基于單片機(jī)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY本 科 畢 業(yè) 論文基于單片機(jī)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)TheDesign of Gas Detection System Based on SCM系院名稱：電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：學(xué)生：學(xué)生*：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師職稱： 講 師 2021 年 5 月. z-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)展的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得工學(xué)院及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的

2、材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)奉獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了意。作 者 簽 名： 日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽效勞；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡木植炕蛉咳荨Ｗ髡吆灻?日 期：. z-目錄摘要IAbstractII引言1第一章緒論21.1 設(shè)計(jì)背景21.2 設(shè)計(jì)意義3第二章硬件的選擇42.1可燃?xì)怏w的傳感器42.2 MQ

3、-6的構(gòu)造和測(cè)量電路42.3 MQ-6氣體傳感器的技術(shù)參數(shù)52.3.1 MQ-6的規(guī)格52.3.2 MQ-6的特點(diǎn)62.3.3 MQ-6的應(yīng)用62.4 芯片的選擇62.5 AT89S52的功能特點(diǎn)72.6 中央處理器CPU72.7 單片機(jī)引腳介紹7第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.1 電源電路123.2 轉(zhuǎn)換電路123.2.1 ADC0809原理133.2.2 ADC0809使用及時(shí)序圖153.3 液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊163.3.1 LCD1602液晶主要功能163.3.2 LCD1602液晶引腳和指令功能163.3.3 LCD1602的RAM地址映射17. z-3.3.4 LCD1602液晶模塊部的控制

4、器指令183.3.5 LCD1602液晶時(shí)序193.3.6 LCD1602液晶初始化過(guò)程203.4 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路203.5 報(bào)警電路223.6 硬件電路總圖23第四章軟件設(shè)計(jì)254.1 ADC0809采樣時(shí)鐘軟件實(shí)現(xiàn)254.2 可燃?xì)怏w濃度顯示程序254.3 可燃?xì)怏w濃度報(bào)警程序264.4 程序流程圖27結(jié)論29致30參考文獻(xiàn)31附錄32. z-基于單片機(jī)的氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著可燃性氣體的種類和應(yīng)用圍的增加，其使用場(chǎng)所和貯存?zhèn)}庫(kù)的泄漏，火災(zāi)爆炸事故日益增多，從平安、環(huán)保及經(jīng)濟(jì)上考慮，設(shè)計(jì)一種檢測(cè)可燃?xì)怏w自動(dòng)報(bào)警裝置的控制器是非常必要的。本設(shè)計(jì)對(duì)可燃?xì)怏w檢測(cè)及報(bào)警進(jìn)展了深入的研究，采

5、用了“探測(cè)器和單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)思路，具有檢測(cè)誤差小，反響速度快等優(yōu)點(diǎn)。選用氣敏傳感器對(duì)可燃?xì)怏w濃度進(jìn)展測(cè)量，用A/D轉(zhuǎn)換器以完成信號(hào)到電壓的轉(zhuǎn)換。采用功能和性價(jià)比比較高的AT89S52單片機(jī)作為中央處理單元，對(duì)濃度進(jìn)展采集、數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警等工作。本設(shè)計(jì)的可燃性氣體報(bào)警設(shè)計(jì)可以檢測(cè)到空氣中烷類氣體為主的多種可燃?xì)怏w的濃度，實(shí)時(shí)現(xiàn)實(shí)濃度值，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)先設(shè)定的上下限報(bào)警等級(jí)值時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警，以提示人們采取平安對(duì)策。關(guān)鍵詞：可燃?xì)怏w 氣敏傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 AT89S52 報(bào)警The Design ofGas Detection System Based on SCMAbstract：With

6、the bustible gas type and the scope of application of increasing, its use place and storage warehouse in leakage, fire and e*plosion accidents increase, from safety, environmental protection and economic considerations, design a kind of testing bustible gas automatic alarm device controller is very

7、necessary. This design of flammable gas detection and alarm studied, using a "detector and single-chip microputer control circuit" design train of thought, has the testingerror is smaller, anyway speed, etc. Choose gas-sensitive sensor measurements of bustible gas concentration, with A/D c

8、onverter to plete the signal to the voltage conversion. Using function and high ratio of AT89S52 SCM as the central processing unit of concentration, the collection and data display, alarm, etc. This design of bustible gas alarm design can detect the air of silane variety of flammable gas mainly gas

9、 concentration, real-time reality chroma value, when the upper reaches pre-set alarm level value, sound alarm, to remind people take safety countermeasures. Key words：Flammable Gas ; Gas Sensors ; A/D Converter ;AT89S52 ;Alarm. z-引言隨著信息時(shí)代的到來(lái)，作為獲取信息手段之一的傳感器技術(shù)得到了顯著的開(kāi)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，對(duì)其要求越來(lái)越高，需求也越來(lái)越迫切。因此，了解

10、并掌握各類傳感器的根本構(gòu)造、工作原理及特性是非常重要的。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制。但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性能直接影響系統(tǒng)性能的好壞。因此，不僅必須掌握各類傳感器的構(gòu)造、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過(guò)對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析和了解，才能將傳感器和信息通信以及信息處理結(jié)合起來(lái)，來(lái)適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來(lái)自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)

