【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選315K）。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。 本設(shè)計(jì)中采用電位器模擬經(jīng)酒精傳感器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大器的輸入信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的性能特點(diǎn) ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 （1）ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由下圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)該八位轉(zhuǎn)換芯片，是把基準(zhǔn)電壓量化成256等份，然后通過(guò)逐次逼近法，對(duì)外部的模擬信號(hào)進(jìn)行取樣比較，確定其所在的等級(jí)，即所對(duì)應(yīng)的8位二進(jìn)制數(shù)的大小。由此可知，8位轉(zhuǎn)換芯片的精確度為基準(zhǔn)電壓除以256的值，如接5V基準(zhǔn)電壓時(shí)。 （2）ADC0809引腳結(jié)構(gòu)ADC0809各腳功能如下：D7D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）. ADC0809引腳結(jié)構(gòu)EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條數(shù)字量輸出及控制線：11條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表4 通道選擇表 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。ADC0809應(yīng)用說(shuō)明：（1）． ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。（2）． 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。（3）． 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。（5）． 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。（6）． 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。ADC0809 是一個(gè)典型的8 位8 通道逐次逼近式數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，可實(shí)現(xiàn)8 路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，外接時(shí)鐘頻率一般不高于640 KHz，一次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為100 μs。ADC0809數(shù)據(jù)采集方式有3 種：延時(shí)，查詢，中斷。它們?cè)陔娐愤B接和程序編寫(xiě)中都有所不同。A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)如下圖： ADC0809轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)它含有256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，內(nèi)置8KB的電可擦除FLASH ROM,可重復(fù)編程，主要由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成。 對(duì)于時(shí)鐘電路：AT89C52單片機(jī)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19對(duì)應(yīng)的XTAL1和18對(duì)應(yīng)的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器一起構(gòu)成自己振蕩器。如下圖33所示，石英晶體及電容C1和C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。石英晶體的兩端分別接到引腳XTAL1和引腳XTAL2，同時(shí)石英晶體的兩端分別接一個(gè)電容C1和C2,電容的另一端接地。對(duì)于外接電容C1和C2的大小雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小還是會(huì)對(duì)振動(dòng)頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來(lái)一定的影響。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為30pF177。10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為40pF177。10pF。因?yàn)殡娐分薪拥氖鞘⒕w，所以設(shè)計(jì)中接的兩個(gè)電容C1和C2的容量都為33pF。 時(shí)鐘電路對(duì)于復(fù)位電路部分，AT89C52技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或是操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，所以復(fù)位電路的設(shè)計(jì)很有必要，復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本設(shè)計(jì)選用按鍵電平復(fù)位方式。如下圖所示，100uF的電容C3與100歐姆的電阻并聯(lián)后再與一個(gè)10千歐姆的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接到引腳RST。，但復(fù)位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復(fù)位端RST提供大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號(hào)。 AT89系列微控制器的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) AT89 系列單片機(jī)是 ATMEL公司的8 位Flash單片機(jī)系列 這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器 因此, 在應(yīng)用中有著十分廣泛的前途, 特別是在便攜式 省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用 AT89 系列單片機(jī)是以 8051 核構(gòu)成的, 所以, 它和8051 系列單片機(jī)是兼容的系列 這個(gè)系列對(duì)于以 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 是十分容易進(jìn)行取代和組成的 故而對(duì)于熟悉 8051 的用戶來(lái)說(shuō), 用ATMEL公司的 89系列單片機(jī)進(jìn)行取代8051 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是輕而易舉的事。89 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)： (1)內(nèi)部含 Flash 存儲(chǔ)器 在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改 這就大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期 同時(shí) 在系統(tǒng)工作過(guò)程中能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息 即使外界電源損壞也不會(huì)影響到信息的保存。 (2)和 80C51插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和80C51 的引腳一樣的 所以 當(dāng)用 89系列單片機(jī)取代80C51 時(shí) 可以直接進(jìn)行代換 這時(shí) 不管采用40引腳或是44 引腳的產(chǎn)品 只要用相同引腳的89系列單片機(jī)取代 80C51 的單片機(jī)即可。 (3)靜態(tài)時(shí)鐘方式89系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式 所以可以節(jié)省電能 這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 (4)錯(cuò)誤編程亦無(wú)廢品產(chǎn)生 一般的 OTP 產(chǎn)品 一旦錯(cuò)誤編程就成了廢品 而 89 系列單片機(jī)內(nèi)部采用了 Flash 存儲(chǔ)器 所以 錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程 直到正確為止 故不存在廢品。 (5)可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn) 用89 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng) 可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn) 每次試驗(yàn)可以編入不同的程序 這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu) 而且 隨用戶的需要和發(fā)展 還可以進(jìn)行修改 使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。 89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和80C51 相近 主要含有如下一些部件： (1)8031 CPU (6)片內(nèi)RAM (2)振蕩電路 (7)并行 I O 接口 (3)總線控制部件 (8)定時(shí)器 (4)中斷控制部件 (9)串行 I O 接口 (5)片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器 (10)片內(nèi) EEPROM 在89 系列單片機(jī)中 AT89C1051 的 Flash 存儲(chǔ)器容量最小 只有1 K 而 AT89S55 的Flash 存儲(chǔ)器容量最大有20K 在這個(gè)系列中 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的是 AT89C1051 它內(nèi)部不含串行接口。最復(fù)雜的是 AT89S8252 它內(nèi)部不但含標(biāo)準(zhǔn)的串行接口 還含有一個(gè)串行外圍接口 SPI Watchdog 定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 EEPROM電源下降的中斷恢復(fù)等功能和部件。 AT89C52的主要技術(shù)性能特點(diǎn)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52的主要功能特性有：兼容MCS51指令系統(tǒng)，8k可反復(fù)擦寫(xiě)(1000次）Flash ROM ,32個(gè)雙向I/O口，256x8bit內(nèi)部RAM，3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率024MHz,2個(gè)串行中斷,可編程UART串行通道, 2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源,2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線,3級(jí)加密位,低功耗空閑和掉電模式 ,軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。而在本次設(shè)計(jì)中只需要用到最基本的4個(gè)輸入輸出I/O口功能。通過(guò)匯編或是C語(yǔ)言編程，可以用指令對(duì)單片機(jī)的各輸入輸出進(jìn)行控制，還可以進(jìn)行各種基本運(yùn)算。 AT89C52單片機(jī)各引腳功能如下： AT89C52單片機(jī)各引腳P0 口　　P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。P2 口　　P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時(shí)，P2口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口　　P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 　　P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) INTO(外中斷0) INT1(外中斷1) TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)　　P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST　　復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG　　當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無(wú)效。 PSEN　　程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 EA/VPP　　外部訪問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（