【文章內(nèi)容簡介】 單片機結構圖 單片機 STC89C52 主要特性如下： 1. 一個 8 位的微處理器 (CPU)。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)。 3. 單片機的發(fā)展趨勢主要是將 RAM 和 ROM 都集成在其單片機當中，這樣不僅讓用戶進行設計時方便及快捷的同時又提升 對其系統(tǒng)的抗干擾性。 4. 四個 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個口不僅用作輸入，仍可以用作輸出。 5. 兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，對外部事件進行計數(shù)，同樣也可以設置成定時方式，為了實現(xiàn)計算機控制可以根據(jù)計數(shù)或定時的結果。為方便設計串行通信，提供 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器目前就是 52 系列單片機。 6. 目前新推出的單片機都不只 5 個中斷源，比如 SST89E58RD 就有 9 個中斷 14 源。五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 7. 為了提高其指令的執(zhí)行速度，最高允許振蕩頻率為 12MHz。最高允許振蕩頻率達 40MHz， 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U5單片機 圖 32 STC89C52 單片機管腳圖 STC89C52 單片機部分引腳說明 XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；該引腳輸入外部時鐘脈沖 才能 采用外部時鐘電路 。 可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號輸出 才能 檢查振蕩電路是否正常工作。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 腳 )： RST 是 復位信號，輸入端高電平作為有效 。 RST 引腳的第二功能是 VPD,就可以 接入 RST 端， 可以為 RAM 提供備用電源， 為了不讓 存儲在 RAM 中的信息丟失 和刪除 ， 然 而合復位后 方可 繼續(xù)正常運行。 ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存允許信號端。當 8051 上電正常工作后， ALE 引腳 就 不斷 地 向外輸出正脈沖信號。 PSEN(29 腳 )：程序存儲允許輸出信號端。 15 EA/Vpp(31 腳 )：當 EA 引腳 處于 高電平 時候 ， CPU 訪問片內(nèi) EPROM/ROM 且 執(zhí)行其 內(nèi)部程序存儲器中的指 令 代碼 。 P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0口是一個 位準雙向 I/O口。 P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 ， 8 位準雙向 I/O口。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準雙向 I/O口。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準雙向 I/O口。 P3 口每個引腳都有第二功能，如下： ： (RXD)串行數(shù)據(jù)接收。 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。 ： (INT0)外部中斷 0輸入。 ： (INT1)外部中斷 1輸入。 ： (T0)定時 /計數(shù)器 0的外部計數(shù)輸入。 ： (T1)定時 /計數(shù)器 1的外部計數(shù)輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 4 系統(tǒng)單元電路模塊設計 主控制模塊 主控制最小系統(tǒng)電路如圖 15 所示。 單片機最小系統(tǒng)由復位電路、單片機、時鐘電路構成。 單片機的工作電壓范圍：給單片機外界 5V 直流電源，其范圍在 ,單片機中連接方式通常是 20腳 VSS 接電源地端，而 40 腳 VCC 接正極 5V。確定單片機的工作起始狀態(tài)就是復位電路，從而順利完成單片機的啟動過程。完成單片機啟動確定單片機起始工作狀態(tài)就是單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號。 16 10uFC110KR3VCCGNDRESET12Y118pFC318pFC4GNDX1X2RESETX1X2P101P112P123P134P145P15/MOSI6P16/MISO7P17/SCK8RST9P3616P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P3717X218X119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U1 STC89C52GNDVCCRESETDI DOCLKCSBUZZERDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7RSRWENKEY1KEY2123456789R1PM_LED 圖 15 單片主控制電路 顯示模塊 電路 液晶的命令操作腳是 RS、 RW、 EN 接在單片機的 P3^ P3^ P3^7 腳 ,數(shù)據(jù)腳D0～ D7 分別接單片機的的 P1口。