毕业设计（论文）基于单片机的电动自行车无线防盗报警器设计.doc

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1、XXXXXXXX毕 业 论 文（设 计） 2012 届 电子信息工程 专业 0813082 班级题 目 可控电动车防盗报警器设计 姓 名 XXX 学号 XXXXXX 指导教师 王义琴 职称 讲师 二一 二 年 五 月 十 日内 容 摘 要电动车具有环保，快捷，方便的优良特点。随着电动车的普及，防盗问题越来越突出。为了很好地解决防盗问题，应用新技术对防盗系统的设计非常必要。本论文课题是开发设计一款基于单片机的电动自行车无线防盗报警器。通过市场调研和查阅相关资料，论证了本设计的必要性和可行性。文中主要论述了该无线防盗报警器各个模块的详细设计过程。设计从总体方案的设计入手，对无线收发模块、信号触发模

2、块、报警电路模块等进行了相关的分析、选择及最终方案的确定；使用Protel软件绘制出该设计的最终方案的电路图，通过Protel电路图清晰地表达出该设计各个工作模块电器元件的连接情况。关 键 词单片机;无线收发；弹簧开关；防盗报警；扬声AbstractThe fine features of electric bicycle are environmentally friendly, efficient, convenient.With the popularity of electric bicycle, security issues become more grave. In order

3、to solve security issues, application of new technologies on the design of anti-theft system has become very necessary.This thesis focuses on the development and design of the electric bicycle SCM of wireless anti-theft alarm based on Monolithic integrated circuit. Through market research and access

4、 to relevant information, demonstrated the necessity and feasibility of the design . In the major expositions of the wireless anti-theft alarm for the detailed design of each module process . Design from starting with the design of the overall plan, carrying out the relevant analysis about the radio

5、 transceiver modules, signal trigger module, alarm circuit module , selection and exterminating the final package; Protel software is used to map out the final design of the circuit, Through the Protel clearly show the work of various electrical components connecting module.Keywords SCM Wireless Tra

6、nsceiver Module Spring switch Anti-theft Alarm System Loudspeakers 目 录1 绪论11.1 电动车无线防盗报警器研究背景11.2 电动车无线防盗报警器的研究现状12 系统方案设计32.1 框架结构体系设计32.2 各功能模块方案设计32.2.1.1 LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块42.2.2信号触发模块42.2.2.1振动传感器42.2.3报警电路模块52.2.3.2扬声器52.2.3.3音乐集成电路62.3 本章小结63 无线收发模块设计73.1 LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块介绍73.1.

7、1 主要特性73.1.2工作原理方框图93.1.3 外部应用电路103.1.4光电特性113.2 无线收发模块设计143.3 本章小结144 音乐集成电路模块设计154.1 音乐集成电路154.1.1 音乐集成电路内部结构及其工作原理154.1.2 音乐集成电路使用过程中应注意的问题164.2 音乐集成电路报警模块设计174.2.1整流二极管的选用174.2.1.1整流二极管的工作原理174.2.1.2整流二极管的导电特性174.2.2 晶体三极管的选用184.2.2.1三极管放大电路的基本原理184.2.2.2三极管的工作状态的判断方法194.2.3 电磁继电器的选用204.2.4音乐集成电

8、路报警模块的设计204.3 本章小结215 电路与编程225.1 硬件安装225.1.1 AT89C51单片机相关特性及参数介绍225.1.1.1主要特性225.1.1.2功能特性概述235.1.2 硬件电路265.2.1 无线收发模块调试265.2.2 音乐集成电路模块调试265.2.3 复位电路及晶振电路调试275.2.3.2晶振电路设计295.3 C语言编程305.3.1 AT89C51单片机软件编程的注意事项305.3.1.1 AT89C51单片机软件编程的省电模式13305.3.1.2 编程方法315.3.2 C语言编程325.4 软件调试375.5 本章小结38结论39致谢40参考

9、文献41电动车防盗报警器081308236 赵冰洋 指导老师 王义琴 讲师1 绪论1.1 电动车无线防盗报警器研究背景随着我国市场经济制度的建立，科学技术的发展，我国安防产业不断向前推进，安防市场己成为一个新兴的、潜力巨大的体现公共安全与技防紧密结合的高新技术市场，为安防企业的发展提供了难得的机遇。并且国内安防产业正快速与国际接轨我国有世界上最庞大的安防产品市场，这是我们最大的优势。在欧美发达国家安防产业更是在原有基础上飞速发展，在其他发展中国家，如亚洲、拉丁美洲、东欧、非洲和中东，也能预见它的快速增长。这些地区还有很大的未曾开发的安防市场，这些市场的特点是犯罪率在不断增加、经济正迅速发展，因

