【正文】 CLK為ADC0832的時鐘輸入端。A/D芯片的數(shù)據(jù)CS口。下面介紹各模塊的具體功能、工作時序等。 程序設計軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實現(xiàn)的功能,按一定的順序組合成一個整體。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護等優(yōu)點，且編寫的模塊程序易于移植。C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習慣。程序編寫語言比較常見的有C語言、匯編語言。第6章 軟件設計單片機程序設計： 編譯語言的選擇對于單片機的開發(fā)應用中，逐漸引入了高級語言，C語言就是其中的一種。大大提高系統(tǒng)設計的效率與質量。硬件設計總結：這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設計的內容，通過模塊化的設計思想，把一個復雜的單片機系統(tǒng)按照功能劃分成一個個單獨的電路模型，分別進行設計，最后在集成到一起。RST用于復位CP2102，一般不用，方便用于初期產品的調試。圖 515 串口與USB互轉電路設計（實際使用）CP2102，USB轉串口芯片，體積小巧，外圍可以不需要任何元件即可夠成一個最簡單的USBUART方案，通信速率可達1Mbps，很容易把串口產品升級到USB口。線路圖如下圖515所示。在本設計中，采用差動放大器對兩個信號的差值進行放大。對于驅動OP07正常工作，亦可采用7815與7915產生+15V電壓。以下為報警電路接線圖見圖513： 圖 513 電源電路設計在本次設計中，需要一個比較大的電壓源和一個5V供電源，出于簡約經濟考慮。實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，只要當值高于警報值的時候給一個低電平就能驅動二極管發(fā)光,簡單易懂。其中，前兩種報警裝置因硬件結構簡單，軟件編程方便，常常在單片機應用系統(tǒng)中使用；而語音報警雖然警報信息較直接，但硬件成本高，結構較復雜，軟件量也增加。但對于某些緊急狀態(tài)，比如系統(tǒng)檢測到的錯誤狀態(tài)等，為了使操作人員不至于忽視，及時采取措施，往往還需要有某種更能引人注意，提起警覺的報警信號。在主電路圖中接在P0口處有一個排阻RP1 ，由于P0口沒有內接上拉電阻，為了為P0口外接線路有確定的高電平，所以要接上排阻RP1，使用的是10K的排阻，以確保有P0口有穩(wěn)定的電平。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關，其時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。間接控制方式則不使用單片機的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的I/0口來實現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。它與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。③由于應用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時削抖的方法。②軟件削抖的基本原理是當檢測出鍵盤閉合時，先執(zhí)行一個延時子程序產生數(shù)毫秒的延時，待接通時的前沿抖動消失后再判別是否有健按下。⑶鍵盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。各根I/O口線之間不會相互影響。電路圖見圖511：鍵盤說明：S2 控制門限值的增加S3 控制門限值的減少S4 串口通信傳輸數(shù)據(jù)的開關S5 保留未用S6 采集信號的切換 圖511⑵獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路。鍵盤分為：獨立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼方法又可以分為編碼和非編碼兩種。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN進行輸入。在第3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉換。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。 A/D轉換設計正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。 本設計中，氣體濃度單位用到mg/L與ppm,則轉換關系如下： C=22400Y/M …………………（52）Y—污染物以每立方分米即每升的毫克數(shù)表示的濃度值；本設計的電壓顯示與酒精濃度之間的關系：，式子：【㏒（Rs/Ro）㏒()】/（㏒Y㏒10）=(㏒㏒)/( ㏒㏒10),代入上式（1），并代入關系Vout=(RL/RS)*5,其中RL取50K，Ro經測量為600K,整理可得關系式： ㏒C=*㏒Vout + ……………(53) 在技術參數(shù)中，—4869ppm 。除ppm外，還有ppb和ppt， 他們之間的關系是： 1ppm=106=一百萬分之一， 1ppb=109=十億分之一 ， 1ppt=1012=萬億分之一， 1ppm=103ppb=106ppt （2）質量體積濃度 用每立方米大氣中污染物的質量數(shù)來表示的濃度叫質量體積濃度，單位是毫克/立方米 ，或克/立方米。當精確測量時，報警點的設定應考慮溫濕度的影響。因此，在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調整是很重要的。Rs: 不同溫度，濕度下。 圖59圖59給出了MQ3型氣敏元件的溫濕度特性。 圖56圖57 圖58 MQ3型氣敏元件的靈敏度特性圖58 給出了MQ3氣敏元件的靈敏度特性。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中４個用于信號取出，２個用于提供加熱電流。5% Vh:177。2℃ Vc:177。 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備注 Tao 使用溫度 　　20℃50℃ RH 加熱電阻 33Ω177。AC or DC VH 加熱電壓 177。工作電流(mA)90177。應用：工業(yè)現(xiàn)場的天然氣、液化氣、煤氣、烷類等可燃性氣體及汽油、醇、酮、苯等有機溶劑蒸汽的濃度檢測；可燃性氣體泄漏報警器；可燃性氣體探測器；氣體濃度計等。由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇可燃性氣體時檢測元件電阻升高，橋路輸出電壓變化，該電壓變量隨氣體濃度增大而成正比例增大，補償元件起參比及溫濕度補償作用。MC113/113C是催化燃燒式氣敏元件，根據(jù)催化燃燒效應的原理工作。測量電路由氣敏傳感器MQ3/MC11濾波電路和ADC0832組成。MQ3傳感器/MQ3模塊詳細介紹如下表52。 在本設計中，為了體現(xiàn)多路的性質，選取了一個酒精濃度傳感器和一個甲烷濃度傳感器。 信號采集電路從傳感器過來的電壓信號，應經過濾波，采集，轉換才能被MCU識別和處理。開關按下時是按鍵手動復位電路，RST端通過電阻與VCC電源接通，通過電阻的分壓就可以實現(xiàn)單片機的復位。隨著電容的充電，RST腳上的電壓才慢慢下降。常用的上電復位，上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。