全自動火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計

第2頁共24頁河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計設(shè)計題目：全自動火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計者:管容逸班級:05351班專業(yè):電子信息工程技術(shù)學(xué)號:036指導(dǎo)教師:王興舉老師完成時間：2008年6月摘要本論文研究了火災(zāi)報警器中的溫度控系統(tǒng)。介紹了火災(zāi)報警器的現(xiàn)狀，進行以52單片機為核心的火災(zāi)報警器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計。論文首先介紹了基于AT89C52單片機的溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。硬件部分由系統(tǒng)電源電路、信號輸出電路、前端控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機及其周邊電路、報警顯示電路等組成。文中給出了電路圖，并介紹了系統(tǒng)的工作原理。單片機及其周邊電路模塊采用了AT89C52作為微處理器；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用了ICL7135芯片；前端控制模塊采用了CD4052芯片；報警顯示部分采用發(fā)光二極管。軟件部分由主程序、AD中斷子程序、初始化子程序、顯示子程序、AD計算子程序等組成。論文給出了各程序模塊的部分原程序代碼。關(guān)鍵詞：溫度控制;單片機AT89C52;ICL7135設(shè)計任務(wù)：1.畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.畫出電路原理圖3.寫出詳細說明書，要求書寫工整，原理敘述正確，計算主要元器件的一些參數(shù)，并進行元器件選擇4.畫圖要求：畫圖規(guī)范化，畫圖清晰，符號要求采用國標(biāo)統(tǒng)一，線條均勻，提倡用計算機畫圖5.寫出元器件明細表，并附在說明書后面目錄1.緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．=1\*ROMANI1.1.引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.2.火災(zāi)報警器的現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11.3.本設(shè)計的實現(xiàn)過程.．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22.報警器溫控系統(tǒng)的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.火災(zāi)探測器的分類和原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.1感溫式火災(zāi)探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.2感煙式火災(zāi)探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1.3感光式火災(zāi)探測器管理方案論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1.4可燃氣體探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．...42.1.5復(fù)合式火災(zāi)探測器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..42.2.火災(zāi)報警器的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.系統(tǒng)硬件設(shè)計．．．．．．．．．．53.1.系統(tǒng)的前端控制電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1.1模擬采樣電路的設(shè)計鐘的設(shè)定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53.1.2溫度傳感器選用原則．．．．．．．．53.1.3模擬開關(guān)4052概述、特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．73.2.系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.2.1系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路及其工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.2.2ICL7135概述、特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．91、ICL7135主要特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92、ICL7135的管腳圖及管腳說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103、ICL7135數(shù)字部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．114、ICL7135的外圍電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．125、ICL7135與單片機的接口．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．133.3.系統(tǒng)顯示電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.3.1顯示電路電路圖及其原理．．．．．143.4.系統(tǒng)單片機電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.4.1單片機電路圖及其工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．153.4.2AT89C52結(jié)構(gòu)簡況．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．161、性能參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．162、AT89C52單片機的主要特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．163、AT89C52可編程時鐘輸出．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174、AT89C52單片機的引腳圖及引腳功能說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．175、中斷．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．196、單片機的外圍電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．213.5.系統(tǒng)電源電路設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．224.系統(tǒng)軟件設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.1.主程序設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．244.2.定時與中斷系統(tǒng)．．．．．244.3.中斷處理程序結(jié)構(gòu)．245.程序設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.1.流程圖如圖所示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.2.程序源代碼．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26結(jié)束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33第35頁1緒論1.1、引言隨著經(jīng)濟和技術(shù)的不斷發(fā)展，城市高層、超高層建筑、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加?，F(xiàn)階段火災(zāi)的特點是，由于人為因素導(dǎo)致火災(zāi)信息漏報、遲報，報警設(shè)備出現(xiàn)故障沒有及時恢復(fù)開通，造成火勢蔓延，釀成無法估量的損失?；馂?zāi)報警器溫控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的核心電路，可以實現(xiàn)火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)，能及時發(fā)出火災(zāi)報警信號，并及時輸出控制信號，以便啟動減災(zāi)設(shè)備和滅火設(shè)備，盡可能的減小火災(zāi)損失。1.2、火災(zāi)報警器的現(xiàn)狀進入上世紀(jì)90年代后，我國經(jīng)濟步入高速發(fā)展的時期，城市化建設(shè)不斷加快，城市建筑也由分散式低密度向集中式高密度過渡，林立的高層建筑成了城市的主要標(biāo)志。居民住進了高層塔樓，企業(yè)搬進了摩天CBD，高層建筑有效利用空間，節(jié)約了城市中本就十分緊張的土地資源。任何事物的發(fā)展都具有兩面性，高層建筑中各種通訊線路、動力和照明線路、以及各種BA系統(tǒng)中線路縱橫交錯，致使火災(zāi)的發(fā)生概率也在大幅增加。加之現(xiàn)代建筑的密閉性較強，一旦發(fā)生火災(zāi)，整幢大樓就像一個大的火爐，而樓梯道、各種通風(fēng)管道、線路豎井都是效果極佳的火筒，從而給滅火施救造成了巨大的難度，對火災(zāi)發(fā)生后及時發(fā)現(xiàn)、及時控制的要求促使了火災(zāi)報警產(chǎn)品應(yīng)運而生。我國火災(zāi)報警產(chǎn)品起步較發(fā)達國家晚幾十年，從上世紀(jì)70年代我國才開始研制生產(chǎn)這類產(chǎn)品。