【文章內容簡介】 2)時 鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調電容的一端。在單片機內部它是振蕩電路反向放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時針電路時，該引腳輸入外時鐘脈沖。要檢查 89C52 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號輸出。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調電容的另一端。在片內，它是振蕩電路反向放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 3)控制信號腳 RST ALE PSEN 和 EA。 RST(9 腳 )： RST 是復位信號輸入端，高電平有效。在此輸入端保持兩個機器周期 (24 個時鐘振蕩周期 )的高電平時，就可以完成復位操作。 ALE/PROG（ 30 引腳）：地址鎖存允許信號端。當 STC89C52 上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號。此頻率為振蕩器頻率 fosc的 1/6，當 CPU 訪問片外存儲器時， ALE 輸出信號作為鎖存低 8位地址的控制信號。在 CPU 訪問片外數(shù)據(jù)存儲時，每取值一次（一個機器周期）會丟失一個脈沖。平時不訪問片外存儲時， ALE 端也以 1/6 的振蕩頻率固定輸出正脈沖，因而 ALE 信 號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。如果你想看一下 STC89C52 芯片的好壞，可用示波器查看 ALE 端是否有脈沖信號輸 14 14 出，如有脈沖信號輸出，則 STC89C52 基本上是好的。 ALE 的負載驅動能力為 8 個 LS 型 TTL（低功耗高速 TTL）。 PSEN（ 29 腳）；程序存儲允許輸出信號引腳，在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引腳接 ERROM的 OE 端。 PSEN 端有效，即允許讀出 ERROM/ROM 中的指令碼。 CPU 在從外部 ERROM/ROM 取指令期間，每個周期 PSEN 兩次有效。不 過，在訪問片外RAM 時，要少產(chǎn)生兩次 PSEN 負脈沖信號。要檢查一個 STC89C52 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 ERROM/ROM 中讀取指令碼，也可用于示波器看 PSEN端有無脈沖輸出。如有，說明基本上工作正常。 EA/VPP（ 31 腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。當 EA 引腳接高電平時， CPU 只訪問片內 ERROM/ROM 并執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。但在 PC（程序計數(shù)器）的值超過 OFFFH（對 8751/8051為 4k）時，將自動轉向執(zhí)行片外存儲器的程序。當出入信號 EA 引腳接低電平（接地）時， CPU 只訪問外部 ERROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內程序存儲器。對于無芯片內的 ROM的 8031或 8032，須外擴 ERROM，此時必須將 EA 引腳接地。如果使用有片內 ROM 的 AT89C52，外擴 ERROM 也是可以的，但也要使 EA 接地。 4)I/O（輸入 /輸出端口， P0， P1， P2， P3） P0 口： P0 口是一個漏極開路的 8 位準雙向 I/O 端口。 P1 口： 8 位準雙向 I/O 端口。 P2 口：即可以做地址總線輸出地址高 8 位，也可以做普通 I/O 用，（此時為準雙向口）。 P3 口：雙功 能口，即可以做普通 I/O 口用（此時為準向口，也可以按每位定義實現(xiàn)第二功能操作）。見表 2。 表 2 P3 口的第二功能表 引腳 第二功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） 15 15 T0（定時器 0 外部中斷） T1（定時器 1 外部中斷） WR（外部存儲器寫選通） RD（外部存儲器讀寫通） 3 系統(tǒng)的硬件電路 單片機最小系統(tǒng) 要使單片機工作起來最 基本的電路構成為單片機最小系統(tǒng)如圖 4 示。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1510KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P23P24P25P26P27P32P33 圖 4 信號處理模塊 單片機最小系統(tǒng)包括單片機、復位電路、時鐘電路構成。 STC89C52 單片機的工作電壓范圍： ,所以通常給單片機外界5V 直流電源。連接方式為單片機中的 40 腳 VCC 接正極 5V，而 20 腳 VSS接電源地端。 復位電路就是確定單片機的工作起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動確定單片機起始工作狀態(tài)。當單片機系統(tǒng)在運行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程 序自動從頭開始執(zhí)行。一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個機器 16 16 周期的高電平時就可以完成復位操作。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路，需要接上上拉電阻來提高輸出高電平的值。 時鐘電路好比單片機的心臟，它控制著單片機的工作節(jié)奏。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執(zhí)行速度。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。因為一個機器周期 含有 6 個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為 2 個振蕩周期，所以一個機器周期共有 12 個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12MHZ，一個振蕩周期為 1/12us。 單片機的時鐘電路與復位電路設計 本系統(tǒng)采用 STC 系統(tǒng)列單片機，相比其他系列單片機具有很多優(yōu)點。