火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

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1、第一章 系統(tǒng)概述 1.1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)概述 1.1.1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介： 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市使用逐日焦慮不安，催促建筑所面臨的方向不斷的發(fā)展。這種高水準(zhǔn)的民用工程修理需要的材料和方法也更加促進(jìn)了多元化，并且隨著用電負(fù)荷和煤氣消耗量的日益擴(kuò)大，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高更嚴(yán)格的要求。為了保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變成了高層民用建筑設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。目前建立在作者的有關(guān)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在高層民用建筑中的監(jiān)視作用的基礎(chǔ)上經(jīng)驗(yàn)，提議當(dāng)前國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)不清楚的細(xì)節(jié)淺顯意見，通過團(tuán)體討論，并指出錯(cuò)誤。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

2、用于檢測(cè)火災(zāi)并給出聲光警示信號(hào)，具體由布放在現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)器、傳輸線路和安放在控制室的控制器組成。探測(cè)器感受物質(zhì)燃燒時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的各種物理參數(shù)，將判斷結(jié)果或模擬量值通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳回控制器，控制器做進(jìn)一步處理后給出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)也獲取來自監(jiān)視模塊的消防設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫、感煙和感光等火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組成形式多種多樣，它的發(fā)展目前可分為三個(gè)階段： 1：多線制開關(guān)量式火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。這是第一代產(chǎn)品，目前國內(nèi)極少數(shù)廠家生產(chǎn)外，它基

3、本上已處于被淘汰狀態(tài)。 2：總線制可尋址開關(guān)量式火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。這是第二代產(chǎn)品，尤其式二總線制開關(guān)量式探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)目前正被大量使用。 3模擬量傳輸式智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。這是第三代產(chǎn)品。目前我國已經(jīng)開始從傳統(tǒng)的開關(guān)量式火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)，跨入具有先進(jìn)水平的模擬量式智能火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的新階段，它的系統(tǒng)的誤報(bào)率降低到最低限度，并大幅度地提高了報(bào)警的準(zhǔn)確度和可靠性。 目前火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)有智能型、全總線型以及綜合型等，這些系統(tǒng)不分區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)或集中報(bào)警系統(tǒng)，可達(dá)到對(duì)整個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。但是在目前的實(shí)際工程當(dāng)中傳統(tǒng)型的區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)、集中報(bào)警系統(tǒng)和控制中心報(bào)警系統(tǒng)仍得到較為廣泛的應(yīng)用。火災(zāi)

4、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的工作原理見附錄1所示。安裝在保護(hù)區(qū)的探測(cè)器不斷的向所監(jiān)視的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出巡檢信號(hào)，監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的煙霧濃度、溫度等，并不斷反饋給報(bào)警控制器，控制器將接到的信號(hào)與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)候，發(fā)出聲光報(bào)警，顯示火災(zāi)區(qū)域或樓層房號(hào)的地址編碼。同時(shí)向火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出警鈴報(bào)警，在火災(zāi)發(fā)生樓層的上下相鄰層或火災(zāi)區(qū)域的相鄰區(qū)域也同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以顯示火災(zāi)區(qū)域。 1.1.2火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn) 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng),作為智能建筑中的一個(gè)重要子系統(tǒng),其重要性是眾所周知的。要在智能建筑中創(chuàng)造一個(gè)安全舒適的環(huán)境,消防安全是其中的一個(gè)重要的方面?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng),作為火災(zāi)的先

5、期預(yù)報(bào)、火災(zāi)的及時(shí)撲滅、保障人身和財(cái)產(chǎn)安全,起到了不可替代的作用?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，控制和撲滅火災(zāi)，而設(shè)置在建筑物中或其他場(chǎng)所的一種自動(dòng)消防設(shè)施，是人類同火災(zāi)作斗爭(zhēng)的有力工具。 1.1.3火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的適應(yīng)范圍 由于設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單，所以設(shè)計(jì)規(guī)范適用于工業(yè)與民用建筑內(nèi)設(shè)置的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，不適用于生產(chǎn)和貯存火藥、炸藥、彈藥、火工品等場(chǎng)所設(shè)置的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。在生產(chǎn)和貯存火藥、炸藥、彈藥、火工品等場(chǎng)所設(shè)置的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該采用特殊的傳感器，以及特殊的處理工藝等。 1.2主要設(shè)計(jì)思路 如果簡(jiǎn)單地按常規(guī)方式設(shè)計(jì)電路，那么在實(shí)際工程中可能存在以下兩

