【文章內(nèi)容簡介】 cc(40 腳 )：電源端為 +5V Vss(20 腳 )：接地端。 2)時(shí) 鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。在單片機(jī)內(nèi)部它是振蕩電路反向放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時(shí)針電路時(shí)，該引腳輸入外時(shí)鐘脈沖。要檢查 89C52 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在片內(nèi)，它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 3)控制信號(hào)腳 RST ALE PSEN 和 EA。 RST(9腳 )： RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。在此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期 )的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 ALE/PROG（ 30 引腳）：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng) STC89C52 上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)。此頻率為振蕩器頻率 fosc的 1/6，當(dāng) CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出信號(hào)作為鎖存低 8 位地址的控制信號(hào)。在 CPU 訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，每取值一次（一個(gè)機(jī)器周期）會(huì)丟失一個(gè)脈沖。平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)時(shí)， ALE 端也以 1/6 的振蕩頻率固定輸出正脈沖，因而 ALE 信 號(hào)可以用作對外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。如果你想看一下 STC89C52 芯片的好壞，可用示波器查看 ALE 端是否有脈沖信號(hào)輸 15 15 出，如有脈沖信號(hào)輸出，則 STC89C52 基本上是好的。 ALE 的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為 8 個(gè) LS 型 TTL（低功耗高速 TTL）。 PSEN（ 29腳）；程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)引腳，在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引腳接 ERROM的 OE 端。 PSEN 端有效，即允許讀出 ERROM/ROM 中的指令碼。 CPU 在從外部 ERROM/ROM 取指令期間，每個(gè)周期 PSEN 兩次有效。不 過，在訪問片外RAM 時(shí)，要少產(chǎn)生兩次 PSEN 負(fù)脈沖信號(hào)。要檢查一個(gè) STC89C52 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 ERROM/ROM 中讀取指令碼，也可用于示波器看 PSEN端有無脈沖輸出。如有，說明基本上工作正常。 EA/VPP（ 31 腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。當(dāng) EA 引腳接高電平時(shí)， CPU 只訪問片內(nèi) ERROM/ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過 OFFFH（對 8751/8051為 4k）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)出入信號(hào) EA 引腳接低電平（接地）時(shí)， CPU 只訪問外部 ERROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對于無芯片內(nèi)的 ROM的 8031或 8032，須外擴(kuò) ERROM，此時(shí)必須將 EA 引腳接地。如果使用有片內(nèi) ROM 的 AT89C52，外擴(kuò) ERROM 也是可以的，但也要使 EA 接地。 4)I/O（輸入 /輸出端口， P0， P1， P2， P3） P0 口： P0口是一個(gè)漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。 P1 口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。 P2 口：即可以做地址總線輸出地址高 8位，也可以做普通 I/O 用，（此時(shí)為準(zhǔn)雙向口）。 P3 口：雙功 能口，即可以做普通 I/O 口用（此時(shí)為準(zhǔn)向口，也可以按每位定義實(shí)現(xiàn)第二功能操作）。見表 2。 表 2 P3口的第二功能表 引腳 第二功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） 16 16 T0（定時(shí)器 0外部中斷） T1（定時(shí)器 1外部中斷） WR（外部存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部存儲(chǔ)器讀寫通） 3 系統(tǒng)的硬件電路 單片機(jī)最小系統(tǒng) 要使單片機(jī)工作起來最 基本的電路構(gòu)成為單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 4示。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1510KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P23P24P25P26P27P32P33 圖 4 信號(hào)處理模塊 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成。 STC89C52 單片機(jī)的工作電壓范圍： ,所以通常給單片機(jī)外界5V 直流電源。連接方式為單片機(jī)中的 40 腳 VCC 接正極 5V，而 20 腳 VSS接電源地端。 復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程 序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器 17 17 周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路，需要接上上拉電阻來提高輸出高電平的值。 時(shí)鐘電路好比單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘電路就是振蕩電路，是向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期 含有 6 個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為 2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有 12 個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12MHZ，一個(gè)振蕩周期為 1/12us。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 STC 系統(tǒng)列單片機(jī)，相比其他系列單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)。