10、此，这些国家对安全措施和安保方法的需求也在逐渐增加。所以研究报警系统具有很好的社会价值和经济价值。 1.2 电动车无线防盗报警器的研究现状为了充分掌握电动车市场防盗报警类产品的现状及发展动态，我深入开展了市场调研和文献搜索，从商家提供的电动车年销量和报警器（包括报警锁）年销量数据不完全统计，现在购买电动车的用户同时配备防盗报警装置的约占95。目前市场上出售的电动车防盗报警装置大致有如下几类： （1）防盗报警锁，将报警器与车锁集成，只要内部振动传感器感知到车身振动，就会立即触发启动锁上报警喇叭报警。这种防盗报警锁使用比较方便，售价也能为大家接受，一般在50元左右，如杰达KL02、新奇特FB822

11、4。但是用户反映使用这种防盗报警锁，发生误报的频率较高，而且发现是误报还得不到解除，同时在锁紧状态下无法人为撤防，造成不必要的干扰。（2）普通防盗报警器，与防盗报警锁相比，这类报警装置体积较小，可独立安装在电动车上较为隐蔽的地方，不易被发现而拆卸。其布防、撤防都是通过报警器外壳上的同一开关按钮实现，探测警情信号的也是各种类型的振动传感器，电源一般使用两节7号电池，性能比较稳定，价格在60元左右。但是一旦将其安装在车身较为隐蔽的地方，如车身底部等，那么车主启动布防和撤防时要按开关就很困难，不易操作；如果安装在方便车主启动开关的地方，此报警器又很容易被盗贼发现而将其拆卸。（3）无线智能数字报警器，

12、如荣高VA-2型、旭飞报警器。这类防盗报警器一般采用微电脑技术，智能化程度较高，除了能遥控设防撤防、强警寻车外，还具有遥控熄火、自动延时设防和智能记忆等功能。这类产品设计合理、性能优越，但是作为电动车的附属配件，它们的价格相对较高，一般要超过150元，普通用户不能接受，因而在电动车市场也就得不到推广。电动车之所以能走进千家万户，一个很重要的原因就是其价格相对于摩托车和汽车要低得多。开发一种高性能、低价位防盗报警器是适合市场的，也是用户这个消费群体给我们提出的一项任务。2 系统方案设计电动车无线防盗报警器的总体方案设计是根据其功能和设计要求，从全局的角度，以系统的观点而进行整体方面的设计，主要包

13、括无线收发模块设计，信号触发模块设计和报警电路模块设计等内容。2.1 框架结构体系设计本设计主要依据下列框架结构(如图2-1)进行设计。AT89C51单片机信号触发模块无线发送模块无线接收模块报警电路模块图2-1 总体框架结构体系其中单片机作为控制单元模块，弹簧开关作信号触发模块，采用远距离无线收发装置作无线收发模块，扬声器（或蜂鸣器）作报警电路模块。当单片机收到无线收发模块发出的预警信号后，进入预警状态，并让弹簧开关在收到外界振动影响后，接通电路使报警器报警，以此来威慑犯罪分子，达到保护电动自行车的目的。2.2 各功能模块方案设计本设计各功能模块主要包括无线收发模块，信号触发模块和报警电路模

14、块等，下面将分模块讨论各个模块拟采用方案和最终方案的确定。2.2.1 LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块LR-T15CTM4-S系列是红外遥控接收模块。该模块的最大优点就是即使在很弱的光源下也能可靠运行、并保护、防止受到其他输出脉冲的干扰。LR-T15CTM4-S系列所需的供电电压在2.4V6.5V之间，与本设计所构想的5V供电电压很吻合；而其低电流消耗是HF-15/HJ-15红外收发组件不可比拟的；其输出信号为4.5V高电压正好能被本设计中采用的AT89C51单片机所识别。2.2.2信号触发模块2.2.2.1振动传感器振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它的作用主要是将机械量

