【正文】 本文所做的工作有： (1)完成了瓦斯?jié)舛葯z測 報警設備 的整體構思和設計。設計能方便地觀測瓦斯含量。 達到報警濃度時，紅燈亮，綠燈滅 ，如圖 44。 圖 42，總體仿真電路。 氣體濃度單位采用 ppm，為沒百萬單位清潔空氣中被測氣體所含單位量。 仿真 在 protues 中沒有蜂鳴器的仿真模型，但是蜂鳴器給一個 5V 電壓就可以發(fā)聲，所以仿真中不加入蜂鳴器，同時 MQ5 用電源加滑動變阻器的方式進行仿真。但是從數據運算操作、程序控制語句以及函數的使用上來說， Keil C51 與標準 C 幾乎沒有什么明顯的差別。由于 51 單片機的硬件資源有限，它的編譯系統(tǒng)不允許太多的程序嵌套。例如庫函數 printf 和 scanf，在標準 C 中，這兩個函數通常用于屏幕打印和接收字符，而在Keil C51 中，它們主要用于串行口數據的收發(fā)。 由于標準 C 的中的部分庫函數不適于嵌入式處理器系統(tǒng)，因此被排除在 Keil C51 之外，如字符屏幕和圖形函數。 （ 4）標準 C 語言沒有處理單片機中斷的定義。標準 C 并沒有提供這部分存儲器的地址范圍的定義。 （ 3）數據存儲類型的不同。 35 （ 2）數據類型的不同。 51 系列單片機廠家有多個，它們的差異在于內部資源如定時器、中斷、 I/O 等數量以及功能的不同，而對使用者來說，只需要將相應的功能寄存器的頭文件加載在程序內，就可實現所具有的功能。深入理解 Keil C51 對標準 C 的擴展部分是掌握 Keil C51 的 關鍵之一。 C51 與標準 C 的主要區(qū)別 不同的嵌入式處理器的 C 編譯系統(tǒng)與標準 C 的不同之處，主要是它們所針對的嵌入式處理器的硬件系統(tǒng)不同。在軟件模擬仿真方式下不需任何 51 單片機及其外圍硬件即可完成用戶程序仿真調試。此外， 181。 181。Vision3，可簡寫為 181。Vision3 環(huán)境中極為簡便地進行操作?，F在， Keil C51 已被完全集成到一個功能強大的全新集成開發(fā)環(huán)境（ IDE） 181。它支持眾多的 MCS51 架構的芯片，同時集編輯、編譯、仿真等功能于一體，具有強大的軟件調試功能，是眾多的單片機應用開發(fā)軟件中最優(yōu)秀的軟件之一。 34 keiiC51 編程環(huán)境 Keil C51 是德國 Keil software 公司開發(fā)的用于 51 系列單片機的 C51 語言開發(fā)軟件。當前較好的 C51 語言編譯系統(tǒng)編譯出來的代碼效率只比直接使用匯編語言低 20%左右，如果使用優(yōu)化編譯選項，效果會更好。例如，為51 單片機編寫的程序通過改寫頭文件以 及少量的程序行，就可以方便地移植到 PIC 單片機上。 （ 3）可移植性好。 （ 2）模塊化開發(fā)與資源共享。 用 C51 進行單片機軟件開發(fā)，有如下優(yōu)點： （ 1）可讀性好。 C 語言是美國國家標準協(xié)會（ ANSI）制定的編程語言標準， 1987 年 ANSI 公布 87 ANSI C，即標準 C 語言。而 C51 是在標準 C 的基礎上，根據單片機存儲器硬件結構及內部資源，擴展了相應的數據類型和變量。 該設計采用濃度單位為 ppm，是百萬單位 編程語言的選擇 隨著單片機不斷發(fā)展，編程語言也不斷發(fā)展。 ADC0809 根據數據表格把電壓信號對應的瓦斯?jié)舛绒D換成數字信號，數字信號進入單片機，然后通過軟件編程把瓦斯?jié)舛蕊@示在液晶顯示屏上。 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)流程框圖如圖 41 所示。在編寫應用軟件之前，應繪制出程序流程圖。各功能程序實行模塊化、子程序化。即 定時器 T0、 T T2 10）外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā) 中斷方式 喚醒 11） 通用異步 串行口 （ UART），還可用定時器 軟件 實現多個 UART 12） 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級） 13） PDIP 封裝 STC89C52 工作模式 1）掉電模式：典型功耗 A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí) 行原程序 2）空閑模式：典型功耗 2mA 3）正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA STC89C52I/O 口復用功能說明 、 和 P3 口都有復用功能，具體功能參照表 37. 