室內(nèi)環(huán)境煙霧測控系統(tǒng)設計

1、室內(nèi)環(huán)境煙霧測控系統(tǒng)設計摘 要我國的火災自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災報警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報警控制方式，其系統(tǒng)復雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小型防火單位，需要設置一種單環(huán)保的、廉價實用的火災自動探測報警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的智能火災報警器是非常必要的。現(xiàn)場火災報警器通過對傳感器火情信息的檢測，當報警器監(jiān)測到火情信息后，產(chǎn)生聲光報警信號，并進行相應的操作。使用AT89S51單片機，選用傳感器MQ-7作為敏感元件，利用多傳感器信息融合技

2、術，開發(fā)了可用于小型單位火災報警的智能報警系統(tǒng)。本課題研制的用于小型防火單位的智能火災報警器具有以下特點： (1)能對室內(nèi)煙霧(CO2，CO)突變進行報警(聲光報警)。 (2)如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報警。 (3)如果有煙霧參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大)，能發(fā)出異常報警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理。 現(xiàn)場模擬實驗表明，本系統(tǒng)安全可靠，誤報率低。該課題設計的意義在于可以實現(xiàn)對普通環(huán)境中煙霧濃度進行實時檢測，以減少煙霧有毒氣體對人體的傷害，通過報警來警示人們所處環(huán)境的煙霧濃度過高，并通過單片機來控制環(huán)境的有毒氣體濃度，如本設計完成開風扇通風、切斷有毒氣體來源等由

3、單片機控制的部分。當然，本設計也完成了對外部有毒氣體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計?，F(xiàn)在家具產(chǎn)品多種多樣，智能化、小型化的節(jié)能、綠色、安全產(chǎn)品越來越受到普通大眾的青睞。該設計以其小型化、智能化并且設計的電路系統(tǒng)簡潔明了、電路構(gòu)成簡單、易于維護、實用性強等特點能夠廣泛的應用于居民、企事業(yè)單位等多方面的安全防范。因此該設計具有相當廣闊的前景！關鍵字：單片機；傳感器；信號處理Design of smoke Concentration Monitoring System Abstract目 錄引 言傳感單片機目前煙霧報警器的普及率還很低,但它確是今后重要的安全儀器之一。本方案所設計的煙霧濃度測量報警裝置是應用于

4、居民家庭和企事業(yè)單位對煙霧濃度的實時監(jiān)控和報警,它可大大降低由煙霧所引起的中毒、火災、爆炸等事故的發(fā)生率。本報測量警器系統(tǒng)的研制,可為廣大居民家庭和企事業(yè)單位提供一個準確、可靠的煙霧濃度檢測手段,使人們能及時發(fā)現(xiàn)煙霧濃度的超標,從而保障了人們的生命和財產(chǎn)安全。第1章：概述 隨著科技的發(fā)展，越來越多的巨大的隱患由于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活而產(chǎn)生。為了早期發(fā)現(xiàn)和通報火災，防止和減少火災危害，保護人身和財產(chǎn)安全。保衛(wèi)社會主義現(xiàn)代化建設，防止火災引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至危及生命安全。 為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對煙霧進行現(xiàn)場實時檢測，采用先進可靠的安全檢測系統(tǒng)，嚴密監(jiān)測環(huán)境中

5、煙霧的濃度， 及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，才能確保工業(yè)安全和 家庭生活安全。因此，研究煙霧的檢測方法與研制煙霧報警 器就成為傳感器技術發(fā)展領域的一個重要課題。我們知道煙霧（煙霧）氣體是一種無色、無味、無刺激、無法用五官感知的有毒氣體，能抑制血液的攜氧能力。煙霧的毒性主要是影響氧氣的供給與利用，煙霧與血紅細胞的親和力比氧氣與血紅細胞的親和力大300倍以上，造成人體組織缺氧。當吸入煙霧氣體后，煙霧進入肺部搶先與血紅細胞結(jié)合，使血紅細胞喪失運輸氧氣的能力，造成人體多個器官缺氧，導致組織受損甚至死亡。一般人在意外中毒時無法自我察覺，往往被發(fā)現(xiàn)時已進入昏迷狀態(tài)，釀成重大傷害甚至死亡。因

