【正文】 第三章 系統(tǒng)硬件設計 16 增益、低噪聲低頻放大器放大后，才能進一步處理，一般來講，要求放大器的增益為60~70dB,帶寬 ~7HZ。采用單電源供電。 電路的上下限截至頻率為： FH=1/R12C7,FL=1/R7C4 在單電源供電的情況下，外加電壓分壓器后，可保證運放輸出電壓有較大的動態(tài)范圍。與 ICA 一樣， ICB 為了保證運放輸出電壓有較大的動態(tài)范圍，同樣設置了分壓器。在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生越變。 南昌工程學院本科畢業(yè)論文 17 圖 35 比較電路 原理分析 本系統(tǒng)應用 LM324 剩余的兩個集成運算比較器構(gòu)成了一個雙限電壓比較器。當輸入電壓 VO15 引腳電壓時，比較器輸出高電平；當 VO113 腳電壓時，比較器也輸出高電平 。如圖 36 所示： 圖 36 當人體通過菲涅爾透鏡組成的傳感器現(xiàn)場時，傳感器輸出一交變信號。所以兩引腳電壓的差值越接近 1/2VCC，電路的靈敏度越高，但容易因噪聲干擾第三章 系統(tǒng)硬件設計 18 產(chǎn)生誤動作，若兩引腳的差值遠離 1/2VCC，電路的可靠性將提高，但靈敏度降低。傳感器給出的噪聲電壓，是指傳感器噪聲輸出的信號經(jīng)過70dB 以上的放大后的噪聲電壓的峰 峰值。 聲音報警電路 主要電路元件介紹 三極管 SS8050 是一種常用的普通三極管。 實現(xiàn)功能 此電路通過接受單片機傳送來的電平信號，驅(qū)動高音報警器 使高音喇叭發(fā)聲從而達到報警效果。 圖 37 聲音報警電路 南昌工程學院本科畢業(yè)論文 19 原理分析 如下圖 37 所示：高音報警電路選用 12V 的高音喇叭作為報警裝置，使用 SS8050大功率三極管做驅(qū)動電路，當 SPK 為高電平時，三極管導通，傳送信號至高音報警器使高音報警器發(fā)聲報警。本系統(tǒng)中經(jīng)過軟件設置使報警器真實模擬了聲音頻率均勻拉高，還原、再拉高的過程。實現(xiàn)報警器聲音非常逼真。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）之間的互動關(guān)系。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。 繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、 阻抗 、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應機構(gòu)（輸入部分）；有能對被控電路實現(xiàn) “通 ”、 “斷 ”控制的執(zhí)行機構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅(qū)動的中間機構(gòu)（驅(qū)動部分）。 2） 放大：例如，靈敏型繼電器、 中間繼電器 等，用一個很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。 4） 自動、遙控、監(jiān)測：例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程第三章 系統(tǒng)硬件設計 20 序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運行。 其電路原理圖設計如圖 38 所示。這里我們照樣使用三極管驅(qū)動繼電器工作。當電流消失時，其感應電動勢會對電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。續(xù)流 二極管并聯(lián)在線兩端，當流過線圈中的電流消失時，線圈產(chǎn)生的感應電動勢通過二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。 在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端，當電感線圈斷電時其兩端的電動勢并不是立即消失，此時殘余電動勢通過一個二極管釋放，起這種作用的二極管叫續(xù)流二極管。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個小 LED 發(fā)光二極管，通過控制不同的LED 的亮滅來顯示 出不同的字形。而共陽極就是將八個 LED 的陽極連在一起。 圖 39 八段數(shù)碼管引腳圖 其中引腳圖的兩個 COM 端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，共陽數(shù)碼管將其接正 5 伏電源。顯示時，都從段選線送入字符編 碼，而選中哪個位選線，那個數(shù)碼管便會被點亮。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字 0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為 00111111，即 0x3f；共陽數(shù)碼管的字符編碼為 11000000，即 0xc0。電路原理圖如圖 310 所示。因為數(shù)碼管是由發(fā)光二極管按照一定的順序排列制成的元件，每個發(fā)光二極管的內(nèi)阻非常小，正常工作電流大致在10~25mA，如不串入限流保護電阻，直接連接很有可能瞬間燒壞數(shù)碼管。其中 U=5V,I=（ 10~15） mA,可得 R=330~500 歐。 10K 電阻為上拉電阻，以保證 P0 口可以輸出高電平。 主要 電路元件介紹 L7805CV 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，他的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個直流穩(wěn)壓電源 ,他的輸出電壓恰好為 5v，剛好是 51 系列單片機運行所需的電壓，他有很多的系列如 ka7805， ads7805， cw7805 等，性能有微小的差別，用的最多的南昌工程學院本科畢業(yè)論文 23 還是 7805，下面我簡單的介紹一下他的 3 個引腳以及用它來構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。 圖 311 L7805CV 引腳圖 實現(xiàn) 功能 通過此電路為整個電路各個模塊提供其工作所需電壓。 