11、域，每個(gè)領(lǐng)域都為了提高生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開(kāi)發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。可燃?xì)怏w傳感器便是其中重要的一類傳感器?，F(xiàn)在，人們對(duì)可燃?xì)怏w的使用越來(lái)越多，它給我們帶來(lái)很多便利，但是如果不注意可燃?xì)怏w的使用平安，可燃?xì)怏w同樣會(huì)給我們帶來(lái)禍害。當(dāng)空氣中的可燃性氣體到達(dá)一定濃度時(shí)就會(huì)發(fā)生自燃自爆的危險(xiǎn)，涉及面大，后果將十分嚴(yán)重。易燃易爆的可燃性氣體泄露如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，將會(huì)造成燃燒，爆炸，危及到人民生命財(cái)產(chǎn)的平安。因此，可燃性氣體的檢測(cè)在化工、石油、電力、環(huán)保等部門(mén)以及人們的日常生活中顯得尤其重要。石化廠、煤氣站、油庫(kù)等場(chǎng)所對(duì)泄漏可燃?xì)怏w的監(jiān)控、報(bào)警

12、是確保平安隱患的關(guān)鍵措施。近年來(lái)煤氣爆炸事件時(shí)有發(fā)生，對(duì)人們的生命構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，因此如果能放置一個(gè)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)裝置，當(dāng)有可燃?xì)怏w泄露時(shí)進(jìn)展報(bào)警，提醒人們采取補(bǔ)救措施就顯得十分必要。第一章緒論1.1 設(shè)計(jì)背景在冶金、石油、化工、石化、煤炭工業(yè)等行業(yè)的生產(chǎn)中，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在著因?yàn)榭扇夹詺怏w泄漏而發(fā)生爆炸的隱患，因此對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的可燃性氣體進(jìn)展檢測(cè)是關(guān)系到生命平安和生產(chǎn)平安的重要平安問(wèn)題?？扇?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)種類也相當(dāng)繁多，有用于一般家庭、集體住宅、飲食餐店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠的各種氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng),有單體別離型報(bào)警系統(tǒng)、外部報(bào)警系統(tǒng)、集中監(jiān)視系統(tǒng)、遮斷連動(dòng)系統(tǒng)、防止中毒報(bào)警防護(hù)系統(tǒng)等。構(gòu)造型式有

13、袖珍型便攜式、手推式、固定式報(bào)警等；工業(yè)用固定式報(bào)警又有壁掛式、臺(tái)放式、單臺(tái)監(jiān)控式、多路巡檢式等。由于氣體本身存在的擴(kuò)散性，可燃性氣體一旦發(fā)生泄漏，在外部風(fēng)力和部濃度梯度的作用下，氣體會(huì)沿逐漸擴(kuò)散，從而擴(kuò)大危害區(qū)域。因此，只有及時(shí)可靠地探測(cè)空氣中*些氣體的含量，才能及時(shí)采取有效措施進(jìn)展補(bǔ)救。可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用中往往需要對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的的*個(gè)區(qū)域的可燃?xì)怏w濃度進(jìn)展多點(diǎn)監(jiān)測(cè)，而且有時(shí)還要求報(bào)警器不僅能夠在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警做出平安保護(hù)動(dòng)作，還要求報(bào)警器能夠接入工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，方便進(jìn)展遠(yuǎn)程監(jiān)控。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛開(kāi)展和工業(yè)生產(chǎn)的日益繁榮，人們對(duì)生產(chǎn)、生活中的平安問(wèn)題也越來(lái)越重視?？扇?/p>

14、氣體是人類生活中使用比較多的一種能源，它給我們的生活帶來(lái)方便的同時(shí)也會(huì)給我們帶來(lái)潛在的平安隱患。隨著人類的進(jìn)步，各種先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用于安防當(dāng)中。如今，人們一直在研究可燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)展，現(xiàn)在有了眾多靈敏度非常高的可燃性氣體傳感器，使人們更加容易、方便的檢測(cè)到空氣中的可燃?xì)怏w的濃度。氣敏傳感器是一種將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)的裝置。根據(jù)這些電氣信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)展檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警。單片微型計(jì)算機(jī)是現(xiàn)在智能電路中使用較多的器件，這種單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它被應(yīng)用于各種場(chǎng)合，給人們的生活帶來(lái)了極大的方便。A/D轉(zhuǎn)換器

15、用于將現(xiàn)實(shí)中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的邏輯控制CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接連接。ADC0809非常適用于過(guò)程控制、微控制器輸入通道的接口電路、智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域。1.2 設(shè)計(jì)意義在石油、化工、電力等系統(tǒng)裝置，存在著各種易燃易爆的可燃?xì)怏w。這些氣體一旦泄漏并積聚在周圍環(huán)境中，很容易產(chǎn)生燃燒和爆炸。為了防患于未然，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)工藝裝置或儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施環(huán)境中可燃?xì)怏w的濃度，確保平安生產(chǎn)，在裝置設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是十分必要的。在石油、化工生產(chǎn)裝置中采用固定式可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)