6、此稱之為家庭中的“隱形殺手”，一點也不過分。煙霧的產(chǎn)生：煙霧是由燃料（如汽油、柴油、煤、木炭、煤氣、液化氣、天然氣等）燃燒不充分產(chǎn)生的。家中產(chǎn)生煙霧的主要原因：天然氣、煤氣、液化氣、燃油、煤炭的不完全燃燒；熱水器安裝不當，廢氣回流；煙筒、排氣管堵塞；密閉空間開著發(fā)動機、生火取暖，如在車庫開著發(fā)動機、冬天緊閉門窗生爐子取暖等等。有些國家對工作場所的煙霧 允許體積分數(shù)都做了規(guī)定。煉鋼廠工作人員、消防人員、高速公路收費員、礦坑工作從業(yè)人員較可能暴露在高體積分數(shù)煙霧 環(huán)境中;在生活中,堵塞的交通、在密閉房間內(nèi)抽煙、甚至煤氣、瓦斯等不完全燃燒的室內(nèi)、火災現(xiàn)場等,均可能使空氣中的煙霧 體積分數(shù)超過允許標準

7、。因此,對生活,工作環(huán)境中的煙霧 體積分數(shù)實施準確而有效地檢測與報警是一個與人類生態(tài)和工作環(huán)境相關的重要問題。煙霧的濃度與健康成年人中毒的可能癥狀空氣中煙霧的濃度 大致的吸入時間和出現(xiàn)的癥狀：50ppm健康成年人在八小時內(nèi)可以承受的最大濃度200ppm 2-3小時后，輕微頭痛、乏力400ppm 1-2小時內(nèi)前額痛；3小時后威脅生命800ppm 45分鐘內(nèi)，眼花、惡心、痙攣；2小時內(nèi)失去知覺；2-3小時內(nèi)死亡1600ppm 20分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心；1小時內(nèi)死亡3200ppm 5-10分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心；25-30分鐘內(nèi)死亡6400ppm 1-2分鐘內(nèi)頭痛、眼花、惡心；10-15分鐘死亡1

8、2800ppm 1-3分鐘內(nèi)死亡應該注意的是：上述中的煙霧中毒癥狀，是對健康成年人而言，對于高危、脆弱人群，其反應不同。因此本設計再預設報警器的上限值時應以200ppm。為了解決煙霧這種對人體有毒害又不易被人們所發(fā)現(xiàn)的問題,避免更多事故的發(fā)生,一個高效實用的煙霧報警器將是較好的解決方案。同時，伴隨著各種天然氣、煤制氣、液化氣的開發(fā)和使用各種可燃性氣體散發(fā)在工作場所和人們生活中，因此連續(xù)、直接檢測工作環(huán)境和生活環(huán)境中有毒氣體、可燃性氣體有著極其重要的意義。1、本論文以電阻式煙霧傳感器和單片機技術為核心并與其他電子技術相結(jié)合， 設計出一種技術水平較好的煙霧報警器。其中選用MQ-7型半導體可燃氣體敏

9、感元件煙霧傳感器實現(xiàn)煙霧的檢測，具有靈敏度高、響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。選用的AT89S51單片機，其整合了硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器等資源，具 有高速、低功耗、超強抗干擾等優(yōu)點，是目前同類技術中性價比較高的產(chǎn)品。以AT89S51單片機和MQ-7型半導體電阻式煙霧傳感器為核心設計的煙霧報警器可實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設置、延時報警及與上位機串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能 穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧報警器。具有一定的實用價值。 2、本課題研究的主要內(nèi)容有：采用MQ-7型煙霧氣敏傳感器、MCU為核心、采用鍵盤對報警濃度進行預置、具有L

