畢業(yè)設(shè)計(jì)58瓦斯探測(cè)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 1 目 錄 摘 要 . 3 ABSTRACT . 4 第一章 前 言 . 5 第二章 方案選擇及分析 . 7 一 方案的選擇及制定 . 7 二 單 片機(jī)的選擇 . 8 三 檢測(cè)元件的選擇 . 8 四 顯示與報(bào)警部分 . 9 第三章 主要硬件介紹 . 10 一 AT89C51 單片機(jī)說(shuō)明 . 10 1 AT89C51 引腳說(shuō)明 . 10 2 AT89C51 內(nèi)存空間 . 14 3 AT89C51 復(fù)位后內(nèi)部各寄存器的數(shù)據(jù)值 . 16 4 AT89C51 各中斷源向量地址 . 16 5 主要特殊功能寄存器說(shuō)明 . 16 二 氣敏傳感器 . 22 電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器 . 22 非電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器 . 24 第四章 瓦斯探測(cè)器硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 25 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 2 一 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) . 25 二 單片機(jī)電路 . 26 三 瓦斯檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) . 26 四 LED 燈顯示的設(shè)計(jì) . 27 五 蜂鳴器的設(shè)計(jì) . 27 六 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) . 28 七 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) . 28 第五章 系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì) . 30 一 設(shè)計(jì)要求 . 30 二 單片機(jī)的工作過(guò)程 . 31 三 軟件流程和源程序 . 32 第六章 調(diào)試及運(yùn)行結(jié)論 . 37 一 調(diào)試 . 37 二 所達(dá)到的性能指標(biāo) : . 37 三 運(yùn)行結(jié)論 . 38 謝 辭 . 39 參 考 文 獻(xiàn) . 40 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 3 瓦斯探測(cè)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)生 :袁成斌 指導(dǎo)教師：王德杰 摘 要 本文概述了 瓦斯探測(cè)器 的現(xiàn)狀及其基本原理，主要論述了利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 瓦斯探測(cè)器 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。 瓦斯探測(cè)器 是一種采用單片機(jī)控制的智能化儀表，為了滿足煤礦井下使用攜帶方便、安全可靠等要求，在設(shè)計(jì)上作了如下的必要的考慮：考慮到小型化儀表的結(jié)構(gòu)，以及今后改進(jìn)的方便，我們將單片機(jī)進(jìn)行了模塊化處理。系統(tǒng)的各個(gè)模塊都由它控制完成。 本文針對(duì)目前 情況設(shè)計(jì)一種井下便攜式瓦斯探測(cè)器，當(dāng)瓦斯氣體濃度接近危險(xiǎn)值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提醒井下人員立刻離開(kāi)。該設(shè)備同時(shí)還具備靈敏度調(diào)節(jié)和檢測(cè)強(qiáng)度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，有簡(jiǎn)單、方便、準(zhǔn)確、實(shí)用等特點(diǎn) 。 關(guān) 鍵 詞 : AT89C51 瓦斯氣體檢測(cè) 氣敏傳感器 報(bào)警 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 4 Abstract This paper has outlined the gas detector present situation and its the basic principle, mainly elaborated the use monolithic integrated circuit realization gas detector design and the realization method. The gas detector is one kind the intellectualized measuring appliance which uses the monolithic integrated circuit to control, in order to satisfy the coal mine mine shaft use to carry conveniently, safe is reliable and so on the request, has made the following necessity consideration in the design: Considered the miniaturized measuring appliance the structure, as well as next improvement convenient, we have carried on the monolithic integrated circuit modular processing. System each module all controls by it completes. This paper designs one kind of mineshaft portable gas detector in view of the present situation, when the gas gas density approaches the dangerous value, automatically sends out reports to the police, the reminder mineshaft personnel leaves immediately. At the same time this equipment also has the sensitivity adjustment and the examination intensity regulating cock, has simply, convenient, accurate, is practical and so on the characteristic. Keywords : AT89C51 Gas gas detection Angry quick sensor Reports to the police 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 5 第一章 前 言 在煤礦生產(chǎn)中，隨著煤層采動(dòng)，煤層中往往會(huì)涌出礦井瓦斯，瓦斯是煤礦開(kāi)采中所產(chǎn)生的有害氣體總稱，它具有獨(dú)特的性質(zhì)和特點(diǎn)。