【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 S 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S52的主要性能有：與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容，8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫(xiě)周期，全靜態(tài)操作：0Hz33MHz，三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，32個(gè)可編程I/O口線，三個(gè)16個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，六個(gè)中斷源，全雙工UART串行通道，低功耗空閑和掉電模式，掉電后中斷可喚醒，看門(mén)狗定時(shí)器，雙數(shù)據(jù)指針，掉電標(biāo)識(shí)符。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。圖32 AT89S52引腳圖AD590是利用PN結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。（熱敏器件）它的主要特性如下：1) 流過(guò)器件的電流等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：mA/K式中：流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為mA；T熱力學(xué)溫度，單位為K。2) AD590的測(cè)溫范圍為。AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。3) 輸出電阻為710MV。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在范圍內(nèi)，非線性誤差為177。℃。AD590溫度感測(cè)器是一種已經(jīng)IC化的溫度感測(cè)器, 它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流,在8051的各種課本中?？吹剿? 相當(dāng)常用到。 其規(guī)格如下：1) 溫度每增加1℃,它會(huì)增加1μA輸出電流。2) 可量測(cè)范圍。 3) 供應(yīng)電壓范圍。 AD590的輸出電流值說(shuō)明如下： 其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度(273℃)為基準(zhǔn),每增加1℃,它會(huì)增加1μA輸出電流,因此在室溫25℃時(shí),其輸出電流Io=(273+25)=298μA。測(cè)量Vo時(shí),不可分出任何電流,否則量測(cè)值會(huì)不準(zhǔn)。Vo的值為Io乘上10K,以室溫25℃而言,(10K298μA)。 電路分析：由于AD590是電流型溫度傳感器，它的輸出同絕對(duì)溫度成正比，及1uA∕K，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負(fù)極接出一個(gè)10千歐的電阻R1和一個(gè)100歐的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻便可在輸出端VT獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即10mV∕K, 溫度0℃時(shí)輸出為0，溫度25℃。這樣便于A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。AD590典型應(yīng)用電路如下圖33:圖33 AD590應(yīng)用電路火災(zāi)中氣體煙霧主要是二氧化碳和一氧化碳，TGS202氣體傳感器能探測(cè)二氧化碳、一氧化碳、甲烷、煤氣等多種氣體，它的靈敏度很高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。如下圖34所示，當(dāng)TGS202探測(cè)到二氧化碳或一氧化碳時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚担沟卯?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（%）時(shí)，VA端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?。（設(shè)為3V）圖34 TGS202檢測(cè)電路 熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器（PIR）是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外而輸出電信號(hào)的傳感器，其自動(dòng)化節(jié)能裝置能檢測(cè)人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，如電源開(kāi)關(guān)控制、防火報(bào)警、自動(dòng)覽測(cè)等。 自然界中存在的各種物體如人體、木材、火焰、冰等都會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的紅外線，利用紅外傳感器可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)工作原理，紅外傳感器分為熱型和量子型兩類(lèi)，熱型紅外傳感器也稱(chēng)熱釋電紅外傳感器或被動(dòng)紅外傳感器。與量子型相比，其頻響速度較慢，靈敏度較低，但響應(yīng)的紅外線波長(zhǎng)范圍較寬，價(jià)格便宜，并可在常溫下工作。它是目前在防盜報(bào)警、火災(zāi)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)門(mén)等非接觸溫度測(cè)量等領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的傳感器。其原因?yàn)椋?) 被檢測(cè)對(duì)象自身發(fā)射紅外線，可不必另設(shè)光源。2) 大氣對(duì)、三個(gè)被稱(chēng)為“大氣窗口”的特定波段的紅外線吸收甚少，可非常容易被檢測(cè)。3) 中、遠(yuǎn)紅外線不受可見(jiàn)光影響，可不分晝夜進(jìn)行檢測(cè)。下圖35（a）是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)d端接電源正極，g端接電源負(fù)極，s端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。即兩個(gè)熱釋電元件串聯(lián)并且極性相反，當(dāng)處于安全環(huán)境中時(shí)，兩個(gè)熱釋電元件產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)相同，會(huì)產(chǎn)生相同數(shù)量的電荷。由于極性相反連接，所以相互抵消，此時(shí)無(wú)電壓輸出。但當(dāng)處于火災(zāi)時(shí)，兩個(gè)熱釋電元件感應(yīng)到紅外線差異，所產(chǎn)生的電荷不一樣，就會(huì)產(chǎn)生電壓。制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門(mén)外。 圖35（a）PIR內(nèi)部電路圖本設(shè)計(jì)所用的熱釋電紅外傳感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如下圖35（b）所示，在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到火勢(shì)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò)三極管Q2的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖35（b）紅外探測(cè)電路 電源電路AT89S2單片機(jī)的工作電壓范圍：—， 所以通常給單片機(jī)外接5V直流電源。