【文章內(nèi)容簡介】 由 4013 雙 D 觸發(fā)器構成，經(jīng) 4 次分頻后得到 ADC0809 的變換時鐘 500KHz。變換時鐘電路的時鐘輸入由單片機的 ALE 口輸出，其電路圖如圖 38 所示。 圖 38 變換時鐘電路 系統(tǒng) A/D 轉(zhuǎn)換 電路由 ADC0809 轉(zhuǎn)換器、 74LS373 地址鎖存器和雙 D 觸發(fā)器 4013構成，實現(xiàn)對采集的溫度模擬信號的轉(zhuǎn) 換。因此，只要使用 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的輸入通道 IN0 即可。并用低 3 位數(shù)據(jù)線通過 74LS373 地址鎖存器控制采集通道，同時使用AT89C51 單片機的 口控制 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的讀寫控制。設計中采用延時方式模數(shù)轉(zhuǎn)換， 單片機 AT89C51 控制 ADC0809 的開始轉(zhuǎn)換、延時等待 A／ D 轉(zhuǎn)換結束以及讀出轉(zhuǎn)換好的 8 位數(shù)字量至單片機進行處理。 其電路如圖 39 所示。 第 19 頁 共 59 頁 rof(+)mib21222324IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7252627lib28EOCADDAADDBADDCrof()ALEENABLESTARTCLOCKU6ADC0809LEQ0Q1Q2Q3D0D1D2D3D4D5D6D7Q4Q5Q6Q7OEU774ALS373RST31XTAL119EA/APP18RXD/9INT0/12INT1/13T0/14T1/151234567839383736353433322122232425262728RD/17WR/16PSEN29ALE/PROG30TXD/11XTAL210U22AT89C5189U10DNOTU9NORU8NORADDCV0ADDAADDBADDAADDBALEALEADDCXTAL1 圖 39 A/D 轉(zhuǎn)換電路 第 20 頁 共 59 頁 單片機控制模塊設計 在基于單片機開發(fā)的系統(tǒng)中，單片機的作為系統(tǒng)的核心是無可質(zhì)疑的，他完成對系統(tǒng)控 制，單片機控制模塊設計的好壞，直接關系到整個系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性等性能指標。因此，設計一個好的單片機控制系統(tǒng)，對整個安保系統(tǒng)的成敗起決定性作用。 根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，選擇由 Ateml 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集 和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器。 AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器， 2 個全雙工串行通信口，它可以按照常規(guī)方法編程，也可以在線編程 (ISP)，其將同用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效降低開發(fā)成本。 AT89C51 單片機的引腳圖如圖 310 所示。 圖 310 AT89C51 引腳圖 引腳說明如下： 第 21 頁 共 59 頁 VSS(20 腳 ): 接地 。 VCC(40 腳 ): 主電源 +5V。 XTAL1(19 腳 ): 接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該端引腳必須接地；對于 CHMOS 單片機，此引腳作為驅(qū)動端 。 XTAL2(18 腳 ): 接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時鐘電路，對于 HMOS 單片機，該引腳輸入外部時 鐘脈沖；對于 CHMOS 單片機，此引腳應懸浮 。 RST(9 腳 ): 單片機剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在該腳輸入 24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復位 (RESET)。 PSEN(29 腳 ): 在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負脈沖作為存儲器讀選通信號。CPU 在向片外存儲器取指令期間， PSEN 信號在 12 個時鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效 PSEN 信號不出現(xiàn)。 PSEN 端同樣可驅(qū)動 8 個 LSTTL負載。我們根據(jù) PSEN、 ALE 和 XTAL2 輸出端是否有信號輸出，可以判別 80C51 是否在工作 。 ALE/PROG(30 腳 ): 在訪問片外程序存儲器時，此端輸出負脈沖作為存儲器讀選通信號。 CPU 在向片外存儲器取指令期間， PSEN 信號在 12 個時鐘周期中兩次生效。不過，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效 PSEN 信號不出現(xiàn)。 PSEN 端同樣可驅(qū)動 8個 LSTTL負載。我們根據(jù) PSEN、 ALE和 XTAL2輸出端是否有信號輸出，可以判別 80C51是否在工作 。 EA/VPP(31 腳 ): 當 EA 端輸入高電平時， CPU 從片內(nèi)程序存儲器地址 0000H 單元開始執(zhí)行程序。當?shù)刂烦?4KB 時，將自動執(zhí)行片外程序存儲 器的程序。當 EA 輸入低電平時， CPU 僅訪問片外程序存儲器。