10、ED數(shù)碼顯示等功能進行氣體濃度檢測報警系統(tǒng)的設計。主要包括采集放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、鍵盤、顯示電路和單片機控制等電路的軟、硬件設計。3、課題旨在研制生產(chǎn)、實踐過程中所需的氣體濃度報警裝置。本報測量警器系統(tǒng)的研制,可為廣大居民家庭和企事業(yè)單位提供一個準確、可靠的煙霧濃度檢測手段,使人們能及時發(fā)現(xiàn)煙霧濃度的超標,從而保障了人們的生命和財產(chǎn)安全。4、主要實現(xiàn)的功能：對煙霧氣體濃度進行實時的測量和顯示，并能對高濃度的煙霧氣體進行報警。在我們的實際生活中雖然測量氣體濃度的測量產(chǎn)品非常多，但要完成對外界氣體濃度測量，其一般原理是將外部的氣體濃度的模擬量用傳感器進行采集，然后再將采集到的信號，通過必要的轉(zhuǎn)

11、換器電路，輸送至微機（單片機）進行分析處理以達到對氣體濃度的測量。由于本次設計的主要任務是完成對外界環(huán)境中煙霧濃度的顯示和監(jiān)測，因此根據(jù)設計的需要，設計中采取以在本次設計中我們有兩種方案可供選擇：方案一：根據(jù)MQ-7型氣敏傳感器技術參數(shù)可知MQ-7型氣敏傳感器能夠在常溫環(huán)境中對煙霧氣體濃度進行檢測并不需要做溫度補償，它是由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件制成的半導體傳感器。將煙霧的濃度有關的信息轉(zhuǎn)換成電信號，從而可以進行檢測、監(jiān)控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統(tǒng)。其思路是煙霧報警器主要由采集模塊、放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和單片機

12、控制模塊組成。本報警器的工作過程大致如下:在開啟電源前，根據(jù)實際情況通過鍵盤鍵入安全值和氣體濃度的危害值。開通電源由兩類傳感器(氣體傳感器和溫度傳感器-輔助作用)將所需的外界模擬信號采集放大后傳送給A/D轉(zhuǎn)換器,A/D轉(zhuǎn)換器經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號傳送至AT89S51單片機,再由單片機通過內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理,最終判斷是否需要啟動蜂鳴器進行報警和開啟排風風扇進行排風，并顯示實時濃度，當環(huán)境濃度下降到安全線以下時就通過單片機的控制關閉風扇。方案二：選擇集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 AD590是美國Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。

13、由于AD590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對溫度成正比，即1A/k，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負極接出一個10 k的電阻R1和一個100的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端VT獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即10 mV/K。 火災中氣體煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器能探測CO2，CO，甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災中氣體的探測。當TGS202探測到CO2或CO時，傳感器的內(nèi)阻變小，VA迅速上升。選擇適當?shù)碾娮枳柚担沟卯敋怏w濃度達到一定程度(如CO濃度達到006)時

14、，VA端獲得適當?shù)碾妷?設為3 V)。 具體判斷方法如下： (1)對溫度和煙霧進行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷 溫度100，溫度異常，置標志位為1，否則為0；煙霧(CO，CO2)濃度006，煙霧濃度異常，置標志位為1，否則為0。 (2)根據(jù)溫度和煙霧的異常標志位判斷現(xiàn)場情況 2個標志位均為0，表示情況正常；2個中僅有1個為1，表示情況異常；2個均為1，表示有火災發(fā)生，。 (3)綜合兩次情況做最后判斷，并予以報警 若53H和56H中數(shù)據(jù)不相同，說明是誤報，調(diào)故障報警子程序；否則按該單元中的數(shù)據(jù)調(diào)相應的報警子程序。報警器具有以下特點： (1)能對室內(nèi)煙霧(CO2，CO)及溫度突變進行報警(聲光報警)。 (

15、2)如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報警。 (3)如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高)，能發(fā)出異常報警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理。 (4)如果煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常，則說明有火災，發(fā)出火災警報。測量對象MQ-7半導體傳感器放大調(diào)理模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機排風風扇蜂鳴報警器顯示電路鍵 盤其他控制電路 圖1-1由半導體傳感器構(gòu)成的氣體測量及報警器總體設計框圖電化學傳感器溫度 傳感器放大調(diào)理放大調(diào)理多路開關模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機測量對象蜂鳴報警器鍵 盤濃度顯示排風風扇圖1-2由電化學傳感器構(gòu)成的氣體測量及報警器總體設計框圖根據(jù)以上兩方案的比較：首先，其在常溫條件工作

