機械類畢業(yè)論文完整版

./本科畢業(yè)論文自動開合迎客花控制系統(tǒng)設(shè)計TheDesignofAutomaticOpeningandClosingofWelcomingFlowersControlSystem系〔院名稱：專業(yè)班級：學(xué)生：xx學(xué)生學(xué)號：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師職稱：教授20XX5月.目錄17715中文摘要、關(guān)鍵詞110785英文摘要、關(guān)鍵詞212306引言330656第1章概述4279371.1國外研究現(xiàn)狀 4237881.1.1國研究現(xiàn)狀 4159251.1.2國外研究現(xiàn)狀 6263861.2本設(shè)計意義 710817第2章方案論證9316292.1主控部分 9313712.2人體靠近檢測部分 968142.3語音播報部分 9169492.4電機部分 9223222.5電機驅(qū)動部分 10192962.6無線遙控部分 104625第3章元件簡介11241293.1單片機AT89S5211151273.2TC8831F語音芯片 13147993.3菲涅爾鏡片 16127163.4熱釋電紅外傳感器RE200B1748563.5BISS0001紅外傳感信號處理器 18260123.6步進電機28BYJ-4820221503.7ULN2003A2092053.8PT2262/2272編解碼芯片212837第4章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計2360434.1電源模塊設(shè)計 23234974.2單片機最小系統(tǒng)模塊設(shè)計 239414.3數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計 24229514.4熱釋電傳感器模塊設(shè)計 25117684.5步進電機驅(qū)動模塊設(shè)計 26124744.6語音錄播模塊設(shè)計 27250914.7功放模塊設(shè)計 28141934.8無線控制模塊設(shè)計 29310984.9硬件電路測試 31127594.9.1測試方法 31320074.9.2測試流程 3212176第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計33186495.1總體設(shè)計 33252845.2熱釋電傳感器模塊觸發(fā)中斷響應(yīng)子程序設(shè)計 34149455.3步進電機控制子程序設(shè)計 34326065.4語音錄播子程序設(shè)計 35228085.5無線遙控子程序設(shè)計 36279795.6軟件調(diào)試 37149155.6.1調(diào)試問題 37116715.6.2軟件調(diào)試 378212結(jié)論384513致395788參考文獻40.自動開合迎客花控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：本設(shè)計給予現(xiàn)在市場上的手動開合花,設(shè)計出一種能全自動開合的迎客花。該迎客花的功能是當(dāng)客人靠近時,迎客花自動開放,并播放主人的歡迎詞。為增加迎客花的時尚性和傳奇色彩,本設(shè)計還為該迎客花增加了一項功能,即通過遙控來控制迎客花花朵的開合,實現(xiàn)了人們操控花朵開合的愿望,為迎客花增添了一份把玩的樂趣。為實現(xiàn)上述功能要求,本設(shè)計需要檢測人體靠近的模塊,電機控制花朵開合模塊,錄制播放主人語音模塊,無線遙控花朵開合模塊。熱釋電人體紅外傳感器檢測人體靠近和移動,步進電機精確控制花朵的開放和閉合,語音處理芯片TC8831F和動態(tài)數(shù)據(jù)存儲器TC514100進行語音的錄制和播放,編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272組成的無線發(fā)射模塊和無線接收模塊遙控花朵開放與閉合,主控制芯片采用51系列單片機AT89S52。關(guān)鍵詞：迎客花；熱釋電人體紅外傳感器；單片機。TheDesignofAutomaticOpeningandClosingofWelcomingFlowersControlSystemAbstract：Thedesignmanualonthemarkettodaytogiveopeningandclosingofflowerscanbedesignedtofullyautomaticopeningandclosingofawelcomingflower.Thewelcominggueststospenditwhenclose,welcomingflowersautomaticallyopenandplaytheownerofwelcome.Toincreasethewelcomingflowersandlegendaryfashion,thedesignalsoaddedaflowerforthewelcomingfunction,remotewelcomingfloweringclosed,peoplerealizedthedesiretocontrolopeningandclosingofflowers,theflowersaddawelcomingwereplayingforfun.Toachievethesefunctionalrequirements,thedesignofthemodulestobedetectednearthebody,motorcontrol,openingandclosingofflowers,playinghosttorecordvoice,wirelessremotecontrolopeningandclosingofflowers.Pyroelectricinfraredsensorstodetectthebodyclosetothebodyandmovement,precisecontrolofthesteppermotoropenandclosedflowers,voiceprocessingchipsanddynamicdatamemory,voicerecordingandplayback,encodinganddecodingchipscomposedofwirelesstransmitterremotecontrolmoduleandwirelessreceivermoduleflowersopenandclosed,themaincontrolchip51seriesAT89S52.Keywords：welcomingflowers;pyroelectricinfraredsensor;Microcontroller.引言迎客花顧名思義就是歡迎遠道而來的友人,就像迎客松一樣收到很多人的青睞,但鑒于客觀條件,不可能把迎客松搬到家里,迎客花就更多的被應(yīng)用到生活里,來達到表達對客人的尊敬。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,人民生活水平的不斷提高和科技水平的不斷進步,居民家庭為點綴生活、美化居室,時常擺放工藝盆景花,這些盆景花形象逼真,常開不衰,給人以一定的視覺享受。近年來,用布料做的絹花開始興起,柔軟的布料和仿真的顏色很快占領(lǐng)了塑膠仿真花的市場份額,絹花的發(fā)展史從開始的大工廠操作到今天的幾個人的小加工廠都可以生產(chǎn),利潤已經(jīng)被壓縮到純?nèi)斯べM了。很多人在想盡辦法,絞盡腦汁找新材料、新造型來重新占領(lǐng)市場。但上述仿真花都是靜態(tài)的,缺乏一種動態(tài)美,沒有生氣。一種自動開合花應(yīng)運而生,它類似于含羞草特性,花朵能自動進行開合,效果逼真,生氣勃勃,給人以充分的視覺享受20XX1月19日,在市專利事務(wù)所批準(zhǔn)了一種叫做自動開合盆景花。該設(shè)計的盆景花能進行徐徐開合,效果逼真,生氣勃勃,可以給人以充分的視覺享受,具有較高的觀賞價值,但是美中也有不足,是手動操作其花朵的開合,沒有完全實現(xiàn)花朵開合的自動性。20XX3月23日,在國外出現(xiàn)了一種叫做仿真水陸開合花的專利,該設(shè)計提供一種一至多朵且開合容易,壓縮氣囊不易損壞的仿真水陸開合花,具有結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計緊湊,更適合做多花朵湖譚荷花,仿真樹花等。而且電機可遠離花朵而設(shè),適合水中或陸地上裝飾景觀,適合點綴美化綠態(tài)環(huán)境等?，F(xiàn)在市場上出現(xiàn)一種能開合的盆景花,但是它主要是通過開關(guān)手動控制,以此實現(xiàn)花朵的開合,這種花雖有一定的動態(tài)美,能給人留下一種脫離自然的感覺,但是這種花是通過人工操作。