【文章內容簡介】 9C51 的時鐘電路出現脈沖之后掌控指令準確的發(fā)生動作。 CPU 掌控信號掌控指令發(fā)生動作的時間順序為 AT89C51 的時序 。 AT89C51 內部電路要按時序進行運行須在時鐘信號下才可以 ,可以保證各個部件同步運行。外部時鐘與內部時鐘為 AT89C51 時鐘的兩類形式。 內外部形式之時鐘電路如圖 4(a)和 4(b)。運用外面的振蕩脈沖連接到 XTAL1或者 XTAL2 是 外部時鐘的形式。 HMOS 與 CHMOS 單片機的外面的時鐘信息接進去的形式是相異的。 RXD 接地 ,TXD 接入外部振蕩器。外部振蕩信號選擇頻率低于 12MHz的信號因為它沒有特別的條件 ,僅僅保證脈沖寬度。片內發(fā)生器出現兩相時鐘 P1 與P2,提供給 AT89C51 應用 。這里選用內部方式的時鐘電路。 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 11 (a) 內部方式時鐘電路 (b) 外部方式時鐘電路 圖 4 時鐘電路 復位電路 AT89C51 初始化動作是復位 。 AT89C51 上電后 ,首先就是復位 ,其效果就是讓 CPU 與系統的其他元件還原為一個明確的初始形態(tài) ,在此基礎上就行下一步動作。因此 ,復位是一個很重要的操作。但是 AT89C51 自身是不可以來復位的 ,需要結合外部復位電路才可以完成。 手動復位和上電復位是外部復位的兩類形式。 上電復位是利用充電實現的。如圖 5(a),復位電路的參數被給出。 按鍵手動復位有按鍵電平和按鍵脈沖復 位兩種形式。如圖 5(b)為按鍵電平復位 ,圖 5(c)為按鍵脈沖復位。在復位按鍵按下后 ,通過小電阻復位端和電源連通 ,馬上放電 ,RST 轉變成高電平 ,在復位按鍵釋放后 ,經過電源給電容的再次充電 ,RST 引腳產生復位正脈沖 ,RC 電路時間常數決定了延續(xù)的時間長短。這里選用按鍵電平復位。 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 12 (a) 上電復位 (b) 按鍵電平復位 (c) 按鍵脈沖復位 圖 5 復位電路 按鍵電路設計 按鍵接低的方式被本設計運用，用來讀取按鍵， AT89C51 初始時，因為是高電平，在 按鍵按下的時候，會給 AT89C51 一個低電平，信號被 AT89C51 進行處理。 口的電平高低被單片機 I/O口獲取作為判斷是不是有按鍵按下是獨立式鍵盤的實現方法。連接地的端口是常開按鍵，單片機的一個 I/O 口與另一端口連接，把這個 I/O 口置為高電平在程序開始時，這個高電平被 I/O 口保衛(wèi)在通常沒有鍵按下的時候。在有鍵按下的時候， I/O 口轉變成低電平由于 I/O 口與地的短路。按鍵松開后， I/O 口依舊維持在高電平因為 AT89C51 內部的上拉電阻使然。如果我們想知道有沒有按鍵動作的發(fā)生，只要在程序中查找這個 I/O 口的電平狀 態(tài)就行了。 本設計有三個按鍵，用于設置溫度與濃度上限，上鍵 K1 是設置鍵，用于設置溫度和煤氣濃度上限，一端接單片機 端口，一端接地，中間鍵 K2 是加值鍵，用于增高溫度或者煤氣濃度的報警值，一端接單片機 端口，一端接地，下鍵 K3 是減值鍵，用于減低溫度或者煤氣濃度的報警值，一個端口連接單片機 端口，另一端口接地。按鍵電路如圖 6。 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 13 圖 6 按鍵電路 信號采集電路設計 氣體信號采集電路的設計 (1)MQ2 傳感器 SnO2 是 MQ2 氣體傳感器所應用的原料，其在干凈的空氣的導電率 是十分低的。隨著煤氣濃度的增加，傳感器的電導率也隨之增加。