2022年单片机的瓦斯泄漏检测与报警系统的设计.docx

精品学习资源院（系部）机电工程系专业名称机电一体化专业年级班级同学姓名指导老师年月日欢迎下载精品学习资源摘 要本课题设计的是基于单片机的瓦斯浓度报警监控仪，是采纳热催化原理探头制成的瓦斯浓度测量仪，适用于中小型煤矿井下各作业场所中测量空气中的瓦斯浓度；仪器能够依据瓦斯浓度报警限1.00% 进行声、光报警；仪器由CPU 、敏锐元件、 A/D 转换电路、显示电路、报警电路等组成；其中CPU 是监控仪的核心， 完成数据采集、处理、输出、显示等功能；敏锐元件是精确检测瓦斯气体含量的主要元件之一，其输出是与瓦斯浓度相对应的电压信号；A/D 转换电路把放大了的电压信号由模拟信号变为数字信号送入CPU ；显示电路就显示实时瓦斯浓度； 报警电路对超限瓦斯浓度进行报警；该仪器的特点是测量范畴宽，精度高；结构简洁，成本低；牢靠性和稳固性好，是一种电路设计新奇、参数测量精确、操作便利的矿用瓦斯浓度监控仪；欢迎下载精品学习资源AbstractThis paper designs gas alarm monitor, which is according to catalytic principle. It is applicable to small andmedium-sized coal mine in themeasurement of workplaceair concentration of gas. Apparatus, whichis according to gas concentration alarm limit 1%, carry out sound and light alarm. Apparatus consists of CPU, sensitive element,A/D conversion circuit, display circuit and alarm circuit. CPU, which is the core of the monitor, finishes data ascquisition, processing, output, display and other functions ； sensitive element that is used of the accurate detection of gas content is one of the main components, and its output is the voltage signal whichis corresponding to the gas- concentration ； A/Dconversion circuit exports the amplifiedvoltage signal from theanalog signal into digital signal to the CPU； display circuit displays the real-time gas-concentration ； the alarm circuit alarms to the limited gas-concentration. The apparatusis characterized by a wide measurement range, high precision, reliability and good stability. It is that parameter measurement is accurate, the mine gas-concentration monitor.Key words: CPU ； A/D converter circuit ； Sensitive components； Alarm欢迎下载精品学习资源目 录前 言11 绪论21.1 本课题的争论背景及意义21.2 国内外进展简况及争论方向32 系统概述42.1 系统框图42.2 工作原理53 报警器设计63.1 瓦斯检测设备63.1.1 瓦斯浓度检测仪的分类63.1.2 热催化元件的结构及工作原理73.2 A/D 转换电路143.2.1 ADC0809 的介绍143.2.2 引脚功能143.2.3 主要特性163.3 单片机的概述163.3.1 单片机中断系统163.3.2 单片机复位电路183.3.3 AT89C51 简介193.3.4 主要性能参数203.3.5 管脚说明213.3.6 AT89C51 单片机对 ADC0809 的接口243.4 声光报警与 LED 显示253.4.1 声光报警单元253.4.2 LED 显示264 系统仿真及部分程序294.1 系统仿真294.2 部分程序30参考文献36附录：38外文资料与中文翻译38欢迎下载精品学习资源前 