本設(shè)計一舉解決上述問題。采用熱釋電人體紅外傳感器,當(dāng)人體靠近時,熱釋電人體紅外傳感器模塊向單片機發(fā)出信號,單片機控制電機轉(zhuǎn)動,花朵自動開放,展現(xiàn)"含羞"特性,對人有所反應(yīng),有所動作,效果逼真,生氣勃勃,給人以充分的視覺享受,同時語音錄放模塊播放親切的問候,彰顯出智慧和靈性,給人們帶來美得享受。第1章概述1.1國外研究現(xiàn)狀上世紀(jì)二三十年代,全塑膠仿真花流入市場后,以其可塑性強,綠色環(huán)保,受環(huán)境影響小,維護簡便的優(yōu)點,風(fēng)靡全球。現(xiàn)在的公共場所、辦公室大多采用空調(diào),室光線常常不充足,因此在室要種好一棵植物并不是一件容易的事,塑料花可長時期保持鮮艷四季如一,不會像種植的花草那樣會衰敗干枯。塑料花的枝葉不發(fā)霉、不腐爛,不需澆水,不滋生蚊蠅；塑料花不需要人工進行培育,可省去澆水等麻煩；塑料花的價格不高,有的還大大低于真花真草,運輸便利、搬運輕松。近年來,用布料做的絹花開始興起,柔軟的布料和仿真的顏色很快占領(lǐng)了塑膠仿真花的市場份額,絹花的發(fā)展史從開始的大工廠操作到今天的幾個人的小加工廠都可以生產(chǎn),利潤已經(jīng)被壓縮到純?nèi)斯べM了。很多人在想盡辦法,絞盡腦汁找新材料、新造型來重新占領(lǐng)市場。但上述仿真花都是靜態(tài)的,缺乏一種動態(tài)美。一種自動開合花應(yīng)運而生,它類似于含羞草特性,花朵能自動進行開合,效果逼真,生氣勃勃,給人以充分的視覺享受。1.1.1國研究現(xiàn)狀于20XX1月19日,在市專利事務(wù)所批準(zhǔn)了一種叫做自動開合盆景花的專利〔ZL專利號：98239582.5。該設(shè)計的盆景花能進行徐徐開合,效果逼真,生氣勃勃,可以給人以充分的視覺享受,具有較高的觀賞價值,但是美中也有不足,是手動操作其花朵的開合,沒有完全實現(xiàn)花朵開合的自動性。該設(shè)計的盆景花是這樣實現(xiàn)的,其結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示,它包括花枝,花瓣和盆體。其特征是：盆體設(shè)置有電機,帶環(huán)槽的偏心回力輪傳動連接電機輸出軸,花枝設(shè)置套管,開合主心線穿裝在套管,開合主心線下端通過環(huán)套連接偏心回力輪,花枝上端連接帶緊松回拉孔的開合骨托,開合主心線上端通過拉圈連接數(shù)根開合線,開合線穿過骨托上的緊松回拉孔,開合線在外部分粘接花瓣。盆體3上固定組裝花枝2,花枝2固定組裝套管12〔見圖1.3,花枝2的上端膠粘硬質(zhì)塑料的開合骨托10〔見圖1.2,開合骨托10的上端周邊上均布有3~10個緊松回拉槽口,開合骨托壓片8粘在開合骨托10的上端,將緊松回拉槽口封閉成緊松回拉孔13,在盆體3的支架上組裝小電機6,開有3~10個環(huán)槽14的偏心回力輪5聯(lián)接在小電機輸出軸上,偏心回力輪的外圓周長為35mm,環(huán)槽深度為1.5mm；0.2厘米的鐵線開合主心線4穿裝在套管12中,其上端固定聯(lián)接由0.1厘米鐵線制成的拉圈9。圖1.1自動開合盆景花的結(jié)構(gòu)圖圖1.2開合線穿過開合骨托示意圖拉合線7穿過緊松回拉孔13,在開合骨托10外的拉合線粘貼在花瓣1的背面。開合主心線4的下端固定聯(lián)接0.1厘米鐵線制的套環(huán)15,每個套環(huán)套裝在偏心回力輪5的一個環(huán)槽,在支架上固接上下兩塊固位板16<見圖1.4>,兩塊固位板16起到在下不固定花枝2的作用。為了防止電機帶動開合主心線上下運動時花枝打彎,在開合骨托10與上固位板之間固接0.2厘米的加固鐵線11。每只花朵可在3~4秒開合一次。每盆多支花朵每秒可不同程度的開合。圖1.3偏心回力輪與主心線連接圖圖1.4盆體機構(gòu)示意圖工作原理：電機接通電源旋轉(zhuǎn),帶動偏心回力輪轉(zhuǎn)動,從而使開合主心線上下位移,開合線通過開合骨托上的緊松回拉孔產(chǎn)生伸縮開合的動作,與開合線粘連的花瓣也徐徐開合。該設(shè)計的優(yōu)點：花朵能進行徐徐開合,效果逼真,生氣勃勃,可以給人以充分的視覺享受,具有較高的觀賞價值。缺點：手動操作花朵開合。1.1.2國外研究現(xiàn)狀于20XX3月23日,在國外出現(xiàn)了一種叫做仿真水陸開合花的專利,該設(shè)計提供一種一至多朵且開合容易,壓縮氣囊不易損壞的仿真水陸開合花,具有結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計緊湊,更適合做多花朵湖譚荷花,仿真樹花等。而且電機可遠離花朵而設(shè),適合水中或陸地上裝飾景觀,適合點綴美化綠態(tài)環(huán)境等。所述的仿真水陸開合花,其結(jié)構(gòu)圖如圖1.5,包括殼體,微型減速電機,人造花,升降氣囊,輸氣管,壓縮氣囊和偏心輪?；òê突ㄍ?花瓣有升降氣囊?guī)娱_合,升降氣囊與輸氣管相通,輸氣管與花瓣殼體設(shè)有的壓縮氣囊相通,微型減速電機的軸上固定有偏心輪,其結(jié)構(gòu)特點為偏心輪外套有軸承,軸承的外沿與壓縮氣囊能定點接觸。所述的仿真水陸開合花,其特點是軸承采用滾珠軸承或滑動軸承,所述的仿真水陸開合花,其特點是在壓縮氣囊和升降氣囊裝有氣體或液體,所述的仿真水陸開合花,其特點是輸氣管通過接頭與殼體設(shè)有的壓縮氣囊相連通,所述的仿真水陸開合花,其特點是回位彈簧裝在套在升降氣囊的外面,回位彈簧的一段固定在輸氣管的末端,回位彈簧的另一段固定在花瓣的柄上〔見圖1.6。微型減速電機帶動軸上的偏心輪轉(zhuǎn)動,偏心輪外套的軸承環(huán)與偏心輪同步轉(zhuǎn)動,軸承外環(huán)不轉(zhuǎn)動。軸承外環(huán)輪流壓迫壓縮氣囊伸縮,氣壓或液壓通過輸氣管傳遞給升降氣囊,升降氣囊升降帶動花瓣的開合,使花產(chǎn)生花開花合的景觀。在殼體沿可布設(shè)可多壓縮氣囊,每個壓縮氣囊經(jīng)輸氣管接至升降氣囊,升降氣囊?guī)踊ò甑拈_合,使花產(chǎn)生花開花合的景觀,而且氣管可采用柔性管,在氣管不打折的情況下可延伸或彎曲幾米至幾十米,方便于編輯產(chǎn)生更壯觀的場景。圖1.5仿真水陸開合花的結(jié)構(gòu)圖圖1.6輸氣管末端與花瓣的柄連接圖結(jié)合圖1.5和圖1.6對仿真水陸開合花進行詳細的說明：仿真水陸開合花,包括殼體7,微型減速電機8,升降氣囊1,輸氣管3,壓縮氣囊5,偏心輪10及人造花,人造花可采用若干朵仿真花,本設(shè)計中有A、B、C、D、E、F六朵花,每朵花包括花瓣11和花托2,花托2套在升降氣囊1外面與輸氣管3的末端固定連接且支撐花瓣11,花瓣11由升降氣囊1的升降帶動開合,升降氣囊1與輸氣管3的末端相連且相通,輸氣管3與殼體7設(shè)有的壓縮氣囊5相連通,輸氣管3的作用是輸送氣體或液體,壓縮氣囊5的伸縮把氣體或液體通過輸氣管3的抽離或充入升降氣囊1中,微型減速電機的軸9上固定有一偏心輪10,偏心輪10由電機軸帶動轉(zhuǎn)動,結(jié)構(gòu)特點為：偏心輪10外套有軸承6,軸承6的外沿與壓縮氣囊5能定點接觸,軸承6采用滾珠軸承或滑動軸承,在壓縮氣囊5或升降氣囊1中裝氣體或液體。輸氣管3通過接頭4與殼體7設(shè)有的壓縮氣囊5相連通,回位彈簧裝在套在升降氣囊1的外面,回位彈簧的一段固定在輸氣管3的末端,回位彈簧的另一段固定在花瓣的柄上,此時回位彈簧的作用是加強升降氣囊的收合并使花瓣合攏更完美。在殼體7上設(shè)有密封蓋12,。工作時,微型減速電機9帶動軸上的偏心輪10轉(zhuǎn)動,偏心輪外套的軸承6環(huán)與偏心輪10同步轉(zhuǎn)動,軸承外環(huán)不轉(zhuǎn)動。軸承外環(huán)輪流壓迫或放松壓縮氣囊伸縮,氣壓或液壓通過輸氣管傳遞給升降氣囊1,或者氣體或液體從升降氣囊收回到壓縮氣囊,升降氣囊升降帶動花瓣的開合,使花朵輪流產(chǎn)生開合的動作,其形態(tài)千姿百態(tài)等。1.2本設(shè)計意義隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、人民生活水平的不斷提高、科技水平的不斷進步,居民家庭為點綴生活、美化居室,時常擺放工藝盆景花,這些盆景花形象逼真,常開不衰,給人以一定的視覺享受。但美中不足的是由于它們始終是靜態(tài),因而缺乏動態(tài)之美,沒有生氣?，F(xiàn)在市場上出現(xiàn)一種能開合的盆景花,但是它主要是通過開關(guān)手動控制,以此實現(xiàn)花朵的開合,這種花雖有一定的動態(tài)美,能給人留下一種脫離自然的感覺,但是這種花是通過人工操作。本設(shè)計一舉解決上述問題。