摘 要
能源工业是国家经济发展的命脉，近年来，随着石油资源的紧张、石油价格的腾升，煤炭行业的重要地位和不可替代性也日益显现。然而，中国煤炭行业的安全生产形势却不容乐观，尤其是重、特大伤亡事故屡见报端。在这些事故中，瓦斯爆炸又占绝大多数。这其中，固然有很多诱发因素，但各煤矿生产企业安全监测设备不完备、管理手段落后是造成事故频发的重要原因之一。
采用镇江中煤电子有限公司研发的无火焰燃烧式气体传感器，以AT89S52单片机作为硬件电路核心，研制煤矿瓦斯(4CH )监测系统，开发出实现对4CH 的识别、浓度监测、阈值报警。
首先阐述了4CH 监测系统的发展及现状，通过对无火焰燃烧式4CH 传感器的原理分析确立了系统的研发方向;接着介绍了监测系统的设计要求，由于煤矿井下工作环境特殊，空间狭窄，湿度大，有易燃易爆的瓦斯和煤尘，所以，煤矿电气设备必须符合防爆要求，应有接地、过流、漏电保护装置。在此基础上，详细论述了瓦斯气体监测系统的硬件电路设计与系统软件设计及实用分析。设计采用具有较高性价比的单片机AT89S52构成煤矿气体监测系统的核心部分，根据气体传感器测量的信号，实现对4CH 的成分识别和浓度测量；使用按键面板输入外部命令；采用ATMEL 公司的Data Flash 存储器AT24C02存储设定的参数及大数量的测量数据；采用RS-485协议，实现数据远传，由地面串口通讯软件接收处理。串口通讯软件对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到电脑端，而且能实现电脑对单片机的控制。设计开发的串口通讯软件，是煤矿气体监测系统标定及其与PC 机之间通讯的配套工具。
关键词：传感器；煤矿；数据采集；串口通讯
Abstract
The energy industry is the state economy development life, in recent years, along with the oil resource anxious; petroleum price's soaring, the coal profession's important position and the interchangeability also day by day did not appear. However, the Chinese coal profession's safety in production situation is actually unoptimistic, particularly is heavy, the especially big casualty to see the press repeatedly. In these accidents, the gas explosion occupies the overwhelming majority. No doubt have many suggestion factors, but various coal mines Production enterprise safe monitoring facilities incomplete, management tool backwardness creates one which of substantial clauses the accident frequency sends.
Uses non-flame combustion type gas sensor which in Zhenjiang the coal electron Limited company researches and develops, takes the hardware circuit core by AT89S52
CH) the observation system, monolithic integrated circuit, develops the coal mine gas (
4
CH recognition, the density monitor, the threshold value warning. develops realizes to the
4
CH observation system's development and the present situation, First elaborated the
4
through have established system's research and development direction to the non-flame CH sensor's principle analysis; Then introduced observation system's combustion type
4
design requirements, because the coal mine shaft working conditions are special, the space is narrow, the humidity is big, has the flammable explosive gas and the coal dust, therefore, the coal mine electrical equipment must meet the explosion-proof requirement, should have the earth, the overflow, the leakage protective device. Based on this, elaborated the gas observation system's hardware circuit design and the system software design and the practical analysis in detail. The design uses has high performance-to-price ratio monolithic integrated circuit AT89S52 to constitute the coal mine gas observation system's hard core, surveys the
CH ingredient recognition and the density signal according to the gas sensor, realizes to the
4
survey; The use pressed key kneading board inputs the external command; Uses ATMEL Corporation's Data Flash the memory AT24C02 memory hypothesis the parameter and the great quantity metrical data; Uses the RS-485 agreement, realizes the data far biography, receives processing by the ground serial port communication software. The serial port communication software the significance speaking of the monolithic integrated circuit to be significant, not only may realize monolithic integrated circuit's data transmission to the computer end, moreover can realize the computer to the monolithic integrated circuit the
control. The design development's serial port communication software, is the coal mine gas observation system demarcation and with between the PC machine communication necessary tool.
Key words: Sensor; Coal mine; Data acquisition; Serial port communication
目录
摘要 ······························································································ I Abstract······················································································· II
1绪论 (1)
1.1煤矿气体监测系统概述 (1)
1.2煤矿气体监测系统的国内外发展状况 (2)
1.3设计的意义 (3)
2 煤矿气体监测系统设计的特殊要求及设计原理 (5)
2.1系统设计要求 (5)
2.1.1技术指标要求 (5)
2.1.2隔爆仪表设计要求 (5)
2.1.3系统的功能. (6)
2.2设计原理 (6)
2.2.1气体传感器的选择 (6)
2.2.2单片机型号的选择 (7)
2.2.3 AT89S52单片机的特点 (7)
2.2.4 AT89S52单片机引脚功能说明 (8)
3 基于气敏元件的煤矿瓦斯监测系统设计 (11)
3.1系统原理框图 (11)
3.2系统硬件设计 (11)
3.2.1系统电源 (11)
3.2.2气体传感器加热及其信号采样 (12)
3.2.3传感器信号监测回路及A/D转换参考电源 (13)
3.2.4模数转换芯片AD78lO的原理及应用 (14)
3.2.5 MAX7219显示电路 (17)
I2总线接口电路 (19)
3.2.6C
3.2.7 RS-485串口通讯 (22)
3.2.7.1 RS-485标准回顾 (22)
3.2.7.2 RS-485通信硬件电路设计 (23)
3.3系统软件 (25)
4 系统抗干扰设计 (28)
4.1看门狗硬件电路 (28)
4.1.1“看门狗”工作原理简述 (28)
4.1.2电路掉电检测与掉电保护工作原理 (29)
4.1.3 MAX706芯片简介 (29)
4.1.4信号干扰产生的原因 (30)
