【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計報警器，可以只要使 用相應(yīng)的電路將電導(dǎo)率中的變化關(guān)系轉(zhuǎn)變成為與該氣體濃度相對應(yīng)的電信號。 單片機(jī)選型 單片機(jī)對于煙霧 自動報警系統(tǒng) 來說是最為關(guān)鍵性的一個元件，可以說單片機(jī)是整個系統(tǒng) 的心臟， 因為在系統(tǒng)中，單片機(jī)是 用來接收信號并 用來 啟動 報警裝置進(jìn)一步會執(zhí)行相應(yīng)的報警。在單片機(jī)實現(xiàn)的控制功能中，需要單片機(jī)有較快的運算速度，使檢測人員和用戶在報警器系統(tǒng)正常工作時能夠及時地觀測到實時的煙霧濃度等級，并進(jìn)行相應(yīng)處理。同時，在能夠滿足報警器系統(tǒng)設(shè)計的計算速度及接口功能要求的同類型單片機(jī)中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機(jī)型，在保證了 報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積。 針對本文系統(tǒng)單片機(jī)的選擇，我們使用 MCS51系列單片機(jī)中的 STC89C52 單片機(jī)。下文我們會對 STC89C52 單片機(jī)做重點介紹 。 STC89C52 單片機(jī)簡介 種 低功耗S T C 8 9 C 5 2 是T 、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K可編程 Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在線可編 程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 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。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。這一模塊以單片機(jī)為中心把程序代碼燒進(jìn)去然后外圍接上復(fù)位電路、振蕩電路、鍵盤控制、 LED 顯示電路、報警電路等子模塊。 單片機(jī)的引腳功能描述 下面對 STC89C52 各引腳的功能進(jìn)行較為詳細(xì)的介紹： 1)電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc 引腳可以表示為電源端為 +5V，該引腳一共有 40腳； Vss 引腳可以表示為接地端引腳，該引腳一共有 20 腳； 2)引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL2 可以表示為時鐘電路引腳，該引腳與外部晶體的一端相連接。該引腳在單片機(jī)的內(nèi)部可以表示為電路反向放大器的輸出端，而該電路的頻率可以表示為晶體固有的頻率。如果需要使用到外部時針電路的時候，該引腳的輸入脈沖表示為外時鐘脈沖。如果需要檢查該單片機(jī)中的振蕩電路是否工作正常，則可以用到示波器來針對 XTAL2 時鐘電路引腳是否有脈沖信號輸出進(jìn)行查看。該引腳一共有 18 腳。 XTAL1 也表示為時鐘電路引腳，與 XTAL2 不同之處在于該引腳可以接到外部晶體和微調(diào)電容的 另一端。在單片機(jī)工作之中，它可以表示為電路反向放大器的輸入端。如果我們使用外部時鐘的時候，這個引腳就必須接到地，該引腳一共有19 腳。 3 引腳 RST ALE PSEN 和 EA。 RST 可以表示為復(fù)位信號輸入端引腳，該引腳在輸入為高電平時才有效果，在低電平時無效。所以只有在 RST 引腳的輸入端的機(jī)器周期為高電平的時候， RST引腳才能夠完成復(fù)位操作。該引腳一共有 9 腳。 ALE/PROG 引腳可以表示為地址鎖存允許信號端。只有當(dāng) STC89C52 單片機(jī)在正常工作的時候， ALE 引腳則會連續(xù)的向 外輸出脈沖信號，該脈沖信號的值為正值。當(dāng) STC89C52 單片機(jī)訪問片外 RAM 的時候，引腳 ALE 的 輸 出信 號 為空之鎖存地址低八位的信號。在 STC89C52 單片機(jī)訪問片外 ROM 的時候，每當(dāng) STC89C52 單片機(jī)取值一次就會失去一個脈沖。通常情況下人們?nèi)绻胫涝撔酒欠駬p壞，就可以使用示波器查看 ALE 引腳有沒有輸出脈沖信號，如果沒有輸出信號的，則STC89C52 芯片基本上來說是沒有問題的。該引腳一共有 30 腳。 PSEN 引腳我們可 以表示為程序存儲允許輸出信號，在訪問片外 RAM 時，這個引腳的輸出脈沖可以作為片外 ERROM/ROM 的選通信號，該輸出脈沖信號值為負(fù)值。STC89C52 單片機(jī)在從外部 ERROM/ROM 讀取指令的期間中，在一個周期的過程之中PSEN 可以有效兩次。但是 STC89C52 單片機(jī)在訪問片外 RAM 時，則需要少生成兩次脈沖信號，該信號的值為負(fù)值。通常的情況下我們?nèi)绻?AT89C52 系統(tǒng)上電后單片機(jī)到 ERROM/ROM 中能不能正常的讀取指令碼，就可以從示波器看 PSEN端有沒有脈沖的輸出。如果有脈沖輸出的話那么就基本上能夠 說明 AT89C52 系統(tǒng)工作是正常。該引腳一共有 29 腳。 EA/VPP 可以分別表示為外部程序存儲器地址允許輸入端的引腳和固化編程電壓輸入端引腳。