15、接收下来，并转换为与之成比例的电量。由于它也是一种机电转换装置。所以我们有时也称它为换能器、拾振器等。振动传感器并不是直接将原始要测的机械量转变为电量，而是将原始要测的机械量作为振动传感器的输入量Mi，然后由机械接收部分加以接收，形成另一个适合于变换的机械量Mt，最后由机电变换部分再将Mt变换为电量E，如图2-4所示。因此一个传感器的工作性能是由机械接收部分和机电变换部分的工作性能来决定的。振动传感器具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠，振动检测可调节范围大的优点，器件的内部均含有专用的控制芯片,应用非常方便,可直接带动小功率负载,用一只三极管进行电流放大后,即可驱动继电器或报警被大量应用到汽车

16、、摩托车、电动车的防盗系统上，目前80的车辆报警器都用这类传感器。 机械接受部分 机电变换部分 Mi Mt E图2-4 振动传感器振动传感器的性能特点符合本设计的需要，但在元件采购的过程中发现徐州电子市场找不到振动传感器的销售，给本设计的实物制作造成了困难。因此将在第4章音乐集成电路报警模块设计中对信号触发模块的设计做详细介绍。 2.2.3报警电路模块2.2.3.2扬声器扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的高低影响很大。扬声器的种类很多，按其换能原理可分为电动式（即动圈式）、静电式（即电容式）、电磁式（即舌簧式）、压电式（即晶体式）等几种；按其频率范围可分为低音

17、扬声器、中音扬声器、高音扬声器。电动式扬声器的结构和工作原理电动式扬声器应用最广泛，它又分为纸盆式、号筒式3和球顶形三种。而前两种应用比较广泛，因此这里只介绍前两种。（1）纸盆式扬声器纸盆式扬声器其结构如图2-6所示。它由三部分组成：振动系统，包括锥形纸盆、音圈和定位支片等；磁路系统，包括永久磁铁、导磁板和场心柱等；辅助系统，包括盆架、接线板、压边和防尘罩等。当处于磁场中的音圈有音频电流通过时，就产生随音频电流变化的磁场，这一磁场和永久磁铁的磁场发生相互作用，使音圈沿着轴向振动，由于扬声器结构简单、低音丰满、音质柔和、频带宽，但效率较低。（2）号筒式扬声器号筒式扬声器其结构如图2-7所示，它由

18、振动系统（高音头）和号筒两部分构成。振动系统与纸盆扬声器相似，不同的是它的振膜不是纸盆，而是一球顶形膜片。振膜的振动通过号筒（经过两次反射）向空气中辐射声波。它的频率高、音量大，常用于室外及广场扩声。2.2.3.3音乐集成电路通过比较扬声器和音乐集成电路的外接元件数量、价格、功能全面性及使用方便等特点决定采用音乐集成电路作为本设计的报警电路模块，该模块将在第4章音乐集成电路报警模块设计中做详细介绍。2.3 本章小结本章对该设计的总体框架结构体系设计进行了论述，并对该设计的各功能模块拟采用和最终采用的方案进行了详细的介绍；通过比较扬声器和音乐集成电路确定了本论文的报警电路模块，而被选定的模块元件

19、将在下面几章做详细的介绍。3 无线收发模块设计LR-T15CTM4-S系列是红外遥控接收模块。它已转移成型、体积小、重量轻和低电流消耗。该模块的最大优点就是即使在很弱的光源下也能可靠运行、并保护、防止不受控制的输出脉冲的干扰。3.1 LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块介绍本小节将详细介绍LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块（见图3-1）的主要特性、引脚特征、光电特性、极限参数、材料配置，外部尺寸等物理特性。3.1.1 主要特性（1）供电电压2.4 V6.5v之间 ；（2）光电检测器及前置放大器封装在一起；（3）PCM频率的内部过滤器；（4）对不同种干扰光源的免疫力较强；（5）

20、低效输出（6）低功率消耗； 图3-1 LR-T15CTM4-S因LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块具有上述的主要特性，所以其应用范围也是比较广泛的。大致有AV设备（如：电视，DVD播放机，音响，CD播放机，机顶盒等）；家电（如：电脑，空调，照相机等）；红外遥控器控制玩具。LR系列红外遥控接收模块的引脚配置和载波频率如表3-1所示。表3-1 LR系列引脚配置和载波频率在本设计中该元件要与单片机连接使用，完成报警系统的上锁和解锁过程，因此要选择合适的工作电压和输入频率，焊接电路板时应考虑该电子元件的焊锡温度，以免过高烧坏元件。LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块的建议操作条件和极限参数见