4.1.5干扰的抑制 (31)
结论 (32)
经济性能指标分析 (33)
致谢 (34)
参考文献 (35)
1 绪论
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。据不完全统计，2003年中国煤炭产量占世界产量的35%，可事故伤亡人数却占80%。2004年中国有6009名煤矿工人因发生矿难而死亡。在这些事故中，瓦斯爆炸又占绝大多数，瓦斯灾害已成为煤矿安全生产的大敌。
CH)等易燃易爆气体，发生事故后会造成巨大的经济损煤矿中含有大量的甲烷(
4
失，危及矿工的生命。随着煤矿开采技术手段的不断改进和开采规模的扩大及开采深度的不断延伸，安全隐患越来越多。瓦斯事故特别是重、特大瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例也越来越高。如果不把瓦斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。所以，对煤矿井下瓦斯气体进行快速准确的监测显得尤其重要，对易燃易爆混合气体监测系统的研究和开发也成为人们一直关注的问题。
1.1煤矿气体监测系统概述
煤矿气体监测系统是能够监测矿井环境中瓦斯气体的浓度，具有报警功能并能实现数据远传至地面监控室PC的系统。本论文中所述完整的煤矿气体监测系统由以下五个部分组成：
⑴气体传感器：能感知环境中甲烷气体及其浓度的一种敏感元件，它能将与气体类和
浓度有关的信息转换成电信号。
⑵显示单元：根据测量信号，由单片机将待显示数据按相应方式进行数据传输给显示
处理模块显示于仪表。
⑶声光报警单元：当监测气体浓度超出设定报警值时，发出声光报警。
⑷时通讯单元：将采集数据通过RS-485通讯方式进行数据通信。
⑸数据采集分析软件：运用VC++编写串口通讯软件，实现气体数据的采集，分析及保
存。
煤矿气体检测系统其他的技术参数还有存储数据性能、传输数据性能、使用寿命与可靠性等。
气体传感器是煤矿气体监测系统的重要组成部分，就其原理可以分为四大类：光学类气体传感器、电化学类气体传感器、高分子材料类气体传感器及电学类气体传感器。
利用气体的光学特性来监测气体成分和浓度的传感器为光学类气体传感器，根据具体的光学原理可分为红外吸收式、可见光吸收光度式、光干涉式、化学发光式和试纸光电光度式、光离子化式等气体传感器。电化学类气体传感器是利用电化学性质的气体传感器，该类气体传感器包括：定电位电解式、伽伐尼电池式、固体电解质等种类的气体传感器。高分子气敏材料气体传感器，主要有高分子电阻式、高分子电介质式、浓差电池式、声表面波式、石英振子式等。利用材料的电学参量随气体浓度的变化而改变的特性制作的气体传感器为电学类气体传感器。这类气体传感器又可分为电阻式和非电阻式两大类，其中非电阻式气体传感器是利用材料的电流或电压随气体含量变化的特点而制成的传感器，主要包括MOS 二极管式、结型二极管式和场效应管式，而电阻式气体传感器则通常主要有接触燃烧式、热导式、半导体气体传感器等等。
世界上发达国家用于煤矿井下易燃易爆气体监测的方式主要有光干涉式、载体催化燃烧式两种。光干涉式气体监测仪表是利用了光的干涉原理实现对已知待监测气体浓度的测量。比较典型的产品有矿用光干涉型4CH 气体监测仪，它是利用不同种类、不同浓度的气体对光的折射率不同这一性质，针对4CH 气体设计适当的光路系统，把4CH 气体浓度的变化转换成光的干涉条纹的位置变化。具体地说，就是采用一个光源，经过适当的光学设计，使其分解为两列光波，一路通过标准空气室，另一路穿过采样气室后在某处相遇，此时由于满足光的相干条件，从而产生干涉条纹。把两气室都充有空气时的干涉条纹作为初始位置，当4CH 气体充入采样室后，由于光程差的结果，干涉条纹会相对于原位置移动一段距离，并且这个距离将随4CH 气体浓度的不同而产生相应的变化。因此只要测量该位移量，就可以获得4CH 在空气中的含量。该测量仪测量范围大，使用寿命长，但仪器设备大，价格高，测量不直观，而且无法与监控系统连接，因此在煤矿中的使用量逐年减少。在这二种气体监测仪表中，载体催化燃烧方式监测可燃气浓度的方法因其线性和稳定性较好，以爆炸下限百分体积浓度为单位的浓度标度方法能统一衡量各种可燃气浓度所呈现的爆炸危险度，且量程符合工业要求，故被较多的用于爆炸危险场所可燃性气体的测量。该监测方式使用催化载体型气体传感器作浓度的检知器，该元件在铂丝上烧结一层陶瓷载体后再涂覆催化活性物(Rh ，Pd 等)。当Pt 丝中通以工作电流使之达到临界反应温度(C 350320-)时，可燃气在元件表面催化燃烧使Pt 丝电阻增加，在完全燃烧且热辐射可忽略时，电阻增量△R 与可燃气浓度C 成正比，即有
)/**(,/***p i i p F C Q a k C k C Q C a R αα===? (1-1) α，a ，Q ，p C 分别为Pt 电阻温度系数、催化剂性能常数、可燃气燃烧热、元件热容，故i k 是仅与元件及可燃气种类有关的常数。将F R ?转换成电信号，通过这一阻值变化，转换为电压变化，从而通过A/D 转换可得到被测气体的浓度值。
1.2煤矿气体监测系统的国内外发展状况
伴随气体传感器的发展，气体监测仪器不断更新。其类型根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，用于在危险环境中的工作人员随身携带：便携式仪器用泵吸式采样，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。
世界各国也均有煤矿瓦斯气体监测的系统，如波兰的DAN640O 、法国的TF200、德国的MINOS 和英国的Senturion-200等，其中全矿井综合监测控制系统有代表性的产品有美国MSA 公司生产的系统，德国BEBRO 公司的PROMOS 系统。但是这两种系统只是基于井下监测，并无数据上传，不能实现智能化监控。我国监测监控技术应用较晚，80年代初，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、吸收并结合我国煤矿的实际情况，先后由重庆煤科院、辽宁抚顺煤科院等国内知名煤矿科学研究所研制出KJZ 、KJ4、KJS 、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，但其中很大一部分仪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，造成监测结果不准确，易出现误报警等现象。
1.3设计的意义
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。虽然通过煤炭生产、加工和利用等各个环节，提供了相当多的就业机会，但每个环节却同时带来了环境污染、安全等一系列的问题。其中之一便是有害气体影响，包括4CH ，CO ，2SO 等。后两种气体含量少，且2SO 易溶于水，经煤矿开采时的喷水处理后变成酸。但是CH4气体含量多，且几乎不溶于水，属于易燃易爆气体，发生爆炸事极易造成人身伤害。因此，认识并研制监测这种气体的新型系统，显得非常重要。
瓦斯(4CH )是在成煤的过程中形成并大量贮存于煤层之中的气体，是煤矿井下危害最大的气体。瓦斯是一种无色、无味的气体，密度为0.7167kg/3m ，对人体的危害是超限时能引起人窒息死亡。其有易燃、易爆等特点，因此煤矿对瓦斯的治理应非常重视。瓦斯的灾害主要表现为四个方面。第一、瓦斯浓度过高，对工人身体健康的影响表现为缺氧，呼吸困难，窒息等。第二、瓦斯煤尘爆炸，瓦斯爆炸所产生的巨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，摧毁巷道，毁坏设备，甚至毁灭整个矿井，给国家和人民生命财产造成巨大损失。第二、煤中瓦斯突出。突出直接影响着工人的人身安全。第四、大量的瓦斯从通风井排入大气，污染大气环境。我国煤矿的瓦斯灾害是比较严重的，瓦斯灾害始终是煤矿安全生产的大敌，日前已成为制约煤矿安全生产的主要矛盾。因此，研制先进适用的煤矿气体监测系统对煤矿工业安全生产，
减少事故发生和生命财产损失有重要意义，市场应用前景十分广阔。
2 煤矿气体监测系统设计的特殊要求及设计原理
设计的研究日标，是设计一种能够有效监测煤矿瓦斯气体的监测系统，并可以将实时数据上传至地面监控电脑，实施控制。为此，应根据煤矿工作环境及煤矿巷道中气体监测系统使用的特殊要求进行系统设计。
2.1系统设计要求
2.1.1技术指标要求
设计对煤矿气体监测仪表及其所用气体传感器在技术指标上的要求如下：
⑴应用环境：煤矿气体监测
⑵监测对象：监测甲烷气体
⑶测量范围：甲烷0-10%
⑷灵敏度：0.01%
⑸响应时间：s 30≤
⑹功耗：≤100mW
⑺环境工作温度范围：C 7020+--
⑻环境工作湿度范围：<95%RH
2.1.2隔爆仪表设计要求
煤矿井下工作环境特殊，空间狭窄，湿度大，有易燃易爆的瓦斯和煤尘，所以，煤矿电器同一般电器有较大的区别。这就对煤矿电器有特殊要求，如体积要小，易于搬运，坚固，防潮防水，防爆。属于煤矿安全标志管理目录内的矿用产品应有安全标志，电气设备必须符合防爆要求，应有接地、过流、漏电保护装置。
隔爆型仪表的主要特点是有一个可靠的隔爆外壳，它将把可能产生火花和危险温度的仪表传感器、电阻电路及接线端子等，都放在隔爆外壳里，达到外壳内可能发生的爆炸不影响周围易燃易爆物质，它的设计方法与隔爆型电器和电机基本相类似。如外壳的各个配合面(隔爆面)的间隙大小和长度要符合GB3836.2标准规定要求，另一方面外壳要有一定的机械强度，须达到外壳内部爆炸参考压力的1.5倍压力不损坏和变形等。隔爆型仪表设计须注意如下几个方面：
⑴确定合理的外壳结构
根据仪表的特点，专门设计与原结构相适应的外壳，达到既不损害仪表使用特征
又经济合理的外壳；外壳腔内有细长通道，避免腔内发生压力重叠外壳的材质采用新型的工程塑料和优质轻合金，结构轻巧。
⑵接线盒结构
隔爆型仪表设计带有接线盒的隔爆外壳，且接线盒的防爆类型为隔爆型。由于隔爆型仪表具有低电压、小电流特点，隔爆型仪表的主腔和接线盒贯通部分可以尽量采取橡胶密封结构，使隔爆型仪表结构简单，加工方便。
⑶指示表结构
为了使井下工作人员及时地了解瓦斯浓度数据，隔爆型仪表带有指示表示表设计在仪表的主腔室，透明窗面积不大于2100mm ，透明玻璃厚度大于mm 8与外壳密封采用橡胶密封措施。
2.1.3系统的功能
设计中，煤矿气体监测系统的功能是能够监测CH4，同时本着方便的原则，还应具备声光报警、人机界面操作、数据存储以及与PC 机通讯功能。基于这些要求，仪表应由敏感探头、A/D 转换、单片机、数据存储器、显示按键面板及报警模块、通讯模块等组成。由于在标定和更新系统参数的时候，要大量的实验数据，这就需要扩展仪表外设功能模块，采用串口通讯实现数远传。
