【文章內(nèi)容簡介】 時復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，高電平的 時間應該在 24 個時鐘周期以上，若時鐘頻率為 6MHz,則復位信號至少應持 續(xù) 4us 以上，才可以使單片機可靠復位。 復位后，程序計數(shù)器 PC[15]的值是 0000H 說明： AT89S51 單片機的程序起始位置是在內(nèi)存的 0000H，也就是說程序的第一條指令 必須存入內(nèi)存的 0000H 單元，程序才可能在復位后，直接運行。只要 Vcc上升時間不超過 1ms，通過在 Vcc 和 RST 引腳之間一個 10uF 電容， RST 和 Vss 引腳（即地）之間加一個 10kΩ 的電阻，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即打開電源就可以自動復位。也可以進行手動復位，在 Vcc 和 RST 引腳之間接一個按鍵，即可以實現(xiàn)手動復位。復位電路可以參考圖 32： 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) （說明） 設 計 說 明 書 第 9 頁 共 31 頁 圖 32 單片機復位電路 2）程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部 ROM、外部 ROM或者同時放在內(nèi)外 ROM中。若程序全部放 在外部 ROM中（如對 8031），則應使 EA=0；否則，可令 EA=1。由于復位后 PC=0000H,所以程序的執(zhí)行總是從地址 0000H開始的。但真正的程序一般不可能從 0000H 開始存放，因此，需要在 0000H 單元開始存放一條轉(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入中斷。將外加脈沖加到 INT0 輸入，平時為低電平。通過編程規(guī)定 INT0 信號是低電平有效，因此不來脈沖時總是處于響應中斷的狀態(tài)。在中斷服務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，單片機的耗電降至最小。當電源恢復時， VPD 應該保持足夠長的時間（約 10ms），以保證振蕩器的起振和達到穩(wěn)定，然后重新開始正常工作。 在掉電方式下， CPU 暫時不工作，但也隨時準備恢復工作。 系統(tǒng)電源的設計 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，以前電子設備中的穩(wěn)壓器大都由分立元器件構成，現(xiàn)在研制成功了各種集成穩(wěn)壓器。下面簡單介紹本設計使用到的電源器件：三端固定式集成穩(wěn)壓器。 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) （說明） 設 計 說 明 書 第 10 頁 共 31 頁 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)有過流保護和過熱保護功能，外接兩只電容就可以簡單構成穩(wěn)壓電路，如圖 41 所示。當輸入電壓 Vi、 輸出電流 Io 或溫度變化時，輸出電壓 Vo 可保持不變；另外當輸出短路，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 用以抑制過電壓，抵消因輸入線過長產(chǎn)生的電感效應并消除自激振蕩； C2 用以改善負載的瞬態(tài)響應，即瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。 C1， C2 一般選用滌綸電容 ， 容量為 μ F 或者幾個 μ F。安裝時，兩電容應直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。 78XX 系列為正電壓輸出， 79XX 為負電壓輸出，各自有 100mA、 500mA 和 三個系列。 78XX 系列和 79XX 系列的管腳配置不同，在接線的時候要特別注意。 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、保護電路、控制電路和誤差放大器等組成， VoCOM 間電壓與基準電壓進行比較，工作時經(jīng)常保持一致，當輸入電壓 Vi 或輸出電流 Io 變化時，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)定電容是當穩(wěn)壓器輸入阻抗降低時，防止發(fā)生震蕩，可采用 ～ 1uF 的陶瓷電容 ,在應用中一般要在輸入端前加一個電解電容，即平滑電容。當平滑電容距離穩(wěn)壓器很近時，可以省掉陶瓷電容。輸出端電容也是穩(wěn)定電容，對于降低輸出紋波、輸出噪聲及負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。 電源電路的設計 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交流電壓進行整流，然后經(jīng)過濾波電路送入 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，先將插頭接到 220V 市電上，由開關接通電源，此時，紅色發(fā)光二極管工作顯示電源接通狀態(tài)。 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) （說明） 設 計 說 明 書 第 11 頁 共 31 頁 圖 33 系統(tǒng) +5V電源電路設計 信號采集放大電路的設計 氣敏傳感元件特性 (1)靈敏度特性 氣敏元件的靈敏度特性 ,是表征氣敏器件對檢測氣體敏感程度的指標 .