16、時，不需要溫度補償電路，因此選此傳感器省去了設計溫度補償電路的麻煩。放大調(diào)理電路也可用一般放大電路代替，顯示采用LED動態(tài)顯示電路，選用LED顯示器是它便宜方便簡單，它較指針式顯示要準確，比液晶顯示價格便宜而且晚上亮度高。按鍵電路采用獨立按鍵，它適合于按鍵比較少的情況。復位電路采用看門狗上電復位，可以防止程序“跑飛”現(xiàn)象。單片機采用AT89S51單片機為控制核心，完成數(shù)據(jù)的處理工作。A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此可得到該方案的總體設計框圖如圖1-1所示。復位電路可以采用典型的上電復位或者是按鍵復位電路，單片機采用AT89S51單片機為核心，完成數(shù)據(jù)的處理工作。方案二：選擇集成溫度

17、傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 AD590是美國Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。但由于選用集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202作為敏感元件，利用多傳感器信息融合技術，開發(fā)了可用于室內(nèi)煙霧環(huán)境測控系統(tǒng)。此傳感器需要溫度補償電路，以溫度傳感器采集的溫度信號送入單片機處理來對氣敏傳感器進行溫度補償，放大調(diào)理電路采用一般放大電路，顯示電路有三種方式可以選擇指針式顯示、用液晶顯示或用LED顯示器，按鍵采用矩陣式按鍵，編程比較復雜。在實際操作中使用性不大，較為麻煩。所以本設計中使用性不大。因此，綜合考慮成本、易操作性、系統(tǒng)性能等

18、因素，選擇方案一較為合理。第二章：硬件設計部分本設計的煙霧報警器裝置的主要由采集模塊、放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和單片機控制模塊組成。其中采集模塊與數(shù)據(jù)處理及單片機的控制模塊是本設計的關鍵之處?，F(xiàn)在我們來美國華瑞科學儀器公司生產(chǎn)的。方案二是選用深圳商斯達實業(yè)有限公司生產(chǎn)的MQ-7型半單體式煙霧傳感器?；馂膫鞲衅靼雌浣Y(jié)構(gòu)和作用原理不同，可分為感溫探測器，感煙探測器，感光探測器，可燃氣體探測器等，它們分別適用于不同場合。為了準確的進行火災報警，針對商場，選用合適的溫度和煙霧傳感器是準確報警的前提，綜合考慮各種因素，本系統(tǒng)選擇集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。AD5

19、90是美國Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖4所示。由于AD590是電流型溫度傳感器，它的輸出同絕對溫度成正比，即1uA/k,而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負極接出一個10k歐的電阻R1和一個100歐的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端VT獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即10mV/K?；馂闹袣怏w煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器都能探測CO2，CO，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災中氣體的探測，如圖所示，當TGS202探測到CO2或CO時，傳感

20、器的內(nèi)阻變小，VA迅速上升。選擇適當?shù)碾娮枳柚担沟卯敋怏w濃度達到一定程度（如CO濃度達到0.06%）時，VA端獲得適當?shù)碾妷海ㄔO為3V）。符號參數(shù)名稱技術條件Tao 使用溫度-20-50as 儲存溫度-20-50RH 相對濕度小于 95%RHO2 氧氣濃度21%(標準條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性 表1 TGS202環(huán)境條件表 因此該方案的要用到兩種傳感器，氣敏傳感器和溫度傳感器。該方案的設計能夠很好的檢測出環(huán)境中一氧化碳的濃度并能進行實時顯示。但依據(jù)課題的使用范圍而言，該設計過于繁瑣設計難度高并且不夠經(jīng)濟實惠。特點：在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃氣體有良好的靈敏度 對液化氣、丙烷、氫氣 的靈敏度

21、較高 長壽命、低成本 簡單的驅(qū)動電路即可 應用：家庭用氣體泄漏報警器工業(yè)用可燃氣體報警器便攜式氣體檢測器MQ-7氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-7氣體傳感器對煙霧的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。圖1是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖中縱坐標為傳感器的電阻比（Rs/Ro），橫坐標為氣體濃度。Rs 表示傳感器在不同濃度氣體