2.2设计原理
设计采用合作单位镇江中煤电子有限公司研发的4CH 气体传感器，研制无火焰燃烧式4CH 气体传感器应用系统，实现对4CH 的识别、浓度的测量、是否达报警阈值的判断以及数据的远传。
2.2.1气体传感器的选择
设计采用7只4CH 气体传感器进行参数测量，其催化元件是采用一种全新高活性的纳米级过渡金属合金低温反应催化剂作为新的敏感元件，取代传统的瓦斯燃烧催化剂。这种新的合金催化剂不仅对瓦斯催化反应的活性极高，临界反应温度低，而且具有良好的催化选择性，有利于提高报警器的灵敏性和准确性。同时因反应可在较低温度进行，催化剂性能稳定，因而大大延长了催化剂的使用寿命。
这种敏感元件的外观图见图2-1，其具有抗气体干扰能力强、选择性好、反应速度快、灵敏度高、线性和稳定性好、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甲烷气体浓度。
图2-1 元件外观图
2.2.2单片机型号的选择
随着计算机技术的发展，单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低等特点而在许多领域如过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，从而使这些领域的技术水平和自动化程度大大提高。正因为如此国内外多家电子生产厂商把目光投向了单片机的生产，其中最为著名的当数工NTEL 公司生产的MCS-51系列单片机。
单片机型号的选择是根据控制系统的目标、功能、可靠性、性价比、精度和速度等来决定的。根据设计的实际情况，单片机型号的选择主要从以下两点考虑：一是要有较强的抗干扰能力。由于甲烷气体监测传感器处于煤矿矿井巷道中，一下作环境比较恶劣，以及实际的运行工况比较复杂，这些都对单片机的干扰较大，所以应采用抗干扰性能较好的单片机机型；二是要有较高的性价比。由于51系列在我国使用最广且该系列的资料和能够兼容的外围芯片也比较多，特别是ATMEL公司2003年推出的新一代89S系列单片机，其典型产品AT89S52单片机具有较高的性能价格比。本文采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机作为监测系统的核心部件，AT89S52单片机是AT89S系列单片机中的一种，它是在现已广泛应用于丁工业控制等各领域的AT89C52系列单片机的换代产品。它具有89C52的全部功能，是80C51的增强型并且指令完全兼容，AT89S52新增加的功能由特殊功能寄存器完成，相信日后它将更广泛地应用于工业控制、汽车控制、智能仪器仪表及电机控制等应用领域。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活，更有效的解决方案。
2.2.3 AT89S52单片机的特点
⑴兼容MCS-51单片机
⑵ 8K字节FLASH 存贮器支持在系统编程ISP1000次擦写周期
⑶ 256字节片内默认RAM
⑷工作电压4.0V-6.0V
⑸全静态时钟0HZ到33MHZ
⑹三级程序加密
⑺ 32个可编程I/O口
⑻ 3个16位定时/计数器
⑼ 8个中断源
⑽上电复位标志
⑾完全的双工UART串行口
⑿低功耗支持Idle和Power-down模式
⒀ Power-down模式支持中断唤醒
⒁看门狗定时器
⒂双数据指针
2.2.4 AT89S52单片机引脚功能说明
⑴主电源引脚
V( GND)(20引脚)：电源地电平。
ss
V（40引脚）：电源供电电压4.0-5.0V。
cc
⑵外接晶振或外部振荡器引脚
XTAL（19引脚）：当外接晶振时，接外部晶振的一个引脚。片内振荡器由一个1
单级反相器组成，1
XTAL XTAL为反相器的输入。当外部振荡器提供时钟信号时，则由1端输入。
XTAL（18引脚）：接外部晶振的另一个引脚，片内为单级反相器的输出。当由外2
部时钟源提供时钟信号时，则本引脚浮空。
⑶多功能I/O口引脚
P0口（39-32引脚）：8位并行I/O口，作为输出口时，每个管脚可带8个TTL负载。
在外扩存储器时，它定义为低8位地址/数据总线。当定义为I/O口时，为准双向I/O
口，外接上拉电阻，在写入“1”后就成为高阻抗输入口。在对片内Ｆlash编程时P0
口接收字节代码，在程序校验时输出字节代码。程序校验期间应外接上拉电阻。
P1口（1-8引脚）：内接上拉电阻的8位准双向I/O口，能负担4 个TTL负载。在
Flash编程和校验时定义为低8位地址线。它的第二功能（对AT89S52而言）如下：
P1.0（1引脚）：定时/计数器T2的外部计数输入。
P1.1（2引脚）：定时/计数器T2捕获/再装入触发器及方向控制。
P1.5（6引脚）：MOSI(用于系统内部编程)。
P1.6（7引脚）：MISO（用于系统内部编程）。
P1.7（8引脚）：SCK（用于系统内部编程）。
P2口（21-28引脚）：内接上拉电阻的8位准双线I/O口。能接4个TTL负载。当访问外部存储器时定义为高8位地址总线，只需8位地址线时，它将输出特殊功能寄存器（锁存器）中内容。
P3口（10-17引脚）：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，它的第二功能如下：P3.0（10引脚）：RXD（串行接收端口）。
P3.1（11引脚）：TXD（串行发送端口）。
P3.2（12引脚）：0
INT（外部中断0请求端）。
INT（外部中断1请求端）。
P3.3（13引脚）：1
P3.4（14引脚）：T0（定时/计时器0外部计数输入端）。
P3.5（15引脚）：T1（定时/计时器1外部计数输入端）。
P3.6（16引脚）：WR（外部数据写选通）。
P3.7（17引脚）：RD（外部数据读选通）。
⑷控制、选通和复位引脚
RST（9引脚）：复位信号输入端。振荡器起振后，该引脚置高电平，并持续2个机器周期以上系统进行复位；在定时监视器（看门狗）定时输出后引脚置成高电平并持续96个振荡周期。特殊功能寄存器AUXR（地址8EH）中的DISRT0位可使复位无效。默认的DISRT0位状态，RST引脚上的高电平有效。
ALE/PROG（30引脚）：ALE为地址锁存使能端，当访问外部器件时ALE的负跳变将低8位地址打入锁存器。在Flash编程时输入编程脉冲（PROG）。在非访问外部器件期间，ALE仍以1/6振荡频率的常量输出，可用于外部计数或时钟信号。当访问外部数据器件（执行MOVX类指令）时将跳过一个ALE脉冲。
PSEN（29引脚）：访问外部程序存储器读选通信号。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生两次有效信号，即输出两个PSEN有效脉冲。在执行片内程序存储器取指令码时不产生次脉冲，在读写外部数据时，亦不产生PSEN信号。
V（31引脚）：EA为访问内部或外部程序存储器选择信号，当CPU一开始就EA/pp
从0000H-FFFFH单元反问外部程序存储器，则EA必须保持低电平（接GND端），如果保密位被编程，则复位时内部会锁存EA端的状态。当EA端保持高电平（接cc
V）时则CPU 首先从片内0000H单元开始执行内部程序存储器程序；如果外部还有扩展程序存储器，
则CPU在执行完内部程序存储器程序后自动转向执行外部程序存储器程序。
V为Flash编程电压。在对片内Flash编程时，此引脚施加12V编程允许电压。
pp
⑸存储器结构
MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。
程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。
对于89S52，如果EA 接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H～FFFFH。
数据存储器：AT89S52 有256 字节片内数据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时，寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）。例如，下面的直接寻址指令访问0A0H（P2口）存储单元MOV 0A0H , #data
使用间接寻址方式访问高128 字节RAM。例如，下面的间接寻址方式中，R0 内容为0A0H，访问的是地址0A0H的寄存器，而不是P2口（它的地址也是0A0H）。MOV @R0 , #data 堆栈操作也是简介寻址方式。因此，高128字节数据RAM也可用于堆栈空间。
此外，与AT89C52相比，AT89S52新增加了许多功能，这将使单片机在工作过程中具备史高的稳定性和电磁抗干扰性。首先，AT89S52内部增加了片内看门狗定时器，这将有利于坚固用户应用系统，提高系统可靠性。其次，AT89S52独有的双数据指针使数据操作更加快捷方便。再次，AT89S52运行速度更高，最高晶振可达到33MHZ。最后，AT89S52支持ISP(In-System Programming)在线下载功能。AT89S52中ISP引脚共有4个：RST、MOSI、MISO和SCK。用户可以直接替换应用系统中的AT89C51/52，而软件硬件均不需作任何修改，这给正使用AT89C52单片机的用户史新换代带来许多方便。
正因为AT89S52单片机增加了高可靠性、安全性的功能，所以能避免因外部芯片扩展过多或传感器输入信号过多而引起的信号失真、电磁干扰等现象的发生。因此，用它作为甲烷气体测量可以满足监控、信息传送的要求。而且，从经济性的角度来看，AT89S52不但硬件结构简单，而且价格低、功能强、性价比高，符合我国工业设计制造的要求。
3 基于气敏元件的煤矿瓦斯监测系统设计与试验
3.1系统原理框图
基于气体传感器的甲烷气体监测系统主要由气体传感器、单片机、数据存储器以及LED 显示器以及RS-485通讯接口等部分组成，其原理框图如图3-1所示。采用单片机AT89S52构成煤矿气体监测系统的核心部分，根据气体传感器及测量的信号，实现对CH4的成分识别和浓度测量，使用按键面板输入外部命令，采用ATMEL 公司的Data Flash 存储器AT24C02存储设定的参数及大量的测量数据，通过8只8段LED 数码管显示气体浓度，也可以在PC 机控制模式下，采用RS-485协议，实现数据远传。
图3-1 系统硬件原理框图
3.2系统硬件设计
3.2.1系统电源