進入80年代后，國內(nèi)主要廠家也多是模仿國外的產(chǎn)品，或是引進國外技術(shù)進行生產(chǎn)，沒有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場也剛剛開始發(fā)育。火災(zāi)報警產(chǎn)品真正發(fā)展是在90年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國外企業(yè)開始大量進入中國消防市場，帶來先進技術(shù)的同時也不斷催化著市場的成熟。這時期我國的火災(zāi)報警企業(yè)大量出現(xiàn)，部分企業(yè)進行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績，也造就了現(xiàn)今市場上許多有實力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國際水平。89C52單片機由于其較好的性能，低廉的價格而成為主流產(chǎn)品。1.3、本設(shè)計的實現(xiàn)過程火災(zāi)報警器溫控系統(tǒng)主要采用AT89C52作為微處理器，采用鉑電阻（PT100）作為溫度傳感器，采用了ICL7135芯片作為測溫電路與單片機的轉(zhuǎn)換通道。報警顯示部分采用發(fā)光二極管。系統(tǒng)接線少，價格低廉，工程布線靈活性，安裝調(diào)試簡便，效率高，抗干擾能力強，而且對遠程開關(guān)的功耗、線阻、壓降等等一些指標(biāo)要求低。本文設(shè)計的“火災(zāi)報警器溫控系統(tǒng)”系統(tǒng)工作電源為正負5V，主要功能是通過對現(xiàn)場探測器的實時檢測，來控制消防減災(zāi)設(shè)備和滅火設(shè)備。通過系統(tǒng)硬件部分的電源電路、信號輸出電路、前端控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機及其周邊電路和顯示電路，軟件部分程序?qū)Σ蓸拥降臄?shù)據(jù)進行處理，當(dāng)溫度達到一定數(shù)值時實現(xiàn)火災(zāi)自動檢測、報警等控制功能。2報警器溫控系統(tǒng)的概述2.1、火災(zāi)探測器的分類和原理火災(zāi)探測器是整個報警系統(tǒng)的檢測單元，可分為感溫式、感煙式、感光式、可燃氣體式和復(fù)合式五種基本類型。它們各有特點，但仍有一定的局限和適用范圍，要根據(jù)安裝高度、預(yù)期火災(zāi)特性及環(huán)境條件等選用。2.1.1、感溫式火災(zāi)探測器火災(zāi)時物質(zhì)的燃燒產(chǎn)生大量的熱量，使周圍溫度發(fā)生變化。感溫式火災(zāi)探測器是對警戒范圍中某一點或某一線路周圍溫度變化時響應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號以達到報警目的。工作原理是把搜集的燃燒生成物的傳感信號轉(zhuǎn)換成電信號。感溫探測器對火災(zāi)發(fā)生時溫度參數(shù)的敏感，其關(guān)鍵是由組成探測器核心部件——熱敏元件決定。熱敏元件是利用某些物體的物理性質(zhì)隨溫度變化而發(fā)生變化的敏感材料制成。例如：易熔合金或熱敏絕緣材料、雙金屬片、熱電偶、熱敏電阻、半導(dǎo)體材料等。2.1.2、感煙式火災(zāi)探測器火災(zāi)的起火過程一般都伴有煙、熱、光三種燃燒產(chǎn)物。在火災(zāi)初期，由于溫度較低，物質(zhì)多處于陰燃階段，所以產(chǎn)生大量煙霧。煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一，感煙式火災(zāi)探測器是能對可見的或不可見的煙霧粒子響應(yīng)的火災(zāi)探測器。它是將探測部位煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號實現(xiàn)報警目的一種器件。感煙式火災(zāi)探測器有離子感煙式、光電感煙式、激光感煙式等幾種型式。離子感煙式探測器是點型探測器，它是在電離室內(nèi)含有少量放射性物質(zhì)（镅-241），可使電離室內(nèi)空氣成為導(dǎo)體，允許一定電流在兩個電極之間的空氣中通過，射線使局部空氣成電離狀態(tài)，經(jīng)電壓作用形成離子流，這就給電離室一個有效的導(dǎo)電性。當(dāng)煙粒子進入電離化區(qū)域時，它們由于與離子相接合而降低了空氣的導(dǎo)電性，形成離子移動的減弱。當(dāng)導(dǎo)電性低于預(yù)定值時，探測器發(fā)出警報。2.1.3、感光式火災(zāi)探測器物質(zhì)燃燒時，在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時，也產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感光式火災(zāi)探測器又稱火焰探測器，它是用于響應(yīng)火災(zāi)的光特性。即擴散火焰燃燒的光照強度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測器。根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測器有兩種：一種是對波長較短的光輻射敏感的紫外探測器，另一種是對波長較長的光輻射敏感的紅外探測器。紫外火焰探測器是敏感高強度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測器，它使用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件，如碳化硅或硝酸鋁，也可使用一種充氣管作為敏感元件；紅外光探測器基本上包括一個過濾裝置和透鏡系統(tǒng)，用來篩除不需要的波長，而將收進來的光能聚集在對紅外光敏感的光電管或光敏電阻上。2.1.4、可燃氣體探測器可燃氣體探測器是對單一或多種可燃氣體濃度響應(yīng)的探測器?？扇細怏w探測器有催化型和半導(dǎo)體型兩種類型。催化型可燃氣體探測器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當(dāng)可燃氣體進入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無焰燃燒），其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化；半導(dǎo)體可燃氣體探測器要用靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件，它在工作狀態(tài)時，遇到可燃氣體，半導(dǎo)體電阻下降，下降值與可燃氣體濃度有對應(yīng)關(guān)系。2.1.5、復(fù)合式火災(zāi)探測器復(fù)合式火災(zāi)探測器是對兩種或兩種以上火災(zāi)參數(shù)響應(yīng)的探測器，它有感煙感溫式、感煙感光式，感溫感光式等幾種型式。2.2、火災(zāi)報警器的選擇感溫式火災(zāi)探測器適宜安裝于起火后產(chǎn)生煙霧較小的場所，尤其在潮濕、粉塵等其它火災(zāi)探測器不能適應(yīng)的惡劣環(huán)境下，更具有其可靠獨特的優(yōu)越性。感煙式火災(zāi)探測器適宜安裝在發(fā)生火災(zāi)后產(chǎn)生煙霧較大或容易產(chǎn)生陰燃的場所，它不宜安裝在平時煙霧較大或通風(fēng)較快的場所。感光式火災(zāi)探測器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場所。如石油、炸藥等化工制造的生產(chǎn)存放場所等。可燃性氣體探測器需用難熔金屬鉑絲加熱或靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件對周圍環(huán)境要求較高。復(fù)合式火災(zāi)探測器造價高，電器連接線路較多。針對設(shè)計的應(yīng)用環(huán)境及各種探測器的特點，本設(shè)計用的是選感溫火災(zāi)探測器。電氣連接簡單，工程調(diào)試方便，價格低廉，但性能可靠，信價比較高。本設(shè)計選用PT100作為溫度傳感器。3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1、系統(tǒng)的前端控制電路設(shè)計本測試系統(tǒng)采用了AT89C52作為微處理器，采用鉑電阻（PT100）作為溫度傳感器，采用了ICL7135芯片作為測溫電路與單片機的轉(zhuǎn)換通道。在采樣的時候通過模擬開關(guān)CD4052切換，使ICL7135能分別采樣到Ux和UF的值。二極管實現(xiàn)報警功能。3.1.1、模擬采樣電路的設(shè)計該部分主要是模擬2路溫度信號，通過調(diào)整電位器，調(diào)整輸入的電壓，模擬溫度變化情況，驗證后續(xù)電路的工作情況，同時用4052切換兩路溫度值。圖3.1模擬PT100輸出電路3.1.2、溫度傳感器選用原則1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，按IEC751國際標(biāo)準(zhǔn)，溫度系數(shù)TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）為統(tǒng)一設(shè)計型鉑電阻。鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)（-200℃～650℃）最常用的一種溫度檢測器。2、根據(jù)靈敏度的選擇傳感器通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的干擾信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。由于溫度測量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位，約占50％。溫度傳感器是通過物體隨溫度變化而改變某種特性來間接測量的。不少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動勢、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。3、根據(jù)頻率響應(yīng)特性選擇傳感器傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng)慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。常用的鉑電阻有PT100，電阻溫度系數(shù)為3.9×10－3／℃，0℃時電阻值為100Ω，電阻變化率為0.3851Ω/℃。在溫度階躍變化時，鉑電阻溫度傳感器的輸出變化至量程變化的50％所需的時間稱為熱響應(yīng)時間，影響熱響應(yīng)時間的因素與保護管材料、直徑、壁厚、長度有關(guān)，而且還與其結(jié)構(gòu)型式、安裝方法、置入深度以及被測介質(zhì)的流速、種類有關(guān)。

