V/F转换定时波形如图3-5，由于注入CL平均电流严格地等于IAVE=i×t×FOUT，流出CL的电流严格的等于VX/RL≈VIN/RL。
如果VIN加大一倍，输出频率FOUT也要加大一倍以保持平衡，因此，这种V/F转换器能在一个较宽范围内，使其输出频率严格地正比与输入电压。
由
IAVE=i×t×FOUT=VXRL/≈VIN/RL
可知FOUT=IAVE/i×t=VX/RL≈VIN/RL
=RSVIN/2.09RLCTRT
有RS=2.09×RL×CT×RT×FOUT/VIN（3-3）
图38V/F转换定时波形
LM331的实际设计电路图如图3-9所示：
图39LM331的硬件连接电路
在电压输入端7脚由100K电阻和0.1μF电容组成低通滤波电路。
R23对基准电流进行调节，以校正输出频率，在输出端3脚上接有一个10K上拉电阻，因为该端输出时集电极开路输出。
由于传感器一般都是模拟小信号的电流或电压输出，经过信号调节电路调节成能满足V/F转换器输入要求的大电压信号。
经V/F转换电路把这些模拟信号转换成相应的TTL频率信号，送入单片机的I/O口中的计数器输入端或中断源输入端上，以便用单片机进行信号处理。
图310为信号检测传输传通道原理图。
图310信号检测传输通道原理图
3.3电源电路设计
系统应用的是一种输出为5～15V连续可调、输出电流可达2.5A的开关式稳压电源,该稳压电源特别适合于电子产品开发人员用来进行电路实验和电路开发。
它也可设计成固定电压输出，应用于各种仪器、仪表、家用电子产品中。
如果有需要，该电源的输出电压还可扩大到40V。
在设计中，将本安18V电源接入由L4960构成的单片机开关电源中，得到系统所需的5V和3V电源，其中3V电源为传感器黑白件供电，5V电源则作为其它器件的电源。
3.3.1多端开关式稳压器L4960简介
L4960是由意-法半导体有限公司（SGS—Thomson）生产的在目前国际上具有
最具代表性的多端开关式稳压器。
它们属于高效率，非隔离，低电压输入，大电流输出的脉宽调制式DC/DC电源交换器。
该电源以SGS—THOMSON公司生产的LA960集成电路为核心，其主要特点有：
转换效率高，一般为75％～85％，最高可达90％；输出电压范围宽，而且连续可调（5～40V），具有软启动、过流限制及过热保护功能：
外围元件少，制作方便。
与一般常用的LM317可调输出稳压集成电路组成的稳压电源相比，该稳压电源所用的电路元器件稍多一些，但输出电压范围宽，输出电流大，节电显著。
L4960是一种降压式DC／DC变换器集成电路，采用SIP—7封装，能输出2.5A
的电流。
其封装及引脚排列如图3-11所示：
表31L4960管脚说明
引脚
符号
功能
①
VIN
电源输入端（9～46V）
②
FB
输出电压反馈端
③
FC
误差放大器频率补偿端，外接RC（串联）到地
④
GND
地
⑤
OSC
振荡器外接RC（并联）到地
⑥
SS
软启动外接电容端
⑦
VOUT
电源输出端
图311L4960封装图
3.3.2L4960构成的+5V电源电路
图312为L4960构成的+5V电源电路。
图312L4960构成的+5V电源电路
3.3.3LM317构成的为+3V电源电路
图313为LM317构成的为+3V电源设计电路
图313LM317构成的+3V电源设计图
3.489C51单片机
3.4.189C51的封装引脚
图31589C51封装引脚图
3.4.289C51的时钟
（a）内部时钟方式（b）外部时钟方式
图316两种时钟电路
89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。
外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成
并联振荡电路，对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF±10pF；若使用陶瓷谐振器建议选择40pF±10pF。
用户也可以采用外部时钟，采用外部时钟的电路如图3-16（b）所示。
这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端。
3.4.3管脚简介
并行I/O口
P0口（P0.0—P0.7）:
是开漏双向口，可以写为1使其状态为悬浮用作高阻输入,P0也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节,在访问外部数据存储器时作数据总线,此时通过内部强上拉输出1；
P1口（P1.0—P1.7）:
是带内部上拉的双向I/O口,向P1口写入1时,P1口被内部上拉为高电平,可用作输入口.当作为输入脚时被外部拉低的P1口会因为内部上拉而输出电流；P1口第二功能:
T2（P1.0）定时/计数器2的外部计数输入/时钟输出;T2EX（P1.1）定时/计数器2重装载/捕捉/方向控制；
P2口（P2.0—P2.7）:
是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。
作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号来低时会输出一个电流（I）。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，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（例如执行MOVX@RI指令）时，P2口行上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。
Flash编程或校验时，P2亦接受高位地址和其它控制信号；
P3口（P3.0—P3.7）:
是带内部上拉的双向I/O口,向P3口写入1时P3口被内部上拉为高电平,可用作输入口.当作为输入脚时,被外部拉低的P3口会因为内部上拉而输出电流,P3口还具有以下特殊功能：
控制信号
ALE：
引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电后，ALE引脚不断输出正脉冲信号。
当单片机访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳沿用于单片机发出的低8位地址经外部锁存器锁存的锁存控制信号。
即使不访问外部锁存器，ALE端仍有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率fosc的1/6。
EA／Vpp：
EA功能为内外程序存储器选择控制端。
当EA引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器；当EA引脚为低电平时，单片机则只访问外部存储器。
Vpp为本引脚的第二功能。
在对89C51编程时，加在Vpp引脚的编程电压为+12V或+5V。
/PSEN：
程序存储器允许输出控制端。
在单片机访问外部程序存储器时，此引脚输出脉冲负跳沿作为读外部程序存储器的选通信号。
此引脚接外部程序存储器的/OE（输出允许）端。
/PSEN端可以驱动8个LS型TTL负载。
/WR：
外部数据存储器写控制信号；
/RD：
外部数据存储器读控制信号。
3.4.4定时器/计数器和中断
1.定时器/计数器
89C51单片机内有两个16位二进制定时器/计数器，简称定时器0（T0）和定时器1（T1），它们均用于定时、延时、对外部事件计数、分频及事故记录等。
两个16位定时器/计数器分别由两个8位特殊功能寄存器组成，即T0由TH0和TL0组成，T1由TH1和TL1组成，通过MOV指令可存放定时或计数初始设定值。
每个定时器都可由软件设定成定时模式或计数模式，在这两种模式下，又可以单独
设定为方式0、方式1、方式2、方式3四种工作模式。
定时器/计数器的启动/停止也是由软件通过控制寄存器TCON来控制的。
定时器/计数器是一个二进制的加1寄存器，当启动后就开始从所设定的技术初始值开始加1计数，计数器计满回零时能自动产生溢出中断请求，但定时与计数两种模式下的计数方式不同——定时模式时，每个机器周期寄存器增1，即寄存器对机器周期计数，因为一个机器周期有12个振荡周期，所以计数器频率是晶体振荡器频率的1/12，如晶体振荡频率为6MHz，则定时器模式的计数频率为1/2周期，计数周期为T=1/（6MHz×1/12）=2us；计数模式时，该寄存器在相应的外部输入脚P3.4/T0和P3.5/T1上出现从1到0的变化时增1。
定时器/计数器是单片机中工作相对独立的部件，当其设定为某种工作方式启动后，它就会独立进行计数，不再占用CPU的时间，直到计满溢出，才向CPU申请中断处理，它是一个工作效率高且工作灵活的部件。
89C51对内部定时器/计数器的控制主要通过TMOD和TCON两个特殊功能寄存器的编程来实现的。
特殊功能寄存器TMOD用于控制T0和T1的工作方式，低4位用于控制T0，高4位用于控制T1，8位格式如表3-2所示。
TMOD的地址为89H，其各位状态只能通过CPU的字节传送指令来设定而不能位寻址指令改变，复位时各状态为0。
表3-2工作方式控制寄存器TMOD
GATE
C/T
M1
M0
GATE
C/T
M1
M0
控制T1
控制T0
TMOD各位的控制功能如下：
（1）M0、M1：
工作方式控制位，2位可形成四种二进制码，可控制产生四种工作方式，如表3-3所示：
（2）C/T：
模式控制选择位。
C/T=0时定时模式，C/T=1为计数模式。
（3）GATE：
门控位。
当GATE=0时，只要使TCON中的TR0（或TR1）置1，就可以启动定时器T0或T1工作。
等GATE=1时，只有/INT0或/INT1引脚为高电平且TR0或TR1置1时，定时器才能启动工作。
表33定时器/计数器的4种工作方式
M1
M0
工作方式
计数器功能
0
0
方式0
13位定时器/计数器
0
1
方式1