该系统电源电路图如图3-2所示，in V 是外部输入电源，采用的是12V/3A 的直流电源。2C ，4C 的作用是对LM317电压调节端(ADJ)的电压进行滤波，以提高输出电压的稳定性；1D 、2D 起保护作用，当有意外情况使得LM317的in V 电压比Vout 电压还低的时候，防止从3C ，4C 上有电流倒灌入LM317引起其损坏。整个系统用电可以划分为两部分；HVCC 是LED 显示器模块、气体传感器加热、传感器信号监测回路及A/D 转换参考电源模块输入需要的9.58V 工作电压；VCC 是单片机等集成芯片需要5V 的工作电压。
电源部分的核心器件是三端可调输出集成稳压器LM317。LM317是美国国家半导体公司的三端可调整流稳压器集成电路，输出电压范围是1.25V 至37V ，负载电流最大为
1.5A 。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压，此外线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。内置过载保护、安全区保护等多种保护电路。输出引脚3与调节引脚1之间保持1.25V 的参考电压ref V ，并且引脚3为正端。当调节端接地时，输出端输出1.25V 。由in V 端提供工作电压以后，便可以保持Vout 端(3脚)比ADJ 端(1脚)的电压高1.25V 。因此，只需要用极小的电流来调整ADJ 端的电压，便可在Vout 端得到比较大的输出电流，并且输出电压比ADJ 立品电压高出恒定的1.25V 。
LM317的输出电压＝1.25×(Ｉ＋ADJ 端到地的电阻/ADJ 端到Vout 端的电阻)。通过调整接入ADJ 端和Vout 端电阻的比值，来改变输出电压。值得注意的是，LM317有一个最小负载电流的问题，即只有负载电流超过某一值时，才能起到稳压作用。这个电流随器件的生产厂家而有所差异，一般在3-8mA 不等，可以通过在负载端接一个合适的电阻来解决。依据LM317的输出电压计算公式，可以得到图3-2中LM1的输出：
)/1(21R R V HVCC ref += (3-1)
其中：ref V ＝１.25V Ω=Ω=150,100021R R 。数据代入上式得:HVCC=9.58V 。
另外LM2的输出:
)/1(43R R V VCC ref += (3-2)
其中：ref V =1.25V ，Ω=Ω=150,46043R R 。数据代入公式得到:VCC=5.08V 。
图3-2 系统电路分析图
3.2.2气体传感器加热及其信号采样
气体传感器加热及其信号采样电路图如图3-3所示，由LM317提供加热电压。其中，HVCC 是输入电压，VE 是气体传感器的力加热电压，VH 是监测回路的工作电压，GND 为气体传感器加热地，SS V 为信号采样地，S R 为气体传感器的敏感体电阻，L R 为取样电阻。传感器加热电压高，加热丝的电阻值小，这样势必导致流经加热回路的电流大；另外，为了方便测量，传感器探头电路与仪表数据处理电路不在同一个电路板上，而是用了比较长的数据线相连。如果采样地与加热地共用一条回路，采样地就会流过较大的电流，这样就能在信号采样线上产生很大的压降，从而导致采集的信号受信号采集线的长短影
响较大。必须把加热地与信号地分离开，才能降低干扰。
依据LM317的输出电压计算公式，可以得到：
)/1(21R R V VE ref += (3-3)
其中：ref V =1.25V ，Ω=Ω=150,47021R R 。数据代入公式得到: ≈VE 5.17V 。
图3-3 气体传感器加热及信号采样电路图
模数转换芯片选用的是美国模拟器件公司(Analog Devices)生产的一种低功耗10
位高速串行A/D 转换器AD7810，其转换精度为1023
112110=-。模数转换时，参考电源的稳定性很重要，在本系统中外部电源是由TL431及其外围电路供给。根据欧姆定律，得到气体传感器的输出电压：
VH R R R V L
S S O += (3-4) 经A/D 转换后，换算出气体传感器输出电压： VH V V AD O 1
210-= (3-5) 其中：AD V 是A/D 的转换结果。
由以上两式联立得： VH V VH R R R V AD L S S O 1
210-=+= (3-6) 上式化简得到：
L AD
AD S R V V R --=1210 (3-7) 从上式可以看出，S R 与采样回路电压VH 无关，只要保证参考电压VH 稳定就可以。如果确定了采样电阻L R ，以及A/D 转换结果，就可以得到气体传感器得敏感体电阻S R 。
3.2.3传感器信号监测回路及A/D 转换参考电源
传感器信号监测回路及A/D 转换参考电源电路图如图3-4所示，主要由三极管及TL431组成。TL431是TI 公司生产的一个有良好的热稳定性能的三端可调精密电压基准集成电路引脚分别为：阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)；输出电压范围是
2.5V 到36V ；典型动态阻抗为0.2Ω，输出杂波低。在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。该器件内部有一个的2.5V 基准源VI ，接在内部运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF 端(同相端)的电压非常接近VI 时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF 端电压的微小变化，通过三极管的电流将从l 到100mA 变化。当在REF 端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流来控制输出电压。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，即通过阴极的电流要大于1mA 。
图3-4中，6R 和8R 对VH 的分压引入反馈。若输出增大，则反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致VH 下降。可见，这个深度的负反馈电路必然在VI 等于基准电压处稳定，此时TL431的输出：
)/1(86R R V VH ref += (3-8)
其中：ref V =2.5V ，Ω=Ω=1000,20086R R 。数据代入公式得到：3≈VH V 。
为了降低系统功耗，用单片机I/O 口控制该电源的工作状态。当I/O 为高电平“1”时，NPN 三级管1Q 导通，其集电极为低电平，从而使PNP 三极管2Q 基极拉低，1Q 导通，其射极输出高电平，这样就能满足TL431的工作条件，从而可以得到VH=3V 的输出电压；当I/O 为低电平“0”时，NPN 三极管1Q 截止，其集电极为高电平，从而使PNP 三极管2Q 基极为高，2Q 截止，这样不能满足TL431工作条件，得到VH=0V 的输出电压。
图3-4 传感器信号检测回路及A/D 转换参考电源电路图
3.2.4模数转换芯片AD7810的原理及应用
AD7810是美国模拟器件公司(Analog Devices)生产的一种低功耗10位高速串行A/D 转换器。该产品有8脚DIP 和SOIC 两种封装形式，并带有内部时钟。它的外围接线极其简单，AD7810的转换时间为2μs ，采用标准SPI 同步串行接口输出和单一电源(2.7V-5.5V)供电。在自动低功耗模式下，该器件在转换吞吐率为1KSPS 时的功耗仅为27μW 。
⑴ AD7810引脚功能
AD7810引脚排列如图3-5所示，各引脚的功能如下：
1脚CONVST：转换启动输入信号
2脚VIN+：模拟信号同相输入端
3脚VIN-：模拟信号反相输入端
4脚GND：接地端口
5脚VREF：转换参考电压输入端
6脚DOUT：串行数据输出端
7脚SCLK：时钟输入端
8脚VDD：电源端
图3-5 AD7810引脚功能
⑵ AD7810主要参数
①分辨率：10位二进制
②转换时间：2μs
③非线性误差：±1LSB
④电源电压范围：2.7-5.5V
⑤电源功耗：高速方式时为17.5mW，低功耗方式时为5μW
⑥参考电压REF
V范围：1.2V-VDD
⑦模拟电压输入范围：0V-ref
V
⑧输出形式：SPI同步串行输出，与TTL电平兼容
⑶ AD7810的工作模式
①高速模式
图3-6是AD7810工作在高速模式时的时序图。在此模式下，启动信号CONVST一般处于高电平。在CONVST端输入一个负脉冲，其下降沿将启动一次转换。若采用内部时钟，那么，转换需要2μs的时间(图中t1)。当转换结束时，AD7810会自动将转换结果锁存到输出移位寄存器中。此后，在每一个SCLK脉冲的上升沿，数据按由高到低的原则(首先发送DB9最后发送DB0)依次出现在DOUT上。如果在转换还未结束之前就发出SCLK信号来启动数据输出，那么，在DOUT上出现的将是上一次转换的结果。
启动信号CONVST应在转换结束前变为高电平，即t2应小于tl，否则器件将自动进入低功耗模式。另外，串行时钟SCLK的最高频率不能超过20MHZ。
1．闪烁灯 1．实验任务 如图4.1.1所示：在P1.0端口上接一个发光二极管L1，使L1在不停地一亮一灭，一亮一灭的时间间隔为0.2秒。 2．电路原理图 图4.1.1 3．系统板上硬件连线 把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“八路发光二极管指示模块”区域中的L1端口上。 4．程序设计内容 （1）．延时程序的设计方法 作为单片机的指令的执行的时间是很短，数量大微秒级，因此，我们要 求的闪烁时间间隔为0.2秒，相对于微秒来说，相差太大，所以我们在 执行某一指令时，插入延时程序，来达到我们的要求，但这样的延时程 序是如何设计呢？下面具体介绍其原理：
如图4.1.1所示的石英晶体为12MHz，因此，1个机器周期为1微秒机器周期微秒 MOV R6,#20 2个 2 D1: MOV R7,#248 2个 2 2＋2×248＝498 20× DJNZ R7,$ 2个2×248 (498 DJNZ R6,D1 2个2×20＝40 10002 因此，上面的延时程序时间为10.002ms。 由以上可知，当R6＝10、R7＝248时，延时5ms，R6＝20、R7＝248时， 延时10ms,以此为基本的计时单位。如本实验要求0.2秒＝200ms， 10ms×R5＝200ms，则R5＝20，延时子程序如下： DELAY: MOV R5,#20 D1: MOV R6,#20 D2: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET （2）．输出控制 如图1所示，当P1.0端口输出高电平，即P1.0＝1时，根据发光二极管 的单向导电性可知，这时发光二极管L1熄灭；当P1.0端口输出低电平， 即P1.0＝0时，发光二极管L1亮；我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0 端口输出高电平，使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。 5．程序框图 如图4.1.2所示