16、裝置中可燃?xì)怏w的濃度情況，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)通知有關(guān)人員采取有效措施，對(duì)于防止爆炸及火災(zāi)的發(fā)生具有重大的意義。本課題利用所學(xué)相關(guān)課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)、制作一套基于單片機(jī)控制的氣體測(cè)試裝置來(lái)解決可燃?xì)怏w的平安使用問(wèn)題。設(shè)計(jì)的主要容由氣敏傳感器組合成的測(cè)量電路采集可燃?xì)怏w的濃度信息，用A/D轉(zhuǎn)換器以完成信號(hào)到電壓的轉(zhuǎn)換。采用單片機(jī)AT89S52作為主控電路，控制外圍電路的顯示，以及接口電路、數(shù)據(jù)輸出，最終能現(xiàn)實(shí)檢測(cè)報(bào)警等功能。第二章 硬件的選擇2.1 可燃?xì)怏w的傳感器氣體傳感器是一種能夠感知環(huán)境中氣體成分的敏感器件，它將氣體種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱便可獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境

17、中存在的有關(guān)信息，從而可以進(jìn)展檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警，有的還可通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)控制和報(bào)警系統(tǒng)。適宜的氣體傳感器陣列對(duì)提高系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，氣體傳感器的分類有很多種方法，有根據(jù)工作原理分類的氣體傳感器。如固態(tài)電解質(zhì)氣體傳感器、半導(dǎo)體氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、外表波氣體傳感器、金屬柵MOS氣敏元件、光纖氣體傳感器、紅外氣體傳感器等。其中半導(dǎo)體氣體傳感器在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用圍最為廣泛，它是用具有半導(dǎo)體特性的金屬氧化物材料制成的氣敏元件，當(dāng)其與*種氣體接觸時(shí)，外表吸附的氣體導(dǎo)致半導(dǎo)體載流子濃度發(fā)生變化，引起電導(dǎo)率變化，電阻值也隨之變化，根據(jù)這種變化可以檢測(cè)出氣體的成分和

18、濃度，因此半導(dǎo)體式氣敏元件可視為是一種氣敏電阻器。其中，旁熱式SnO氣敏器件最為常用。旁熱式氣敏器件是一個(gè)外表燒結(jié)有SnO厚膜氣體敏感層的薄壁瓷管，敏感層兩端設(shè)有一對(duì)金電極，分別用鉑銥合金絲引出后焊接在管座插腿上，在薄壁瓷管裝有一根繞成螺旋形的鎳鉻合金電阻絲作為加熱器，電阻值為3040歐。傳感器工作時(shí)，電阻絲通電發(fā)熱，將薄壁瓷管上SnO敏感層加熱至200-400，這時(shí)氧化錫氣敏器件電阻值較小，并能夠提高傳感器的響應(yīng)速度。由于薄壁瓷管熱容量大，減少了環(huán)境溫度變化、氣流流動(dòng)對(duì)傳感器工作的影響。這種構(gòu)造器件，抑制了直熱式器件的缺點(diǎn)，其測(cè)量極與加熱絲分開(kāi)，防止了測(cè)量回路與加熱回路之間的相互影響；而且器

19、件熱容量大，降低了環(huán)境氣氛對(duì)器件加熱溫度的影響，并容易保持Sn02材料構(gòu)造穩(wěn)定。所以這種類型器件的穩(wěn)定性和可靠性較直接式器件有較好的改進(jìn)。目前，國(guó)產(chǎn)MQ-6型氣敏器件就是采用這種構(gòu)造。與其他型號(hào)的傳感器相比，MQ-6半導(dǎo)體氣體傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、能耗少、壽命長(zhǎng)，能夠滿足我們快速檢測(cè)的需要。2.2 MQ-6的構(gòu)造和測(cè)量電路MQ-6氣敏元件的構(gòu)造和外形如圖2.1所示a或b，由微型瓷管、SnO敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4只用于信號(hào)取出，2只用于提供加熱電流。測(cè)量電路

20、如圖2.2所示。ab圖2.1MQ-6的構(gòu)造和外形圖2.2 測(cè)量電路2.3MQ-6氣體傳感器的技術(shù)參數(shù)MQ-6的規(guī)格MQ-6的標(biāo)準(zhǔn)工作條件，環(huán)境條件，靈敏度特性分別如表2.1，表2.2，表2.3所示。表2.1 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Vc回路電壓15VAC or DCVH加熱電壓5.0V±0.2VAC or DCRL負(fù)載電阻可調(diào)RH加熱電阻31±3室溫PH加熱功耗900mW表2.2 環(huán)境條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注Tao使用溫度-10-50Tas儲(chǔ)存溫度-20-70Rh相對(duì)濕度小于95%RhO2氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于2表2.3

21、 靈敏度特性符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體電阻10K- 60K(1000ppm LPG)探測(cè)圍：100-10000ppmLPG ,丁烷，丙烷，LNG(1000ppm/4000ppm LPG)濃度斜率0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度： 20±2 Vc:5.0V±0.1V對(duì)濕度：65%±5% Vh: 5.0V±0.1V預(yù)熱時(shí)間不少于24秒MQ-6的特點(diǎn)1 對(duì)液化氣，丁烷，丙烷有較高的靈敏度；2 對(duì)乙醇蒸汽，煙霧幾乎不響應(yīng)；3 快速的響應(yīng)恢復(fù)特性； 4 具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性； 5 簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。MQ-6的應(yīng)用MQ-6適用于家庭或工業(yè)上對(duì)LPG，丁烷，丙

