【文章內(nèi)容簡介】 的閑置和掉電模式。 方案二： AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 ATMEL 公司高密非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 芯片上 Flash 允許程序 存儲器在系統(tǒng)可編程亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上 擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效地解決方案。黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針， 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器， 8 個中斷向量源，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中 斷或硬件復(fù)位為止，主要特點如下： 8 位字長 CPU； 振蕩器和時鐘電路，全靜態(tài)操作： 033MHz； 8KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 存儲器； 4 個 I/O 端口共 32 線； 3 個 16 位定時 /計數(shù)器； 全雙工串行口通道； ISP 端口； 定時監(jiān)視器； 雙數(shù)據(jù)指針； 20 多個特殊功能寄存器； 1電源下降標(biāo)志。 通過比較 AT89S51 和 AT89S52 本質(zhì)上沒有太大的區(qū)別，只不過 AT89S52 是AT89S51 增強型，成本差不多，電源下降有明顯的標(biāo)志，所以選擇 AT89S52 作為本設(shè)計的主控芯片。 傳感器的選擇 溫度傳感器的選擇 方案一： 溫度傳感器 DS18B20，它直接能把收集到的溫度信號直接轉(zhuǎn)化成單片機識別的數(shù)字信號，不需要增加外圍電路，直接可以 和單片機進行相連接。結(jié)構(gòu)簡單，使用起來方便 。 方案二：溫度傳感器 Pt100 是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。它的輸入響應(yīng)時間為 1 秒同步測量，是一個模擬信號量。 綜 上所述， DS18B20 溫度傳感器 的結(jié)構(gòu)簡單，能把采集到的信號直接傳送給單片機做 處理， 然而鉑熱電阻，需要添加響應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路。相比來說比較麻煩。 煙霧傳感器的選擇 方案一： 煙霧傳感器 MQ2，它具有信號輸出指示，雙路信號的輸出，對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度。具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定度，快速的響應(yīng)恢復(fù)特性，試用與家庭或工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置。 方案二： 煙霧傳感器主要用于煤礦井下橡膠、煤塵等因摩擦起熱或黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 其它原因產(chǎn)生產(chǎn)生的煙霧進行監(jiān)測。本傳感器只能在無顯著搖動和沖擊振動的地方，在無足夠以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和蒸汽的環(huán)境中，在無滴水及液體浸入的地方。 綜上所述， MQ2 煙霧傳感器 的壽命長， 可靠的穩(wěn)定度，快速的響應(yīng)恢復(fù)特性， 具有信號輸出指示，雙路信號的輸出。所以本設(shè)計采用 MQ2 作為煙霧傳感器。 ADC 芯片選擇的論證 A/D 轉(zhuǎn)換器的作用是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計算機進行處理 。 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展， A/D 轉(zhuǎn)換的新設(shè)計思想和制造技術(shù)層出不窮。并為滿足各種不同的檢測及控制任務(wù)的需要，大量結(jié)構(gòu)的不同、性能各異的A/D 轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)運而生。盡管 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類繁多，但目前廣泛應(yīng)用在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的有以下幾種類型：逐次比較型轉(zhuǎn)換器、雙積分型轉(zhuǎn)換器、 ∑△ 式轉(zhuǎn)換器。 方案一： ADC0809 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 采 用逐次比較的方法完成 A/D 轉(zhuǎn)換，由單一的 +5V 電源供電。片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路選 1 的模擬開關(guān)，由 C、 B、 A 的編碼來決定所選的通道。ADC0809 完成一次轉(zhuǎn)換需 100 微秒左右，它可對 05V的模擬信號進行轉(zhuǎn)換，但是它在精度、速度和價格上都適中。 方案二： ADC0832 轉(zhuǎn)換器 ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨率可達 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。芯片的轉(zhuǎn)換時間僅為 32 微秒，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤 差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性強。 通過比較 ADC0832 具有較快的轉(zhuǎn)換時間且穩(wěn)定性能強，選擇 ADC0832 作轉(zhuǎn)換芯片選擇。 顯示電路的選擇論證 方案 一 ： LED 燈顯示 LED 按顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下一次顯示時再傳送一次新的數(shù)據(jù)。只要當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)沒有變化，就無需理睬數(shù)碼管顯示。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用 CPU 時間少。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨具有鎖存功能的 I/O 口，該接口用于筆畫段字形代碼。這樣單 片機只要把顯示的字型數(shù)據(jù)代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示要發(fā)送的字型。黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機再發(fā)送新的字型碼。 另 一 種方法是動態(tài)掃描顯示 ， 是用 接口電路把所有顯示器的 8 個筆畫字段（ ag 和 dp）同名端連接在一起，而每一個顯示器的公共極各自獨立接受 I/O 線控制。 CPU 向字段輸出端口輸出字型碼時，所有顯示器接收相同的字型碼，但究竟使哪一位則由 I/O 線決定。動態(tài)掃描用分時的方法輪流控制每個顯示器的公共極，使每個顯示器輪流點亮。