言我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产才能和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%；但同时我国也是煤矿安全形势最为严肃的国家之一；近年来，瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等灾难，严峻威逼着煤矿的安全生产和数百万名煤矿工的生命安全，瓦斯灾难已成为制约我国煤矿安全生产和煤炭工业进展的重要因素，可以说瓦斯爆炸已经成为矿难的第一大祸首；国有地方和乡镇煤矿中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占 15%左右；在很多发达国家中为了削减事故的发生，一般不会开采高瓦斯灾难隐患严峻的矿井；但中国是一个能源饥渴大国，煤炭是我国的主要能源，占一次性能源构成的 75%,所以不论是低瓦斯仍是高瓦斯，都在积极制造条件，照采不误；多年来的实践证明，瓦斯浓度的监测监控器在监测煤矿井下安全状况，防范安全隐患方面起着重要作用，充分发挥其作用，是我国煤矿安全形势实现好转的关键；近年来，国有重点煤矿瓦斯爆炸事故较少的缘由之一，就是绝大多数煤矿的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井安装了瓦斯报警器；综上所述，瓦斯浓度监测监控器所要实现的功能包括依据所选的瓦斯传感器来设定瓦斯浓度预警值，采集瓦斯浓度并进行浓度显示及处理，当实际浓度超限时进行声光报警；所以开发设计出一种操作简洁的瓦斯报警器，对有效的预防和削减瓦斯爆炸具有特别现实的意义；1 绪论1.1 本课题的争论背景及意义从我国煤炭生产的现状及我国能源结构战略规划均可看出，在本世纪中叶以前，煤炭仍将是支持我国国民经济进展的主要能源；煤炭生产作为我国能源工业欢迎下载精品学习资源的支柱，其位置将是长期的，稳固的；但是，目前煤炭工业的安全生产状况却很差，其中之一便是有害气体的危害性，包括 CH4 ，瓦斯， SO2等；瓦斯 CH4 是煤矿井下危害最大的气体，它是在成煤过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体，无色、无味，有易燃、易爆等特点；瓦斯的危害主要表现为三个方面：第一、瓦斯浓度过高，对工人身体健康造成损害，表现为缺氧，呼吸困难，窒息等；其次、瓦斯煤尘爆炸，瓦斯爆炸所产生的庞大冲击波和高温火焰， 往往导致群死群伤，而且扬起的煤尘又会参与爆炸，摧残巷道，毁坏设备，甚至毁灭整个矿井，给国家和人民生命财产造成庞大缺失；第三、大量的瓦斯排入大气，污染大气环境；目前我国已经使用的瓦斯报警矿灯具有体积小、结构简洁、安装便利等优点，但存在的问题是传感器漂移大，要定期保护，并且需要保护的周期很短；保护方法复杂，成本较高，抗机械干扰才能较差；为明白决这些问题，本课题在分析模拟式瓦斯报警器特点的基础上，充分利用51单片机的强大功能，对瓦斯浓度进行实时采集、数据处理，对瓦斯传感器进行实时自校零、非线性补偿，对提高瓦斯检测的牢靠性和系统的性价比具有特别重要的意义；1.2 国内外进展简况及争论方向随着科技进展，瓦斯检测和报警仪器不断更新；其类型依据监测对象可分为可燃性气体监测仪，毒性气体监测仪和氧气监测仪等；从仪器结构和方法上分为袖珍式，便携式和固定式；袖珍式仪器的采样方法为扩散式，用于在危急环境中的工作人员随身携带；便携式仪器采样方法为泵吸式，用于监测人员定期安检； 固定式仪器用于煤矿井下固定地点气体监测；各国均有煤矿瓦斯气体监测的系统，如波兰的 DAN6400 、法国的 TF200 、德国的 MINOS 和英国的 Senturion-200 等，其中全矿井综合监测掌握系统有代表性的产品有美国公司生产的MSN 系统，德国 BEBRO 公司的 PROMOS 系统；但是这两种系统只是基于井下监测，并很多据上传，不能实现智能化监控；虽然国外的监控系统技术高于国内进展水平，但应用于国内煤矿尚有肯定的局限性，如煤矿治理模式生产方式的不同，价格过高等；因此，除在传感器技术欢迎下载精品学习资源方面可供借鉴外，其它仅具肯定的参考价值；我国监测监控技术应用较晚，8岁月初，从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监测系统，装备了部分煤矿在引进的同时，通过消化、吸取并结合我国煤矿的实际情形，先后由重庆煤科院、辽宁抚顺煤科院等国内知名煤矿科学争论所研制出 KJ2、KJ4、KJ8、KJ10、KJ13 、KJ19、 KJ38 、KJ66 、KJ75 、KJ80 、KJ92 、KJ95、 KJ101 等煤矿有害气体监测系统，在我国煤矿己有大量使用，但其中很大一部分外表的传输数据是模拟方式，将气体浓度转化为脉冲量，易受矿井下强电磁设备干扰，造成监测结果不精确，易显现误报警等现象；2 系统概述随着超大规模数字集成电路、单片机技术的飞速进展，利用单片机及其它外围芯片实现对瓦斯的监测成为一种可能，并且成为一种进展趋势；它具有体积 