【文章內(nèi)容簡介】 腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。X1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。X2：來自反向振蕩器的輸出。引腳電路如下圖所示圖3 1單片機(jī)引腳圖～：內(nèi)部帶有弱上拉的雙向I/O口，作為輸入引腳使用前，先向P2口鎖存器寫入1，使P2口引腳被上拉為高電平RESET為復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。/EA為外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，低電平有效。在復(fù)位期間CPU檢測并鎖存該引腳電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該引腳為高電平時(shí)，從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器PC超出片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部ROM中取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲(chǔ)器中取指令。/EA—在本次設(shè)計(jì)中此引腳接高電平，所以按照它的功能特性它將從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼。XX2的功能特性，其中X1接CPU內(nèi)部時(shí)鐘電路。本電路的時(shí)鐘電路采用芯片內(nèi)部的振蕩電路。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩電路時(shí)，XX2與晶體振蕩器及電容CC2按電路圖上所示方式連接。晶振、電容C1 /C2及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電感三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定。，CC2都為22PF。對(duì)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。 振蕩器特性X1和X2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。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 單片機(jī)領(lǐng)域前景及發(fā)展?fàn)顩r　　隨著電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，如儀器儀表、家電、機(jī)電一體化、產(chǎn)品研發(fā)與開發(fā)等行業(yè)，都可以是單片機(jī)設(shè)計(jì)人員的就業(yè)、提升、創(chuàng)業(yè)之所。目前單片機(jī)已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到?jīng)]有單片機(jī)足跡的領(lǐng)域。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)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(dòng)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)。更不用說全自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的工程師和科學(xué)家?？萍荚桨l(fā)達(dá)，智能化的東西就越多。因此學(xué)習(xí)單片機(jī)是社會(huì)發(fā)展的必然需求?！　?jù)統(tǒng)計(jì)，我國的單片機(jī)年需求量已達(dá)13億片，且以每年大約16%的速度增長，但相對(duì)于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的電子廠，在不斷向內(nèi)地市場輻射的進(jìn)程中，多數(shù)產(chǎn)品所用的單片機(jī)需求量驟增。鑒于單片機(jī)應(yīng)用在我國才剛剛起步，有著廣闊的前景，足以讓我們確信培養(yǎng)單片機(jī)應(yīng)用人才，特別是工程技術(shù)中普及單片機(jī)知識(shí)有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。 STC12C5A60S2系列單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)所謂最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡單電路。包括電源電路，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，三者缺一不可。單片機(jī)的電源電路顧名思義是給單片機(jī)供電的。如下圖所示，圖中包含DC插口，開關(guān)，二極管，電容，電阻和發(fā)光二極管。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是直接通過USB接口提供5伏的電源所以不需要整流橋電路。各部分的作用：DC接口接直流電源，電壓5伏電解電容C2：濾低平。讀石電容C3：濾高平。二極管D1：起保護(hù)作用，防止電源接反，使反相電壓不通過。電阻R1：1K 限流作用。發(fā)光二極管D2：指示燈作用。圖3 2 電源電路圖3 3 時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路圖如上。單片機(jī)的時(shí)鐘電路信號(hào)通常用兩張電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。本設(shè)計(jì)選用的是內(nèi)部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益的反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖，晶振通常選用6MHZ，12MHZ和24MHZ。如下圖，圖中電容器C15和C14 起穩(wěn)定振蕩頻率快速起振的作用，一般選用5—30pF 本設(shè)計(jì)選用22pF。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路使用較多。 復(fù)位電路復(fù)位操作完成單片機(jī)片內(nèi)的初始化，是單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)5ms以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，而無法執(zhí)行程序。因此要求單片機(jī)復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。