6、個(gè)問題：一是通信數(shù)據(jù)收發(fā)不可靠；二是在多機(jī)通信方式下，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障（如死機(jī)）往往會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)的通信框架崩潰，而且給故障的排查帶來困難。針對(duì)上述問題，對(duì)RS485總線接口的軟硬件設(shè)計(jì)采取了有效的改進(jìn)措施，大大提高了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。 為了降低誤報(bào)率，系統(tǒng)采用了多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷：00H表示正常、01H表示異常、02H表示火災(zāi)；然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。00H為情況正常，返回。01H為情況異常，調(diào)異常報(bào)警子程序。02H為現(xiàn)場(chǎng)有火災(zāi)，調(diào)火災(zāi)報(bào)警子程序。 1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用RS485半雙工

7、異步通信總線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警控制器之間，以及火災(zāi)報(bào)警控制器與火災(zāi)顯示盤之間的通信。但在實(shí)際使用中，往往由于設(shè)備數(shù)量多、通信線路遠(yuǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾等，造成通信可靠性、穩(wěn)定性不高，致使聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的質(zhì)量得不到保證。 第二章 原理圖設(shè)計(jì) 2.1基本器件選擇 硬件電路主要由電源模塊、CPU模塊、顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊、鍵盤電路、報(bào)警故障輸出電路、看門狗電路等組成。 2.2CPU模塊 2.2.1CPU的組成 CPU模塊由兩片AT89C51單片機(jī)組成，它們之間采用8位數(shù)據(jù)并行口通訊，使用端口掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)

8、據(jù)傳輸功能。然后2個(gè)片子分別與顯示模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊和鍵盤電路、報(bào)警故障輸出電路、看門狗電路相連，單獨(dú)實(shí)現(xiàn)各自的功能，并能相互通訊完成火災(zāi)檢測(cè)、報(bào)警、顯示等功能。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51單片機(jī)按功能劃分，它由8個(gè)部分組成，即微處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)/程序存儲(chǔ)器(ROM/EPROM)、特殊功能寄存器(SFR)、I/O口(P0口、P1口、P2口、P3口)、串行口、定時(shí)

9、器/計(jì)數(shù)器及中斷系統(tǒng)，它們是通過片內(nèi)單一總線連接起來的。 主要特征： (1)與MCS-51兼容 (2)4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 (3)壽命：1000寫/擦循環(huán) (4)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 (5)全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz (6)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 (7)1288位內(nèi)部RAM (8)32可編程I/O線； (9)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 (10)5個(gè)中斷源 (11)可編程串行通道； (12)低功耗的閑置和掉電模式 (13)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2.2.2AT89C51單片機(jī)的引腳說明 AT89C51單片機(jī)單片機(jī)的引腳配置如下圖1所示。制造工藝CMOS的MCS-51

10、系列單片機(jī)大都采用40條引腳的雙列直插式封裝(DIP)。引腳如圖：它有4個(gè)輸入/輸出口（英文簡(jiǎn)寫為I/O口），每個(gè)口有8條線共占32個(gè)引腳。剩余8個(gè)引腳分別為：電源、地線、接石英晶體（兩根）、復(fù)位和三個(gè)特殊功能引腳（ALE、EA、PSEN）。 圖1：AT89C51引腳圖 管腳說明： VCC（40腳）：供電電壓正極。 GND（20腳）：供電電壓負(fù)極。 P0口（32腳~39腳）：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每引腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0

11、口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被外部電路拉到高電平，所以此口被使用時(shí)需要外加上拉電阻。 P1口（1腳~8腳）：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口（21腳~28腳）：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P

12、2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口（10腳~17腳）：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊

13、功能口，如下圖所示： P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST（9腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作

14、用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VP（31腳）：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VP）。 XTAL1：（19腳）反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸

15、入。 XTAL2：（18腳）來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除： 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，

16、可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 串口通訊 串口通信需要用到SCON，TCON，TMOD，SBUF等特殊功能寄存器。 SBUF數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。實(shí)際上SBUF包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－99H。CPU在讀SBUF時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可

