【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 HTL1 00HTH1 00HSCON 00HSBUF 不定PCON 0***0000B 復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC的值是0000H說(shuō)明：AT89S51單片機(jī)的程序起始位置是在內(nèi)存的0000H，也就是說(shuō)程序的第一條指令必須存入內(nèi)存的0000H單元，程序才可能在復(fù)位后，直接運(yùn)行。只要VCC上升時(shí)間不超過(guò)1ms，通過(guò)在VCC和RST引腳之間一個(gè)10uF電容，RST和VSS（即地）之間加一個(gè)10kΩ的電阻，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即打開(kāi)電源就可以自動(dòng)復(fù)位。也可以進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，VCC和RST引腳之間接一個(gè)按鍵，即可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位電路可以參考圖32：圖32 單片機(jī)復(fù)位電路 2）程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部ROM、外部ROM或者同時(shí)放在內(nèi)外ROM中。若程序全部放在外部ROM中（如對(duì)8031），則應(yīng)使EA=0；否則，可令EA=1。由于復(fù)位后PC=0000H,所以程序的執(zhí)行總是從地址0000H開(kāi)始的。但真正的程序一般不可能從0000H開(kāi)始存放，因此，需要在0000H單元開(kāi)始存放一條轉(zhuǎn)移指令，從而使程序跳轉(zhuǎn)到真正的程序入口地址。3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個(gè)按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。序返回至少要在執(zhí)行一條指令后才能重新進(jìn)入中斷。將外加脈沖加到INT0輸入，平時(shí)為低電平。通過(guò)編程規(guī)定INT0信號(hào)是低電平有效，因此不來(lái)脈沖時(shí)總是處于響應(yīng)中斷的狀態(tài)。在中斷服務(wù)程序中要安排這樣的指令：JNB ；若INT0=0，不往下執(zhí)行JB ；若INT0=1，不往下執(zhí)行RETI； 返回主程序執(zhí)行一條指令4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，VPD應(yīng)該保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間（約10ms），以保證振蕩器的起振和達(dá)到穩(wěn)定，然后重新開(kāi)始正常工作。在掉電方式下，CPU暫時(shí)不工作，但也隨時(shí)準(zhǔn)備恢復(fù)工作。 此模塊主要由鍵盤(pán)、報(bào)警器[11]組成(相關(guān)的電路設(shè)計(jì)下一章將會(huì)有詳細(xì)的介紹)。氣體濃度經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置后送單片機(jī)記錄，在采集到的氣體濃度過(guò)大，超過(guò)安全值時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，提供報(bào)警服務(wù)。 第四章 硬件電路設(shè)計(jì)與分析 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路所組成，以前電子設(shè)備中的穩(wěn)壓器大都由分立元器件構(gòu)成，現(xiàn)在研制成功了各種集成穩(wěn)壓器。下面簡(jiǎn)單介紹本設(shè)計(jì)使用到的電源器件：三端固定式集成穩(wěn)壓器。 三端固定式集成穩(wěn)壓器三端固定式集成穩(wěn)壓器有78XX/79XX系列，它是固定輸出電壓式穩(wěn)壓器，片內(nèi)有過(guò)流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，外接兩只電容就可以簡(jiǎn)單構(gòu)成穩(wěn)壓電路，如圖41所示。當(dāng)輸入電壓Vi、輸出電流Io或溫度變化時(shí)，輸出電壓Vo可保持不變；另外當(dāng)輸出短路，可使輸出電流Io現(xiàn)在為一定值；若集成穩(wěn)壓器過(guò)熱，則穩(wěn)壓器停止工作，也避免穩(wěn)壓器遭到損壞。圖中C1用以抑制過(guò)電壓，抵消因輸入線過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的電感效應(yīng)并消除自激振蕩；C2用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，即瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。C1，C2一般選用滌綸電容，容量為 μ F 或者幾個(gè)μ F。