【正文】 成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。 編譯軟件介紹 Keil 軟件簡(jiǎn)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(yǔ)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(gè)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(yǔ)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(yǔ)言比較常見的有 C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。 圖 工作界面 27 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言， C語(yǔ)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(bào)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(bào)警功能即可，我選擇采用的是三極管驅(qū)動(dòng)的單音頻報(bào)警電路。壓電式蜂鳴 器，約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，如圖 所示。 單頻音報(bào)警 實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q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(bào)警信號(hào)通常有三種類型：一是閃光 報(bào)警，因?yàn)殚W動(dòng)的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報(bào)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(yǔ)音報(bào)警，不僅能起到報(bào)警作用，還能直 接給出警報(bào)種類的信息。 報(bào)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(lái)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(gè)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(gè)漢字占 32B，為為兩部分，各 16B。針對(duì)于本系統(tǒng)要顯示漢字，字母，數(shù)字等，以及其在一個(gè)界面同時(shí)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(hào)的 LCD。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。 6） 功耗低：相對(duì)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(dòng) 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(jiǎn)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(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)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(chǔ)器空間，它的接口電路與時(shí)序無(wú)關(guān)，其時(shí)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(lái)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(dòng)態(tài)的液晶驅(qū)動(dòng)，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(duì)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(shí)鐘電路圖 上拉電阻 在主電路圖中接在 P0口處有一個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個(gè)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(shí)鐘輸入端。 ⑵ DS1302 主要性能有：時(shí)實(shí)時(shí)鐘能計(jì)算 2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀 /寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與 DS1202/TTL 兼容。時(shí)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(shí)鐘電路選擇的芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)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(chǔ)電路圖 時(shí)鐘芯片選擇與簡(jiǎn)介 因?yàn)榇讼到y(tǒng)需要記錄測(cè)量發(fā)生的時(shí)間，所以需要時(shí)鐘芯片來(lái)記錄不同人在不同時(shí)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此我們?cè)谙到y(tǒng)中加入了時(shí)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(chǔ)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(duì)較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時(shí)削抖的方法。 ②軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測(cè)出鍵盤閉合時(shí)，先 執(zhí)行一個(gè)延時(shí)子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時(shí)，待接通時(shí)的前沿抖動(dòng)消失后再判別是否有健按下。 ⑶ 鍵盤抖動(dòng)的消除：抖動(dòng)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(huì)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(gè)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(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，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(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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(jí)，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(jí)芯片溫寬為 ?40176。 商用級(jí)芯片溫寬為 0176。 一般功耗僅為 15mW； 178。 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； 178。 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 178。電路圖見圖 ： 16 ⑶ ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 178。優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于 12 位時(shí)，價(jià)格較低，采樣速率也很好。逐次逼近型是將采樣信號(hào)和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)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(gè)與甲醛濃度成正比的電壓信號(hào)， 該電壓信號(hào)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(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)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(cè)量電路 測(cè)量電路由 CH20/S10 甲醛傳感器， ADC0832 組成?？傊?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(huì)很大，所以信號(hào)的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。開關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)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(shí)間（ 2個(gè)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(gè)機(jī)器周期時(shí)，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(shí)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(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個(gè)晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)，此方式常用于多片 89C52 單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步，一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來(lái)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(gè)電路 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定 為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)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(shí)器 0 外部輸入） T1 （記時(shí)器 1 外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)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(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)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(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。在給 出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(gè)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(gè) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，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(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸 入（ ），具體如表 31所示。對(duì) P1 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。程序校驗(yàn)時(shí)，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(duì) P0端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 P0 口： P0口是一個(gè) 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(chǔ)器 10000次擦寫周期 0Hz～ 33Hz 32個(gè)可編程 I/O口線 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 UART串行通道 2. AT89S52各個(gè)管腳說明 VCC：供電電壓?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)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(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，