【正文】 圖 A/D轉(zhuǎn)換電路 1 28 2 27 3 26 4 25 5 24 6 23 7 ADC0809 22 8 21 9 。 第四節(jié) 聲音報(bào)警電路 由 AT89S52 的 14 腳實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警控制。當(dāng)=0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809，其中 ALE 信號與 ST信號連在一起，在 WR 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。 二、 A/D 轉(zhuǎn)換電路 經(jīng)氣敏傳感器所檢測的電壓信號為模擬信號，無法直接被單片機(jī)所識別，所以在經(jīng)過 放大電路后對信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入單片機(jī)。要求時鐘頻率不高于 640KHz。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 ●EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。 ●ALE：地址鎖存允許信號，輸入端，高電平有效。 ●21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。 （二） ADC0809 引腳功能 ADC0809 引腳如圖 所示，功能說明如下： ●IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 。 ●工作溫度范圍為 40～ +85℃ 。 ●單個 +5V 電源供電。 ●具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān) ，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信 號 ]10[ 。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 ② 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，而單片機(jī)在平時則復(fù)位端為低電平 0。 第二節(jié) 單片機(jī)外圍接口電路 一、 AT89S52 單片機(jī)外圍接口電路 AT89S52 單片機(jī)外圍接口電路如圖 所示，主 要包括： ① 晶振電路 內(nèi)部時鐘電路的晶振頻率一般選擇在 4MHZ～ 12MHZ 之間（該設(shè)計(jì)選用 12MHZ）外接兩個諧振電容。 ●XTAL1 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 ●EA/VPP 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， 則 EA 端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。如有必要，可通過對特殊功 能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ●ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 ●RST 復(fù)位輸入。 端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口 )； TXD(串行輸出口 )； 0INT (外中斷 0)； 1INT (外中斷 1)； T0(定時 /計(jì)數(shù)器 0)； T1(定時 /計(jì)數(shù)器 1)； 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 )。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用。在 flash 編程和校驗(yàn)時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應(yīng)用中， P2 口 使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 引腳第二功能： 1 28 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 AT89S52 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 RST (RXD) (TXD) ( 0INT ) ( 1INT ) (T0) VCC (AD0) (AD4) (AD6) (AD7) EA /VPP ALE/PROG RSEN (A15) (A14) (A12) (T1) (WR) (RD) XTAL2 XTAL1 GND (A13) (A11) (A10) (A9) (A8) (AD5) (AD3) (AD2) (AD1) 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 T2（定時器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計(jì)數(shù)器 T2 的 捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） ●P2 口 P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。此外， 和 分別作定時器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和定時器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用 作高阻抗輸入。 （三） AT89S52引腳 ： ●P0 口 P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O口。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止 ， 直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止 ]8[ 。 AT89S52可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。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、超有效的解決方案。使用 ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳兼容。其性能雖然較之于標(biāo)準(zhǔn)的 8OC52有了很大提高，資源卻不與 80C52產(chǎn)生沖突，可與標(biāo)準(zhǔn)的 8OC52兼容。 根據(jù)多方面的比較， 本設(shè)計(jì)選用 ATMEL公司的 AT89S52單片機(jī)作為控制器。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應(yīng)的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對這兩種信號分別進(jìn)行處理，以控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動作；與此同時查詢是否有鍵按下的請求。