當在89C52單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設備誤動作，導致嚴重事故的發(fā)生；內部一些控制寄存器（專用寄存器）內容不確定可能導致定時器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設發(fā)送數(shù)據(jù)。電路圖見圖52： 圖 51單片機的最小系統(tǒng) 圖52 晶振電路在89C52單片機的內部有一個震蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振）就構成了自激振蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號，圖中電容器C1和C2穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在530pF，典型值是22pF，晶振CYS選擇的是12MHz。對于CHMOS工藝的單片機，外部時鐘要由XTAL1端引入，而XTAL2端應懸空。89C52的時鐘產生方式有兩種，一種是內部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。下面介紹其中的兩個電路。第5章 硬件設計 最小系統(tǒng)的實現(xiàn)在本次設計中我們采用STC89C52來實現(xiàn)一個單片機系統(tǒng)能運行起來的需求最小的系統(tǒng)，電路圖見圖51。Visual Basic（簡稱VB）是Windows操作系統(tǒng)下簡單、易學、高效的應用軟件開發(fā)工具。VB擁有圖形用戶界面（GUI）和快速應用程序開發(fā)（RAD）系統(tǒng)，可以輕易的使用DAO、RDO、ADO連接數(shù)據(jù)庫，或者輕松的創(chuàng)建ActiveX控件。從任何標準來說，VB都是世界上使用人數(shù)最多的語言。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件，是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。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。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軟件是目前最流行開發(fā)MCS51系列單片機的軟件。 圖 44 Keil軟件簡介：單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了?！P2102／CP2103作為USB／RS232雙向轉換器，一方面可以從主機接收USB數(shù)據(jù)并將其轉換為RS232信息流格式發(fā)送給外設；另一方面可從RS232外設接收數(shù)據(jù)轉換為USB數(shù)據(jù)格式傳送至主機，其中包括控制和握手信號。silicon Laboratories公司推出的USB接口與RS232接口轉換器CP2102／CP2103是一款高度集成的USBUART橋接器，提供一個使用最小化元件和PCB空間來實現(xiàn)RS232轉換USB的簡便解決方案。這樣計算機不能控制現(xiàn)有儀器設備，解決這一問題就得把現(xiàn)有的儀器設備的RS232接口轉換成USB接口?！　?圖 43 74HC4051引腳圖 用于串口轉USB的芯片CP2102（實際使用）目前儀器設備大都采用RS232接口與計算機通信，但隨著計算機技術的發(fā)展，支持熱插拔的USB標準接口將取代RS232接口，因此計算機將越來越少配置甚至不配置RS232接口。 作為一個數(shù)字多路選擇器/多路分配器，VEE將被連接到GND上（一般是接地）。 VCC和GND是數(shù)字控制端（S0至S2，E）的供電引腳， V～ V。 　　E為低時，8個開關的其中之一將被S0至S2選中（低阻態(tài)）。芯片的引腳配置及典型工作電路如圖42所示。芯片內部有一個電源電壓變換器，可以將輸入的+5V電源電壓變換成為RS232輸出電平。第15腳：背光源正極。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第5腳：R/W為讀寫選擇端，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會使屏幕顯示不清晰，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。1602液晶顯示屏采用標準的16腳接口，其中各接口的功能如下表（41）所示：表41 LCD1602的16管腳功能引腳號引腳名電平輸入/輸出引腳說明1VSS電源地2VDD電源正極(+5V)3VL液晶顯示偏壓信號4RS0/1輸入數(shù)據(jù)/命令選擇端，0：輸入指令，1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入讀/寫選擇端，0：向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)，1：從LCD讀取信息6E1→0輸入使能信號，1時讀取信息，1→0(下降沿)執(zhí)行指令7D00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(最低位)8D10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線9D20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線10D30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線11D40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線12D50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線13D60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線14D70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(最高位)15BLA+VCCLCD背光電源正極16BLK接地LCD背光電源負極第1腳：VSS為地電源。模塊組件內部主要由LCD顯示屏、控制器、列驅動器和偏壓產生電路構成。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。芯片轉換時間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。它的主要性能參數(shù)如下：.8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存存儲器.1000次寫/擦循環(huán).時鐘頻率：0Hz—24MHz.三級加密存儲器.256字節(jié)內部RAM.32個可編程I/O口線 .3個16位定時/計數(shù)器 .6個中斷源.可編程串行UART通道.低功耗的空閑和掉電模式.片內振蕩器和時鐘電路 ADC0832數(shù)模轉換ADC0832 為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。以下介紹本次設計的各個模塊中使用到的具體器件。因其具有面向對象的設計方法，友好的用戶界面、編程高效、數(shù)據(jù)處理及驅動底層硬件功能強等優(yōu)點而受到廣泛的使用。在設計中以PC機為主機，單片