【文章內(nèi)容簡介】 單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)接通電源時產(chǎn)生復(fù)位信號，完成單片機(jī)啟動確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)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(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機(jī)提供一個正弦波信號作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)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(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€機(jī)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(jī)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(jī)的時鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)列單片機(jī)，相比其他系列單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)。一般STC單片機(jī)資源比其他單片機(jī)要多，而且執(zhí)行速度快；STC系列單片機(jī)使用串口對單片機(jī)進(jìn)行燒寫,下載程序較為方便；STC89C52單片機(jī)內(nèi)部集成了看門狗電路；且具有很強(qiáng)抗干擾能力。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘電路和加電自復(fù)位的復(fù)位電路，如下圖5圖6所示：圖5 時鐘電路 圖6 復(fù)位電路由于單片機(jī)P0口內(nèi)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。 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(shè)定出理想的煙霧強(qiáng)度報警值。電路如圖6所示圖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(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。ADC0832 具有以下特點(diǎn)：* 8 位分辨率；* 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換時間為 32μS；* 一般功耗僅為 15mW；* 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(zhuǎn)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(fù)用）。ADC0832的操作： ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS，據(jù)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(shí)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 。電路如圖9所示。 圖9 聲音報警電路圖 按鍵控制電路 本電路設(shè)計了四個按鍵，一個設(shè)置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當(dāng)遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報警。如圖10所示圖10 消音按鍵連接電路圖 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(qiáng)的電流驅(qū)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： ，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)工作時，單片機(jī)、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(guān)。D1為電源指示燈。圖11 電源接口電路4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 系統(tǒng)主程序設(shè)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(yù)熱,因?yàn)镸Q型半導(dǎo)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(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。 譯碼顯示模塊報警數(shù)據(jù)處理ADC0832信號轉(zhuǎn)換MQ9煤氣氣體檢測信號采集將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)報警煤氣濃度超過設(shè)定值 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(zhuǎn)換處理后，由單片機(jī)進(jìn)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(shè)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。5 硬件調(diào)試及調(diào)試中遇到的問題第一步為目測，單片機(jī)應(yīng)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(diǎn)都要進(jìn)行仔細(xì)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(fù)核目測中認(rèn)為可疑的連線或接點(diǎn)，查看它們的通斷狀態(tài)是否與設(shè)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。第三步為加電檢查。當(dāng)系統(tǒng)加電時，首先檢查所有插座或器件引腳的電源端是否有符合要求的電壓值，接地端電壓值是否接近零，接固定電平的引腳端是否電平正確。第四步是聯(lián)機(jī)檢查。在對硬件電路調(diào)試過程中，還遇到了不少問題，第一次把所有的元件都焊上去后，都準(zhǔn)備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負(fù)極的插針離得太近了，不容易接電源，本不該犯的錯誤，這些都是由于自己的粗心大意造成的，所以說，做任何事情都必需經(jīng)過“三思而后行”，來不得半點(diǎn)的馬虎，否則浪費(fèi)了時間和精力。6 電路的調(diào)試首先燒入顯示程序，看顯示正不正常。在調(diào)試程序時，發(fā)現(xiàn)有的指令用的不正確，導(dǎo)致電路功能不能完全實(shí)現(xiàn)，另外軟件程序中的延時有的過長、有的過短。類似的現(xiàn)象還有很多就不一一列舉了。7 總結(jié)評價 本文中煤氣檢測報警系統(tǒng)的設(shè)計，在智能控制方面，采用了單片機(jī)STC89C52作為系統(tǒng)控制核心，最大限度的將其具備的資源應(yīng)用到設(shè)計中，既體現(xiàn)了單片機(jī)小系統(tǒng)的應(yīng)用的靈活性，又實(shí)現(xiàn)功能多樣的智能控制。由于采用了單片機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的智能化管理，可實(shí)現(xiàn)對煤氣濃度的動態(tài)監(jiān)控，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，靈敏度高，具有非常重要的市場應(yīng)用價值。在實(shí)際使用中，不同的應(yīng)用場合有著不同的報警濃度下限。 經(jīng)過近一個月的畢業(yè)設(shè)計，使我對集成電路的使用有了更進(jìn)一步的認(rèn)識和了解，要想學(xué)好它要重在實(shí)踐，通過實(shí)踐，我也發(fā)現(xiàn)我的很多不足之處，把所學(xué)習(xí)到的知識融合到一塊還不是想象中的那么簡單，其中涉及了單片機(jī)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、protel 99se等學(xué)科知識，要學(xué)好這門課程還需要更多的努力。 通過實(shí)踐的學(xué)習(xí)，使我對整體的電路設(shè)計有了一個更全面的了解，鍛煉了重全局考慮局部的能力。深刻體會了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，從老師提出設(shè)計要求到完成設(shè)計報告，不斷的完善自己的設(shè)計和電路。在圖書館查資料到寫出具體的實(shí)施方案、畫出電路圖都要認(rèn)真考慮，尋找最優(yōu)的設(shè)計方案。經(jīng)過多次修改最終于實(shí)現(xiàn)了設(shè)計要求。 在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)和課題研究期間，老師們給予我許多悉心的指導(dǎo)和幫助，教給我知識和為人處世的道理。尤其是這次畢業(yè)論文設(shè)計，在這里非常感謝老師在設(shè)計中給我的建議、支持和幫助，非常感謝老師在我寫論文期間對我的引導(dǎo)和啟發(fā)。在整個論文的選題、理論研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計的過程中，自始至終得到了導(dǎo)師老師的悉心指導(dǎo)和深切關(guān)懷。感謝導(dǎo)師對我論文不厭其煩的精心修改，多次耐心地審閱了論文全稿，提出了許多寶貴的意見。還有一只在身邊支持的同學(xué)，在我遇到問題時，他們都盡心為我解答，如果遇到我們都不熟悉的問題，他們都和我一起動手解決。由于老師的支持和同學(xué)的各方配合使我的課題能順利的完成。致謝 在完成本設(shè)計的寫作過程中，我十分感謝我的指導(dǎo)老師。從選題到完成設(shè)計，老師一直都是很悉心的給我講解著在設(shè)計中遇到的各種問題，循循善誘，嚴(yán)格把關(guān)，幫助我開拓設(shè)計思路，并不斷地鼓舞著我，使我感到信心倍增，讓我非常積極地投入到設(shè)計中，不斷地完成設(shè)計中的一個個部分。在此，再次感謝老師在設(shè)計上不斷地給與我?guī)椭?，讓我在大學(xué)里的最后一次的學(xué)習(xí)過程中，充分感受到了自己對學(xué)習(xí)的興趣和熱情，使我能夠圓滿地完成自己的畢業(yè)設(shè)計。 回想大學(xué)四年的時光，仿佛盡在昨天。最后，我還要感謝在我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的家人、各位老師以及我的同學(xué)和朋友。是你們在生活和學(xué)習(xí)上不斷給與我支持、幫助和無微不至的關(guān)懷，是你們不斷地給與了我信心，讓我在人生中一次次堅強(qiáng)地走下去。參考文獻(xiàn) [1]童詩白 華成英 編著《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 高等教育出版社 2011年5月[2]李朝青 編著《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》 北京航天航空大學(xué)出版社 2011年1月[3]馬忠梅 編著 《單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計》 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