【正文】 打開 MedWin 軟件，將寫好的調試程序代碼在計算機上輸入、匯編、修改、產生代碼 ，形成輸入輸出口實驗 .HEX文件。按照設計的步驟，并對照總電路圖，在面包板上連接電路。 打開實驗開發(fā)平臺 MedWin 單片機集成開發(fā)環(huán)境 ，在 MedWin 軟件 代碼編輯器編輯程序代碼，經匯編，修改，產生代碼 。據(jù)此，可以寫出雙字節(jié)除法的程序代碼。除法運算是按位進行的，每一位是一個循環(huán)，每個循環(huán)中要作三件事，一是被除數(shù)左移一位，二是余數(shù)減除數(shù)，最后根據(jù)是否減來置商位為 1 或 0。 DISP:MOV DPTR,TAB MOV A,7FH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7EH MOVC A,A+DPTR ACALL SO MOV A,7DH MOVC A,A+DPTR 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 26 ACALL SO RET SO:MOV R7,8 SO1:CLR RRC A MOV ,C SETB DJNZ R7,SO1 RET 表 2 七段 LED 字型碼 顯示字符 共陰極字型碼 共陽極字型碼 0 3FH C0H 1 06H F9H 2 5BH A4H 3 4FH B0H 4 66H 99H 5 6DH 92H 6 7DH 82H 7 07H F8H 8 7FH 80H 9 6FH 90H 程序當中為了顯示的精確，在有些位相除時用到了雙字節(jié)相除的算法。 單片機對每次移出的位通過 輸入到移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，移位寄存器的時鐘脈沖通過單片機 模擬的時鐘信號提供。 數(shù)碼管顯示選用 的是靜態(tài)顯示的方法，要在每次顯示數(shù)據(jù)時把要顯示的 3 個位按順序串行送到數(shù)碼管集成驅動電路 74LS164 并行輸出，以同時驅動 3 個數(shù)碼管同時點亮。即首先，單片機要對采集到的數(shù)據(jù)在哪個區(qū)間作個判斷 跳轉 ，然后再根據(jù)該區(qū)間的線性關系作轉換 ，得到對應的酒精濃度值 。 MOV B,51 DIV AB MOV 7DH,A MOV A,B MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7EH,R6 MOV A,R2 MOV B,10 MUL AB MOV R6,A MOV R7,B ACALL DIV16 MOV 7FH,R6 經過 處理后實際采樣到的電壓值對應的各個位就分別存儲在 7DH， 7EH， 7FH 三個存儲單元里面 了 。相除后對應的每一位分別送到地址為 7DH， 7EH， 7FH 的存儲單元保存，以供顯示或后續(xù)處理用。為此，在第一位單字節(jié)除 51 后，接下來的小數(shù)部分位的除 51則要作雙字節(jié)的除法，這樣 才能保證使所有位能顯示出來。 TEST:MOV DPTR,7FF8H SETB MOVX DPTR,A JB ,$ MOVX A,DPTR RET 把轉換后得到的數(shù)字電壓值讀取到單片機后，因為，實際的電壓值范圍在 0～ +5V 之間，而 ADC0809 模數(shù)轉換芯片對應的是 8 位精度的處理，即從 00000000B 到 11111111B，所以單片機還要對它作個除 51 的處理工作。 最后將轉換后的數(shù)據(jù)讀取到單片機累加器 A 中。 ADC0809 中模數(shù)轉換結束輸出標志位是 EOC， 轉換結束時為高電平有效。所以單片機在 將地址7FF8H 寫入模數(shù)轉換芯片后， 一方面 模數(shù)轉換芯片鎖存地址選擇線的狀態(tài)，從而選通相應的模擬通道，同時啟動模數(shù)轉換。模擬電壓的輸入端接在模數(shù)轉換芯片的 IN0 通道，再根據(jù)單片機與模數(shù)轉換芯片的連接，單片機在選擇讀寫地址時應該為 7FF8H。即每次的初始化將上次存儲的數(shù)據(jù)全部清除 ，用于存放當前要存儲的數(shù)據(jù)。于是， 對于程序的初始化程序代碼可以相應寫出 [13]。因為 在程序中每次對模數(shù)轉換后讀取的數(shù)據(jù)，需要相應的存儲空間，同時對讀取的數(shù)據(jù)作適當處理后也要送到特定的存儲空間存儲起來，以供后面的數(shù)碼管顯示用。 程序流程圖如圖 16 所示。 單片機通過 I/O 口與模數(shù)轉換芯片的數(shù)據(jù)輸出口相連讀取轉換后的數(shù)據(jù)。所以單片機 在啟動測試模數(shù)轉換芯片之前要選擇通道 0，寫入模數(shù)轉換芯片， 并將用作查詢的單片機引腳 置位， 然后啟動對通道 IN0 端輸入的采集電壓信號作模數(shù)轉換，等待轉換的結束 。 程序流程 當檢測到酒精氣味時，氣 體 傳感器 MQ3 兩個電極端 AB 間電阻 將 變小， 對應與氣體傳感器負載電阻的分壓將變大。 對于 8051 系列 單片機，現(xiàn)有四種語 言支持，即匯編、 PL/M、 C 和 BASIC。 