缺點(diǎn) RAM 空間過小，抗干擾較好。 TMS370 系列單片機(jī)是 8位 CMOS 單片機(jī)，具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復(fù)雜的實(shí)時控制場合；重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 MSP430 系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的 16 位低功耗單片機(jī)，特別適用于要求功耗低的場合。 單片機(jī) 臺灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的 單片機(jī) ，價(jià)格便宜，種類較多，但抗干擾較差，適用于消費(fèi)類產(chǎn)品 。 單片機(jī) ATMEL 公司的 8 位 單片機(jī) 有 AT8 AT90 兩個 系列， AT89 系列是 8 位 Flash 單片機(jī)，與 8051 系列單片機(jī)相兼容，靜態(tài)時鐘模式 ； AT90 系列單片機(jī)是增強(qiáng) RISC 結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程 Flash 的單片機(jī)，也叫 AVR 單片機(jī) 。 PIC PIC 是 MICROCHIP 公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低， 精簡指令集 ，抗干擾性好，可靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好，大部分 芯片 有其兼容的 FLASH 程序存儲器 的芯片。例如， 80C51 類單片機(jī)既是通用型又是總重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 線型，還可以 作工 控用。一 般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高?？偩€型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成 在 一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省 了 封裝成本和芯片 的 體積，這類單片機(jī) 我們 稱為非總線型單片機(jī)。例如， 80C51 是通用型單片機(jī)，它不是為某種專門用途設(shè)計(jì)的；專 用型單片機(jī)是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成 ADC 接口等功能的溫度測量控制電路。 （一）單片機(jī)的分類 單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個重要分支領(lǐng)域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機(jī)大致可以分為通用型 /專用型、總線型 /非總線型及工控型 /家電型。 ④ 加熱功率： P 約 750mW ⑤ 靈敏度：以甲烷為例 0R （ air） / sR (%CH4)＞ 5 ⑥ 響應(yīng)時間： Tres＜ 10 秒 ⑦ 恢復(fù)時間： Trec＜ 30 秒 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第三章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 第一節(jié) 單片機(jī)的選澤 一、單片機(jī)的介紹 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路 ）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。當(dāng)加熱絲斷路時，由于熱惰性況，并及時發(fā)現(xiàn)氣敏元件的故障，需要設(shè)計(jì)加熱絲故障診斷報(bào)警電路。加熱電阻為 31177。為避免出現(xiàn)這種情 內(nèi)。由于傳感器一般工作在易燃易爆環(huán)境下，若加熱絲直接與電源相接，當(dāng)加熱絲局部短路造成器件過熱或放電時，可能引發(fā)事故。一般情況下，不通電時間越長，初期穩(wěn)定時間也越長，當(dāng)不通電存放時間達(dá)到 15 天左右時，初期穩(wěn)定時間一般需要5 分鐘左右。 當(dāng)再次通電時需要預(yù)熱幾分鐘使水蒸氣蒸發(fā) 后，氣敏電阻才能正常工作。 半導(dǎo)體煙霧傳感器在不通電狀態(tài)存放一段時間后，再通電時，器件并不能立即投入正常工作。 ? ?nCmRS ?? lo glo g (12)式中， m 為器件相對煙霧濃度變化的敏感性，又稱煙霧分離能，對于煙霧， m 值為 1/2～ 1/3；C 為檢測煙霧的濃度。 0/RRSK? (11)式中， R0為煙霧傳感器潔凈空氣條件下的重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電阻值， RS 為煙霧傳感器在一定濃度的檢測煙霧中的電阻值。 ④ 電路設(shè)計(jì)電壓范圍寬， 24V 以下均可，加熱電壓 5177。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時間短，長時間工作性能好。 表 半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類 類型 所利用的特性 工作溫度 代表性被檢測氣 體 電阻型 電阻 表面電阻控制器 300～ 450℃ 可燃性氣體 體電阻控制器 700℃以上 乙醇、可燃性氣體 非電阻型 二極管整流特性 室溫 ～ 200℃ H CO、 乙醇 晶體管特性 150℃ H H2S 四、 MQ2 型煙霧傳感器的特性及重要指標(biāo) （一） MQ2 型傳感器的一般特點(diǎn) ① MQ2 型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感。 遇到可燃煙霧（如 CH4 等）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正 離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導(dǎo)體帶電子密度增加，電阻值下降。當(dāng)與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘受到該煙霧的調(diào)制而變化，就會引起表面電導(dǎo)率的變化。 本設(shè)計(jì)中采用的 MQ2 型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式 N重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 型半導(dǎo)體。 N 型在檢測時阻值隨煙霧濃度的增大而減??； P 型阻值隨煙霧濃度的增大而增大。按敏感機(jī)理分類，可分為電阻型和非電阻型。而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中，本設(shè)計(jì)選用 MQ2 型煙霧傳感器，這種型號的傳感器不