【正文】 設(shè)計的 信 號 接 收 裝 置 信 號 處 理 裝 置 信 號 控 制 裝 置 信 號 響 應(yīng) 裝 置 單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì) 等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。 (3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。嵌入式系統(tǒng)分為四種：工控機(jī)，通用CPU 模塊，嵌入式微處理，單 片機(jī)。雖然對氣體濃度的采集不是很精確，但報警方面已經(jīng)十分符合設(shè)計目的。 ，采用單片機(jī)較為合適。 。 設(shè)計思路：采用單個傳感器檢測氣體濃度，將檢測結(jié)果通過高精度運(yùn)算放大器放大后送入模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，傳給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 第二節(jié) 設(shè)計要求及思路 設(shè)計要求 :報警器需在一氧化碳濃度達(dá)到 100ppm 時啟動報警。 第二章 設(shè)計方案 第一節(jié) 單片機(jī)的介紹和 選用 單片機(jī)是一種集成在 電路 芯片，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲器 RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模 擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的 計算機(jī)系統(tǒng) ，目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 意義在于： （ 1）成本低廉并能對一氧化碳準(zhǔn)確報警。當(dāng)氣體傳感器遇到燃?xì)鈺r，傳感器電阻隨燃?xì)鉂舛榷兓?，隨之產(chǎn)生電信號，供燃?xì)鈭缶骱罄^線路處理。s life and property security. 目 錄 第一章 一氧化碳報警器簡介 ................................................... 5 第二章 設(shè)計方案 ............................................................. 5 第一節(jié) 單片機(jī)的介紹和選用 .............................................. 5 第二節(jié) 設(shè)計要求及思路 ................................................... 6 第三節(jié) 初始方案與確定 ................................................... 6 第四節(jié) 系統(tǒng)組成 ......................................................... 7 第五節(jié) 一氧化碳報警器系統(tǒng)的三大部分 ..................................... 8 第二章 硬件電路設(shè)計 ........................................................ 10 第一節(jié) 單片機(jī)基礎(chǔ)知識簡介介紹及主控電路設(shè)計 ............................ 10 第二節(jié) 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路設(shè)計 ............................................ 16 第三節(jié) 傳感器部分電路設(shè)計 .............................................. 19 第四節(jié) 報警 電路的設(shè)計 ............................................... 22 第三章 軟件設(shè)計 ............................................................ 23 第一節(jié) 單片機(jī)編程 ...................................................... 23 第二節(jié) 匯編語言 概況 .................................................... 23 第三節(jié) 源程序 ......................................................... 25 結(jié) 論 ...................................................................... 26 致 謝 ...................................................................... 28 第一章 一氧化碳報警器簡介 設(shè)計出性能更加可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的一氧化碳報警器。當(dāng)碳物質(zhì)燃燒不完全時，可產(chǎn)生 CO，如人體短時間內(nèi)吸收較高濃度的 C0，或濃度雖低，但吸時間較長，均可造成急性中毒。 CO 與血紅蛋白結(jié)合能力超過氧和血紅蛋白的結(jié)合能力的 200300 倍，當(dāng) CO 與血紅蛋白結(jié)合形成的碳氧血紅蛋白含量達(dá)到 5%時，就會對人體產(chǎn)生慢性損害，達(dá)到 60%時就會昏迷，達(dá)到 90%就會死亡。我們應(yīng)該對國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的燃?xì)鈭缶鞯姆N類有所了解。經(jīng)過電子路線處理變成濃度成比例變化的電壓信號，由線性電路加以補(bǔ)償，使信號線性化，經(jīng)微機(jī)處理、邏輯分析，輸出各種控制信號，即當(dāng)燃?xì)鉂舛冗_(dá)到報警設(shè)定值時，燃?xì)鈭缶靼l(fā)出聲光報警信號。 （ 2）該產(chǎn)品不需專業(yè)人員操作，只要放在合適位置，通電即可，連續(xù)使用方便，操作簡單。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機(jī) 、 攝像機(jī) 、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)，更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表以及各種智能機(jī)械了。 具體實(shí)現(xiàn)如下功能： （ 1）系統(tǒng)要求設(shè) 置正常工作狀態(tài)除正常工作狀態(tài)外 ,LED紅燈處于熄滅狀態(tài)，蜂鳴器處于關(guān)閉狀態(tài)。處理后的信息將通過單片機(jī)控制，驅(qū)動報警。 。 ，用蜂鳴器和 LED 燈即可。 第四節(jié) 系統(tǒng)組成 本設(shè)計屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1)面對控制對象。 (4)突出控制功能。 第五節(jié) 一氧化碳報警器系統(tǒng)的三大部分 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分三個層次。在單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上面向?qū)ο蟮慕涌陔娐罚缜跋蛲ǖ?