【正文】 引腳圖如圖31所示，下面分別介紹其引腳。Vcc(40腳):主電源+5V。它采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)，故這些I/O線有地址線/數(shù)據(jù)線之稱，簡(jiǎn)寫(xiě)為AD0～AD7。～(1～8腳):Pl是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。～(21～28腳):P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。在對(duì)EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，它輸入高8位地址。在整個(gè)系統(tǒng)中，這8個(gè)引腳還具有專門的第二功能。ALE/PROG：ALE 是英文ADDRESS LATCH ENABLE的縮寫(xiě)，表示允許地址鎖存允許信號(hào)。在非訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。EA/VPP：該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼 (存于外部EPROM 中)來(lái)執(zhí)行程序。如果是使用AT89S51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時(shí)，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針PC 值超過(guò)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址(如8051/8751/89C51 的PC 超過(guò)0FFFH)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN 信號(hào)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生PSEN 信號(hào)。1）復(fù)位方式 RST引腳時(shí)復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位以后，內(nèi)部各寄存器進(jìn)入下列狀態(tài):PC 0000HACC 00HPSW 00HSP 07HDPTR 0000HP0～P3 FFHIP **000000BIE 0*000000BTMOD 00HTCON 00HTL0 00HTH0 00HTL1 00HTH1 00HSCON 00HSBUF 不定PCON 0***0000B復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC[15]的值是0000H說(shuō)明：AT89S51單片機(jī)的程序起始位置是在內(nèi)存的0000H，也就是說(shuō)程序的第一條指令必須存入內(nèi)存的0000H單元，程序才可能在復(fù)位后，直接運(yùn)行。也可以進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，在Vcc和RST引腳之間接一個(gè)按鍵，即可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。所執(zhí)行的程序可以放在內(nèi)部ROM、外部ROM或者同時(shí)放在內(nèi)外ROM中。由于復(fù)位后PC=0000H,所以程序的執(zhí)行總是從地址0000H開(kāi)始的。3）單步執(zhí)行方式 單步執(zhí)行方式是使程序的執(zhí)行處在外加脈沖（通常用一個(gè)按鍵產(chǎn)生）的控制下，一條指令一條指令地執(zhí)行，即按一次鍵，執(zhí)行一條指令。將外加脈沖加到INT0輸入，平時(shí)為低電平。在中斷服務(wù)程序中要安排這樣的指令：JNB ；若INT0=0，不往下執(zhí)行JB ；若INT0=1，不往下執(zhí)行RETI； 返回主程序執(zhí)行一條指令4）掉電和節(jié)電方式 在掉電方式下，單片機(jī)的耗電降至最小。在掉電方式下，CPU暫時(shí)不工作，但也隨時(shí)準(zhǔn)備恢復(fù)工作。氣體濃度經(jīng)過(guò)鍵盤設(shè)置后送單片機(jī)記錄，在采集到的氣體濃度過(guò)大，超過(guò)安全值時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作，提供報(bào)警服務(wù)。這些知識(shí)包括硬件知識(shí)和軟件知識(shí)。軟件知識(shí)用來(lái)設(shè)計(jì)芯片處理數(shù)據(jù)的先后順序，數(shù)據(jù)的獲得途徑以及對(duì)數(shù)據(jù)做怎樣的處理和顯示功能等等。本章將介紹本次設(shè)計(jì)用到的一些基本知識(shí)和主要芯片。理論依據(jù)的成立與否在很大程度上決定了電路設(shè)計(jì)的成功，也整個(gè)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)的根本。 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路所組成，以前電子設(shè)備中的穩(wěn)壓器大都由分立元器件構(gòu)成，現(xiàn)在研制成功了各種集成穩(wěn)壓器。 