【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 10 個(gè) 6 矢量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu) ,3 個(gè) 16位 可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,1 個(gè)全雙工串行通信口 ,內(nèi)置4KB EEPROM 存儲(chǔ)空間， MAX810 復(fù)位電路，看門狗 （ WDT） 電路 ,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，最高運(yùn)行頻率為 35MHZ， 6T/12T 可選。主要功能表特性見表 1。 此外 ,STC89C52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并可通過軟件設(shè)置省電模式（支持 2 種軟件節(jié)電模式）?？臻e模式下 ,CPU暫停工作 ,而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,串行口 ,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作。掉電模式下能凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù) ,停止芯片其他功能直至下一個(gè)外中斷啟動(dòng)或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、 TQFP 和 PLCC 等封裝形式 ,用于適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 表 1 主要功能特性 表 ： 圖 4 STC89C52 各個(gè)引腳 主機(jī) STC89C52 完成對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過程、采集方式、顯示過程和報(bào)警過程的控制。其最簡(jiǎn)單的連接圖如圖 5。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫 (1000次 )ISP Flash ROM 32 位 I/O 口 線 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 035MHZ 2 個(gè)外部中斷源 512x8bit 內(nèi)部 RAM 全雙工 UART 串行中斷口線 內(nèi)置 4KB EEPROM 存儲(chǔ)空間 中斷喚醒省電模式 低功耗空閑和省電模式 看門狗 （ WDT） 電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 MAX810 復(fù)位電路 1 個(gè) 6 矢量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu) 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可燃性氣體泄漏報(bào)警控制器的設(shè)計(jì) 11 圖 5 STC89S52 最小系統(tǒng) 晶振電路及復(fù)位電路 晶振電路是單片機(jī)工作的主時(shí)鐘 電路 ， 單片機(jī)所有的工作都是在由晶振產(chǎn)生的節(jié)拍的控制下工作的 ，它由晶振和兩個(gè)諧振電容組成。本設(shè)計(jì)中采用了 12MHZ 的晶振和兩個(gè) 22uF 的電容，晶振為單片機(jī)提供了 1us 的機(jī)器周期，兩個(gè)電容起到穩(wěn)定振蕩頻率的作用。整個(gè)電路的輸入和輸出端分別接在了單片機(jī)的 XTAL XTAL2 兩引腳上。其連接電路如圖 6 所示。 圖 6 晶振電路 復(fù)位電路采用了外部復(fù)位電路的手動(dòng)按鈕復(fù)位，設(shè)置了一個(gè)按鍵，按下再彈起就給單片機(jī)復(fù)位引腳 RST 施加一個(gè) +5V的脈沖，在這個(gè)脈沖時(shí) 間內(nèi)單片機(jī)就完成了復(fù)位。其連接電路如圖 7 所示。 圖 7 復(fù)位 電路 電源電路 電源采用直流電源變壓器輸出 12V的電壓，并由橋式整流二極管、 7085 穩(wěn)壓器、電容濾波組成。先將 220V交流電壓經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)化成直流 12V，再經(jīng)過二極管橋式可燃性氣體泄漏報(bào)警控制器的設(shè)計(jì) 12 整流器進(jìn)行全波整流，電容濾波，最后由 7805 集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的 +5V電源。電路安全穩(wěn)定可靠，測(cè)試電壓為 +5V，并且在 12V和 5V電路中引線排針，以供日后使用。 電源電路首先由 12V/3W 的變壓器將 220V的交流電轉(zhuǎn)變成 12V，橋式整流器由四只 IN4007 二極管構(gòu)成，正半周期時(shí)， D D5 導(dǎo)通， D D6 截止；負(fù)半周期時(shí)，D D6 導(dǎo)通， D D5 截止；完成全波整流，電容起到濾波限流的作用。其電源連接電路如圖 8 所示。 圖 8 電源連接電路 功能實(shí)現(xiàn)模塊部分 該部分有數(shù)據(jù)采集電路模塊、信號(hào)處理模塊、 LCD 顯示模塊、聲光報(bào)警模塊等，它可以實(shí)現(xiàn) STC89C52 單片機(jī)的對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集計(jì)算比較，并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警措施。本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃性氣體的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并顯示在 LCD 上，若實(shí)際氣體濃度值超過設(shè)定值 ，單片機(jī)通過控制電路執(zhí)行聲光報(bào)警。 ADC0804 信號(hào)采集及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元 整個(gè)硬件電路主機(jī)部分的起始點(diǎn)就是 ADC0804 對(duì)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，所以必須要有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的存在。 本設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換器選擇了 ADC0804，它是具有 8 位的分辨率，使用 CMOS 集成工藝 制成的逐次比較型 模 數(shù) 的 轉(zhuǎn)換芯片 。該芯片一次的 轉(zhuǎn)換時(shí)間 為 100μs，輸入電壓范圍為 0~5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓可為 5V。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與 微處理器 連接時(shí)，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在 CPU數(shù)據(jù)總 線上，無須附加邏輯界面電路 。它以方便的 TTL 或CMOS 標(biāo)準(zhǔn)界面，可以滿足差分電壓輸入，不需要調(diào)零和價(jià)格低廉的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。 ADC0804 的 CS 引腳為片選信號(hào)輸入端，低電平有效； WR 為 寫信號(hào)輸入，接受微機(jī)系統(tǒng)或其他數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動(dòng)輸入端，低電平有效，當(dāng) CS、 WR 同時(shí)為可燃性氣體泄漏報(bào)警控制器的設(shè)計(jì) 13 低電平時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 ； RD 為 讀信號(hào)輸入，低電平有效，當(dāng) CS、 RD 同時(shí)為低電平時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù) ； INTR 為 轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)，低電平有效。輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號(hào)常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào) ； CLKIN 為 外電路提供時(shí)鐘脈沖輸入 ； CLKR 是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與 CLKIN 端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，其頻率為 1/； D0~D7 為 A/D 轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出端，該輸出端具有三態(tài)特性，與微機(jī)總線相接 ； VIN(+) /VIN()為 ADC0804 的兩模擬信號(hào)輸 入 端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號(hào) ； AGND、 DGND 分別為模擬接地端、數(shù)字接地端。 ADC0804 各控制信號(hào)時(shí)序關(guān)系為：當(dāng) CS 與 WR 同時(shí)為低電平 A/D 轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)切在 WR 上升沿后 100 模數(shù)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)， INTR 自動(dòng)變?yōu)榈?電平，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。如 CS、 RD 同時(shí)來低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)字信號(hào)送出，而在 RD 高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài) 。 ADC0804 的功能 特點(diǎn) ， 8 bit 分辨率 A／ D 轉(zhuǎn)換器；在工作溫度范圍內(nèi) 100μs轉(zhuǎn)換時(shí)間； 2 個(gè)模擬輸入通道； 接受 具有單、雙極性 和差模 輸 入信號(hào) ； 存取時(shí)間為 135μs；總誤差為正負(fù) 1LSB；無須附加邏輯界面電路等。 ADC0804 引腳介紹如圖 9 所示。 圖 9 ADC0804 的引腳圖 ADC0804 采集數(shù)據(jù)時(shí)，首先 由 STC89C52 執(zhí)行一條傳送指令，在該指令執(zhí)行過程中，微處理器在控制總線的同時(shí)產(chǎn)生 CS 低電平信號(hào)，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器工作，ADC0804 經(jīng) VIN(+)后將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存于輸出鎖存器，并 INTR 端產(chǎn)生低電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束， 然后 通知微處理器可來取數(shù)。當(dāng) STC89C52 通過總線查詢到 INTR 為低電平時(shí) 會(huì) 立即執(zhí)行輸入指令，以產(chǎn)生 CS 低電平信號(hào)到 ADC0804 相應(yīng)引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中。整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程中，由 STC89C52 有序的執(zhí)行若干指令完成。 根據(jù)芯片的規(guī)范和要求，本設(shè)計(jì)中 ADC0804 的 CS 接在 89C52 的 腳，作為片選使用。 和 分別接上 WR 和 RD 引腳， INTR 接在 。數(shù)字輸出量可燃性氣體泄漏報(bào)警控制器的設(shè)計(jì) 14 DB0~DB7 分別對(duì)應(yīng)接在 ~，模擬輸入量 VIN(+)接 MQ5 傳感器上，采集模擬信號(hào)。 VREF/2 與 DGND 接 VCC+5v 電源和電阻 R R7 保證芯片正常工作。 CLKIN、CLKR 和 VIN()外接 R5(10KΩ)、 C4(56PF)RC 振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖， VIN()還接GND， 20 號(hào)引腳接 +5V 電源。對(duì)模擬器件和數(shù)字器件，電源的地線回路必須分開，以防止數(shù)字部分的噪聲電流通 過模擬地回路引入，產(chǎn)生噪聲電壓，從而對(duì)模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾。 ADC0804 的總體設(shè)計(jì)如圖 10。 圖 10 ADC0804 的總體設(shè)計(jì) LCD1602 液晶顯示模塊 功能實(shí)現(xiàn)模塊中的顯示模塊本設(shè)計(jì)采用了 LCD1602 液晶顯示器 ， 它 微 功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中 。它 能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 ， 內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。 1602 液晶 顯示器 也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、 符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊 。 它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。 其各引腳如表 2所示： 表 2 LCD1602 引腳定義 引腳號(hào) 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 Vss 電源地 2 Vcc 電源（ +5V） 3 Vee 對(duì)比調(diào)整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD寫入指令或數(shù)據(jù) 可燃性氣體泄漏報(bào)警控制器的設(shè)計(jì) 15 資料 來源：徐瑋 ,《 51 單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng) 1602 字符型液晶顯示篇》 [J].電子制作 ,2021， (01) 它有以下特性： +5V 電壓 ； 對(duì)比度可調(diào) ； 含復(fù)位電 路； 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、游標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能 ； 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM；建有 192 個(gè) 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM； 8 個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。 本設(shè)計(jì)中， LCD1602 液晶顯示器的 GND、 VCC 和 VL 外接一個(gè) 10KΩ的可變電阻，我們可以通過可調(diào)電阻來調(diào)節(jié)液晶顯示器的亮度。片選信號(hào) RS腳接 89C52 的 ,寫入信號(hào) RW 腳接 ，使能信號(hào) EN 腳接 ，數(shù)據(jù)端 D0~D7 分別接 ~，BL+接 +5V電源， BL接地。其總體連接圖如圖 11 所示。 圖 11 LCD1602 總體連接圖 聲光報(bào)警模塊 聲光報(bào)警功能用聲音和燈光報(bào)警實(shí)現(xiàn)的，本設(shè)計(jì)的聲光報(bào)警 模塊主要由一個(gè)有源 1=從 LCD讀取信息 6 EN 1,1 0 輸入 使能信號(hào)， 1為讀取信息 1 0（下降沿）執(zhí)行指令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 Line0 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 Line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 Line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 Line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 Line4 12 DB5 0/1