【正文】 下圖為 2764 程序存儲器的電路圖。 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(diào)節(jié) LED 的顯示亮度 片外程序存儲器模塊設(shè)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。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。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。報警電路如 下 圖所示，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到設(shè)定值時，單片機 I/O口為低電平，供電段 VCC設(shè)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(dá)到開啟電壓，集電極電壓放大足以驅(qū)動 蜂鳴器報警 ，指示燈發(fā)光 。 河北理工大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 3 具體實施方案 24 單片機本身 I/O的驅(qū)動能力并不高，所以對蜂鳴器的驅(qū)動需要加入一個三極管，在這里我選取 PNP型的三極管。這個電流隨器件的生產(chǎn)廠家而有所差異，一般在 38mA 不等，可以通過在負(fù)載端接一個合適的電阻來解決。通過調(diào)整接入 ADJ 端和 Vout 端電阻的比值，來改變輸出電壓。因此，只需要用極小的電流來調(diào)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 。當(dāng)調(diào)節(jié)器接地時，輸出端輸出 。內(nèi)置過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。 LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)整流穩(wěn)壓器集成電路，輸出電壓范圍是 到 37V,負(fù)載電流最大為 。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(zhuǎn)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。當(dāng)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。當(dāng)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。 在設(shè)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。 在設(shè)置為定時器模式時，加 1計數(shù)器是對內(nèi)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）。 單片機最小系統(tǒng)起振電容 C C3 一般采用 15pF33pF，此設(shè)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。 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容 C1的大小直接影響單片機的復(fù)位時間，一般采用 10uF30uF，單片機最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時間越短。隨著電容的充電， RST 腳上的電壓才慢慢下降。 由于 端口線電平和輸入輸出狀態(tài) 的 不確定可能 會導(dǎo)致 外圍設(shè)備誤動作， 以至于 嚴(yán)重事故的發(fā)生；內(nèi)部一些控制寄存器（專用寄存器） 的 內(nèi)容不確定 也 可能 會 導(dǎo)致定時器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)。這里選用 CC7的電容均為 30pF，石英晶振的工作頻率為 12MHz，一方面可以滿足系統(tǒng)在設(shè)計時的機器周期的需要；另一方面，在進(jìn)行串行口通訊的時候能夠提供精確的通訊波特率 [8]。單片機內(nèi)部有時鐘振蕩電路，因此只需外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定周期的時鐘信號從而到達(dá)單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作頻率。 本系統(tǒng)中采用了內(nèi)部時鐘方式，為了盡量降低功耗的原則。 5） CLK： 0809 工作時鐘。 4） OE：輸出允許信號。當(dāng) AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時， EOC 變?yōu)楦唠娖?，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。 ST 上跳沿清零所有寄存器，下跳沿開始 AD轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換期間 ST 保持低電平； ST啟動過程中， ALE 信號與其保持一致。其接口電路圖如下圖 9所示： 河北理工大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 3 具體實施方案 20 2 1M S B21A D D B24A D D A25A D D C23V R E F ( + )12V R E F ( )16I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75S T A R T62 58E O C7O U T P U T E N A B LE9C LO C K10V C C112 220G N D132 7142 6152 8L S B172 4182 319I N 228I N 127I N 026A L E22U6A D C 08 0 957%RL1k77%R V 31kR 1 01KV C CH V C CP 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7A L EE O CSTOCC L K 圖 9 甲烷氣體采集電路設(shè)計 ADC0809 工作接口要求 1) ALE 設(shè)置為高電平 ,對地址信號進(jìn)行鎖存 ,經(jīng)譯碼后選通對應(yīng)通道 ,被選中通道的模擬量進(jìn)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。