半導體氣敏元件對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氣體濃度成對數(shù)關系變化： logRc=+n (41) 式中 n 與氣體檢測靈敏度有關，除了隨材料和氣體種類不同而變化外，還會由于測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 半導體氣敏元件敏感原理是基于敏感體 表面的吸附反應 ,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關系 ,所以在需要較高精度和可靠性的應用中 ,在電路中要加入溫濕度補償 .濕度傳感器的昂貴價格限制了濕度補償?shù)牟捎?，一般僅作溫度補償即可取得較好效果。 (3)加熱特性 半導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的有所變化，所以傳感器的工作電源應使用穩(wěn)壓電源。 (4)初期恢復特性 : 氣敏元件在不通電狀態(tài)下存放后 ,再通電時并不能立即投入正常工作 ,其電阻值會有無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) （說明） 設 計 說 明 書 第 12 頁 共 31 頁 一段急劇變化過程 ,而后趨于穩(wěn)定 .元件由通電至趨于穩(wěn)定的時間稱為初期恢復時間。初期恢復時間與元件種類、存放時間和存放環(huán)境狀態(tài)有關；一般不通電存放時間長 ,初期恢復時間亦長，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警器在通電初期即使沒有檢測氣體 ,也會觸發(fā)報警 ,即所謂通電初期誤動作 .為此 ,在設計報警器電路時 ,可采取適當措施 ,設法消除這種誤動作現(xiàn)象或避免這種影響 . (5)長期工作穩(wěn)定性 半導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)秀的長期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達 3 年以上。 信號采集放大電路的設計 根據(jù) QMN5 的性能參數(shù)以及以上所述參數(shù)，可知 將 信號采集 放大 的關鍵是將 QMN5的可變阻值轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵觥Ｒ虼吮驹O計使用了 LM358 運算放大器。 信號采集放大電路如下圖 34 所示： 圖 34 信號采集放大電路 ADC0809 的介紹 由于 AT89S51 內(nèi)部沒有 A/D 轉(zhuǎn)換，我們在把相應的濃度模擬信號轉(zhuǎn)換為能夠被單片機所識別的數(shù)字信號的時候，需要用到芯片 ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過單片機用軟件產(chǎn)生進行其它輸出。 ADC0809 的引腳功能 ： 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) （說明） 設 計 說 明 書 第 13 頁 共 31 頁 （ 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)換時用哪個 模 擬輸入端輸入。 （ 2） ALE（ 22 腳）：地址鎖存器允許信號輸入端。當它為高電平時，地址信號進入 地址鎖存器中 （ 3） CLOCK（ 10 腳）：外部時鐘輸入端。時鐘頻率典型值為 640KHZ，允許范圍為10KHZ 到 1280KHZ。時鐘頻率低時， A/D 轉(zhuǎn)換速度也降低。 （ 4） START（ 6 腳）： A/D 轉(zhuǎn)換信號輸入端。有效信號為一正脈沖。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始 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 5） EOC（ 7 腳）： A/D 轉(zhuǎn)換結束信號。在 START 信號上升沿之后的 0～ 2us+8 個時鐘周期時間內(nèi)， EOC 變?yōu)榈碗娖?。?A/D 轉(zhuǎn)換結束后， EOC 立即輸出一個（正）階躍信號，可用來作為 A/D 轉(zhuǎn)換結束的查詢信號或中斷的請求信號。 （ 6） OE（ 9 腳）：輸出允許信號。當 OE 輸入高電平信號時，三態(tài)輸出鎖存器將 A/D轉(zhuǎn)換結果輸出。 （ 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（ ）：正負基準電壓輸入端?；鶞孰妷旱闹行闹担?VREF （ +） +VREF（ ）） /2 應 接近于 Vcc/2，其偏差值不應該超過 。正負基準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位 。下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A／ D 轉(zhuǎn)換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平 時，輸出 三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 顯示器電路的設計 顯示模塊 LCD1602 (1) LCD1602 模塊驅(qū)動： 通常不接 LCD 的背光 ,因為采用背光的話 ,需要的電流太大 ， 從而會造成穩(wěn)壓管發(fā)熱特別厲害引腳說明 ： RS：寄存器選擇輸入端； 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) （說明） 設 計 說 明 書 第 14 頁 共 31 頁 RS＝ 0,如果是寫狀態(tài) ,指向指令寄存器 ,如果是讀 ,指向地址計數(shù)器 RS＝ 1， 不管是寫狀態(tài)還是讀狀態(tài) ,指向數(shù)據(jù)寄存器 RW：為 0：寫狀態(tài) ； 為 1：讀狀態(tài) ； E：使能型號輸入端 ,讀狀態(tài) ,高電平有效 。寫狀態(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 LCD ； 0x08