【文章內(nèi)容簡介】 輸入） INT1 （外部中斷 1 輸入） T0 （定時器 /計數(shù)器 0 外部輸入 ） T1 （定時器 /計數(shù)器 1 外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出） P0口 的引腳是作為數(shù)碼管的段選信號， — 端口分別定義為 Aa、 Ab、 Ac、Adp、 Ae、 Ag、 Af、 Ad的碼段。 89C51有 40個引腳，如圖 ： GND 89C51 RST C R1 R2 VCC 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 12 圖 單片機引腳圖 單片機的內(nèi) 部結構框圖如圖 ： 圖 單片機的基本組成框圖 1． 中央處理器 (CPU) 中央處理器是整個單片機的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8位二進制數(shù)據(jù)或代碼。中央處理器負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 中斷控制器 只讀存儲器 （ ROM） 隨機存取存儲器 （ RAM） 中央處理器 （ CPU） 振蕩電路 輸入輸出口 （ I/O） 串行通信口 （ UART） 定時 /計數(shù)器 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 13 2． 隨機存取存儲器 (RAM) 89C51內(nèi)部有 1280字節(jié) 8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 1280字節(jié)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的。專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶 只能訪問，而不能用于存放 用戶數(shù)據(jù)。 3．只讀存儲器 (ROM)： 89C516RD+共有 8個 ROM存儲器，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 4．定時 /計數(shù)器 89C51有兩個 16位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉向。 5．輸入輸出 (I/O)端口 89C51共有 4組 8位 I/O口 (P0、 P P2和 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 6．中斷控制器 89C51具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2級的優(yōu)先級別選擇。 7． 振蕩 電路： 振蕩 電路給出的 時鐘信號，使得由一大堆數(shù)字電路構成的單片機各個部件能夠協(xié)同工作，并最終實現(xiàn)需要的功能。 89C51內(nèi)置最高頻率達 12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但需外置磁片電容。 A/D轉換器的選擇 溫度控制系統(tǒng)的 A/D 轉換器選用 ADC0809 八位逐次逼近式 A/D 轉換器， ADC0809是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 — 數(shù)轉換的器件。其內(nèi)部有一個 8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉換。 1． ADC0809 的主要特性 1） 8 路輸 入通道， 8 位 A／ D轉換器，即分辨率為 8位。 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 14 2）具有轉換起?？刂贫恕? 3）轉換時間為 100μ s 。 4）單個＋ 5V 電源供電。 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度。 7）低功耗，約 15mW。 2． ADC0809 的內(nèi)部結構 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A／ D轉換器，內(nèi)部結構是由 8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關樹型 D／ A轉換器、逐次逼近。 3． ADC0809 的外部特性及引腳功能 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙 列直插式封裝。下面說明各引腳功能 :IN0～IN7： 8 路模擬量輸入端。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 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。 START： A／ D 轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉換）。 EOC： A／ D 轉換結束信號，輸出，當 A／ D 轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當 A／ D轉換結 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。 CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 Vcc：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 ADC0809的引腳圖如圖 所示。 圖 ADC0809的引腳圖 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 15 的工作過程 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／D 轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到 A／ D 轉換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 因為 ADC0809 具有較經(jīng)濟的價格，所以這里的數(shù)據(jù)采集電路選擇 ADC0809。在采集電路中，只要將放大濾波電路的輸出端接入 0809 的某一通道，在這里選擇 0 通道，即將 0809 的地址輸入線 A,B,C 送入低電平，即可選通 0通道。另外需要說明的是由于 ADC0809 片內(nèi)無時鐘，可利用單片機 89C51 提供的地址鎖存允許信號 ALE 經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻得到。 