瓦斯的主要成份是甲烷，一氧化碳，二氧化碳，二氧化硫和硫化氫等。瓦斯在煤體和圍巖中，以 游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在，一般情況下處于動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)外界溫度、壓力變化時(shí)這幾種狀態(tài)就會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。瓦斯在煤層開(kāi)采過(guò)程中被逸散出來(lái)，在井下積累造成井下瓦斯?jié)舛鹊脑黾?，?dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%-16%時(shí)具有爆炸性，瓦斯?jié)舛葹?9.5%時(shí)爆炸威力最大，當(dāng)瓦斯?jié)舛刃∮?%或大于 16%時(shí)，一般不會(huì)爆炸，遇明火只會(huì)燃燒，形成燃燒事故。因此煤層瓦斯?jié)舛鹊拇笮≈苯佑绊懨旱V的設(shè)計(jì)、建設(shè)、安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)利益。我國(guó)一些煤礦由于瓦斯預(yù)測(cè)不準(zhǔn)，造成礦井投產(chǎn)后事故頻繁發(fā)生。因此準(zhǔn)確而迅速地測(cè)出礦井瓦斯涌出量與突出危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)和提高 經(jīng)濟(jì)效益具有重大的意義。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的該類設(shè)備種類較少，性能一般。國(guó)外同類產(chǎn)品，雖性能較先進(jìn)，但價(jià)格較高。改造或重新設(shè)計(jì)瓦斯探測(cè)器的設(shè)計(jì)，提高其工作效率，提高該產(chǎn)品的科技含量，降低性能價(jià)格比，會(huì)為該產(chǎn)品的應(yīng)用帶來(lái)廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。 MCS 51 系列單片機(jī)技術(shù)是目前流行的工業(yè)控制技術(shù)，已十分成熟，利用 MCS 51 系列單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)此設(shè)備具用重要的意義。 礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，從煤、巖內(nèi)涌出的各種氣體的總稱。煤礦濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 6 術(shù)語(yǔ)中的瓦斯指的就是甲烷。瓦斯爆炸的主要參數(shù) : 1、瓦斯的爆炸濃度 在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯 只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個(gè)濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為 5 6，上限為 14 16。瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有： 2、氧的濃度 正常大氣壓和常溫時(shí)，瓦斯爆炸濃度與氧濃度關(guān)系，如柯瓦德爆炸三角形。氧濃度降低時(shí)，爆炸下限變化不大 (BE 線 )爆炸上限則明顯降低 (CE 線 )。氧濃度低于 12時(shí)，混合氣體就失去爆炸性。 4、煤塵 煤塵具有爆炸危險(xiǎn)， 300 400時(shí)就能從煤塵內(nèi)揮發(fā)出多種可燃?xì)?體，形成混合的爆炸氣體，使瓦斯的爆炸危險(xiǎn)性增加 . 5、空氣壓力 爆炸前的初始?jí)毫?duì)瓦斯爆炸上限有很大影響?？杀詺怏w壓力增高，使其分子間距更為接近，碰撞幾率增高。 該課題涉及到模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)控制及應(yīng)用、Protel99、專業(yè)英語(yǔ)、 傳感器 等多門(mén)專業(yè)知識(shí)。本課題讓我們綜合利用大學(xué)所學(xué)的專業(yè)課程的基礎(chǔ)，利用單片機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)做基本的設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步了解我們的專業(yè)，使我們的專業(yè)知識(shí)學(xué)以致用，同時(shí)也增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力，懂得了如何完成一個(gè)實(shí)際的科研項(xiàng)目。在這近 3 個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)階段我們學(xué)到了許多 課本以外的專業(yè)知識(shí)，為我們以后的學(xué)習(xí)及以后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 7 第二章 方案選擇及分析 一 方案的選擇及制定 本儀器是一種單片機(jī)控制的智能化儀表，為了滿足煤礦井下使用攜帶方便、安全可靠等要求，在設(shè)計(jì)上作了如下的必要的考慮：考慮到小型化儀表的結(jié)構(gòu)，以及今后改進(jìn)的方便，我們將單片機(jī)（ CPU）進(jìn)行了模塊化處理。系統(tǒng)的各個(gè)模塊都由它控制完成。 系統(tǒng)由單片機(jī)，瓦斯氣體檢測(cè)電路， LED 報(bào)警燈，蜂鳴報(bào)警，及晶震電路組成。如圖 2-1所示。單片機(jī)選用 AT89C51， LED 燈由一個(gè)紅燈一個(gè)綠燈組成，正常工作時(shí)，綠 燈亮，表示系統(tǒng)開(kāi)機(jī)且正常工作；當(dāng)空氣中的瓦斯氣體濃度到達(dá)危險(xiǎn)值時(shí)，檢測(cè)電路向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)控制 LED 紅燈亮，同時(shí)控制蜂鳴電路工作，以此來(lái)確保井下人員能立即得到警報(bào)。 圖 2-1 系統(tǒng)方框圖 瓦斯氣體 瓦斯氣體 檢測(cè) 單片機(jī) 警報(bào)輸出 開(kāi)關(guān)控制 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 8 二 單 片機(jī)的選擇 AT89C51 是美國(guó)愛(ài)特梅爾公司的高性能單片機(jī) ,其與 8051 的單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容 ,與 8051的單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)也基本相同 ,DIP 封裝相同。 