打開 Microcontrmller ISP Software，在菜單 options 選項中選擇 select device，在彈出的窗口中選擇器件 AT89S51，并選 Byte Mode 點擊 OK。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 18 圖 14 數(shù)碼管顯示電路 系統(tǒng) 整體電路 圖 信號采樣 模塊電路的輸出接到發(fā)光二極管顯示 LM3914 的輸入端，同時也將采樣信號輸出端接至 A/D 轉換芯 片的輸入端，再加上單片機最小系統(tǒng)電路、單片機與模數(shù)轉換芯片的連接和單片機與數(shù)碼管顯示的連接，即可 作出它的整體電路圖，如圖 15 所示。單片機引腳 用于給移位寄存器提供移位的時鐘脈沖，該引腳與三個移位寄存器的時鐘 輸入端 CLK 相連。移位寄存器在電路中一是驅動數(shù)碼管點亮，二是對輸入的串行數(shù)據(jù)并行輸出，起到串并轉換的作用。選用 3 個移位寄存器 74LS164 驅動數(shù)碼管發(fā)光點亮。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。靜態(tài) 顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用 CPU 時間 少 。如圖 13 所示。 8段共陰數(shù)碼管 由 a﹑ b﹑ c﹑ d﹑ e﹑ f﹑ g、 dg 這 8 個發(fā)光二極管組成。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 16 圖 12 發(fā)光二極管顯示 數(shù)碼管顯示 電路 發(fā)光二極管一般是砷化鎵半 導體二極管，在發(fā)放光二極管兩端加上正向電壓，則發(fā)光二極管發(fā)光。 輸入靈敏度可以通過負載電阻的 調節(jié) 來實現(xiàn) ，即對地 電阻調小時靈敏度下降；反之，靈敏 度增加。 圖 11 LM3914 管腳圖 如圖 12 所示， LM3914 的 3 和 9 引腳接電源正極，使發(fā)光二極管成柱狀 顯示 ， 7 和 8引腳接一個 2K 的電阻，控制發(fā)光二極管的亮度， 5 引腳為采樣信號的輸入端， 10 到 18 引腳和 1 引腳分別接發(fā)光二極管的負極端， 4 和 2 引腳與發(fā)光二極管的正極間接一個 10μF 的電容，作為發(fā)光二極管的虛電源，驅動要反光的二極管點亮。 LM3914 的 9 腳為點，條方式選擇端，當 9 腳與 11 腳相接為點狀顯示；當 9 腳與 3 腳相接，則為條狀顯示。為了驅動 LED1 發(fā)光，集成電路 LM3914 的 1 腳輸出應該為低電平，因此要求電壓比較器異相（ ）端的輸入電壓 應 大武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 15 于 。 10 個電壓比較器的同相輸入（ +）端分別接到10 個等值電阻（ 1KΩ）串聯(lián)回路的 10 個分壓端。 圖 10 ADC0809 與單片機 AT89S51 接口電路 發(fā)光二極 管顯示報警 電路 發(fā)光二極管集成驅動芯片 LM3914 的管腳圖如圖 11 所示。單片機引腳 － 連接到模數(shù)轉換芯片的數(shù)據(jù)輸出端 D0﹑ D1﹑ D2﹑ D3﹑ D4﹑ D5﹑ D6﹑ D7 端，用于讀取模數(shù)轉換后的數(shù)據(jù)。把模數(shù)轉換芯片的 A2﹑ A1﹑ A0 端分別用導線連接到地址鎖存器的低三位，用于選擇模數(shù)轉換的通道。單片機引腳 與模數(shù)轉換芯片的 EOC 端經過或非門后的輸出端用導線相連接，用于單片機對模數(shù)轉換是否結束的查詢，模數(shù)轉換結束后可以查詢到 為高電平，為單片機讀取數(shù)據(jù)作準備。 單片機引腳 與 進過或非門后于模數(shù)轉換芯片 的 ALE 端 和 START 端子用導線相連接 ，用于對模數(shù)轉換芯片寫入 數(shù)據(jù)的寫信號。 ADC0809 的 EOC 信號與 單片機 的 相連，作為 A/D 轉換是否結束的狀態(tài)信號供 單片機 查詢。由于 ALE 和 START 連在一起， ADC0809 在鎖存通道地址的同時啟動 A/D 轉換。由于 ADC0809 具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)瑣存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出端可以直接與數(shù)據(jù) 總線相連。 ALE 端信號的頻率是單片機時鐘頻率的 1/6。采用查詢方式對輸入模擬信號進行 A/D 轉換 ， 然后將數(shù)據(jù) 通過三位八段 數(shù)碼管顯示。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。下降沿啟動 A/D 轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。