三端固定式集成穩(wěn)壓器三端固定式集成穩(wěn)壓器有78XX/79XX系列，它是固定輸出電壓式穩(wěn)壓器，片內(nèi)有過(guò)流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，外接兩只電容就可以簡(jiǎn)單構(gòu)成穩(wěn)壓電路，如圖41所示。圖中C1用以抑制過(guò)電壓，抵消因輸入線過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生的電感效應(yīng)并消除自激振蕩；C2用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，即瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。安裝時(shí)，兩電容應(yīng)直接與三端集成穩(wěn)壓器的引腳根部相連。78XX系列和79XX系列的管腳配置不同，在接線的時(shí)候要特別注意。它的內(nèi)部有效電路由調(diào)整管、保護(hù)電路、控制電路和誤差放大器等組成，VoCOM間電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，工作時(shí)經(jīng)常保持一致，當(dāng)輸入電壓Vi或輸出電流Io變化時(shí)，使輸出Vo保持穩(wěn)定。輸入端穩(wěn)定電容是當(dāng)穩(wěn)壓器輸入阻抗降低時(shí)，防止發(fā)生震蕩，～1uF的陶瓷電容,在應(yīng)用中一般要在輸入端前加一個(gè)電解電容，即平滑電容。輸出端電容也是穩(wěn)定電容，對(duì)于降低輸出紋波、輸出噪聲及負(fù)載電流變化的影響有很好的效果，～1uF的陶瓷電容就可以了。本電路使用整流全橋?qū)?V交流電壓進(jìn)行整流，然后經(jīng)過(guò)濾波電路送入7805穩(wěn)壓管，從而得到穩(wěn)定的+5V直流電壓。圖42 系統(tǒng)+5V電源電路設(shè)計(jì) 信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì)(1)靈敏度特性氣敏元件的靈敏度特性,但它們都遵循共同規(guī)律,即氣敏元件阻值與檢測(cè)氣體濃度成對(duì)數(shù)關(guān)系變化：logRc=+n (41) 式中n與氣體檢測(cè)靈敏度有關(guān)，除了隨材料和氣體種類不同而變化外，還會(huì)由于測(cè)量溫度和添加劑的不同而發(fā)生大幅度變化。 (2)溫濕度特性半導(dǎo)體氣敏元件敏感原理是基于敏感體表面的吸附反應(yīng),所以易受環(huán)境溫度、,所以在需要較高精度和可靠性的應(yīng)用中,，一般僅作溫度補(bǔ)償即可取得較好效果。(4)初期恢復(fù)特性:氣敏元件在不通電狀態(tài)下存放后,再通電時(shí)并不能立即投入正常工作,其電阻值會(huì)有一段急劇變化過(guò)程,。由于這種影響使得氣體檢漏儀或報(bào)警器在通電初期即使沒(méi)有檢測(cè)氣體,也會(huì)觸發(fā)報(bào)警,在設(shè)計(jì)報(bào)警器電路時(shí),可采取適當(dāng)措施,設(shè)法消除這種誤動(dòng)作現(xiàn)象或避免這種影響.(5)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性半導(dǎo)體氣敏元件的敏感層是用非常穩(wěn)定的金屬氧化物制成的，因此它具有優(yōu)秀的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在正常使用條件下，其使用壽命可達(dá)3年以上。因此本設(shè)計(jì)使用了LM358運(yùn)算放大器。 （1）8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。下圖為ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖（圖45）：圖45 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖46 ADC0809的引腳圖下面來(lái)介紹一下ADC0809的引腳功能，ADC0809的引腳圖如圖46：ADC0809的引腳功能：（1）IN0～I(xiàn)N7：8路模擬輸出端。（2）ALE（22腳）：地址鎖存器允許信號(hào)輸入端。時(shí)鐘頻率典型值為640KHZ，允許范圍為10KHZ到1280KHZ。（4）START（6腳）：A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。在脈沖上升沿，A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部寄存器均被清零在下降沿開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。在START信號(hào)上升沿之后的0～2us+8個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)間內(nèi)，EOC變?yōu)榈碗娖?。?）OE（9腳）：輸出允許信號(hào)。（7）D0～D7：數(shù)字量輸出端。（8）116腳REF（+）、REF（）：正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端。