小、操作简洁、携带便利、功能较齐全等优点，而且性能价格比也很高，应用前景特别广泛；因此此次设计整体上是基于AT89S51 单片机来实现煤矿瓦斯浓度监测报警；在这里我们运用到的气敏传感器是MQ-4 ，它是用来检测外部瓦斯的浓度（其检测到的浓度值为模拟量），并将检测到的模拟信号转化为电压信号输出出来；然后再将电压信号输入到AD7109 进行 A/D 转换变换成数字信号，并在51单片机的掌握下将其输入，然后在内部软件编程下进行数值变换处理；在单片机 进行完数据处理后就将其结果输出显示，从而显示出瓦斯气体的浓度，其中显示 部分我们采纳四位的LED数码管，用于显示瓦斯浓度值；如实际瓦斯浓度超限（浓度超限预警值可键盘掌握输入）就在单片机的掌握下进行声光报警；提示生产人员离开，防止生产事故；2.1 系统框图此次设计的煤矿瓦斯监测报警器的系统框图如下所示：主要由气体传感器、欢迎下载精品学习资源A/D 转换器 ADC0809 、单片机 AT89C51 、LED 显示电路、声光报警装置和附件电路组成；敏锐元件A/ D转换显示电路CPU报警电路图 2-1 系统框图2.2 工作原理在催化元件电源端加上一正电压，使催化元件开头工作，输出与瓦斯浓度相 对应的电压信号，送到A/D 转换， A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号送入CPU, CPU 对采样值进行数值运算，处理后，驱动显示器显示出被测气体中的瓦斯浓度值，如被测气体中瓦斯浓度超过报警电路预定的数值时，报警电路即发出声、光报警信号；3 报警器设计3.1 瓦斯检测设备3.1.1 瓦斯浓度检测仪的分类(1) 热催化式热催化式是利用瓦斯在催化元件上的氧化生热引起其电阻的变化来测定瓦斯浓度；其优点是元件和仪器的生产成本低，输出信号大，对于1%气样，电桥输出欢迎下载精品学习资源可达 15mV 以上，处理和显示都比较便利，所以仪器的结构简洁，受背景气体和温度变化的影响小，简洁实现自动检测；其缺点是探测元件的寿命较短，不能测高 浓度瓦斯，硫化氢及硅蒸气会引起元件中毒而失效；目前国内外检测瓦斯的仪器 广泛采纳这一原理；(2) 光干涉式光干涉式是利用光波对空气和瓦斯折射率不同所产生的光程差，引起干涉条纹移动来实现对不同瓦斯浓度的测定；其优点是精确度高，牢固耐用，校正容 易，高低浓度均可测量，仍可测量二氧化碳浓度；其缺点是浓度指示不直观，受气压温度影响严峻；光学零件加工复杂，成本较高和实现自动检测较困难；(3) 热导式热导式是利用瓦斯与空气热导率之差来实现瓦斯浓度的测定；其优点是热导元件和仪器设计制作比较简洁，成本低、量程大，可连续检测，有利于实现自动遥测，被测气体不发生物理化学变化，读数稳固，元件寿命长；其缺点是测量低浓度瓦斯时输出信号小，受气温及背景气体的影响较大；(4) 红外线式红外线式是利用瓦斯分子能吸取特定波长的红外线来测定瓦斯浓度；其优点是采纳这一原理的仪器精度高，挑选性好，不受其它气体影响，测量范畴宽，可连续检测；其缺点是由于有光电转换精密结构，使制造和保养产生困难，而且体积大，成本高，耗电多，因此推广使用受到肯定限制；(5) 气敏半导体式气敏半导体的种类较多，如氧化锡、氧化锌等烧结型金属氧化物；这一原理 是利用气敏半导体被加热到200时，其表面能够吸附瓦斯而转变其电阻值来检测瓦斯浓度；其优点是对微量瓦斯比较敏锐，结构简洁、成本低；但当浓度大于1%CH4 时，其反应迟钝，挑选性和线性均较差，所以很少用于煤矿井下瓦斯浓度的检测，而多用于可燃气体的检漏报警；(6) 声速差式在温度为 22、气压为 101325Pa条件下，声波在瓦斯中的传播速度为432m/s，而在清洁空气中为 3m/s；比较这两种速度就可测定高浓度瓦斯；其优点是读数不受气压影响，对背景气体、粉尘及气温变化很敏锐，其缺点是不适合测欢迎下载精品学习资源量低浓度瓦斯，一般只用来检测矿井抽放瓦斯管道中的瓦斯浓度；依据设计要求及各类检测仪的优缺点，本课题设计采纳热催化式工作原理；3.1.2 热催化元件的结构及工作原理3.1.2.1 热催化元件的结构载体催化燃烧式传感器一般被制成一个便于测量的探头，探头可以单独设 置，也可以作为一个独立单元装配在仪器内使用；探头内部的主要元件是黑元件 催化元件 和白元件 补偿元件 ，两个元件分别配置在电桥电路中，作为一组桥臂，另一组桥臂是两个固定电阻，作为电桥的比率臂；与黑白元件相对应，为使电桥在无瓦斯状态下处于平稳状态，桥路内装有调零电位器W；此外，传感器电源应是经过稳压的稳压源；此种敏锐元件的外观图见图3-1，其具有抗气体干扰才能强、挑选性好、反应速度快、灵敏度高、线性和稳固性好、功耗低、寿命长等特点；适用于煤矿井下作业环境测量空气中的瓦斯气体浓度；图3-1 热催化元件外观图(1) 元件使用环境条件温度： -20 +70 湿度： <95%RH欢迎下载精品学习资源风速： <5m/s大气压力： 80116KPa(2) 