22、中的電阻值Ro 表示傳感器在1000ppm 空氣中的電阻值圖一：靈敏度特性曲線圖2：傳感器的溫度、濕度特性曲線圖2圖中縱坐標是傳感器的電阻比（Rs/Ro）。Rs表示在含1000ppm 丙烷、不同溫/濕度下傳感器的電阻值Ro表示在含1000ppm 丙烷、20/65%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值。+5VABA or BHHV55555VRLVOUT 圖3：傳感器的基本測試電路傳感器的表面電阻Rs，是通過與其串聯(lián)的負載電阻RL上的有效電壓信號VRL輸出而獲得的。二者之間的關系為： Rs/RL = (Vc-VRL) / VRL 規(guī)格：A.符號參數(shù)名稱技術條件備注 Vc 回路電壓24VDC VH加熱電壓

23、5.0V0.2VACorDC RL負載電阻可調(diào) RH加熱電阻313室溫 PH加熱功耗900mW符號參數(shù)名稱技術條件備注 Tao使用溫度-1050 Tas儲存溫度-2070 R相對濕度小于95% R O2氧氣濃度21%(標準條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性最小值大于 符號參數(shù)名稱 技術參數(shù) 備注 Rs敏感體表面電阻 適用范圍： 濃度斜率 0.6標準工作條件 溫度： 202 Vc:5.0V0.1V 相對濕度： 65%5% VH: 5.0V0.1V預熱時間 不少于4分鐘敏感體功耗（Ps）值可用下式計算： 傳感器電阻（Rs），可用下式計算：Ps=Vc2Rs/(Rs+RL)2 Rs=(Vc/VRL-1)R

24、LMQ-7氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖4所示( 由微型Al2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，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只針狀管腳，其中個用于信號取出，個用于提供加熱電流。 AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲

25、單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外

26、中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 8031 CPU與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz 三級程序存儲器保密鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 6個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路AT89S51單片機的引腳圖如下：ALE/PROG21傳感器182071VCCT2/P1.0T2EX/P1.1EA/VPPP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.4/AD4P0.5/A

27、D5P0.6/AD6P0.7/AD7PSENP2.7/A15MOSI/P1.5MISO/P1.6SCK/P1.7RSTP2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9RXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7P1.2P1.3P1.4XTAL2XTAL1GNDP2.5/A13P2.6/A14P0.3/AD3211109854319161514121713628272625242322373635343332313040393829P2.0/A8 圖2-6 AT89S51的外部引腳圖各引腳功能如下：VC

28、C：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部

29、上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用

30、作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3-1所示。端口引腳第二功能P3.0RED（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INTO（外中斷0）P3.3/INT1（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0）P3.5T1（定時/計數(shù)器1）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）表 P3口的第二功能I/O口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時才

31、真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心1然后再實行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q為1加到場效應管柵極的信號為1該場效應管就導通對地呈現(xiàn)低阻抗,此時即使引腳上輸入的信號為1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時還必須附加一個準備動作所以這類I/O口被稱為準雙向口89C51的P0/P

32、1/P2/P3口作為輸入時都是準雙向口接下來讓我們再看另一個問題從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有

33、在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路

34、的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。本芯片比其他系列芯片有很大的優(yōu)點，表現(xiàn)在以下幾個方面：AT89S51 是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，采用此單片機作為本設計的主控模塊，能夠多次修改燒寫的程序而不浪費資源。采用AT89S51而不采用AT89C51，原因在于AT89S51與AT89C51相比

35、，外型管腳完全相同，AT89C51的HEX程序無須任何轉(zhuǎn)換可直接在AT89S51運行，結(jié)果一樣。AT89S51比AT89C51新增了一些功能，支持在線編程是其主要特點1。它們之間主要區(qū)別在于以下幾點：1.引腳功能：管腳幾乎相同，變化的有，在AT89S51中P1.5、P1.6、P1.7具有第二功能，即這3個引腳的第二功能組成了串行ISP編程的接口。2.編程功能：AT89C51僅支持并行編程，而AT89S51不但支持并行編程還支持ISP再線編程。在編程電壓方面，AT89C51的編程電壓除正常工作的5V外，另Vpp需要12V，而AT89S51僅僅需要4-5V即可。3.燒寫次數(shù)更高：AT89S51標稱