89 系列同 8051 系列相比具有以下特點(diǎn) : 4kB 可編程序 FLASH 存儲(chǔ)器 (可經(jīng)受1000 次的寫(xiě)入 /擦除周期 ) ;全靜態(tài)工作 :0 24MHz ;三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密。 另外 ,AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的 ,其工作頻率可下降到 0Hz ,并提供兩種可用軟件來(lái)控制的省電方式 :空閑方式和掉電方式。它是通過(guò)控制專用寄存器 PCON ( 電源控制寄存器 ) 中的 PD(PCON. 1) 和 IDL (PCON. 0) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 PD 是掉電方式位 ,當(dāng) PD = 1 時(shí)激活掉電工作方式 , IDL 是空閑工作位 ,當(dāng) IDL = 1 時(shí)激活空閑方式 ,當(dāng) PD 和 IDL 同時(shí)為 1 時(shí) ,則先激活掉電方式。 AT89C51的晶振頻率為 12MHZ。 三 檢測(cè)元件的選擇 瓦斯傳感器是煤礦重要的安全儀器 , 國(guó)外從 30年代開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)氣體傳感器。過(guò)去氣體傳感器主要用于煤氣、液化石油氣、天然氣及礦井中的瓦斯氣體的檢測(cè)與報(bào)警，目前需要檢測(cè)的氣體種類由原來(lái)的還原性氣體(H2,C4H10,CH4)等擴(kuò)展到毒性氣體 (CO,NO2,H2S,NO,NH3,PH3)等。 在本設(shè)計(jì)中瓦斯檢測(cè)采用電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器作為檢測(cè)元件。與其他類型的瓦斯傳感器相比，其優(yōu)點(diǎn)是在測(cè)爆炸范圍內(nèi)的可燃性氣體精度高，受背景氣體、濕度、氣壓影響小，輸出信號(hào)大，成本底，制作方便。 電阻式半導(dǎo)體氣體傳 感器是通過(guò)檢測(cè)氣敏元件隨氣體含量的變化情況濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 9 而工作的。主要使用金屬氧化物陶瓷氣敏材料。隨著近年來(lái)復(fù)合金屬氧化物、混合金屬氧化物等新型材料的研究和開(kāi)發(fā)，大大提高了這種氣體傳感器的特性和應(yīng)用范圍。 四 顯示與報(bào)警部分 本儀器顯示部分采用兩個(gè) LED 液晶顯示器組成，該電路耗電小。 報(bào)警部分由蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。蜂鳴器的設(shè)計(jì)主要是考慮當(dāng)報(bào)警時(shí)確保井下人員能及時(shí)得知，未看到紅燈時(shí)能聽(tīng)到聲音。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 10 第三章 主要硬件介紹 一 AT89C51 單片機(jī)說(shuō)明 1 AT89C51 引腳說(shuō)明 （圖 3-1） AT89C51單片機(jī)的引腳圖 引腳說(shuō)明如下 VCC AT89C51 電源正極輸入，接 +5V 電壓。 GND 電源接地端。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 11 XTAL1 接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時(shí)，些引腳應(yīng)接地。 XTAL2 接外部晶振的一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。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。 RST AT89C51 的復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對(duì)芯片又時(shí)，只要將此引腳電位提升到高 電位，并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間， AT89C51 便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。 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)。當(dāng) 8031， 8051， 8751， AT89C51 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 信號(hào)負(fù)跳變來(lái)觸發(fā)外部的 8 位鎖存 器 (如 74LS373)，將端口 P0 的地址總線 (A0-A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。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。當(dāng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，將以 1/12 振蕩頻率輸出。 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。因此在 8031 中， EA 引腳必須接低電位，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 12 器空間。如果是使用 AT89C51 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。 此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM、 89C51 內(nèi)部 FALSH 時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入提供編程電壓（ 8751 為 2lV、 AT89C51 為 12V、 8051 是由生產(chǎn)廠方一次性加工好 )。 PSEN 此為 Program Store Enable的縮寫(xiě)。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號(hào)。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)。 P0 P0 口 (P0.0P0.7)是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路雙向輸入 輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I O 口用。 