電導率的變化通過分壓電路的轉換輸出的電壓信號和煤氣濃度相濃度照應。 MQ2 實物圖如圖 7。 圖 7 MQ2 氣敏傳感器實物 在對液化氣、丙烷、天然氣、氫氣以及其它可燃蒸汽檢測中 MQ2 氣敏傳感器的靈敏度較高。 圖 8 中縱坐標是傳感器的電阻比 (Rs/Ro),橫坐標是氣體濃度。 Rs 代表傳感新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 14 器在不同濃度氣體中的電阻值。 Ro 代表傳感器在 1000ppm氫氣中的電阻值 [6]。 靈敏度特性 : 圖 8 傳感器典型的靈敏度特性曲線 圖 9 是傳感器典型的溫度、濕度特性曲線 。圖中縱坐標是傳感器的電阻比(Rs/Ro)。 Rs 代表在有 1000ppm 丙烷，不同溫 /濕度下傳感器的電阻值。 Ro 代表在有 1000ppm 丙烷， 20℃ /65%RH 要求下傳感器的電阻值 [7]。 圖 9 溫度、濕度特性曲線 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 15 圖 10 傳感器 基本測試電路 圖 10 是傳感器的基本測試電路。該傳感器需要施加 2 個電壓 :給傳感器供給特殊的運行溫度的加熱器電壓 (VH),測試電壓 (VC),來檢測電阻 (RL)兩端的電壓(VRL)。 圖 11 MQ2 原理圖 (2)氣體信號采集電路 本次設計中 ,用作信號采集器件的是 MQ2氣體 傳感器 ,器件的 4 腳被接到 +5V 電源的正極 , 6 腳被接到地。被收集到的信號經 1k? 電阻 R1 之后傳遞給 ADC0809 的模擬輸入端 ,R2 作用是調整輸出信號。具體電路連接如圖12 所示。 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 16 圖 12 信號采集電路 溫度信號采集電路的設計 (1)溫度傳感器 DS18B20 外加不銹鋼保護管封裝 的 DS18B20 可組網數字溫度傳感器芯片， 其優(yōu)點有體積小 ， 耐 性好 ， 便捷 ，封裝 方式多等 ， 主要 用于 各類較 小 環(huán)境裝置 數字測溫 與控制 方面 。單線接口 的形 式 是其 獨 特的 ，僅需一條口線 就 可 以完成 微處理器 和DS18B20 的雙向通訊 ； － 55℃ ～＋ 125℃ 是 其溫度測量 范圍， ℃ 是其的 固定的測溫分辨率 ；還 支持多點組網 的 功能 ；獨 一的三線 上 可以并聯多個 DS18B20，完成多處 溫 度的測量； 工作電源 為 3～ 5V/DC； 在使用中不需要任何外圍元件 [8]。 DS18B20 的性能特點如下： 1)選擇 DALLAS 公司 單線接口 的形式是 獨 有的 ， 只 需一條口線 就能夠完成 微處理器 和 DS18B20 的雙向通訊 ； 2)在使用中不需要任何外圍元件； 3)+～ + 是 供電電壓領域，可用數據線為其供電； 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 17 4)測溫范圍： 55～ +125℃ 。固有測溫分辨率是 ℃ ； 5)用戶可自設定報警的上下限值； 圖 13 為 DS18B20 引腳圖。 圖 13 DS18B20 引腳圖 各引腳功能為： I/O 是數據輸入 /輸出端 (即單線總線 )，是漏極開路輸出，外接 上拉電阻，平常是高電平。 UDD 是能夠選擇的外部電源端，不用的時候接地，GND 是地， NC 為 空腳 [9]。 (2)溫度信號采集電路 圖 14 溫度信號采集電路 A/D 轉換部分電路設計 模數轉換芯片 ADC0809 ADC0809 模數轉換 芯片有 28 條引腳，雙列直插式 封裝 方式被其運用 ，如圖新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 18 15 所示。 