22、烷，LNG的檢測(cè)裝置。具有優(yōu)良的抵抗乙醇蒸汽、煙霧干擾的能力。對(duì)丙烷、丁烷、液化石油氣的靈敏度高，對(duì)天然氣也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低本錢(qián)傳感器。MQ-6型氣敏器件對(duì)不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。因此，在使用此類型氣敏器件時(shí)，靈敏度的調(diào)整是很重要的。我們建議用1000ppm液化氣或1000ppm丁烷校正傳感器。當(dāng)準(zhǔn)確測(cè)量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。2.4 芯片的選擇隨著集成電路技術(shù)的開(kāi)展，單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)的功能也不斷增強(qiáng)，許多高性能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來(lái)。在自動(dòng)化裝置、智能化儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。AT89

23、S系列單片機(jī)是美國(guó)ATMEL半導(dǎo)體公司繼AT89C系列之后推出的功能更強(qiáng)的新產(chǎn)品。AT89S系列與AT89C系列相比，運(yùn)算速度有了較大的提高，它的靜態(tài)工作頻率為033MHz，片集成有雙數(shù)據(jù)指針DPTR、定時(shí)監(jiān)視器watch dog timer，又稱看門(mén)狗、低功耗休閑狀態(tài)及關(guān)電方式、關(guān)電方式下的中斷恢復(fù)等諸多功能，極滿足了各種不同的應(yīng)用場(chǎng)合要求。AT89S52是AT89S系列中的增強(qiáng)型高檔機(jī)產(chǎn)品，它片存儲(chǔ)器容量是AT89S51的一倍，即片8KB的Flash程序存儲(chǔ)器和256KB的RAM。另外，它還增加了一個(gè)功能極強(qiáng)的，具有獨(dú)特應(yīng)用的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器2等多種功能。而且，AT89S52單片機(jī)與MC

24、S-51系列完全兼容，因此，AT89S52受廣闊用戶的青睞并被選擇作為學(xué)習(xí)和應(yīng)用系統(tǒng)的主機(jī)，使得AT89S52單片機(jī)為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本次設(shè)計(jì)就是采用AT89S52作為主要控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體檢測(cè)報(bào)警的功能。下面大致介紹一下AT89S52。2.5 AT89S52的功能特點(diǎn)AT89S52具有8K字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器，256字節(jié)的RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷構(gòu)造，全雙工串行口通道，片晶振及時(shí)鐘電路，三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，電源下降標(biāo)志等。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可

25、選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停頓工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停頓，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2.6 中央處理器CPUAT89S52的核心部件是一個(gè)字長(zhǎng)為8位的高性能中央處理器CPU。它是AT89S52的指揮中心、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它的作用是讀取和分析指令，并根據(jù)指令的功能要求，指揮指定操作，完成指令所要求的處理功能。CPU一般由運(yùn)算器ALU、定時(shí)控制部件、假設(shè)干存放器等通過(guò)部總線連成一個(gè)整體而構(gòu)成。2.7 單片機(jī)引腳介紹下面，根據(jù)單片機(jī)的原理來(lái)介紹單片機(jī)各引腳相應(yīng)的功能。1.電源引腳VCC40腳：電源供電電壓

26、接4.05.0V。GND20腳：接地。2.時(shí)鐘引腳*TAL119腳：接外部晶振的一個(gè)引腳。CHMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)由此引腳輸入。*TAL218腳：接外部晶振的另一個(gè)引腳，HMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此接入。3.復(fù)位、鎖存和選通引腳RST9腳：復(fù)位信號(hào)輸入端。振蕩器起振后，該引腳置高電平，并持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上系統(tǒng)進(jìn)展復(fù)位。特殊功能存放器AU*R地址8EH中的DISRT0位可以使復(fù)位無(wú)效。默認(rèn)的DISRT0位狀態(tài)，RST引腳上的高電平有效。掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持部RAM中的數(shù)據(jù)。ALE/30腳：ALE為地址鎖存使能端、當(dāng)外部器件時(shí)AL

27、E的負(fù)跳變將低8位地址輸入鎖存器。在Flash編程時(shí)輸入編程脈沖。在非外部器件期間，ALE仍以1/6振蕩頻率的常量輸出，可用于外部計(jì)數(shù)或時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)外部數(shù)據(jù)器件時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如果需要，可對(duì)特殊功能存放器區(qū)的地址為8EH單元的D0位置“1”可制止ALE輸出。而只有在執(zhí)行MOV*或MOVC等指令時(shí)ALE才被激活，仍輸出鎖存有效，否則被微弱拉高。在執(zhí)行外部程序時(shí)，該設(shè)定制止ALE位無(wú)效。29腳：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。取指令操作期間，的頻率為振蕩頻率的1/6。在外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生兩次有效信號(hào)，即輸出兩個(gè)有效脈沖。在執(zhí)行片程序存儲(chǔ)器取指令碼時(shí)不產(chǎn)生此脈沖，在讀寫(xiě)外