開關(guān)復(fù)位要求在電源接通的情況下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，如果發(fā)生死機(jī)，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。常用的是上電且開關(guān)操作，如圖所示。上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高圖3 4 復(fù)位電路電平時(shí)間。但單片機(jī)已經(jīng)運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。通常選用C=1030μF,R=10K。 傳感器電路 MQ2傳感器介紹半導(dǎo)體氣敏傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的氣體傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體氣體傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn)定性(使用壽命)。MQ2/MQ2S氣敏傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃性氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃性氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。圖3 5 MQ2傳感器結(jié)構(gòu)圖圖3 6 MQ2傳感器引腳圖1 氣體敏感層二氧化錫2 電極金（Au）3 測量電極引線鉑（Pt）4 加熱器鎳鉻合金（NiCr）5 陶瓷管三氧化二鋁6 防爆網(wǎng)100目雙層不銹鋼（SUB316）7 卡環(huán)鍍鎳銅材（NiCu）8 基座膠木9 針狀管腳鍍鎳銅材（NiCu） MQ2 氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如上圖所示, 由微型AL2O3 陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，兩個(gè)用于提供加熱電流。AA 和BB 管腳在電路中是短接的。 傳感器電路的連接圖3 7 傳感器電路圖電路采集的是電壓模擬信號(hào)，電路中的電感是用來給傳感器預(yù)熱，電路上方的比較器是電路采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)，傳遞給引腳2，放大器將采集的模擬信號(hào)放大通過3引腳輸出。電路有4個(gè)引腳，引腳1是電源引腳，引腳4是接地引腳，2引腳是開關(guān)信號(hào)引腳，3引腳是模擬量輸出引腳。本裝置設(shè)計(jì)只使用了1，3，4引腳，沒有用到2引腳，因?yàn)槭褂靡_2只能根據(jù)設(shè)定值報(bào)警卻不能顯示當(dāng)前的濃度，而3引腳通過圖下方的放大器將信號(hào)放大，采集的連續(xù)的模擬信號(hào)，而且裝置使用的是增強(qiáng)型51單片機(jī)，自身帶有A/D轉(zhuǎn)換，能確切的顯示出當(dāng)前氣體濃度值。 顯示電路整個(gè)裝置對(duì)顯示屏要求不高，因?yàn)檎麄€(gè)裝置只需要顯示出當(dāng)時(shí)氣體的濃度，所以顯示屏簡單，并不復(fù)雜，所以采用一個(gè)常見的，價(jià)格也比較便宜的諾基亞5110的顯示屏圖3 8 5110顯示屏引腳圖 Nokia5110顯示屏分辨率為8448.，有9個(gè)導(dǎo)電膠管腳，與單片機(jī)連接的8個(gè)引腳其中3~8為I/O管腳，1為電源，2為地，由于單片機(jī)供電是5V，所以采用一個(gè)穩(wěn)壓二極管，. 關(guān)于 RS232RS232接口實(shí)際上是一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)，是由美國EIA和BELL公司一起開發(fā)的通信協(xié)議，他對(duì)信號(hào)線的功能、電氣特性、連接器等都做了明確的規(guī)定，RS232C是其中的一個(gè)版本。由于RS232早期不是專為計(jì)算機(jī)通信設(shè)計(jì)的，因此有25針的D型連接器和9針的D型連接器，目前都采用的9針的，因此只介紹點(diǎn)9針D型連接器。9針D型連接器的信號(hào)及引腳如圖所示。RS232C除了通過它傳送數(shù)據(jù)外，還對(duì)雙方的互傳起協(xié)調(diào)作因此9根信號(hào)分為兩類：基本的數(shù)據(jù)基本的數(shù)據(jù)傳送引腳TXD數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，串行數(shù)據(jù)從該引腳發(fā)出。RXD數(shù)據(jù)接收引腳，串行數(shù)據(jù)由此輸入。GND信號(hào)地線在串行通信中，最簡單的通訊只需要連接這3根線，在微機(jī)與微機(jī)之間，微機(jī)與單片機(jī)，單片機(jī)與單片機(jī)之間，多采用這種連接方式。本裝置的串口連接圖，如下圖所示圖3 9 串口模塊電路連接圖4 煤氣泄漏檢測報(bào)警裝置的軟件部分設(shè)計(jì)裝置的硬件部分如過說是軀殼，則系統(tǒng)的軟件部分則是整個(gè)裝置的內(nèi)臟，硬件做的再好，再漂亮，沒有軟件程序的驅(qū)動(dòng)，它就真正的成為了一個(gè)軀殼，功能無法實(shí)現(xiàn)。只有軟件的驅(qū)動(dòng)加上硬件的準(zhǔn)確才能實(shí)現(xiàn)裝置的功能。二者缺一不可，所以軟件的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)裝置同樣是至關(guān)重要的。 主程序設(shè)計(jì)流程與編程C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運(yùn)算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。用C語言來編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。所以作為一個(gè)技術(shù)全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機(jī)開發(fā)人員最好能夠掌握基本的C語言編程。使用C 語言肯定要使用到C 編譯器，以便把寫好的C 程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。 主程序設(shè)計(jì)流程圖主程序流程圖如圖所示。首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因?yàn)镸Q2型半導(dǎo)體電阻式氣體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)