17、以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作SBUF寄存器的方法則很簡(jiǎn)單，只要把這個(gè)99H地址用關(guān)鍵字sfr定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了，如sfrSBUF=0x99;當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的或等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用#include引用就可以了。 SCON串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON就是51芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地

18、址是98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51芯片串行口的工作狀態(tài)。51芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用SCON寄存器。的各個(gè)位的具體定義如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0、SM1為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。 SM0 SM1 模式功能波特率 000 同步移位寄存器 fosc/12 011 8位UART

19、 可變 102 9位UART fosc/32或fosc/64 113 9位UART 可變 SM2在模式2、模式3中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0中要求該位為0。REM為允許接收位，REM置1時(shí)串口允許接收，置0時(shí)禁止接收。REM是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入REM=0來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入REM=1再次打開串口接收。

20、大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入REM=0來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 TB8發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2和3是要發(fā)送的第9位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。 RB8接收數(shù)據(jù)位8，在模式2和3是已接收數(shù)據(jù)的第9位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。在模式0中，RB8為保留位沒有被使用。在模式1中，當(dāng)SM2=0，RB8是已接收數(shù)據(jù)的停止位。 TI發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI置位后，申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，TI都必須由

21、軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到SBUF后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開），這時(shí)TI=1，表明發(fā)送已完成，TI不會(huì)由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。 RI接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，接收第8位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請(qǐng)中斷，要求CPU取走數(shù)據(jù)。但在模式1中，SM2=1時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會(huì)對(duì)RI置位。同樣RI也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1是傳輸10個(gè)位的，1位起始位為0,8位數(shù)據(jù)位，低位在先，1位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器1或定時(shí)器2的定時(shí)值（溢出速率）。 2.2.3并口通信介紹

22、最初的并口設(shè)計(jì)是單向傳輸數(shù)據(jù)的，也就是說數(shù)據(jù)在某一時(shí)刻只能實(shí)現(xiàn)輸入或者輸出。后來IBM又開發(fā)出了一種被稱為SPP(StandardParallelPort)的雙向并口技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同時(shí)輸入和輸出，這樣就將原來的半互動(dòng)并口變成了真正的雙方互動(dòng)并口；Intel、Xircom及Zenith于1991年共同推出了EPP(EnhancedParallelPort,增強(qiáng)型并口)，允許更大容量數(shù)據(jù)的傳輸(500～1000byte/s),其主要是針對(duì)要求較高數(shù)據(jù)傳輸速度的非打印機(jī)設(shè)備，例如存儲(chǔ)設(shè)備等；緊接著EPP的推出，1992年微軟和惠普聯(lián)合推出了被稱為ECP(ExtendedCapabilitie

23、sPort,)的新并口標(biāo)準(zhǔn)，和EPP不同，ECP是專門針對(duì)打印機(jī)而制訂的標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)布于1994年的IEEE1284涵蓋了EPP和ECP兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但需要操作系統(tǒng)和硬件都支持該標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)現(xiàn)在的硬件而言已不是什么問題了。目前我們所使用的并口都支持EPP和ECP這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而且我們可以在CMOS當(dāng)中自己設(shè)置并口的工作模式。 并行接口可設(shè)計(jì)為只作為輸入/輸出接口，也可設(shè)計(jì)為既作為輸入又作為輸出的接口。它可以用兩種方法實(shí)現(xiàn)，一種是利用同一個(gè)接口中的兩個(gè)通路，一個(gè)作輸入通路，一個(gè)作輸出通路；另一種使用同一個(gè)雙向通路，既作為輸入又作為輸出。采用并行傳送方式在微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的接口叫并行接口

24、，它有2個(gè)主要特點(diǎn)；一是同時(shí)并行傳送的二進(jìn)位數(shù)就是數(shù)據(jù)寬度；二是在計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間采用應(yīng)答式的聯(lián)絡(luò)信號(hào)來協(xié)調(diào)雙方的數(shù)據(jù)傳送操作，這種聯(lián)絡(luò)信號(hào)又稱為握手信號(hào)。 簡(jiǎn)單的并行接口 簡(jiǎn)單的并行接口分0線握手并行接口、1線握手并行接口和2線握手并行接口等多種。 1、0線握手并行接口，所謂0線握手（連絡(luò)），即接口電路中不含協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送的連絡(luò)信號(hào)，這是并行接口的最簡(jiǎn)形式，它又分輸入并行接口和輸出并行接口以及輸入／輸出雙向并行接口3種形式。 0線握手輸入接口，在輸入量比較穩(wěn)定的情況下（輸入的狀態(tài)信息在一個(gè)的時(shí)間內(nèi)不改變，如開關(guān)量輸入），可采用三態(tài)門直接讀取。 0線握手輸出接口，當(dāng)輸出數(shù)字量無需鎖存時(shí)，可采用

