噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案

噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案1.1噪聲信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集是指從傳感器或者其他待測(cè)的設(shè)備等模擬被測(cè)單元或數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的一個(gè)過程。數(shù)據(jù)采集是結(jié)合計(jì)算機(jī)的測(cè)量硬件相關(guān)產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。一個(gè)完備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)包括傳感器或變換器、放大器等。本系統(tǒng)中被檢測(cè)的信號(hào)為模擬量，要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)得控制。數(shù)據(jù)采集模塊將傳感信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送給單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由無線收發(fā)模塊完成數(shù)據(jù)無線傳輸工作。1.1.1聲音傳感器聲音傳感器屬于電阻應(yīng)變片式傳電阻應(yīng)變片式傳感器感器主要作用是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行傳輸和檢測(cè)，原理圖如圖3-1所示。其工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化。圖3-1聲音傳感器內(nèi)部原理圖聲音傳感器是依靠敏感的電阻應(yīng)變片對(duì)聲波所引起的彈性形變來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，聲波通過震動(dòng)促使應(yīng)變片與極板進(jìn)行接觸從而使電路導(dǎo)通，這樣就能將聲音的變化轉(zhuǎn)換為電壓的便化從而實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。根據(jù)上述的工作原理設(shè)計(jì)一個(gè)聲音轉(zhuǎn)換裝置如圖3-2工作原理：駐極體內(nèi)部的高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的。在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，因此和背極的距離也跟著變化，也就是極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。由于實(shí)際駐極體內(nèi)部電容器的電容量很小，輸出的電信號(hào)極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。所以，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。因此，駐極體內(nèi)部使用了阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗匹配。最后通過場(chǎng)效應(yīng)管將電容兩端的電壓取出來，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，用R1為駐極體加一個(gè)直流偏置以使其正常工作。由于聲音通過駐極體轉(zhuǎn)換成的是一個(gè)交流電壓信號(hào)，為了使其減小直流干擾，所以用C1將信號(hào)耦合到后級(jí)電路。圖3-2聲音轉(zhuǎn)換器裝置圖1.1.2放大電路由于聲音傳感器屬于電阻應(yīng)變片式傳感器產(chǎn)生的電壓（流）等電學(xué)物理量的信號(hào)值都相當(dāng)微弱的，難以帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作，所以要結(jié)合放大電路一起使用。放大電路的原理圖如圖3-2所示。聲音傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過此放大電路得到放大，并且被A/D轉(zhuǎn)換芯片讀取進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本實(shí)驗(yàn)的放大器選擇NE5532。NE5532是一種雙運(yùn)放高性能低噪聲運(yùn)算放大器。

相比較大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，它顯示出更好的噪聲性能，提高輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的小信號(hào)和電源帶寬。這使該器件特別適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備，儀器和控制電路和電話通道放大器。特點(diǎn)介紹：?小信號(hào)帶寬：10MHZ

?輸出驅(qū)動(dòng)能力：600Ω，10V有效值

?輸入噪聲電壓：5nV/√Hz(典型值)