P0 口每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P2 P2 口 (P2.0P2.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高 8 位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I O 口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LSTL 負(fù)載。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 13 P1 P1 口 (P1.0P1.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，其輸出可 以推動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P3 P3 口 (P3.0P3.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其特殊功能引腳分配如下： P3.0 RXD 串行通信輸入 P3.1 TXD 串行通信輸出 圖 3-2 只讀程序存儲(chǔ) 圖 3-3 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 14 圖 3-4 內(nèi)部低 128 個(gè)字節(jié)地址 RAM 空間 P3.2 INT0 外部中斷 0 輸入，低電平有效 P3.3 INT1 外部中斷 1 輸入，低電平有效 P3.4 T0 計(jì)數(shù)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端 P3.5 T1 計(jì)數(shù)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入端 P3.6 WR 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通，低電平有效 P3.7 RD 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效 2 AT89C51 內(nèi)存空間 1）、 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ FLASH） 4K 字節(jié)。 2）、外部程序存儲(chǔ)器（ ROM） 64K 字節(jié)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 15 圖 3-5 內(nèi)部高 128 個(gè)字節(jié)地址空間的特殊功能寄存器區(qū) 圖 3-6 特殊功能寄存器位地址空間 3）、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） 256 字節(jié)。 4）、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） 64K 字節(jié)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 16 3 AT89C51 復(fù)位后內(nèi)部各寄存器的數(shù)據(jù)值 如圖 3 7 示： 圖 3-7 復(fù)位后內(nèi)部各寄存器的數(shù)據(jù)值 4 AT89C51 各中斷源向量地址 如圖 3 8 所示： 圖 3-8 各中斷源向量地址 5 主要特殊功能寄存器說(shuō)明 PSW（ Program Status Word）程序狀態(tài)字 位地址 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 符號(hào) CY AC F0 RS1 RS0 DV - P （ PSW.7） ：高位進(jìn)位標(biāo)志位。常用“ C”表示。 AC（ PSW.6） ：輔助進(jìn)位木標(biāo)志。 F0（ PSW.5） ：用戶標(biāo)志位。 RS1（ PSW.4） ：寄存器組選擇位 1。 RS0（ PSW.3） ：寄存器組選擇位 0。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 17 OV（ PSW.2） ：溢出標(biāo)志位。 （ PSW.1） ：保留位，無(wú)定義。 P（ PSW.0） ：奇偶校驗(yàn)位，在每一個(gè)指令周期中，若累加器（ A）中的“ 1”的位個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)則 P 1，偶數(shù)個(gè)則 P 0。 寄存器組的選擇： RS0 RS1 寄存器組 RAM 中的地址 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 2 3 00H07H 08H0FH 10H17H 18H1FH IE 中斷允許寄存器 位地址 AF - AD AC AB AA A9 A8 符號(hào) EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA（ IE.7） ： EA 0 時(shí)，所有中斷停用（禁止中斷）。 EA 1 時(shí)，各中斷的產(chǎn)生由個(gè)別的允許位決定。 （ IE.6） ：保留位，無(wú)定義。 ET2（ IE.5） ：允許計(jì)時(shí)器 2 溢出的中斷（ 8052 使用）。 ES（ IE.4） ：允許串行端口的中斷（ ES 1 允許， ES 0 禁止）。 ET1（ IE.3） ：允許計(jì)時(shí)器 1 中斷（ ET1 1 允許， ET1 0 禁止）。 EX1（ IE.2） ：允許外部中斷 INT1 的中斷（ EX1 1 允許， EX1 0 禁濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 18 止）。 ET0（ IE.1） ：允許計(jì)時(shí)器 0 中斷（ ET0 1 允許， ET0 0 禁止）。 EX0（ IE.0） ：允許外部中斷 INT0 的中斷（ EX0 1 允許， EX0 0 禁止）。 IP 中斷優(yōu)先次序寄存器 位地址 - - BD BC BB BA B9 B8 符號(hào) - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 （ IP.7） ：保留位，無(wú)定義。 （ IP.6） ：保留位，無(wú)定義。 PT2（ IP.5） ：設(shè)定計(jì)時(shí)器 2 的優(yōu)先次序（ 8052 使用）。 PS（ IP.4） ：設(shè)定串行端口的中斷優(yōu)先次序。 PT1（ IP.3） ：設(shè)定時(shí)計(jì)時(shí)器 1 的優(yōu)先次序。 PX1（ IP.2） ：設(shè)定外部中斷 INT1 的優(yōu)先次序。 PT0（ IP.1） ：設(shè)定計(jì)時(shí)器 0 的優(yōu)先次序。 PX0（ IP.0） ：設(shè)定外部中斷 INT0 的優(yōu)先次序。 上述每位 IP.* 1 時(shí)，則定義為高優(yōu)先級(jí)中斷， IP.* 0 時(shí)，則定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。