25、三態(tài)門直接輸出。 0線雙向輸入／輸出接口，當(dāng)外設(shè)與CPU之間需要利用數(shù)據(jù)總線進(jìn)行雙向傳送信息時(shí)，I／O設(shè)備即能發(fā)送信息，又能接收信息。 2.3存儲(chǔ)模塊 由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，在單個(gè)芯片集成CPU以及組成一個(gè)單獨(dú)工作系統(tǒng)所必須的ROM、RAM、I/O端口、A/D、D/A等外圍電路和已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，這就是常說的單片機(jī)或微控制器。目前，世界上許多公司生產(chǎn)單片機(jī)，品種很多：包括各種字長的CPU，各種容量和品種的ROM、RAM，以及功能各異的I/O等等。但是，單片機(jī)品種規(guī)格有限，所以只能選用某種單片機(jī)再進(jìn)行擴(kuò)展。擴(kuò)展的方法有兩種：一種是并行總線，另一種是串行總線。由于串行總線連線少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，往往

26、不用專用的母板和插座而直接用導(dǎo)線連接各個(gè)設(shè)備即可。因此，采用串行總線大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。PHILIPS公司早在十幾年就前推出了I2C串行總線，它是具備多主機(jī)系統(tǒng)所需的包括裁決和高低速設(shè)備同步等功能的高性能串行總線。 2.3.1 I2C總線硬件結(jié)構(gòu)和術(shù)語 I2C串行總線有兩根信號(hào)線：一根雙向的數(shù)據(jù)線SDA；另一根是時(shí)鐘線SCL。所有接到I2C總線上的設(shè)備的串行數(shù)據(jù)都接到總線的SDA線，各設(shè)備的時(shí)鐘線SCL接到總線的SCL。 為了避免總線信號(hào)的混亂，要求各設(shè)備連接到總線的輸出端必須是開漏極輸出或集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)。設(shè)備上的串行數(shù)據(jù)線SDA接口電路應(yīng)該是雙向的，輸出電路用于向總線上

27、發(fā)數(shù)據(jù)，輸入電路用于接收總線上的數(shù)據(jù)。串行時(shí)鐘線也應(yīng)是雙向的，作為控制總線數(shù)據(jù)傳送的主機(jī)要通過SCL輸出電路發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)要檢測(cè)總線上SCL上的電平以決定什么時(shí)候發(fā)下一個(gè)時(shí)鐘脈沖電平；作為接受主機(jī)命令的從機(jī)，要按總線上的SCL的信號(hào)發(fā)出或接收SDA上的信號(hào)，也可以向SCL線發(fā)出低電平信號(hào)以延長總線時(shí)鐘信號(hào)周期?？偩€空閑時(shí)，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻RP使ADA和SCL線都保持高電平。任一設(shè)備輸出的低電平都使相應(yīng)的總線信號(hào)線變低，也就是說各設(shè)備的SDA是“與”關(guān)系，SCL也是“與”關(guān)系。 總線對(duì)設(shè)備接口電路的制造工藝和電平都沒有特殊的要求（NMOS、CMOS都可以兼容）。數(shù)據(jù)傳送率按I

28、2C總線可高達(dá)每秒十萬位，高速方式可高達(dá)每秒四十萬位?？偩€上允許連接的設(shè)備數(shù)以總線上的電容量不超過400pF為限。 總線的運(yùn)行（數(shù)據(jù)傳輸）由主機(jī)控制。所謂主機(jī)即啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送（發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)），發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)，傳送結(jié)束時(shí)發(fā)出停止信號(hào)的設(shè)備，通常主機(jī)是微處理器。被主機(jī)尋訪的設(shè)備都稱為從機(jī)。為了進(jìn)行通訊，每個(gè)接到I2C總線的設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，以便于主機(jī)尋訪。主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)到從機(jī)，也可以是從機(jī)發(fā)到主機(jī)。凡是發(fā)送數(shù)據(jù)到總線的設(shè)備稱為發(fā)送器，從總線上接收數(shù)據(jù)的設(shè)備被稱為接受器。 I2C總線上允許連接多個(gè)微處理器及各種外圍設(shè)備，如存儲(chǔ)器、LED或LCD驅(qū)動(dòng)器、A/D或D/A

