【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。外接晶振時(shí)，Cl和C2的值通常選擇為30pF左右；Cl、C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，～12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳XTALl和XTAL2靠近。 圖33 80C51時(shí)鐘電路接線方法b 外部時(shí)鐘方式此方式是利用外部振蕩脈沖接入XTALl或XTAL2。HMOS和CHMOS單片機(jī)外時(shí)鐘信號(hào)接入方式不同。 80C51單片機(jī)的復(fù)位 在整個(gè)聲光報(bào)警系統(tǒng)中，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)先復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。其作用是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，因而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電復(fù)位和上電和按鍵均有效的復(fù)位兩種。我們?cè)谠O(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，選用上電復(fù)位。上電復(fù)位上電復(fù)位利用電容器的充電實(shí)現(xiàn)，圖34是80C51單片機(jī)的上電+按鍵復(fù)位電路。上電要求接通電源后，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻值和我電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為10uF。 圖34上電+按鍵復(fù)位電路復(fù)位狀態(tài)： 初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0～R7）的狀態(tài)，復(fù)位后80C51片內(nèi)各特殊功能寄存器的狀態(tài)如表所示，表中“x”為不定數(shù)。 寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HBSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL000HP0～P3FFHSCON00HIPxx000000BSBUFxxxxxxxxBIE0x000000BPCON0xxx0000B 復(fù)位時(shí)，ALE和成輸入狀態(tài)，即ALE== 1，片內(nèi)RAM不受復(fù)位影響。復(fù)位后，P0～P3口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并將07H寫入堆棧指針SP，同時(shí)將PC和其余專用寄存器清0。此時(shí)，單片機(jī)從起始地址0000H開始重新執(zhí)行程序。所以，單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可使其復(fù)位后重新運(yùn)行。 可燃性氣體報(bào)警控制器的電路設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809芯片為28引腳為雙列直插式封裝。對(duì)ADC0809主要信號(hào)引腳的功能說明如下：IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道ALE——地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START——轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫為ST.A、B、C——地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見表91。CLK——時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào)EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。D7～D0——數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高 OE——輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vcc—— +5V電源。 Vref——參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V). 圖35 A/D轉(zhuǎn)換電路VIN1采集傳感器輸出的信號(hào)電壓信號(hào)，即表示濃度超過約45%時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)生報(bào)警。 AT89C51單片機(jī)接口電路AT89C51采用封裝形式，有40個(gè)管腳。根據(jù)單片機(jī)制作的原理以及報(bào)警器實(shí)現(xiàn)的功能，其接口電路主要分為五個(gè)部分。AT89C5單片機(jī)接口電路如圖36所示。 圖36 STC89C52單片機(jī)接口電路(1) 復(fù)位模塊復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，因此非常重要。為可靠起見，電源上電穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)，才能撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分一合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。在本設(shè)計(jì)中，采用的是阻容RC上電復(fù)位電路，通過電容加到RST端上一個(gè)高電平復(fù)位信號(hào)，高電平持續(xù)時(shí)間取決于RC電路參數(shù)。為了保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，RST端上高電平信號(hào)必須有足夠長的時(shí)間。