【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。 按鍵功能圖 鍵盤電路 顯示電路顯示部分我選擇LCD1602，其原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣就可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)和易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。其特點(diǎn)：（1）顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)抽到信后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)，因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。（2）數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，與單片機(jī)系統(tǒng)接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的點(diǎn)擊控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上臂相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。（4）功耗低相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 液晶顯示器的基本原理：液晶板上排列著若干 57 或510 點(diǎn)陣的字符顯示位,每個(gè)顯示位可顯示1個(gè)字符，從規(guī)格上分為每行12340 位，有一行、兩行及四行三類。 顯示電路 時(shí)鐘模塊及接口電路DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，～。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的引腳排列。，RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。： 時(shí)鐘電路 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件連接和處理器控制變得更加方便。通過(guò)DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。其主要特點(diǎn)如下：● 8位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為5V；● 5V單電源供電；● 輸入模擬信號(hào)電壓范圍為0～5V；● 輸入和輸出電平與TTL和CMOS兼容；● 在250KHZ時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32us；● 具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道；● 功耗低，15mW。 一般情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK提供時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)之前DI端必須是高電平，表示啟動(dòng)位。在第3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)表一。輸入形式 配置位選擇通道CH0CH1CHOCH1差分輸入00+01+單端輸入10+11+表一ADC0832配置位如表一所示，當(dāng)配置位2位數(shù)據(jù)為0時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為1時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為0、0時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN進(jìn)行輸入。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為0、1時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。 到第3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)時(shí)鐘脈沖開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位D7，隨后每一個(gè)脈沖DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)D0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出D0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。Proteus仿真軟件沒(méi)有煙霧傳感器，就拿滑動(dòng)變阻器代替了。 時(shí)序圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 本章小結(jié)在報(bào)警儀的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其核心部件。它一方面要接收來(lái)自傳感器送來(lái)的煙霧濃度和溫度對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)，另一方面要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作；與此同時(shí)查詢是否有鍵按下的請(qǐng)求。在單片機(jī)完成這些的工作中，尤其是信號(hào)處理中，比較濃度值后送入顯示的軟件實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，要求單片機(jī)具備較快的運(yùn)算速度，使檢測(cè)人員能夠較準(zhǔn)確地觀測(cè)到煙霧濃度，并根據(jù)情況做進(jìn)行相應(yīng)處理。514 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)工具介紹本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語(yǔ)言而采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。因?yàn)镃語(yǔ)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(yǔ)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(yǔ)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(guó)Keil Software公司出品的Keil C51，是51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)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(yǔ)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(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 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(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)C51連接定位生成絕對(duì)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(duì) 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。 主程序設(shè)計(jì)首先要給傳感器預(yù)熱，因?yàn)镸Q2型半導(dǎo)體電阻式煙霧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)。本論文的主程序設(shè)計(jì)先對(duì)傳感器進(jìn)行預(yù)熱。 傳感器送來(lái)的煙霧濃度對(duì)應(yīng)的微小的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號(hào)送入ADC0832；然后在ADC0832內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、然后送入單片機(jī)進(jìn)行濃度比較，并判斷濃度值是否超出報(bào)警限，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)LED不亮，當(dāng)煙霧濃度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)出聲音報(bào)警并伴隨LED燈亮。 開始程序初始化傳感器預(yù)熱 時(shí)鐘設(shè)置 鍵盤掃描是否進(jìn)行設(shè)置？ N Y 設(shè)置報(bào)警值或時(shí)間等功能 Y 檢測(cè)煙霧濃度和周圍溫度 濃度是否超過(guò)閥值 N Y 蜂鳴器發(fā)聲 LED發(fā)光 主程序流程圖 A/D轉(zhuǎn)換器程序設(shè)計(jì) 由溫度、煙霧傳感器采集的數(shù)據(jù)，送至A/D轉(zhuǎn)換器，在CS為低電平時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器,經(jīng)過(guò)四個(gè)時(shí)鐘脈沖后，由DO開始一位一位的讀取并由函數(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，讀完8位數(shù)據(jù)后，CS為高電平，此時(shí)關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器，將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)返回，送至單片機(jī)。模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)流程圖如所示。子程序調(diào)用 A/D轉(zhuǎn)換開始 時(shí)鐘脈沖 讀取數(shù)據(jù)讀取八位數(shù)據(jù) N Y A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 Y 返回?cái)?shù)據(jù) 返回 A/D轉(zhuǎn)換器流程圖 時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)時(shí)鐘芯片的主要的主要功能是完成年、月、日、時(shí)、分、秒的及時(shí)，通過(guò)外部接口為單片機(jī)系統(tǒng)提供日歷和時(shí)鐘。所以一個(gè)最基本的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片通常會(huì)具有如下的一些部件：電源電路、時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、通信接口電路、控制邏輯電路等。DS1302與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位Write Protect(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5～D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)，D0=1，指定讀操作(輸出)。在DS1302的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。時(shí)鐘模塊的流程圖如圖所示：子程序調(diào)用DS1302初始化讀取DS1302時(shí)間顯示時(shí)間 返回 時(shí)鐘模塊流程圖 本章小結(jié)本設(shè)計(jì)采用AT89C51作為主控芯片，為了便于系統(tǒng)維護(hù)，在多路數(shù)據(jù)采集系統(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(guò)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。 5 系統(tǒng)的仿真 Proteus仿真軟件的介紹 Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是： （1）原理布圖 （2）PCB自動(dòng)或人工布線 （3）SPICE電路仿真 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)仿真的效果 初始狀態(tài)下的仿真效果剛開始煙霧濃度為18，溫度為19攝氏度。我設(shè)定的煙霧濃度超過(guò)100才報(bào)警，溫度超過(guò)50攝氏度才報(bào)警，初始值在安全范圍內(nèi)，所以不報(bào)警，如圖所示。 初始狀態(tài)下仿真圖煙霧濃度超過(guò)100時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲響，LED閃爍。如圖所示。 煙霧報(bào)警仿真圖當(dāng)溫度超過(guò)50攝氏度時(shí)，報(bào)警器報(bào)警。如圖所示。 溫度報(bào)警仿真圖6 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的整體調(diào)試 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)焊接與組裝在焊接前應(yīng)該對(duì)器件進(jìn)行檢驗(yàn)，看看是否符合要求。比如電阻的阻值是否符合要求，三極管和電容是否正常，按鍵是否好使，單片機(jī)能否寫入程序等。都符合要求了進(jìn)行焊接。⑴對(duì)照硬件原理圖，焊接硬件。⑵焊接完成后，仔細(xì)檢查主控板和每塊顯示單元板上的芯片焊接方向是否正確，在通電之前用萬(wàn)用表的二極管檔測(cè)量電源端口，檢查電源輸入端是否有短路。確認(rèn)無(wú)誤后通電測(cè)試各測(cè)試點(diǎn)的電壓電流值，檢查是否在正常值范圍內(nèi)。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試 調(diào)試前準(zhǔn)備1） 按設(shè)計(jì)要求查驗(yàn)設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量、配件等。2） 檢查系統(tǒng)線路是否有錯(cuò)線、開路、虛焊、短路等。 調(diào)試過(guò)程1） 線路測(cè)試