?直流電壓增益：50000

?交流電壓增益：2200-10KHZ

?功率帶寬：140KHZ

?轉(zhuǎn)換速率：9V/μs

?大的電源電壓范圍：±3V-±20V

圖3-3放大電路分析3-3圖是一個(gè)雙運(yùn)放NE5532放大器。前級(jí)是射隨放大器，后級(jí)是電壓放大器。電信號(hào)原則電放大器輸入內(nèi)阻越高越好，輸出越低越好，射隨器就解決這問題。電源電壓設(shè)為5V，由于輸出端要與ADC0804連接，單片機(jī)的電壓不能超過5V。放大的倍數(shù)可以調(diào)節(jié)電阻的值。設(shè)定R1=50K、R2=5K。這兩個(gè)電阻可構(gòu)成電壓負(fù)反饋。1.2信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2.1ADC0804簡(jiǎn)介及各引腳功能集成A/D轉(zhuǎn)換器品種繁多，選用時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素選取集成芯片。一般逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器用得較多，ADC0804就是這類單片集成A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0804是一個(gè)8位、單通道、低價(jià)格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點(diǎn)是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約100us；方便的TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)（0V～5V）輸入信號(hào)電壓范圍是0V～5V；不需要調(diào)零，等等；芯片內(nèi)具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，可以直接連接在數(shù)據(jù)總線上。實(shí)物圖和引腳分布圖如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4ADC0804實(shí)物圖圖3-5ADC0804引腳分布圖各引腳名稱及作用如下：（引腳1）：片選信號(hào)。低電平有效，高電平時(shí)芯片不工作，（引腳2）：外部讀數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)低電平時(shí)ADC0804把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)加載到DB口。（引腳3）：外部寫數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)的上升沿可以啟動(dòng)ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換過程。CLKIN（引腳4）：時(shí)鐘輸入引腳。ADC0804使用RC振蕩器作為A/D時(shí)鐘，CLKIN是振蕩器的輸入端。（引腳5）：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。ADC0804完成一次A/D轉(zhuǎn)換后，此引腳輸出一個(gè)低脈沖。對(duì)單片機(jī)可以稱為中斷觸發(fā)信號(hào)。Vin（+）（引腳6）：輸入信號(hào)電壓的正極。Vin（－）（引腳7）：輸入信號(hào)電壓的負(fù)極?？梢赃B接到電源地。AGND（引腳8）：模擬電源的地線。Vref/2（引腳9）：參考電源輸入端。參考電源取輸入信號(hào)電壓（最大值）的二分之一。例如輸入信號(hào)電壓是0V～5V時(shí)，參考電源取2.5V；輸入信號(hào)電壓是0V～4V時(shí)，參考電源取2V。1.2.2ADC0804的工作原理數(shù)字芯片在操作時(shí)首先要分析它的操作時(shí)序圖，ADC0804的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如圖3-6所示。圖3-6啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖分析圖3-5可知，先為低電平，隨后置低，經(jīng)過至少時(shí)間后，拉高，隨后A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，并且經(jīng)過（1～8個(gè)A/D時(shí)鐘周期+內(nèi)部）時(shí)間后，模/數(shù)轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器中，同時(shí)自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，通知單片機(jī)本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。由于本系統(tǒng)使用的ADC0804未用終端讀取A/D數(shù)據(jù)，因此在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會(huì)時(shí)間，然后再直接讀取A/D的數(shù)字是出口即可。讀取結(jié)束后再啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，如此循環(huán)下去。圖3-6是A/D0804讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序圖圖3-7ADC0804讀取數(shù)據(jù)時(shí)序圖分析圖3-7可知，當(dāng)變?yōu)榈碗娖胶螅瑢⑾戎玫?，接著再將置低，在置低至少?jīng)過時(shí)間后，數(shù)字輸出口上的數(shù)據(jù)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)直接讀取數(shù)字輸出端口數(shù)據(jù)便可得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，獨(dú)奏數(shù)據(jù)后，馬上將拉高，然后再將拉高，是自動(dòng)拉高，不必人為干涉。圖3-6和圖3-7是ADC0804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，這是啟動(dòng)一次和讀取一次數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，當(dāng)需要連續(xù)裝轉(zhuǎn)換并且連續(xù)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，就沒有必要每次都把置低再拉高，因?yàn)槭瞧x信號(hào)，置低表示該芯片可悲操作或處于能夠正常工作狀態(tài)，所以在本系統(tǒng)中一開始就將置低，以后只需要操作、即可。1.2.3ADC0804的實(shí)現(xiàn)過程本系統(tǒng)的ADC0804外圍電路以及和單片機(jī)的連接如圖3-8所示。圖3-8ADC0804的接法分析圖3-8如下：ADC0804的片選段CS連接在U3鎖存器的Q7輸出端，可以通過控制鎖存器來控制CS，這樣的原因是可以為單片機(jī)的主控芯片節(jié)省I/O口；、、之間用電阻和電容組成RC振蕩電路，用來給ADC0804提供工作所需的脈沖，其脈沖的頻率為，其中，；端用兩個(gè)的電阻分壓得到電壓即2.5V，將該電壓作為A/D芯片工作時(shí)內(nèi)部參考電壓；、分別接單片機(jī)的P1.6和P1.7引腳，數(shù)字輸出端接單片機(jī)的P1口；、同時(shí)接地，這樣是為了達(dá)到精度高和穩(wěn)定性好的目的。1.3AT89C52主控芯片1.1.1AT89C52的功能本系統(tǒng)采用CPU為89C52的單片機(jī)，89C52本身帶有8K的內(nèi)存儲(chǔ)器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU外加EPROM為核心的單片機(jī)系統(tǒng)在硬件上具有更加簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS-51系列單片機(jī)的所有功能。89C52管腳圖如圖3-9所示。