其 各引腳功能 如下： 圖 15 ADC0809 引腳圖 IN0～ IN7： 8 路模擬量 的 輸入端。 21～ 28： 8 位數字量 的 輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址 的 輸入線， 被 用于選通 8 路模擬輸入 其中的一路 。 ALE：地址鎖存 的 允許信號，輸入高電平 管用 。 START：輸入端 ，用于 A/D 轉換 開 啟脈沖， 要讓它開動 (0809 復位 由于 脈沖上升沿，啟動 A/D 轉換 由于 下降沿 )得 輸 進去 正脈沖 (最 少 100ns 寬 )。 EOC： 完成 信號，輸出 端 ，當轉換 完成的時候 ， 這個端口會 輸出 來 一個高電平 (工作時是 低電平 )。 OE： 數據出 來的 允許信號，輸入高電平 管用 。 想要 打開輸出 的 三態(tài)門，出來 數字量 就要在 A/D 轉換 完成 時， 這個 端 口 輸 進去 一個高電平。 CLK：時鐘脈沖 的 輸入端。不高于 640KHZ 是 時鐘頻率 的 要求。 REF(+)、 REF()：基準電壓。 Vcc：電源，單一 +5V。 GND：地 [10]。 怎樣 確 定 A/D 轉換的 實現是 數據傳 遞 的關鍵問題， 要來傳遞， 只有 明確實現 后 才可以 ?？刹捎孟?面 三種方式。 (1)定時傳送方式 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 19 就 A/D 轉換器 來說，轉換時間是固定 與 已知 的 技術指標。 因 此 策劃 延時 的子程序 ， 移 用 這個 子程序 在模 /數 轉換 開始之 后，轉換 一 定已經 實現，只要 延遲時間到 了 ，接 下來 可 以來遞送 數據 。 (2)查詢方式 轉換完成的 形態(tài)信息在模 /數 轉換芯片 上也 有 說明 。 想要知道 轉換 是不是實現，下一步的數據遞送能夠運 用查詢 的形式 ，測試 EOC 的 形態(tài) 。 (3)中斷方式 中斷請求 信號 是表示 轉換 實現 的狀態(tài)信號 (EOC)，數據 的傳遞用 中斷 的形式 。想要 通過指令 來 數據傳 遞 ，只 有 確定轉換完成， 無論運 用上 面的何種 方 法 。第一步發(fā)送的 口地址并以信號 管用的時候 ， OE信號 就有作用 ， 將 轉換 的 數據 傳遞到 數據總線 ， 使 AT89C51 采納。 A/D 轉換電路 由 MQ2 氣體 傳感器收集的電信號連接電阻之后連接模數轉換芯片ADC0809 的 IN0 端口； ADC0809 的 ADD A、 ADD B、 ADD C 和 VREF()端接地；VREF(+)接 5V電壓； ALE 端接 START 接單片機的 端口； BOC 端口接單片機 ； CLOCK接單片機 ALE端口； OUT1OUT8分別連接單片機的 端口；用作用是收集轉化為的數字信號； OE端連接 端口。詳細的電路銜接方 法如圖 16 所示。 圖 16 A/D 轉換部分 新鄉(xiāng)學院本科畢業(yè)論文（設計） 20 顯示部分電路的設計 LCD1602 顯示屏 在 AT89C51 的人和機器交流層面中 ,液晶顯示器、發(fā)光管、 LED 數碼管是輸出方法的普通幾類。 LCD1602 顯示有幾個突出特點 : (1)顯示質量高； (2)數字式接口； (3)體積小、重量輕； (4)功耗低。 耗能低是液晶顯示器的顯著特點 ,內部的電極和驅動 IC 是主要耗能部件 ,耗所以用的電量就比其他的要少一些。 1602 字符型 LCD 簡介 字符型液晶顯示模塊是特地展示字母、數字、符號等點陣式 LCD,現在普 遍應用 16*1,16*2,20*2 與 40*2 等類型 [