28、部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生信號(hào)。/31腳：為部或外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，當(dāng)CPU一開(kāi)場(chǎng)就從0000HFFFFH單元外部程序存儲(chǔ)器，則必須保持低電平接GND端，如果位被編程，則復(fù)位時(shí)部會(huì)鎖存端的狀態(tài)。當(dāng)端保持高電平接VCC時(shí)則CPU首先從片0000H單元開(kāi)場(chǎng)執(zhí)行部程序存儲(chǔ)器程序；如果外部還有擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，則CPU在執(zhí)行完部程序存儲(chǔ)器程序后自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器程序。為Flash編程電壓。在對(duì)片F(xiàn)lash編程時(shí)，此引腳施加12V編程允許電壓如果選用的Flash編程電壓是12V允許值的話。4.多功能I/O口引腳P0口3932腳：8位并行I/O口，作為輸出口時(shí)，每個(gè)管腳可以帶8個(gè)TTL負(fù)載。在外擴(kuò)存儲(chǔ)器

29、時(shí)，它定義為低8位地址/數(shù)據(jù)總線。當(dāng)定義為I/O口時(shí)，為準(zhǔn)雙向I/O口，需要外接上拉電阻，在寫(xiě)入“1”后就成為高阻抗輸入口。在對(duì)片F(xiàn)lash編程時(shí)P0口接收字節(jié)代碼，在程序校驗(yàn)時(shí)輸出字節(jié)代碼。程序校驗(yàn)期間應(yīng)外接上拉電阻。P1口18腳：接上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，可以負(fù)擔(dān)4個(gè)TTL負(fù)載。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)定義為低8位地址線。它的第二功能如下：P1.01腳：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入；P1.12腳：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2捕獲/再裝入觸發(fā)及方向控制；P1.56腳：MOSI用于系統(tǒng)部編程；P1.67腳：MISO用于系統(tǒng)部編程；P1.78腳：SCK用于系統(tǒng)部編程。P2口2128腳：接上拉電阻的8

30、位準(zhǔn)雙向I/O口?？梢载?fù)擔(dān)4個(gè)TTL負(fù)載。當(dāng)外部存儲(chǔ)器時(shí)，定義為高8位地址總線，只需8位地址線時(shí)，它將輸出特殊功能存放器鎖存器中的容。注意：當(dāng)P2口的極為作為地址使用時(shí)，剩下的P2口不能作為I/O口線使用。P3口1017腳：接上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口?？梢载?fù)擔(dān)4個(gè)TTL負(fù)載。它的第二功能如下：P3.010腳：R*D串行輸入端口；P3.111腳：T*D串行輸出端口；P3.212腳：外部中斷0請(qǐng)求端；P3.313腳：外部中斷1請(qǐng)求端；P3.414腳：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)輸入端；P3.515腳：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)輸入端；P3.616腳：外部數(shù)據(jù)寫(xiě)選通；P3.717腳：外部數(shù)據(jù)讀選通。5.特

31、殊功能存放器AT89S52單片機(jī)共有21個(gè)字節(jié)的特殊功能存放器SFRspecial fuction regiters,起著專用存放器的作用，可用來(lái)設(shè)置片電路的運(yùn)行方式，記錄電路的運(yùn)行狀態(tài)，并說(shuō)明有關(guān)標(biāo)志等。此外，并行和串行I/O端口也映射到特殊功能存放器，對(duì)這些存放器的讀/寫(xiě)，可實(shí)現(xiàn)從相應(yīng)I/O端口的輸入和輸出操作。1累加器A累加器A是運(yùn)算過(guò)程中的暫存存放器，用于提供操作數(shù)和存放操作結(jié)果。其他大局部操作也都要用到累加器A，所以它是應(yīng)用最為頻繁的存放器。在構(gòu)造上通過(guò)部總線直接與ALU相連，一般信息的傳遞和交換都要通過(guò)累加器A。為了提高運(yùn)算速度，壓縮程序長(zhǎng)度，在部構(gòu)造上采取了一些措施，對(duì)一局部指令

32、的執(zhí)行將累加器A旁路，以直接或間接地址尋址的方式使數(shù)據(jù)可以從片的任意地址單元直接送到另一個(gè)單元，從而不經(jīng)過(guò)累加器A。這就提高了局部指令的操作速度，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。2存放器B存放器B一般用于乘、除法操作指令，與累加器A配合使用。它里面存放的第二操作數(shù)、乘積的高位字節(jié)或除法的余數(shù)局部。其他情況下可以作為一般存放器或者中間結(jié)果的暫存器使用。3程序狀態(tài)存放器PSW這是一個(gè)8位存放器，用于存放當(dāng)前指令執(zhí)行后的有關(guān)狀態(tài)，為以后指令的執(zhí)行提供狀態(tài)條件。AT89S52的PSW是可編程的。PSW包括以下八種狀態(tài)：CY：進(jìn)、借位標(biāo)志。反映運(yùn)算中最高位有無(wú)進(jìn)、借位情況。加法為進(jìn)位，減法為借位。有進(jìn)、借位時(shí)，CY=1；