如果同時(shí) 有兩個(gè)或兩個(gè)以上優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部按查詢優(yōu)先順序來(lái)確定該響應(yīng)的中斷請(qǐng)求，其優(yōu)先順序由高向低順序排列。優(yōu)先順序排列如下： 順序 中斷請(qǐng)求標(biāo) 中斷源 優(yōu)先圖示 1 2 IE0 TF0 外部中斷 0（ INT0） 定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷最高 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 19 3 4 5 TE1 TF1 RI TI 外部中斷 1（ INT1） 定時(shí)計(jì)數(shù)器 1 溢出中斷 串行通訊中斷 最低 TMOD 定時(shí) 計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器 GATE ：當(dāng) GATE 1 時(shí)， INT0 或 INT1 引腳且為高電平，同時(shí) TCON 中的 TR0 或 TR1 控制位如為 1 時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 或 1 才會(huì)工作。 若 GATE 0，同時(shí)只要 TCON 中的 TR0 或 TR1 控制位如為 1 時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 或1 即可工作。 C T ：選擇定時(shí)或計(jì)數(shù)器模式。當(dāng) C T 1 為計(jì)數(shù)器，由外部引腳T0 或 T1 輸入計(jì)數(shù)脈沖。 C T 0 時(shí)為計(jì)時(shí)器，由內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘提供計(jì)時(shí)工作脈沖。 M1 ：方式選擇位 1。 M0 ：方式選擇位 0。 M1、 M2 的操作方式選擇定義如下： TCON 定時(shí)計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器 TF1（ TCON.7） ：計(jì)時(shí)器 1 溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為1，在執(zhí)行相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 20 TR1（ TCON.6） ：計(jì)時(shí)器 1 啟動(dòng)控制位，可以由軟件來(lái)設(shè)定或清除。TR1 時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作， TRl=0 時(shí)關(guān)閉。 TF0（ TCON.5） ：計(jì)時(shí)器 0 溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為1，在執(zhí)行相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。 TR0（ TCON.4） ：計(jì)時(shí)器 0 啟動(dòng)控制位，可以由軟件來(lái)設(shè)定或清除。TR0=1 時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作， TR0=時(shí)關(guān)閉。 IE1（ TCON.3） ：外部中斷 1 工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來(lái)時(shí)，硬 件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 IT1（ TCON.2） ： 外部中斷 1 工作形式選擇， IT1=1 時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0 時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。 IE0（ TCON.1） ：外部中斷 0 工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來(lái)時(shí)，硬件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 IT0（ TCON.0） ：外部中斷 0 工作形式選擇， IT1=1 時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0 時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。 SCON 定時(shí)計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器 SM0（ SCON.7） ： 串行通訊工 作方式設(shè)定位 0。 SM1（ SCON.6） ：串行通訊工作方式設(shè)定位 1。 SM2（ SCON.5） ：允許方式 2 或方式 3 多機(jī)通訊控制位。在方式 2 或方式 3 時(shí)，如 SM2=1， REN=1，則從機(jī)處于只有接收到 RB8=1(地址幀 )才激發(fā)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 RI=1，向主機(jī)請(qǐng)求中斷處理。被確認(rèn)為尋址的從機(jī)復(fù)位SM2=0，才能接收 RB8=0 的數(shù)據(jù)幀 ;在方式 1 時(shí)，如 SM2=l，則只有在接收濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 21 到有效停止位時(shí)才置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 RI=1;在方式 0 時(shí)， SM2 應(yīng)為 0。 REN（ SCON.4） ： REN，允許 /禁止串行接收控制 位。由軟件置位 REN=1 為允許串行接收狀態(tài)，可啟動(dòng)串行接收器 RXD，開(kāi)始接收信息。軟件復(fù)位REN 0，則禁止接收。 TB8（ SCON.3） ：在方式 2 或方式 3，它為要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位或清 0。例如，可用作數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位或多機(jī)通訊中表示地址幀 /數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。 RB8（ SCON.2） ：在方式 2 或方式 3，是接收到的第 9 位數(shù)據(jù)。在方式 l，若 SM2 0，則 RB8 是接收到的停止位。方式 0 不用 RB8。 TI（ SCON.1） ：發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。