零点输出 空气中的输出电压 V ；： OmV +2OmV 3灵敏度M>2mV(4) 传感器对多种可燃气体的敏锐特性图 3-2表示 CH4 气体敏锐元件对各种气体的反应关系，从图上我们可以看出敏锐元件输出电压与对各种气体浓度之间具有较好的线性关系；图3-2 传感器对各种气体的反应关系(5) 温湿度的影响1) 恒定湿热试验： 40， 95%RH， 96小时 见图 3.3；Y 轴表示 Vo的输出电压值；欢迎下载精品学习资源图3-3 恒定湿热试验图2低温试验见表 3-1（气敏元件在 0 40的环境下保护 4小时的数据）表3-1 低温试验记录 代表传感器输出显现振幅在0 2.5V 之问的振荡波型，见图3-4欢迎下载精品学习资源图3-4 传感器震荡波形6高浓度瓦斯试验将O一7#传感器置于 10%的瓦斯环境中 2小时，放气前后的数据状态；表3-2 高浓度瓦斯试验放气前后的数据7稳固性l 初始稳固性a. 在空气中的初始稳固性贮存一周到一年的元件初始零点输出可能不为零，只需在工作点电压稳固特别钟后输出零点将归零b. 在气体中的稳固性贮存一周到一年的元件刚开头下作时灵敏度可能达不到正确点，只需在工作点电压稳固二特别钟后输出灵敏度将复原欢迎下载精品学习资源2) 长期稳固性图3-5 长期稳固性3.1.2.2 敏锐元件工作原理黑元件载体催化燃烧式元件，当瓦斯气体在元件表面与氧气产生无焰燃烧时，电桥失去平稳，输出一个电压信号；白元件是补偿元件，基本结构和技术参数与黑元件相同，但表面不涂镀催化剂，不参与低温燃烧；但由于白元件处于与黑元件相同的工作环境中，所以，对非瓦斯浓度变化引起的催化元件阻值变化起补偿作用，以提高仪器零点稳固性和抗干扰才能；黑白元件的工作原理：使用时一般将黑白元件串联，作为电桥的一臂，用普通电阻构成电桥的另一臂，电桥的两端加上稳固的工作电压U ；当含有瓦斯的空气在高温顺催化剂的作用下，发生无焰燃烧，而在白元件上就不致使瓦斯燃烧，从而使黑元件的温度比白元件的温度高，黑元件中的铂丝既是加热元件，又是感应温度的热敏元件，依据铂丝的正温度系数的特性，温度上升时电阻增大，黑元件上的电压降即增大，电桥失去平稳，输出一个电压信号 U ，该电压值的大小反映了瓦斯浓度的高低，检测此电压便可测量出瓦斯浓度；欢迎下载精品学习资源图 3-6 黑白元件的基本测试电路 依据黑白元件的工作原理，设计电路如下图3-7所示；图3-7 黑白原件的工作原理图3.1.3 整机的工作原理仪器由电源电路、瓦斯气体敏锐元件及电桥电路、A/D 转换电路、显示电路及报警 /断电电路等组成；仪器将关联设备送来的电源稳压为5V 电压，供应整机电路使用；瓦斯气体敏感元件是采纳热催化原理探头，电桥供电电压为3V ；黑白元件的工作原理是：黑白元件由测量元件和补偿元件构成，测量元件的表面有黑色的催化剂；工作时黑欢迎下载精品学习资源白元件有工作电流通过而发热，空气中的瓦斯在高温的测量元件的催化剂作用 下，发生无焰燃烧；瓦斯浓度越高，测量元件的温度越高，而补偿元件的温度不变；测量电桥输出与瓦斯浓度成比例的信号电压；电桥信号电压经过A/D 转换后，变成数字信号，经单片机处理后，由显示电路显示瓦斯浓度值，并经信号输出电路输出相应的频率信号；3.2 A/D 转换电路3.2.1 ADC0809 的介绍ADC0809 具有 8个通道的模拟输入线 IN0 IN7 ，可在程序掌握下对任意通道进行 A/D 转换，获得 8位二进制数字量 D7 D0 ；模拟输入部分有 8路多路开关，可由3位地址输入 ADDA 、ADDB 、ADDC 的不同组合来挑选， ALE 为地址锁存信号，高电平有效，锁存这三条地址输入信号；主体部分是采纳逐次靠近式的A/D 转换电路，由 CLK 掌握的内部电路的工作,START 为启动命令，高电平有效，启动ADC0809 内部的 A/D 转换，当转换完成，输出信号 EOC有效， OE为输出答应信号，高电平有效，打开输出三态缓冲器,把转换后的结果送DB ；ADC0809 是CMOS 单片型逐次靠近式A D 转换器，它由 8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型 D A 转换器、逐次靠近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成；因此，ADC0809 可处理 8路模拟量输入，且有三态输出才能，既可与各种微处理器相连，也可单独工作；输入输出与TTL 兼容；3.2.2 引脚功能ADC0809 芯片有 28条引脚，采纳双列直插式封装，下面说明各引脚功能；IN0 IN7 ： 8路模拟量输入端；D0 D7： 8位数字量输出端；ADDA 、 ADDB 、ADDC ： 3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路；欢迎下载精品学习资源ALE ：地址锁存选通信号，输入高电平有效；START ： A