21、表3-2和表3-3。表3-2 建议操作条件参数符号数值单位运行电压Vcc2.46.5V输入频率fin3060kHz表3-3 极限参数 (温度=25)参数符号数值单位供电电压Vcc7V输出电流Iout2.5mA运行温度Topr-20+80存储温度Tstg-30+85焊锡温度Tsd2703.1.2工作原理方框图图3-2方框图发射装置输出波形 红外模块输出波形 图3-3 输出波形LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块工作原理方框图如图3-1所示。当无线发射装置有信号输入后，通过自动增益控制器保证通道内的信号同步放大稳定动态工作点,以达到更高的传输效率。通过限制器将突发的信号、过强的信号、误操作所产

22、生的大信号和声反馈，按一定的比例进行压缩或限幅，解决了功率放大器过载问题，从而保护了昂贵的功率放大器和扬声器。通过滤波器过滤掉不理想的信号，得到单一频段的理想信号，保证了信号传输的正确。通过高峰活塞和比较器比较电压，然后根据比较结果，把输出电压设定在数字高态。通过积分器将前后信号叠加。最后通过施密特触发器对脉冲边缘进行整形和产生输出方波脉冲，如图3-3所示。3.1.3 外部应用电路（1）该元件的外部应用电路如图3-4所示。防止电压包括任何噪音因素的影响，请将RC滤波器放在顶端. RC滤波器应和Vcc引脚和GND引脚紧密联接 ON/OFF脉冲宽度最好是小于0.3米*光照强度检查检测表面的红外模块

23、是0 Lux（照度单位）图3-5 抵达物距离试验条件LR-T15CTM4-S红外遥控接收头与红外发射装置的夹角直接影响传输的距离，夹角越小传输距离越远，当夹角=0时传输距离最远为28 m ；当夹角=45时传输距离为15m。抵达物距离试验条件见图3-5。（2）当LR-T15CTM4-S系列受到一些干扰信号抑制时，它仍然可以接收数据信号。不过灵敏度降低到不能产生理想脉冲的水平。一些抑制LR-T15CTM4-S系列干扰信号的例子：荧光灯信号电子镇流器（参照图3-6，图3-7 ） 频率为38KHz的连续信号或在其他任何频率直流灯（钨灯泡或节能灯）图3-6和图3-7显示的信号来自一个用60Hz电子镇流器

24、作用的荧光灯。一种荧光灯电子镇流器造成的不同类型的干扰信号。如果灯的频率在50kHz-100kHz之间，那么通常的振荡频率是光学干扰信号，这个频率是电气振荡驱动电路镇流器频率的两倍。所有LR-T15CTM4-S系列的红外接收机模块都可以制止这种干扰信号如图3-6和图3-7所示。所以这些灯将不会产生不理想的输出脉冲。不过敏感性会根据干扰信号的强弱而有所降低，更重要的是电子镇流器的高调制的振荡幅度。3.1.4光电特性LR-T15CTM4-S红外接收模块的光电特性见表3-4。表3-4 光电特性参数符号条件最小典型最大单位供电电压Vcc-2.456.5V供电电流Icc无信号输入0.811.3mA包过滤

25、器中心频率fo-3fo3%峰值波长p-940-nm高层次的输出电压Voh图3.5Vcc-0.5-V低层次的输出电压Vol图3.5-0.20.4V高层次输出脉冲宽度Twh图3.5450600750s低层次输出脉冲宽度Twl图3.5450600750s到达物距离L图3.5 0-28m图3.6 30-22m图3.7 45-15m通过下表可以看出当LR-T15CTM4-S红外遥控接收模块的供电电压为5V时，其灵敏度最高；供电电压和电流是成正比关系，即供电电压越大电源电流越大，反之越小；距离和输出脉冲宽度近似成反比例关系，即距离越远输出脉冲宽度越窄，反之越宽。测试条件如表3-9所示。表3-5灵敏度供电电

26、压 表3-6电源电流电压表3-7输出脉冲宽度与距离 表3-8方向性（水平/垂直）表3-9测试条件参数试验条件备注高温Ta=+75,Vcc=5.0V t=500h，低温Ta=-25, Vcc=5.0V t=500h，高气温/高湿度Ta=+80 90%RH, Vcc=5.0V t=500h，热循环Ta=-30(0.5h)-+85(0.5h) 20圈，属性测试高度=75cm 3次负载测试的供电电压是5V光电学特性正常条件下应在停止2小时后恢复正常 加热周期测试应在无负载条件下重复20次 3.2 无线收发模块设计本设计无线接收模块的设计如图3-10所示，LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块