在方式 0，當(dāng)串行發(fā)送數(shù)據(jù)第8 位結(jié)束時(shí)，由內(nèi) 部硬件自動(dòng)置位 TI=l，向主機(jī)請(qǐng)求中斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位 TI=0。在其他方式中，則在停止位開(kāi)始發(fā)送時(shí)由內(nèi)部硬件置位，必須用軟件復(fù)位。 RI（ SCON.0） ：接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。在方式 0，當(dāng)串行接收到第 8 位結(jié)束時(shí)由內(nèi)部硬件自動(dòng)置位 RI=1，向主機(jī)請(qǐng)求申斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位 RI=0。在其他方式中，串行接收到停止位的中間時(shí)刻由內(nèi)部硬件置位 RI 1(例外情況見(jiàn) SM2 說(shuō)明 )，必須由軟件復(fù)位 RI=0。 其中 SM0、 SM1 按下列組合確定串行通訊的工作方式： PCON 電源控制寄存器 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 22 SMOD ：雙倍波特率控制位。 ：保留。 GF1 ：通用標(biāo)志。 GF0 ：通用標(biāo)志。 PD ： PD 1 時(shí)，進(jìn)入掉電方式。 IDL ： IDL 1 時(shí)，進(jìn)入凍結(jié)方式。 二 氣敏傳感器 隨著人們生活水平的提高和對(duì)環(huán)保的日益重視 , 對(duì)各種有毒、有害氣體的探測(cè) , 對(duì)大氣污染、工業(yè)廢氣的監(jiān)控以及對(duì)食品和人居環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)都提出了更高的要求 , 作為感官或信號(hào)輸入部分之一的氣體傳感器是必不可少的。 自上世紀(jì) 60 年代以來(lái) , 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器就以較高的靈敏度、響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)氣體傳感器的半壁江山。最初的氣體傳感器 主要采用 SnO2 、 ZnO為氣敏材料 , 近些年又研究開(kāi)發(fā)了一些新型材料 , 如表11 所示。這其中除了少量單一金屬氧化物材料 , 如 WO3 、 In2O3 、 TiO2 、Al2O3 等外 , 開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)主要集中在復(fù)合金屬氧化物和混合金屬氧化物。金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器又可分為電阻式和非電阻式兩種。 電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器 SnO2 、 ZnO 是電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器氣敏材料的典型代表 , 它們兼有吸附和催化雙重效應(yīng) , 屬于表面控制型 , 但該類半導(dǎo)體傳感器的濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 23 使用溫度較高 ,大約 200 500 。為了 進(jìn)一步提高它們的靈敏度 , 降低工作溫度 , 通常向母料中添加一些貴金屬 ( 如 Ag、 Au、 Pt 等 ) , 激活劑及粘接劑 Al2O3 、 SiO2 、 ZrO2 等 。例如對(duì)于含量在 1 10 - 5 數(shù)量級(jí)的 H2S 氣體 , 添加 1 %ZrO2 的 ZrO2 - SnO2 氣體傳感器與未添加 ZrO2 的元件相比 , 靈敏度增加約 50 倍左右 ; 在 SnO2 中添加 Pt 能明顯提高響應(yīng)時(shí)間。采用粉末濺射技術(shù)制備的表面層摻雜 SnO/ SnO2 : Pt 雙層膜材料氣敏傳感器用來(lái)檢測(cè) CO 的濃度 , 發(fā)現(xiàn)可降低工作溫度 , 在室溫 200 內(nèi)均顯示出較高的靈敏度。通過(guò)添加不同的添加劑還能改善氣體傳感器的選擇性 , 在 ZnO 中添加 Ag 能提高對(duì)可燃性氣體的靈敏度 , 加入 V2O5 能使其對(duì)氟里昂更加敏感 , 加入 Ga2O3 能提高對(duì)烷烴的靈敏度。 Fe2O3 系也屬于該類氣體傳感器 , 用溶膠凝膠法和化學(xué)氣相沉積法合成納米 Fe2O3 對(duì) CH4 、 H2 、C2H5OH 有很好的敏感性 ; 向 Fe2O3 中加入少量 SO2 -4 及四價(jià)金屬離子如Sn4 + , 由于抑制其晶粒生長(zhǎng)而提高靈敏度。近年來(lái)采用薄膜技術(shù)和集成電路技術(shù)把加熱元件、溫度傳感器、叉指電 極、氣體敏感膜集成在硅襯底上制成的傳感器 , 不僅靈敏度比常規(guī)多晶膜傳感器高得多 , 并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便 , 還可以根據(jù)被測(cè)氣體選擇不同的敏感膜 , 使得該類傳感器成為很有發(fā)展前景的新型半導(dǎo)體氣體傳感器。但電阻式半導(dǎo)體氣體傳感器的氣敏元件一般暴露在大氣中及加熱元件的電壓值決定了氣敏元件的工作溫度 , 如何消除濕度和溫度等環(huán)境因素對(duì)測(cè)量的影響還未得到很好的解決。 SnO2 、 ZnO、 Fe2O3 為基質(zhì)的半導(dǎo)體氣敏材料仍然是目前市場(chǎng)的主流 , 但這類材料的納米化、薄膜化已漸成趨勢(shì)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 24 非電阻式金屬 氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器 非電阻式金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器主要包括 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管型氣體傳感器和二極管型氣體傳感器等。氫氣敏 Pd 柵 MOSEFT 是最早研制成功的催化金屬柵場(chǎng)效應(yīng)氣體傳感器 , 當(dāng)氫氣與 Pd 發(fā)生作用時(shí) , 場(chǎng)效應(yīng)管的閾值電壓將隨氫氣濃度而變化 , 以此來(lái)檢測(cè)氫氣。這種結(jié)構(gòu)的氣體傳感器對(duì)氫氣的靈敏度可達(dá) ppm 級(jí) , 而且選擇性非常好 , 但長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題目前尚未得到很好解決。 A. Fuchs 等人用帶有 KI 敏感膜的場(chǎng)效應(yīng)管氣體傳感器很好地實(shí)現(xiàn)了 O3 的檢測(cè) , 在 20 80 ppb 濃度分辨率很高 。