33、無(wú)進(jìn)、借位時(shí)，CY=0。AC:輔助進(jìn)、借位標(biāo)志。反映運(yùn)算中高半字節(jié)與低半字節(jié)的進(jìn)、借位情況。AC=1有進(jìn)、借位；AC=0，無(wú)進(jìn)、借位。F0：用戶標(biāo)志位。可由用戶設(shè)定起含義。,:工作存放器組選擇位。，取值為0011，分別選工作存放器組03組。OV：溢出標(biāo)志位。補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有溢出，OV=1,無(wú)溢出，OV=0.OV的狀態(tài)由補(bǔ)碼運(yùn)算中的最高位進(jìn)位D7位的進(jìn)位CY和次高位進(jìn)位D6位的進(jìn)位CY-1的異或結(jié)果斷定。P:奇/偶標(biāo)志位。反映對(duì)累加器A操作后，A中“1”個(gè)數(shù)的奇偶。A中奇數(shù)個(gè)“1”，P=1;A中偶數(shù)個(gè)“1”，P=0。4堆棧指針SPAT89S52是在片RAM中開(kāi)辟的一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域。棧頂?shù)牡刂反a由

34、棧指針SP指示。SP是一個(gè)8位的增量存放器，它指示的堆棧深度為0255個(gè)存儲(chǔ)單元。AT89S52允許用戶通過(guò)軟件定義片RAM的*一個(gè)連續(xù)區(qū)域單元作為堆棧。數(shù)據(jù)進(jìn)棧時(shí)SP先自動(dòng)增“1”，然后將欲進(jìn)棧的數(shù)據(jù)壓入由SP所指示的堆棧單元；彈出時(shí)將SP所指示的堆棧單元的數(shù)據(jù)推出棧，然后SP自動(dòng)減“1”。因而，SP總是指向裝有數(shù)據(jù)的棧頂。在系統(tǒng)復(fù)位后，棧指針SP的初始值為07H，即棧底為08H單元。這顯然與工作存放器區(qū)域重疊，因此必須通過(guò)軟件重新定義SP，在片RAM中開(kāi)辟一個(gè)適宜的堆棧區(qū)域。5數(shù)據(jù)指針DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR是個(gè)獨(dú)特的16位存放器，它由兩個(gè)獨(dú)立的8位存放器DPH和DPL組合而成，既可以作為

35、16位數(shù)據(jù)指針DPTR用，又可以分開(kāi)以8位的存放器DPH、DPL各自單獨(dú)使用。它常用于64KB圍的任意地址單元。AT89S52設(shè)有兩個(gè)DPTR，分別為DP0DP0H、DP0L和DP1DP1H、DP1L，通過(guò)軟件對(duì)特殊功能存放器AU*R1片RAMSFR區(qū)，地址為A2H的DPS位進(jìn)展設(shè)置選擇，當(dāng)DPS=0，選擇DP0，DPS=1則選擇DP1。兩個(gè)DPTR便于部或者外部的有關(guān)數(shù)據(jù)單元。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)核心部件MQ-6可燃?xì)怏w傳感器、單片機(jī)芯片AT89S52的深入了解，以及對(duì)報(bào)警、顯示等輔助電路的資料查閱后，形成了最終的系統(tǒng)電路，電路原理框圖如圖3.1所示。圖3.1 電路原理框圖下面對(duì)硬件電

36、路的各模塊電路做詳細(xì)的介紹。3.1 電源電路穩(wěn)壓塊的作用是將電壓進(jìn)展降壓處理并穩(wěn)定為*一固定的值后輸出，如三端穩(wěn)壓塊7805可將小于35V的電壓降成穩(wěn)定的5V輸出電壓，它比只使用一只穩(wěn)壓二極管進(jìn)展穩(wěn)壓的電路要好得多。它的部含有限流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準(zhǔn)電壓源，工作穩(wěn)定可靠，所以應(yīng)用還是很廣泛的。在電源設(shè)計(jì)中采用了W78M00系列集成穩(wěn)壓塊7805，最高輸入電壓為40V，穩(wěn)定輸出正5V電壓。電源電路如圖3.2所示。圖3.2 電源電路3.2轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路包括MQ-6型傳感器和ADC0809芯片。其中，MQ-6型傳感器通過(guò)采集空氣中測(cè)試氣體的濃度并把它轉(zhuǎn)換為電

37、信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC0809則由模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，最后電壓以數(shù)字信號(hào)的形式進(jìn)入單片機(jī)。電路圖如圖3.3和3.4所示。在圖3.3中，要注意引腳連接順序，不能接錯(cuò)，否則無(wú)法采集測(cè)試氣體的濃度值。圖3.3MQ-6構(gòu)造圖圖3.4 ADC0809構(gòu)造圖3.2.1ADC0809原理ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的邏輯控制CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接連接。ADC0809非常適用于過(guò)程控制、微控制器輸入通道的接口電路、智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域。其部構(gòu)造圖如圖3.5所示。圖3.5 ADC0809的部邏輯構(gòu)造由圖可知，ADC0809由一個(gè)8路

38、模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的據(jù)。下面分別介紹一下ADC0809的各個(gè)引腳極其功能：1IN0IN7是8條模擬量輸入通道。ADC0809對(duì)模擬輸入量要求：信號(hào)單極性，電壓圍是05V，假設(shè)信號(hào)太小，必須進(jìn)展放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如果模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。2ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。A，B，C為地址輸入線，用于選通IN0IN