4、根據(jù)線性關(guān)系范圍選擇傳感器傳感器的線形關(guān)系是指輸出與輸入的比例關(guān)系。以理論上講，在線性關(guān)系范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

5、根據(jù)穩(wěn)定性選擇傳感器傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。6、根據(jù)精度選擇傳感器精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。3.1.3、模擬開關(guān)4052概述、特點1、模擬開關(guān)介紹與應(yīng)用模擬開關(guān)是一種三穩(wěn)態(tài)電路，它可以根據(jù)選通端的電平，決定輸入端與輸出端的狀態(tài)。當(dāng)選通端處在選通狀態(tài)時，輸出端的狀態(tài)取決于輸入端的狀態(tài)；當(dāng)選通端處于截止?fàn)顟B(tài)時，則不管輸入端電平如何，輸出端都呈高阻狀態(tài)。模擬開關(guān)在電子設(shè)備中主要起接通信號或斷開信號的作用。由于模擬開關(guān)具有功耗低、速度快、無機械觸點、體積小和使用壽命長等特點。因而，在自動控制系統(tǒng)和計算機中得到了廣泛應(yīng)用。(1)模擬開關(guān)的電路組成及工作原理模擬開關(guān)電路由兩個或非門、兩個場效應(yīng)管及一個非門組成。模擬開關(guān)真值表見表3.1。表3.1模擬開關(guān)真植表2、模擬開關(guān)的工作原理如下當(dāng)選通端Ｅ和輸入端Ａ同為1時，則S2端為０，Ｓ1端為１，這時ＶＴ1導(dǎo)通，ＶＴ2截止，輸出端Ｂ輸出為１，Ａ=Ｂ，相當(dāng)于輸入端和輸出端接通。當(dāng)選通Ｅ為0時，而輸入端Ａ為０時，則S2端為1，S1端為０，這時ＶＴ1截止，VT2導(dǎo)通，輸出端Ｂ為０，Ａ＝Ｂ，也相當(dāng)于輸人端和輸出端接通。當(dāng)選通端Ｅ為０時，這時ＶＴ1和ＶＴ2均為截止?fàn)顟B(tài)，電路輸出呈高阻狀態(tài)。從上面的分析可以看出，只有當(dāng)選通端Ｅ為高電平時，模擬開關(guān)才會被接通，此時可從Ａ向Ｂ傳送信息；當(dāng)輸人端Ａ為低電平時，模擬開關(guān)關(guān)閉，停止傳送信息。4052是4對1多路開關(guān)，其內(nèi)部有兩個完全獨立的4選1模擬開關(guān)。由表3.1可知，當(dāng)INH=B=A=0時，輸出X與輸入X0接通，輸出Y與輸入Y0接通。當(dāng)INH=B=0，A=1時，X和Y分別與X1和Y1接通，等等。信號只可從Xi（I=0，1，2）向X傳送，從Yi（I=0，1，2）向Y傳送。3.2、系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計3.2.1、系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路及其工作原理轉(zhuǎn)換電路電路圖如圖3.3所示：該電路主要是由ICL7135芯片及其外圍電路組成，其功能主要是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，即把Ux和Uf的模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給單片機。A/D轉(zhuǎn)換模塊，負責(zé)把前端的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并傳輸?shù)絾纹瑱C。由A/D轉(zhuǎn)換芯片ICL7135及其周邊電路和分頻器4060組成。A/D轉(zhuǎn)換芯片ICL7135可以完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，4060負責(zé)給ICL7135提供合適的轉(zhuǎn)換時鐘信號。圖3.3系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換電路3.2.2、ICL7135概述、特點ICL7135是采用CMOS工藝制作的單片4