連接方式為VCC(40腳）：接電源+5V端VSS(20腳）：接電源地端。本設(shè)計(jì)方案采用外接直流電源，然后通過(guò)使用7805穩(wěn)壓芯片，輸出5V直流電源，給單片機(jī)及其它電路供電。圖 36 電源電路ICM7218 是INTERSIL公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的通用8 位LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路, 28 腳雙列封裝,是一種多功能LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片,可與多種單片機(jī)接口使用。ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器,不需外接驅(qū)動(dòng)電路,工作電壓為+5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便。同樣由單片機(jī)向ICM7218寫(xiě)控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部RAM寫(xiě)數(shù)據(jù)一樣簡(jiǎn)單。當(dāng)單片機(jī)寫(xiě)入模式控制字后，ICM7218以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入靜態(tài)顯示RAM中。數(shù)據(jù)接收結(jié)束，ICM7218在掃描控制電路的控制下，按設(shè)定的譯碼模式，以動(dòng)態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動(dòng)器和位控驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，直到下一個(gè)控制字寫(xiě)入前，不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示工作。ICM7218為雙列直插式28引腳封裝。其中2條寫(xiě)入控制線: 和MODE；8條數(shù)據(jù)線ID0ID7；16條LED顯示驅(qū)動(dòng)輸出線（8段：；8位：DIGIT1DIGIT7）；兩條電源線VCC和GND。為寫(xiě)選通信號(hào)，低電平有效。MODE為寫(xiě)入模式控制字和寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)控制線，MODE=1時(shí)，從ID4ID7寫(xiě)入的是模式控制字，ID0ID3此時(shí)無(wú)效，可以是任意值；當(dāng)MODE=0時(shí)，從ID0ID7寫(xiě)入的是顯示數(shù)據(jù)。圖 37 ICM7218引腳圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ADC0809為了滿足多種需要，目前國(guó)內(nèi)外各半導(dǎo)體器件生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)并生產(chǎn)了多種多樣的ADC芯片。僅美國(guó)AD公司的ADC產(chǎn)品就有幾十個(gè)系列、近百種型號(hào)之多。從性能上講，它們有的精度高、速度快，有的則價(jià)格低廉。從功能上講，有的不僅具有A/D轉(zhuǎn)換的基本功能，還包括內(nèi)部放大器和三態(tài)輸出鎖存器；有的甚至還包括多路開(kāi)關(guān)、采集保持器等，已發(fā)展為一個(gè)單片的小型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。盡管ADC芯片的品種、型號(hào)很多，其內(nèi)部功能強(qiáng)弱、轉(zhuǎn)換速度快慢、轉(zhuǎn)換精度高低有很大差別，但從用戶最關(guān)心的外特性看，無(wú)論哪種芯片，都必不可少地包括以下四種基本信號(hào)引腳端:模擬信號(hào)輸入端（單極性或雙極性）；數(shù)字量輸出端（并行或串行）；轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端；轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。ADC 0809的精度為7位。它屬CMOS器件，包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，且還提供一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和通道尋址邏輯，因而有理由把它作為簡(jiǎn)單的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。利用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回檢測(cè)和過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用十分廣泛。主要技術(shù)指標(biāo)和特性：1) 分辨率：8位2) 總的不可調(diào)誤差：ADC 0809為177。1LSB3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于芯片時(shí)鐘頻率，如CLK=500KHz時(shí)，=128us4) 單一電源：+5V5) 模擬輸入電壓范圍：?jiǎn)螛O性V；雙極性177。5V,177。10V（需外加一定電路）6) 具有可控三態(tài)輸出緩沖器7) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制為脈沖式（正脈沖），上升沿使所有內(nèi)部寄存器清零，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始8) 使用時(shí)不需進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié)圖38 ADC0809引腳圖AT89S52單片機(jī)外圍接口電路如圖39所示，主要包括：a) 晶振電路：內(nèi)部時(shí)鐘電路的晶振頻率一般選擇在4MHz到12MHz之間（該設(shè)計(jì)選用6MHz），外接兩個(gè)諧振電容。該電容的典型值為30pF。該設(shè)計(jì)選用33Pf。b) 復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，而單片機(jī)在平時(shí)復(fù)位端為低電平。c) 電源使用的是直流電源。晶振電路： 晶振電路為單片機(jī)AT89S52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C1C13接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖39所示。由于外接電容C1C13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33pF。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(xiāo)復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分合過(guò)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(kāi)始工作。AT89S52的復(fù)位信號(hào)是從REST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REST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。 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REST端，系統(tǒng)復(fù)位。由于人的動(dòng)作再快也