39、7上的一路模擬輸入量。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)展鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)展轉(zhuǎn)換。3ST為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有部存放器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。4EOC為轉(zhuǎn)換完畢信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，說(shuō)明轉(zhuǎn)換完畢；否則，說(shuō)明正在進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換。5OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1時(shí)，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0時(shí)，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)。6D7D0為數(shù)字量輸出線。7CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界

40、提供，通常使用頻率為1MHZ。8VREF，VREF為參考電壓輸入。3.2.2 ADC0809使用及時(shí)序圖ADC0809的使用說(shuō)明如下：1ADC0809部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連；2初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平；3把要轉(zhuǎn)換的通道地址送入到A，B，C端口上；4在ST端輸出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)；5是否轉(zhuǎn)換完畢，根據(jù)EOC的信號(hào)來(lái)判斷；6當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出給單片機(jī)。ADC0809的操作時(shí)序圖如圖3.6所示。圖3.6ADC0809的時(shí)序圖ADC0809主要特性：18路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；2具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?/p>

41、；3轉(zhuǎn)換時(shí)間約為128s；4單個(gè)5V電源供電；5模擬輸入電壓圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)；6工作溫度圍為-4085攝氏度；7低功耗，約為15mW；8轉(zhuǎn)換精度為±0.4%；9可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容。3.3 液晶顯示驅(qū)動(dòng)模塊3.3.1LCD1602液晶主要功能140通道點(diǎn)陣LCD驅(qū)動(dòng)；2可選擇當(dāng)作行驅(qū)動(dòng)或列驅(qū)動(dòng)；3輸入/輸出信號(hào):輸出,能產(chǎn)生20×2個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)波形;輸入,承受控制器送出的串行數(shù)據(jù)和控制信號(hào),偏壓(V1V6)；4通過(guò)單片機(jī)控制將所測(cè)的頻率信號(hào)讀數(shù)顯示出來(lái)。3.3.2LCD1602液晶引腳和指令功能1LCD1602液晶與單片機(jī)的連接如圖3.7所示。圖3

42、.7 LCD1602液晶與單片機(jī)的連接2LCD1602液晶引腳功能1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳無(wú)背光或16腳帶背光接口，各引腳接口說(shuō)明如表3.1所示。表3.1 LCD1602液晶引腳接口說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地時(shí)比照度最高，比照度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生

43、“鬼影，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)展讀操作，低電平時(shí)進(jìn)展寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.3.3LCD1602的RAM地址映射液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)

44、志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在，哪里顯示字符，LCD1602的部顯示地址如圖3.8所示。圖3.8LCD1602的部顯示地址3.3.4LCD1602液晶模塊部的控制器指令LCD1602液晶模塊部的控制器共有11條控制如表3.2所示。表3.2 LCD1602液晶模塊部的控制器指令序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯

45、器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫(xiě)數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)容1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。說(shuō)明1為高電平，0為低電平指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H指令3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置I/D，光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無(wú)效。指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。D：控制整體的顯示開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電

46、平表示關(guān)顯示。C:控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C ：高電平時(shí)顯示移動(dòng)的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示，F(xiàn)：低電平時(shí)顯示5*7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5*10的顯示字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。3.3.5LCD1602液晶時(shí)序LCD1602液晶根本操作時(shí)

47、序如表3.3所示表3.3 LCD1602液晶時(shí)序讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫(xiě)指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無(wú)讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù)讀和寫(xiě)操作時(shí)序如圖3.9和圖3.10所示。圖3.9讀操作時(shí)序圖3.10 寫(xiě)操作時(shí)序3.3.6LCD1602液晶初始化過(guò)程1延時(shí)15ms；2寫(xiě)指令38H不檢測(cè)忙信號(hào)；3延時(shí)5ms；4寫(xiě)指令38H不檢測(cè)忙信號(hào)；5延時(shí)5ms；6寫(xiě)指令38H不檢測(cè)忙信號(hào)；7以后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào)；8寫(xiě)指令38H：顯示模式設(shè)置；9寫(xiě)指令08H：顯示關(guān)閉；10寫(xiě)指令01H

48、：顯示清屏；11寫(xiě)指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；12寫(xiě)指令0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置；3.4 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路1時(shí)鐘電路AT89S52采用CMOS工藝，因此它與80C51系列一樣，部有一個(gè)振蕩器，可以用于CPU的時(shí)鐘源。也允許采用外部振蕩器，由外部振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)加到振蕩信號(hào)的輸入端，作為CPU的時(shí)鐘源。*TAL1和*TAL2兩引腳分別為單級(jí)片反相放大器的輸入輸出端，其頻率圍為033MHz。中選擇片振蕩時(shí)，外接晶體振蕩器或者瓷振蕩器，還需要外接兩個(gè)小電容后接地。當(dāng)外接的是晶體振蕩器時(shí)，C1=C2=30±10pF；當(dāng)外接瓷振蕩器時(shí)，則C1=C2=40±10pF。中選擇外部振蕩