、后向通道、人機(jī)交互通道（鍵盤、顯示器、打印機(jī)等）和串行通行口（ RS232）以及應(yīng)用程序等。為了更好的理清設(shè)計思路，將整個系統(tǒng)細(xì)分為三部分加以設(shè)計說明。其中，濃度檢測及顯示模塊所實(shí)現(xiàn)的功能是將房間中的一氧化碳濃度值轉(zhuǎn)換成為單片機(jī)能夠處理單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī) 前向通道 人機(jī)交互通道 應(yīng)用程序 后向通道 串行通信口 的數(shù)字信號，并且濃度值顯示 出來：主控模塊以單片機(jī)為主，對其他模塊的運(yùn)行進(jìn)行控制；報警模塊是此系統(tǒng)的外部電 路，它的功能是實(shí)現(xiàn)報警。它的主要功能既是和 ADC0809 芯片一起共同接受檢測信號，又可以通過對數(shù)字型號的處理來控制外圍電路以及顯示電路。 至此，本系統(tǒng)的三大模塊功能和設(shè)計思路已經(jīng)確立，下文將介紹整個系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計過程。本設(shè)計用到的硬件知識主要有：電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)。設(shè)計采用的是 AT89C51 型單片機(jī) ,AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除 只讀存儲器 的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機(jī) 。外形及引腳排列如圖 所示 圖 單片機(jī)外形及引腳排列圖 （ 1）主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級程序存儲器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 5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 （ 2） 管腳說明 ： VCC：供電電壓。 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 FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈 沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。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) 。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在掉電模式下，保 存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 ” 實(shí)際上 SBUF 包含了兩個獨(dú)立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都 共同使用同一個尋址地址－ 99H。當(dāng)然你也可以用其它的名稱。它的尋址地址是 98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。 SM0 SM1 模式 功能 波特率 0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 8 位 UART 可變 1 0 2 9 位 UART fosc/32 或 fosc/64 1 1 3 9 位 UART 可變 在這里只說明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。在模式 0 中要求該位為 0。 大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入 REM=0 來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該位可能是奇偶位，地址 /數(shù)據(jù)標(biāo)識位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時，由硬件置位 。 RI 接收中斷標(biāo)識位。但在模式 1 中， SM2=1 時，當(dāng)未收到有效的停止位 ，則不會對 RI 置位。 AT89C51 和 AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2 是 89C52 系列芯片才有的。10 ＝ 960 字節(jié)。那么我們怎么去計算這兩個模 式的波特率設(shè)置時相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算。在這個定時模式 2 下定時器 1 溢出速率的計算公式如下： 溢出速率＝（計數(shù)速率） /(256－ TH1) 上式中的 “ 計數(shù)速率 ” 與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在 51 芯片中定時器啟動后會在每一個機(jī)器周期使定時寄存器 TH 的值增加一，一個機(jī)器周期等于十二個振蕩周期，所以可以得知 51 芯片的計數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12，一個 12M 的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的計數(shù)速率就為 1M。32)(()/(256 TH1)) TH1＝ 250 12M 9600＝ (2247。 ADC0809 是 M 美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 （ 2） 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 （ 3） 外部特性（引腳功能） : ADC0809 芯片有 28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 13． 23所示。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于 選通 8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng) A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 VCC：電源，單一＋ 5V。 START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。例如 ADC0809 轉(zhuǎn)換時間為 128μs ，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS51 單片機(jī)共64 個機(jī)器周期。 （ 3） 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 2）傳感器的作用 傳感器是又稱之為電五官 ， 是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。 傳感元件 —— 又稱變換器，傳感元件可以直接感受被測量而輸出與被測量成確定關(guān)系的電量。由于傳感元件的輸出信號一般比較小，為了便于與顯示和記錄，大多數(shù)測量電路還包括了放大器。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。 ： ， ， ， 。在設(shè)計中應(yīng)該注意以下要點(diǎn)： ②輸入和輸出之間成比例，直線性 好、靈敏度高、分辨力強(qiáng)、測量范圍寬。 由于傳感元件的輸出信號一邊比較小，為了便于能夠驅(qū)動控制電路，在傳感器電 路中還應(yīng)該包括放大器。 連接電路圖如圖 ： I N 026m s b 2