29、轉(zhuǎn)換器等。為了保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，任一時(shí)刻總線只能有由某一臺(tái)主機(jī)控制一個(gè)微處理器應(yīng)該在總線空閑時(shí)發(fā)啟動(dòng)數(shù)據(jù)，為了妥善解決多臺(tái)微處理器的同時(shí)發(fā)啟數(shù)據(jù)傳送（總線控制權(quán)）的沖突，并決定由哪一臺(tái)微處理器控制總線。I2C總線允許連接不同傳送速率的設(shè)備，多臺(tái)設(shè)備之間時(shí)鐘信號(hào)的同步過程稱為同步化。 2.3.2 I2C數(shù)據(jù)傳輸 在I2C總線傳輸過程中，將兩種特定的情況定義為開始和停止條件：當(dāng)SCL保持“高”，SDA由“高”變?yōu)椤暗汀睍r(shí)為開始條件；SCL保持“高”，SDA由“低”變?yōu)椤案摺笔菫橥Ｖ箺l件。開始和停止條件由主控器產(chǎn)生。使用硬件接口可以很容易地檢測(cè)開始和停止條件，沒有這種接口的微機(jī)必須以每時(shí)鐘周

30、期至少兩次對(duì)SDA取樣以使檢測(cè)這種變化。 SDA線上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘“高”期間必須是穩(wěn)定的，只有當(dāng)SCL線上的時(shí)鐘信號(hào)為低時(shí)，數(shù)據(jù)線上的“高”或“低”狀態(tài)才可以改變。輸出到SDA線上的每個(gè)字節(jié)必須是8位，每次傳輸?shù)淖止?jié)不受限制，每個(gè)字節(jié)必須有一個(gè)應(yīng)答為ACK。如果一接收器件在完成其他功能（如一內(nèi)部中斷）前不能接收另一數(shù)據(jù)的完整字節(jié)時(shí)，它可以保持時(shí)鐘線SCL為低，以促使發(fā)送器進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)接收器械準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)的其它字節(jié)并釋放時(shí)鐘SCL后，數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進(jìn)行。 數(shù)據(jù)傳送具有應(yīng)答是必須的。與應(yīng)答對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘脈沖由主控器產(chǎn)生，發(fā)送器在應(yīng)答期間必須下拉SDA線。當(dāng)尋址的被控器件不能應(yīng)答時(shí)，數(shù)據(jù)保持為高，

31、接著主控器產(chǎn)生停止條件終止傳輸。在傳輸?shù)倪^程中，當(dāng)用到主控接收器的情況下，主控接收器必須發(fā)出一數(shù)據(jù)結(jié)束信號(hào)給被控發(fā)送器，被控發(fā)送器必須釋放數(shù)據(jù)線，以允許主控器產(chǎn)生停止條件。合法的數(shù)據(jù)傳輸格式如下： I2C總線在開始條件后的首字節(jié)決定哪個(gè)被控器將被主控器選擇，例外的是“通用訪問”地址，它可以尋址所有期間。當(dāng)主控器輸出一地址時(shí)，系統(tǒng)中的每一器件都將開始條件后的前七位地址和自己地址比較。如果相同，該器件認(rèn)為自己被主控器尋址，而作為被控接收器或被控發(fā)送器則取決于R/W位。 I2C總線是各種總線中使用信號(hào)線最少，并具有自動(dòng)尋址，多主機(jī)時(shí)鐘同步和仲裁等功能很強(qiáng)的總線。因此，使用I2C設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)十分

32、方便、靈活、體積也小，在各類實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。 2.4 通信模塊 針對(duì)RS-232-C的不足，出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS－485的電氣標(biāo)準(zhǔn)就是其中的一種。RS－485是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會(huì)(EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點(diǎn)通訊標(biāo)準(zhǔn)。它采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸；最大傳輸距離可以達(dá)到1.2km；最大可連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達(dá)200mV；最大傳輸速率可達(dá)2.5Mb/s。由此可見，RS－485協(xié)議正是針對(duì)遠(yuǎn)距離、高靈敏度、多點(diǎn)通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)采用的就是RS485總線協(xié)議。 2.4.1 RS-485總線的特點(diǎn) 1）RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩

33、線間的電壓差為+（2―6）V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2―6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 2）RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 3）RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好?！　　　? 4）RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-

34、485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 RS-485總線的負(fù)載能力和通訊電纜長度之間的關(guān)系 在設(shè)計(jì)RS-485總線組成的網(wǎng)絡(luò)配置（總線長度和帶負(fù)載個(gè)數(shù)）時(shí)，應(yīng)該考慮到三個(gè)參數(shù)：純阻性負(fù)載、信號(hào)衰減和噪聲容限。純阻性負(fù)載、信號(hào)衰減這兩個(gè)參數(shù)，在前面已經(jīng)討論過，現(xiàn)在要討論的是噪聲容限（NoiseMargin）。RS-485總線接收器的噪聲容限至少應(yīng)該大于200mV。前面的論述者是在假設(shè)噪聲容限為0的情況下進(jìn)行的。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高總線的抗干擾能力，總希望系統(tǒng)的噪聲容限比EIARS-485標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的好一些。從下面的公式能看出總線帶負(fù)載的多少和通訊電纜長度之間的關(guān)系： Vend=0.8(Vdri

35、ver-Vloss-Vnoise-Vbias)(3) 其中：Vend為總線末端的信號(hào)電壓，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定時(shí)規(guī)定為0.2V；Vdriver為驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓（與負(fù)載數(shù)有關(guān)。負(fù)載數(shù)在5～35個(gè)之間，Vdriver=2.4V；當(dāng)負(fù)載數(shù)小于5，Vdriver=2.5V；當(dāng)負(fù)載數(shù)大于35，Vdriver≤2.3V）；Vloss為信號(hào)在總線中的傳輸過程中的損耗（與通訊電纜的規(guī)格和長度有關(guān)），由表1提供的標(biāo)準(zhǔn)電纜的衰減系數(shù)，根據(jù)公式衰減系數(shù)b=20lg(Vout/Vin)可以計(jì)算出Vloss=Vin-Vout=0.6V(注：通訊波特率為9.6kbps，電纜長度1km，如果特率增加，Vloss會(huì)相應(yīng)增大)；Vn

36、oise為噪聲容限，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定時(shí)規(guī)定為0.1V；Vbias是由偏置電阻提供的偏置電壓（典型值為0.4V）。 式（3）中乘以0.8是為了使通信電纜不進(jìn)入滿載狀態(tài)。從式（3）可以看出，Vdriver的大小和總線上帶負(fù)載數(shù)的多少成反比，Vloss的大小和總線長度成反比，其他幾個(gè)參數(shù)只和用的驅(qū)動(dòng)器類型有關(guān)。因此，在選定了驅(qū)動(dòng)器的RS-495總線上，在通信波特率一定的情況下，帶負(fù)載數(shù)的多少，與信號(hào)能傳輸?shù)淖畲缶嚯x是直接相關(guān)的。具體關(guān)系是：在總線允許的范圍內(nèi)，帶負(fù)載數(shù)越多，信號(hào)能傳輸?shù)木嚯x就越??；帶負(fù)載數(shù)據(jù)少，信號(hào)能傳輸?shù)木嚯x就發(fā)越遠(yuǎn)。 為使數(shù)據(jù)最大限度安全傳輸，通訊節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了錯(cuò)誤檢測(cè)，出錯(cuò)標(biāo)注和自檢

37、功能等強(qiáng)有力措施。錯(cuò)誤檢測(cè)措施包括：總線監(jiān)控（發(fā)送器對(duì)發(fā)送位電平與總線電平進(jìn)行比較）、CRC校驗(yàn)、位填充和消息幀校驗(yàn)。錯(cuò)誤檢測(cè)性能：所有全局性錯(cuò)誤均可被檢測(cè)；發(fā)送器局部錯(cuò)誤均可被檢測(cè)；消息中的多至5個(gè)的隨機(jī)分布錯(cuò)誤可被檢測(cè)；消息中奇數(shù)目位錯(cuò)誤可被檢測(cè)。未檢測(cè)出消息出錯(cuò)概率小于（消息出錯(cuò)率4.710－11）。本次設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)幀有13位二進(jìn)制數(shù)字組成，包括12位數(shù)據(jù)位、2位標(biāo)志位和1位奇偶校驗(yàn)位。 出錯(cuò)的消息由檢出到錯(cuò)誤的任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定。該消息被丟棄并自動(dòng)進(jìn)行重新發(fā)送。從檢測(cè)到錯(cuò)誤到下一個(gè)消息開始發(fā)送的恢復(fù)時(shí)間，若不存在新的錯(cuò)誤，最多為29個(gè)位時(shí)。 2.4.2 MAX485簡(jiǎn)介 MAX4