安裝時(shí)，兩電容應(yīng)直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。78XX系列為正電壓輸出，79XX為負(fù)電壓輸出，各自有100mA、。78XX系列和79XX系列的管腳配置不同，在接線的時(shí)候要特別注意。如上圖所示，三端穩(wěn)壓器的三端是輸入端Vi、輸出端VO和公共端COM，使用公共端通常接地。它的內(nèi)部有效電路由調(diào)整管、保護(hù)電路、控制電路和誤差放大器等組成，VoCOM間電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，工作時(shí)經(jīng)常保持一致，當(dāng)輸入電壓Vi或輸出電流Io變化時(shí)，使輸出Vo保持穩(wěn)定。三端穩(wěn)壓器[12]為了使電路能穩(wěn)定工作，在輸入端和輸出端分別接入電容。輸入端穩(wěn)定電容是當(dāng)穩(wěn)壓器輸入阻抗降低時(shí)，防止發(fā)生震蕩，～1uF的陶瓷電容,在應(yīng)用中一般要在輸入端前加一個(gè)電解電容，即平滑電容。當(dāng)平滑電容距離穩(wěn)壓器很近時(shí)，可以省掉陶瓷電容。輸出端電容也是穩(wěn)定電容，對(duì)于降低輸出紋波、輸出噪聲及負(fù)載電流變化的影響有很好的效果，～1uF的陶瓷電容就可以了。 電源電路的設(shè)計(jì)根據(jù)以上所介紹的參數(shù)，本系統(tǒng)所用+5V電源采用7805穩(wěn)壓管，將由變壓器送出來(lái)的9V交流電壓變成5V直流電壓。本電路使用整流全橋?qū)?V交流電壓進(jìn)行整流，然后經(jīng)過(guò)濾波電路送入7805穩(wěn)壓管，從而得到穩(wěn)定的+5V直流電壓。電路圖如圖42所示：本電路工作時(shí)，先將插頭接到220V市電上，由開(kāi)關(guān)接通電源，此時(shí)，紅色發(fā)光二極管工作顯示電源接通狀態(tài)。圖42 系統(tǒng)+5V電源電路設(shè)計(jì) 信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì)1)靈敏度特性氣敏元件的靈敏度特性,但它們都遵循共同規(guī)律,即氣敏元件阻值與檢測(cè)氣體濃度成對(duì)數(shù)關(guān)系變化：logRc=+n (41) 式中n與氣體檢測(cè)靈敏度有關(guān)，除了隨材料和氣體種類不同而變化外，還會(huì)由于測(cè)量溫度和添加劑的不同而發(fā)生大幅度變化。m為氣體的分離度，隨氣體濃度變化而變化。2)溫濕度特性半導(dǎo)體氣敏元件敏感原理是基于敏感體表面的吸附反應(yīng),所以易受環(huán)境溫度、,所以在需要較高精度和可靠性的應(yīng)用中,，一般僅作溫度補(bǔ)償即可取得較好效果。3)加熱特性半導(dǎo)體氣敏元件需要在加熱狀態(tài)下工作,加熱溫度影響器件的性能,加熱功率變化,元件電阻及靈敏度也相應(yīng)的有所變化，所以傳感器的工作電源應(yīng)使用穩(wěn)壓電源。4)初期恢復(fù)特性:氣敏元件在不通電狀態(tài)下存放后,再通電時(shí)并不能立即投入正常工作,其電阻值會(huì)有一段急劇變化過(guò)程,。初期恢復(fù)時(shí)間與元件種類、存放時(shí)間和存放環(huán)境狀態(tài)有關(guān)；一般不通電存放時(shí)間長(zhǎng),初期恢復(fù)時(shí)間亦長(zhǎng)，但一般都在5分鐘以內(nèi)。由于這種影響使得氣體檢漏儀或報(bào)警器在通電初期即使沒(méi)有檢測(cè)氣體,也會(huì)觸發(fā)報(bào)警,在設(shè)計(jì)報(bào)警器電路時(shí),可采取適當(dāng)措施,設(shè)法消除這種誤動(dòng)作現(xiàn)象或避免這種影響.5)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性半導(dǎo)體氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的金屬氧化物制成的，因此它具有優(yōu)秀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá)3年以上。 信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì)根據(jù)QMN5的性能參數(shù)以及以上所述參數(shù)，可知將信號(hào)采集放大的關(guān)鍵是將QMN5的可變阻值轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因此本設(shè)計(jì)使用了LM358運(yùn)算放大器。信號(hào)采集放大電路如下圖44所示：圖44 信號(hào)采集放大電路 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) ADC0809的介紹由于AT89S51內(nèi)部沒(méi)有A/D轉(zhuǎn)換，我們?cè)诎严鄳?yīng)的濃度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠被單片機(jī)所識(shí)別的數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，需要用到芯片ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)用軟件產(chǎn)生進(jìn)行其它輸出。 