D转换启动信号，输入高电平有效；EOC： AD 转换终止信号，当A D转换终止时，此端输出一个高电平（转换期间始终为低电平）；OE：数据输出答应信号，输入高电平有效；当A D 转换终止时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量；CLK ：时钟脉冲输入端；要求时钟频率不高于640KHZ ；REF（ +）、 REF（ -）：基准电压输入端 ,它们打算了输入模拟电压的最大值和最小值 .VCC ：电源，接 5V ；GND ：接地；图3-8 ADC0809 管脚图3.2.3 主要特性(1) 8路8位A D转换器，即辨论率8位欢迎下载精品学习资源(2) 具有转换起停掌握端(3) 转换时间为 100 s(4) 单个 5V 电源供电(5) 模拟输入电压范畴0 5V ，不需零点和满刻度校准(6) 工作温度范畴为 -40 85摄氏度(7) 低功耗，约 15mWADC0809 的工作过程是：当模拟量送至某一输入通道 IN0 后， CPU 将标识该通道编码的三位地址信号经数据线或地址线输入到 ADDC 、ADDB 、ADDA 引脚上；然后输入 3位地址，并使 ALE=1 ，将地址存入地址锁存器中； START 上升沿将逐次靠近寄存器复位；下降沿启动 AD 转换，之后 EOC输出信号变低，指示转换正在进行；直到 A D转换完成，转换开头 ,EOC变为高电平，指示 A D转换终止， 结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请；转换终止,OE输入高电平， EOC可作为中断恳求信号 , 转换终止后，可通过执行IN 指令，设法在输出答应 OE脚上形成一个正脉冲，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上；3.3 单片机的概述3.3.1 单片机中断系统(1) 中断的概念中断是通过硬件来转变CPU 程序运行的方向；运算机在执行程序的过程中， 由于 CPU 以外的某种缘由，有必要尽快中止当前程序的执行，而去执行相应的处理程序，在处理终止后，再回来连续执行被中止了的源程序；这种程序在执行过 程中由于外界的缘由而被中间打断的情形称为“中断 ”；(2) 89C51 的中断系统89C51的中断系统主要由几个与中断有关的特别功能的寄存器，中断入口， 次序查询规律电路等组成；与中断有关的特别功能寄存器有四个，分别为中断源寄存器（即专用寄存器T瓦斯N和S瓦斯N 的相关位），中断答应掌握寄存器IE和中断优先级掌握寄存器 IP；89C51单片机有 5个中断源，可供应两个中断优先级，即欢迎下载精品学习资源可实现二级中断嵌套；5个中断源的排列次序由中断优先级掌握寄存器IP和次序查询规律电路共同打算；5个中断源对应 5个固定的中断入口地址；1中断恳求源：外部中断恳求源：即外中断0和 1，经由外部引脚引入的，在单片机上有两个引脚，名称为 INT0 、INT1 ，也就是 P3.2、P3.3这两个引脚；在内部的 T瓦斯N 中有四位是与外中断有关的；IT0 ：INT0 触发方式掌握位，可由软件置位和复位，IT0=0 ， INT0 为低电平触发方式， IT0=1 ， INT0 为负跳变触发方式；IE0 ：INT0 中断恳求标志位；当有外部的中断恳求时，这位就会置1（这由硬件来完成），在 CPU响应中断后，由硬件将IE0 清0；IT1 、IE1 的用途和 IT0 、IE0 相同；2内部中断恳求源：TF0：定时器 T0 的溢出中断标记，当 T0计数产生溢出时，由硬件置位TF0；当CPU 响应中断后，再由硬件将TF0清0；TF1：与 TF0类似；TI 、RI ：串行口发送、接收中断；3) 中断答应寄存器 IE中断的答应或禁止是由片内可进行位寻址的8位中断答应寄存器 IE来掌握的；见表 3-3表3-3 8位中断答应寄存器EAXXESETEXEE11T0X0其中EA 是总开关，假如它等于 0，就全部中断都不答应；ES串行口中断答应；ET1 定时器 1中断答应；EX1 外中断 1中断答应； ET0 定时器 0中断答应； EX0 外中断 0中断答应；欢迎下载精品学习资源4) 五个中断源的自然优先级与中断服务入口地址外中断 0： 0003H定时器 0： 000BH外中断 1： 0013H定时器 1： 001BH串口 ： 0023H它们的自然优先级由高到低排列；3.3.2 单片机复位电路复位是单片机的初始化操作,其主要功能是把 PC初始化位 0000H 单元开头执行程序；除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动；除PC之外，复位操作仍对其它一些专用寄存器有影响，他们的复位状态如DPTR0000HTH100H中断优先级中由中断优先级寄存器IP来置值的， IP中某位设为 1，相应的中断就是高优先级，否就就是低优先级；XXXPSPTPXPTPX1100下；PC0000HT 