(2) 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊時(shí)鐘電路產(chǎn)生單片機(jī)的工作時(shí)序脈沖，是單片機(jī)正常工作的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)中采用外部獨(dú)立時(shí)鐘震蕩器所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。在AT89C51的引腳XTAL1和引腳XTAL2外接12MHZ的晶體，同時(shí)并連2個(gè)22pF的電容，產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。(3) 顯示模塊由AT89C51的相應(yīng)腳構(gòu)成濃度顯示輸出信號(hào)。本次設(shè)計(jì)中采用的是動(dòng)態(tài)顯示的方法進(jìn)行濃度顯示。(4) 聲音報(bào)警模塊由STC89C5242的11腳(TXD)實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警控制。當(dāng)可燃性氣體濃度超過限定值時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)54繼電器。 聲音報(bào)警電路 當(dāng)可燃性氣體濃度超過限定值時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警。 圖37報(bào)警電路 報(bào)警電路是由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器進(jìn)行控制的，多諧振蕩器是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值矩形波的自激振蕩器，常作為脈沖信號(hào)源，由于555定時(shí)器內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響較小。555定時(shí)器輸出一定頻率的矩形波，通過一個(gè)與非門，RC濾波電路控制報(bào)警器的正常工作。當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度超標(biāo)時(shí)，報(bào)警器報(bào)警并且黃燈閃爍，提示存在危險(xiǎn)，以便及時(shí)采取措施。 顯示電路 此顯示電路采共陽極數(shù)碼管，通過74F164移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，電阻起保護(hù)作用，顯示可燃?xì)怏w的當(dāng)前濃度值，顯示電路也可以通過與74LS138譯碼器的連接來控制數(shù)碼管的顯示，74LS138譯碼器控制的顯示電路沒有考慮到進(jìn)位，顯示主要通過編程來控制，而74F164移位寄存器在顯示的過程中，考慮到進(jìn)位，能夠準(zhǔn)確的顯示當(dāng)前可燃?xì)怏w的濃度，程序編程控制也比較簡(jiǎn)單，與數(shù)碼管連接也可以采用CD4511譯碼器，此連接與74LS138實(shí)現(xiàn)的功能差不多，因此，本設(shè)計(jì)選用移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，數(shù)碼管與移位寄存器的連接電路如圖38所示： 圖38顯示電路 數(shù)碼管由7個(gè)發(fā)光二極管組成,行成一個(gè)日字形,它門可以共陰極,其工作原理見圖39要使數(shù)碼管顯示0—9這10個(gè)數(shù)字，只要控制其相應(yīng)的管腳所接發(fā)光二極管點(diǎn)亮便可完成。若要使數(shù)碼管顯示一個(gè)“3”字，只需控制其“a、b、c、d、g”這幾個(gè)發(fā)光管點(diǎn)亮即可。由于數(shù)碼管內(nèi)是沒有限流電阻的，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須對(duì)每一段發(fā)光管回路中串一限流電阻，否則極容易損壞數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)中數(shù)碼管用于顯示當(dāng)前的外界氣體濃度，看起來比較明顯，當(dāng)數(shù)碼管上顯示的氣體的濃度超過50%時(shí)，報(bào)警電路工作，提醒人們采取相應(yīng)的措施，防止不安全事故的發(fā)生。圖39 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖燈光報(bào)警電路如圖47所示，燈光報(bào)警電路由電阻、LED2（黃色、綠色）組成，電阻起限流的作用。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度小于濃度設(shè)定值時(shí)，綠燈閃爍，表示電路正常工作；當(dāng)檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度大于濃度設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳為低電平，進(jìn)行相應(yīng)的燈光報(bào)警。 圖310燈光報(bào)警控制電路 黃燈閃爍時(shí)表示當(dāng)前處于初始化狀態(tài)，報(bào)警器初始化完成后。綠燈不停的進(jìn)行閃爍表示當(dāng)前工作正常。 電源電路由電源變壓器、橋式整流電路、濾波器、穩(wěn)壓電路等四個(gè)部分組成。具體電路如圖所示圖311電源電路 本系統(tǒng)所需的是5V的直流電，因此要利用變壓器將220V的市電先降至合適的交流電壓（本電路需先降至15V交流電壓），然后再將變壓器次級(jí)輸出電壓去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。 橋式整流電路將正負(fù)交替的正弦交流電壓整流成為單向脈動(dòng)電壓。 濾波電路由電容元件組成。它的作用是盡可能地將單向脈動(dòng)電壓中交流成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。 穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。