采用熱釋電人體紅外傳感器,當(dāng)人體靠近時,熱釋電人體紅外傳感器模塊向單片機發(fā)出信號,單片機控制電機轉(zhuǎn)動,花朵自動開放,展現(xiàn)"含羞"特性,對人有所反應(yīng),有所動作,效果逼真,生氣勃勃,給人以充分的視覺享受,同時語音錄放模塊播放親切的問候,彰顯出智慧和靈性,給人們帶來美得享受。第2章方案論證本設(shè)計的迎客花的功能是當(dāng)客人靠近時,迎客花自動開放,并播放主人的歡迎詞。為增加花的人性化和時尚性,還為該迎客花增加了一項功能,遙控迎客花開合。鑒于上述功能,本設(shè)計需要檢測人體靠近的模塊,電機控制花朵開合,錄制播放主人語音,無線遙控花朵開合,上述各功能模塊的方案論證如下。2.1主控部分方案一：采用凌陽公司的16位結(jié)構(gòu)的SPCE061A單片機作為控制器的方案。該單片機集成了語音功能,使用方面,但價格較貴,且需要重新學(xué)習(xí),開發(fā)時間比較長。方案二：采用ATMEL公司的AT89S52。該單片機I/O資源豐富,價格便宜,應(yīng)用廣泛,在大三期間開設(shè)了該單片機的課程,對各功能熟悉,能靈活運用,可大大縮短開發(fā)周期。根據(jù)以上分析,選擇方案二。2.2人體靠近檢測部分方案一：通過超聲波測距的方法檢測人體的靠近,當(dāng)人由遠靠近時,達到一定距離時,超聲波就能發(fā)出信號。但超聲波檢測的角度小,一般只能檢測正面物體的靠近,且不能分辨是人還是物。方案二：采用人體熱釋電紅外傳感器檢測人體的靠近,熱釋電紅外傳感器能檢測出人體發(fā)出的紅外波,檢測角度較大,抗干擾能力強,且應(yīng)用很廣泛。根據(jù)以上分析,選擇方案二。2.3語音播報部分方案一：采用SPCE061A自帶的語言模塊,能實現(xiàn)錄放,但錄放實時性較差,錄放時間短,且不易多次錄放。方案二：通過單片機來控制語音芯片來實現(xiàn)主人語音信息的錄放。采用動態(tài)數(shù)據(jù)存儲,可多次錄放,且錄放時間長。經(jīng)比較,選擇方案二。2.4電機部分電機模塊選擇是整個方案設(shè)計的關(guān)鍵,按照功能要求,花朵要能自動開放和閉合,開放與閉合過大都會導(dǎo)致花朵機械結(jié)構(gòu)的損壞,這就需要對花朵的開合精確控制,而且花朵制動性能要好。因此普通直流電機不能滿足要求。方案一：采用直流減速電機控制花朵的運動,直流減速電機力矩大,轉(zhuǎn)動速度快,但其制動能力差,無法達到花朵及時開合與緩慢開合的要求。方案二：采用型號28BYJ-48的步進電機控制花朵開合,最小步進角為0.9度,且步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。因此能實現(xiàn)花朵的精確控制,當(dāng)不給步進電機發(fā)送脈沖時,能實現(xiàn)自鎖,能較好的實現(xiàn)保持花朵開合狀態(tài)的目的。經(jīng)過反復(fù)的比較,選擇方案二。并且28BYJ-48型號的步進電機加驅(qū)動器后與單片機接口簡單,控制很方便。2.5電機驅(qū)動部分方案一：采用一般的驅(qū)動電路即用三極管驅(qū)動,在該設(shè)計中用到的是28BYJ-48型號的步進電機,需要驅(qū)動路數(shù)為四路,用一般的分立電路體積大。方案二：采用ULN2003A驅(qū)動,ULN2003A具有電流增益高、工作電壓高、帶負載能力強等特點,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng),并且溫度圍寬,使用方便,帶齒輪減速,噪音極低,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),5V即可驅(qū)動,具有同時驅(qū)動7組負載的能力,足夠滿足28BYJ-48型號步進電機的驅(qū)動。根據(jù)以上分析,選擇方案二。2.6無線遙控部分方案一：采用nrf905無線傳輸模塊,可由片硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼,使用SPI接口與微控制器通信,傳輸數(shù)據(jù)量大,雖然配置方便,功耗低,但價格較貴。方案二：采用編碼芯片PT2262及解碼芯片PT2272的無線傳輸模塊,雖然只適合傳輸開關(guān)信號,傳輸數(shù)據(jù)量小,單向數(shù)據(jù)傳輸,但能滿足本設(shè)計功能的要求,且價格便宜。經(jīng)過比較決定。選擇方案二。第3章元件簡介3.1單片機AT89S52AT89S52是美國ATMEL生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機,片含有8Kbytes可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器〔EEPROM和256bytes隨即存儲數(shù)據(jù)存儲器〔RAM,片置通用8位中央處理器〔CPU和FLASH存儲單元,AT89S52適用于許多復(fù)雜的應(yīng)用場合,其引腳圖如圖3.1所示：圖3.1AT89S52引腳圖1.主要功能列舉如下：〔1擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash?！?晶片部具時鐘振蕩器〔傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz?！?部程序存儲器〔ROM為8KB?！?部數(shù)據(jù)存儲器〔RAM為256字節(jié)?！?32個可編程I/O口線?！?8個中斷向量源?！?三個16位定時器/計數(shù)器?！?三級加密程序存儲器?！?全雙工UART串行通道。2.AT89S52各引腳功能介紹：VCC：AT89S52電源正端輸入,接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單片機系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端,一般在設(shè)計上只要在XTAL1與XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作,此外可以在兩引腳與地之間加入一個20PF的小電容,可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定,避免噪聲干擾而死機。RESET：AT89S52的重置引腳,高電平動作,當(dāng)要對晶片重置時,只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間,AT89S52便能完成系統(tǒng)重置的各項動作,使得部特殊功能寄存器的容均被設(shè)成已知狀態(tài),并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。/EA：表示存取外部程序代碼之意,低電平動作,也就是說當(dāng)此引腳接低電平后,系統(tǒng)會取用外部的程序代碼〔存于外部EPROM中來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中,EA引腳必須接低電平,因為其部無程序存儲器空間。在將程序代碼燒錄至8751部EPROM時,可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓〔Vpp。ALE/PROG：地址鎖存器啟用信號。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器〔如74LS373,將端口0的地址總線〔A0～A7鎖進鎖存器中,因為AT89S52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6,因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。PSEN：為程序儲存啟用,當(dāng)8051被設(shè)成,會送出此信號以便取得程序代碼,通為讀取外部程序代碼工作模式時〔EA=0常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM,使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址圍。PORT0〔P0.0～P0.7：端口0是一個8位寬的雙向輸出入端口,共有8個位,P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此類推。其他三個I/O端口〔P1、P2、P3則不具有此電路組態(tài),而是部有一提升電路,P0在當(dāng)做I/O用時可以推動8個TTL負載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時〔即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器,P0就以多工方式提供地址總線〔A0～A7及數(shù)據(jù)總線〔D0～D7。