1/2位A/D轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動器及電阻電容等元件，就可組成一個滿量程為2V的數(shù)字電壓表。ICL7135是采用CMOS工藝制作高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片。是一種四位半的雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動器及電阻電容等元件，就可組成一個滿量程為2V的數(shù)字電壓表。具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進制數(shù)），價格低廉，抗干擾能力強等優(yōu)點。4位半的最高位只有0，1，4又4分之3位最高位只有0，1，2，3有時稱19999碼和39999碼，與A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率有關(guān)。31/2位的萬用表是指最大顯示數(shù)為1999的數(shù)字萬用表，“3”是指后面3位能顯示完全10進制（0-9）的數(shù)目，“2”是指1999進位后能達到的整數(shù)位值即“2”，“1”即指首位數(shù)1.31/2位的萬用表，多用集成電路ICL7106，7107，5106…等專用IC設(shè)計。33/4位的萬用表是指最大顯示數(shù)為3999得數(shù)字萬用表，“3”是指后面3位能顯示完全10進制（0-9）的數(shù)目，“4”是指3999進位后能達到的整數(shù)位值即“4ICL7135具有正負20000個數(shù)的分辨率，而且有BCD碼和STB選通信號輸出，與微機接口十分方便，因此有很多文章介紹ICL7135作為微機的高精度A/D接口電路。本設(shè)計與其他的設(shè)計不同之處是利用ICL7135的“busy”輸出信號與單片機MCS-52銜接。1、ICL7135主要特點如下：在每次A/D轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電路都自動進行調(diào)零操作。在±2000字（2V滿量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度±1字。具有自動極性轉(zhuǎn)換功能。輸出電流典型值1PA。所有輸出端和TTL電路相容。有過量程（OR）和欠量程（UR）標(biāo)志信號輸出，可用作自動量程轉(zhuǎn)換的控制信號。

輸出為動態(tài)掃描BCD碼。對外提供六個輸入，輸出控制信號(R/H，BUSH，ST，POL，OR，UR)，因此除用于數(shù)字電壓表外，還能與異步接收/發(fā)送器，微處理器或其它控制電路連接使用。采用28外引線雙列直插式封裝，外引線功能端排列。2、ICL7135的管腳圖及管腳說明(1)ICL7135的管腳如圖3.4所示：3.4ICL7135的引腳配置圖(2)ICL7135個外引線功能端文字符號說明V-——負電源端

V——外接基準(zhǔn)電壓輸入端

AGND——模擬地

INT——積分器輸出，外接積分電容（Cint）端

AZ——外接調(diào)零電容（Caz）端

BUF——緩沖器輸出，外接積分電阻（Rint）端

Rr+、Rr-——外接基準(zhǔn)電壓電容（Cr）端

INTO、INHI——被測電壓（低、高）輸入端

V+——正電源端

D5、D4、D3、D2、D1——位掃描選通信號輸出端，其中D5（MSD）對應(yīng)萬數(shù)選通，其余依次為D4、D3、D2、D1（LSD，個位）

B8、B4、B2、B1——BCD碼輸出端，采用動態(tài)掃描方式輸出

BUST——指示積分器處于積分狀態(tài)的標(biāo)志信號輸出端

CLK——時鐘信號輸入端

DGNG——數(shù)字電路接地端

R/H——轉(zhuǎn)換/保持控制信號輸入端

ST——選通信號輸出端，主要用作外部寄存器存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的選通控制信號

OR——過量程信號輸出端

UR——欠量程信號輸出端在電路內(nèi)部，CLK和R/H兩個輸入端上分別設(shè)置了非門和場效應(yīng)管的輸入電路，以保證該兩端在懸空時為高電平。V+=+5V，V-=-5V，TA=25℃，時鐘頻率為120KHz時，每秒可轉(zhuǎn)換3次。功耗：1000mW（MAX）；電源電壓：V+：+6V（MAX）；V-：-6V（MAX）。3、ICL7135數(shù)字部分數(shù)字部分主要由計數(shù)器、鎖存器、多路開關(guān)及控制邏輯電路等組成。7135一次A/D轉(zhuǎn)換周期分為四個階段：1、自動調(diào)零（AZ）；2、被測電壓積分（INT）；3、基準(zhǔn)電壓反積分（DE）；4、積分回零（ZI）。具體內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程這里不做祥解，主要介紹引腳的使用。（1）R/H（25腳）當(dāng)R/H=“1”（該端懸空時為“1”）時，7135處于連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，每40002個時鐘周期完成一次A/D轉(zhuǎn)換。若R/H由“1”變“0”，則7135在完成本次A/D轉(zhuǎn)換后進入保持狀態(tài)，此時輸出為最后一次轉(zhuǎn)換結(jié)果，不受輸入電壓變化的影響。因此利用R/H端的功能可以使數(shù)據(jù)有保持功能。若把R/H端用作啟動功能時，只要在該端輸入一個正脈沖（寬度>300NS），轉(zhuǎn)換器就從AZ階段開始進行A/D轉(zhuǎn)換。注意：第一次轉(zhuǎn)換周期中的AZ階段時間為9001-10001個時鐘脈沖，這是由于啟動脈沖和內(nèi)部計數(shù)器狀態(tài)不同步造成的。（2）ST（26腳）每次A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后，ST端都輸出5個負脈沖，其輸出時間對應(yīng)在每個周期開始時的5個位選信號正脈沖的中間，ST負脈沖寬度等于1/2時鐘周期，第一個ST負脈沖在上次轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后101個時鐘周期產(chǎn)生。因為每個選信號（D5--D1）的正脈沖寬度為200個時鐘周期（*只有AZ和DE階段開始時的第一個D5的脈沖寬度為201個CLK周期），所以ST負脈沖之間相隔也是200個時鐘周期。需要注意的是，若上一周期為保持狀態(tài)（R/H=“0”）則ST無脈沖信號輸出。ST信號主要用來控制將轉(zhuǎn)換結(jié)果向外部鎖存器、UARTs或微處理器進行傳送。（3）BUSY（21腳）在雙積分階段（INT+DE），BUSY為高電平，其余時為低電平。因此利用BUSY功能，可以實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的遠距離雙線傳送，其還原方法是將BUSY和CLK“與”后來計數(shù)器，再減去10001就可得到原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。（4）OR（27腳）當(dāng)輸入電壓超出量程范圍（20000），OR將會變高。該信號在BUSY信號結(jié)束時變高。在DE階段開始時變低。（5）UR（28腳）當(dāng)輸入電壓等于或低于滿量程的9%（讀數(shù)為1800），則一當(dāng)BUST信號結(jié)束，UR將會變高。該信號在INT階段開始時變低。（6）POL（23腳）該信號用來指示輸入電壓的極性。當(dāng)輸入電壓為正，則POL等于“1”，反之則等于“0”。該信號DE階段開始時變化，并維持一個A/D轉(zhuǎn)換調(diào)期。（7）位驅(qū)動信號D5、D4、D3、D2、D1（12、17、18、19、20腳）每一位驅(qū)動信號分別輸出一個正脈沖信號，脈沖寬度為200個時鐘周期，其中D5對應(yīng)萬位選通，以下依次為千、百、十、個位。在正常輸入情況下，D5--D1輸出連續(xù)脈沖。當(dāng)輸入電壓過量程時，D5--D1在AZ階段開始時只分別輸出一個脈沖，然后都處于低電平，直至DE階段開始時才輸出連續(xù)脈沖。利用這個特性，可使得顯示器件在過程時產(chǎn)生一亮一暗的直觀現(xiàn)象。