27、的Vcc脚接+5V电压，GND脚接地，Vout脚接AT89C51单片机的P00口。当LR-T15CTM4-S红外接收头收到彩色电视遥控器的脉冲信号后，就能通过其内部电路给单片机P00口一个4.5V高电平，完成无线收发模块的工作环节。图3-10 无线收发模块3.3 本章小结本章介绍了作为本设计无线收发模块的LR-T15CTM4-S电子元件的一般特性外部尺寸等物理特性，并根据其特性设计无线收发模块。4 音乐集成电路模块设计音乐集成电路报警模块是该设计的信号触发模块和报警电路模块的组合模块，将弹簧开关作为信号触发模块，音乐集成电路作为报警电路模块。下面将对该部分的设计做详细的介绍。4.1 音乐集成电

28、路音乐集成电路是一种乐曲发生器，它可以向外发送固定存储的乐曲。它具有声音悦耳、外接元件少、价格低、功能全面及使用方便等特点，因而音乐集成电路在家用电器，时钟，玩具等方面得到了广泛的应用。4.1.1 音乐集成电路内部结构及其工作原理音乐集成电路的内部结构如下图4-1所示，它由振荡电路、音调发生器、包络发生器、驱动电路、速度控制、节奏发生器、存储器（ROM）和前置放大器等组成。图4-1 音乐集成电路的内部结构框图下面将图中各电路的功能作以简要介绍。（1）振荡电路振荡电路与外接电阻R构成完整的振荡器，其振荡频率与R阻值的大小有关，一般振荡频率为5OkHz或10OkHz，振荡频率是音调发生器和节奏发生

29、器的时间基准，该频率用作音调、节奏、速度的时间基础，它直接影响乐曲的质量。（2）音调发生器音调发生器按存储器（ROM）的数据分配产生不同音调的代码。音调频率范围一般包括两个八度音音阶。（3）包络发生器包络发生器的功能是产生包络信号，包络信号的形状决定着乐曲的音色。音调信号和节奏信号经包络发生器形成合成音乐信号后输送给驱动电路。（4）驱动电路不同的集成电路驱动电路各不相同，有的在输出端输出电流，可直接驱动压电蜂鸣器，有的集成电路内还设置有前置放大器。（5）速度控制速度控制可提供与放音速度相匹配的速度，这种速度已按编好的程序固化在集成电路内，不能由外部选择。（6）节奏发生器节奏发生器按存储器（RO

30、M）的数据分配，可提供八种节拍去控制ROM地址时钟，如1/4、1/3、3/4、3/2、2、3、4拍。4.1.2 音乐集成电路使用过程中应注意的问题（1）音乐集成电路种类很多，每一个系列的集成电路的外形和接线方式一样，但乐曲不同。因此选购时最好临时搭接外围元件视听一下曲调是否满意。（2）不同系列的音乐集成电路，它们的工作电压差异较大，如2830系列最大工作电压为1.65V，若大于这个电压音调就会失真，而2850系列的工作电压为1.255V。使用时应注意正确选择工作电压，才能保证集成电路的正确工作。（3）外接电阻阻值大小与输出乐曲的音调有关，阻值小时音调高，阻值大时音调低，调试时应注意阻值的选取。

31、（4）有的系列电路虽能驱动压电蜂鸣器，但输出的电流极小，对于这类集成电路在外接功放时要注意。4.2 音乐集成电路报警模块设计该模块用到了整流二极管、晶体三极管、直流继电器及音乐集成电路等电器元件，下面将对各个元件的工作原理及型号的选用做详细的介绍。4.2.1整流二极管的选用4.2.1.1整流二极管的工作原理 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。 当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑制作用使载流子的扩散电流增

32、加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。 当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为整流二极管的击穿现象。4.2.1.2整流二极管的导电特性二极管最重要的特性就是单向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。下面通过简单的实验说明二极管的正向特性和反向特性。（1）正向特性 在电子电路中，将整流二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式称为正向偏置。当加

33、在二极管两端的正向电压很小时，整流二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，整流二极管才能直正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。 （2）反向特性 在电子电路中，二极管的正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，此时二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。整流二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当整流二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二