設(shè)計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0～A7,再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16地址總線,而定址到64K的外部存儲器空間。PORT1〔P1.0～P1.7：端口1是具有部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載,同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平,便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)使用8052時,P1.0又當(dāng)做定時器2的外部脈沖輸入腳,而P1可以有T2EX功能,可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT2〔P2.0～P2.7：P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外,若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15,這個時候P2便不能當(dāng)做I/O來使用了,其它功能與PORT1功能類似。PORT3〔P3.0～P3.7：端口3也具有部提升電路的雙向I/O端口,其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載,同時有其他的額外特殊功能,包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下：P3.0：RXD,串行通信輸入。P3.1：TXD,串行通信輸出。P3.2：INT0,外部中斷0輸入。P3.3：INT1,外部中斷1輸入。P3.4：T0,計時計數(shù)器0輸入。P3.5：T1,計時計數(shù)器1輸入。P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P3.7：RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時,要保持RST腳兩個機周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編脈沖。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,跳過一個ALE脈沖。想禁止ALE每次的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時,ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令時ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。3.2TC8831F語音芯片TC8133F系列芯片是東芝公司生產(chǎn)的一款低成本高性能的數(shù)字語音錄放專用集成電路。TC8831F芯片是一塊數(shù)模混合的大規(guī)模集成電路,主要應(yīng)用在語音處理方面。它將語音信號經(jīng)過模/數(shù)<A/D>轉(zhuǎn)換后存于半導(dǎo)體動態(tài)存儲器<DRAM>中,需要放音時再從DRAM中取出,經(jīng)數(shù)/模<D/A>轉(zhuǎn)換后送放大器放大。采用標(biāo)準(zhǔn)的60腳扁平封裝,如圖3.2所示：圖3.2TC8133F引腳排列其部結(jié)構(gòu)主要包括以下功能：話筒放大器由CMOS器件構(gòu)成。取消了外接高阻值反饋電阻,簡化了外電路設(shè)計。ADM分解合成回路、D/A變換器負責(zé)模擬信號的分解和數(shù)字信號的合成。采用ADM語音分解方法。時鐘控制電路：為系統(tǒng)提供工作時鐘。DRAM接口：為外部動態(tài)存儲器DRAM提供地址及控制信號。電壓跟隨器及帶通濾波器：數(shù)字信號合成時用于提高語音信號的質(zhì)量,此部分可大大減少外圍電路的設(shè)計。計算機接口：此部分可直接與中央處理器〔CPU聯(lián)絡(luò)。不必外加鎖存、控制等芯片。CAS1—CAS4：第一至第四片動態(tài)存儲器的列地址選通信號輸出端,從CAS1起,依次接DRAM的1－4片,低電平有效。M1、M2：外接DRAM個數(shù)編程輸入端。當(dāng)M1、M2為0、0時,外接1塊DRAM。此時只有CAS1有效。當(dāng)M1、M2為0、1時,外接2塊DRAM。當(dāng)M1、M2為1、0時,外接3塊DRAM。當(dāng)M1、M2為1、1時,4塊DRAM全部使用。RS1、RS2：DRAM容量選擇輸入端。當(dāng)RS1、RS2為0、0時系統(tǒng)采用256K的DRAM。當(dāng)RS1、RS2為0、1時,系統(tǒng)采用1M的DRAM。當(dāng)RS1、RS2為1、0時,系統(tǒng)采用4M的DRAM。VSS1、VSS2：VSS1為數(shù)字電路接地,VSS2為模擬電路接地。Vref：芯片放大器的參考電壓電路的電容連接端,一般接一電容到數(shù)字地。MICIN：部話筒放大器第1級的輸入端,話筒通過藕合電容連接至此腳。C1、C2：C1為芯片話筒放大器的第1級的輸出端,C2為片放大器的第2級輸入端,C1通過電容連接到這端。MICOUT：芯片部話筒放大器第2極的出端。ADI腳：模擬信號輸入端,此腳必須與15腳連接,否則將會有信號通過禍合電容進入。當(dāng)線路信號輸入時,可串接一禍合電容接至此腳,語音信號幅度應(yīng)在1.5以下。DAO：具有電壓跟隨器的語音分解電路的輸出端,輸出信號1/2VDD電壓。當(dāng)指定靜音時,記錄時,此腳無聲音出現(xiàn)。FILIN、FILOUT：芯片帶通濾波器輸入,輸出端。LEP：芯片低通濾波器的截止頻率選擇容輸入端。VDD：系統(tǒng)電源接直流+5V。ACL：系統(tǒng)的復(fù)位信號輸入端,低電平復(fù)位。CPUM：此腳接低電平時為人工操作,接高電平時為計算機控制。CE：在計算機控制方式時,此腳作為允許控制輸入端。在人工操作方式時,作為記錄操作的停止、放音操作的停止和暫停。CHAT：此腳可設(shè)置人工操作方式時操作開關(guān)的顫動等待時間。當(dāng)此腳接低電平時為人工操作方式,操作開關(guān)的等待時間為16ms,當(dāng)接高電平時為計算機控制方式,控制開關(guān)等待時間為610us。D0-D3：存儲器分段選擇輸人端通過這4個腳輸人4位二進制編碼存儲器控制電路將把外接存儲器劃分為16段,記錄時可按設(shè)定的段號記入,回放時可選擇段號進行操作。當(dāng)計算機進行控制時,它們作為TC8831F和計算機之間狀態(tài)或命令的雙向數(shù)據(jù)通道。RD：在計算機控制方式時,此腳作為D0~D3的選通輸入端。在人工操作方式時,作為記錄、放音開始和停止輸入端。WR：在計算機控制方式時,此腳作為D0~D3的寫選通輸入端。在人工操作方式時,作為記錄和放音操作的啟動、停止操作輸入。MREC：此腳在人工操作方式時接高電時為記錄等待狀態(tài),接低電平時為放音等待狀態(tài)。BPSO、BPS1：此腳在人工操作方式時,為采樣速率的選擇輸入端。根據(jù)錄音時對音質(zhì)的不要求,可通過這兩個引腳輸入的高低電平來選擇速當(dāng)外部晶振655KHZ,采樣速率選擇16Kbit/s時,4M位DRAM的記錄時間為4min16s。采樣速率越高則音質(zhì)越好,但相同容量存儲器的記錄時間越短,反采樣速率越低則音質(zhì)越差,但相同容量存儲器的記時間越長。QUIET：此腳在人工操作方式時為靜音控端,當(dāng)接高電平時,DAO輸出為靜音,當(dāng)接低電平時DAO端有聲音信號輸出可作為記錄監(jiān)聽信號送功率放大器,再經(jīng)揚聲器放出監(jiān)聽。當(dāng)CPUM低電平,CHAT腳接高電平時,此腳片有下拉電阻連接。ENDLS：輸入端,此腳接高電平時為循環(huán)。EOS：輸出當(dāng)記錄等待、放音等語音觸發(fā)啟動錄音待狀態(tài)時,此腳輸出高電平。當(dāng)記錄、放音狀時,此腳輸出低電平。腳可以作為工作狀態(tài)示輸出端。PB：輸出端。此腳在人工操作方式下,當(dāng)進行記錄操作時,此腳輸出低電平,當(dāng)進行放音操作時,此腳輸出高電平。在計算機控制方式下,當(dāng)計算機發(fā)出記錄或記錄等待命令時,在復(fù)位后立即輸出高電平。此腳可以作為工作狀態(tài)指示輸出端。XIN、XOUT：655KHZ晶振輸入、輸出端。