將 MOSFET 的金屬柵極去掉 , 采用 La017Sr013FeO3 納米薄膜作柵極制作了微米尺寸、室溫工作的 OSFET 式氣體傳感器成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)乙醇?xì)怏w的檢測(cè)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 25 第四章 瓦斯探測(cè)器 硬件的設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn) 一 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)由單片機(jī)，瓦斯氣體檢測(cè)電路， LED 報(bào)警燈，蜂鳴報(bào)警，及晶震電路組成。如圖 4-1所示，單片機(jī)選用 AT89C51， LED 燈由一個(gè)紅燈一個(gè)綠燈組成，正常工作時(shí)，綠燈亮，表示系統(tǒng)開(kāi)機(jī)且正常工作；當(dāng)空氣中的瓦斯氣體濃度到達(dá)危險(xiǎn)值時(shí)，檢測(cè)電路向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)控制 LED 紅燈亮，同時(shí)控制蜂鳴電路工作，以此來(lái)確保井下人員能立即得到警報(bào) 圖 4-1 硬件電路示意圖 AT89C51 單片機(jī) 時(shí)鐘電路 瓦斯檢測(cè) 選 擇開(kāi)關(guān) LED 報(bào)警燈 蜂鳴報(bào)警 電源 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 26 二 單片機(jī)電路 單片機(jī)電路是系統(tǒng)控制的核心。單片機(jī)選用 Atmel 公司的 AT89C51，其引腳分配如圖 3-1 所示。 在 XTAL1 和 XTAL2 端外接時(shí)英晶體作定時(shí)元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘， 上電復(fù)位電路（ 9 腳）， 瓦斯檢測(cè)電路 信號(hào)從 P2.1 輸入，作為 AT89C51的兩個(gè)中斷觸發(fā)信號(hào)，下降沿觸發(fā)方式。由 P3.0 和 P3.1 發(fā)送信號(hào)控制 LED 燈顯示的 綠燈和紅燈；報(bào)警信號(hào)從 P3.2輸出。 三 瓦斯檢測(cè)電路的 設(shè)計(jì) 瓦斯檢測(cè)采用氣敏傳感器作為檢測(cè)元件，其體電阻隨可燃性氣體或煙霧濃度的改變而改變。電路圖如圖 4-2 所示。平時(shí)，可燃性氣體或煙霧濃度在允許范圍內(nèi)，氣敏傳感器 A、 B 間電阻值較大，從 B端輸出低電平。當(dāng)可燃性氣體或煙霧濃度達(dá)到一定值后，氣敏傳感器 A、 B 間電阻值迅速減小，從 B 端輸出高電平。 AT89C51單片機(jī)從輸人端口來(lái)檢測(cè)是否漏氣并作相應(yīng)的處理，即作報(bào)警處理。 圖 4-2 瓦斯檢測(cè)傳感器電路 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 27 四 LED 燈顯示的 設(shè)計(jì) 顯示部分采用兩個(gè) LED，如 圖 4-3，工作正常時(shí)，控制綠燈（ D1）亮，當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到瓦斯氣體濃度超過(guò)正常值時(shí)，發(fā)送信號(hào)，控制紅燈 (D2)亮。 圖 4-3 LED 指示燈電路 五 蜂鳴器 的 設(shè)計(jì) 蜂鳴器的設(shè)計(jì)主要是考慮當(dāng)報(bào)警時(shí)確保井下人員能及時(shí)得知，未看到紅燈時(shí)能聽(tīng)到聲音。在正常時(shí)，蜂鳴器不工作，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)臨界值時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始發(fā)出的鳴叫，以保證井下人員及時(shí)得到報(bào)警信息。 圖 4-4 蜂鳴器電路 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 28 六 時(shí)鐘電路的 設(shè)計(jì) 圖 4-5 時(shí)鐘電路 采用內(nèi)部方式如上圖 4-5，在 XTAL1 和 XTAL2 端外接時(shí)英晶體作定時(shí)元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。 對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度穩(wěn)定性，如果振蕩器已起振，則在 XTAL2 引腳上輸出 3V 左右的正弦波 .振蕩頻率 fosc 取決于晶振的頻率 .我們采用晶振頻率為 l 2 MHz。電容 C01 和 C02 主要作用是幫助起振 (諧振 )，其值的大小對(duì)振蕩頻率也有影響 .因此常用調(diào)節(jié) C01 和 C02的容量大小 對(duì)頻率進(jìn)行微調(diào)，電容容量一般在 20 一 100 pF 之間選擇，當(dāng)時(shí)鐘頻率為 12 MHz時(shí)典型值為 30 pF. 七 復(fù)位電路 的 設(shè)計(jì) 這里我們采用單片機(jī)按鍵復(fù)位電路。 該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖 4-6 中的 RESET鍵，此時(shí)電源 VCC經(jīng)電阻 R1、 R2分壓，在 RESET端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE和 PSEN信號(hào)，即 ALE=1 和 PSEN=1。這表明單片機(jī)復(fù)位期間不會(huì)有任何取指操作。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 29 圖 4-6 單片機(jī)按鍵復(fù)位電路 M C S - 51V C CV C CR E S E TV S S2 2 F1 k M C S - 51V C CV C CR E S E TV S S2 2 FR E S E TR1R2( a ) ( b )2 0 0 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 30 第五章 系統(tǒng) 的 軟件設(shè)計(jì) 一 設(shè)計(jì)要求 軟件總體 設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)對(duì)中斷作出安排， AT89C51具有兩種中斷方式：時(shí)鐘中斷和外部中斷。本儀器對(duì)瓦斯氣體的采樣周期為 2s， CPU 采用詢問(wèn)方式處理。 井下環(huán)境復(fù)雜，對(duì)井下瓦斯?jié)舛葴?zhǔn)確預(yù)測(cè)十分困難，容易發(fā)生誤判，所以設(shè)備的靈敏度和報(bào)警的準(zhǔn)確度十分關(guān)鍵。為方便控制，設(shè)計(jì)了兩個(gè)開(kāi)關(guān)，每個(gè)開(kāi)關(guān)四種選擇，對(duì)應(yīng)于 I/0 口 P1.6 P1.7、 P1.4 P1.5。分別用來(lái)調(diào)節(jié)采樣的時(shí)間的長(zhǎng)短和報(bào)警的門(mén)閾值的高低。