當(dāng)外部程序 RAM 地址允許輸入端的引腳接高電平的時候，STC89C52 單片機(jī)只會訪問片內(nèi) ERROM/ROM 并執(zhí)行指令。但是當(dāng) STC89C52 單片機(jī)的數(shù)值超過 OFFFH 值的時候， STC89C52 單片機(jī)就將會自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外 RAM 的程序。當(dāng)輸入的信號外部程序存儲器地址允許輸入端的引腳接低電平時，那么STC89C52 單片機(jī)就會只訪問外部 ERROM/ROM 并且也會執(zhí)行外部程序 RAM 中的指令，而且并不用管單片機(jī)中是否有片內(nèi) RAM程序。然而如果對于對于 ROM 的 8031或 8032 單片機(jī)，因為 ROM 的 8031 或 8032 單片機(jī)之中沒有芯片，那么我們就必須向外擴(kuò)展 ERROM，那么在這個時候我們就必須將 EA引腳接到地。但是如果我們使用的是有片內(nèi) ROM 的 STC89C52 單片機(jī)時，也要使 EA 引腳接地。該引腳一共有31 腳。 I/O 引腳可以表示為輸入 /輸出端口引腳，該引腳中包括 P0， P1， P2， P3 四個端口。 P0 口可以表示為一個漏極開路的八位雙向輸入 /輸出端口。 P1 口可以表示為一個八位準(zhǔn)雙向輸入 /輸出端口。 P2 口不僅可以表示為地址總線輸出地址 高八位，而且也可以做為平常的輸入 /輸出端口使用。 P3 口可以表示為一個雙功能口，該引腳不僅可以做為平常的輸入 /輸出口用而且該輸入 /輸出端口也可以按每位定義實現(xiàn)第二功能操作。詳情可以從以下的表中看出來。 我們在測量溫度的時候，需要設(shè)計測溫電路，那么我們就需要用到溫度傳感器，對于溫度傳感器的選擇是非常之重要的，在如今的社會，人們已經(jīng)研發(fā)出了很多種的溫度傳感器，而每種溫度傳感器在不同的系統(tǒng)之中都有其不同的優(yōu)點和缺點，以下我們針對兩種溫度傳感器進(jìn)行比較，其中一種為 PT100 溫度傳感器，另一種為 DS18B20 溫度傳感器，然后我們選擇一種適用于本文設(shè)計的溫度傳感器。 方案 1： 方案一我們選擇 PT100 溫度傳感器。 PT100 溫度傳感器測量溫度的時候我們通常是利用鉑電阻的阻值隨溫度改變而變化的思路、并且這種變化會呈一定函數(shù)關(guān)系，這種溫度傳感器不僅具有良好的抗振動能力，而且穩(wěn)定性也非常的好、精確度也非常的精確，并且這種傳感器可以忍受高壓。但是缺點就是這種溫度傳感器使用起來非常的復(fù)雜。 方案 2： 方案二我們選擇 DS18B20 溫度傳感器。 DS18B20 溫度傳感器的輸出總線的方式是通過 “ 一線 ” 總線這 種獨特的方式。這種獨特的輸出總線的方式不僅可以使多個 DS18B20 溫度傳感器可以方便地形成一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，而且 DS18B20 溫度傳感器在測溫時候的精度方面、轉(zhuǎn)換時候的時間等方面相對于其他的溫度傳感器都有了非常大的進(jìn)步。 綜上所述，我們通過兩種溫度傳感器的比較， DS18B20 溫度傳感器不僅可以直接輸出溫度值，而且不需要進(jìn)行過多的校正，因此，對于溫度傳感器的選擇，我們選擇 DS18B20 溫度傳感器。 3 系統(tǒng)的硬件電路 單片機(jī)最小系統(tǒng) 如果要使單片機(jī)進(jìn)行正常的工作，那么構(gòu)成單片機(jī)電路最基 礎(chǔ)的的就是單片機(jī)最小系統(tǒng)，單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1510KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P23P24P25P26P27P32P33 圖 3 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路包括單片機(jī)電路、復(fù)位電路和時鐘電路。 STC89C52 單片機(jī)的正常的工作電壓為 ,因此我們通常在給單片機(jī)接入電源時一般接入的為 5V 的直流電源。我們通常會通過單片機(jī)的電源端的 VCC引腳接入 +5V 電源，而單片機(jī)中的接地端的 VSS引腳在通常情況下則會接地。 復(fù)位電路一般來說就是確定單片機(jī)在開始工作時的狀態(tài)，即使單片機(jī)完成啟動的一個過程。打開電源的開關(guān)時單片機(jī)便會產(chǎn)生一個復(fù)位信號，從 而進(jìn)一步完成啟動并且進(jìn)一步確定單片機(jī)的起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運行的過程之中，有時候單片機(jī)系統(tǒng)可能會因為某些原因從而導(dǎo)致死機(jī)或者跑飛的現(xiàn)象，通常在這個時候我們都會按下復(fù)位按鈕使單片機(jī)系統(tǒng)中的程序從頭開始執(zhí)行。復(fù)位通常有兩種方法其中一種為上電自動復(fù)位另一種為外部按鍵手動復(fù)位，一般情況下 單片機(jī)系統(tǒng)在時鐘電路的工作之后，在復(fù)位端出連續(xù)的輸出兩個周期的高電平時，這時單片機(jī)系統(tǒng)就會完成復(fù)位操作。而在本設(shè)計之中我們所采用的復(fù)位方法是外部手動復(fù)位。 單片機(jī)的時鐘電路與