【正文】 口還具有第二功能： 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 12 ： RXD，串行輸入通道； ： TXD，串行輸出通道； ： INT0，外部中斷 0； ： INT1，外部中斷 1； ： T0，計數(shù)器 0 外部中斷輸入； ： T1，計數(shù)器 1 外部中斷輸入； ： WR，外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通； ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 復位電路與時鐘電路 1）時鐘電路 單片機的時鐘信號通常有兩種形式：內部振蕩方式和外部震蕩形式。在引腳XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，就構成了內部振蕩電路如圖 32 所示。圖中兩個電容均為 30pF 的磁片電容，起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。晶振采用串口時常使用的頻率為 。 圖 32 單片機時鐘振蕩電路 2）復位電路 復位工作原理：在上電的瞬間， RC 電路充電， RST 引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要 RST端保持兩個時鐘周期以上的高電平，就能使單片機有效復位。上電復位與按鈕復位電路如圖 33 所示。 圖 33 單片機復位電路 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 13 無線發(fā)送、接收電路設計 PT2272 芯片介紹 PT2262/2272 是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編碼 集成芯片 ， PT2262/2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 、 高電平 、低電平 ),任意組合可提供 38=531441 地址碼 ,PT2262 最多可有 6 位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。 編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT 腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時， PT2262 不接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下時， PT2262 得 電工作，其第 17腳輸出經(jīng)調制的串行數(shù)據(jù)信號，當 17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調制）相當于調制度為 100％ 的調幅。 PT2272 特點 ： CMOS 工藝制造，低功耗 外部元器件少 RC 振蕩電阻 工作電壓范圍寬 ： 數(shù)據(jù)最多可達 6 位 地址 配對 碼最多可達 531441 種 解碼電路 PT2272 引腳圖 如圖 34 所示。 PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能， L4/M4/L6/M6 之分，其中 L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。 M 表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應，可以用于類似點動的控制。后綴的 6和 4表示有幾路并行的控制通道，當采用 4 路并行數(shù)據(jù)時 （ PT2272M4)，對應的地址編碼應該是 8 位，如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時 (PT2272M6)，對應的地址編碼應該是 6 位。 我們在設計中選用PT2272/M4 解碼芯片。 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 14 圖 34 PT2272 引腳功能圖 表 31 PT2272 各引腳功能 名稱 管腳 說 明 A0A11 1 1013 地址管腳 , 用 于 進 行 地 址 編 碼 , 可置為“0”,“1”,“f”( 懸空 ), 必須與 2262 一致 ,否則不解碼 D0D5 7 1013 地址或數(shù)據(jù)管腳 ,當做為數(shù)據(jù)管腳時 ,只有在地址碼與 2262 一致 ,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與 2262 數(shù)據(jù)端對應的 高電平 ,否則輸出為低電平 ,鎖存型只有在接收到下一 數(shù)據(jù)才能轉換 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負端（－） DIN 14 數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端 OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端； VT 17 解碼有效確認 輸出端（常低）解碼有效變成高電平 （瞬態(tài)） PT2262 芯片介紹 PT2262/2272 是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用 解碼電路， PT2262/2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ,接高電平 ,接低電平 ),任意組合可提供 531441 地址碼 ,PT2262 最多可有 6 位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 15 定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路 編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT 腳才輸出高電平，與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時， PT2262 不接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下時， PT2 262 得電工作，其第 17腳輸出經(jīng)調制的串行數(shù)據(jù)信號，當 17 腳為高電平 期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當 17 腳為低平期間 315 MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ ASK 調制）相當于調制度為 100％的 調幅。 PT2262 特點 ： CMOS 工藝制造，低功耗 外部元器件少 RC 振蕩電阻 工作電壓范圍寬： 數(shù)據(jù)最多可達 6 位 地址碼最多可達 531441 種 功能引腳圖如圖 35 所示。 