電源穩(wěn)壓常采用三端集成穩(wěn)壓器，本設(shè)計(jì)可以采用三端集成穩(wěn)壓器W7805，它具有體積小、可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)，而且使用靈活、價(jià)格低廉，只有三個(gè)引出端子，分別接輸入端、輸出端和公共端，基本上不需外接元件，而且內(nèi)部有限流保護(hù)、過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，使用方便、安全。 W7805電路內(nèi)部實(shí)際上包括了串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的各個(gè)組成部分，另外加上保護(hù)電路和啟動(dòng)電路。 圖所示的電路對(duì)于++5V供電的風(fēng)扇產(chǎn)品很有用。當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度值低于上限值時(shí)，、使R1和R2拉高P溝道FET Q1和Q2的柵極，將它們關(guān)閉。當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度超過極限值1時(shí)，打開Q1并通過肖特基二極管D2向風(fēng)扇施加大約3V的電壓。，Q2打開并向風(fēng)扇施加5V的電壓。，利用二極管的單向?qū)щ娦?。圖312風(fēng)扇電路 檢測(cè)數(shù)據(jù)從IN0口輸入，轉(zhuǎn)換完畢送給單片機(jī)供單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809的連接如圖所示：圖313傳感器與ADC0809連接電路圖此設(shè)計(jì)時(shí)以MQ2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器為核心設(shè)霧報(bào)器。氣體檢測(cè)報(bào)警器是能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最基本組成部分應(yīng)包括：煙霧信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器，它具有靈敏度高， 響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。半導(dǎo)體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩(wěn) 定性(使用壽命)。而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中，本設(shè)計(jì)選用MQ2型煙霧傳感器，這種型號(hào)的傳感器不但具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度 高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 由于CLK的時(shí)鐘脈沖選用的是1000KHz，所以需要把單片機(jī)ALE產(chǎn)生的2MHz的脈沖進(jìn)行2分頻，接到ADC0809的CLK管腳，分頻選用的是74Ls74芯片，74ls74是一個(gè)邊沿觸發(fā)器數(shù)字電路器件，每個(gè)器件中包含兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的邊沿觸發(fā)d觸發(fā)器電路模塊。內(nèi)部管腳連接圖如圖所示：圖314分頻電路引腳連接：CLK端為原時(shí)鐘輸入端，Q為變換后的時(shí)鐘輸出端，D端和Q端聯(lián)接，端和端聯(lián)接，與ADC0809的CLOCK端相連，分頻電路如下圖314的連接方式。采用獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì)，如圖315所示：每一個(gè)按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。軟件設(shè)計(jì)采用查詢方式和外部中斷相結(jié)合的方法來設(shè)計(jì)，低電平有效。按鍵與8255的I/O線相連接，通過讀I/O，判定各I/O口的電平狀態(tài)，即可識(shí)別出按下的按鍵。對(duì)于這種鍵各程序可以采用中斷查詢的方法，功能就是：檢測(cè)是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動(dòng)，判斷鍵號(hào)并轉(zhuǎn)入相應(yīng)鍵處理。其功能鍵定義如下：A：功能轉(zhuǎn)換鍵，按此鍵開始鍵盤控制。B：B加，按此鍵則濃度設(shè)定值加1。C: C減，按此鍵則濃度設(shè)定值減1圖315 鍵盤電路 74LS373功能介紹　　八 D 鎖存器(3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特性) 373為三態(tài)輸出的八D透明鎖存器,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路 373 的輸出端 O0~O7可直接與總線相連。 　　當(dāng)三態(tài)允許控制端OE為低電平時(shí)，O0~O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)OE為高電平時(shí)，O0~O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 圖314 74LS163引腳圖　　當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 　　引出端符號(hào)： 　　D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 　　OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） 　　LE 鎖存允許端 O0~O7 輸出端 ： DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態(tài) 74LS164功能介紹及應(yīng)用、器件功能作用及概述8 位串入，并出移位寄存器，74HC1674HCT164 是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC1674HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，