（8）B8、B4、B2、B1（16、15、14、13腳）該四端為轉(zhuǎn)換結(jié)果BCD碼輸出，采用動態(tài)掃描輸出方式，即當(dāng)位選信號D5=“1”時，該四端的信號為萬位數(shù)的內(nèi)容，D4=“1”時為千位數(shù)內(nèi)容，其余依次類推。在個、十、百、千四位數(shù)的內(nèi)容輸出時，BCD碼范圍為0000--1001，對于萬位數(shù)只有0和1兩種狀態(tài)，所以其輸出的BCD碼為“0000”和“0001”。當(dāng)輸入電壓過量程時，各位數(shù)輸出全部為零，這一點在使用時應(yīng)注意。4、ICL7135的外圍電路(1)積分電阻積分電阻（RINT）的數(shù)值由滿度輸入電壓和積分放大器的輸出電流決定。積分放大器能以可忽略的非線性度提供20μA的電流。決定該電阻值“(見式3.1)”RINT=滿度電壓/IINT(3.1)5至40μA的積分放大器電流IINT能得到良好的結(jié)果。標(biāo)稱和推薦的電流為20μA。又因為滿度電壓=2V所以（RINT）=滿度電壓/IINT=2V/20μA=100KΩ(3.2)(2)積分電容積分電阻和電容的乘積應(yīng)當(dāng)選擇成能給出最大的電壓擺幅而不致使積分放大器輸出飽和和太接近于電源電壓。當(dāng)放大器的輸出處于任一電源電平的0.3V以內(nèi)時，發(fā)生飽和。在采用±5V電源及ANLGCOMMON接至地時，設(shè)計師應(yīng)設(shè)計±3.5V至±4V的積分放大器擺幅。標(biāo)稱電容值為0.47μF。確定積分電容（CINT）“(見式3.3)”（CINT）=（10000×?xí)r鐘周期×IINT）/積分器輸出電壓擺幅(3.3)其中：IINT標(biāo)稱值為20μA。具有大容限和高介質(zhì)吸收的電容器可能使轉(zhuǎn)換不精確。太小的電容可以使積分放大器飽和。最后還要說明一點，由于數(shù)字部分以DGNG端作為接地端，所以所有輸出端輸出電平以DGNG作為相對參考點。基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓的輸入必須對于模擬公共端COM是正電壓。在小型化儀表中，應(yīng)該以最少的元件完成盡可能多的任務(wù)，MCS-52需外接EPROM，剩下的16個I/O口是十分寶貴的。如果利用ICL7135的BCD碼和STB選通信號就要占5個I/O口，而利用ICL7135的“busy”端，只要一個I/O口和MCS-52內(nèi)部的一個定時器就可以把ICL7135的數(shù)據(jù)送入單片機。BUSY引腳的輸出是個波形，如圖3.5：圖3.5Vid=常數(shù)時ICL7135時序圖5、ICL7135與單片機的接口ICL7135是高精度四位半CMOS雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，具有如下特點：轉(zhuǎn)換速度為3～10次/秒，分辨率相當(dāng)于14位二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換誤差為±1LSB，轉(zhuǎn)換精度高。量程范圍0～1.9999V。對輸入的模擬信號過（欠）量程能夠識別；具有自動轉(zhuǎn)換和自動調(diào)零功能，可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定性。與單片機可直接連接，不需地址選擇信號。當(dāng)ICL7135工作于雙極性情況時，時鐘最高頻率為125kHz，可采用555定時器作為ICL7135的CLK時鐘輸入。當(dāng)ICL7135的積分器在積分過程中（對信號積分和反向積分），其BUSY端輸出高電平，積分器反向積分過零后輸出低電平。ICL7135的POL端為極性輸出端。當(dāng)輸入信號為正時POL輸出高電平；當(dāng)輸入信號為負時POL輸出為低電平。ICL7135的OR和UR端分別為過量程和欠量程標(biāo)志輸出端。B1、B2、B4、B8是BCD碼輸出端。D5～D1是BCD碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，分別選通萬、千、百、十、個位。ICL7135的輸出時序如圖3.6.1所示，為簡化硬件電路，結(jié)合ICL7135的工作特點及輸出時序圖，我們采用中斷計數(shù)法。這種方法是依STRORBE選通信號脈沖序列與ICL7135轉(zhuǎn)換輸出的萬、千、百、十、個位BCD碼有嚴格的對應(yīng)關(guān)系設(shè)計的，其硬件接口如圖3.6.2所示。ADC采用自動連續(xù)轉(zhuǎn)換工作方式。A/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓的精度和穩(wěn)定性是影響轉(zhuǎn)換精度的主要因素。為保證ICL7135的轉(zhuǎn)換精度，電路采用的是用電阻分壓的方式。3.3、系統(tǒng)顯示電路設(shè)計顯示電路電路圖及其原理顯示電路部分由兩個發(fā)光二極管和單片機電路相連。當(dāng)溫度達到一定數(shù)值時，發(fā)光二極管亮，實現(xiàn)報警功能，說明引起注意，容易引起火災(zāi)；當(dāng)溫度未達到一定數(shù)值時，發(fā)光二極管不亮，說明不會引起火災(zāi)。電路如圖3.7所示：圖3.7顯示電路電路圖3.4、系統(tǒng)單片機電路設(shè)計3.4.1、單片機電路圖及其工作原理本系統(tǒng)就選用了AT89C52型號單片機作為系統(tǒng)的核心。T89C51的Flash存儲容量最小，只有1KB；而AT89C52，AT89LV52，AT89S8252的Flash存儲器容量最大，有8KB。原因之一就是其擁有8KB存儲器容量，因為在本次調(diào)試過程中液晶顯示器字符編碼占用了極大的存儲空間，因此起初選用的AT89C51程序存儲空間不能滿足本次設(shè)計的要求。單片機電路，負責(zé)系統(tǒng)的全部數(shù)字量處理，由89C52單片機和周邊電路組成。由單片機完成堆顯示的控制，堆模數(shù)轉(zhuǎn)換量的采集及對前端控制電路的控制。電路圖如圖3.8所示：圖3.8單片機電路圖3.4.2、AT89C52結(jié)構(gòu)簡況AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大AT89c52單片機適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。