【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平的 時(shí)間應(yīng)該在 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上，若時(shí)鐘頻率為 6MHz,則復(fù)位信號(hào)至少應(yīng)持 續(xù) 4us 以上，才可以使單片機(jī)可靠復(fù)位。 復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器 PC[15]的值是 0000H 說(shuō)明： AT89S51 單片機(jī)的程序起始位置是在內(nèi)存的 0000H，也就是說(shuō)程序的第一條指令 必須存入內(nèi)存的 0000H 單元，程序才可能在復(fù)位后，直接運(yùn)行。只要 Vcc上升時(shí)間不超過(guò) 1ms，通過(guò)在 Vcc 和 RST 引腳之間一個(gè) 10uF 電容， RST 和 Vss 引腳（即地）之間加一個(gè) 10kΩ 的電阻，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即打開(kāi)電源就可以自動(dòng)復(fù)位。也可以進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，在 Vcc 和 RST 引腳之間接一個(gè)按鍵，即可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位電路可以參考圖 32： 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) （說(shuō)明） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 32 單片機(jī)復(fù)位電路 2）程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部 ROM、外部 ROM或者同時(shí)放在內(nèi)外 ROM中。若程序全部放 在外部 ROM中（如對(duì) 8031），則應(yīng)使 EA=0；否則，可令 EA=1。由于復(fù)位后 PC=0000H,所以程序的執(zhí)行總是從地址 0000H開(kāi)始的。但真正的程序一般不可能從 0000H 開(kāi)始存放，因此，需要在 0000H 單元開(kāi)始存放一條轉(zhuǎn)移指令，從而使程序跳轉(zhuǎn)到真正的程序入口地址。 3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個(gè)按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。 序返回至少要在執(zhí)行一條指令后才能重新進(jìn)入中斷。將外加脈沖加到 INT0 輸入，平時(shí)為低電平。通過(guò)編程規(guī)定 INT0 信號(hào)是低電平有效，因此不來(lái)脈沖時(shí)總是處于響應(yīng)中斷的狀態(tài)。在中斷服務(wù)程序中要安排這樣的指令： JNB ；若 INT0=0， 不往下執(zhí)行 JB ；若 INT0=1， 不往下執(zhí)行 RETI； 返回主程序執(zhí)行一條指令 4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)， VPD 應(yīng)該保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間（約 10ms），以保證振蕩器的起振和達(dá)到穩(wěn)定，然后重新開(kāi)始正常工作。 在掉電方式下， CPU 暫時(shí)不工作，但也隨時(shí)準(zhǔn)備恢復(fù)工作。 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì) 直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器、整流電路、濾 波電路和穩(wěn)壓電路所組成，以前電子設(shè)備中的穩(wěn)壓器大都由分立元器件構(gòu)成，現(xiàn)在研制成功了各種集成穩(wěn)壓器。下面簡(jiǎn)單介紹本設(shè)計(jì)使用到的電源器件：三端固定式集成穩(wěn)壓器。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) （說(shuō)明） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) 三端固定式集成穩(wěn)壓器 三端固定式集成穩(wěn)壓器有 78XX/79XX 系列，它是固定輸出電壓式穩(wěn)壓器，片內(nèi)有過(guò)流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，外接兩只電容就可以簡(jiǎn)單構(gòu)成穩(wěn)壓電路，如圖 41 所示。當(dāng)輸入電壓 Vi、 輸出電流 Io 或溫度變化時(shí)，輸出電壓 Vo 可保持不變；另外當(dāng)輸出短路，可使輸出電流 Io 現(xiàn)在為一定值；若集成穩(wěn)壓器過(guò)熱，則穩(wěn)壓器停止工作，也避免穩(wěn)壓器遭到損 壞。圖中 C1 用以抑制過(guò)電壓，抵消因輸入線過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的電感效應(yīng)并消除自激振蕩； C2 用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，即瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。 C1， C2 一般選用滌綸電容 ， 容量為 μ F 或者幾個(gè) μ F。安裝時(shí)，兩電容應(yīng)直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。 