《单片机应用技术（C语言版）》试卷A一、单项选择题(每题1.5分，共30分) 1、51单片机的CPU主要由（）组成。 A、运算器、控制器 B、加法器、寄存器 C、运算器、加法器 D、运算器、译码器 2、程序是以（）形式存放在程序存储器中。 A、C语言源程序 B、汇编程序 C、二进制编码 D、BCD码 ——引脚（）3、单片机8031的EA。 A、必须接地 B、必须接+5V电源 C、可悬空 D、以上三种视需要而定 4、单片机上电复位后，PC的内容为（）。 A、0x0000 B、0x0003 C、0x000B D、0x0800 5、外部扩展存储器时，分时复用做数据线和低8位地址线的是（） A、P0口 B、P1口 C、P2口 D、P3口 6、单片机的ALE引脚是以晶振振荡频率的（）固定频率输出正脉冲，因此它可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 A、1/2 B、1/4 C、1/6 D、1/12 7、下面叙述不正确的是（）。 A、一个C源程序可以由一个或多个函数组成。 B、一个C源程序必须包含一个主函数main( )。 C、在C程序中，注释说明只能位于一条语句的后面。 程序的基本组成部分单位是函数。C、D 8、在C语言中，当do-while语句中的条件为（）时，循环结束。 A、0 B、false C、true D、非0 9、下面的while循环执行了（）次空语句。 While（i=3）； A、无限次 B、0次 C、1次 D、2次 10、C程序总是从（）开始执行的。 A、主函数 B、主程序 C、子程序 D、主过程 11、在C51程序中常常把（）作为循环体，用于消耗CPU运行时间，产生延时效果。 A、赋值语句 B、表达式语句 C、循环语句 D、空语句 12、在单片机应用系统中，LED数码管显示电路通常有（）显示方式。 A、静态 B、动态 C、静态和动态 D、查询 13、共阳极LED数码管加反相器驱动时显示字符“6”的段码是（） A、0x06 B、0x7D C、0x82 D、0xFA 14、51单片机的定时器T1用做定时方式时，采用工作方式1，则工作方式控制字为（） A、0x01 B、0x05 C、010 D、0x50 15、启动T0开始计数是使TCON的（）。
13个基于STM32的经典项目设计实例，全套资料STM32单片机现已火遍大江南北，各种教程资料也是遍布各大网站论坛，可谓一抓一大把，但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32 的制作，不能说每篇都是经典，但都是在其他地方找不到的，很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手，是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1.开源硬件-基于STM32的自动刹车灯设计 自动刹车灯由电池供电并内置加速度传感器，因此无需额外连接其他线缆。使用两节5号电池时，设计待机时间为一年以上(待机功耗66微安)，基本可以实现永不关机，即装即忘。 2.基于STM32F407的openmv项目设计资料 本项目是一个openmv，通过摄像头可以把图像实时传输给显示屏显示。MCU选择的是STM32F407（STM32F407数据手册），ARM Cortex-M4内核，最高频率可达180Mhz，包含一个单精度浮点DSP，一个DCMI（数字相机接口）。 3.STM32无线抢答器 无线抢答器采用STM32F302（STM32F302数据手册）芯片主控，同时用蓝牙，语音模块，数码管，七彩灯等部件构成，当主持人按下抢答键时，数码管进入倒记时，选手做好准备，当数码管从9变为0时，多名选手通过手机上虚拟按键进行抢答，同时语音播报抢答结果，显示屏上显示选手的抢答时间。 4.基于ARM-STM32的两轮自平衡小车 小车直立和方向控制任务都是直接通过控制小车两个电机完成的。假设小车电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制小车的直立平衡、左右方向。 5.基于STM32F4高速频谱分析仪完整版（原创） 本系统是以STM32F407（STM32F407数据手册）进行加Blackman预处理，再做1024个点FFT进行频谱分析，最后将数据显示在LCD12864上，以便进行人机交互！该系统可实现任意波形信号的频谱显示，以及可以自动寻找各谐波分量的幅值，频率以及相位并进行8位有效数据显示。 6.基于STM32F4的信号分析仪设计（有视频，有代码） 这次基于discovery的板子做一个信号分析仪，就是练手，搞清楚STM32F4（STM32F4系列数据手册）中的USB固件编写，USB驱动的开发，上位机UI开发等一整套流程，过一把DIY的瘾。 7.基于STM32F4的解魔方机器人-stm32大赛二等奖（有视频） 本系统是基于Cortex-M4内核的STM32微控制器的解魔方机器人，在硬件方面主要有OV7670摄像头，LCD，舵机，在软件方面主要有OV7670的驱动，摄像头颜色识别算法，解魔方算法和舵机动作算法。整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术，包括需求分析，原理图的绘制，制版，器件采购，安装，焊接，硬件调试，软件模块编写，软件模块测试，系统整体测试等整个开发调试过程。
单片机C语言编程实例 前言 INTEL公司的MCS-51单片机是目前在我国应用得最广泛的单片机之一.随着 单片机应用技术的不断发展,许多公司纷纷以51单片机为内核,开发出与其兼容的 多种芯片,从而扩充和扩展了其品种和应用领域。 C语言已成为当前举世公认的高效简洁而又贴近硬件的编程语言之—。将C语言向单片机上的移植，始于20世纪80年代的中后期。经过十几年的努力，C语言终于成为专业化单片机上的实用高级语言。用C语言编写的8051单片机的软件，可以大大缩短开发周期，且明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完善的系统。因此，不管是对于新进入这一领域的开发者来说，还是对于有多年单片机开发经验的人来说，学习单片机的C语言编程技术都是十分必要的。. C语言是具有结构化.模块化编译的通用计算机语言,是国际上应用最广.最多的计算语言之一。C51是在通用C语言的基础上开发出的专门用于51系列单片机编程的C语言.与汇编语言相比,C51在功能上.结构上以及可读性.可移植性.可维护性等方面都有非常明显的优势。目前 最先进、功能最强大、国内用户最多的C51编译器是Keil Soft ware公司推出的KeilC51。第 一章单片机C语言入门 1.1建立您的第一个C项目 使用C语言肯定要使用到C编译器，以便把写好的C程序编译为机器码， 这样单片机才能执行编写好的程序。KEIL uVISION2是众多单片机应用开发软 件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑， 编译，仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计，它的界面 和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真 方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。 以上简单介绍了KEIL51软件，要使用KEIL51软件，必需先要安装它。KEIL51是一个商业的软件，对于我们这些普通爱好者可以到KEIL中国代理周 立功公司的网站上下载一份能编译2K的DEMO版软件，基本可以满足一般的个
1 习题1答案 1.2 填空题 （1）单片级应用系统是由硬件系统、软件系统组成的 （2）除了单片机和电源外，单片机最小系统包括时钟电路、复位电路 （3）除了电源和电线引脚外，XTAL1、XTAL2、RST、EA引脚信号必须连接相应电 路 （4）51系列单片机的存储器主要有4个物理存储空间，即片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器、片外程序存储器 （5）51系列单片机的XTAL1和XTAL2引脚是时钟电路 （6）51系列单片机的应用程序一般存放在程序存储器 （7）片内RAM低128单元，按其用途划分为工作寄存器组、位寻址区、用户RAM区（8）但振荡脉冲频率为12MHz时，一个机器周期为1us，当振荡脉冲频率为6MHz时，一个机器周期为2us （9）51系列单片机的复位电路有两种，即上电复位电路、按键复位电路 （10）输入单片机的复位信号需延续2个机器周期以上的高电平即为有效。 1.3 （4）什么是机器周期？机器周期和晶振频率有何关系？当晶振频率为6MHz时，机器周期是多少？ 答： 规定一个机器周期的宽度为12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。 当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 μs。 （5）51系列单片机常用的复位方法有哪几种？画电路图并说明其工作原理。 答： （a）上电复位电路（b）按键复位电路 单片机常见的复位电路 图（a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST端的电位