一般 STC 單片機資源比其他單片機要多，而且執(zhí)行速度快； STC 系列單片機使用串口對單片機進行燒寫 ,下載程序較為方便； STC89C52 單片機內部集成了看門狗電路；且具有很強抗干擾能力。 本系統(tǒng)采用內部方式的時鐘電路和加電自復位的復位電路，如下 圖 5圖 6所示： 12XTAL30pFC130pFC2GND10uFCRST10KR1VCC GNDResX1X2 圖 5 時鐘電路 圖 6 復位電路 由于單片機 P0 口內部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高 /低電平，因而該組 I/O 口在使用時必須外接上拉電阻。 17 17 煤氣檢測 AD 采集電路 煤氣檢測采用 MQ9 傳感器。經(jīng)過 ADC0832 采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。從而設定出理想的煙霧強度報警值。電路如圖 6所示 CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC81ADC0832GNDVCCP34P33P32123 456U2VCCR175GNDR141Kyinwuyinwu 圖 6 煙霧濃度采集電路 AD 采集芯片 ADC0832 介紹 ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎， 其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。 ADC0832 具有以下特點： * 8 位分辨率； * 雙通道 A/D 轉換； * 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； * 5V 電源供電時輸入電壓在 0~5V 之間； * 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32μ S； * 一般功耗僅為 15mW； 18 18 * 8P、 14P— DIP（ 雙列直插）、 PICC 多種封裝； * 商用級芯片溫寬為 0176。 C to +70176。 C，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40176。 C to +85176。C； 圖 7 ADC0832引腳圖 ADC0832的引腳說明如圖 6： 1) CS_—— 片選使能，低電平芯片使能。 2) CH0—— 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 3) CH1—— 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 4) GND—— 芯片參考 0 電位（地）。 5) DI—— 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 6) DO—— 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。 7) CLK— — 芯片時鐘輸入。 8) Vcc/REF—— 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 ADC0832的操作： ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬 19 19 電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉換時間僅為 32μ S，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使 多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn) 通道功能的選擇。 顯示模塊 顯示采用數(shù)碼管顯示，顯示電路如圖 8 圖 8 數(shù)碼管顯示 聲音報警電路 電路通過三極管基極串連一個電阻與單片機 端口連接從而達到控制蜂鳴器是否報警。電路如圖 9所示。 20 20 圖 9 聲音報警電路圖 按鍵控制電路 本電路設計了四個按鍵，一個設置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。如圖 10 所示 圖 10 消音按鍵連接電路圖 21 21 電源模塊 由于本系 統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。 方案 1： 采用 5V 蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強的電流驅動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過于龐大，在報警器上使用極為不方便。因此我們放棄了此方案。 方案 2： 采用 4節(jié) V 干電池共 做電源，經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。 綜上所述采用方案 2 電源接口電路如圖 10，其中 P1 為電池接口， SW1 為電源開關。 D1 為電源指示燈。 圖 11 電源接口電路 22 22 4 系 統(tǒng)軟件的設計 系統(tǒng)主程序設計及流程圖 主程序流程圖如下圖 12 所示。首先要給傳感器預熱 ,因為 MQ型半導體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預熱。程序初始化結束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。 圖 12 主程序流程圖 在整個報警系統(tǒng)工作中，煤氣濃度信息經(jīng) ADC0832 轉換處理后，由單片機進行分 析處理，判斷系統(tǒng)是否啟動報警。主程序還包括 LED 八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設定功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。 MQ9 煤氣氣體檢測 信號采集 ADC0832 信號轉換 將轉換的數(shù)據(jù)送到單片機 數(shù)據(jù)處理 譯碼顯示模塊 報警 報警 煤氣濃度超過設定值 23 23 5 硬件調試及調試中遇到的問題 第一步為目測，單片機應用系統(tǒng)電路全部手工焊接在洞洞板上，因此對每一個焊點都要進行仔細的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。 第二步為萬用表測試，先用萬用表復核目測中認為可疑的連線或接點，查看它們的通斷狀態(tài)是否與設計規(guī)定相符，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。