正負(fù)基準(zhǔn)電壓的典型值分別為+5V和0V。ADC0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 電路具體設(shè)計(jì)方法，使用INT0中斷調(diào)用P1口傳輸數(shù)據(jù)。A/D轉(zhuǎn)換電路如圖47所示：圖47 A/D轉(zhuǎn)換電路 存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用EEPROM存儲(chǔ)器[10]。該器件采用先進(jìn)的NMOS工藝制造，能以字節(jié)為單位進(jìn)行擦除和改寫(xiě)，而不是像EPROM那樣整體擦除，也不需要把芯片從系統(tǒng)中撥下來(lái)用編程器編程。A0～A10共11根地址線正好可尋址2K的存儲(chǔ)空間。CE、OE、WE作為控制線，其不同的狀態(tài)組合控制芯片進(jìn)行不同的操作。 8D觸發(fā)器74LS373的OE可直接接地選通，片選信號(hào)LE由單片機(jī)的ALE直接控制，其電源和X2816C的電源一樣都接5V。寫(xiě)狀態(tài),下降沿有效注意常用的命令：0x01： 清屏 　　0x38：8位數(shù)據(jù)傳送（0x28，4位數(shù)據(jù)傳送） 　　 0x0C：開(kāi)LCD ；0x08： 關(guān)LCD 　　 0x18：字符左移 0x04： 向左移動(dòng)光標(biāo) 0x06： 向右移動(dòng)光標(biāo)(2) 通信方式線并行通信（命令：0x38）采用8線并口通信,占微控制端的I/O口,具體程序可以見(jiàn)發(fā)布的程序。電路使用5V電源供電。高電平使三極管8550導(dǎo)通，點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管，并觸動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。很明顯的，在按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，矩陣鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)約很多的I/O口。因此采用了44行列結(jié)構(gòu)的鍵盤。行線通過(guò)上拉電阻接到＋5V上。列線的電平如果為低電平，則行線為低電平；列線為高電平，則行線也為高電平。由于鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在的行和列的電平。 鍵盤的識(shí)別(1)識(shí)別方法分兩步進(jìn)行：第一步，識(shí)別鍵盤有無(wú)鍵按下；第二步，如果有鍵按下，識(shí)別出具體的按鍵。識(shí)別出鍵盤的具體方法是：逐列置零電平，其余的各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行電平的變化由高電平變?yōu)?電平，則可確定此行交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。對(duì)于獨(dú)立式按鍵鍵盤，由于按鍵的數(shù)目較少，可以根據(jù)實(shí)際需要靈活的編碼。如12H表示第一行第二列的按鍵，但是這種編碼對(duì)于不同的行的鍵，離散性大。CPU在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)如何兼容鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。其原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過(guò)多的占用CPU的工作時(shí)間。CPU對(duì)鍵盤的掃描采取程序控制的方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài)，則反復(fù)的掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或是數(shù)據(jù)。定時(shí)掃描工作方式是利用單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵并執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能程序。鍵盤電路工作于編程掃描狀態(tài)，CPU要不間斷的對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描工作，以監(jiān)視鍵盤的輸入情況，直到有按鍵為止。定時(shí)掃描進(jìn)行了一大步 ，除了定時(shí)監(jiān)視一下鍵盤的輸入情況外，其余的時(shí)間可以進(jìn)行其他的任務(wù)的處理，CPU的效率提高了，為了進(jìn)一步提高CPU的工作效率，可以采用中斷掃描方式，即只有在鍵盤有鍵按下時(shí)，才執(zhí)行鍵盤掃描并執(zhí)行該鍵盤的功能程序，如果無(wú)鍵按下，CPU不理睬鍵盤。本設(shè)計(jì)采用了中斷工作方式，由INT0口接收中斷信號(hào)，來(lái)控制單片機(jī)調(diào)用鍵盤控制子程序，啟動(dòng)鍵盤功能工作。鍵盤電路的大小在78立方厘米左右，16個(gè)按鍵安排緊湊合理，小巧精致，美觀大方，而且使用性能很好。