与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。 图（b）为按键复位电路。该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按图（b）中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。 习题3 答案 3.2 填空题 （2）用C51编程访问51单片机的并行I/O口是，可以按字节，寻址操作，还可以按位操作（4）C51中定义一个可位寻址变量FLAG访问P3口的P3.1引脚的方法是s bit FLAG=P3^1; （10）下面的while循环执行了无限次空语句。 i=3； While（i！=0）； （15）在以下的数组定义中，关键字“code”是为了把tab数组存储在程序存储器ROM中 Unsigned char code b[]=｛｝； 3.3 上机操作题 （1） //xiti3_3_1.c——第三章习题3.3上机操作题（1） #include
单片机应用系统设计开发主要步骤 单片机应用系统的研究开发步骤，大致分为几个部分： 1.策划阶段： 策划阶段决定研发方向，是整个研发流程中的重中之重，所谓“失之毫厘谬以千里”。因此必须“运筹帷幄，谋定而动”。策划有两大内涵：做什么？怎么做？ 1）项目需求分析。解决“做什么？”“做到什么程度？”问题。 对项目进行功能描述，要能够满足用户使用要求。对项目设定性能指标，要能够满足可测性要求。所有的需求分析结果应该落实到文字记录上。 2）总体设计，又叫概要设计、模块设计、层次设计，都是一个意思。解决“怎么做？”“如何克服关键难题？”问题。 以对项目需求分析为依据，提出解决方案的设想，摸清关键技术及其难度, 明确技术主攻问题。 针对主攻问题开展调研工作, 查找中外有关资料, 确定初步方案，包括模块功能、信息流向、输入输出的描述说明。在这一步，仿真是进行方案选择时有力的决策支持工具。 3）在总体设计中还要划分硬件和软件的设计内容。单片机应用开发技术是软硬件结合的技术, 方案设计要权衡任务的软硬件分工。硬件设计会影响到软件程序结构。如果系统中增加某个硬件接口芯片, 而给系统程序的模块化带来了可能和方便, 那么这个硬件开销是值得的。在无碍大局的情况下, 以软件代替硬件正是计算机技术的长处。 4）进行总体设计时要注意，尽量采纳可借鉴的成熟技术, 减少重复性劳动，同时还能增加可靠性，对设计进度也更具可预测性。 2. 实施阶段之硬件设计 策划好了之后就该落实阶段，有硬件也有软件。随着单片机嵌入式系统设计技术的飞速发展，元器件集成功能越来越强大，设计工作重心也越来越向软件设计方面转移。硬件设计的特点是设计任务前重后轻。 单片机应用系统的设计可划分为两部分: 一部分是与单片机直接接口的电路芯片相关数字电路的设计，如存储器和并行接口的扩展, 定时系统、中断系统扩展, 一般的外部设备的接口, 甚至于A/D、 D/A芯片的接口。另一部分是与模拟电路相关的电路设计, 包括信号整形、变换、隔离和选用传感器，输出通道中的隔离和驱动以及执行元件的选用。 工作内容： 1）模块分解。策划阶段给出的方案只是个概念方案，在这一步要把它转化为电子产品设计的概念描述的模块，并且要一层层分解下去，直到熟悉的典型电路。尽可能选用符合单片机用法的典型电路。当系统扩展的各类接口芯片较多时, 要充分考虑到总线驱动能力。当负载超过允许范围时, 为了保证系统可靠工作, 必须加总线驱动器。 2）选择元器件。尽可能采用新技术, 选用新的元件及芯片。 3）设计电原理图及说明。 4）设计PCB及说明。 5）设计分级调试、测试方法。 设计中要注意： 1）抗干扰设计是硬件设计的重要内容, 如看门狗电路、去耦滤波、通道隔离、合理的印制板布线等。 2）所有设计工作都要落实到文字记录上。
项目七按钮控制灯课题 一、项目目的 1．进一步掌握单片机开发的基本过程。 2，掌握单片机I/O口的输入、输出基本编程方法。 二、项目设备 微机一台（WIN98/WIN2000系统、安装好Debugger8051等相关软件），编程器一台/下载线一条，单片机实验开发板一块。 三、项目内容 学习单片机I/O口输入、输出的编程方法，要求按下S1~S4中的任意一个键，则对应的发光二极管亮，松开键对应的发光二极管灭。 1．项目（课题）分析 思路分析： S1-S4可接到某一P口上，此时对应P口引脚作为输入端使用。改变开关的开合状态，可以改变对应I/O口的电平，然后将此电平状态去控制发光二极管的亮灭。2．硬件电路 如图4-7-1所示。 图4-7-1 3．软件设计 （1）编写源程序。 ;******************************** ;文件名：EX7_1.asm， ;功能：按下按扭S1-S4，控制相应发光二极管D3-D6亮 ;********************************
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P3,#0FFH LOOP: MOV A,P3 MOV P1,A LJMP LOOP END （2）对源程序进行编译，并使用Debugger8051软件对其功能进行仿真。 4．硬件系统安装 按照电路图安装好实验开发板的相关元件，注意按扭开关的方向。 5．程序烧录并观察实际运行结果 四、按要求编写程序并上机调试，观察实际运行结果 按下S1键D1~D4亮，按下S2键D2~D5亮，按下S3键D3~D6亮，按下S4键D4~D7亮。按上述过程，编写源程序，并运行观察结果，完成设计。（源文件名为EX7_2.asm） 项目八定时器控制流水灯课题 一、项目目的 1．进一步掌握单片机开发的基本过程。 2．掌握单片机内部资源定时器定时功能的使用（用查询方法实现定时）。 3．进一步掌握单片机I/O口的输入、输出基本编程方法。 二、项目设备 微机一台（WIN98/WIN2000系统、安装好Debugger8051等相关软件），编程器一台/下载线一条，单片机实验开发板一块。 三、项目内容 利用定时器控制发光二极管交替闪亮，每0.2秒钟交替闪亮一次。 1．硬件电路（同上） 2．编写项目程序 ;******************************** ;文件名：EX8_1.asm, ;功能：用定时器控制延时,实现流水灯效果 ;定时器使用查询方式 ;********************************
电子技术应用专业 《单片机应用技术》课程标准 增加附录:51或52单片机说明书,编程软件烧程序软件使用说明,增加实验中使用的各种器件说明 修改任务内容:去掉任务ISP下载线制作 增加点阵及液晶显示 一、概述 (一)课程性质 单片机技术是现代电子工程领域一门飞速发展的技术，其在教学及产业界的技术推广仍然是当今科学技术发展的热点。学习单片机并掌握其应用已经成为电子类学生必须具备的技能，也是现代工科学生就业的一个基本条件。 《单片机应用技术》是电子技术应用专业的一门职业技术课。它以模拟电子技术、数字电子技术、C语言等课程为基础。后续课程如电子产品装调技术、电子产品检测技术及相关实训课程，一般都要应用到单片机系统的应用。它可以充分体现学生利用自己所掌握的知识解决实际工程问题的能力。单片机知识在电子类专业整个课程体系中处于承上启下的核心地位。 通过本课程的学习，使学生掌握单片机技术及其在工业控制、经济建设和日常生活中的应用，培养学生实践能力、创新能力，为将来从事相关产品的检测和维护等工作奠定坚实的基础，为学生将来在电子类专
业领域进一步发展打下良好基础。 (二)课程基本理念 本课程的设计突破了学科体系模式，打破了原来各学科体系的框架，将各学科的内容按“项目”进行整合。本课程的“项目”以职业实践活动为主线，因而，它是跨学科的，且理论与实践一体化。强调学生个人适应劳动力市场变化的需要。因而，本课程的设计兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展，以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。 本课程包含了单片机应用技术的五个项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践（含实验）过程有机结合，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念；本课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。 (三)课程设计思路 本课程标准注重培养分析问题、解决问题的能力，强化学生动手实践能力，遵循学生认知规律，紧密结合应用电子专业的发展需要，为将来从事应用电子产品的设计、检测奠定坚实的基础。将本课程的教学活动分解设计成若干项目或工作情景，以项目为单位组织教学，并以典型设备为载体，通过具体案例，按单片机项目实施的顺序逐步展开，让学员在掌握技能的同时，引出相关专业理论知识，使学生在技能训练过程中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。 二、课程目标 1、总目标 本课程先修要求：学生已学习《模拟电子技术》、《数字电子技术》等相关专业基础理论课程，有一定的电路识图、分析能力后进行本专业能力实训。通过实训学生应达到： （一）应使学生熟悉单片机的原理与结构，通过试验实训的训练和一些简易单片机项目制作，掌握单片机控制的基本原理、接口技术，掌
应用程序设计实例 浙江海洋学院楼然苗6.1 闪烁LED小灯的设计 6.2 六位数码管时钟电路的设计 6.3 LED广告显示电路的设计 6.4 8路输入模拟信号的数值显示电路 6.5 单键学习型遥控器的设计 6.6 十六路遥控电路的设计 6.7 遥控码的仿真应用设计 6.8 自行车里程\速度计的设计 6.9 自动往返行驶小汽车的设计 6.10 遥控小汽车的设计 6.11 汽车行驶信息的发送与接收
;************; ;亮灯控制程序; ;************; ; ;************; ;中断入口程序; ;************; ; ORG 0000H LJMP START ORG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ; ;************; ; 初始化程序 ; ;************; ; CLEAR: RET ; ;************; ; 主程序 ; ;************; ;
