【導讀】電壓，然后再將轉換得的電壓經(jīng)過TLC549進行模數(shù)轉換最后送入AT89S52單片機處理。濃度，當所測得的濃度超過設置的濃度時，單片機控制發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)光發(fā)聲；本次設計便攜式可燃氣體檢測儀所用的AT89S52單片機價格便宜，性能穩(wěn)定。單易行，使用效果良好。下面給出了便攜式可燃氣體監(jiān)測儀的總體設計原理，硬件電路。和所有的軟件設計。

　　

【正文】 頁 17 在上電或復位過程中，控制 CPU 的復位狀態(tài)：這段時間內讓 CPU 保持復位狀態(tài)，而不是一上電或剛復位完畢就工作，防止 CPU 發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 無論用戶使用哪種類型的單片機 ,總要涉及到單片機復位電路 的設計。而單片機復位電路設計的好壞 ,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設計完單片機系統(tǒng) ,并在實驗室調試成功后 ,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了 “死機 ”、 “程序走飛 ”等現(xiàn)象 ,這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。 基本的復位方式 單片機在啟動時都需要復位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機的復位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應并將 系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位 手動按鈕復位 手動按鈕復位需要人為在復位輸入端 RST上加入高電平。一般采用的辦法是在 RST端和正電源 VCC 之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則 VCC 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。手動按鈕復位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復位的時間要求。 上電復位 只要 在 RST 復位輸入引腳上接一電容至 VCC 端，下接一個電阻到地即可。對于CMOS 型單片機，由于在 RST 端內部有一個下拉電阻，故可將外 部電阻去掉，而將外接電容減至 1181。F。上電復位的工作過程是在加電時，復位電路通過電 容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 VCC 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復位， RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時， VCC 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為1MHz，起振時間則為 10ms。在圖 2 的復位電路中，當 VCC 掉電時，必然會使 RST端電壓迅速下降到 0V 以下，但是，由于內部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復位，則程序計數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 時鐘電路 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 67 頁 18 圖 (b)AT89S52 單片機時鐘電路 單片機最小系統(tǒng)的時鐘電路如圖 （ aXTAL1 和 XTAL2C1 和 C2 一般取 30pF 12MHz 之間。對于外接時鐘電路XTAL1 XTAL212MHz 即可。 晶體振蕩器的振蕩信號從 XTAL2P1和 P2供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態(tài)時間 S 2 P1 信號在每個狀態(tài)P2 信號有效。 CPU 就是以兩相時鐘 P1 和 P2為基本節(jié)拍協(xié)調單片機 各部分有效工作的。 整個單片機最小系統(tǒng) 單片機單片機最小系統(tǒng)就有上面的復位電路，時鐘電路，在加上 AT89S52 單片機組成。在制作單片機最小系統(tǒng)板時還要特別注意要在 P0 口上加上拉電阻，因為 P0 口與其他的端口不一樣， AT89S52 單片機內部的 P0 口沒有上拉電阻，所以得加個排阻上去， 單片機最小系統(tǒng)的電路圖如圖 （ c）所示： 圖 （ c） AT89S52 單片機最小系統(tǒng)。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 67 頁 19 報警電路的設計 報警電路是聲光報警，電路由蜂鳴器和發(fā)光二極管以及一些三極管和電阻 組成，如圖 圖所示的報警電路。三極管是為了放大從單片機輸出的信號使蜂鳴器和二極管能夠被驅動 圖 報警電路 電阻為了保護單片機和蜂鳴器和發(fā)光二極管。 可燃氣體傳感器模塊設計與制作 圖 可燃氣體傳感器模塊電路 所使用的可燃氣體傳感器都是 MQX 系列，它們的模塊電路圖都一樣，所以可以共用一個電路圖，電路圖如圖 所示的可燃氣體傳感器模塊電路圖。一氧化 碳、甲烷、乙炔傳感器的引腳都一樣都是六個，每邊三個；一邊的 3 引腳都是接 VCC，另一邊的中間那個 5 引腳接個 歐姆的電阻 R3 后接地， 6 引腳短接后接個 1k的電阻 R5 然后接地，在 6 引腳之間引線連到排針 4 腳， 4 腳就是輸出的信號腳，電容C1 是用來濾波的。整個可燃氣體的硬件設計如下圖所示 按鍵模塊設計 按鍵電路 按鍵電路共由五個按鍵組成，這五個按鍵的作用分別是，設置，模式，加，減，進桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 20 頁 共 67 頁 20 式。這五個按鍵的一端分別接 P1 口的 P1^0、 P1^ P^ P1^ P^4，另一端接地。 S1 是設置鍵、 S2 是加鍵、 S3 是減鍵、 S4 是模式鍵、 S5 是進式鍵，如圖 所示的按鍵電路圖所示。當按鍵 S1 按下時， LCD1602 液晶顯示屏轉入設置報警濃度界面，按完S1 再按 S4 是報警界面之間的轉換，可以在甲烷、乙炔、一氧化碳報警界面之間進行轉換，然后進行加或者減，按鍵 S3 是進行進式轉換，當按下一次加或者減就有加或者減1 變?yōu)榧踊蛘邷p 10，再按一次則加或者減 100，再按一次又返回加或者減 1，依此循環(huán)；當設置完成之后再按一次設置則回到原來的界面 。 