圖 312 供電電源電路 原理分析 如下圖 312 所示，本系統(tǒng)采用 L7805CV 來做電壓芯片，因為其輸出電流可達 ,可滿足本系統(tǒng)各個電路部分 5V 的供電電壓。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。 第三章 系統(tǒng)硬件設計 24 單片機最小系統(tǒng) 主要電路元件介紹 石晶振蕩 Y1（石英晶振即所謂石英晶體諧振器和 石英晶體時鐘振蕩器的統(tǒng)稱） ，它是利用具有 壓電效應 的石英晶體片制成的。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代 LC(線圈和電容 )諧振回路、濾波器等。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件 。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫 壓電效應 。由于石英晶體化學性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準確。他們的機電效應是機 電 機 電 ..的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場 磁場 的不斷轉(zhuǎn)換。由于石英晶體的損耗非常小，即 Q 值非常高，做振蕩器用時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。利用中斷方式可以實現(xiàn) 報警持續(xù)時間未到 10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。 南昌工程學院本科畢業(yè)論文 25 圖 313 單片機最小系統(tǒng) 原理分析 如下圖 313 所示，單片機的采用得是 5V 電源供電，時鐘電路（也就是振蕩電路）采用的是 晶振，它可以向單片機提供一個正弦波信號作為基準，來決定單片機的執(zhí)行速度。其復位電路采用的是混合復位電路，在上電的時候就會自動復位，也可進行手動復位。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 26 第四章 系 統(tǒng)軟件設計 單片機程序語言設計 單片機匯編語言程序設計的基本步驟 單片機匯編語言程序設計的基本步驟如下： (1) 設計任務的分析、確定思路或算法。 (3) 編寫源程序。 (4) 源程序的匯編和調(diào)試。 匯編語言程序設計方法 (1) 匯編程序的基本結(jié)構(gòu)總是簡單程序、分支程序、循環(huán)程序、查表程序、子程序、中斷程序等結(jié)構(gòu)化的程序模塊有機組成的。 (3) 自上而下逐漸求精。 Keil uVision2 具有強大的仿真功能，可不接硬件電路直接進行用戶程序仿真，也可利用硬件仿真器 (用Monitor51 協(xié)議，需硬件支持 )，通過連接單片機硬件電路，在仿真器中載入項目程序后進行實時仿真 調(diào)試。啟動 uVision2，選擇 Project→ New Project 菜單項，打開對話框，輸入項目文件名并選擇保存路徑。 (2)在項目中添加源程序文件。輸入源程序，然后把程序保存在項目所在的目錄中，為文件取一個名，若是 C 語言編寫的程南昌工程學院本科畢業(yè)論文 27 序，擴展名為 .C，若是匯編語 言編寫的程序，擴展名為 .ASM。 (3)項目的編譯、鏈接。 報警系統(tǒng)的 程序設計 主程序流程圖 如下圖 41 所示 :在開機后，單片機首先進行初始化，將數(shù)碼管、高音警報器、炫目燈等外設關(guān)閉，同時將中斷總允許位、外部中斷 0 允許位和定時計數(shù)器 T1 開啟，關(guān)閉外部中斷 1 允許位和定時計數(shù)器 T0。方便對報警器進行布防與撤防功能。 按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知 系統(tǒng)主程序工作流 程圖如圖 41 所示； 第四章 系統(tǒng)軟件設計 28 中斷函數(shù)流程圖 下圖 4 43 為中斷函數(shù)流程圖： 系統(tǒng)初始化 聲光報警結(jié) 束 檢測外部有 無信號輸入 聲光報警是否持續(xù) 10 秒 開始 啟動聲光報警電路開始報警 是否還有檢測信號等待下次報警 結(jié)束 Y N N Y Y N 圖 41 主程序工作流程圖 南昌工程學院本科畢業(yè)論文 29 圖 43 外部中斷 0請求 打開外部中斷 1允許位，并將數(shù)碼管、高音報警器、炫目燈關(guān)閉。同時開啟定時中斷 0 允許位 延時 10S 關(guān)閉各個外設 定時中斷T0 請求 T0 重裝初值、高音報警器取反 圖 42 第五章 總結(jié) 30 第五章 總結(jié) 本設計采用 KeilC51 開發(fā)系統(tǒng)，完成了各個程序模塊規(guī)劃及各模塊的設計與編程，同時實現(xiàn)了對整個信號處理過程的編程與調(diào)試。 本設計研究了一種基于單片機技術(shù)的紅外無線防盜報警器 。平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖捷斎雴纹瑱C，作為單片機的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機內(nèi)部軟件編程處理后，單片機輸出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警。 南昌工程學院本科畢業(yè)論文 31 參考文獻 [1] 張軍 . 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[21] Carl The Essential Guid To RF and Wireless( Second Edition) 中譯本、劉志華等譯，清華大學出版社 [22] Mano.《 Digital Design》 (Third Edition) Higher Education Press， 2020. 南昌工程學院本科畢業(yè)論文 33 致 謝 此次論文的整個過程是在袁康敏老師悉心指導下完成的。在此，我向袁老師表示衷心的感謝 ! 通過本次畢業(yè)設計，我增強了理論與實踐結(jié)合的能力，設計過程中遇到各種問題在指導老師的幫助下得以解決，鍛煉了我的意志，更使我增強了信心 。在這個溫馨和睦的集體中，我們團結(jié)互助，才取得了今天的成績