此地址經譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 GND：地。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 CLK：時鐘脈沖輸入端。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。 START： A/D 轉換啟動信號，輸入，高電平有效。如 表 1所示 。 21~28： 8 位數(shù)字量輸出端 。下面說明各引腳功能 。輸入輸出與 TTL 兼容。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 11 圖 7 AT89S51 單片機最小系統(tǒng)設計 電路 ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉換器，內部結 構如圖 8 所示，它由 8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關樹型 A/D 轉換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。 如圖 7 所示， 10μF 的電容 C3 與 270Ω 的電阻并聯(lián)后再與一個 10KΩ的電阻串聯(lián)，電容的正極端接到電源的正極，電容的另一端接至引腳 RST。 復位是單片機的初始化操作，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，可以按復位鍵以重新啟動，所以復 位電路的設計很有必要。 因為電路中接的是石英晶體，所以設計中接的兩個電容 C1和 C2 的容量都為 33pF。10pF，使用陶瓷諧振器推薦電容容量為 40pF177。 對于外接電容 C1 和 C2 的大小雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小還是 會對振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度和溫度穩(wěn)定性帶來一定的影響。如圖 8 所示， 石英晶體及電容 C1 和 C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)諧振電路 。 對于晶振部分， AT89S51 單片機中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 19 對應的 XTAL1 和 18 對應的 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 對于電源部分，技術資料 中性能參數(shù)里 給出的標準工作電壓是 ～ 。 針對不同型號的單片機在最小系統(tǒng)設計上會有一些差別。 單片機最小系統(tǒng)的設計包括電源，晶振和復位電路三個部分。 ALE/PROG：地址鎖存允許信號，輸出。 EA /VCC：片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 10 RST：復位輸入信號，高電平有效。 P3 口： 8 位、準雙向 I/O 口，具有內部上拉電路，提供各種替代功能。當使用片外存儲器（ ROM 及 RAM）時，輸出高 8 位地址。 P1 口： 8 位、準雙向 I/O 口。 P0 口： 8 位漏極開路的 。 XTAL1：輸入到單片機內部振蕩器的反相放大器。 武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 9 圖 6 AT89S51 芯片管腳 VCC：運行和程序校驗時接電源正端。 AT89S51 芯片有 40 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 6 所示。AT89S51 提供以下標準功能： 4KBFlash 閃存存儲器， 128B 內部 RAM， 32 個 I/O 口線，看門狗，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全 雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4K 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它包括中央處理器 CPU，隨機存儲器 RAM，只讀存儲器 ROM，中斷系統(tǒng)，定時器 /計數(shù)器，串行口和 I/O 口等等。應為實驗所用的 MQ3 在預熱 5 到 10 分鐘后，它的敏感體電阻只有 120KΩ，所武漢理工大學畢業(yè)設計（論文） 8 以負載電阻選用兩個 270Ω 并聯(lián)，構成采樣 部 分 的分壓電阻。 在采樣硬件電路中實際要考慮到 MQ3 的實際技術參數(shù)，即加熱電阻和敏感體電阻的大小，該部分應與電源正極相連。 當氣敏傳感器的敏感體電阻阻值發(fā)生改變時，對應的電位器的分壓值也會發(fā)生相應的變化，即一個電壓值對應著一個被測酒精氣體濃度。 當其表面吸附有被測氣體酒精分子時，表面導電電子比例就會發(fā)生變化，從而其表