圖 按鍵電路 液晶顯示模塊設計 LCD1602 液晶顯示模塊的設計如圖 所示電路； LCD1602 的 RS、 RW、 E 分別接 AT89S52 單片機的 P2^ P2^ P2^5 引腳，數(shù)據(jù)口接 AT89S52 單片機的 P0口。在 LCD1602 的第三引腳還用連接一個滑動變阻器以便達到改變 LCD1602 的亮度，調節(jié)到合適的亮度。 圖 液晶顯示電路 模數(shù)轉換模塊設計 A/D 轉換器是將模擬電壓或電流轉換成數(shù)字量的器件和設 備，它是模擬系統(tǒng)和數(shù)字設備桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 67 頁 21 或計算機之間的接口。它的實現(xiàn)方法有很多。用于和微型計算機系統(tǒng)接口的 A/D 轉換基本方法有：計數(shù)式（又稱二進制斜坡法）、逐次逼近法、雙積分法、電壓到頻率轉換法、并行比較法等。其中逐次逼近法和雙積分法目前應用較多，許多 A/D 轉換器根據(jù)此原理制成。 TLC549 模數(shù)轉換模塊如圖 所示： 圖 模數(shù)轉換模塊 串口下載模塊設計 計算機與 外界進行信息交換稱之為通信。它既包括計算機與外部之間，也包括計算機和計算機之間的信息交換。計算機的通信可分為并行通信和串行通信兩種方式。同時傳送多位數(shù)據(jù)的方式成為并行通信，如圖 （ a）所示，并行通信的特點是數(shù)據(jù)傳輸速度快，但需要的傳輸線多，一次成本高，適合近距離的數(shù)據(jù)通信；逐位依次傳輸數(shù)據(jù)的方式成為串行通信，如圖 （ b）所示，串行通信的特點是數(shù)據(jù)傳輸速度慢，但最少需要一條傳輸線，故成本低，適合遠距離的數(shù)據(jù)通信。 圖 （ a） 圖 （ b） 并行通信 串行通信 串口模塊主要有 max232 芯片和外圍的電容組成的，其電路如圖 （ c）圖所示。串口模塊起著連接主控芯片 AT89S52 和上位機的作用，沒有串口模塊的連接就不可能達到通信作用。外圍的電容根據(jù) max232 芯片的型號決定多大。 max232 芯片的引腳 T2I、R2O 起著從單片機接收、發(fā)送的作用，而 T2O、 R2I 則起著往上位機發(fā)送和接收上位機發(fā)來的數(shù)據(jù)的作用。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 22 頁 共 67 頁 22 （ c）串口模塊電路 4 系統(tǒng)軟件設計 編程軟件 KEIL 的介紹 Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案 ，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)基本知識 ⒈ 系統(tǒng)概述 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下 編譯 后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil 的優(yōu)勢。下面詳細介紹 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 ⒉ Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構 C51 工具包的整體結構， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、 編譯 、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 C51編譯器編譯生成目標文件（ .OBJ）。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對目標文件 (.ABS）。 ABS 文桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 23 頁 共 67 頁 23 件由 OH51 轉換成標準的 Hex文件，以供調試器 dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 使用獨立的 Keil 仿真器時， 注意事項 *仿真器標配 的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 *仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統(tǒng)。 * 仿真芯片的 31 腳（ /EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內 ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31 腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部 ROM（其 CPU 的 /EA引腳接至低電平）的目標系統(tǒng)中使用。 系統(tǒng)主程序設計 系統(tǒng)主程序流程圖 圖 主程序系統(tǒng)流程圖 可燃氣體被傳感器檢測到，然后經(jīng)過模數(shù)轉換后送入單片機處理，并在顯示屏和上位機上實時顯示出來，報警濃度可由鍵盤設定，當所設置的報警濃度低于所測得的濃度時，控制芯片 AT89S52 控制報警電路報警。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖 圖所示 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 24 頁 共 67 頁 24 系統(tǒng)主程序設計要點 系統(tǒng)主程序由采集程序，顯示程序，按鍵程序，報警程序還有串口發(fā)送程序組成。在設計程序的時候要學會利用模塊化編程，模塊化編程比較容易理解也更容易發(fā)現(xiàn)錯誤。模塊化程序編寫的原則是：不該讓外界知道的信息就不 應該出現(xiàn)在頭文件里面，而外界調用模塊內借口或者是借口變量所必須的信息就一定出現(xiàn)在頭文件里面，否則，外界就無法正確的調用我們提供的借口功能。因而為了讓外部函數(shù)或者文件調用我們提供的這個借口描述文件 即頭文件。同時我們自身模塊也需要包含這份模塊頭文件（因為其包含了模塊遠文件中所需要的宏定義或者是結構體）。 模數(shù)轉換子程序 模數(shù)轉換子程序就是 TLC549 所進行的模數(shù)轉換程序。 uchar TLC549ADC(void) { uchar i,x。 CLK=0。 DAT=1。 CS=0。 for(i=0。i8。i++) { CLK=1。 x=1。 if(DAT==1) x++。 CLK=0。 } CS=1。 return (x)。 } 上位機界面程序 using System。 using 。 using 。 桂林電