瓦斯N00HACC00HTLO00HPSW00HTH000HSP07HTL100HP0P30FFHS 瓦斯 N00HIPxx000000BSBUF不定IE0x000000BTMOD00HP 瓦斯N0xx0000B复位操作仍对单片机的个别引脚信号有影响，例如把ALE 和信号变为欢迎下载精品学习资源无效状态，即 ALE = 0 ，= 1；本试验采纳按键电平复位方式，晶振为12MHz ， R1为200， R2为2K ， C为10uF；复位电路虽然简洁 ,但其作用特别重要；一个单片机是否正常工作，第一要检查是否能复位胜利3.3.3 AT89C51 简介AT89C51 是一种带 4K 字节闪耀可编程可擦除只读储备器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机； AT89C51 是一种带 2K 字节闪耀可编程可擦除只读储备器的单片机；单片机的可擦除只读储备器可以反复擦除100次；该器件采纳 ATMEL 高密度非易失储备器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容；由于将多功能 8位CPU 和闪耀储备器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一种高效微掌握器， AT89C51 是它的一种精简版本；AT89C51 单片机为很多嵌入式掌握系统供应了一种敏捷性高且价廉的方案；3.3.4 主要性能参数·与 MCS-51 兼容·4K 字节可编程闪耀储备器·寿命： 1000写/擦循环·数据保留时间： 10年·全静态工作： 0Hz-24Hz·三级程序储备器锁定·128 ×8位内部 RAM·32可编程 I/O 线·两个 16位定时器 /计数器·5个中断源·可编程串行通道欢迎下载精品学习资源·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路功能特性概述：AT89C51 供应以下标准功能： 4K 字节 Flash闪速储备器， 128字节内部 RAM,32个I/O 口线，两个 16位定时器，一个 5向量两级中断机构，一个全双工串行通信口，片内振荡器准时钟电路；同时，AT89C51 可降至 0HZ 的静辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式，闲暇方式停止CPU 的工作，但答应 RAM ，定时 /计数器，串行通信中断系统连续工作；掉电方式储存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它全部部件工作直到下一个硬件复位；3.3.5 管脚说明VCC ：供电电压 ,接+5V 电源正端；VSS：接地 , 接+5V 电源地端；P0口： P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸取 8TTL 门电流；当 P1口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入；P0能够用于外部程序数据储备器，它可 以被定义为数据 /地址的第八位；在FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必需被拉高；P1口： P1口是一个内部供应上拉电阻的8位双向 I/O 口， P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流； P1口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平常，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故；在FLASH 编程和校验时， P1口作为第八位地址接收；P2口： P2口为一个内部上拉电阻的8位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当 P2口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入；并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流；这是由于内部上拉的缘故； P2口当用于外部程序储备器或16位地址外部数据储备器进行存取时，P2口输出地址的高八位；在给出地址“1时”，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据储备器进行读写时，P2口输出其特别功能寄存器的内容；P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和掌握信号；欢迎下载精品学习资源P3口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出 