REST：測試電路的輸人端。WE：輸出端,DRAM的寫入選通控制,低電平有效,接存儲器。RAS：輸出端,DRAM的行地址選通控制低電平有效,接存儲器DIN：數(shù)據(jù)輸入端,此腳接DRAM的數(shù)據(jù)輸出〔DOUT端。DOUT：數(shù)據(jù)輸出端,此腳接DRAM的數(shù)據(jù)輸入〔DIN端。A0_A10：地址輸出端,接DRAM的地址線。3.3菲涅爾鏡片菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理,在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的"盲區(qū)"和"高區(qū)靈敏",以提高它的探測接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時,人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從"盲區(qū)"進入"高靈敏區(qū)",這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入,從而強其能量幅度。菲涅爾鏡片是根據(jù)法國光物理學(xué)家FRESNEL發(fā)明的原理采用電鍍模具工藝和PE〔聚乙烯材料壓制而成。鏡片〔0.5mm厚表面刻錄了一圈圈由小到大,向外由淺至深的同心圓,從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大,焦距遠；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠,焦距近。紅外光線越是靠進同心環(huán)光線越集中而且越強。同一行的數(shù)個同心環(huán)組成一個垂直感應(yīng)區(qū),同心環(huán)之間組成一個水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動幅度就小,區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯,減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間,段與段之間,區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約,垂直和水平感應(yīng)角度有限,鏡片面積也有限。鏡片主要有三種顏色：1.聚乙烯材料原色,略透明,透光率好,不易變形；2.白色主要用于適配外殼顏色；3.黑色用于防強光干擾。每一種鏡片有一型號〔以年號+系列號命名,鏡片主要參數(shù)：1.外觀描述外觀形狀〔長、方、圓、尺寸〔直徑以毫米為單位。2.探測圍—指鏡片能探測的有效距離〔米和角度。3.焦距—指鏡片與探頭窗口的距離,精確度以毫米的小數(shù)點為單位。鏡片與探頭的配合應(yīng)用—我們常用的是雙源式探頭,揭開濾光玻璃片,其部有兩點對7~14um的紅外波長特別敏感材料連接著場效應(yīng)管。增強探測動作靈敏度的方法。區(qū)段數(shù)量越多被感應(yīng)人體移動幅度就越小,因此,選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強探測動作靈敏度,人體只要在感應(yīng)的有效圍稍微移動就有效。增強抗干擾的方法。區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動幅度就要大,選用區(qū)段數(shù)量少的鏡片就能減少誤動作。1.人體運動幅度要大；2.區(qū)段數(shù)量少的鏡片形成局部探測,減少外圍干擾源。菲涅爾透鏡作用有兩個：1.聚用,即將熱釋紅外信號折射〔反射在PIR上；2.將探測區(qū)域分為若干個明區(qū)和暗區(qū),使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測空間的紅外線有效地集中到傳感器上。通過分布在鏡片上的同心圓的窄帶用來實現(xiàn)紅外線的聚集,相當(dāng)于凸透鏡的作用。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設(shè)計及透鏡材質(zhì)?？紤]透鏡的參數(shù)主要有：光通量、不同透鏡同心度、厚度不均勻性、透鏡光軸與外形同心度、透過率、焦距誤差等。菲涅爾透鏡窄帶的設(shè)計一般都是不均勻的,自上而下分為幾排,上面較多、下邊較少,一般中間密集、兩側(cè)疏。因為人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強,正好對著上邊的透鏡；下邊較少,一是因為人體下部紅外輻射較弱,二是為防止地面小動物紅外輻射干擾。材質(zhì)一般用有機玻璃。3.4熱釋電紅外傳感器RE200B當(dāng)一些晶體受熱時,在晶體兩端會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷,這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象成為熱釋電效應(yīng)。熱釋電能檢測到人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)化為電信號輸出。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裝設(shè)一個菲涅爾透鏡。人體輻射的紅外線中心波長為9~10um,而探測元件的波長靈敏度在0.2~20um圍幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口,這個濾光片可通過光的波長圍為7~10um,正好適合于人體紅外輻射的探測,而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收,這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。熱釋電紅外傳感器是一種新型敏感元件、它是由高熱電系數(shù)材料,配以濾光鏡片和阻抗匹配用場效應(yīng)管組成。它能以非接觸方式檢測出來自人體發(fā)出的紅外輻射,將其轉(zhuǎn)化成電信號輸出,并可有效抑制人體輻射波長以外的外干擾輻射,如、燈光及其反射光。RE200B正常工作直流電壓3~10V,信號輸出最小電壓2.5V,典型值4V,頻率響應(yīng)0.3~3HZ,工作在7~14um的紅外光譜之間,探測圍平視角138度,仰視角125度。該傳感器對于不同波長的光線照射都能產(chǎn)生不同程度的響應(yīng),當(dāng)然通過這個濾鏡可以限定晶體對特定波長的光線產(chǎn)生響應(yīng),一般在8um~14um,這樣就非常接近人體輻射的紅外線波長〔9~10um。優(yōu)點：本身不發(fā)生任何的輻射,功耗小,隱蔽性好,價格低廉。3.5BISS0001紅外傳感信號處理器BISS0001是由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰ISS0001紅外傳感信號處理器特點:1.工作電壓圍+3V~+5V。2.CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰?.雙向鑒幅器,可有效抑制干擾。4.具有獨立的高輸入阻抗運算放大器,可與多種傳感器匹配,進行信號與處理。5.設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器,結(jié)構(gòu)新穎,穩(wěn)定可靠,調(diào)節(jié)圍寬。6.采用16腳DIP封裝或SOP封裝〔見圖3.3,并且置參考電壓。圖3.3BISS0001引腳排列圖各引腳的定義和功能如下：A：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A="1"時,允許重復(fù)觸發(fā),當(dāng)A="0"時,不可重復(fù)觸發(fā)。V0：控制信號輸出端。由V上跳邊沿觸發(fā)使V0從低電平跳變到高電平時為有效觸發(fā)。在輸出延時間TX之外和無VSS上跳變時V0為低電平狀態(tài)。RR1RC1：輸出延遲時間TX的調(diào)節(jié)端。TX≈49152R1C1。RR2RC2：觸發(fā)封銷時間Ti的調(diào)節(jié)端。TX≈24R2C2。VSS：工作電源負端,一般接0V。VRF：—參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接VDD,接"0"時可使定時器復(fù)位。VC：觸發(fā)禁止端。當(dāng)VC＜VR時禁止觸發(fā)；當(dāng)VC＞VR時允許觸發(fā),VR≈0.2VDD。