【正文】 ，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，單片 機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快。 單片機最小系統(tǒng)起振電容 C C3 一般采用 15pF33pF，此設計采用 30pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好 P0口為開漏輸出，作為輸出口時需加上拉電阻，阻值一般為 10k。此次我們用的也為 10k，其他接口內部有上拉電阻，作為輸出口時不需外加上拉電阻。 在設置為定時器模式時，加 1計數(shù)器是對內部機器周期計數(shù)（ 1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的 1/12）。計數(shù)值 N 乘機器周期 Tcy 就是定時時間 t。 在設置為 計數(shù)器模式時，外部事件計數(shù)脈沖由 T0或 T1引腳輸入到計數(shù)器。在每個機器周期的 S5P2 期間采樣 T0、 T1引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加 1，更新的計數(shù)值在下一個機器周期的 S3P1期間裝入計數(shù)器。由于檢測一個從 1到 0的下降沿需要 2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。當晶振頻率為 12MHz 時，最高計數(shù)頻率不超1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于 2 ms。 河北理工大學 綜合課程設計說明書 3 具體實施方案 22 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115U18 0 C3 1C63 0 p FC73 0 p FX1CR Y S T A LC51 0 0 p FR11 0 k 圖 10 單片機最小系統(tǒng)電路 電源電路設計 該系統(tǒng)電源電路圖如圖 11所示 ,VIN 是 外部輸入電源 ,采用的是 12v/3A 的直流電源 .C C4 的作用是對 LM317 電壓調節(jié)端（ ADJ）的電壓進行濾波，以提高輸出電壓的穩(wěn)定性； D D2 起保護作用，當有情況使得 LM317 的 Vin 電壓比 Vout 電壓還低的時候，防止從 C C4上有電流倒灌入 LM317 引起其損壞。整個系統(tǒng)用電可以劃分為兩部分： HVCC 是 LED 顯示器模塊、氣體傳感器加熱、傳感器信號監(jiān)測回路及 A/D 轉換參考電源模塊輸入需要 工作電壓； VCC 是單片機等集成芯片需要 5V 的工作電壓。 電源部分的核心器件是三端可調輸出集成穩(wěn)壓器 LM317。 LM317 是美國國家半導體公司的三端可調整流穩(wěn)壓器集成電路，輸出電壓范圍是 到 37V,負載電流最大為 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓，此外線性調整率和負載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。內置過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。輸出引腳 3與調節(jié)引腳 1之間保持 的參考電壓 Vref，并且引腳 3為正端。當調節(jié)器接地時，輸出端輸出 。由 Vin 端提供工作電壓以后，便可以保護Vout 端（ 3腳）比 ADJ端（ 1 腳）的電壓高 。因此，只需要用極小的電流來調整 ADJ 端的電 壓，便可以在 Vout 端得到比較大的輸出電流，并且輸出電壓比 ADJ 端電壓高出恒定的 。 LM317 的輸出電壓 =（ 1+ADJ 端到地的電阻 /ADJ 端到 Vout 端的電阻）。通過調整接入 ADJ 端和 Vout 端電阻的比值，來改變輸出電壓。值得注意的是， LM317河北理工大學 綜合課程設計說明書 3 具體實施方案 23 有一個最小負載電流的問題，即只有負載電流超過某一值時，才能起到穩(wěn)壓作用。這個電流隨器件的生產廠家而有所差異，一般在 38mA 不等，可以通過在負載端接一個合適的電阻來解決。