在輪流點亮的過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二級管 的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 方案 二 ： LCD 顯示器 LCD 是液晶顯示器的縮寫，它是一種被動式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特性，從而達到白底黑字或者黑底白字顯示的目的。液晶顯示器具有功耗低、抗干擾能力強等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在儀器儀表和控制系統(tǒng)中。 通過比較 LCD 是具有很多優(yōu)點，但是本設(shè)計中用 LED 燈就能實現(xiàn)其很好的功能，且節(jié)約成本。所以選擇 LED。 整體方案 根據(jù)基于多傳感器的智能火災(zāi)報警系統(tǒng) 的基本工作原理：當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，環(huán)境中的溫度和 氣體的濃度會升高， 溫度傳感 器把 模擬 信號直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號 ， 再傳送給單片機來處理 ， 煙霧傳感器把感受的煙霧信號經(jīng)過放大 ， 再經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換電路 ， 把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ， 發(fā)送給單片機來處理和控制。通過單片機處理過的信號 ，再 與預(yù)訂的門限值進行對比，達到門限值 單片機通知報警電路 報警。 系統(tǒng)總體方案如圖 所示。 煙霧傳感器放大電路溫 度 傳 感 器按 鍵 報 警電 源 模 塊蜂 鳴 器 報 警單片機系統(tǒng)按 鍵 復(fù) 位L E D 燈C P S 3 6 4 1 B R轉(zhuǎn) 換 電 路 圖 系統(tǒng)總體方案 框圖 本章小結(jié) 通過控制芯片、傳感器、顯示部分的對比和分析，對本設(shè)計的主要器件進行論述，最終確定了各部分所用的元 器件。主控芯片選擇 AT89S52 作為控制核心，黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 DS18B20 溫度傳感器和 MQ2 煙霧傳感器作為數(shù)據(jù)搜集電路，并用 LED 作為顯示電路。 黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 第 3 章 多傳感器的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計 AT89S52 單片機簡介 AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S52 單片機 的最小系統(tǒng)電路及其 引腳功能說明 AT89S52 單片機各個功能部件的運行都以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。所 以在單片機系統(tǒng)設(shè)計中，振蕩電路的設(shè)計是十分重要的一個環(huán)節(jié)，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定。 如圖 中的時鐘電路的電容 C1 和 C2 的典型值通常采用選擇為 30pF 左右。該電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體振蕩頻率的范圍通常是在 。一般的情況下，單片機的晶體振蕩為并聯(lián)諧振狀態(tài)，兩個電容的取值應(yīng)該是相同的，或者相差不大，如果相差太大，容易造成諧振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。輸出的信號與單片機的 119 腳相連。 復(fù)位是單片機初始化的操作，單片機 重新啟動時都需要進行復(fù)位，使得 CPU處于準(zhǔn)備開始的狀態(tài)，并且從這個狀態(tài)開始工作。 AT89S52 單片機的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外 部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位有電平和脈沖兩種方式 。如圖 中所示， 本設(shè)計采用按鍵手動復(fù)位的電平復(fù)位電路。 當(dāng) AT89S52 單片機的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機執(zhí)行復(fù)位操作。 VCC：電源供電電壓。 GND：電源地電平。 XTAL1：當(dāng)外接晶振時，接外部晶振的一個引腳。片內(nèi) 振蕩器由一個單級反相器組成， XTAL1 為反相器的輸入。當(dāng)外部振蕩器提供時鐘信號時，則由 XTAL1端輸入。 黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 XTAL2：接外部晶振的另一個引腳，片內(nèi)為單級反相器的輸出。當(dāng)由外部時鐘源提供時鐘信號時，則本引腳懸空。 P0 口： 8 位并行 I/O 口，作為輸出口時，每個管腳可帶 8 個 TTL 負載。在外擴存儲器時，它定義為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線。當(dāng)定義為 I/O 口時 ， 為準(zhǔn)雙向I/O 口，需外接上拉電阻，在寫入 “1”后就成為高阻抗輸入口。在對片內(nèi) Flash 編程時 P0 口接收字節(jié)代碼，在程序校驗時輸出字節(jié)代碼。程序校驗期間應(yīng)外接上拉電阻。 P1 口：內(nèi)接上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，能負擔(dān) 4 個 TTL 負載。在 Flash編程和校驗時定義為 8 位地址線。 P2 口：內(nèi)接上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。能接 4 個 TTL 負載。當(dāng)訪問外部存儲器時定義為高八位地址總線，只需八位地址線時，它將輸出特殊功能寄存器中內(nèi)容。 P3：內(nèi)接上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，能負擔(dān) 4 個 TTL 負載。 它的第二變異功能如下。 RXD（串行輸入口）。 TXD（串行輸出口）。 /INT0（外部中斷 0）。 /INT1（外部中斷 1）。 T0（記時器 0 外部輸入）。 T1（記時器 1 外部輸入）。 /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）。 RST：復(fù)位信號輸入端。當(dāng)單片機運行時，此引腳加上持續(xù)時間大于 2 個機器周期（ 24 個時鐘振蕩周期）的高電平時，就可以對單片機完成復(fù)位操作。 RST引腳上的高電平有效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振 蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個黑 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號不會出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時 ，此時外部程序存儲器地址為 0000HFFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時，此時為內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程時，此引腳用來通 12V編程電源，即 VPP。 E A / V P P3 1X T A L 11 9X T A L 21 8R S T / V P D9P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 2 / I N