1）8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起、?？刂贫?。下圖為ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖（圖45）： 圖45 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖46 ADC0809的引腳圖下面來(lái)介紹一下ADC0809的引腳功能，ADC0809的引腳圖如圖46：ADC0809的引腳功能：（1）IN0～I(xiàn)N7：8路模擬輸出端。A、B、C的狀態(tài)字決定在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)用哪個(gè)模擬輸入端輸入。（2）ALE（22腳）：地址鎖存器允許信號(hào)輸入端。當(dāng)它為高電平時(shí)，地址信號(hào)進(jìn)入地址鎖存器中（3）CLOCK（10腳）：外部時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘頻率典型值為640KHZ，允許范圍為10KHZ到1280KHZ。時(shí)鐘頻率低時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換速度也降低。（4）START（6腳）：A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。有效信號(hào)為一正脈沖。在脈沖上升沿，A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部寄存器均被清零在下降沿開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。（5）EOC（7腳）：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。在START信號(hào)上升沿之后的0～2us+8個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間內(nèi)，EOC變?yōu)榈碗娖?。?dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC立即輸出一個(gè)（正）階躍信號(hào)，可用來(lái)作為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的查詢信號(hào)或中斷的請(qǐng)求信號(hào)。（6）OE（9腳）：輸出允許信號(hào)。當(dāng)OE輸入高電平信號(hào)時(shí)，三態(tài)輸出鎖存器將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。（7）D0～D7：數(shù)字量輸出端。D0為最低有效位（LSB），D7為最高有效位（MSB）。（8）116腳REF（+）、REF（）：正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端?；鶞?zhǔn)電壓的中心值（VREF（+）+VREF（））/2應(yīng)接近于VCC/2，其偏差值不應(yīng)該超過(guò) 。正負(fù)基準(zhǔn)電壓的典型值分別為+5V和0V。（9）VCC（11腳）、GND（13腳）：電源電壓輸入端。ADC0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 電路具體設(shè)計(jì)方法，使用INT0中斷調(diào)用P1口傳輸數(shù)據(jù)。ADDC接地， 分別控制ADDB和ADDA選擇通道IN0～I(xiàn)N3。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖47所示：圖47 A/D轉(zhuǎn)換電路 存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用EEPROM存儲(chǔ)器[10]。EEPROM即電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器,又能保存調(diào)好的程序,但是與RAM相比EEPROM寫(xiě)操作的速度很慢,另外它的壽命也是有限的.通過(guò)參數(shù)比較，本設(shè)計(jì)采用X2816C型號(hào)的EEPROM，它是2K8BitEEPROM。該器件采用先進(jìn)的NMOS工藝制造，能以字節(jié)為單位進(jìn)行擦除和改寫(xiě)，而不是像EPROM那樣整體擦除，也不需要把芯片從系統(tǒng)中撥下來(lái)用編程器編程。該器件使用簡(jiǎn)單，操作方便，采用5V單電源供電，能同時(shí)支持字節(jié)寫(xiě)和頁(yè)寫(xiě)等多種操作方式，讀寫(xiě)速度快。A0～A10共11根地址線正好可尋址2K的存儲(chǔ)空間。地址信號(hào)經(jīng)過(guò)地址譯碼器譯碼，選中要操作的存儲(chǔ)器單元。CE、OE、WE作為控制線，其不同的狀