圖 35 PT2262 引腳功能圖 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 16 管腳說明 如表 32 所示 表 32 PT2262 各引腳功能 名稱 管腳 說 明 A0A11 1 1013 地址管腳 ,用于進行地址編碼 ,可置為“0”,“1”,“f”(懸空 ), D0D5 7 1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個為 “1”即有編碼發(fā)出， 內部下拉 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負端（－） TE 14 編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射， 低電平有效； OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決 定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端； Dout 17 編碼輸出端（正常時為低電平） 在具體的應用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進行適當?shù)恼{節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長 .推薦值 :2262/、2262/、 2262/、 270K2262/。 無線發(fā)射電路 [4] 無線 數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為 315M，采用聲表諧振器 SAW 穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當環(huán)境溫度在－ 25～＋ 85 度之間變化時，頻飄僅為 3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的 LC 振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質微調電容，溫差變化及振動也很難保證已調好的頻點不會發(fā)生偏移。 無線 數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍 3～ 12V，當電壓變化時發(fā)射頻率基本不變 ,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調整就能穩(wěn)定地接收。當發(fā)射電壓為 3V 時，空曠地傳輸距離約 20～ 50 米，發(fā)射功率較小，當電壓 5V 時約 100～ 200 米，當電壓9V 時約 300～ 500 米，當發(fā)射電壓為 12V 時，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約 60 毫安，空曠地傳輸距離 700～ 800 米，發(fā)射功率約 500 毫瓦。當電壓大于 l2V 時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠，比較適合惡劣條件下進行通訊。天線最好選用 25 厘米長的導線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信號傳輸時收很多因素的影響，所以一西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 17 般實用距離只有標稱距離的 20％甚至更少，這點需要在開發(fā)時注意考慮。 無線 發(fā)射模塊最好 布局在主板的邊緣，若 采用單獨模塊也最好 垂直安裝在主板的邊緣，應離開周圍器件 5mm 以上，以免受分布參數(shù)影晌。 無線發(fā)射 模塊的傳輸距離與調制信號頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約 800 米，在有障礙的情況下，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過程中的折射和反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離。 如圖 36 所示 圖 36 無線編碼發(fā)射模塊原理圖 無線接收電路 數(shù)據(jù)無線 接收模塊 可選用 超再生接收 無線接收模塊 電路 ，它 的工作電壓為 5 伏，靜態(tài)電流 4 毫安，接收靈敏度為－ 105dbm，接收天線最好為 25～ 30 厘米的導線，最好能豎立起來 。 模塊 電路的優(yōu)點： 天線輸入端有選頻電路，而不依賴 1/4 波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 18 輸出端的波形相對比較干凈，干擾信號為短暫的針狀脈沖，所以抗干擾能力較強。 無線接收 模塊自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號的侵入。 采用帶骨架的銅芯電感將頻率調整到 315M 后封固，這與采用可調電容調整接收頻率的電 路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機械振動性能都有極大改善?？烧{電容調整精度較低，只有 3/4 圈的調整范圍，而可調電感可以做到多圈調整?？烧{電容調整完畢后無法封固，因為無論導體還是絕緣體，各種介質的靠近或侵入都會使電容的容量發(fā)生變化，進而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調電容在受到振動時定片和動片之間發(fā)生位移；溫度變化時熱脹冷縮會使定片和動片間距離改變；濕度變化因介質變化改變容量；長期工作在潮濕環(huán)境中還會因定片和動片的氧化改變容量，這些都會嚴重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調電感就可解決這些問題，因為電感可以在調整完 畢后進行封固，絕緣體封固劑不會使電感量發(fā)生變化。 無線模塊也可以自行制作，其等效電路圖如 37 所示。 圖 37 無線接收模塊電氣原理圖 當無線模塊接收到信號時，由 “ date” 端，數(shù)據(jù)輸出，經(jīng)解碼芯片 PT2272 解碼對比。由“ D0、 D D D3”輸出。電氣原理圖如圖 36 所示。例如：解碼輸出時“ 0001”，則對應的是“ 1 號住戶”出現(xiàn)盜情或非法人員進入“ 1 號住戶”家中。 西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 19 圖 38 解碼電氣原理圖 檢測與數(shù)據(jù)采集電路設計 熱釋電人體紅外傳感器 熱釋電人體紅外傳感一般都采用差動平衡結構，由敏感元件、場效應管，高值電阻等組成，如圖 39 所示。 圖 39 熱釋電人體紅外傳感器的結構 敏感元件 敏感元件， 主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm的探測元件 [5]。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內的場效應管放大西南科技大學城市學院本科生畢業(yè)論文 20 后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方 安裝 一 個 透鏡， 通過透鏡的外來紅外輻射只會聚在一個敏感元上，它所產(chǎn)生的信號不致抵消。熱釋電人體紅外傳感器的特點是它只在由于外間的輻射而引起它本身的溫度變化時，才給出一個相應的電信號，當溫度的變化趨于穩(wěn)定后就再沒有信號輸出，所以說熱釋電信號與它本身的溫度的變化率成正比。 濾光窗 [6] 熱釋電人體紅外傳感器中的敏感元件是一種廣譜材料，能探測各種波長的輻射。為了使傳感器對人體最敏感，而對太陽、電燈光等有抗干擾性，傳感器采用了濾光片作窗口，即 濾光窗。濾光片是在 S 基板上鍍多層膜做成的。每個物體都能發(fā)出紅外輻射，其輻射最強的波長滿足維恩位移定律： λ μ (31) 式中，λ m 為最大波長， T 為絕對溫度。 人體溫度約為 36℃～ 37℃，即 309K～ 310K，其輻射的紅外波長 : λ ～ μ ～ μ (32) 可見，人體輻射的紅外線最強的波長正好在濾波片的響應波長 m～ 14μ m的中心處。故濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過，而阻止太