78XX 系列為正電壓輸出， 79XX 為負(fù)電壓輸出，各自有 100mA、 500mA 和 三個(gè)系列。 78XX 系列和 79XX 系列的管腳配置不同，在接線的時(shí)候要特別注意。 三端穩(wěn)壓器的三端是輸入端 Vi、輸出端 VO和公共端 COM，使用公共端通常接地 。它的內(nèi)部有效電路由調(diào)整管、保護(hù)電路、控制電路和誤差放大器等組成， VoCOM 間電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，工作時(shí)經(jīng)常保持一致，當(dāng)輸入電壓 Vi 或輸出電流 Io 變化時(shí)，使輸出Vo 保持穩(wěn)定。 三端穩(wěn)壓器為了使電路能穩(wěn)定工作，在輸入端和輸出端分別接入電容。輸入端穩(wěn)定電容是當(dāng)穩(wěn)壓器輸入阻抗降低時(shí)，防止發(fā)生震蕩，可采用 ～ 1uF 的陶瓷電容 ,在應(yīng)用中一般要在輸入端前加一個(gè)電解電容，即平滑電容。當(dāng)平滑電容距離穩(wěn)壓器很近時(shí)，可以省掉陶瓷電容。輸出端電容也是穩(wěn)定電容，對(duì)于降低輸出紋波、輸出噪聲及負(fù)載電流變化的影響有很好的效果， 采用 ～ 1uF 的陶瓷電容就可以了。 電源電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)以上所介紹的參數(shù)，本系統(tǒng)所用 +5V 電源采用 7805 穩(wěn)壓管，將由變壓器送出來(lái)的 9V 交流電壓變成 5V 直流電壓。本電路使用整流全橋?qū)?9V交流電壓進(jìn)行整流，然后經(jīng)過(guò)濾波電路送入 7805 穩(wěn)壓管，從而得到穩(wěn)定的 +5V 直流電壓。電路圖如 圖 33 所示： 本電路工作時(shí)，先將插頭接到 220V 市電上，由開(kāi)關(guān)接通電源，此時(shí)，紅色發(fā)光二極管工作顯示電源接通狀態(tài)。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) （說(shuō)明） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 11 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 33 系統(tǒng) +5V電源電路設(shè)計(jì) 信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì) 氣敏傳感元件特性 (1)靈敏度特性 氣敏元件的靈敏度特性 ,是表征氣敏器件對(duì)檢測(cè)氣體敏感程度的指標(biāo) .半導(dǎo)體氣敏元件對(duì)多種可燃性氣體和液體蒸汽都有敏感性能 ,其靈敏度視氣體和液體蒸汽不同而有所不同 .器件靈敏度雖各有差異 ,但它們都遵循共同規(guī)律 ,即氣敏元件阻值與檢測(cè)氣體濃度成對(duì)數(shù)關(guān)系變化： logRc=+n (41) 式中 n 與氣體檢測(cè)靈敏度有關(guān)，除了隨材料和氣體種類(lèi)不同而變化外，還會(huì)由于測(cè)量溫度和添加劑的不同而發(fā)生大幅度變化。 m 為氣體的分離度，隨氣體濃度變化而變化 。 (2)溫濕度特性 半導(dǎo)體氣敏元件敏感原理是基于敏感體 表面的吸附反應(yīng) ,所以易受環(huán)境溫度、濕度影響 .由于氣敏器件與環(huán)境溫濕度有一定依賴(lài)關(guān)系 ,所以在需要較高精度和可靠性的應(yīng)用中 ,在電路中要加入溫濕度補(bǔ)償 .濕度傳感器的昂貴價(jià)格限制了濕度補(bǔ)償?shù)牟捎茫话銉H作溫度補(bǔ)償即可取得較好效果。 (3)加熱特性 半導(dǎo)體氣敏元件需要在加熱狀態(tài)下工作 ,加熱溫度影響器件的性能 ,加熱功率變化 ,元件電阻及靈敏度也相應(yīng)的有所變化，所以傳感器的工作電源應(yīng)使用穩(wěn)壓電源。 (4)初期恢復(fù)特性 : 氣敏元件在不通電狀態(tài)下存放后 ,再通電時(shí)并不能立即投入正常工作 ,其電阻值會(huì)有無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) （說(shuō)明） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) 一段急劇變化過(guò)程 ,而后趨于穩(wěn)定 .元件由通電至趨于穩(wěn)定的時(shí)間稱(chēng)為初期恢復(fù)時(shí)間。初期恢復(fù)時(shí)間與元件種類(lèi)、存放時(shí)間和存放環(huán)境狀態(tài)有關(guān)；一般不通電存放時(shí)間長(zhǎng) ,初期恢復(fù)時(shí)間亦長(zhǎng)，但一般都在 5 分鐘以內(nèi)。由于這種影響使得氣體檢漏儀或報(bào)警器在通電初期即使沒(méi)有檢測(cè)氣體 ,也會(huì)觸發(fā)報(bào)警 ,即所謂通電初期誤動(dòng)作 .為此 ,在設(shè)計(jì)報(bào)警器電路時(shí) ,可采取適當(dāng)措施 ,設(shè)法消除這種誤動(dòng)作現(xiàn)象或避免這種影響 . (5)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性 半導(dǎo)體氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的金屬氧化物制成的，因此它具有優(yōu)秀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá) 3 年以上。 