【文章內(nèi)容簡介】 腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當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（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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為復位信號輸入端，高電平有效。/EA為外部程序存儲器選擇信號，低電平有效。在復位期間CPU檢測并鎖存該引腳電平狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)該引腳為高電平時，從片內(nèi)程序存儲器取指令，只有當程序計數(shù)器PC超出片內(nèi)程序存儲器地址編碼范圍時，才轉到外部ROM中取指令；當該引腳為低電平時，一律從外部程序存儲器中取指令。/EA—在本次設計中此引腳接高電平，所以按照它的功能特性它將從內(nèi)部程序存儲器讀取指令碼。XX2的功能特性，其中X1接CPU內(nèi)部時鐘電路。本電路的時鐘電路采用芯片內(nèi)部的振蕩電路。當使用片內(nèi)振蕩電路時，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）構成了電感三點式振蕩器，振蕩信號頻率與晶振頻率及電容CC2的容量有關，但主要由晶振頻率決定。，CC2都為22PF。對于89C51芯片來說，它內(nèi)置了ROM、EPROM、OTP ROM、Flash ROM，當不使用外部存儲器（包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器）時，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，多路開關“控制”信號為“0”（即低電平）。輸出時，寫鎖存器脈沖CLK有效，輸出信號經(jīng)內(nèi)部總線至鎖寸器輸入端D至反相輸入端Q反至`多路開關至V2柵極至V2漏極到輸出端，P0口是漏極開路輸出，當驅動拉電流負載時，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，與P1口類似，也必須先執(zhí)行寫端口指令。沒有外部程序存儲器或雖然有外部數(shù)據(jù)存儲器，但容量不大于256字節(jié)，不需要高8位地址時（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)存儲器），P2口可以作為I/O端口使用，這時，“控制”信號為“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。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 單片機領域前景及發(fā)展狀況　　隨著電子產(chǎn)品的廣泛應用，單片機的應用領域相當廣泛，如儀器儀表、家電、機電一體化、產(chǎn)品研發(fā)與開發(fā)等行業(yè)，都可以是單片機設計人員的就業(yè)、提升、創(chuàng)業(yè)之所。目前單片機已滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到?jīng)]有單片機足跡的領域。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(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、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說全自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的工程師和科學家。科技越發(fā)達，智能化的東西就越多。因此學習單片機是社會發(fā)展的必然需求?！　?jù)統(tǒng)計，我國的單片機年需求量已達13億片，且以每年大約16%的速度增長，但相對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)地市場輻射的進程中，多數(shù)產(chǎn)品所用的單片機需求量驟增。鑒于單片機應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)單片機應用人才，特別是工程技術中普及單片機知識有著極為重要的現(xiàn)實意義。 STC12C5A60S2系列單片機最小應用系統(tǒng)所謂最小系統(tǒng)是指能進行正常工作的最簡單電路。包括電源電路，時鐘電路，復位電路，三者缺一不可。單片機的電源電路顧名思義是給單片機供電的。如下圖所示，圖中包含DC插口，開關，二極管，電容，電阻和發(fā)光二極管。因為本設計是直接通過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 時鐘電路單片機時鐘電路圖如上。單片機的時鐘電路信號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。本設計選用的是內(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，就構成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖，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 本設計選用22pF。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路使用較多。 復位電路復位操作完成單片機片內(nèi)的初始化，是單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行當單片機的復位引腳RST出現(xiàn)5ms以上的高電平時，單片機就完成了復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)，而無法執(zhí)行程序。因此要求單片機復位后能脫離復位狀態(tài)。根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。開關復位要求在電源接通的情況下，在單片機運行期間，如果發(fā)生死機，用按鈕開關操作使單片機復位。常用的是上電且開關操作，如圖所示。上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高圖3 4 復位電路電平時間。但單片機已經(jīng)運行之中時，按下復位鍵也能使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關復位的操作。通常選用C=1030μF,R=10K。 傳感器電路 MQ2傳感器介紹半導體氣敏傳感器包括用氧化物半導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體器件制作的氣體傳感器，它具有靈敏度高，響應快、體積小、結構簡單，使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。半導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率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃性氣體時，傳感器的電導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率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。圖3 5 MQ2傳感器結構圖圖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 氣敏元件的結構和外形如上圖所示, 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個用于信號取出，兩個用于提供加熱電流。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，電路中的電感是用來給傳感器預熱，電路上方的比較器是電路采集的模擬信號轉換為開關信號，傳遞給引腳2，放大器將采集的模擬信號放大通過3引腳輸出。電路有4個引腳，引腳1是電源引腳，引腳4是接地引腳，2引腳是開關信號引腳，3引腳是模擬量輸出引腳。本裝置設計只使用了1，3，4引腳，沒有用到2引腳，因為使用引腳2只能根據(jù)設定值報警卻不能顯示當前的濃度，而3引腳通過圖下方的放大器將信號放大，采集的連續(xù)的模擬信號，而且裝置使用的是增強型51單片機，自身帶有A/D轉換，能確切的顯示出當前氣體濃度值。 顯示電路整個裝置對顯示屏要求不高，因為整個裝置只需要顯示出當時氣體的濃度，所以顯示屏簡單，并不復雜，所以采用一個常見的，價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個導電膠管腳，與單片機連接的8個引腳其中3~8為I/O管腳，1為電源，2為地，由于單片機供電是5V，所以采用一個穩(wěn)壓二極管，. 關于 RS232RS232接口實際上是一種串行通信標準，是由美國EIA和BELL公司一起開發(fā)的通信協(xié)議，他對信號線的功能、電氣特性、連接器等都做了明確的規(guī)定，RS232C是其中的一個版本。由于RS232早期不是專為計算機通信設計的，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9針D型連接器。9針D型連接器的信號及引腳如圖所示。RS232C除了通過它傳送數(shù)據(jù)外，還對雙方的互傳起協(xié)調(diào)作因此9根信號分為兩類：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，在微機與微機之間，微機與單片機，單片機與單片機之間，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 煤氣泄漏檢測報警裝置的軟件部分設計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裝置的內(nèi)臟，硬件做的再好，再漂亮，沒有軟件程序的驅動，它就真正的成為了一個軀殼，功能無法實現(xiàn)。只有軟件的驅動加上硬件的準確才能實現(xiàn)裝置的功能。二者缺一不可，所以軟件的設計對整個裝置同樣是至關重要的。 主程序設計流程與編程C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。C語言有功能豐富的庫函數(shù)、運算速度快、編譯效率高、有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。C語言是一種結構化程序設計語言，它支持當前程序設計中廣泛采用的由頂向下結構化程序設計技術。此外，C語言程序具有完善的模塊程序結構，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設計方法提供了有力的保障。因此，使用C語言進行程序設計已成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言來編寫目標系統(tǒng)軟件，會大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，便于改進和擴充，從而研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)，用C語言進行單片機程序設計是單片機開發(fā)與應用的必然趨勢。所以作為一個技術全面并涉足較大規(guī)模的軟件系統(tǒng)開發(fā)的單片機開發(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 程序編譯為機器碼，這樣單片機才能執(zhí)行編寫好的程序。 主程序設計流程圖主程序流程圖如圖所示。首先要給傳感器預熱三分鐘，因為MQ2型半導體電阻式氣體傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預熱。程序初始化結束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)