通過(guò)一段時(shí)間的抽樣結(jié)果可更準(zhǔn)確測(cè)定瓦斯?jié)舛?。?bào)警門(mén)閾值的選擇可控制報(bào)警的級(jí)別。通 過(guò)兩個(gè)開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)，給使用人員帶來(lái)更大方便。 軟件流程圖如 5-1所示，設(shè)計(jì)要求如下： 1、查詢抽樣時(shí)間設(shè)置開(kāi)關(guān)，設(shè)置抽樣時(shí)間； 2、查詢報(bào)警閾值設(shè)置開(kāi)關(guān)，設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警閾值； 3、機(jī)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，按采樣時(shí)間設(shè)置值進(jìn)行，并計(jì)算出單位時(shí)間瓦斯?jié)舛瘸闃又党瑯?biāo)次數(shù) rate(計(jì)數(shù)秒 )。 4、比較 rate 與 state 大小，當(dāng) rate state時(shí)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，直到 rate state 1時(shí)撤銷(xiāo)報(bào)警信號(hào)。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 31 二 單片機(jī)的工作過(guò)程 假設(shè)機(jī)器碼 74H、 E0H 已存在 0000H開(kāi)始的單元中，則此表示 把 E0H 這個(gè)值送入 A 累加器。下面我們來(lái)說(shuō)明單片機(jī)的工作過(guò)程。 接通電源開(kāi)機(jī)后， PC =0000H，取指令過(guò)程如下： 1、機(jī)中的 0000H 送到片內(nèi)的地址寄存器； 2、 PC的內(nèi)容自動(dòng)加 1 變?yōu)?0001H，指向下一個(gè)指令字 3、地址寄存器中的內(nèi)容 0000H 通過(guò)地址總線送到存儲(chǔ)器，經(jīng)存儲(chǔ)器中的地址譯碼選中 0000H 單元； 4、 CPU 通過(guò)控制總線發(fā)出讀命令； 5、被選中單元的內(nèi)容 74H送內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，該內(nèi)容過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到單片機(jī)內(nèi)部的指令寄存器。到此，取指令過(guò)程結(jié)束 ，進(jìn)入執(zhí)行指令過(guò)程。執(zhí)行指令的過(guò)程： 1、指令寄存器中的內(nèi)容經(jīng)指令譯碼器譯碼后，說(shuō)明這條指令是取數(shù)命令，即把一個(gè)立即數(shù)送 A中； 2、 PC的內(nèi)容為 0001H，送地址寄存器，譯碼后選中 0001H單元，同時(shí) PC的內(nèi)容自動(dòng)加 1變?yōu)?0002H； 3、 CPU 同樣通過(guò)控制總線發(fā)出讀命令； 4、 0001H單元的內(nèi)容 E0H讀出經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送至 A。 至此，本指令執(zhí)行結(jié)束。 PC=0002H，機(jī)器又進(jìn)入下一條指令的取指令過(guò)程。機(jī)器一直重復(fù)上述過(guò)程直到程序中的所有指令執(zhí)行完畢，這就 是單片機(jī)的基本工作過(guò)程。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 32 三 軟件流程和源程序 編寫(xiě)的部分 C 程序如下 : #include #define unit unsigned int #define uchar unsigned char uchar bdata FLAG; sbit FLAG1=FLAG1; sbit FLAG2=FLAG2; sbit P1_1=P11; sbit P3_2=P32; sbit P3_0=P30; uchar data time,Dtime,Btime; unit fetch_rate(void); main() char bdata JFLAG; unit data state,Astate,rate; do P1=0xFF; FLAG=P1; TXD=1; P3_2=1； P3_0=0; 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 33 (1) NO YES YES NO YES 返回（ 1） 圖 5-1 軟件流程圖 初始化 輸入 P1 到標(biāo)志 FLAG FLAG7、 6 決定采樣時(shí)間 time Time=2 Time=4 Time=6 Time=8 State=2 State=4 State=8 State=6 FLAG5、 4 決定報(bào)警狀態(tài) state 在 time 時(shí)間采樣計(jì)數(shù) 現(xiàn)時(shí)計(jì)數(shù)率 rate=count/time 報(bào)警 取計(jì)數(shù)率 rate Astate=sate-1 撤報(bào)警 rate 大于等于 state? rate 大于等于 state? 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 34 JFLAG=FLAG6;JFLAG=JFLAG&0x03; swich(JFLAG) /*采樣時(shí)間設(shè)定 */ case 0: time=2;Dtime=20;break; case 1: time=4;Dtime=40;break; case 2: time=6;Dtime=60;break; case 3: time=8;Dtime=80;break; Btime=Dtime; JFLAG=FLAG4;JFLAG=JFLAG&0x03; swich(JFLAG) /*門(mén)閾值數(shù)設(shè)定 */ case 0: state=2;break; case 1: state=4;break; case 2: state=6;break; case 3: state=8;break; 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 35 FLAG1=0; TM0D=0x01; TH0=0x3C;TL0=0xB0; TR0=1;ET0=1;EA=1; rate=fetch_rate(); Astate=state-1; if(rate=state) TXD=0;P3_2=0;P3_0=1 /*設(shè)置報(bào)警 */ do rate=fetch_rate(); while(rate=Bstate); TXD=1;P3_2=1;P3_0=0 /*撤報(bào)警 */ while(1); usigned int fetch_rate()/*計(jì)算 rate*/ unit count 0; dowhile(!FLAG1); Dtime=Btime