【正文】 水銀開(kāi)關(guān)的原理很簡(jiǎn)單，在普通固定電路中均可用于信號(hào)觸發(fā)，但在本設(shè)計(jì)中，電動(dòng)車(chē)無(wú)線防盜報(bào)警器不可能完全保持水平狀態(tài)；并且水銀對(duì)人體及環(huán)境均有毒害，不適合在本設(shè)計(jì)中采用。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。振動(dòng)傳感器目前廣泛應(yīng)用的報(bào)警檢測(cè)傳感器，它內(nèi)部用壓電陶瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)，并通過(guò)LM358等運(yùn)放器放大并輸出控制信號(hào)。振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是將原始要測(cè)的機(jī)械量作為振動(dòng)傳感器的輸入量Mi，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量Mt，最后由機(jī)電變換部分再將Mt變換為電量E，如圖24所示。振動(dòng)傳感器具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動(dòng)檢測(cè)可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，器件的內(nèi)部均含有專(zhuān)用的控制芯片,應(yīng)用非常方便,可直接帶動(dòng)小功率負(fù)載,用一只三極管進(jìn)行電流放大后,即可驅(qū)動(dòng)繼電器或報(bào)警被大量應(yīng)用到汽車(chē)、摩托車(chē)、電動(dòng)車(chē)的防盜系統(tǒng)上，目前80％的車(chē)輛報(bào)警器都用這類(lèi)傳感器。因此將在第4章音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)觸發(fā)模塊的設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種，在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)接通電源后（~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,~，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)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(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。（3）自制簡(jiǎn)易蜂鳴器電路目前蜂鳴器被廣泛應(yīng)用與多種控制裝置和家用電器的特定功能指示。圖25 簡(jiǎn)易蜂鳴器電路基本電路如上圖所示，由R1～RCC2和2組成自激多諧振蕩器電路，產(chǎn)生的音頻振蕩信號(hào)經(jīng)Q3放大、驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷片發(fā)出響亮的蜂鳴聲。 f= 式（）改變其元件的參數(shù)，就可以得到自己滿意的聲調(diào)。在制作時(shí)，最好選用帶有助聲腔的蜂鳴器。按圖中所示數(shù)值，本電路可在3V～15V直流電壓范圍內(nèi)正常工作，其最大工作電流為45ma。揚(yáng)聲器是一種把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘?hào)的換能器件，揚(yáng)聲器的性能優(yōu)劣對(duì)音質(zhì)的高低影響很大。電動(dòng)式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理電動(dòng)式揚(yáng)聲器應(yīng)用最廣泛，它又分為紙盆式、號(hào)筒式[3]和球頂形三種。（1）紙盆式揚(yáng)聲器紙盆式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖26所示。當(dāng)處于磁場(chǎng)中的音圈有音頻電流通過(guò)時(shí)，就產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)和永久磁鐵的磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，使音圈沿著軸向振動(dòng)，由于揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低音豐滿、音質(zhì)柔和、頻帶寬，但效率較低。振動(dòng)系統(tǒng)與紙盆揚(yáng)聲器相似，不同的是它的振膜不是紙盆，而是一球頂形膜片。它的頻率高、音量大，常用于室外及廣場(chǎng)擴(kuò)聲。它具有聲音悅耳、外接元件少、價(jià)格低、功能全面及使用方便等特點(diǎn)，因而音樂(lè)集成電路在家用電器，時(shí)鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 本章小結(jié)本章對(duì)該設(shè)計(jì)的總體框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，并對(duì)該設(shè)計(jì)的各功能模塊擬采用和最終采用的方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過(guò)比較HF15/HJ15紅外收發(fā)組件和LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊確定了本設(shè)計(jì)的無(wú)線收發(fā)模塊；通過(guò)比較水銀開(kāi)關(guān)和振動(dòng)傳感器確定了本論文的信號(hào)觸發(fā)模塊；通過(guò)比較蜂鳴器、揚(yáng)聲器和音樂(lè)集成電路確定了本論文的報(bào)警電路模塊，而被選定的模塊元件將在下面幾章做詳細(xì)的介紹。它已轉(zhuǎn)移成型、體積小、重量輕和低電流消耗。 LRT15CTM4S紅外接收遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)模塊介紹本小節(jié)將詳細(xì)介紹LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊（見(jiàn)圖31）的主要特性、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。大致有①AV設(shè)備（如：電視，DVD播放機(jī)，音響，CD播放機(jī)，機(jī)頂盒等）；②家電（如：電腦，空調(diào)，照相機(jī)等）；③紅外遙控器控制玩具。