START:ACALL CLEAR STAR1:MOV P3,#0FFH JNB P3.0,FUN0 JNB P3.1,FUN1 JNB P3.2,FUN2 JNB P3.3,FUN3 ;关闭按纽 JNB F0,STAR1 ;曾经有键按下F0置1 RET ; FUN0:LCALL DL10MS ;消岸抖动 JB P3.0,STAR1 WAITL0:JNB P3.0,WAITL0 ;等待键释放 SETB F0 FUN01:LCALL FUN00 LCALL STAR1 LJMP FUN01 ; FUN1:LCALL DL10MS ;消岸抖动 JB P3.1,STAR1 WAITL1:JNB P3.1,WAITL1 ;等待键释放 SETB F0 FUN10:LCALL FUN11 LCALL STAR1 LJMP FUN10 ; FUN2:LCALL DL10MS ;消岸抖动 JB P3.2,STAR1 WAITL2:JNB P3.2,WAITL2 ;等待键释放 SETB F0 FUN20:LCALL FUN22 LCALL STAR1 LJMP FUN20 ; FUN3:LCALL DL10MS ;消岸抖动 JB P3.3,STAR1 WAITL3:JNB P3.3,WAITL3 ;等待键释放 CLR F0 MOV P1,#0FFH ;关显示 LJMP STAR1 ; FUN00:MOV A,#0FEH FUN000:MOV P1,A LCALL DL05S JNB ACC.7,OUT
《单片机应用技术（C 语言版）》试卷B 一、 单项选择题(每题1.5分，共30分) 1、51单片机的CPU 主要由（ ）组成。 A 、运算器、控制器 B 、加法器、寄存器 C 、运算器、加法器 D 、运算器、译码器 2、PSW 中的RS1和RS0用来（ ） 。 A 、选择工作方式 B 、指示复位 C 、选择定时器 D 、选择工作寄存器组 3、单片机8031的EA —— 引脚（ ）。 A 、必须接地 B 、必须接+5V 电源 C 、可悬空 D 、以上三种视需要而定 4、单片机上电复位后，PC 的内容为（ ）。 A 、0x0000 B 、0x0003 C 、0x000B D 、0x0800 5、单片机的4个并行I/O 端口作为通用I/O 端口使用，在输出数据时，必须外接上拉电阻的是（ ） A 、P0口 B 、P1口 C 、P2口 D 、P3口 6、单片机的ALE 引脚是以晶振振荡频率的（ ）固定频率输出正脉冲，因此它可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。 A 、1/2 B 、1/4 C 、1/6 D 、1/12 7、下面叙述不正确的是（ ）。 A 、一个C 源程序可以由一个或多个函数组成。 B 、一个 C 源程序必须包含一个主函数main( )。 C 、在C 程序中，注释说明只能位于一条语句的后面。 D 、C 程序的基本组成部分单位是函数。 8、在C51语言的if 语句中，用做判断的表达式为（ ）。 A 、关系表达式 B 、逻辑表达式 C 、算术表达式 D 、任意表达式
9、下面的while循环执行了（）次空语句。 While（i=3）； A、无限次 B、0次 C、1次 D、2次 10、C程序总是从（）开始执行的。 A、主函数 B、主程序 C、子程序 D、主过程 11、在C51程序中常常把（）作为循环体，用于消耗CPU运行时间，产生延时效果。 A、赋值语句 B、表达式语句 C、循环语句 D、空语句 12、在单片机应用系统中，LED数码管显示电路通常有（）显示方式。 A、静态 B、动态 C、静态和动态 D、查询 13、在共阳极数码管使用中，若要仅显示小数点，则其相应的字段码是（）。 A、0x80 B、0x10 C、0x40 D、0x7F 14、51单片机的定时器T1用做定时方式时，采用工作方式1，则工作方式控制字为（） A、0x01 B、0x05 C、0x10 D、0x50 15、MCS-51系列单片机串行口发送/接收中断源的工作过程是：当串行口接收或发送完一帧数据时，将SCON中的（），向CPU申请中断。 A、RI或TI置1 B、RI或TI置0 C、RI置1或TI置0 D、RI置0或TI置1 16、在定时/计数器的计数初值计算中，若设最大计数值为M，对于工作方式1下的M值为（）。 A、M=213 = 8192 B、M=28 = 256 C、M=24 = 16 D、M=216 = 65536 17、51单片机的串行口是（）。 A、单工 B、全双工 C、半双工 D、并行口 18、表示串行数据传输速率的指标为（）。 A、USART B、UART C、字符帧 D、波特率 19、串行口的控制寄存器为（）。 A、SMOD B、SCON C、SBUF D、PCON 20、串行口的发送数据和接收数据端为（）。 A、TXD和RXD B、TI和RI C、TB8和RB8 D、REN 二、填空题(每空1.5分，共30分)
实验一系统认识及基本程序设计实验 一、实验目的 1. 学习Keil 集成开发环境的操作； 2. 熟悉TD-51 系统板的结构及使用，熟悉51指令系统； 3．掌握不同进制数及编码相互转换的程序设计方法，加深对数码转换的理解； 4．学习查表程序的设计方法，进一步熟悉51 的指令系统。 二、实验设备 PC机一台，TD-NMC+教学实验系统。 三、实验步骤 ⑴编写实验程序，经编译、链接无误后，启动调试功能； ⑵观察实验现象，并分析原因； ⑶按复位键退出调试状态。 四、实验内容 1. 将BCD 码整数0～255 存入片内RAM 的20H、21H、22H 中，然后转换为二进制整数00H～FFH，保存到寄存器R4 中。修改20H、21H、22H 单元的内容，如：00H，05H，08H；观察实验结果。 参考程序： ;============================================================== ; 文件名称: ; 功能描述: BCD整数转换为二进制整数(8位, 范围从00H--FFH) ;============================================================== ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV R0, #20H ;BCD存放高位地址 MOV R7, #03H ;BCD码0--255, 最多3位 CLR A MOV R4, A LP1: MOV A, R4 MOV B, #0AH MUL AB ;乘10 ADD A, @R0 ;加下一位的值 INC R0 ;指向下一单元 MOV R4, A ;结果存入R4 DJNZ R7, LP1 ;转换未结束则继续 SJMP MAIN ;设置断点, 观察实验结果R4中的内容 END 2. 将16 位二进制整数存入R3R4 寄存器中，转换为十进制整数，以组合BCD 形式存储在RAM 的20H、21H、22H 单元中。 参考程序： ;============================================================= ; 文件名称: ; 功能描述: 二进制整数(16位)转换为十进制整数(组合BCD) ;=============================================================
一、选择题 1、单片机8031的/EA引脚（C）。 A. 可悬空 B. 必须接+5V电源 C. 必须接地 D. 以上三种情况视需要而定 2、MCS-51单片机的4个并行I/O端口作为通用I/O端口使用，在输出数据时，必须外接上拉电阻的是（A）。 A. P0口 B. P1口 C. P2口 D. P3口 3、当MCS-51单片机应用系统需要扩展外部存储器或其它接口芯片时，（A）可作为低8位地址总线使用。 A. P0口 B. P1口 C. P2口 D. P0口和P2口 4、系统复位后，堆栈指针SP的内容是（B）。 A. 08H B. 07H C. 30H D. 50H 5、MCS-51单片机的位寻址区位于内部RAM的（ D ）单元。 A. 00H～7FH B. 20H～7FH C. 00H～1FH D. 20H～2FH 6、PSW中的RS1和RS0用来（A）。 A. 选择工作寄存器组 B. 指示复位 C. 选择定时器 D. 选择工作方式 7、MCS-51单片机规定一个机器周期共有（A）个节拍。 A. 12 B. 6 C. 8 D. 16 8、下面叙述不正确的是（C）。 A. 一个C源程序可以由一个或多个函数组成 B. 一个C源程序必须包含一个函数main() C. 在C51中，注释说明只能使用/*……*/注释 D. C程序的基本组成单位是函数 9、在C51程序中常常把（D）作为循环体，用于消耗CPU时间，产生延时效果。 A. 赋值语句 B. 表达式语句 C. 循环语句 D. 空语句 10、在单片机应用系统中，LED数码管显示电路通常有（C ）显示方式。 A. 静态 B. 动态 C. 静态和动态 D. 查询 11、共阳极LED数码管加反向器驱动时显示字符“6”的段码是（B）。 A. 06H B. 7DH C. 82H D. FAH 12、LED数码管若采用动态显示方式，下列说法错误的是（C）。 A. 将各位数码管的段选线并联 B. 将段选线用一个8位I/O端口控制 C. 将各位数码管的公共端直接连接在+5V或者GND上 D. 将各位数码管的位选线用各自独立的I/O端口控制 13、按键开关的结构通常是机械弹性元件，在按键按下和断开时，触点在闭合和断开瞬间会产生接触不稳定，为消除抖动引起的不良后果，常采用的方法有（C）。 A. 硬件去抖动 B. 软件去抖动 C. 硬、软件两种方法 D. 单稳态电路去抖方法
例一：一个液晶显示的数字式电脑温度计 液晶显示器分很多种类，按显示方式可分为段式，行点阵式和全点阵式。 段式与数码管类似，行点阵式一般是英文字符，全点阵式可显示任何信息， 如汉字、图形、图表等。这里我们介绍一种八段式四位LCD显示器，该显 示器内置驱动器，串行数据传送，使用非常方便。原理图如下图： 下图是长沙太阳人科技开发有限公司生产的4位带串行接口的液晶显示模块SMS0403 的外部引线简图：
有关该模块的具体参数，请查看该公司网站。此例中使用的温度传感器为美国DALLAS公司生产的单总线式数字温度传感器。该传感器本站有其详细的资料可供下载。此例稍加改动，即可做成温控器。 下载驱动该模块的源程序LCD.PLM 例2: LED显示电脑电子钟 本例介绍一种用LED制作的电脑电子钟（电脑万年历）。 原理图如下图所示：