依據(jù) LM317 的輸出電壓計算公式，可以得到圖 35中 LM317 的輸出： HVCC=Vref(1+R1/R2) (6) 其中： Vref= (7) R1=1000Ω (8) R2=150Ω (9) 數(shù)據(jù)代入上式得： HVCC= (10) 另外 LM2輸出： VCC= Vref(1+R3/R4) (11) 其中： Vref= (12) R3=460Ω (13) R4=150Ω (14) 數(shù)據(jù)代入公式得： VCC= (15) VI3VO2ADJ1L M 1L M 3 1 7R11kR21 5 0C21 0 4D1C32 2 UC12 2 uV i n 1 2 VHV C CVI3VO2ADJ1L M 2L M 3 1 7R34 6 0R41 5 0C41 0 4D2C52 2 UV i n 1 2 VVCCC62 2 u 圖 11 系統(tǒng)電源電路圖 報警電路設計 報警電路由 PNP三極管、蜂鳴器、 LED和限流 電阻組成。 河北理工大學 綜合課程設計說明書 3 具體實施方案 24 單片機本身 I/O的驅動能力并不高，所以對蜂鳴器的驅動需要加入一個三極管，在這里我選取 PNP型的三極管。那么三極管要使蜂鳴器發(fā)出的聲音更加響亮，起到更好的報警作用，需采用基本共射放大電路，發(fā)射極連接正極，集電極連接負載，可同時放大電壓與電流。報警電路如 下 圖所示，當瓦斯?jié)舛冗_到設定值時，單片機 I/O口為低電平，供電段 VCC設定為 5v，那么需要并聯(lián)一個電阻 R1使得三極管工作，使得三極管基極達到開啟電壓，集電極電壓放大足以驅動 蜂鳴器報警 ，指示燈發(fā)光 。 已知 : VCC=5V (16) R2=1k (17) 基極 : Uon= (18) I= / 1k = (19) R1=5 / = (20) 則 R1可用 7K B U Z 1B UZ Z E RQ1Z T X 5 5 1R67kR91kR71 0 kR81kD3L UM I L E D5vP2.7 圖 12 報警電路 顯示電路設計 LCD 是一個慢顯示器件，所以在寫每一條指令前一定要先讀 LCD 的忙碌狀態(tài)。如果 LCD 正忙于處理其他指令，就等待；如果不忙，在執(zhí)行寫指令。為此， 1602 型 LCD專門設了一個忙碌標志位 BF，該位連接在 8位雙向數(shù)據(jù)的 D7 為上。如果 BF 為低電平“ 0”，表示 LCD 不忙；如果 BF 為高電平“ 1”，則表示 LCD 處于忙碌狀態(tài)，需要等待。假定 1602 型 LCD 的 8 位雙數(shù)據(jù)線（ D0~D7）是通過單片機的 P0 口 進行數(shù)據(jù)傳河北理工大學 綜合課程設計說明書 3 具體實施方案 25 遞的，那么只要檢測 P0 口的 P07 引腳電平（ D7 連 P07）就可以知道忙碌標志位 BF的狀態(tài)。 1602LCD 液晶顯示器引腳接口如下圖 13 所示： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115U1 8 0 C3 1VI3VO2ADJ1L M 2L M 3 1 7D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L49%R V 11kP3.4 P3.5P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 圖 13 顯示電路 注 U3 是一電位器（滑動變阻器），用來調節(jié) LED 的顯示亮度 片外程序存儲器模塊設計 程序存儲器與單片機的連線分為三類：① 數(shù)據(jù)線，通常有 8 位數(shù)據(jù)線，由 P0口提供；② 地址線，地址線的條數(shù)決定了程序存儲器的容量。低 8 位地址線由 P0 口提供，高 8 位由 P2口提供，具體使用多少條地址線視擴展容量而定；③ 控制線，存儲器的讀允許信號 OE 與單片機的 取指信號 PSEN 相連；存儲器片選線 CE 的接法決定了程序存儲器的地址范圍，當只采用一片程序存儲器芯片時 CE 可以直接接地，當采用多片時要使用譯碼器來選中 CE 。下圖為 2764 程序存儲器的電路圖。 A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22CE20OE22P G M27VPP1D011D112D213D315D416D517D618D719U22 7 6 4D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U37 4 L S 3 7 3A1B2C3