IB：運算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)RB接VSS端,RB取值1M左右。VDD：工作電源正端。圍為3~5V。2OUT：第二級運算放大器的輸出端。2IN-：第二級運算放大器的反相輸出端。1IN+：第一級運放放大器的同相輸入端。1IN-：第一級運放放大器的反相輸入端。1OUT：第一級運算放大器的輸出端。極限參數(shù)〔VSS=0V：輸入電壓圍：-0.5V~-+6V〔VDD=6V。電源電壓：-0.5V~-6V。工作溫度：-10℃~-+70℃。存放溫度：-65℃~-+150℃。各引出端最大電流：±10mA〔VDD=5V。3.6步進電機28BYJ-48步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下,電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù),而不受負載變化的影響,即給電機加一個脈沖信號,電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的,可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量,從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度。步進電機是一種感應(yīng)電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進電機供電,步進電機才能正常工作,驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的多相時序控制器,從而達到調(diào)速的目的。步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。步進電機是機電轉(zhuǎn)換器件,其特點：可以精確控制其所轉(zhuǎn)過的角度,用于需要完成精確運動的控制系統(tǒng)中。編寫步進電機的驅(qū)動程序時注意兩點：1.啟動時如何使步進電機逐步加速；2.如何定位步進電機停止時的位置。步進電機型號28BYJ—48代表含義：減速永磁步進電機電機,28表示電機直徑28毫米,B表示步進電機,Y表示永磁,J表示帶減速箱,48表示可以四拍和八拍運行。該型號的步進電機驅(qū)動電壓為4.5V到12V驅(qū)動方式,四相八拍齒輪減速比:1/64,采用ULN2003驅(qū)動,使用方便,帶齒輪減速,噪音極低,運轉(zhuǎn)平穩(wěn),5V即可驅(qū)動,方便單片機開發(fā)者使用等。3.7ULN2003AULN2003A由7組達林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,具有同時驅(qū)動7組負載的能力,為單片雙極型大功率高速集成電路,LN2003A電路屬于高壓大電流達林頓晶體管陣列電路。主要用于伺服電機,步進電機,電磁閥等領(lǐng)域。ULN2003A功能特點：高電壓輸出50V,輸出鉗位二極管,輸入兼容各種類型的邏輯電路,應(yīng)用繼電器驅(qū)動器。ULN2003是高耐壓、大電流達林頓列。電路的特點：ULN2003的每一對達林頓都串聯(lián)一個7.2K的基極電阻,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高,工作電流大,灌電流可達500mA,并且能夠在關(guān)態(tài)時承受50V的電壓,輸出還可以在高負載電流并行運行。其引腳排列圖如圖3.4所示：1B—7B：輸入1C—7C：輸出COM：公共端E：發(fā)射極圖3.4ULN2003A引腳排列圖原理：ULN2003也是一個7路反向器電路,即當(dāng)輸入端為高電平時ULN2003輸出端為低電平,當(dāng)輸入端為低電平時ULN2003輸出端為高電平,繼電器得電吸合。3.8PT2262/2272編解碼芯片PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路,PT2262/2272最多可有12位<A0-A11>三態(tài)地址端管腳〔懸空,接高電平,接低電平,二者的引腳排列圖如圖3.5,圖3.6所示。PT2262最多可有6位〔D0-D5數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)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其編碼信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字,從17腳輸出到射頻發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端發(fā)射出去。射頻接收模塊接收后送到解碼芯片PT2272,其地址碼經(jīng)過三次比較核對PT2272的VT腳才輸出高電平,與此同時與PT2262相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平,如果PT2262連續(xù)發(fā)送編碼信號,PT2272第17腳和相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳便連續(xù)輸出高電平。PT2262停止發(fā)送編碼信號,PT2272的VT端便恢復(fù)為低電平狀態(tài)。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,相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。PT2262/2272特點：1.CMOS工藝制造,低功耗。2.外部元器件少。3.RC振蕩電阻。4.工作電壓圍寬是2.6-15V。5.數(shù)據(jù)最多可達6位。6.地址碼最多可達531441種。PT2262管腳說明：A0-A11：地址管腳,用于地址編碼,可置為"0","1","f"<懸空>。D0-D5：數(shù)據(jù)輸入端,有一個為"1"即有編碼發(fā)出,部下拉。VCC：電源正端〔＋,VSS：電源負端〔－。TE：編碼啟動端,用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射,低電平有效。OSC1：振蕩電阻輸入端,與OSC2所接電阻決定振蕩頻率。OSC2：振蕩電阻振蕩器輸出端。DOUT：編碼輸出端〔正常時為低電平。圖3.5PT2262引腳排列圖圖3.6PT2272引腳排列圖PT2272管腳說明：A0-A11：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。D0-D5：地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)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(yīng)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(zhuǎn)換。VCC：電源正端〔＋,VSS：電源負端〔－。DIN：數(shù)據(jù)信號輸入端,來自接收模塊輸出端。OSC1：振蕩電阻輸入端,與OSC2所接電阻決定振蕩頻率。OSC2：振蕩電阻振蕩器輸出端。VT：解碼有效確認輸出端〔常低解碼有效變成高電平〔瞬態(tài)。第4章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本設(shè)計迎客花的功能是當(dāng)客人靠近時,迎客花自動開放,并播放主人錄制的歡迎詞。為增加花的人性化和時尚性,還為該迎客花增加了一項功能,遙控迎客花開合。為實現(xiàn)以上功能,本設(shè)計硬件電路可分為8大模塊：電源模塊、最小系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、熱釋電傳感器模塊、步進電機驅(qū)動模塊、語音錄播模塊、功放模塊、無線遙控模塊。4.1電源模塊設(shè)計電源模塊原理圖如圖4.1所示：圖4.1電源模塊原理圖圖4.1為由LM7805構(gòu)成的+5V穩(wěn)壓電源。LM7805系列為3端正穩(wěn)壓電路,TO-220封裝。含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時,輸出電流可達1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路,但使用外接元件,可獲得不同的電壓和電流。LM7805的1引腳接整流器輸出的正電壓,2引腳為公共地〔也就是負極>,3引腳就是我們需要的正5V輸出電壓。