圖3-989C52管腳圖AT89C52的主要功能包括：（1）兼容MCS-51指令系統(tǒng)（2）8k可反復(fù)擦寫(>1000次)ISPFlashROM（3）32個(gè)雙向I/O口（4）4.5-5.5V工作電壓（5）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器（6）時(shí)鐘頻率0-33MHz（7）全雙工UART串行中斷口線（8）256x8bit內(nèi)部RAM（9）2個(gè)外部中斷源（10）低功耗空閑和省電模式（11）中斷喚醒省電模式（12）3級(jí)加密位（13）看門狗（WDT）電路（14）軟件設(shè)置空閑和省電功能可以看出AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256K字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C52引角功能說明如下：Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。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。P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表3-1為P1口第二功能。表3-1P1口第二功能端口引腳第二功能P1.5MOSI（用于ISP編程）P1.6MISO（用于ISP編程）P1.7SCK（用于ISP編程）P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVX@Ri指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2也接收高位地址和其它控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表3-2所示。表3-2P3口的第二功能端口功能第二功能端口引腳第二功能RXD（P1.0）串行輸入口T0（P1.4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入TXD（P1.1）串行輸出口T1（P1.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入INT0（P1.2）外中斷0WR（P1.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通INT1（P1.3）外中斷1RD（P1.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST（9腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN（29腳）：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的PSEN信號(hào)。EA/VPP（31腳）：外部訪問允許。欲使CPU公訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是，如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。XTAL1（19腳）：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2（18腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C52芯片內(nèi)部80H-FFH共128個(gè)單元為特殊功能寄存器，這些地址只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。對(duì)沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于IP寄存器。雙時(shí)鐘指針寄存器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了3個(gè)16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器：DP0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時(shí)選擇DP0，而DPS=1時(shí)選擇DP1。在使用前初始化DPS。圖3-10單片機(jī)最小系統(tǒng)1.1.1復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1－P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN無效。地址鎖存信號(hào)ALE也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖3-11所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C5上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C5足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C5放電。當(dāng)電容放電結(jié)束后，RST為高電平，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C5充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R的作用在于限制按鍵按下瞬間電容C5的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。圖3-11復(fù)位電路原理圖1.1.2晶振電路晶振的作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。AT89C52引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C6、C5按圖3-12所示方式連接。晶振、電容C5／C6及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容C5、C6的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在0~33MHz之間，電容C5、C6取值范圍在5~30pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12MHZ作為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pF。圖3-12晶振電路原理圖1.4無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)1.4.1無線模塊器件的比較與選擇以往的設(shè)計(jì)無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品常常需要相應(yīng)的無線電專業(yè)知識(shí)和昂貴的專業(yè)設(shè)備，而且傳統(tǒng)的電路方案不是電路太復(fù)雜就是調(diào)試?yán)щy而令人望爾卻步，以致影響了用戶的使用和心產(chǎn)品的開發(fā)研制工作。PTR2000的出現(xiàn)，使人們擺脫了傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困擾。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊PTR2000性能優(yōu)異，其顯著特點(diǎn)是所需外圍元件少，因而設(shè)計(jì)方便。該模塊在內(nèi)部集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制、參量放大、功率放大、等功能，因而是目前集成較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊PTR2000采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制方式，其工作射頻穩(wěn)定可靠、外圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這些優(yōu)異特性使得PTR2000非常使用于便攜及手持產(chǎn)品。另外，由于采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計(jì)，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。在本文中，無線收發(fā)模塊主要擔(dān)當(dāng)測(cè)控系統(tǒng)中單片機(jī)和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸?？