【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成，有三條地址輸入線。該芯片內(nèi)部還有便于和微機(jī)數(shù)據(jù)總線相連的三態(tài)輸出鎖存器。 圖4 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) 外部特性ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如下圖所示：各引腳功能如下：IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。D0～D7：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V。GND：地。 ADC0809的應(yīng)用 ADC0809的工作過程首先輸入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?，指示A/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)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式：（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。當(dāng)檢測(cè)到酒精氣體時(shí)，氣體傳感器的電阻變小，則ADC0809的模擬輸入端IN0的電壓變大。采用查詢方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受，然后將數(shù)據(jù)通過三位8段數(shù)碼管顯示。 表1 ADC0809通道地址ADDCADDBADDA選通000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7 A/D轉(zhuǎn)換電路及時(shí)序圖 (1)A/D轉(zhuǎn)換電路 (2)時(shí)序圖 單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300M的高速單片機(jī)。 單片機(jī)的分類根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為： (1)通用型/專用型這是按單片機(jī)適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。 (2)總線型/非總線型這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。 (3)控制型/家電型這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 單片機(jī)的選擇根據(jù)實(shí)際需要，本系統(tǒng)選用的是以8051為內(nèi)核的低功耗AT89S51單片機(jī)。它是高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器，既可在線編程也可以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KBFlash閃存存儲(chǔ)器，128B內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。STC12C5A60S2芯片有40條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖5所示。 圖5 AT89S51芯片引腳圖各引腳功能如下：VCC：AT89S51電源正端輸入，接+5V。GND：接地。XTAL1：輸入到單片機(jī)內(nèi)部振蕩器的反相放大器。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。P0口：8位漏極開路的。使用片外存儲(chǔ)器時(shí)，作低八位地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL上拉電阻。P1口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口。P2口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ROM及RAM）時(shí)，輸出高8位地址?？梢则?qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口：8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電路，提供各種替代功能：(1)：RXD串行口輸入口；(2)：TXD串行口輸出口；(3)：外部中斷0輸入；(4)：外部中斷1輸入；(5)：T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入；(6)：T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入；(7)：低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫選通；(8)：低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。RST：復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。/VCC：片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。高電平時(shí)選擇片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，低電平時(shí)程序存儲(chǔ)器全部在片外而不管片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器。ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)，輸出。ALE以1/6的振蕩頻率固定速率輸出，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用作外部定時(shí)脈沖。 AT89S51特性 AT89S51在工藝上進(jìn)行了改進(jìn)，成本降低，而且將功能提升,增加了競(jìng)爭(zhēng)力。AT89S51單片機(jī)是低功耗的、具有4KB在線課編程Flash存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用80C51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。片內(nèi)的Flash可允許在線重新編程，也可使用非易失性存儲(chǔ)器編程。它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個(gè)芯片上，形成了功能強(qiáng)大、使用靈活和具有較高性能性價(jià)比的微控制器。AT89S51/LS51具有如下特性：(1)指令架構(gòu)：CISC（復(fù)雜指令）(2)最大吞吐量：3MIPS(3)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器含有4KB的Flash存儲(chǔ)器，允許在線編程，檫寫周期可達(dá)1000次(4)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含128字節(jié)的RAM(5)I/O口具有32根可編程I/O線(6)具有兩個(gè)16位I/O(7)中斷系統(tǒng)具有6個(gè)中斷源、5個(gè)終端矢量、2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)(8)串行口是一個(gè)全雙工的串行通信口；具有兩個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1(9)低功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式(10)包含3級(jí)程序鎖定位(11)，(12)振蕩器頻率033MHz（AT89S51），016MHz(AT89LS51)(13)具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器（WatchDog）(14)靈活的在線片內(nèi)編程模式（字節(jié)和頁編程模式）(15)具有斷電標(biāo)志模式POF(16)具有6個(gè)中斷源,2個(gè)計(jì)數(shù)/定時(shí)器，和1個(gè)串口 AT89S51最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括包括電源、晶振和復(fù)位電路三個(gè)部分。這是使單片機(jī)正常工作的必要外圍電路部分。針對(duì)不同型號(hào)的單片機(jī)在最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)上會(huì)有一些差別。對(duì)于選用的AT89S51單片機(jī)，其最小應(yīng)用系統(tǒng)如下圖所示： (1)對(duì)于電源部分： ～。因此，單片機(jī)的引腳40對(duì)應(yīng)的VCC接到+5V電源的正極，引腳10對(duì)應(yīng)的GND接到+5V電源的接地端，為AT89S51單片機(jī)提供正常的工作電壓。 (2)對(duì)于復(fù)位電路：AT89S51技術(shù)資料給出，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，所以復(fù)位電路的設(shè)計(jì)很有必要。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式，本設(shè)計(jì)選用按鍵電平復(fù)位方式。如圖7所示，10μF的電容C3與270Ω的電阻并聯(lián)后再與一個(gè)10KΩ的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接至引腳RST。,但復(fù)位鍵按下后，電容和電阻選用的參數(shù)值能夠保證給復(fù)位端RST提供大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號(hào)。 (3)對(duì)于晶振電路：AT89S51單片機(jī)中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳19對(duì)應(yīng)的XTAL1和18對(duì)應(yīng)的XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。如圖8所示，石英晶體及電容C1和C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。石英晶體的兩端分別接到引腳XTAL1 和引腳XTAL2，同時(shí)石英晶體的兩端分別接一個(gè)電容C1和C2，電容的另一端接地。對(duì)于外接電容C1和C2的大小雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小還是會(huì)對(duì)振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來一定的影響。根據(jù)技術(shù)資料的推薦，使用石英晶體推薦電容容量為30pF177。10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為40pF177。10pF。因?yàn)殡娐分薪拥氖鞘⒕w，所以設(shè)計(jì)中接的兩個(gè)電容C1和C2的容量都為33pF。 顯示模塊 發(fā)光二極管顯示電路