表 37 、 和 P3 口復用功能 引腳號 功能特性 T2(定時器 /計數器 2 外部輸入 )，時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數器 2 捕獲重裝觸發(fā)和方向控制） RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0 (外部中斷 0)錯誤 !未定義書簽。 4） 可直接使用串口下載； STC89C52 參數 1） 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期 和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2） 工作電壓： ～ （ 5V 單片機） /～ （ 3V 單片機） 3）工作頻率 范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz 4） 用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) 5） 片上集成 512 字節(jié) RAM 6） 通用 I/O 口（ 32 個），復位后為： P0/P1/P2/P3 是 準雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 STC89C52 使用經典的 MCS51 內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。 單片機概述 本設計采用 STC89C52 單片機。 GNDVCC30pFC?Cap30pFC?Cap12Y?XTALXTAL1XTAL210uFC?CapGND10kR?Res2S?SWPBRSTP0P1P2P3圖 3 13 單片機最小系統(tǒng) 30 MCS51 系列單片機的復位引腳 RST 出現兩個機器周期以上的高電平時，單片機就進行復位操作。 單片機最小系統(tǒng) 如圖 318，是單片機最小系統(tǒng)，由四個部分組成： 時鐘電路 XTAL1：芯片內部震蕩電路輸入端 XTAL2：芯片內部震蕩電路輸出端 XTAL1 和 XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相反放大器，它可以被分配為使用石英晶振的片內震蕩器，或者器件由外部時鐘驅動。當濃度超過設定值時蜂鳴器發(fā)出聲音報警，紅色發(fā)光二極管發(fā)光，綠色發(fā)光二極管滅。 表 3 4 DDRAM 地址和屏幕對應關系 28 protues 仿真中顯示電路如圖 316。 所以上面例子 CGRAM 中第一個自定義的字符 “R”可以用碼值 00H 或 08H 選中 。 字符碼值 47 位全 0,而第 3 位無效 ,可以是 0 或 1。 例如 ,自定義字符為字母 “R”,則連續(xù)寫入的字型數據為 : 1EH,11H,11H,1EH,14H,12H,11H 3)向模塊寫入字符碼值 ,調用自定義字符 。 對于 57 點陣字符 ,連續(xù)寫入 7 行點陣數據 。 CGRAM 中只能自定義 8個 57 點陣字符 (后面會看到限制 8 個自定義字符的原因 ),對應的 CGRAM 地址范圍是 000 000 – 000 111。 下面給出自定義字符點陣時定義和調用時的步驟 。 在需要顯示自定義字符時 ,與顯示內置字符的方法是相同的 ,只是 CGRAM 的地址有所區(qū)別 。共 80 個字節(jié)，其地址和屏幕的對應 關系 如 表 36。其他引腳介紹如 表 35。 （ 6）．當 EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE 為高電平，轉換的數據就輸出給單片機了。 表 34 ADC0809 通道選擇 25 （ 4）．在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬的正脈沖信號。 （ 2）．初始化時，使 ST 和 OE 信號全為低電平。因 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－ ）為參考電壓輸入。 D7－ D0 為數字量輸出線。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。 EOC 為轉換結束信號。 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 數字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉換啟動信號。 