在對 87C51EPROM 編程時，此引腳用于施加編程電壓 VPP。 P0 口 (39 腳 —32 腳 )： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 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 (1 腳 —8 腳 )： 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 (26 腳 —21 腳 )： 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 第 22 頁 共 59 頁 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 (10 腳 —17 腳 )： 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，如表 33 所示： 表 33 P3 口特殊功能 端口 引腳 備選功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 /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 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 第 23 頁 共 59 頁 單片機時鐘電路與復位電路 時鐘電路與復位電路不是單片機的內(nèi)部電路，但它們卻是單片機運行所必須的最基本的外加電路，雖然某些新型單片機已將復位電路集成在單片機內(nèi)，但對本系統(tǒng)所選擇設計單片機控制模塊而言，時鐘電路與復位電路的設計是必不可少的。 一、時鐘電路 COMS 型 AT89C51 單片機 內(nèi)有一個構成時 鐘振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩電路。外部諧振電路并行連接石英晶體或陶瓷諧振器和負載電容 C C2。外接電容的大小影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性。本電路設計選擇外接晶體，晶體的頻率為 12MHz， C C2 的值選擇 33pF。設計的電路如圖 311 所示。 圖 311 時鐘電路 二、復位電路 在設計單片機應用系統(tǒng)時，必 須了解單片機的復位狀態(tài)和復位電路的設計。因為單片機應用系統(tǒng)工作時，會經(jīng)常要求進入復位工作狀態(tài)，因而要求復位電路必須能準確、可靠地工作，單片機的復位狀態(tài)與應用系統(tǒng)的復位狀態(tài)也是密切相關的。 1. 單片機的復位狀態(tài) 本系統(tǒng)選擇的單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個振蕩脈沖 (2 個機器周期 )以上高電平，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位。為了保證系統(tǒng)可靠的復位，在設計復位電路時，通常使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。只要 RST 保持高電平，則 AT89C51 單片機 就循環(huán)復位；當 RST 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機就從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。復位不影響單片機內(nèi)部的 RAM狀態(tài)。但上電復位時，由于是重新供電， RAM 在斷電時的數(shù)據(jù)丟失。復位以后 AT89C51單片機 的初始復位狀態(tài)如表 34 所示。 C_X1 C_X2 33P 33P Y 12M XTAL1 XTAL2 第 24 頁 共 59 頁 表 34 AT89C51 單片機的復位狀態(tài) 專用寄存器 復位狀態(tài) 專用寄存器 復位狀態(tài) PC 0000H TMOD OOH ACC OOH TCON OOH B OOH TH0 OOH PSW OOH TL0 OOH SP 07H TH1 OOH DPTR 0000H TL1 OOH P0~P3 0FFH SCON OOH IP XXX0 0000B SBUF XXXXXXXB IE 0XX0 0000B PCON 0XXX 0000B 通常單片機的復位操作有上電復位、信號復位、運行監(jiān)視復位。本系統(tǒng)結合實際需要采用上電復位，并且添加手動復位，設計出上電復位與開關復位組合電路。此電路既能實現(xiàn)單片機上電時的復位操作，保證單片機上電后立即進入規(guī)定的復位狀態(tài)，又能實現(xiàn)在家用安保系統(tǒng)做出報警后，以手動復位使單片機重新進入復位狀態(tài)。從而使得系統(tǒng)不至于在報警后不能回到初始狀態(tài)，系統(tǒng)功能更 加完善。 在該組合電路中，干擾容易串入復位端，影響單片機的復位可靠性。為了保證復位電路可靠地工作，并考慮住宅電壓波動大，將 RC 電路接施密特電路后再接入 AT89C51單片機 復位端，設計的抗干擾上電復位與開關復位電路如圖 312 所示。 圖 312 抗干擾上電復位與開關復位電路 第 25 頁 共 59 頁 系統(tǒng)監(jiān)視模塊設計 家用安保系統(tǒng)完成對火災信號和煤氣泄漏信號的探測、信號轉(zhuǎn)換及控制系統(tǒng)處理后，需通過監(jiān)視電路對報警信號做出聲音報警、現(xiàn)場有毒氣體和煙霧排放及與小區(qū)聯(lián)動等，從而完成整個系統(tǒng)的功能，保障人員和財 產(chǎn)的安全。系統(tǒng)監(jiān)視模塊包含 8255A 接口電路 、 聲音報警電路、顯示電路、排氣電路及小區(qū)聯(lián)動四部分。 8255A 接口電路 在本系統(tǒng)中，和 AT89C51 單片機 相連的引腳很多，但 AT89C51 單片機的接口引腳只有 P0、 P P