4个TTL 门电流；当 P3口写入 “1后”，它们被内部上拉为高电平，并用作输入；作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL ）这是由于上拉的缘故；P3口同时为闪耀编程和编程校验接收一些掌握信号；P3口除了做一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的其次功能表3-4 P3口其次功能引脚备选功能P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6P3.7RXD （串行输入口）TXD （串行输出口）/INT0 （外部中断 0）/INT1 （外部中断 1） T0（记时器 0外部输入） T1（记时器 1外部输入）/WR（外部数据储备器写选通）/RD （外部数据储备器读选通）RST：复位输入；当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平常间；ALE/PROG ：当拜访外部储备器时，地址锁存答应的输出电平用于锁存地址的位置字节；在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲；在平常，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6 ；因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的；然而要留意的是：每当用作外部数据储备器时，将跳过一个ALE 脉冲；如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH地址上置0；此时， ALE 只有在执行 MOVX ， MOVC 指令是 ALE 才起作用；另外，该引脚被略微拉高；假如微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效；/PSEN：外部程序储备器的选通信号；在由外部程序储备器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN有效；但在拜访外部数据储备器时，这两次有效的/PSEN信号将不显现；欢迎下载精品学习资源图3-9 AT89C51 管脚图/EA/VPP ：当 /EA 保持低电平常，就在此期间外部程序储备器（0000H- FFFFH ），不管是否有内部程序储备器；留意加密方式1时， /EA 将内部锁定为RESET ；当 /EA端保持高电平常，此间内部程序储备器；在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）；XTAL1 ：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2 ：来自反向振荡器的输出；时钟振荡器：AT89C51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入端，这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷振荡器一起构成自激振荡器；用户仍可以采纳外部时钟，在这种情形下，外部时钟脉冲接到XTAL1 部时钟发生器的输入端，XTAL2 就悬空；有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必需保证脉冲的高低电平要求的宽度；欢迎下载精品学习资源3.3.6 AT89C51 单片机对 ADC0809 的接口MCS-51 与 ADC 接口时必需弄清并处理好三个问题: 1要给 START 线送一个 200ns 以上宽的启动正脉冲；(2) 猎取 EOC 线上的状态信息 ,由于它是 A/D 转换的终止标志；(3) 要给 “三态输出锁存器 ”安排一个端口地址，也就是给OE 线上送一个地址译码器输出信号；MCS-51 和 ADC 接口通常可以采纳查询和中断两种方式；采纳查询法传送数据时 MCS-51 应对 EOC 线查询它的状态：如它为低电平，表示A/D 转换正在进行，就 MCS-51 应当连续查询；如查询到EOC 变为高电平，就给OE 线送一个高电平，以便提取 A/D 转换后的数字量；采纳中断方式传送数据时，EOC 线作为CPU 的中断恳求输入线； CPU 响应中断后，应在中断服务程序中使OE 线变为高电平，以提取 A/D 转换后的数字量；ADC0809 内部有一个 8 位“三态输出锁存器 ”可以锁存 A/D 转换后的数字量，故它本身既可看作一种输入设备，也可认为是并行I/O 接口芯片；因此，在大多数情形下， 51 系列单片机是和 ADC0809 直接相连的；MCS-51 对ADC0809 的接口，如图 3-10所示；图3-10 ADC0809