圖 ADC0809與單片機接口電路 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 16 ADC0809 的通道選擇如 表 ： 表 31 ADC0809通道選擇 C B A 被選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 LED數(shù)碼管 LED（ Light Emiting Diode）數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構成的。常用的 LED顯示器有 8段和 “米 ”字段之分。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。本設 計中所應用的是共陽極 LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。 （ 0x28,0xF9,0x4C,0x58,0x99,0x1A,0x0A,0xF8,0x08,0x18） 是共陽極（ 0— 9）的碼段。 動態(tài)掃描是將各個 LED數(shù)碼管的起端字線并聯(lián)使用 ,而每個數(shù)碼管的公共端分別通過驅(qū)動器接 I/O的一個口線。當輪流選通每個數(shù)碼管的公共極時 ,則數(shù)碼管將輪流顯示有關字符。動態(tài)掃描顯示在智能化儀器中應用很廣。 驅(qū)動器 4511的 A、 B、 C、 D四位分別接單片機 P0口的低四位和高四位，輸入 BCD碼4511就可以直接轉換為段碼，以驅(qū)動 LED顯示數(shù)值。顯示的電路圖如圖 ： 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 17 圖 LED的顯示電路 數(shù)碼管動態(tài)顯示介面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 COM 增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的 I/O 線控制，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，取決于單片機對位元 選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 透過分時輪流控制各個 LED 數(shù)碼管的 COM 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，每位元數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數(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)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O埠，而且功耗更低。 18B20溫度傳感 器 圖 18B20 溫度傳感器 。 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 18 圖 18B20引腳 1) 特性 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊 簡單的多點分布應用 可通過數(shù)據(jù)線供電 零待機功耗 測溫范圍 55~+125℃ ，以 ℃ 遞增。華 氏器件 67~+2570F，以 遞增 溫度以 9 位數(shù)字量讀出 溫度數(shù)字量轉換時間 200ms（典型值） 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 應用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng) MAXL813L芯片的介紹 1) 上電、掉電以及供電電壓下降情況下的復位輸出，復位脈沖寬度典型值200ms。 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 19 2) 獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將由高電平變?yōu)榈碗娖健? 3) 門限值檢測器，用于電源故障報警 、電池低電壓檢測。 4) 低電平有效的手動復位輸入。 表 引腳介紹 引腳名稱 引腳功能 /MR 當該段輸入低電平保持 140ms 以上， MAX813 就輸出復位信號，該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效的消除開關的抖動 VCC 工作電源，接 +5V 電壓 GND 電源接地端 PFI 當該輸入端電壓小于 時， /PFO 引腳的輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖? /PFO 電源正常時，輸出高電平，當電源電壓變低或掉電時，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖? WDI 程序正常運行時，必須在 的時間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)出一個脈沖 信號，以清除芯片內(nèi)部的看門狗定時器。若超過 該輸入端收不到脈沖信號，則內(nèi)部定時器溢出， WDO由高電平變?yōu)榈碗娖? /RESET 上電時，自動產(chǎn)生 200ms 的復位脈沖；手動復位端輸入低電平時，該端也產(chǎn)生復位信號輸出 /WDO 正常工作時，輸出保持高電平，看門狗輸出時，該端輸出信號由高電平變?yōu)榈碗娖? 工業(yè)環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而最終造成微機系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象為“死機”。究其原因是 CPU在執(zhí)行某條指令時，受干擾的沖擊，使它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，致使該條指令出錯。這時， CPU執(zhí)行隨機拼 寫的指令，甚至將操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，導致程序“跑飛”或進入“死循環(huán)”。為使這種“跑飛”或進入“死循環(huán)”的程序自動恢復，重新正常工作，一種有效的辦法是采用硬件“看門狗”技術。用看門狗程序的運行。若程序發(fā)生“死機”，則看門狗產(chǎn)生復位信號，引導單片機程序重新進入正常運行。 沈陽航空 航天大學北方科技學院 畢業(yè)設計（論文） 20 報警器電路 是由電源電路、傳感器電路、壓控振蕩器電路及報警電路等組成。 220V市電經(jīng)電源變壓器 T1降壓至 左右，不用整流、濾波直接作為氣敏半導體傳感器QM－ N10 的加熱電壓。控制電路的供電則是由 U 全 橋整流、 C1濾波后供給的。 QM－ N10氣敏半導體傳感器在潔凈空氣中的阻值大約有幾十 kΩ，接觸到有害氣體時，電導率增大，電阻值急劇下降，下降幅度與瓦斯?jié)舛仍?%以下成正比。由與非門 IC1A、IC1B 構成一個門控電路， IC1C、 IC1D 組成一個多諧振蕩器。當 QM－ N10 氣敏傳感器未敏感到有害氣體時，由于電導率極小， IC1A②腳處于低電位， IC1A 的①腳處于高