一直到完成 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始 ,EOC 變成高電平，結(jié)束 A/D 轉(zhuǎn)換，此時結(jié)果數(shù)據(jù)已存入了鎖存器，這個信號就可以用作中斷申請。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 當(dāng)模擬量送至某一輸入通道 IN0 后， CPU 將標(biāo)識 該通道編碼的三位地址信號經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到 ADDC、 ADDB、 ADDA引腳上。這種傳感器具有輕微的極性， VCC1 需用直流電源。其中 VCCH 用于為傳感器提供特定的工作溫度。 57%RL1k77%R V 31kR 1 01KV C CH V C CV R L 圖 8 傳感器基本測試回路 上圖 8是傳感器的基本測試電路。 河北理工大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 3 具體實施方案 19 3 具體實施方案 甲烷氣體采集 電路設(shè)計 傳感器的工作原理：在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時，氧負(fù)離子因與還原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低，導(dǎo)致傳感器阻值減小。 地址鎖存器 74LS373 是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 鎖存器，由于單片機的三總線結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)線與地址線的低 8位共用 P0口，因此必須用地址鎖存器將地址信號和數(shù)據(jù)信號區(qū)分開。 NC1A 122A73A64A55A46A37A28A19A010I/O 011I/O 112I/O 213GND14I/O 315I/O 416I/O 517I/O 618I/O 719C E 120A 1021OE22A 1123A924A825C E 226WE27V C C286264 圖 7 6264管腳 其中 A0～ A12： 13條地址線； I/O0— I/O7： 8 條數(shù)據(jù)線，雙向； 1CE ：片選線 1，低電平有效； CE2：片選線 2，高電平有效 OE ：讀允許信號線，低電平有效； WE ：寫信號線，低電平有效 38譯碼器 74LS138 由于外部 I/O占用外部 RAM的地址范圍，操作指令都是 MOVX 指令，因此， I/O和 RAM 同時擴(kuò)展時必須進(jìn)行存儲器空間的合理分配。 同時擴(kuò)展外部 RAM與外部 I/O 由于外部 RAM 與外部 I/O口采用相同的讀寫指令，二者是統(tǒng)一編址的，因此當(dāng)同時擴(kuò)展二者時，就必須考慮地址的合理分配，通常采用譯碼法來實現(xiàn)。根據(jù)實際情況 ，采用靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器。 CS51 單片機擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器的地址線也是由 P0 口和 P2 口提供的，因此最大尋址范圍為 64K字節(jié)（ 0000H— FFFFH）。前者相對讀寫速度高，一般都是 8位寬度，易于擴(kuò)展，且大多數(shù)與相同容量的 EPROM 引腳兼容，有利于印刷板電路設(shè)計，使用方便；缺點是集成度低，成本高，功耗大。此時，我們可以利用單片機的擴(kuò)展功能，擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器。 這里考慮選擇單片機擴(kuò)展 8K 外部程序存儲器一般選用 2764 EPROM 芯片。 在選擇程序存儲器芯片時，首先必 須滿足程序容量，其次在價格合理情況下盡量選用容量大的芯片。 片外 擴(kuò)展 程序存儲器 由于 8031 單片機沒有片內(nèi)程序存儲器，所以需要外接程序存儲器模塊。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 河北 聯(lián)合 大學(xué) 綜合課程設(shè)計說明書 2 總體設(shè)計方案 17 指令 6：功能設(shè)置命令 DL： 當(dāng) 高電平 的 時 候 為 4位總線，低電平 的 時 候 為 8位總線 N： 當(dāng) 低電平 的 時 候 為單行顯示，高電平 的 時 候為 雙行顯示 F: 當(dāng) 低電平 的 時 候 顯示的是 5x7 的點陣字符，高電平 的 時 候 顯示 的是 5x10 的點陣字符。 D：控制整體顯示的開 和 關(guān)， 當(dāng) 高電平 時為 開顯示，低電平時為 關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開 和 關(guān)， 當(dāng) 高電平 時 有光標(biāo)，低電平 時 無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍， 當(dāng) 高電平 時 閃爍，低電平 時則 不閃爍。 S:屏幕上 的 所有 字符 是否 向 左或右移 動，其中 高電平 為 有效，低電平則無效。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到 的 地址 為 00H。 1602 液晶模塊內(nèi)部的 控制器 總 共有 11 條控制指令 。 第 15 腳：背光源正極。 第 6 腳： E端 口是 使能端，當(dāng) E端 口從 高電平跳變 為 低電平 的 時 候 ，液晶 顯示 模塊 就會 執(zhí)行命令。 第 5 腳： R/W為讀寫信號 端 ， 當(dāng)為 高電平時進(jìn)行讀操作， 當(dāng)為 低電平時進(jìn)行寫操作。 第 3 腳： VEE是 液晶顯示器對比度調(diào)整 的 端 口， 使用時可以通過一個 10K 的 滑動變阻器來 調(diào)整對比度。 本設(shè)計所采用的液晶顯示器為 1602LCD，其具有 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口 的 說明 如下： 第 1 腳： VSS為電源 地 。 LCD 能夠顯示字符的關(guān)鍵在于其控制器，目前大部分點陣式 LCD都使用日立公司的 HD44780 集成電路作為控制器。在 基于 單片機 礦井瓦斯檢測 系統(tǒng) 中采 用液晶顯示器作為 顯示 器件 具 有質(zhì)量高 、 重量輕 、 數(shù)字式接口 、 體積小、功耗低 等優(yōu)點，因