以后,檢查是否有焊錯、漏焊、虛焊、元件有沒有接錯、接反的過程。下面將介紹本設(shè)計中有關(guān)硬件和軟件部分的安裝與調(diào)試。 AT89C51單片機(jī)相關(guān)特性及參數(shù)介紹AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫Flash只讀存儲器和128字節(jié)的隨機(jī)存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。同時，AY89C51單片機(jī)還可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式：空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。GND：接地。作為輸出口用時，每腳可吸收8個TTL邏輯門電路。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1口為一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口輸出緩沖器能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