【文章內(nèi)容簡介】 的應(yīng)用范圍加大，可以說它可以滿足絕大部分的應(yīng)用場合。 MCS51 把微型計算機的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大偏短、可靠性更高、運行速度更快。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達最優(yōu)化，抗干擾能力強，工作亦穩(wěn)定。因此，在工業(yè)測控系統(tǒng)中，使用單片機 是最理想的選擇。單片機屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。 MCS51 的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，介紹其他功能特性書籍和開發(fā)軟件隨處可取，只需配合一臺 PC(對電腦配置基本上無要求 ) ，一臺仿真編程器即可實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。在眾多的單片機中， MCS51 的環(huán)境資源是最豐富的，這給 MCS51 用戶帶來極大地便利。所以，本設(shè)計采用 AT89C51 芯片。 芯片簡介 AT98C51 芯片介紹 (1) AT89C51 性能簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (FPEROM) 的低電壓，高性無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 6 能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATLEM 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATLEM 的 AT89C51 是一種高效控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供一個靈活性高且價廉的的方案。 (2) 主要特性 1) 8031CPU 與 MCS51 兼容 2)4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命 100 寫 /擦循環(huán) ) 3)全靜態(tài)工作： 0HZ—24KHZ 4)三級程序存儲器程序鎖定 5)1288 位 內(nèi)部 RAM 6)32 條可編程 I/O 線 7)兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 8)6 個中斷源 9)可編程串行通道 10)低功耗的閑置和掉電模式 11)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 (3)管腳說明 MCS51 系列單片機芯片均為 40 個引腳， HMOS 工藝制造的芯片采用雙列直插 (DIP)方式封裝，其引腳示意及功能分類如圖 31 所示： 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 7 圖 31 MCS51 單片機芯片 MCS51 系列單片機的 40個引腳中有 2 個專用于主電源的引腳， 2 個外接晶體的引腳，4 個控制或與其他電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳。 MCS51 系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點： (1)單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第 2 功能 (2)但評級對外呈 3 總線形式，有 P P0 口組成 16 位地址總線；由 P0 口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN/、 EA/與 P3 口中的 INT0/、 INT1/、 T0、 T WR/、 RD/共 10 個引腳組成控制總線。 (3)時鐘電路與工作時序 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，石晶震蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接，由于輸入至內(nèi)部 時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51 的晶振率 6MHZ (4)復(fù)位方式與電路 復(fù)位就是通過某種方式，使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作。 AT89C51 單片機在時鐘電路工作以后，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個機器周期的高電平就可以復(fù)位操作。復(fù)位分為上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 8 在上電瞬間 RST 端與 VCC 電位相同，隨著電容上電壓的逐漸上升， RST 端電位逐漸下降，上電復(fù)位所需要的最短時間是振蕩器簡歷時間加 2 個機器周期。 4021B 芯片介紹 4021B 引腳排列及主要引腳的說明： 圖 32 4021B 芯片引腳排列圖 P/S 串行并行控制 9 腳 電源 16 腳 SI 串行輸入 11 腳 接地 8 腳 Q8 串行輸入 3 腳 CL 時鐘 10 腳 并行輸入 PI1 PI8 腳 4021B 八位移位寄存器 (異步并入 ) 單機片掃描 到報警信號，一個掃描周期結(jié)束后關(guān)閉 4021 然后單機片對報警信號做進一步分析，即查找報警點和報警，具體掃描過程為 和 輸出讀允許信號即 4021 可將數(shù)據(jù)輸入單片機的允許信號， 4021 將 16 位的數(shù)據(jù)逐位送入單片機，單片機通過內(nèi)部程序識別是否為警情，若是，則找出對應(yīng)位的地址，調(diào)用該位的對應(yīng)七段碼，送到顯示單元，并且報警。 電路組成及工作原理 硬件原理圖及說明 本設(shè)計的原理圖 33 如下，設(shè)計采用 AT89C51 單片機作為主控器件，兩片 4021 芯片無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 9 進行數(shù)據(jù)的采集和輸入，兩位 LED 數(shù)碼顯示 器，顯示報警點的信息，直流蜂鳴作為報警音響，設(shè)計中的報警觸發(fā)點，由原理圖中的 16 個開關(guān)代替。當發(fā)現(xiàn)有警情出現(xiàn)時， I/O 原來的高電平將轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜁r，單片機通過 和 控制 4021 進行讀操作，將警情信息送入單片機內(nèi)處理，找出檢測點，然后將報警點的信息通過 P1 口送到顯示單元，同時將 置低，報警音響的電路開始工作。 框圖及原理圖 圖 33 報警電路框圖 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 10 圖 34 多功能報警電路原理圖 LED 數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu) LED 數(shù)碼顯示器是一種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件 。它使用了 8 個LED 發(fā)光二極管，其中 7 個用于顯示字符， 1 個用于顯示小數(shù)點，故通常稱之為 7 段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示： 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 11 圖 35 LED 數(shù)碼顯示器圖 LED 數(shù)碼顯示器共有兩種連法： (1) 共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極，使用共陽極時接 +5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連當陰極段輸入低電平時，段法發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平時則不點亮。 (2) 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成共陰極，使用公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與 輸入端相連，當陽極端輸入高電平時，發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮。為了顯示字符，要為 LED 數(shù)碼顯示器提供顯示段碼 (或稱字形代碼 ) 組成一個 “8”字形字符的 7 段，再加上 1 個小數(shù)點位，共計 8 段，因此提供給 LED 數(shù)碼顯示器的顯示段碼為 1個字節(jié)各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下： 段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 dp g f e d c b a 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 多功能報警器的設(shè)計 12 用 LED 數(shù)碼顯示器顯示十六位進制和空白字符與 p 的顯示段碼如下表： 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 7 F8H 07H 空白 FFH 00H 8 80H 7FH P 8CH 73H (1) 如果要在同一時刻顯示不同的字符，從電路上看，這是辦不到的。因此只能利用人眼對視覺的殘留效應(yīng)，采用動態(tài)掃描顯示的方法，逐個循環(huán)點亮各位數(shù) 碼管，每位顯示 5ms左右，是人看起來就好像在同時顯示不同的字符一樣。 在進行動態(tài)掃描顯示時，往往是先并不知道應(yīng)顯示什么內(nèi)容，這樣也就無從選擇顯示字符的顯示段碼。為此，一般采用查表的方法，由待現(xiàn)實的字符通過查表得到其對應(yīng)得顯示段碼。 參數(shù)說明： 流入發(fā)光二極管 IL范圍： 10m—20Ma； U1范圍 ： —2V R=()/h R 范圍： 135Ω—320Ω PNP 管前的限流電阻 Ru： Ru=()/Ib Ib=Ic/β(Ic=IL) 求出