36、燒寫次數(shù)是1000次，實為1000-10000次，這樣更有利開始學習者反復燒寫，降低學習成本。4.工作頻率更高：AT89C51極限工作頻率是24MHZ，而AT89S51最高工作頻率是33MHZ，(AT89S51芯片有兩中型號，支持最高工作頻率分別為24MHZ和33MHZ)從而具有更快的計算速度。5.電源范圍更寬：AT89S51工作電壓范圍，達4-5.5V，而AT89C51在底于4.8V和高于5.3V的時侯則無法正常工作。6.抗干擾性更強：AT89S51內(nèi)部集成看門狗計時器(Watchdog Timer)，而AT89C51需外接看門狗計時器電路，或者用單片機內(nèi)部定時器構(gòu)成軟件看門狗來實現(xiàn)軟件抗干

37、擾。 檢測電路包括煙霧氣體濃度檢測電路和氣敏元件損壞檢測電路兩部分，原理電路如圖2-5所示。氣敏傳感器選用MQ-7型，這是由金屬氧化物半導體材料制成的“氣電”轉(zhuǎn)換器件。當氣敏器件在含有煙霧的氣體中時，其表面會發(fā)生化學吸附，使本身電阻下降，且煙霧氣體濃度越高，電阻下降越多，通過電阻RL端的電壓輸出即可獲得“氣電”信號，并送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后送單片機進行數(shù)據(jù)處理完成氣體濃度的檢測。 圖 檢測電路氣敏傳感器在使用中，其熱絲可能燒斷，但難以發(fā)現(xiàn)，致使用戶在毫不知情的情況下繼續(xù)使用已失效的氣體報警器。為能及時發(fā)現(xiàn)傳感器的損壞，本系統(tǒng)特別設計了氣敏元件自檢電路（由R3R7、VT2、VT3等組成），元件正常

38、時，R3上有電壓信號，如熱絲燒斷，該信號為0，VT3集電極輸出低電平至單片機，點亮黃燈報警，能使用戶及時發(fā)現(xiàn)。同時，氣敏傳感器不直接焊入電路，而是通過七腳電子管座與電路連接，若損壞可方便地從管座中撥出換新，從而解決了更換難的問題。根據(jù)圖2-2傳感器的參數(shù)和圖2-5的電路可依據(jù)基本的換算公式得出輸出電壓與煙霧濃度的關系式，并得出輸出電壓與煙霧濃度的對應數(shù)據(jù)。 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，AT89S51單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。本次設計采用內(nèi)部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了

39、內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如所示。兩電容器容量為15P，兩電容起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。晶振頻率的典型值為12MHz，采用6MHz的情況也比較多。此種振蕩方式所得的時鐘情號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。 晶振電路時為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。AT89S51引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C1、C2按圖3-4所示方式連接。晶振、電容C1/C2片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容C1、C2的容量有關，但主要是由晶振頻率決定。本設計中采用

40、12MHz作為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為30pF。圖 時鐘電路在設計中，為了防止程序的“跑飛”，采用了在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)和微處理器中已得到廣泛應用的看門狗電路，它可以有效的防止程序的“跑飛”，并自動將系統(tǒng)恢復正常工作狀態(tài)。當外來干擾導致數(shù)據(jù)總線、I/O 總線或控制總線上的數(shù)字信號錯亂時，將引發(fā)一系列的后果，特別是程序指針計數(shù)器PC值受干擾而改變時，將引起程序“跑飛”，使系統(tǒng)出現(xiàn)死機或其他一些不可預知的7看門狗電路的設計可以采用硬件看門狗和軟件看門狗硬件看門狗可采用的芯片也有好多種，如X5045、4060等等，本次設計采用的是MAX813MAX813L 是美國MAXIM公司生產(chǎn)的低價格單片機監(jiān)控電路

