【正文】 時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1us，這個(gè)速度應(yīng)該說(shuō)是比較快的。使得它的應(yīng)用范圍加大，可以說(shuō)它可以滿足絕大部分的應(yīng)用場(chǎng)合。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)最優(yōu)化，抗干擾能力強(qiáng)，工作亦穩(wěn)定。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。在眾多的單片機(jī)中，MCS51的環(huán)境資源是最豐富的，這給MCS51用戶帶來(lái)極大地便利。 芯片簡(jiǎn)介 AT98C51芯片介紹(1) AT89C51性能簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM) 的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。(2) 主要特性1) 8031CPU與MCS51兼容2)4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器(壽命100寫/擦循環(huán))3)全靜態(tài)工作：0HZ—24KHZ4)三級(jí)程序存儲(chǔ)器程序鎖定5)1288位內(nèi)部RAM6)32條可編程I/O線7)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8)6個(gè)中斷源9)可編程串行通道10)低功耗的閑置和掉電模式11)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路(3)管腳說(shuō)明MCS51系列單片機(jī)芯片均為40個(gè)引腳，HMOS工藝制造的芯片采用雙列直插(DIP)方式封裝，其引腳示意及功能分類如圖31所示：圖31 MCS51單片機(jī)芯片MCS51系列單片機(jī)的40個(gè)引腳中有2個(gè)專用于主電源的引腳，2個(gè)外接晶體的引腳，4個(gè)控制或與其他電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。(3)時(shí)鐘電路與工作時(shí)序XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接，由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。AT89C51單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以復(fù)位操作。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。 4021B芯片介紹4021B引腳排列及主要引腳的說(shuō)明：圖32 4021B芯片引腳排列圖P/S串行并行控制9腳 電源16腳SI 串行輸入11腳 接地8腳Q8 串行輸入3腳 CL時(shí)鐘10腳并行輸入PI1 PI8腳4021B八位移位寄存器(異步并入) 單機(jī)片掃描到報(bào)警信號(hào)，一個(gè)掃描周期結(jié)束后關(guān)閉4021然后單機(jī)片對(duì)報(bào)警信號(hào)做進(jìn)一步分析，即查找報(bào)警點(diǎn)和報(bào)警，4021將16位的數(shù)據(jù)逐位送入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部程序識(shí)別是否為警情，若是，則找出對(duì)應(yīng)位的地址，調(diào)用該位的對(duì)應(yīng)七段碼，送到顯示單元，并且報(bào)警。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有警情出現(xiàn)時(shí)，I/O原來(lái)的高電平將轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜁r(shí)，將警情信息送入單片機(jī)內(nèi)處理，找出檢測(cè)點(diǎn)，然后將報(bào)警點(diǎn)的信息通過(guò)P1口送到顯示單元，報(bào)警音響的電路開(kāi)始工作。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為7段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。(2) 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成共陰極，使用公共陰極接地。為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED數(shù)碼顯示器提供顯示段碼(或稱字形代碼) 組成一個(gè)“8”字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba 用LED數(shù)碼顯示器顯示十六位進(jìn)制和空白字符與p的顯示段碼如下表：字型共陽(yáng)極段碼共陰極段碼字型共陽(yáng)極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H(1) 如果要在同一時(shí)刻顯示不同的字符，從電路上看，這是辦不到的。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)，往往是先并不知道應(yīng)顯示什么內(nèi)容，這樣也就無(wú)從選擇顯示字符的顯示段碼。參數(shù)說(shuō)明：流入發(fā)光二極管IL范圍：10m—20Ma； U1范圍 ：—2V R=()/h R范圍：135Ω—320Ω PNP管前的限流電阻Ru： Ru=()/Ib Ib=Ic/β(Ic=IL) 求出Ib即可算出Ru 主要電路的設(shè)計(jì) 整流電路(rectifying circuit)把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。它在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。 圖36 整流電路圖 報(bào)警電路 ，直流蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警。編程前需詳細(xì)閱讀這兩塊芯片的內(nèi)容，包括芯片的管腳、用途、指令碼、讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)序圖、基本的編程操作等。為了充分發(fā)揮AT89C51優(yōu)越的性能價(jià)格比，在設(shè)計(jì)上盡量做到硬件“軟化”，進(jìn)一步體現(xiàn)軟件編程的靈活性，使系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化。為增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，對(duì)那些偶然事件采用中斷方式處理，主程序主要用于系統(tǒng)的控制和管理。電路設(shè)計(jì)時(shí)是按模塊設(shè)計(jì)的，軟件設(shè)計(jì)也一樣，采用中斷子程序方式，首先編寫大概的主程序，然后理出所需設(shè)計(jì)的子程序并逐個(gè)分析和設(shè)計(jì)子程序，編寫出子程序后應(yīng)給予編譯檢查錯(cuò)誤，若有錯(cuò)誤再更正直到通過(guò)編譯即沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，等每個(gè)子程序編寫完以后，再修改主程序完成整體的程序編寫，最后在將程序進(jìn)行調(diào)試。I2C總線主要有以下幾個(gè)特征：(1)數(shù)據(jù)傳輸只需兩根通信線，即數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL。(3)每一個(gè)連接到I2C總線的器件都必須有唯一的器件地址，通過(guò)這個(gè)地址，主器件可以對(duì)從器件尋址。(5)傳輸速度高，標(biāo)準(zhǔn)模式下數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)100kb/s，快速模式下可達(dá)400kb/s。連接到總線上器件數(shù)量受到總線最大電容負(fù)載400pF的限制I2C總線的時(shí)序一次完整的I2C總線時(shí)序過(guò)程由起始信號(hào)，地址信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)，字節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)和停止信號(hào)等幾部分組成。在一次通信的過(guò)程中，應(yīng)該有一個(gè)起始信號(hào)和停止信號(hào)。起始信號(hào)表明一次I2C總線傳輸?shù)拈_(kāi)始，停止信號(hào)表明I2C通信的結(jié)束。(2)器件地址。從器件地址占用1個(gè)字節(jié)，其地址占用用D7~D1共7位，D0位是數(shù)據(jù)傳送方向(又稱讀/寫選擇位)。 HD7279串行接口HD7279采用串行方式與微處理器通信，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端同步。HD7279的指令結(jié)構(gòu)有三種類型：1:不帶數(shù)據(jù)的純指令，指令的寬度為8個(gè)bit，即微處理器需發(fā)送8個(gè)CLK脈沖。3:讀取鍵盤指令，寬度為16bit，前8個(gè)位微處理器發(fā)送到HD7279的指令，后8個(gè)bit為HD7279返回的鍵盤代碼。串行接口的時(shí)序如下圖：(1)純指令(2)帶數(shù)據(jù)指令(3)讀鍵盤指令主程序主要完成初始化、顯示處理、送7279顯示、鍵盤掃描以及鍵處理等功能，其中初始化又涉及內(nèi)存單元，顯緩區(qū)，堆棧，定時(shí)器賦初值，密碼初始化及各寄存器的初始化，流程圖如圖43所示：在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，外部設(shè)備何時(shí)向單片機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，CPU預(yù)先是不知道的，若果采用查詢方式必將大大降低CPU的工作效率。良好的中斷系統(tǒng)能提高計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理的能力，實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)分時(shí)操作和自動(dòng)處理故障。當(dāng)兩個(gè)以上中斷開(kāi)啟時(shí)，就涉及到中斷優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中門磁檢測(cè)的優(yōu)先級(jí)最高，采用外部中斷0處理；無(wú)線發(fā)射采用外部中斷1；另外為了能實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘，采用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器中斷，該定時(shí)器中斷可以記錄報(bào)警的時(shí)間，本次采用定時(shí)器T0中斷。入口：000BH保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（A、B、DPH、DPL、PSW等）選另一工作寄存區(qū)重新設(shè)置定時(shí)器初值中斷次數(shù)計(jì)數(shù)，（建立時(shí)間標(biāo)志）（控制顯示更新等）時(shí)鐘計(jì)時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回圖44實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷流程圖子程序是指能完成某一確定的任務(wù)并能被其他程序反復(fù)調(diào)用的程序段。采用子程序結(jié)構(gòu)可使程序簡(jiǎn)化，便于調(diào)試，并可實(shí)現(xiàn)程序模塊化。 鍵盤掃描子程序設(shè)計(jì)鍵盤處理主要是不斷的掃描鍵盤，若有鍵按下時(shí)，則根據(jù)得到的鍵值查表求出其鍵號(hào)，將鍵號(hào)存放于寄存器供主程序處理。采用串行接口，每發(fā)送一位都要延時(shí)，且要對(duì)其初始化后才可能正確地顯示。需注意的利用I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，傳送的字節(jié)數(shù)是沒(méi)限制的，但是每個(gè)字節(jié)必須保證是8位的長(zhǎng)度，并且首先發(fā)送數(shù)據(jù)的高位，每傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后都必須跟一位應(yīng)答脈沖，即接收器發(fā)回的應(yīng)答信號(hào)。如果接收器不能接受下一個(gè)字節(jié)，可以把SCL拉成低電平，迫使發(fā)送器處于等待狀態(tài)。24WC02 EEPROM每次連續(xù)寫入數(shù)據(jù)不能超過(guò)8個(gè)字節(jié)，當(dāng)超過(guò)8個(gè)字節(jié)時(shí)應(yīng)當(dāng)分為及次完成。掌握好單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，對(duì)于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各工程設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，有十分重要的意義。在指導(dǎo)老師和同學(xué)們的幫助下，我畢業(yè)論文也終于告一段落。(2) 在硬件圖設(shè)計(jì)方面，詳細(xì)的了解課題要實(shí)現(xiàn)的功能，通過(guò)查找資料，對(duì)所需的元件的功能、技術(shù)參數(shù)及適用范圍等有一個(gè)比較系統(tǒng)的了解。論文的寫作是一個(gè)不斷積累豐富自己的過(guò)程，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在老師的指導(dǎo)和幫助下，獨(dú)立的完成的這個(gè)設(shè)計(jì)，也對(duì)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)再一次的鞏固。使我在工作中考慮問(wèn)題的時(shí)候能夠更加的深入，懂得了如何把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，同時(shí)又能從實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)理論知識(shí)，懂得了實(shí)踐和理論的相結(jié)合，是一次難得的機(jī)會(huì)，使我在以后的工作和生活中，有了很大的幫助。在此，向顧老師表示衷心的感謝。沒(méi)有她的指導(dǎo)，我就不能較好的完成課題設(shè)計(jì)的任務(wù)。再次感謝我們的朱老師！在做論文的過(guò)程中多次輔導(dǎo)我們以正確的論文格式和教我們?nèi)绾伟盐照撐闹攸c(diǎn)。同時(shí)要感謝各位老師的細(xì)心評(píng)閱，感謝來(lái)此參加我畢業(yè)答辯的各位老師，感謝你們的指導(dǎo)教育，感謝你們?cè)诖疝q時(shí)對(duì)我的論文給予的詳盡細(xì)致的審