三端集成穩(wěn)壓集成電路LM7805最大輸入電壓為35V,LM7805輸入輸出差需保持2V以上,輸出電壓為正5V。此電路的精度一般可達到0.04以上,用LM7805就能滿足一般需求。4.2單片機最小系統(tǒng)模塊設(shè)計單片機最小系統(tǒng)模塊原理圖如圖4.2所示：圖4.2單片機最小系統(tǒng)模塊原理圖該最小系統(tǒng)模塊包括：晶振電路及復(fù)位電路。晶振電路：單片機晶振兩個電容的作用：這兩個電容叫晶振的負載電容,分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,一般在幾十皮法,C2與C3可使系統(tǒng)更穩(wěn)定,避免噪聲干擾而死機,它也會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。復(fù)位電路：其基本功能為系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號,直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后,撤銷復(fù)位信號。為可靠起見,電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時才撤銷復(fù)位信號。以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。需要注意單片機復(fù)位電路參數(shù)的選定須在振蕩穩(wěn)定后保證復(fù)位高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。4.3數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計數(shù)據(jù)存儲模塊原理圖如圖4.3所示：圖4.3數(shù)據(jù)存儲模塊原理圖串行E2PROM24C02的硬件連接如圖4.3所示,24C02與單片機的連接采用的是I2C總線〔InterICBus。I2C總線是由串行數(shù)據(jù)線SDA與時鐘線SCL構(gòu)成的,所有的控制命令和數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。單片機AT89S52作為主器件,它在I2C總線上產(chǎn)生時鐘脈沖、尋址信號、起停信號；24C02作為從器件,它通過串行數(shù)據(jù)線SDA、時鐘線SCL對應(yīng)與單片機AT89S52的引腳P3.6〔引腳16、P3.7〔引腳17相連。24C02提供2k位串行E2PROM,部組態(tài)為256×8位。A0、A1、A2為芯片的地址線,用于選擇芯片,由于僅用了一個24C02,所以在使用中把這三條線接地。WP為低電平時,允許寫操作。24C02的引腳說明：A0,A1,A2：地址輸入引腳,走位硬件尋址的依據(jù),同種芯片可同時連接8片。VCC/VSS：電源,接地引腳,1.8~5.5v。WP：寫保護,當(dāng)WP接地時,允許對器件的正常讀寫操作；當(dāng)Wp接高電平時,寫保護,只能進行讀操作。SDA：串行地址/數(shù)據(jù)輸入/輸出端口,雙向傳輸,漏極開路,需外接上拉電阻到VCC〔典型阻值為10k。SCL：串行時鐘輸入,高低電平不同狀態(tài)與SDA配合,執(zhí)行不同的命令。4.4熱釋電傳感器模塊設(shè)計熱釋電傳感器模塊主要由熱釋電探測頭、菲涅爾透鏡、紅外傳感信號處理芯片BISS0001及一些電阻電容組成。其電路原理圖如圖4.4所示：圖4.4熱釋電傳感器電路原理圖熱釋電紅外傳感器通常和BISS0001等紅外信號處理芯片配合構(gòu)成紅外開關(guān)。如圖4.4所示,最左端是感應(yīng)部分,人體發(fā)射的10um左右的紅外線照射到熱釋電元件上,BISS0001的運算放大器OP1〔14、15、16引腳作為熱釋電紅外傳感器的前置放大。由C3耦合給運算放大器OP2<12、13引腳>進行第二級放大。再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后,檢出有效觸發(fā)信號去啟動延遲時間定時器。輸出信號經(jīng)過三極管Q1,輸入到單片機P10,并且紅外開關(guān)處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。4.5步進電機驅(qū)動模塊設(shè)計驅(qū)動器ULN2003就是為電機分時供電的多相時序控制器,達到調(diào)速的目的,步進電機電路原理圖如圖4.5所示：圖4.5步進電機驅(qū)動電路原理圖由上圖可知：AT89S52的P2.0-P2.3與ULN2003的IN7-IN4對應(yīng)相連,ULN2003的OUT7-OUT4與電機的M1-M4對應(yīng)相連。通過對P2.0-P2.3進行編碼排序,來控制ULN2003的輸出,從而來控制電機的正反轉(zhuǎn),其中R3-R6的作用是抗干擾。用ULN2003來驅(qū)動,ULN2003輸入為TTL電平,輸出OC開路,沒路最大電流達500mA。輸入/輸出的對應(yīng)關(guān)系：1/16,2/15,3/14,4/13,5/12,6/11,7/10,ULN2003也是一個7路反向器電路,即當(dāng)輸入端為高電平時ULN2003輸出端為低電平,當(dāng)輸入端為低電平時ULN2003輸出端為高電平。4.6語音錄播模塊設(shè)計語音錄放芯片XIXINXIXINXINPIAN語音錄放芯片XIXINXIXINXINPIAN話筒功放動態(tài)存儲MCU圖4.6語音播報模塊結(jié)構(gòu)圖其中語音錄放部分的原理圖如圖4.7所示：圖4.7語音錄放部分的原理圖由圖4.7可知：XIN與XOUT是655KHZ晶振輸入、輸出端,組成晶振電路,其中晶振兩個電容C1,C4的作用：這兩個電容叫晶振的負載電容,分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,一般在幾十皮法。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。M1、M2為外接DRAM個數(shù)編程輸入端,二者均為0,可知外接1塊DRAM；RS1、RS2為DRAM容量選擇輸入端,圖中為1、0,可知系統(tǒng)采用4M的DRAM；ACL為系統(tǒng)的復(fù)位信號輸入端,應(yīng)接低電平有效；CPUM接高電平,可知為計算機控制；CHAT接高電平,可知為計算機控制方式,控制開關(guān)等待時間為610us；C1、C2：C1為芯片話筒放大器的第1級的輸出端,C2為片放大器的第2級輸入端,C1通過電容C11連接到C2端；Vref：芯片放大器的參考電壓電路的電容連接端,接一電容到數(shù)字電路接地VSS1；MICIN為部話筒放大器第1級的輸入端,話筒通過藕合電容C8連接至此腳,QUIET接低電平,可知DAO端有聲音信號輸出可作為記錄監(jiān)聽信號送功率放大器,再經(jīng)揚聲器放出監(jiān)聽；ENDLS接低電平,可知為不循環(huán)方式。其中動態(tài)存儲部分的原理圖如圖4.8所示：TC514100TC51410025DIN26DOUIT.WE2DOUT.WRITE25DIN26DOUIT.WE2DOUT.WRITE.VSS.DIN.24CAS23RAS3CAS.24CAS23RAS3CAS.RAS.22A9A1054A9A10.N.C.22A9A1054A9A10.N.C..N.C..18A8A09A818A8A09A817A7A110A0A1A717A7A110A0A1A715A516A6A211A312A2A615A516A6A211A312A2A614A413A3VCCA4A514A413A3VCCA4A5VCCVCC圖4.8動態(tài)存儲部分的原理圖由圖4.8可知：動態(tài)存儲器TC514100的引腳與TC8831F對應(yīng)的引腳相連；TC8831F的/WR、/RD、/CE與AT89S52引腳P36、P37、P30對應(yīng)連接。4.7功放模塊設(shè)計功放模塊原理圖如圖4.9所示：圖4.9功放模塊原理圖TDA2030A介紹：1-同向輸入端,2-反向輸入端,3-負電源端,4-輸出端,5-正電源端。TDA2030A的電器性能穩(wěn)定,部集成了過載和過熱切斷保護電路,采用直接耦合,可以作直流放大,又由于其金屬外殼與負電源引腳相連,所以在單電源使用時,金屬外殼可以直接固定在散熱片上并與地線相連。圖4.9是由音頻集成功率放大器TDA2030A構(gòu)成的典型功放電路圖,由圖4.9可知為單電源〔OTL應(yīng)用電路。由于采用單電源供電,因此同相輸入端用阻值相同的R1,R6組成分壓電路,使K點電位為VCC/2,經(jīng)過R2加至同相輸入端。