【正文】 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)檢測可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，器件的內(nèi)部均含有專用的控制芯片 ,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、摩托車、電動(dòng)車的防盜系統(tǒng)上，目前 80％的車輛報(bào)警器都用這類傳感器。因此將在第 4章音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中對信號(hào)觸發(fā)模塊的設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹。揚(yáng)聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動(dòng)式（即動(dòng)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(dòng)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(hào)筒式揚(yáng)聲器 號(hào)筒式揚(yáng)聲器其結(jié)構(gòu)如圖 27 所示，它由振動(dòng)系統(tǒng)（高音頭）和號(hào)筒兩部分構(gòu)成。振膜的振動(dòng)通過號(hào)筒（經(jīng)過兩次反射 ）向空氣中輻射聲波。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 音樂集成電路 通過比較揚(yáng)聲器和音樂集成電路的外接元件數(shù)量、價(jià)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(jì)的報(bào)警電路模塊，該模塊將在第 4 章音樂集成電路報(bào)警模塊設(shè)計(jì)中做詳細(xì)介紹。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 3 無線收發(fā)模塊 設(shè)計(jì) 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）供電電壓 V～ 之間 ； （ 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(hào)輸入后，通過自動(dòng)增益控制器保證通道內(nèi)的信號(hào)同步放大穩(wěn)定動(dòng)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(hào)，得到單一頻段的理想信號(hào)，保證了信號(hào)傳輸?shù)恼_。 通過積分器將前后信號(hào)疊加。 外部應(yīng)用電路 （ 1）該元件的外部應(yīng)用電路如圖 34 所示。時(shí)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(hào)。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(hào)如圖 36和圖 37所示。不過敏感性會(huì)根據(jù)干擾信號(hào)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(hào) 條件 最小 典型 最大 單位 供電電壓 Vcc 5 V 供電電流 Icc 無信號(hào)輸入 1 mA 包過濾器中心頻率 fo 3 fo 3 % 峰值波長 λ p 940 nm 高層次的輸出電 Voh 圖 V 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 壓 低層次的輸出電壓 Vol 圖 V 高層次輸出脈沖寬度 Twh 圖 450 600 750 μ s 低層次輸出脈沖寬度 Twl 圖 450 600 750 μ s 到達(dá)物距離 L 圖 177。 28 m 圖 177。 22 m 圖 177。 15 m 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(shí)，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，反之越小；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。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 表 35靈敏度供電電壓 表 36電源電流電壓 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=500h ①，② 低溫 Ta=25, Vcc= t=500h ①，②高氣溫 /高濕度 Ta=+80 ℃ 90%RH, Vcc= t=500h ①，②鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 熱循環(huán) Ta=30℃ ()+85℃ () 20圈 ②，③ 屬性測試 高度 =75cm 3次 ④ ①負(fù)載測試的供電電壓是 5V ②光電學(xué)特性正常條件下應(yīng)在停止 2小時(shí)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 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)無線接收模塊 的設(shè)計(jì)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(jì)無線收發(fā)模塊的 LRT15CTM4S電子元件的一般特性外部尺寸等物理特性， 并根據(jù)其特性設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊。下面將對該部分的設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。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。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 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(chǔ)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(hào)，包絡(luò)信號(hào)的形狀決定著樂曲的音色。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 （ 4）驅(qū)動(dòng)電路 不同的集成電路驅(qū)動(dòng)電路各不相同，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動(dòng)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(chǔ)器（ ROM）的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制 ROM 地址時(shí)鐘，如 1/ 1/ 3/ 3/ 4拍。因此選購時(shí)最好臨時(shí)搭接外圍元件視聽一下曲調(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，對于這類集成電路在外接功放時(shí)要注意。 整流二極管的選用 整流二極管的工作原理 晶體二極管為一個(gè)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(shí)，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(shí)， 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。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 （ 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(huì)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”，鍺管約為 ，硅管約為 ）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(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)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(huì)急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。所以本設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)箭頭來表示電流的方向。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā) 射極之間，這就會(huì)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(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。首先是由于三極管 BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)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，常取 ）。但實(shí)際中要放大的信號(hào) 往往遠(yuǎn)比 要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流 Ib的改變（因?yàn)樾∮?，基極電流都是 0）。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號(hào)放大，而對減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為 0， 不能再減小了）。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。 三極管的工作狀態(tài)的判斷方法 三極管的工作狀態(tài)可以分為三個(gè)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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(dòng)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(dòng)開關(guān)”，在電路中起著 自動(dòng)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(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)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(jì)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(hào)后，其 Vout腳輸出 高脈沖信號(hào)，單片機(jī)接收到該脈沖信號(hào)后讓 P27口上電，當(dāng) P27口有高電平輸出時(shí)，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(bào)警信號(hào)，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(dòng)信號(hào)觸發(fā)后將會(huì)再次接通音樂集成電路，達(dá)到電動(dòng)車防盜報(bào)警的目的。 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 圖 51 AT89C51 單片機(jī)引腳圖 5 電路與編程 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)。 主要特性 ? 與 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ? 4K 字節(jié)可反復(fù)擦寫 Flash 只讀存 儲(chǔ)器 ? 1000 次擦寫周期 ? 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 ? 128 8 位內(nèi)部 RAM ? 32 可編程 I/O線 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 28 ? 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 功能特性概述 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