【正文】 ）將這些部份組合在一起。 編譯軟件介紹 Keil 軟件簡介： 單片機(jī)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)?CPU 可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前 已極少使用手工匯編的方法了。 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(shí)現(xiàn)的功能寫各個子程序。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，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(xí)慣。程序編寫語言比較常見的有 C語言、匯編語言。 圖 工作界面 27 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 對于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言， C語言就是其中的一種。 工作界面： Proteus ISIS 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面，如圖 所示。本章介紹 Proteus ISIS 軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。 ④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 26 ③提供軟件調(diào)試功能。 ②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是： ①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。 25 圖 單頻音報警電路圖 基于本系統(tǒng)的需求和功耗要求，只需要基本的報警功能即可，我選擇采用的是三極管驅(qū)動的單音頻報警電路。壓電式蜂鳴 器，約需 10mA 的驅(qū)動電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動電路來驅(qū)動，如圖 所示。 單頻音報警 實(shí)現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件通常可采用壓電蜂鳴器，當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加 3～ 15V 直流工作電壓，就能產(chǎn)生 3kHZ 左右的蜂鳴振蕩音響。這種報警信號通常有三種類型：一是閃光 報警，因?yàn)殚W動的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報警，發(fā)出特定的音響，作用于人的聽覺器官，易于引起和加強(qiáng)警覺；三是語音報警，不僅能起到報警作用，還能直 接給出警報種類的信息。 報警電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，一般的工作狀態(tài)可以通過指示燈或數(shù)碼顯示來指示，供操作人員參考， 了解系統(tǒng)的工作狀況。 ：漢字顯示和字符顯示的原理差不多，就是一個漢字一般采用圖形方式，事先從微機(jī)中用字模軟件提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，每個漢字占 32B，為為兩部分，各 16B。針對于本系統(tǒng)要顯示漢字，字母，數(shù)字等，以及其在一個界面同時要顯示的字?jǐn)?shù)，本系統(tǒng)要以圖形的形式顯示各運(yùn)行結(jié)果，我們最終選擇 AMPIRE128x64 型 號的 LCD。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。 6） 功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 3） 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 液晶顯示工作原理介紹 以下為液晶顯示電路接線原理圖見圖 23 圖 液晶電路圖 ： 1） 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。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(guān)，其時序完全靠軟件編程實(shí)現(xiàn) 。間接控制方式則不使用單片機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I／ 0 口來實(shí)現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。它與單片機(jī)的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。該類液晶顯示模塊采用動態(tài)的液晶驅(qū)動，可用 5V供電?？紤]到同種 LCD顯示器的屏幕越大體積越大，功耗越大的特點(diǎn)，在同類產(chǎn)品中選用了 AMPIRE128X64液晶顯示模塊。 對于本系統(tǒng)要有顯示裝置完成顯示功能。其電路圖見圖 ： 圖 時鐘電路圖 上拉電阻 在主電路圖中接在 P0 口處有一個排阻 RP1 ，由于 P0 口沒有內(nèi)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，以確保有 P0口有穩(wěn)定的電平。需要注意的是，第一個數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個下降沿被輸 出。如果有額外的 SCLK 周期，它們將被忽略。見表 34。 768KHZ 晶振； SCLK：串行時鐘輸入端。 ⑵ DS1302 主要性能有：時實(shí)時鐘能計(jì)算 2100 年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與 DS1202/TTL 兼容。時鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá) 31字節(jié)的字符組方式通信。 ⑴ 我們時鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個實(shí)時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜 態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機(jī)通信。電路圖見圖 ： 19 圖 外圍擴(kuò)充存儲電路圖 時鐘芯片選擇與簡介 因?yàn)榇讼到y(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時間，所以需要時鐘芯片來記錄不同人在不同時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們在系統(tǒng)中加入了時鐘芯片。在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于 EEPROM 的存儲芯片是一種很好的選擇。 ③由于應(yīng)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(dāng)檢測出鍵盤閉合時，先 執(zhí)行一個延時子程序產(chǎn)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 ： 18 圖 按鍵電路圖 ⑵ 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路。鍵盤分為：獨(dú)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。由于我所使用的是 8位 ADC0832,所以本系統(tǒng)的精度為： 10ppm/256=。在第 1 個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。但由于 DO 端與 DI端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。芯片轉(zhuǎn)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(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。 ADC0832 為 8位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適 應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 178。 178。 178。 178。 178。 178。 178。C ； 芯片接口說明： 178。C ，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40176。 商用級芯片溫寬為 0176。 一般功耗僅為 15mW； 178。 5V 電源供電時輸入電壓在 0~5V 之間； 178。 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 178。電路圖見圖 如下： 16 ⑶ ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 178。優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于 12位時，價格較低，采樣速率也很好。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個時鐘周期完成1 位轉(zhuǎn)換，依次類推 ,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。由于逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且采用這種方法的 ADC 芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。300nA/ppm4 20mA(甲醛模塊 分辨率 ppm 溫度范圍 20℃ to 45℃ 壓力范圍 大氣壓 177。當(dāng)空氣被內(nèi)部的采樣系統(tǒng)吸收后，產(chǎn)生一個與甲醛濃度成正比的電壓信號， 該電壓信號經(jīng) AD0832與 AT89C52單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出甲醛的濃度值，當(dāng)超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時報警。 甲醛傳感器 /甲醛模塊（ CH2O 傳感器）詳細(xì)介紹 如下表 33： (3)測量電路 測量電路由 CH20/S10甲醛傳感器， ADC0832 組成。總之?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會很大，所以信號的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。開關(guān)按下時是按鍵手動復(fù)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(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。隨著電容的充電， RST 腳上的電壓才慢慢下降。 13 圖 上電復(fù)位電路圖 RST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間（ 2 個機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如下圖所示。 復(fù)位電路原理 當(dāng)在 89C52 單片機(jī)的 RST 引腳引入高電平并保持 2個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。 2 .復(fù)位電路復(fù)位的意義 單片機(jī)開始工作的時候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知 哪是第一條程序和如何開始運(yùn)行程序。 本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號，外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)，此方式常用于多片 89C52 單片機(jī)同時工作，以便于各單片機(jī)的同步，一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于 12MHz的方波。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 介紹完以上的單片機(jī)系統(tǒng)的核心芯片之后，我們采用 AT89C52 來實(shí)現(xiàn)一個單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來的需求最小的系統(tǒng)，電路圖 見圖 11 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 上圖由晶振電路和復(fù)位電路， AT89C52 芯片組成，構(gòu)成最小的單片機(jī)系統(tǒng)， 下面詳細(xì)介紹其中的兩個電路 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定 為 RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 10 表 32 P3 的特殊功能 口管腳 備選功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （記時器 0 外部輸入） T1 （記時器 1 外部輸入） /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） /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 表 31 P1口的第二功能 引腳號 第二功能 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） P3 口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。在給 出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2口 輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸 入（ ），具體如表 31所示。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。在這 種模式下， P0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。 P0 口： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器 10000次擦寫周期 0Hz～ 33Hz 32個可編程 I/O口線 16位定時器 /計(jì)數(shù)器 UART串行通道 2. AT89S52各個管腳說明 VCC：供電電壓。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 功能及特性 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)