一般 STC 單片機(jī)資源比其他單片機(jī)要多，而且執(zhí)行速度快； STC 系列單片機(jī)使用串口對單片機(jī)進(jìn)行燒寫 ,下載程序較為方便； STC89C52 單片機(jī)內(nèi)部集成了看門狗電路；且具有很強(qiáng)抗干擾能力。 本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路和加電自復(fù)位的復(fù)位電路，如下 圖 5圖 6所示： 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 5 時(shí)鐘電路 圖 6 復(fù)位電路 由于單片機(jī) P0 口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高 /低電平，因而該組 I/O 口在使用時(shí)必須外接上拉電阻。 18 18 煤氣檢測 AD 采集電路 煤氣檢測采用 MQ9 傳感器。經(jīng)過 ADC0832 采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。從而設(shè)定出理想的煙霧強(qiáng)度報(bào)警值。電路如圖 6所示 CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC81ADC0832GNDVCCP34P33P32123 456U2VCCR175GNDR141Kyinwuyinwu 圖 6 煙霧濃度采集電路 AD 采集芯片 ADC0832 介紹 ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎， 其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 ADC0832 具有以下特點(diǎn)： * 8 位分辨率； * 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； * 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； * 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； * 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； * 一般功耗僅為 15mW； 19 19 * 8P、 14P— DIP（ 雙列直插）、 PICC 多種封裝； * 商用級(jí)芯片溫寬為 0176。 C to +70176。 C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為 ?40176。 C to +85176。C； 圖 7 ADC0832引腳圖 ADC0832的引腳說明如圖 6： 1) CS_—— 片選使能，低電平芯片使能。 2) CH0—— 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 3) CH1—— 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 4) GND—— 芯片參考 0 電位（地）。 5) DI—— 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 6) DO—— 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 7) CLK— — 芯片時(shí)鐘輸入。 8) Vcc/REF—— 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 ADC0832的操作： ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬 20 20 電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32μ S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使 多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn) 通道功能的選擇。 顯示模塊 顯示采用數(shù)碼管顯示，顯示電路如圖 8 圖 8 數(shù)碼管顯示 聲音報(bào)警電路 電路通過三極管基極串連一個(gè)電阻與單片機(jī) 端口連接從而達(dá)到控制蜂鳴器是否報(bào)警。電路如圖 9所示。 21 21 圖 9 聲音報(bào)警電路圖 按鍵控制電路 本電路設(shè)計(jì)了四個(gè)按鍵，一個(gè)設(shè)置鍵、一個(gè)加鍵、一個(gè)減鍵、一個(gè)緊急報(bào)警鍵，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，可按下緊急報(bào)警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。如圖 10所示 圖 10 消音按鍵連接電路圖 22 22 電源模塊 由于本系 統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。 方案 1： 采用 5V 蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過于龐大，在報(bào)警器上使用極為不方便。因此我們放棄了此方案。 方案 2： 采用 4 節(jié) V 干電池共 做電源，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。 綜上所述采用方案 2 電源接口電路如圖 10，其中 P1為電池接口， SW1 為電源開關(guān)。 D1 為電源指示燈。 圖 11 電源接口電路 23 23 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)及流程圖 主程序流程圖如下圖 12 所示。首先要給傳感器預(yù)熱 ,因?yàn)?MQ型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時(shí)間后，再次通電時(shí)，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時(shí)間預(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。 圖 12 主程序流程圖 在整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)工作中，煤氣濃度信息經(jīng) ADC0832 轉(zhuǎn)換處理后，由單片機(jī)進(jìn)行 分析處理，判斷系統(tǒng)是否啟動(dòng)報(bào)警。主程序還包括 LED 八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動(dòng)報(bào)警功能、報(bào)警濃度設(shè)定功能，中斷子程序等，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。 MQ9煤氣氣體檢測 信號(hào)采集 ADC0832 信號(hào)轉(zhuǎn)換 將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到單片機(jī) 數(shù)據(jù)處理 譯碼顯示模塊 報(bào)警 報(bào)警 煤氣濃度超過設(shè)定值 24 24 5 硬件調(diào)試及調(diào)試中遇到的問題 第一步為目測，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路全部手工焊接在洞洞板上，因此對每一個(gè)焊點(diǎn)都要進(jìn)行仔細(xì)的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。 第二步為萬用表測試，先用萬用表復(fù)核目測中認(rèn)為可疑的連線或接點(diǎn)，查看它們的通斷狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)