38、85接口芯片是Maxim公司的一種RS－485芯片。 采用單一電源+5V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－485電平的功能。其引腳結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。從圖中可以看出,MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單,內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)

39、送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100Ω的電阻?？梢源锌谌‰姡梢则?qū)動(dòng)max232與max485實(shí)現(xiàn)通信。沒加負(fù)載時(shí)電壓有5.16V，加負(fù)載后降制3V左右。 2.4.3串行口介紹 微型計(jì)算機(jī)主機(jī)與外部設(shè)備的連接，基本上使用了兩類接口；串行接口與并行接口。 并行接口是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳送，其特點(diǎn)是傳輸速度快，但當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時(shí)，導(dǎo)致了通信線路復(fù)雜且成本提高。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳

40、送，其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而大大降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。 串行通信本身又分為異步通信與同步通信兩種。 串行通信線路上傳送的是數(shù)字信號(hào)，表示傳送數(shù)字信號(hào)能力的指標(biāo)為數(shù)據(jù)速率(Data Rate)，其單位為bps(bit per second)，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制位數(shù)。 串行接口標(biāo)準(zhǔn)： 目前普遍采用的一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)是RS－232－C標(biāo)準(zhǔn)和RS-485標(biāo)準(zhǔn)。 串行口與并行口的比較 并行通信是把一個(gè)字符的各數(shù)位用幾條線同時(shí)進(jìn)行傳輸，傳輸速度快，信息率高。但它比串行通信所用的電纜多，故常用在傳輸距離較短（幾米至幾十米

41、）、數(shù)據(jù)傳輸率較高的場(chǎng)合 串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長度。其只要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信，但串行通信的速度比較慢。 在早期的PC系統(tǒng)中串口的物理連接方式有9針和25針兩種方式，通過額外的子卡擋板與電腦連接。隨著PC技術(shù)的發(fā)展，25針的串口逐漸被淘汰，目前串口都采用9針的連接方式直接集成在主板上。一般的PC主板都提供兩個(gè)串口。 標(biāo)準(zhǔn)的串口能夠達(dá)到最高115Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，而一些增強(qiáng)型串口如ESP(Enhanced Serial Port，增強(qiáng)型串口) 、Super ESP(Sup

42、er Enhanced Serial Port，超級(jí)增強(qiáng)型串口)等則能達(dá)到460Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。 并行接口簡(jiǎn)稱并口，也就是LPT接口，是采用并行通信協(xié)議的擴(kuò)展接口。并口的數(shù)據(jù)傳輸率比串口快8倍，標(biāo)準(zhǔn)并口的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps，一般用來連接打印機(jī)、掃描儀等。所以并口又被稱為打印口。 另外，串口和并口都能通過直接電纜連接的方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互連，在此方式下數(shù)據(jù)只能低速傳輸。多年來PC的串口與并口的功能和結(jié)構(gòu)并沒有什么變化。在使用串并口時(shí)，原則上每一個(gè)外設(shè)必須插在一個(gè)接口上，如果所有的接口均被用上了就只能通過添加插卡來追加接口。串、并口不僅速度有限，而且在使用上很不方便，例如不支持熱插拔

43、等。隨著USB接口的普及，目前都已經(jīng)很少使用了，而且隨著BTX規(guī)范的推廣，是必然會(huì)被淘汰的。 并口采用25針的雙排插口，除最普遍的應(yīng)用于打印機(jī)以外，還可用于連接掃描儀、ZIP驅(qū)動(dòng)器甚至外置網(wǎng)卡、磁帶機(jī)以及某些擴(kuò)展硬盤等設(shè)備。 2.5顯示模塊 發(fā)光二極管芯片進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管，符號(hào)管，米子管，矩陣管，電平顯示管等。常用的LED顯示器為8段（或7段，8段比7段多了1個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp段）。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。本設(shè)計(jì)采用共陰極的LED顯示器。發(fā)光二極管LED在工作時(shí)有兩種狀態(tài)，或者熄滅或