梢哉f，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊相當(dāng)于是單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的一個(gè)特殊的執(zhí)行模塊。無線傳輸模塊在測(cè)控系統(tǒng)中的主要功能表現(xiàn)于，在無法使用有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合或是為了保證安全，采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)配合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨篙^為合理。使用PTR2000無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)傳輸具有以下特點(diǎn)接收發(fā)射合一，串口的發(fā)送速率最高可到19200bit/s的傳輸率。傳輸頻段為433MHZ體積小40mm*27mm*5mm具有多個(gè)頻道，滿足需要多通道工作的特殊場(chǎng)合工作電壓2.7~5.25V工作電流10~30mA1.4.2PTR2000引腳簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)PTR2000無線傳輸模塊是一種超小型、功耗、高速率的無線收發(fā)傳輸模塊。PTR2000的通信速率是最高為20kbit/s，也可工作在其他速率如4800bit/s、9600bit/s，無需設(shè)置PTR2000的工作速率。為了更加方便說明和單片機(jī)的連接，首先介紹PTR2000無線傳輸模塊的特性，其引腳說明如圖3-11圖3-11PTR2000器件引腳功能pin1：VCC，正電源，2.7~5.25Vpin2：CS，頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1，即431.92MHz；CS=1選擇工作頻道2，即434.33MHz。pin3：DO，數(shù)據(jù)輸出。pin4：DI，數(shù)據(jù)輸入。pin5：GND，電源地。pin6：PWR，節(jié)能控制。PWR=1，正常工作狀態(tài)，PWR=0，待機(jī)微功耗狀態(tài)。pin7：TXEN,發(fā)射接收控制。TXEN=1模塊為發(fā)射狀態(tài)，TXEN=0模塊為接收狀態(tài)。PTR2000是基于nRF401器件的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，采用低發(fā)射頻率、高靈敏度設(shè)計(jì)。該器件使用433MHz頻段，是真正的單片UHF無線收發(fā)一體器件，其工作模式包括工作頻道的設(shè)置和發(fā)送、接收、待機(jī)狀態(tài)，由TXEN、CS、PWM3個(gè)引腳共同決定，其工作模式設(shè)置如表3-2所示。表3-2PTR2000工作模式設(shè)置TXENCSPWR工作頻道信號(hào)芯片狀態(tài)0011接收0112接收1011發(fā)送1112發(fā)送xx0待機(jī)基于PTR2000模塊的單片機(jī)無線收發(fā)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備以下的3種工作模式。（1）發(fā)送在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，應(yīng)將模塊先置于發(fā)射模式，即TXEN=1。然后在等待至少5ms后（接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時(shí)間）才可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將模塊置于接收狀態(tài)，即TXEN=0（2）接收接收時(shí)應(yīng)將PTR2000置于接收狀態(tài)，即TXEN=0。然后將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機(jī)串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計(jì)算機(jī)。（3）待機(jī)當(dāng)PWR=0時(shí)，PTR2000進(jìn)入節(jié)電待機(jī)模式，此時(shí)的功耗大約為8uA，但在待機(jī)模式下不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。1.4.3單片機(jī)與PTR2000接口電路設(shè)計(jì)PTR2000無線收發(fā)模塊與單片機(jī)的連接中，PTR2000模塊的DO和DI分別于單片機(jī)的RXD和TXD連接。利用單片機(jī)的I/O可以控制模塊的發(fā)射控制、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。單片機(jī)可直接通過將P2.0位置高電平或置低電平而將無線收發(fā)模塊置于發(fā)射或接收模塊。接口電路圖如圖3-12圖3-11單片機(jī)PTR2000接口原理圖和的電路原理和器件的主要功能89C52單片機(jī)：主要完成待發(fā)數(shù)據(jù)的組織和處理，向PTR2000模塊發(fā)送數(shù)據(jù)和接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。PTR2000無線數(shù)據(jù)模塊：和單片機(jī)相連的PTR2000模塊主要是將單片機(jī)得待傳數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)，發(fā)送到計(jì)算機(jī)端得PTR2000模塊；接收計(jì)算機(jī)端PTR2000模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，并解調(diào)成單片機(jī)能夠識(shí)別TTL信號(hào)。晶振：計(jì)算機(jī)與單片機(jī)得通信速率約定為9600bit/s，為了獲得精確的傳輸率，單片機(jī)選用11.0592M的晶振。復(fù)位電路：采用復(fù)位引腳和相應(yīng)的電容、電阻構(gòu)成復(fù)位電路地址分配和連接DO：連接單片機(jī)得RXD腳和PTR2000的DO腳。PTR2000將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)后，輸出單片機(jī)中。DI：連接單片機(jī)的TXD腳和PTR2000模塊的DI腳。單片機(jī)將待發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇TR2000模塊，經(jīng)過調(diào)制后，發(fā)送到計(jì)算機(jī)端。TXEN：連接單片機(jī)的P2.0腳和PTR2000模塊的TXEN腳,通過單片機(jī)P2.0腳的電平控制PTR2000模塊的發(fā)射接收控制，TXEN=1時(shí)，模塊為發(fā)射狀態(tài),TXEN=0模塊為接收狀態(tài)。CS：PTR2000模塊的頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1，即431.92MHz;CS=1選擇工作頻道2，即434.33MHx。PWR：PTR2000模塊節(jié)能控制。PWR=1正常工作狀態(tài)，PWR=0，待機(jī)微功耗狀態(tài)，在本文中，將PTR2000模塊的PWR腳連接到VCC上，使PTR2000模塊固定工作在正常工作狀態(tài)。

系統(tǒng)發(fā)送裝置系統(tǒng)接收裝置1.5終端控制模塊設(shè)計(jì)1.5.1單片機(jī)與蜂鳴器接口電路圖3-24為蜂鳴器與單片機(jī)的接口電路圖。蜂鳴器電路構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，它由三極管、電阻和蜂鳴器三者組成。單片機(jī)AT89C53通過它的P2.2腳為蜂鳴器提供控制輸入信號(hào)，此電路為系統(tǒng)提供聲音報(bào)警。1.5.2顯示電路設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封在在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰極和共陽極它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。A、靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位解碼器解碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