1、性能參數(shù)與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器10000次檫寫周期全靜態(tài)操作:0HZ-24MHZ三級加密程序存儲器256*8字節(jié)RAM32個可編程I/O口3個16為定時/計數(shù)器8個中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式2、AT89C52單片機的主要特征AT89C52是1個由運算器和控制器組成的8位微處理器，其主要特征如下：128B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，用來存放運算的中間結(jié)果和最終結(jié)果。其內(nèi)部程序存儲器為8KB（ROM），可用來存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。擴展片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍可達64KB。擴展片外程序存儲器的尋址范圍可達64KB。21B專用寄存器，主要用來實現(xiàn)對內(nèi)部功能部件的控制和數(shù)據(jù)運算。4個8位并行I/O接口P0、P1、P2、P3，即32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做I/O的控制。1個全雙工串行通信端口。2個16位的定時器/計數(shù)器，可用于根據(jù)確定的時間間隔或?qū)ν獠渴录嫈?shù)的多少發(fā)出控制信號。5個中斷向量源，可編程為兩個優(yōu)先級。111條指令，含有乘法指令和除法指令。3、AT89C52可編程時鐘輸出定時器2可通過編程從P1.0輸出一個占空比為50%的時鐘信號，P1.0引腳除了是一個標(biāo)準(zhǔn)的I/O口外，還可以通過編程使其作為定時/計數(shù)器2的外部時鐘輸入和輸出占空比50%的時鐘脈沖。當(dāng)時鐘振蕩頻率為16MHz時，輸出時鐘頻率范圍為61Hz—4MHz。當(dāng)設(shè)置定時/計數(shù)器2為時鐘發(fā)生器時，C/T2（T2CON.1）=0，T2OE（T2MOD.1）=1，必須由TR2（T2CON.2）啟動或停止定時器。時鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時器2捕獲寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重新裝載值，“(見式3.4)”：輸出時鐘頻率=振蕩器頻率/4x[65536—（RCAP2H，RCAP2L）]（3.4）在時鐘輸出方式下，定時器2的翻轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生中斷，這個特性與作為波特率發(fā)生器使用時相仿。定時器2作為波特率發(fā)生器使用時，還可作為時鐘發(fā)生器使用，但需要注意的是波特率和時鐘輸出頻率不能分開確定，這是因為它們同使用（RCAP2L，RCAP2L）。4、AT89C52單片機的引腳圖及引腳功能說明AT89C52各引腳功能說明如下：VCC，源正端輸入，接+5V?VSS，源地端?XTAL1，芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端?XTAL2，統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一個20PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機?RESET，AT89C52電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89C52便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序?EA/VPP，外部程序存儲器選擇信號，低電平動作。也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼(存于外部EPROM中)來執(zhí)行程序?當(dāng)EA/VPP引腳接高電屏?xí)r，將從內(nèi)部程序存儲器讀取指令碼，只有當(dāng)程序計數(shù)器PC大于內(nèi)部程序存儲器地址空間時，才從外部程序存儲器中讀取指令碼。PSEN，程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)系統(tǒng)中沒有外部程序存儲器時，該引腳懸空。AT89C52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64KPORT0(P0.0~P0.7)，端口0是一個8位寬的漏極開路(OPENDRAIN)雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推?其他三個I/O端口(P1?P2?P3)則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在作為I/O用時可以推動8個LS的TTL負載?如果當(dāng)EA引腳為低電平時(即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器)，P0就以多路方式提供地址總線(A0~A7)及數(shù)據(jù)總線(D0~D7)?設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0~A7，再配合端口2所送出的A8~A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間?ALE/PROG，外部存儲器地址鎖存器信號，輸出?AT89C52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器(如74LS373)，將端口0的地址總線(A0~A7)鎖進鎖存器中，因為AT89C51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)?平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，PORT1(P1.0~P1.7)，端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS的TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)?