41、。它減少了在微處理器系統(tǒng)中采用分離元件來實現(xiàn)監(jiān)控功能所用的元器件數(shù)量和復雜性，并能提高系統(tǒng)的可靠性和準確性。它除有看門狗作用以外，還有電源電壓檢測和上電(手動) 復位的功能。在圖2-9中，芯片MAX813L 的PEI 用于監(jiān)測電源電壓， 如果PFI 端輸入的與電源電壓成正比的電壓低于1.25V ，則PFO 端輸出為低電平， 這個負脈沖可以作為微處理器的中斷脈沖，但由于本次設計在掉電后沒有什么需要保護的數(shù)據(jù)，所以此功能沒用?？撮T狗電路監(jiān)測著AT89S51單片機的狀態(tài)。如果AT89S51單片機在1.6 秒之 內(nèi)沒有觸發(fā)看門狗輸入端WDI 并且WDI 端不是處于三態(tài)狀態(tài)， 那么WDO 將變?yōu)榈碗娖健?/p>

42、一旦RESET 信號產(chǎn)生或者WDI 輸入為三態(tài)， 看門狗定時器就會被清零且不計數(shù)。除非RESET 信號消失而且WDI 端置為高電平或者低電平(即不是處于高阻狀態(tài)) ， 看門狗定時器又將開始計數(shù)。 圖 看門狗電路原理圖阻R 1 和R 2 分壓產(chǎn)生1. 25V電源門限值。當此腳的電壓低于1. 25V 時，即電源電壓低于額定值時， PFO 將產(chǎn)生一個脈沖信號， 可以用于向AT89S51單片機發(fā)出中斷， 使CPU 完成應急處理。在軟件的編制中， 每次程序通過定時器中斷對P1. 7 的位操作向MAX813L 的看門狗輸入端輸入一個負脈沖。如果程序出現(xiàn)“跑飛”現(xiàn)象，程序?qū)⒉荒苷＿\行，這個定時發(fā)出的脈沖也

43、得不到保障。當單片機超過1. 6 秒未向MAX813L 的看門狗輸入端發(fā)脈沖信號， MAX813L 內(nèi)部的定時器將會強制將WDO 拉到低電平， 這個低電平通過MR產(chǎn)生復位信號。單片機復位后從初始狀態(tài)開始運行，從而保證系統(tǒng)的可靠性，起到了看門狗的作用。A/D轉(zhuǎn)換電路的主要作用是將MQ-7型煙霧傳感器采集得到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為單片機AT89S51可識別的數(shù)字信號，然后才能用單片機進行各種處理，可以采用的A/D轉(zhuǎn)換器有很多種，有串行A/D轉(zhuǎn)換器，和并行A/D轉(zhuǎn)換器，有8位的、12位的等等，本次設計考慮到適用性原則采用8位并行A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。2.5.1 ADC0809的介紹 ADC080

44、9是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。 （1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 （2） 引腳結(jié)構(gòu) IN0IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量

45、在轉(zhuǎn)換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。表 ADC0809通道選擇表CBA選擇的通道000INT0001INT1010INT2011INT3100INT4101INT5110INT6111INT7數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿

46、時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。 2.5.2 ADC0809應用說明 （1） ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連。 （2） 初始化時，使ST和O

47、E信號全為低電平。 （3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4） 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 （5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。 （6） 當EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為

48、數(shù)字量輸出線1。 CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ。 VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。 3顯示電路可以采用LED顯示、LCD顯示或者指針式顯示3種方案，指針式顯示在本次設計中存在指示不準確的缺點在前面已做過介紹。同時又考慮到LED顯示亮度大，在夜晚很方便而且價格便宜，所以本次設計采用LED顯示。LED顯示又有LED動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方案可供選擇3靜態(tài)顯示：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)

49、動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，在本次設計中，如果采用這種方式顯示，則驅(qū)動3個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要3824根I/O端口來驅(qū)動，但A89S51單片機可用的I/O端口才32個，在本次設計中還有A/D轉(zhuǎn)換器，按鍵等電路需要用到I/O口，所以I/O顯得有所不足，而且應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。 圖 顯示驅(qū)動電路原理 動態(tài)顯示：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極煙霧M增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線