在靜態(tài)時,同向輸入端,反向輸入端和輸出端的電位均為VCC/2,輸入信號Ui由同相端輸入,R3,R4,C7構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負反饋,因此,閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為Auf=1+R3/R4=22。其中VD1,VD2起保護作用,用來泄放RL產(chǎn)生的感生電壓,將輸出端的最大電壓限制在-0.7V—+〔Vcc+0.7V圍。C3,C7為耦合電容,C1,C2為去耦電容,用于減少電源阻對交流信號的影響。4.8無線控制模塊設(shè)計無線發(fā)射模塊設(shè)計電路原理圖如圖4.10所示：無線發(fā)射模塊主要由按鍵電路、編碼電路、無線電發(fā)射電路組成。無線發(fā)射模塊的電路原理圖如圖4.10所示。其工作原理是首先通過按鍵電路輸入所需控制電路的位號,同時啟動編碼電路產(chǎn)生帶有地址編碼信息和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號,再通過無線電發(fā)射電路將該信號發(fā)射出去,即將按鍵電路的信息進行編碼后得到編碼脈沖信號,此信號調(diào)制無線電發(fā)射電路并發(fā)射出去。圖4.10無線發(fā)射模塊設(shè)計原理圖編碼電路采用編碼芯片PT2262,該芯片部有振蕩器、系統(tǒng)定時器、地址解碼器、編碼脈沖發(fā)生器和控制邏輯電路。PT2262的A0～A7端是片的地址碼設(shè)置端口,每一端口可以編為"0"<接地>、"1"〔接VCC>和"開路"三種狀態(tài),利用A0～A7這8位地址線可提供38～6561種不同尋址,本設(shè)計系統(tǒng)將地址均接地。D0～D3〔即A8～A11端是數(shù)據(jù)碼輸入端,分別和按鍵A,B,C,D相連。編碼芯片PT2262數(shù)據(jù)碼輸入端可以是高電平1或者是低電平。一共有4個通道,數(shù)據(jù)碼在無線電遙控開關(guān)系統(tǒng)中的主要作用是區(qū)別不同的開關(guān)電路。發(fā)射器的按鈕A,B,C,D分別對應(yīng)編碼集成電路的DO,D1,D2,D3數(shù)據(jù)輸入,當(dāng)按下A鍵時,按下信號經(jīng)D0進入PT2262編碼,編碼脈沖輸出去調(diào)制發(fā)射模塊的載波信號后,發(fā)射出去。當(dāng)發(fā)射系統(tǒng)沒有鍵按下時,PT2262不接通電源,其17引腳Dout為低電平,發(fā)射模塊不工作,發(fā)射電流為零。當(dāng)發(fā)射系統(tǒng)有鍵按下時,PT2262得電工作,其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號；當(dāng)17引腳為高電平期間,PT2262的發(fā)送控制端有效時,17腳輸出的編碼脈沖信號對發(fā)射模塊進行調(diào)制發(fā)射。其中OSC1、OSC2外接的電阻決定載頻頻率。無線接收模塊設(shè)計電路原理圖如圖4.11所示：無線接收模塊主要由無線電接收電路、解碼電路組成。接收控制系統(tǒng)的電路原理圖如圖4.11所示。接收控制系統(tǒng)主要完成的功能是對接收進來的信號解調(diào)后進行解碼,解碼后的數(shù)據(jù)信號輸入單片機。解碼電路采用解碼芯片片PT2272,發(fā)射器的按鈕A,B,C,D分別對應(yīng)接收器接收解碼集成電路PT2272的DO,D1,D2,D3數(shù)據(jù)輸出,當(dāng)按下A鍵時,接收模塊收到編碼信號后,經(jīng)解調(diào)放大整形后送至PT2272的DIN管腳進行解碼處理。若編碼和指令信息與PT2272所設(shè)定的地址碼一致時,解碼有效端與對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端DO均輸出高電平,松開A鍵時,均恢復(fù)低電平。圖4.11無線接收模塊設(shè)計原理圖PT2272的暫存功能是指當(dāng)發(fā)射信號消失時,PT2272的對應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指,當(dāng)發(fā)射信號消失時,PT2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來的狀態(tài),直到下次接收到新的信號輸入為了能正確解調(diào)出調(diào)制的編碼信號,接收端需加一級前置放大級,保證輸入PT2272的信號幅度足夠大。其中LM358是部包括有兩個獨立的、高增益、部頻率補償?shù)碾p運算放大器,適合于電源電壓圍很寬的單電源使用,也適用于雙電源工作模式。4.9硬件電路測試本系統(tǒng)各功能模塊確定后,焊接成硬件電路板。本系統(tǒng)在硬件電路板測試時,遵循了面向硬件對象的原則,焊一個模塊測一個模塊,這樣非常有利于異常的定位。下面將分別介紹在測試過程中使用的方法和測試流程。4.9.1測試方法在制作硬件電路板的時候,由于電路原理設(shè)計、制板、焊接以及元件自身的問題等都能使硬件電路板不正常工作,因此,在測試時,必須遵守一定的方法。硬件測試的方法有如下幾種：1.利用萬用表測量,主要是測量引腳的電壓是否正常,引腳是否短接或虛焊。2.利用示波器來測量,主要是測量晶振是否能夠起振,主控MCU各引腳輸出時序是否正常,以及輔助電路的波形是否正常。3.編寫基本的測試程序。測試流程根據(jù)硬件電路板包含的硬件模塊,〔根據(jù)面向硬件對象的思想測試流程如下：1.電源模塊測試輸入電壓正常是一塊板子能否工作的最基本保證,所以首先需要進行電源模塊的測試。在本系統(tǒng)中采用購買的開關(guān)電源模塊,所以僅需用萬用表和示波器測量是否有穩(wěn)定的5V輸出,并且輸出電壓值要穩(wěn)定、無波動。2.最小系統(tǒng)測試測試芯片的功能模塊之前,首先需要確保芯片可以正常工作,芯片正常工作需要一定的支撐電路構(gòu)成最小系統(tǒng),AT89S52的基本工作電路包括晶振電路、復(fù)位電路等。根據(jù)各模塊的功能,首先焊接晶振電路。由于使用的是無源晶振,因此不需要CPU的干預(yù)就可以直接用示波器測出產(chǎn)生的晶振是否為12MHz。然后焊接芯片配置電路,通過萬用表測量特定引腳的電壓信號是否正確。最后就可以焊接主控芯片了。3.熱釋電傳感器模塊測試熱釋電模塊測試時用示波器或萬用表測量信號輸出口,當(dāng)有人在模塊前移動時,測量信號輸出電平變化。4.其他模塊的測試語音錄播模塊、無線遙控通信的測試主要是要編寫響應(yīng)的測試子程序,其硬件的連接相對簡單,測試相對容易。

第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1總體設(shè)計本系統(tǒng)的軟件部分采用C語言編制,為了便于系統(tǒng)維護和功能擴充,采用了模塊化程序設(shè)計方法,系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實現(xiàn)的。本系統(tǒng)軟件主要包括：熱釋電傳感器模塊觸發(fā)中斷響應(yīng)子程序、步進電機控制子程序、語音錄播控制程序、無線遙控控制程序等。主程序流程圖如圖5.1所示,系統(tǒng)進行初始化。開始MCU初始化熱釋電模塊電平變化遙控KA鍵按下熱釋電模塊電平變化遙控KA鍵按下電機正轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)花朵打開電機正轉(zhuǎn)電機正轉(zhuǎn)花朵打開語音播報語音播報電機反轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)花朵閉合結(jié)束結(jié)束圖5.1主程序流程框圖5.2熱釋電傳感器模塊觸發(fā)中斷響應(yīng)子程序設(shè)計設(shè)置外部中斷方式熱釋電傳感器模塊觸發(fā)中斷響應(yīng)程序流程圖如圖5.2所示：設(shè)置外部中斷方式調(diào)用電機正轉(zhuǎn)子程序調(diào)用電機正轉(zhuǎn)子程序調(diào)用語音播報子程序開中斷調(diào)用語音播報子程序開中斷調(diào)用電機反轉(zhuǎn)子程序P3.2拉低調(diào)用電機反轉(zhuǎn)子程序P3.2拉低EA置1觸發(fā)中斷EA置1觸發(fā)中斷EA置0EA置0圖5.2熱釋電傳感器模塊觸發(fā)中斷響應(yīng)程序流程圖5.3步進電機控制子程序設(shè)計28BYJ48型步進電機為四相八拍電機,按照8拍編碼則有表5.1的編碼順序。表5.1步進電機編碼橙黃粉藍十六制〔P2口10000x0811000x0c01000x0401100x0600100x0200110x030001