具體電路圖如圖 16所示： 圖 16 顯示模塊電路 關于 報警模塊 的設計 本設計中聲光報警電路采用 NPN 型 S8550 三極管驅動，當單片機的 P1^3 口輸出低電平時，三極管的 VEVBVC0。三極管的集電結反偏，發(fā)射結正偏，此時發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出聲光報警，當單片機的 P1^3 口輸出高電平時，三極管截止，聲光報警停止工作。具體電路圖如圖 17 所示 ： 17 12BUUZERVCC2KR2BUZZERQ1S8550GNDLED12KR4 圖 17 報警模塊電路圖 按鍵模塊的設計 可以通過按鍵進行設置空氣質量檢測系統(tǒng)的灰塵參數(shù)。其中一個參數(shù)加鍵，另一個則是參數(shù)減鍵。通過這兩個按鍵（參數(shù)加鍵、參數(shù)減鍵）進行設置。具體電路圖如圖 18 所示： JIAGNDKEY2JIANKEY1 圖 18 按鍵模塊電路圖 粉塵模塊電路 設計 灰塵傳感器是作為經(jīng)常用的空氣凈化器系統(tǒng)，能偶檢測非常細小的顆粒，比如香煙的煙霧，是非常 有效果的。傳感器的第一腳接了一個 220uF 的電解電容和150 歐姆的電阻。第二腳接到單片機的 P32 外部中斷 0 口，第五腳是粉塵濃度的模擬量輸出腳，接在模數(shù)轉換器 ADC0832 的通道 1上。具體電路圖如圖 19 所示： 18 123456PM1GNDPM_LEDGNDCH1VCC150R10220uFC2GNDVCC 圖 19 粉塵模塊電路 電源部分的設計 采用 3 節(jié) V 干電池共 做溫濕度測量控制系統(tǒng)的電源，經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，能夠滿足系統(tǒng)的要求就是單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定，而且電池更換方便。電源接口電路如圖 20，其中 DC5V 為電池接口， SW1 為電源開關， R6為二極管的限流電阻， POWER 為電源指示燈， C5 和 C6 為電源的濾波電容。 231SW1470uFC5104C612DC 5VVCCGNDPOWER2KR6 圖 20 電源接口電路 19 5 系統(tǒng)測試與實現(xiàn) 系統(tǒng)程序流圖 主程序的主要功能是對定時器， LCD1602， ADC0832， GP2Y1010AU0F， I/O 口資源 等所用到的資源進行初始化、對傳感器及 ADC083對按鍵動作的處理的實時電壓值進行換算處理并顯示。主 程序流程見圖 21所示。 圖 21 主 程序流程圖 對 ADC0832 以及粉塵傳感器數(shù)據(jù)處理程序 該部分子程序主要過程： GP2Y1010AU0F通過對當前環(huán)境中的粉塵濃度檢測會有相應的電壓值變化（模擬信號），從而通過 ADC0832的轉化可以得到相關的數(shù)字信號，對已得到的數(shù)字電壓值以及 GP2Y1010AU0F檢出方法，通過數(shù)值計算可以得到當前環(huán)境粉塵濃度，誤差比較小。其程序流程圖如圖 22所示： 20 開 始粉 塵 傳 感 器 將 濃 度轉 化 成 模 擬 電 壓 值送 至 ADC對 粉 塵 傳 感 器 和ADC初 始 化單 片 機 對 ADC轉 化后 的 數(shù) 字 信 號 進 行換 算得 到 最 終 值 并 送 至LCD顯 示結 束 圖 22 傳感器數(shù)值處理程序流程圖 仿真電路 為了測試軟件，我們 一般軟件開發(fā)要進行仿真電路，這樣有方便又能夠檢測電路是否能夠達到的效果，避免在硬件上的錯誤，該仿真電路就是通過所有用的單元電路設計組合到一起，再通過仿真軟件 ISIS 來進行仿真，看能否軟件上能達到效果，一個畢業(yè)設計首先是要軟件上沒有錯誤，才能在硬件上面跑，這樣做出來的產(chǎn)品就不會有什么錯誤，在仿真軟件找到自己要的元器件，根據(jù)電路圖在進行仿真從而達到檢測的效果，我的仿真電路如圖 23 所示： 21 圖 23 仿真軟件 軟件跟硬件結合 軟件是一個產(chǎn)品的控制指 揮系統(tǒng)，這個是非常重要的，你要做的什么動作都要通過軟件設計從而能夠達到你想要的效果，通過運動 C 語言在 Keil4 軟件開發(fā)壞境中，設計出了檢測 檢測系統(tǒng)并且編譯沒有錯誤，再通過仿真軟件也能實現(xiàn)同樣的功能，軟件已經(jīng)做好，接下來就要跟硬件結合到一起。通過單片機把程序燒錄到單片機的芯片，再把芯片安裝到硬件上面，該硬件是自己動手焊接的，如圖 24 焊接圖所示，并且能產(chǎn)生正確的效果，如圖 25 實物效果圖所示： 22 如圖 24 焊接圖 如圖 25 實物效果圖 23 測試結果分析 根據(jù)實物測試結果分析，如圖 實物效果圖所示，該圖就是測試室內(nèi)環(huán)境的PM 值，現(xiàn)在是 38ug/m3,測試的結果是 best，沒有超過剛開始 設置范圍 200ug/m3，所以現(xiàn)在空氣的質量是健康無害的，該結果是通過 ADC0832 硬件測試的結果再通過模數(shù)轉換再通過軟件分析從而能夠在液晶顯示屏上看到我們測試的數(shù)據(jù)結果，該結果準確無誤。 系統(tǒng)實現(xiàn) 系統(tǒng)最后實現(xiàn)的功能就是基于 51 單片機的 檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，系統(tǒng)通過軟件和硬件最后能實現(xiàn)檢測，該系統(tǒng)主要由粉塵傳感器，按鍵，電源，STC89C52， LED 顯示燈，蜂鳴器報警等組成，軟件是通過單片機燒錄到 STC89C52中，最后通過組裝，反復驗證，最后能夠達到總個系統(tǒng)的實現(xiàn)與功能的實現(xiàn)。