如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)作定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位?PORT2(P2.0~P2.7)，端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用?P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在8051擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8~A15，這個時候P2便不能當(dāng)作I/O來使用了?PORT3(P3.0~P3.7)，端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信?外部中斷控制?計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?其引腳分配如下:P3.0：RXD，串行通信輸入?P3.1：TXD，串行通信輸出?P3.2：INT0，外部中斷0輸入?P3.3：INT1，外部中斷1輸入?P3.4：T0，計時計數(shù)器0輸入?P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入?P3.6：WR:外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號?P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號?AT89C52單片機的引腳圖，如圖3.9示圖3.9AT89C52的引腳結(jié)構(gòu)5、中斷ATC8952共有6個中斷向量：兩個外中斷（INTO和INT1），3個定時器中斷（定時器0.1.2）和串行口中斷。這些中斷源可通過分別設(shè)置專用寄存器IE的置位或清0來控制每一個中斷的允許或禁止。IE也有一個總禁止位EA，他能控制所有中斷的允許或禁止。注意表5中的IE.6為保留位，在ATC8951中IE.5也是保留位。程序員不應(yīng)將“1”寫入這些位，他們是將來AT89系列產(chǎn)品作為擴展用的。定時器2的中斷是由T2CON中的TF2和EXF2邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，事實上，服務(wù)程序需確定是TF2或EXF2產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。定時器2輸出方式見圖3.10：圖3.10定時器2時鐘輸出方式定時器0和定時器1的標(biāo)志位TF0和TF1在定時器溢出那個機器周期的S5P2狀態(tài)位置，而會在下一個機器周期才查詢到該中斷標(biāo)志，然而，定時器2的標(biāo)志位TF2在定時器溢出的那個機器周期的S2P2狀態(tài)置位，并在同一個機器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。中斷允許寄存器見表3.2：表3.2中斷允許寄存器（IE） 6、單片機的外圍電路單片機的外圍電路主要包括復(fù)位電路、震蕩電路、P0口上拉電路、EA/Vpp引腳上拉電路。AT89C52的上電復(fù)位電路如圖3.11所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。圖3.11復(fù)位電路上電復(fù)位的過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著Vcc對電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間，此電路的Vcc的上升時間約為10ms。為了保證系統(tǒng)能夠可靠的復(fù)位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。然而電平時間長短主要取決于電容的容量，因此復(fù)位電容的選取應(yīng)適中，過小不能將單片機復(fù)位，過大復(fù)位等待時間過長。89系列單片機的內(nèi)部振蕩器由一個單極反相器組成。XTAL1為反相器的輸入，XTAL2為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要在XTAL1和XTAL2引腳上外接一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成了一個完整的振蕩信號發(fā)生器，此方式稱為內(nèi)部方式。其中接晶體振蕩器時，接30pF電容，接陶瓷振蕩器時，接47pF電容。本系統(tǒng)選用晶體振蕩器，其振蕩頻率為12MHz，接線如圖3.12所示：圖3.12晶體振蕩電路按圖將線接好后，可應(yīng)用示波器測量晶陣兩端引腳，觀察是否有方波脈沖產(chǎn)生，如有，說明此部分正常。P0口上拉電路、EA/Vpp引腳上拉電路均通過2KΩ接電源+5V。注意此電路接線容易在實際調(diào)試中忽略。P0口為三態(tài)雙向I/O口。它的結(jié)構(gòu)與P2口相似，可作輸入輸出口使用，也可作系統(tǒng)擴展的地址/數(shù)據(jù)總線口。P0口內(nèi)無內(nèi)部上拉電阻，其輸出驅(qū)動器上的上拉場效應(yīng)管僅限于訪問外部存儲器時輸出“1”地址（或數(shù)據(jù)）時使用，其余情況下，上拉場效應(yīng)管截止。P0口的輸出驅(qū)動器中也有一個多路電子開關(guān)，當(dāng)“控制”線控制接通鎖存器時，P0口作雙向I/O口使用，如P0口的鎖存器的值為“1”，則使輸出驅(qū)動器中的2個場效應(yīng)管截止，引腳浮空，此時端口可作高阻輸入。鎖存器的值為“0”時，下面的場效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出為“0”。P0口作地址/數(shù)據(jù)總線口使用時，由“控制”線控制將電子開關(guān)接通至“地址/數(shù)據(jù)EA/Vpp引腳為外部程序存儲器選擇信號，低電平有效。在復(fù)位期間CPU檢測并鎖存EA/Vpp引腳電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該引腳為高電平時，從片內(nèi)程序存儲器取指令，只有當(dāng)程序計數(shù)器PC超出片內(nèi)程序存儲器地址編碼范圍時，才轉(zhuǎn)到外部ROM中取指令；當(dāng)該引腳為低電平時，一律從外部程序存儲器中取指令。本系統(tǒng)的程序完全存儲于內(nèi)部ROM中，因此將其通過電阻上拉為高電平。