上图中，CPU选用的是AT89C2051,时钟芯片选用的是Dallas公司的DS1302, 温度传感器选用的是Dallas公司的数字温度传感器DS1820，显示驱动芯片 选用的是德州仪器公司的TPIC6B595,也可选用与其兼容的芯片NC595或 国产的AMT9595。整个电子钟用两个键来调节时间和日期。一个是位选 键，一个是数字调节键。按一下位选键，头两位数字开始闪动，进入设 定调节状态，此时按数字调节键，当前闪动位的数字就可改变。全部参 数调节完后，五秒钟内没有任何键按下，则数字停止闪动，退出设定调 节状态。源程序清单如下(无温度显示程序)： start:do; $include(reg51.dcl) declare (sclk,io,rst) bit at (0b3h) register; /* p33,p34,p35 */ declare (command,data,n,temp1,num) byte; declare a(9) byte; declare ab(6) byte; declare aco(11) byte constant (0fdh,60h,0dah,0f2h,66h,0b6h,0beh, 0e0h,0feh,0f6h,00h); declare week(11) byte constant (0edh,028h,0dch,7ch,39h,75h,0f5h, 2ch,0fdh,7dh,00h); declare da literally 'p15',clk literally 'p16',ale literally 'p17', mk literally 'p11',sk literally 'p12'; clear:procedure; sclk=0;io=0;rst=0; end clear; send1302:procedure(comm);
单片机发展趋势 单片微型计算机，简称单片机，就是将微处理器、存储器ROM和RAM、定时/计数器、中断系统、I/O接口、总线和其他多功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。由于单片机的重要领域为智能化电子产品，一般需要嵌入仪器设备内，故又称嵌入式微型控制器。由于其具有可靠性较高，便于扩展，体积小，成本低等等特点，单片机已经广泛的应用于民用电子产品，智能仪表，工业测控、军工等等领域。但是，单片机也存在着比如片内存储容量较小等等缺点。那么已经很发达的单片机技术未来将何去何从呢？下面我将根据目前的市场需求与单片机本身的特点，从内部器件的优化，外围器件电路的扩展优化，整体可靠性与集成度的提高三个方面简要描绘一下单片机的发展蓝图。 一、内部器件的优化 1、CPU的改进。CPU是单片机的核心，他的功能的发展与提高，势必会带动单片机的发展。目前单片机内大多数为单CPU结构，只有8根数据总线。未来单片机会采用双ＣＰＵ结构，增加数据总线，提高数据处理速度与能力；同时，采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。 2、增大存储容量。目前的单片机片内容量较小，片内ROM一般小于８KB，RAM一般小于256B。虽然可以扩展但是这样一来会带来较多麻烦，如接口的扩展等等，而且程序很难保密。所以，片内EPROM的E2PROM化，以及程序的保密化成为单片机的发展潮流。 3、提高并行接口的驱动能力，以减少外围驱动芯片从而增加外围I/O的逻辑功能和控制的灵活性。 二、外围器件电路的优化 1、以串行方式为主的外围扩展任将为主导。串行扩展具有方便、灵活、电路系统简单，占有I/O接口资源少等等优点，可以大大降低远距离传送成本等等功效，所以，未来外围设备的扩展将以串行方式为主。 2、外围电路的内装化。由于集成电路工艺的不断改进和提高，越来越多的复杂外围电路集成到单片机中，如D/A转化器、A/D转化器、看门狗电路、？LCD 控制器等。这样使得单片机系统的体积大大减小，功能大大提高。 3、和互联网的连接。对于高度发达的信息时代，世界变小了。所以，异地
各位领导、专家、评委：你们好！ 我是自控系计算机控制技术教研室老师刘刚。我说课的课程是“单片机技术应用”。下面我从课程设置、课程内容、课程实施、课程评价等等六方面来汇报对课程的钻研情况和教学思想。恳请在座的专家、评委批评指正。 《单片机应用技术》课程在计算机控制技术专业人才培养方案中具有重要作用，，是“计算机控制工程综合能力”的重要构成部分，对学生职业能力的培养起到重要支撑作用。同时，《单片机技术应用》课程也是专业课程体系中的一个关键环节，对课程体系的构建起到了承上启下的关键作用，是前期《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《C语言程序设计》等课程的综合和提升，又是后续《计算机控制技术》、《自控理论》等课程的前提和基础。 经过调研我们得知本专业的学生将来大致的就业岗位：生产维修岗、设计研发岗以及技术支持岗，不同的岗位适应于不同的行业，对职业能力的需求也有所侧重。但总的来说都要求学生具有一定的理论基础与较强的实践应用能力。据此，我们将课程目标定位于：使学生了解单片机的特点、基本工作原理；了解单片机与微型计算机的区别与联系；掌握单片机的指令系统、中断系统、扩展系统、定时器、接口技术。掌握单片机应用程序的设计方法。并将课程目标细化为能力目标、知识目标和素质目标。 立足于课程的培养目标，我们以实际控制任务、高职培养目标、人的认识规律、以及单片机设计师职业资格要求等为依据精心选择、设计课程内容。 本课程以循环流水灯、电子钟、温度测量报警系统3个电子产品的设计制作过程为载体。根据产品的设计制作过程，结合单片机的知识点划分为10个教学任务，每个学习任务既是一项单片机应用技能的训练，又是整个产品设计制作的一个环节。 3个电子产品分别适用单片机学习的3个阶段：入门、基础、扩展。 循环流水灯涉及简单的开关量控制，是单片机控制的基础，设计制作简单，容易实现，有助于提高学生的积极性。 电子钟涉及单片机应用系统的常用电路，即显示电路和键盘电路，其设计制作过程涉及外部中断、定时/计数器应用，是进一步应用的基础。 温度测量报警系统是在前面制作的基础上，对并行接口芯片、串行
1.1单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存储器（memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口电路、定时/计数器和中断系统等 1.2软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可 1.3单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位机的发展过程 1.4中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元， 用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 串行口：一个全双工串行口。 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个） 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ 1.5按键手动复位，有电平方式和脉冲方式两种。 1.6寄存器SP的复位电路07H 寄存器P0-P3的复位电路FFH 寄存器PC的复位电路0000H 寄存器B的复位电路00H 1.7单片机的时序概念从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期 1.8机器周期：一个机器周期分为6个状态：S1～S6。每个状态又分为两拍：P1和P2 1.9指令周期：是执行一条指令所需的机器周期数。 1.10P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。 1.11 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0*（外部中断0） P3.3 INT1*（外部中断1） P3.4 T0（定时器0外部计数输入） P3.5 T1（定时器1外部计数输入） P3.6 WR*（外部数据存储器写选通） P3.7 RD*（外部数据存储器读选通） 1.12P0口输出高电平必须接上拉电阻。P1～P3口输出高电平不必接上拉电阻。 1.13对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。 1.14直接寻址:直接通过地址访问（00H～7FH） 1.15 data 直接访问内部数据存储器（128字节),访问速度最快 1.16C5l的数据类型有位型(bit)、无符号字符(unsigned char)、有符号字符(signed char)、无符号整型(unsigned int)、有符号整型(signed int)、无符号长型(unsigned long)、有符号长型(signed long)、浮点(float)和指针类型等。其中short与long属整型数据、float与double 型属浮点型数据。 1.17bit flag; // 将flag定义为位变量sfr P1 = 0x90; //定义P1口，地址90H #define uchar unsigned char宏定义 sbit P1_0=P1^0变量声明 void delay(uchar i);被调函数声明void main() 定义主函数
单片机应用实例报告 零.序 这个学期一开始便接触了《单片微型计算机原理与接口技术》，听说是《微型计算机控制技术实用教程》的基础，对于工科的我来说学以致用无非是一切的一切，虽然还是个该领域的菜鸟，但是单片机之于自动化的意义不言而喻，对于这篇论文，以下开始展开，不足之处谅解。 一.概述 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 关于80C51：该系列单片机是采用高性能的静态80C51 设计由先进CMOS 工艺制造并带有非易失性Flash 程序存储器全部支持12 时钟和 6 时钟操作P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2 分别包含128 字节和256 字节RAM 32 条I/O 口线 3 个16 位定时/计数器 6 输入4 优先级嵌套中断结构 1 个串行I/O 口可用于多机通信 I/O 扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围，频率可降至0 。可实现两个由软件选择的节电模式，空闲模式和掉电模式，空闲模式冻结CPU但RAM 定时器，串口和中断系统仍然工作掉电模式保存RAM的内容但是冻结振荡器导致所有其它的片内功能停止工作。由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据运行可从时钟停止处恢复的。 二.应用领域 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、