【文章內(nèi)容簡介】 傳感器 液晶模塊LCD16021602LCD主要技術(shù)參數(shù)[2]：1. 顯示容量：162個(gè)字符2. 芯片工作電壓：—3. 工作電流：()4. 模塊最佳工作電壓：5. 字符尺寸：(WH)mm 1602字符型液晶顯示器引腳功能說明[3]1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，： 引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。 STC89C52單片機(jī)芯片89C52芯片的引腳及功能[4] 89C52芯片的引腳圖下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。(1) 電源引腳VCC和VSSVCC（40腳）：接+5V電源正端；VSS（20腳）：接+5V電源正端。(2) 外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。(3) 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST、ALE、PSEN和EA等4種形式。A. RST（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。B. ALE（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低C. PSEN (29腳):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期PESN兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。D. EA（31腳）：EA為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器8KB（52子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，在EPROM編程期間，該引腳用于接21V的編程電源Vpp。(4) 輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口A. P0口（39腳～22腳）：～。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向8位輸入/輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)，當(dāng)EPROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。對于89C51芯片來說，它內(nèi)置了ROM、EPROM、OTP ROM、Flash ROM，當(dāng)不使用外部存儲(chǔ)器（包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）時(shí)，P0口可以作為通用的輸入/輸出端口（I/O）使用。P0口作為I/O端口使用時(shí)，多路開關(guān)“控制”信號(hào)為“0”（即低電平）。輸出時(shí)，寫鎖存器脈沖CLK有效，輸出信號(hào)經(jīng)內(nèi)部總線至鎖寸器輸入端D至反相輸入端Q反至`多路開關(guān)至V2柵極至V2漏極到輸出端，P0口是漏極開路輸出，當(dāng)驅(qū)動(dòng)拉電流負(fù)載時(shí)，需要外接上拉電阻，P0口帶有鎖存器，因此具有輸出鎖存器，因此具有輸出鎖存功能。P0口作為輸入口時(shí)，與P1口類似，也必須先執(zhí)行寫端口指令。沒有外部程序存儲(chǔ)器或雖然有外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但容量不大于256字節(jié)，不需要高8位地址時(shí)（在這種情況下，不能通過數(shù)據(jù)地址寄存器DPTR讀寫外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），P2口可以作為I/O端口使用，這時(shí)，“控制”信號(hào)為“0”；作為輸入口前，同樣需要向鎖存器寫入“1”，使反向器輸出低電平。B. P1口（1腳～8腳）：～，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對于MCS—52子系列單片機(jī)，：；。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。C. P2口（21腳～28腳）：～，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P2口接收輸入的8位地址。D. P3口（10腳～17腳）：～。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能[5]。P3口的第2功能見下表 引腳第2功能RXD（串行口輸入端0）TXD（串行口輸出端）INT0（部中斷0請求輸入端，低電平有效）INT1（中斷1請求輸入端，低電平有效）T0（時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖端）T1（時(shí)器/計(jì)數(shù)器1數(shù)脈沖端）WR（部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端，低電平有效）RD（部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效）綜上所述，MCS—51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)[6]：1. 單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；2. 單片機(jī)對外呈3總線形式，由PP0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。..4 A/D轉(zhuǎn)換芯片在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關(guān)變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移、速度等物理量。但是大多數(shù)單片機(jī)本身只能識(shí)別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(A／D轉(zhuǎn)換)，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對被控對象的識(shí)別和處理。完成A／D轉(zhuǎn)換的器件即為A／D轉(zhuǎn)換器[7]。A／D轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)有：(1) 分辨率分辨率表示A／D轉(zhuǎn)換器對輸入信號(hào)的分辨能力。A／D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示；(2) 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間指A／D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)過的時(shí)間。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠(yuǎn)；(3) 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差表示A／D轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示；(4) 線性度線性度指實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。本課題選用的A/D轉(zhuǎn)換器是具有I2C總線接口的A/D芯片PCF8591。PCF8591 是具有I2C 總線接口的8 位A/D 及D/A 轉(zhuǎn)換器。有 4 路A/D 轉(zhuǎn)換輸入，1 路D/A 模擬輸出。這就是說，它既可以作A/D 轉(zhuǎn)換也可以作D/A 轉(zhuǎn)換。A/D 轉(zhuǎn)換為逐次比較型。電源電壓典型值為 5V。AIN0～AIN3：模擬信號(hào)輸入端。 A0～A3：引腳地址端。 VDD、VSS：電源端。 （～6V） SDA 、SCL ：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、 時(shí)鐘線。 OSC ：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘 輸出端。 EXT ：內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使 用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí) EXT 接地。 AGND ：模擬信號(hào)地。 AOUT ：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。 VREF ：基準(zhǔn)電源。 8591引腳圖，圖中LED的功能是指示A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 A/D原理圖 單片機(jī)外圍接口電路 晶振電路晶振電路為單片機(jī)AT89C52工作提供時(shí)鐘信號(hào)，芯片中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。電路中的外接石英晶體及電容CC6接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。由于外接電容CC6的容量大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為。本設(shè)計(jì)中使用石英晶體，電容的容值設(shè)定為30pF[8]。 晶振電路 復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。AT89C52的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，本設(shè)計(jì)采用的是手動(dòng)按鈕復(fù)位[9]。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端REST上加入高電平,采用的辦法是在REST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端，系統(tǒng)復(fù)位。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計(jì)完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。復(fù)位電路中S17為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，電容C5可避免高頻諧波對電路的干擾。 復(fù)位電路 聲光報(bào)警電路聲光報(bào)警電路在AT89C52的控制下，可以根據(jù)不同的情況（火災(zāi)、異常、正常)，發(fā)出不同的聲光信號(hào)報(bào)警。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O 口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來放大電流就可以了。，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音報(bào)警；否則，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音[10]。 聲音報(bào)警電路，其中單片機(jī)的P1口進(jìn)行控制，、予以光報(bào)警，如圖所示。、(火災(zāi)信號(hào)燈)、綠色(正常信號(hào)燈) 、黃色(溫度異常信號(hào)燈)和藍(lán)色(濃度異常信號(hào)燈) 。、對應(yīng)的信號(hào)燈便會(huì)發(fā)光報(bào)警[11]。 光報(bào)警電路 按鍵電路。通過4個(gè)按鍵達(dá)到溫度、濃度報(bào)警下限值設(shè)定的功能，并且把當(dāng)前溫度、濃度下限值顯示在顯示屏上，達(dá)到直觀的效果[11]。 按鍵電路4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 軟件開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。因?yàn)镃語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，所以更容易實(shí)現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細(xì)控制指令。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，可以使用結(jié)構(gòu)體和數(shù)組，能夠處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可用于實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國Keil Software公司出品的Keil C51，是51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能 體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)中，μVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)C51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對 目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中[4]。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)控制器上采用AT89C52作為主控芯片，其主要功能包括：控制IO端口、邏輯判斷處理、驅(qū)動(dòng)外部電路和A/D采樣等，該部分是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。為了便于系統(tǒng)維護(hù)，在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進(jìn)一步擴(kuò)展其功能。本系統(tǒng)主要包括主程序、溫度煙霧數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序等。初始化溫度煙霧信號(hào)采集與判斷報(bào)警