50、控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通煙霧M端電路的控制，我們只要將需要顯,但A89S51單片機可用的I/O端口才32個，在本次設計中還有A/D轉(zhuǎn)換器，按鍵等電路需要用到I/O口，所以I/O顯得有所不足，而且應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的煙霧M端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位

51、數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，如果在本次設計中采用此種顯示方式，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。 經(jīng)過以上的比較可以看出，在本次設計中采用動態(tài)顯示比靜態(tài)顯示要好，故設計中采用動態(tài)顯示方式。在設計LED驅(qū)時候，可以選擇共陽接法和共陰接法6。共陽的時候LED正端接正電源，負端通過一個限流電阻接P口，這時不用接上拉電阻，只要這個限流電阻z值取合適，就可以了發(fā)光管亮的時候電流就是從電源正LED限流電阻P口，P口為低電位發(fā)光管滅的時候沒有電流流過，P口為高電位或高阻狀態(tài)共陰接法，LED負端接地，正端直

52、接P口，這時候要接上拉電阻，這個上拉電阻是提供LED發(fā)光用的，發(fā)光管亮的時候電流是從電源正上拉電阻LED 地。這時上拉電阻也是限流用的。P口為高電位或高阻狀態(tài)發(fā)光管暗的時候電流是從電源正上拉電阻P口，這時LED無電流流過，P口為低電位，限流電阻上流過電流全部從P口流入。至于本次設計是采用共陽接法還是共陰接法，要從AT89S51單片機的驅(qū)動能力講起。AT89S51單片機輸出驅(qū)動分為高電平驅(qū)動和低電平驅(qū)動兩種方式，所謂高電平驅(qū)動，就是端口輸出高電平時的驅(qū)動能力，所謂低電平驅(qū)動，就是端口輸出低電平時的驅(qū)動能力，當AT89S51單片機輸出高電平時，其驅(qū)動能力實際上是靠端口的上拉電阻來驅(qū)動的，實際測試表

53、明，AT89S51單片機的上拉電阻的阻值在 330K左右，也就是說如果靠高電平驅(qū)動，本質(zhì)上就是靠330K的上拉電阻來提供電流的，當然該電流是非常小的，小的甚至連發(fā)光二極管也難以點亮，如果要保證LED正常發(fā)光，必須要外接一個1K左右的上拉電阻，問題是接了上拉電阻以后，每當端口變?yōu)榈碗娖?的時候，那么上拉電阻被無用的導通，這將造成電源效率的下降，導致發(fā)熱，紋波增大，以至于造成單片機工作不穩(wěn)，因此很少有采用高電平直接驅(qū)動LED的，高電平驅(qū)動LED 實際上就是共陰接法。低電平驅(qū)動就不同了，端口為低電平0時，端口內(nèi)部的開關管導通，可以驅(qū)動高達30多毫安的驅(qū)動電流，可以直接驅(qū)動LED負載，當端口為低電平0

54、時，盡管內(nèi)部的上拉電阻也是消耗電流的，但是由于內(nèi)部的上拉電阻很大，有330K，因此消耗電流極小，基本上不會影響電源效率，不會造成無用功的大量消耗，因此AT89S51單片機是不能用高電平直接驅(qū)動LED的，只能用低電平直接驅(qū)動LED，即只能用共陽數(shù)碼管，而不能直接用共陰數(shù)碼管。通過以上分析，得到在本次設計中采用LED動態(tài)顯示方式 ，共陽接法?？紤]到設計A/D轉(zhuǎn)換器需要占用數(shù)據(jù)總線的問題，在此次采用串行口來發(fā)送LED顯示的段碼，發(fā)送的串行段碼通過串并轉(zhuǎn)換芯片74LS164轉(zhuǎn)換后可送到LED段碼端口17。本次顯示電路的電路接口原理圖如圖2-11所示，在圖2-11所示的電路中，74LS164是8位并行輸出串行移位寄存器， 它具有兩個串行輸入端和8位并行輸出端（QAQH）。CLEAR引腳為異步清零端，當其為低電平時，可使74LS164復位