49、時(shí)，則外部振蕩器輸出信號(hào)接*TAL1引腳，而*TAL2引腳則懸空。實(shí)際應(yīng)用中一般采用片振蕩，本課題設(shè)計(jì)中也是采用片振蕩方式。時(shí)鐘電路如圖3.11所示。圖3.11 時(shí)鐘電路2復(fù)位電路復(fù)位是使CPU以及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并使系統(tǒng)從初始狀態(tài)開(kāi)場(chǎng)工作。AT89S系列的單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST腳輸入到片的復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，且振蕩器工作穩(wěn)定后，如在RST腳上有從低電平上升到高電平并持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上，CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)而無(wú)法執(zhí)行程序。因此要求單片機(jī)復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路如以下圖3.12所示。圖3.12 復(fù)位

50、電路常用的復(fù)位方式有：1上電復(fù)位上電復(fù)位要求接通電源后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。實(shí)現(xiàn)方法是在RST引腳上外接一個(gè)電容C至供電電源Vcc，下接一個(gè)電阻R到地即可。當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容C加給RST端一個(gè)短的高電平信號(hào)，此高電平隨著Vcc對(duì)電容C的充電過(guò)程而逐漸回落，即RST端上的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容C充電時(shí)間，為了保證系統(tǒng)能可靠的復(fù)位，RST端上的高電平必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。2上電且開(kāi)關(guān)復(fù)位該復(fù)位電路既可以上電復(fù)位，又可以手動(dòng)復(fù)位。上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行的時(shí)候，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。其中，電阻、電

51、容的取值隨時(shí)鐘頻率的變化而變化。本課題設(shè)計(jì)就是使用此種復(fù)位方法。3定時(shí)監(jiān)視器WDT，看門(mén)狗復(fù)位在單片機(jī)應(yīng)用中，由于多種不確定因數(shù)如干擾、程序BUG等，導(dǎo)致單片機(jī)的運(yùn)行軟件不按預(yù)先規(guī)定的順序執(zhí)行稱為“程序跑飛或進(jìn)入死循環(huán)，從而達(dá)不到設(shè)計(jì)目的，甚至因不可預(yù)測(cè)的原因發(fā)生意外事故這在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)尤為重要。特地在單片機(jī)中設(shè)置了一個(gè)專用的硬件定時(shí)器，稱為“watchdog timerWDT即“看門(mén)狗。當(dāng)設(shè)計(jì)者通過(guò)軟件方式啟動(dòng)了WDT后，WDT就開(kāi)場(chǎng)按初始化中設(shè)置的定時(shí)周期做定時(shí)運(yùn)行。一旦定時(shí)完畢，無(wú)論當(dāng)前軟件運(yùn)行到什么地方，將無(wú)條件強(qiáng)制CPU復(fù)位，然后從頭運(yùn)行軟件。這就是WDT的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際上這也就是

52、一種硬件抗干擾的手段。當(dāng)然，為了防止程序在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)被WDT中斷而干擾正常運(yùn)行，所以，軟件設(shè)計(jì)者必須讓運(yùn)行軟件在正常運(yùn)行中，并且在WDT每一個(gè)定時(shí)周期對(duì)WDT的運(yùn)行做復(fù)位操作。即，使得WDT重新從0開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)。這就是所謂“喂狗。AT89S52置看門(mén)狗,它由13位的計(jì)數(shù)器組成。復(fù)位后,調(diào)用喂狗指令清零計(jì)數(shù)器,然后,每個(gè)機(jī)器周期該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,當(dāng)記數(shù)值到達(dá)8191(1FFF)時(shí),產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào),系統(tǒng)復(fù)位。因此,在啟用看門(mén)狗后,至少要在8191個(gè)機(jī)器周期,調(diào)用一次喂狗指令,防止看門(mén)狗溢出復(fù)位。另外,系統(tǒng)在掉電模式下,晶振停頓了震蕩,看門(mén)狗停頓。當(dāng)外部中斷喚醒掉電模式時(shí),最好調(diào)用一次喂狗指令,防

53、止看門(mén)狗溢出復(fù)位。由于AT89S52向下兼容AT98S51,AT89C51,所以在原有AT98S51,AT89C51的根底上,可以直接加上看門(mén)狗功能,方便了產(chǎn)品的生級(jí)。3.5 報(bào)警電路蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)I/O引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平根本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S51增強(qiáng)型單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板通過(guò)三極管C8550來(lái)放大電流以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。如圖3.13所示，蜂鳴器的正極接到VCC5V電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的集電極C，三極管的基級(jí)B經(jīng)過(guò)限流電阻R后由單片機(jī)的P1.0引腳

54、控制，當(dāng)P1.0輸出低電平時(shí)，三極管截止，沒(méi)有電流流過(guò)線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P1.0輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過(guò)程序控制P1.0腳的電平來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。程序中改變單片機(jī)P1.0引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變P1.0輸出電平的上下電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小，這些都可以通過(guò)編程實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。圖3.13 報(bào)警電路3.6 硬件電路總圖最后，根據(jù)以上各局部電路的分析，我們可以設(shè)計(jì)出硬件原理圖如圖3.14所示。3.14 硬件電路圖第四章軟件設(shè)計(jì)4.1ADC0809采樣時(shí)鐘軟件實(shí)現(xiàn)通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生1MHZ的方波時(shí)鐘頻率給ADC0809，節(jié)