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。 圖 3 9 ADC0809 引腳圖 24 地址輸入和控制線： 4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 A、 B、 C：地址輸入線。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數據輸出鎖存器。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 REF（ ）：參考電壓負端。 GND：地。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳。當輸出允許信圖 3 8 ADC0809 內部邏輯結構 23 號 OE 有效時，選 通輸出緩沖器，輸出轉換結果。比較器的輸出結果和控制與時序電路的輸出一起控制逐次逼近寄存器中的數據從高位至低位變化，依次確定各位的值，直至最低位被確定為止。 8 個模擬輸入端能接收 8 路模擬信號，但相對某一時刻只能選擇其中的一路進行轉換。各部分功能大致如下 。 的內部邏輯結構 該芯片內部由 8 位模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、電阻網絡、樹狀電子開關 、逐次逼近寄存器、控制與時序電路、三態(tài)輸出鎖存器等組成 如圖 313。 本設計所用的 A/D 轉換模塊是 ADC0809， 它 是帶有 8 位 A/D 轉換器、 8 路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。它反映 A/D 轉換器的轉換速度。通常以數字量最低位所代表模擬輸入值來衡量，如相對精度不超過 177。通常以輸出二進制碼的位數表示分辨率。 圖 3 7 n位逐次比較型 A/D轉換器 21 A/D 轉換器的主要技術參數 1. 分辨率 分辨率是指輸出數字量變化一個最小單位 (最低位的變化 )，對應輸入模擬量需要變化的量。由于該轉換電路是對輸入電壓的平均值進行交換，所以它具有很強的抗工頻干擾能力，在數字測量中得到廣泛應用。 雙積分型 A/D 轉換器 雙積分式 A/D 轉換器是一種間接 A/D 轉換器。于是， V1 再與 (3/4)VREF 相比較，如 V1≥(3/4)VREF 則次高位 Dn2=0 ；如最高位為 0，則 V0=VREF/4 ， V1 與 V0 比較，如 V1≥VREF/4 ，則 Dn2 位存 1，否則存 0……。然后在第二個 CP 作用下，移位寄存器的次高位置 1，其它位置0。輸入電壓首先與 D/A 轉換器輸出電壓 （ VREF /2）相比較，如 V1VREF /2，則為 0。 圖 3 6 10 位分級并行 A/D 轉換原理 20 電 壓比 較 器時 鐘移 位 寄 存 器控 制 邏輯 電 路數 據 寄 存 器D / A 轉 換 器自 動 脈 沖模 擬輸 入 量v 1VR E FDn 1Dn 2D1D0?. . .} 工作原理：電路由啟動脈沖啟動后，在第一個時鐘脈沖作用下，控制電路是移位寄存器的最高位置 1，其它位置 0，其輸出經數據寄存器將 1000188。 n 位逐次比較型 A/D 轉換器框圖如圖 311 所示。將所有留下的砝碼重量相加，就得物體重量）。再加上第二個次重砝碼，由物體的重量是否大于砝碼的重量決定第二個砝碼是留下還是移去。 取樣保持電路5 位并行比較A / D轉換器5 位并行比較A / D轉換器5 位D / A轉換器+v 1VR E FD9D8D7+x 3 2D6D0D5D1D2D3D4 逐次比較型 A/D 轉換器 逐次比較型 A/D 轉換器是目前采用最多的一種直接 A/D 轉換器。由于相減所得到的差值電壓小于 1VLSB，為保證第二級 A/D 轉換器的轉換精度，將差值放大 2532 倍，送第二級 5 位并行比較 A/D轉換器，得到低 5 位輸出。 10 位分級并行 A/D 轉換原理如圖 310 所示。 （ 4）動態(tài)范圍取決于 VREF。由于位數越多，電路越復雜，因此制成分辨率較高的集成并行 A/D 轉換器是比較困難的。 （ 2）隨著分辨率的提高，元件數目要按幾個級數增加。優(yōu)先編碼器優(yōu)先級別最高是 I7，最低的是 I1。輸入電壓為 V1，它的大小決定各比較器的輸出狀態(tài)，如當 0≤ v1VREF/15 時， C1C7 的輸出狀態(tài)都為 0；當 3VREF/15≤ v15VREF/15 時，比較器 C6=C7=1