模块详解

1.电源电路

电源电路如图4-3所示。系统中使用两种幅值的电源，分别为12V和5V。12V给整个电路供电，通过7805电压转换芯片，将12V的电压转换为5V，给主控电路、LED驱动电路、蜂鸣器驱动电路、按键电路供电。

7805是常用的三端稳压集成芯片，用此芯片组成稳压电源所需的外围器件少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

注意

作为稳压芯片，在实际应用中要注意散热，必要时需要安装散热器，否则稳压管温度过高时稳压性能将变差，甚至损坏。

电源电路仿真如下。

在仿真时需要去掉接口J2、J3，在7805左侧接入+12V电源，在右侧开关后接入电压探针观察输出结果，如图4-4所示。

首先在开关SW3打开的情况下进行仿真，得到电压探针输出结果接近0V，如图4-5所示。

接下来在开关SW3关闭的情况下进行仿真，得到电压探针输出结果接近5V，说明7805芯片稳压成功，电源指示灯D1亮，如图4-6所示。

2.主控电路

在本系统的设计中，从价格、简易程度及满足系统的需求等方面考虑，主控芯片采用了STC89C52单片机。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52单片机芯片的引脚（见图4-7）介绍如下。

引脚1～8：P1口，8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。

引脚9：RESET复位键，单片机的复位信号输入端，对高电平有效。当进行复位时，在RST引脚要保持大于两个机器周期的高电平时间。

引脚10～17：P3.0为RXD串口输入，P3.1为TXD串口输出，P3.2为中断0，P3.3为中断1，P3.4为计数脉冲T0，P3.5为计数脉冲T1，P3.6为写控制，P3.7为读控制输出端。

引脚18、19：晶体振荡器的接入引脚，接外部晶振源，为单片机正常工作提供时钟信号。

引脚21～28：P2口，8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。

引脚29：片外ROM选通端，单片机对片外ROM操作时29脚输出低电平。

引脚30：ALE/PROG地址锁存器。

引脚31：ROM取指令控制器，高电平片内取，低电平片外取。

引脚32～39：P0口，双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。

引脚20、40（图中未给出）：芯片的电源引脚，引脚20接GND，引脚40接VCC，其电压范围为5.5～3.3V（5V单片机）或3.8～2.0V（3V单片机）。

单片机为整个系统的核心，控制整个系统的运行，其主控电路如图4-7所示。在Proteus 软件中，一般省略芯片的电源引脚20和40，默认其连接到VCC和GND。

3.按键电路

按键电路如图4-8所示。该电路的功能主要是停止整个电疗过程，当按键按下时，电路停止工作。

按键电路仿真如下。

按键电路原理很简单，当按键SW1未按下时，电路输出端KEY输出高电平；当按键SW1按下时，电路输出端KEY接地，输出低电平。所以直接在输出端KEY放置电压探针，查看输出结果，如图4-9所示。

4.LED驱动电路

该电路的功能主要是采取一定的策略点亮不同的LED，并配合蜂鸣器的响声实现催眠功能。

当按下电源按键后，电路开始工作，LED以800ms的周期开始循环亮灭，亮灭时间比为1∶1；同时，蜂鸣器发出持续200ms的响声。接着，LED以1200ms的周期开始循环亮灭，亮灭时间比为1∶1；同时，蜂鸣器发出持续400ms的响声。最后，LED以2600ms的周期开始循环亮灭，亮灭时间比为1∶1；同时，蜂鸣器发出持续600ms的响声。通过控制LED亮和蜂鸣器响的频率，使其越来越慢，以此来达到声光电子催眠作用。

为避免无谓的电流消耗，设计单片机的负载电路时，采用了“灌电流负载”的电路形式。当负载主要是灌电流负载时，若单片机输出低电平则LED亮；若单片机输出高电平则没有任何电流，此时不产生额外的耗电，如图4-10所示。

5.蜂鸣器驱动电路

系统中设计了蜂鸣器驱动电路，主要用于配合LED的闪烁实现催眠功能。本系统采用的是无源蜂鸣器，当单片机输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器发出声音；当单片机输出高电平时，三极管不导通，蜂鸣器不发出声音。蜂鸣器驱动电路如图4-11所示。

电路功能仿真如下。

为了使LED闪烁明显，本仿真LED灯采用了Proteus元件库中的黄色LED。在实际设计中，可以更换颜色，采用对人类视觉刺激更加温和的颜色。蜂鸣器响声采用音频图表来显示，由电路原理图可知，蜂鸣器只有一端接高电压，另一端为低电压时才能正常响起，所以图表中低电压段显示的是蜂鸣器响声持续的时间。在蜂鸣器除接电源外的另一端放置电压探针Q1，电压输出结果采用AUDIO ANALOGUE音频图表显示。将Q1拖入音频图表中，设置音频图表“Start time”为0，“Stop time”为1，如图4-12所示。

图4-13、图4-14显示当按下电源按键后，电路开始工作，第一次LED以800ms的周期开始循环闪亮，占空比为50%；同时，蜂鸣器发出持续200ms的响声。此结果可由音频图表读取，音频图表显示低电压持续时间约为200ms，即蜂鸣器响声持续200ms。

图4-15、图4-16显示第二次LED以1200ms的周期开始循环闪亮，占空比为50%；同时，蜂鸣器发出持续400ms的响声。由于蜂鸣器发声频率变慢，声音持续时间增加，所以将音频图表“Stop time”设为2。

图4-17、图4-18显示第三次LED以2600ms的周期开始循环闪亮，占空比为50%；同时，蜂鸣器发出持续600ms的响声。由于蜂鸣器发声频率继续变慢，声音持续时间继续增加，所以将音频图表“Stop time”设为5，以便观察。