信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì) 根據(jù) QMN5 的性能參數(shù)以及以上所述參數(shù)，可知 將 信號(hào)采集 放大 的關(guān)鍵是將 QMN5的可變阻值轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥Ｒ虼吮驹O(shè)計(jì)使用了 LM358 運(yùn)算放大器。 信號(hào)采集放大電路如下圖 34 所示： 圖 34 信號(hào)采集放大電路 ADC0809 的介紹 由于 AT89S51 內(nèi)部沒(méi)有 A/D 轉(zhuǎn)換，我們?cè)诎严鄳?yīng)的濃度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠被單片機(jī)所識(shí)別的數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，需要用到芯片 ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)用軟件產(chǎn)生進(jìn)行其它輸出。 ADC0809 的引腳功能 ： 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) （說(shuō)明） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 13 頁(yè) 共 31 頁(yè) （ 1） IN0～ IN7： 8 路模擬輸出端。 A、 B、 C 的狀態(tài)字決定在 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)用哪個(gè) 模 擬輸入端輸入。 （ 2） ALE（ 22 腳）：地址鎖存器允許信號(hào)輸入端。當(dāng)它為高電平時(shí)，地址信號(hào)進(jìn)入 地址鎖存器中 （ 3） CLOCK（ 10 腳）：外部時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘頻率典型值為 640KHZ，允許范圍為10KHZ 到 1280KHZ。時(shí)鐘頻率低時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換速度也降低。 （ 4） START（ 6 腳）： A/D 轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。有效信號(hào)為一正脈沖。在脈沖上升沿， A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)部寄存器均被清零在下降沿開(kāi)始 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 5） EOC（ 7 腳）： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。在 START 信號(hào)上升沿之后的 0～ 2us+8 個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間內(nèi)， EOC 變?yōu)榈碗娖?。?dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 立即輸出一個(gè)（正）階躍信號(hào)，可用來(lái)作為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束的查詢信號(hào)或中斷的請(qǐng)求信號(hào)。 （ 6） OE（ 9 腳）：輸出允許信號(hào)。當(dāng) OE 輸入高電平信號(hào)時(shí)，三態(tài)輸出鎖存器將 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。 （ 7） D0～ D7：數(shù)字量輸出端。 D0 為最低有效位（ LSB）， D7 為最高有效位（ MSB）。 （ 8） 1 16 腳 REF（ +）、 REF（ ）：正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端?；鶞?zhǔn)電壓的中心值（ VREF （ +） +VREF（ ）） /2 應(yīng) 接近于 Vcc/2，其偏差值不應(yīng)該超過(guò) 。正負(fù)基準(zhǔn)電壓的典型值分別為 +5V 和 0V。 （ 9） Vcc（ 11 腳）、 GND（ 13 腳）：電源電壓輸入端。 ADC0809 的工作過(guò)程是：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?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(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 顯示器電路的設(shè)計(jì) 顯示模塊 LCD1602 (1) LCD1602 模塊驅(qū)動(dòng)： 通常不接 LCD 的背光 ,因?yàn)椴捎帽彻獾脑?,需要的電流太大 ， 從而會(huì)造成穩(wěn)壓管發(fā)熱特別厲害引腳說(shuō)明 ： RS：寄存器選擇輸入端； 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) （說(shuō)明） 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) RS＝ 0,如果是寫(xiě)狀態(tài) ,指向指令寄存器 ,如果是讀 ,指向地址計(jì)數(shù)器 RS＝ 1， 不管是寫(xiě)狀態(tài)還是讀狀態(tài) ,指向數(shù)據(jù)寄存器 RW：為 0：寫(xiě)狀態(tài) ； 為 1：讀狀態(tài) ； E：使能型號(hào)輸入端 ,讀狀態(tài) ,高電平有效 。寫(xiě)狀態(tài) ,下降沿有效 注意常用的命令： 0x01： 清屏 0x38： 8 位數(shù)據(jù)傳送（ 0x28， 4 位數(shù)據(jù)傳送） 0x0C： 開(kāi) LCD ； 0x08