表31 LR系列引腳配置和載波頻率在本設(shè)計(jì)中該元件要與單片機(jī)連接使用，完成報(bào)警系統(tǒng)的上鎖和解鎖過(guò)程，因此要選擇合適的工作電壓和輸入頻率，焊接電路板時(shí)應(yīng)考慮該電子元件的焊錫溫度，以免過(guò)高燒壞元件。表32 建議操作條件參數(shù)符號(hào)數(shù)值單位運(yùn)行電壓Vcc～V輸入頻率fin30～60kHz表33 極限參數(shù) (溫度=25℃)參數(shù)符號(hào)數(shù)值單位供電電壓Vcc7V輸出電流IoutmA運(yùn)行溫度Topr20～+80℃存儲(chǔ)溫度Tstg30～+85℃焊錫溫度Tsd270℃圖32方框圖發(fā)射裝置輸出波形 紅外模塊輸出波形 圖33 輸出波形LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊工作原理方框圖如圖31所示。通過(guò)限制器將突發(fā)的信號(hào)、過(guò)強(qiáng)的信號(hào)、誤操作所產(chǎn)生的大信號(hào)和聲反饋，按一定的比例進(jìn)行壓縮或限幅，解決了功率放大器過(guò)載問(wèn)題，從而保護(hù)了昂貴的功率放大器和揚(yáng)聲器。通過(guò)高峰活塞和比較器比較電壓，然后根據(jù)比較結(jié)果，把輸出電壓設(shè)定在數(shù)字高態(tài)。最后通過(guò)施密特觸發(fā)器對(duì)脈沖邊緣進(jìn)行整形和產(chǎn)生輸出方波脈沖，如圖33所示。①防止電壓包括任何噪音因素的影響，請(qǐng)將RC濾波器放在頂端. RC濾波器應(yīng)和Vcc引腳和GND引腳緊密聯(lián)接 ②ON/圖34 外部應(yīng)用電路*光照強(qiáng)度檢查檢測(cè)表面的紅外模塊是0 Lux（照度單位）圖35 抵達(dá)物距離試驗(yàn)條件LRT15CTM4S紅外遙控接收頭與紅外發(fā)射裝置的夾角θ直接影響傳輸?shù)木嚯x，夾角越小傳輸距離越遠(yuǎn)，當(dāng)夾角θ=0176。時(shí)傳輸距離為15m。（2）當(dāng)LRT15CTM4S系列受到一些干擾信號(hào)抑制時(shí)，它仍然可以接收數(shù)據(jù)信號(hào)。一些抑制LRT15CTM4S系列干擾信號(hào)的例子：①熒光燈信號(hào)電子鎮(zhèn)流器（參照?qǐng)D36，圖37 ） ②頻率為38KHz的連續(xù)信號(hào)或在其他任何頻率③直流燈（鎢燈泡或節(jié)能燈）圖36和圖37顯示的信號(hào)來(lái)自一個(gè)用60Hz電子鎮(zhèn)流器作用的熒光燈。如果燈的頻率在50kHz100kHz之間，那么通常的振蕩頻率是光學(xué)干擾信號(hào)，這個(gè)頻率是電氣振蕩驅(qū)動(dòng)電路鎮(zhèn)流器頻率的兩倍。所以這些燈將不會(huì)產(chǎn)生不理想的輸出脈沖。LRT15CTM4S紅外接收模塊的光電特性[6]見(jiàn)表34。0176。30176。45176。測(cè)試條件如表39所示。 （2）在非很濕的地方儲(chǔ)存和使用。 （4）電源和地線之間接入解耦冷凝器（47μf470μf）以減少供電線路噪音影響。因此，這里強(qiáng)烈推薦該接收模塊與周邊元件如電阻器，冷凝器，繼電器等共同使用。當(dāng)LRT15CTM4S紅外接收頭收到彩色電視遙控器的脈沖信號(hào)后，完成無(wú)線收發(fā)模塊的工作環(huán)節(jié)。4 音樂(lè)集成電路模塊設(shè)計(jì)音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊是該設(shè)計(jì)的信號(hào)觸發(fā)模塊和報(bào)警電路模塊的組合模塊，將彈簧開(kāi)關(guān)作為信號(hào)觸發(fā)模塊，音樂(lè)集成電路作為報(bào)警電路模塊。 音樂(lè)集成電路音樂(lè)集成電路是一種樂(lè)曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲(chǔ)的樂(lè)曲。 音樂(lè)集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理音樂(lè)集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖41所示，它由振蕩電路、音調(diào)發(fā)生器、包絡(luò)發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、速度控制、節(jié)奏發(fā)生器、存儲(chǔ)器（ROM）和前置放大器等組成。（1）振蕩電路振蕩電路與外接電阻R構(gòu)成完整的振蕩器，其振蕩頻率與R阻值的大小有關(guān)，一般振蕩頻率為5OkHz或10OkHz，振蕩頻率是音調(diào)發(fā)生器和節(jié)奏發(fā)生器的時(shí)間基準(zhǔn)，該頻率用作音調(diào)、節(jié)奏、速度的時(shí)間基礎(chǔ)，它直接影響樂(lè)曲的質(zhì)量。音調(diào)頻率范圍一般包括兩個(gè)八度音音階。音調(diào)信號(hào)和節(jié)奏信號(hào)經(jīng)包絡(luò)發(fā)生器形成合成音樂(lè)信號(hào)后輸送給驅(qū)動(dòng)電路。（5）速度控制速度控制可提供與放音速度相匹配的速度，這種速度已按編好的程序固化在集成電路內(nèi)，不能由外部選擇?！　。?）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(ROM)的存儲(chǔ)容量有64字七位的，也有512字七位的不等，其中四位用于控制音調(diào)發(fā)生器，三位用于控制節(jié)奏發(fā)生器，同時(shí)也提供自停信號(hào)。因此選購(gòu)時(shí)最好臨時(shí)搭接外圍元件視聽(tīng)一下曲調(diào)是否滿意。使用時(shí)應(yīng)注意正確選擇工作電壓，才能保證集成電路的正確工作。（4）有的系列電路雖能驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，但輸出的電流極小，對(duì)于這類(lèi)集成電路在外接功放時(shí)要注意。 音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)該模塊用到了整流二極管[7]、晶體三極管、直流繼電器及音樂(lè)集成電路等電器元件，下面將對(duì)各個(gè)元件的工作原理及型號(hào)的選用做詳細(xì)的介紹。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。二極管最重要的特性就是單向?qū)щ娦?。下面通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明二極管的正向特性和反向特性。當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，整流二極管仍然不能導(dǎo)通，流過(guò)二極管的正向電流十分微弱。