3.5、系統(tǒng)電源電路設(shè)計電路如圖3.13所示：圖3.13系統(tǒng)電源電路系統(tǒng)電源部分是交流220V電壓經(jīng)過變壓器，經(jīng)過整流橋，再通過電容濾波，再分別經(jīng)過7805、7905，使輸出變?yōu)椤?V。電源是各種電子設(shè)備必不可缺少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源兩大類，由于開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，本身消耗的能量很低，開關(guān)電源效率可達80%~90%，比普通線性穩(wěn)壓電源提高近一倍，目前已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。本章介紹一種應(yīng)用單相橋式整流開關(guān)電源的設(shè)計方案，并對該方案的可行性通過實驗加以驗證。此處電路是經(jīng)典電路，是根據(jù)電容濾波的單相橋式不可控電路得來的，如圖3.14。圖3.14電源濾波的單相橋式不可控整流電路及其工作波形經(jīng)過濾波的電壓再經(jīng)過7805和7809就能得到±5V電壓。LM78xx有三只接腳:in，out，gnd.分別接到輸入，輸出及地線。輸出的電壓固定，7805輸出+5V。輸入端并聯(lián)0.1mf電容的目的是要降低高頻阻抗。使用時，輸出端也常常加上一個0.33mf以上的電容。如果需要負電壓供應(yīng)，可以換用79xx系列，LM7905輸出–5V。系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計的方法，整個程序包括主程序、AD中斷子程序、初始化程序、顯示子程序、AD計算子程序、控制子程序、顯示中斷程序。所有的程序均采用匯編語言編寫，由于本人本次設(shè)計主要方向是硬件設(shè)計，限于篇幅，本章只給出主程序的流程圖、中斷處理程序結(jié)構(gòu)、ICL7135的A/D轉(zhuǎn)換程序。4.1、主程序設(shè)計系統(tǒng)的主程序主要完成AT89C52單片機系統(tǒng)的初始化、設(shè)置系統(tǒng)時鐘和中斷字，調(diào)用各個處理子程序，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序，完成不同的功能，如數(shù)據(jù)的采集與處理。4.2、定時與中斷系統(tǒng)單片機應(yīng)用于檢測、控制及智能儀器等領(lǐng)域時，常需要實時時鐘來實現(xiàn)定時或延時控制，也常需要計數(shù)器對外界事件進行計數(shù)。AT89C52內(nèi)部的兩個定時器/計數(shù)器可以實現(xiàn)這些功能。中斷系統(tǒng)是單片機的重要組成部分。實時控制、故障自動處理往往采用中斷系統(tǒng)，單片機與外圍設(shè)備間傳送數(shù)據(jù)常采用中斷方式。中斷系統(tǒng)的應(yīng)用使單片機的功能更強，效率更高，使用更加方便靈活。4.3、中斷處理程序結(jié)構(gòu)中斷處理就是執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序從中斷入口地址開始執(zhí)行，到返回指令“RETI”為止，一般包括兩部分內(nèi)容，一是保護現(xiàn)場，二是完成中斷源請求的服務(wù)。通常，主程序和中斷服務(wù)程序都會用到累加器A、狀態(tài)寄存器PSW及其它一些寄存器，當(dāng)CPU進入中斷服務(wù)程序用到上述寄存器時，會破壞原來存儲在寄存器中的內(nèi)容，一旦中斷返回，將會導(dǎo)致主程序的混亂，因此，在進入中斷服務(wù)程序后，一般要先保護現(xiàn)場，然后，執(zhí)行中斷處理程序，在中斷返回之前再恢復(fù)現(xiàn)場。5.程序設(shè)計5.1、主程序流程圖圖5.1主程序流程圖5.2、程序源代碼本模塊設(shè)計的程序如下:DISPLAY:JNBKEYB，DISPTEMPMOVP0，#00HMOVA，DISPDINCAMOVDISPD，ACLRCADDA，#44HCJNEA，#49H，DISP21MOVDISPD，#00HMOVA，DISP6CJNEA，#02H，DISP22MOVP0，#00H;XX.XXMOVA，P2ANLA，#00001111BORLA，#01000000BMOVP2，A;OPENDOTSETBLED8 NOPNOPLJMPDISPENDDISP22:MOVP0，#00H;XXX.XMOVA，P2ANLA，#00001111BORLA，#00100000BMOVP2，A;OPENDOTSETBLED8 NOPNOPLJMPDISPENDDISP21:MOVR0，AMOVP0，#00HMOVA，DISPDMOVDPTR，#TAB1 MOVCA，@A+DPTR ;OPENLEDDATEMOVTMP，AMOVA，P2ANLA，#00001111BORLA，TMPMOVP2，AMOVA，@R0MOVDPTR，#TAB0 MOVCA，@A+DPTR ;OPENLEDMOVP0，ADISPEND:NOPMOVR2，F(xiàn)SDT1MOVR3，F(xiàn)SDT2MOVR4，#27HMOVR5，#10HLCALLSUBDMOVA，R3MOVR4，AMOVA，R2MOVR5，AMOVR6，#64HMOVR7，#00HMOVR0，#40HLCALLMULDMOVR2，F(xiàn)SDT1MOVR3，F(xiàn)SDT2MOVR4，F(xiàn)SDT3MOVR5，F(xiàn)SDT4MOVR7，#00HMOVR6，#83LCALLDIVDMOVFSDT1，R3;SHANGMOVFSDT2，R2LCALLBINBCDMOVDISP1，R6MOVDISP2，R5MOVDISP3，R4LCALLDISP10CLRBZ1NOPNOPRETDISP10:MOVA，DISP1SWAPAANLA，#0FHMOVR2，AMOVA，DISP1ANLA，#0FHMOVR3，AMOVA，DISP2SWAPAANLA，#0FHMOVR4，AMOVA，DISP2ANLA，#0FHMOVR5，AMOVA，DISP3SWAPAANLA，#0FHMOVR6，AMOVA，DISP3ANLA，#0FHMOVR7，ACJNER2，#00H，DIS11CJNER3，#00H，DIS12MOVDISP6，#02HMOVDISP1，R4MOVDISP2，R5MOVDISP3，R6MOVDISP4，R7LJMPADENDDIS12:MOVDISP6，#01HMOVDISP1，R3MOVDISP2，R4MOVDISP3，R5MOVDISP4，R6LJMPADENDDIS11:MOVDISP6，#00HMOVDISP1，R2MOVDISP2，R3MOVDISP3，R4MOVDISP4，R5