34、极管将失去单向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。在本设计中对整流二极管并没有太多的性能要求，只要具备了二极管的单向导电性就可以了，在电路中起到保护电子元件的作用。所以本设计将采用IN4007型锗二极管。4.2.2 晶体三极管的选用4.2.2.1三极管放大电路的基本原理晶体三极管是一种电流放大器件，有集电极C，基极B，发射极E三个极。晶体三极管按材料分常见的有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，使用最多的是硅NPN和PNP两种，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。我们仅以NPN型硅三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。图4-2 NPN型

35、硅三极管引脚图如上图4-2所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流Ic受基极电流Ib的控制，并且基极电流Ib很小的变化，会引起集电极电流Ic很大的变化，Ic 的变化量与Ib变化量之比称作三极管的放大倍数。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化

36、。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流Ib就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流Ib的改变（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号

37、跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流Ib的变化，而基极电流Ib的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流Ib变小时，集电极电流Ic就可以减小；当输入的基极电流Ib增大时，集电极电流Ic就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反。4.2.2.2三极管的工作状态的判断方法三极管的工作状态可以分为三个区域：截止区

38、、放大区和饱和区，根据三极管发射极和集电极偏置情况，可以判别其工作状态：（1）对于NPN三极管来说，当Ube0时，三极管发射极处于反向偏置，Ib0，三极管工作在截止区；（2）当晶体三极管发射极处于正向偏置而集电极处于反向偏置时，三极管工作在放大区，Ic随Ib近似作线性变化；（3）当发射极和集电极均处于正向偏置状态时，三极管工作在饱和区，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。在本设计中三极管选用型号为S9014 NPN型硅三极管。4.2.3 电磁继电器的选用继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去

39、控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态

40、的静触点称为“常闭触点”。在本设计中为了安全保护须在音乐集成电路中接入电磁继电器，而继电器的选用为了达到供电电压的一致从而选用5V直流继电器。4.2.4音乐集成电路报警模块的设计本设计中音乐集成电路的设计如图4-3所示。当无线接收模块（LR-T15CTM4-S红外接收远程控制系统模块）收到无线发射模块（彩色电视遥控器）的脉冲信号后，其Vout脚输出4.5V高脉冲信号，单片机接收到该脉冲信号后让P27口上电，当P27口有高电平输出时，通过基极偏置电阻R1给三极管加一偏置电流，三极管Q1正向偏置，直流继电器KA吸合，音乐集成电路发出报警信号，播放一遍音乐后便处在预警状态，当弹簧开关KM1受到外界振

41、动信号触发后将会再次接通音乐集成电路，达到电动车防盗报警的目的。图4-3 音乐集成电路报警模块4.3 本章小结本章对音乐集成电路报警模块所采用的整流二极管、晶体三极管、直流继电器及音乐集成电路等电器元件的工作原理进行了详细的介绍，并设计了适合本设计所需的音乐集成电路报警模块，讲解了该模块的工作原理。5 电路与编程5.1 硬件安装本设计采用AT89C51单片机作为本设计的核心，下面将介绍AT89C51单片机的相关特性及参数。5.1.1 AT89C51单片机相关特性及参数介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K字节的可反复擦写Flash只读存储器和1

42、28字节的随机存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。5.1.1.1主要特性图5-1 AT89C51单片机引脚图与MCS-51产品指令系统完全兼容 4K字节可反复擦写Flash只读存储器 1000次擦写周期数据保留时间：10年全静态工作：0Hz24Hz三级加密程序存储器1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器6个中断源 可编程串行通道低功耗空闲和掉电模式片内振荡器和时钟电路5.1.1.2功能特性概述AT89C51单片机提供以下标准功能：4K字节Flash闪存，128字节内部R

43、AM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个向量两极中断机构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AY89C51单片机还可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式：空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作；掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。1、引脚功能说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每脚可吸收8个TTL逻辑门电路。当端口写1可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存

44、储器时，这组口线分时转换地址和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时要求外接上拉电阻。P1口：P1口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口输出缓冲器能驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口使用，并当某个引脚被外部信号拉低时回输出一个电流。在Flash编程和程序校验期间，P1口接收低8位地址。P2口：P2口为一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口的输出缓冲器能驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口使用，并当某个引脚被外部信号拉低时回输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器，P2口送出高8位地址数据；在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不改变。在Flash编程和程序检验时，P2口也接收高位地址和其他控制信号。表5-1 P3口特殊功能端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口）P3.1TXD(串行输出口）P3.2INT0(外部中断0）P3.3INT1(外部中断1）P3.4T0(定时计数器）