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（，），稱(chēng)為二極管的“正向壓降”。整流二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過(guò)二極管，稱(chēng)為漏電流。在本設(shè)計(jì)中對(duì)整流二極管并沒(méi)有太多的性能要求，只要具備了二極管的單向?qū)щ娦跃涂梢粤?，在電路中起到保護(hù)電子元件的作用。 晶體三極管的選用晶體三極管[8]是一種電流放大器件，有集電極C，基極B，發(fā)射極E三個(gè)極。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，使用最多的是硅NPN和PNP兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的。圖42 NPN型硅三極管引腳圖如上圖42所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。三極管的放大作用就是：集電極電流Ic受基極電流Ib的控制，并且基極電流Ib很小的變化，會(huì)引起集電極電流Ic很大的變化，Ic 的變化量與Ib變化量之比稱(chēng)作三極管的放大倍數(shù)β。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。 三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路?；鶚O電流Ib就可以認(rèn)為是0。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流Ib的變化，而基極電流Ib的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流Ib變小時(shí)，集電極電流Ic就可以減??；當(dāng)輸入的基極電流Ib增大時(shí)，集電極電流Ic就增大。 對(duì)于PNP型三極管，分析方法類(lèi)似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反。在本設(shè)計(jì)中三極管選用型號(hào)為S9014 NPN型硅三極管。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。本設(shè)計(jì)中音樂(lè)集成電路的設(shè)計(jì)如圖43所示。圖43 音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊 本章小結(jié)本章對(duì)音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊所采用的整流二極管、晶體三極管、直流繼電器及音樂(lè)集成電路等電器元件的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并設(shè)計(jì)了適合本設(shè)計(jì)所需的音樂(lè)集成電路報(bào)警模塊，講解了該模塊的工作原理。調(diào)試對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)是必須的，也是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中非常重要的一部分，主要分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。軟件調(diào)試是指在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中及時(shí)改正測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)的軟件錯(cuò)誤。 硬件安裝本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的核心，下面將介紹AT89C51單片機(jī)的相關(guān)特性及參數(shù)。圖51 AT89C51單片機(jī)引腳圖?與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ?4K字節(jié)可反復(fù)擦寫(xiě)Flash只讀存儲(chǔ)器 ?1000次擦寫(xiě)周期?數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年?全靜態(tài)工作：0Hz～24Hz?三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器?1288位內(nèi)部RAM?32可編程I/O線?兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?6個(gè)中斷源 ?可編程串行通道?低功耗空閑和掉電模式?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路AT89C51單片機(jī)提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃存，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)向量?jī)蓸O中斷機(jī)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。引腳功能[9]說(shuō)明VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開(kāi)路雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。當(dāng)端口寫(xiě)1可作為高阻抗輸入端用。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用，并當(dāng)某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)回輸出一個(gè)電流。P2口：P2口為一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口使用，并當(dāng)某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)回輸出一個(gè)電流。在Flash編程和程序檢驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高位地址和其他控制信號(hào)。P3口還接收一些用于Flash閃存編程和程序檢驗(yàn)的控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。該位置位后，只有一條OVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。PSEN：程序存儲(chǔ)允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，