16位定时器/计数器
1
0
方式2
自动重装初值的8位定时器/计数器
1
1
方式3
T0分为两个8位独立计数器；T1停止计数
TCON是一个8位寄存器，用于控制定时器的启动/停止以及标志定时器溢出中断申请。
TCON的地址为88H，既可进行字节寻址又可进行位寻址，复位时所有位被清零。
各位定义如表3-4所示。
表3-4定时器/计数器控制寄存器TCON
TCON
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
地址位
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
（1）TF1、TF0——计数溢出标志位
当计数器溢出时该位置1。
使用查询方式时，此位作为状态位供CPU查询，但应注意查询有效后，应以软件方法及时将该位清0。
使用中断方式时，此位作为中断请求标志位，进入中断服务程序后由硬件自动清0。
（2）TR1、TR0——计数运行控制位
TR1（TR0）=1，启动定时器/计数器工作
TR1（TR0）=0，停止定时器/计数器工作
该位可由软件置1或清0。
2.中断
89C51有5个中断源，分为内部中断源和外部中断源。
外部中断源包括两个，通常指由外部设备发出的中断请求信号，从P3.2和P3.3（即INT0和INT1）引脚输入单片机，由电平或边沿触发两种方式申请中断；内部中断源有三个，两个定时器/计数器（T0、T1）中断源和一个串行口中断源，T0和T1的中断申请是在它们计数从全“1”变为全“0”溢出时自动向中断系统提出的，串行口中断源的中断申请是在串行口每发送或接受一个8位二进制数后自动向中断系统提出的。
3.5MT8888芯片应用
MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体集成电路，它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频
DTMF信号；接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。
MT8888芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，
能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL电平兼容，
并可方便地进行编程控制。
3.5.1MT8888芯片特点
MT8888是CMOS大规模集成电路，功耗低（只有57.8mW）并且将发送和接收电路集中在一个芯片内，故集成度高。
可编程控制，容易与微处理器接口，微机可控制接收部分工作原理与DTMF接收器MT8870相同。
发送部分采用开关电容式变换器，因此DTMF信号失真小。
频率精度高，片内对双音群模式的占空时间精确定时。
3.5.2MT8888工作原理及组成
1.接收部分。
接收部分的电路有单端输入和差分输入两种形式，如图3-17
和图3-18所示：
图317单端输入图318差分输入
单端输入电压增益Av=RF/Rin
差分输入电压增益AVIDIH=R5/R1
差分输入阻抗ZINDIH=2R2+（10C）-2
元件典型值C1=C2=10nF
R1=R4=R5=100KΩ
R2=60KΩ，R3=37.5KΩ。
R3=（R2*R5）/（R2+R5）
DTMF信号经运放输出到两组6阶开关电容式带通滤波器，分离出低频组fLOW和高频组fHIGH信号。
低频组中的限波器把35Hz和440Hz的拨号音滤除，每组滤波器连接一阶开关电容式滤波器以提高分离信号的信噪比。
由高增益比较器组成的限幅器去除低于检测门限的弱信号或噪声。
解码器采用数字计数方式检测DTMF信号频率，利用复杂的平均算法防止外来的各种干扰，当检测器识别到有效的DTMF信号时，预控端ESt输出高电平。
2.发送部分。
DTMF产生器是发送部分的主体，它可以产生16种失真小、精度高的标准双音信号，这些频率均由3.5795MHz晶振振荡器产生。
电路由数字频率合成器、行/列可编程分频器和开关电容式D/A变换器组成。
行和列单音正弦波经混合，滤波后产生双音频信号。
DTMF编码表把编码数据写入MT8888的发送寄存器产生单独的fLOW
和fHIGH，fHIGH和fLOWdB输出的幅度之比为2dB，目的在于补偿高频信号经过线路的衰减，即经过预加重处理。
写操作时，总线上的4位数据被锁存，可编程分频器进行8中取2的编码变换，定时长度确定该信号的频率。
当分频器达到由输入编码确定的计数值时，产生复位脉冲，计数器重新计数，改变定时长度可变频率。
编码电路由开关电容式D/A变换器组成，得到高精度的量化电平，低噪声加法放大器完成行和列的单音信号混合。
输出级有带通滤波器，用来衰减大于8Hz的谐波。
此外，发送部分还包括单音信号产生器能产生高频组和
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