44、者點(diǎn)亮，把LED按照一定的結(jié)果排列就可以組成比較復(fù)雜的電路。當(dāng)某一個(gè)發(fā)光二極管導(dǎo)通的時(shí)候，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一條線被點(diǎn)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通就能顯示各種字符。 表3-6LED字形代碼表 顯示數(shù)字 dp g f e d c b a 端口輸出 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0X3FH 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0X06H 2 0 1 0 1 1 0 1 1 0X5BH 3 0 1 0 0 1 1 1 1 0X4FH 4 0 1 1 0 0 1 1 0 0X66

45、H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 0X6DH 6 0 1 1 1 1 1 0 1 0X7DH 7 0 0 0 0 0 1 1 1 0X07H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 0X7FH 9 0 1 1 0 1 1 1 1 0X6FH 控制數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)級(jí)的控制電路（也稱驅(qū)動(dòng)電路）有靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。即所有的數(shù)碼管使用一個(gè)專門的驅(qū)動(dòng)器，使各個(gè)數(shù)碼管逐個(gè)輪流受控顯示，它掃描的速度極快，就跟靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示的效果相同。 2.6報(bào)警電路 2.6.1聲光報(bào)警電路部分設(shè)計(jì)

46、 在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)發(fā)生故障或處于某種緊急狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能發(fā)出提醒人們警覺的報(bào)警信號(hào)或提示信號(hào)。 本設(shè)計(jì)中采用低音報(bào)警接口，蜂低音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)如下圖所示：2.6.2 555定時(shí)器簡(jiǎn)介： 555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。 555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容

47、，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)放電管T及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC/3和2VCC/3。 555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器A1的反相輸入端的電壓為2VCC/3，A2的同相輸入端的電壓為VCC/3。若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3，則比較器A2的輸出為1，可使RS觸發(fā)器置1，使輸出端OUT=1。如果閾

48、值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則A1的輸出為1，A2的輸出為0，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平。 555定時(shí)器是美國Signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5kΩ的電阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世界。目前，流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。 　555定時(shí)器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。 　兩個(gè)比較器C1和C2各有一個(gè)輸入端連接到三個(gè)電阻R組成的分壓器上，比較器的輸出接到RS觸發(fā)器上。此外還有輸出級(jí)和放

49、電管。輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。 比較器C1和C2的參考電壓分別為UA和UB，根據(jù)C1和C2的另一個(gè)輸入端——觸發(fā)輸入和閾值輸入，可判斷出RS觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。當(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)，RS觸發(fā)器被強(qiáng)制復(fù)位。若無需復(fù)位操作，復(fù)位端應(yīng)接高電平。 2.7電源模塊 電源由220V交流電經(jīng)變壓器變壓再經(jīng)過整流濾波電路轉(zhuǎn)化成直流電供系統(tǒng)使用，為了防止電路內(nèi)部干擾過多，而將數(shù)字電路和模擬電路隔離，所以需要兩對(duì)電源分別對(duì)CPU、MAX485等芯片和聲音報(bào)警電路等模擬說出量單獨(dú)供電。 它的電路連接如下圖： 第三章 軟件設(shè)計(jì) 3.1．K

50、eil C51軟件簡(jiǎn)介 單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案

51、，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令編譯者事半功倍。 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí) 3.1.1.系統(tǒng)概述 Keil C51是美國Kei

52、l Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。 3.1.2.Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是

53、C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。 3.1.3.Keil C51工具包各部分功能及使用簡(jiǎn)介 一、

54、C51與A51 (1) C51 C51是C語言編譯器，其使用方法為： C51 source file[編譯控制指令]或者C51 @ command file 其中source file為C源文件(.C)。大量的編譯控制指令完成C51編譯器的全部功能。包控C51輸出文件C.LST，.OBJ，.I和.SRC文件的控制。源文件(.C)的控制等，詳見第五部分的具體介紹。 而Command file為一個(gè)連接控制文件其內(nèi)容包括：.C源文件及各編譯控制指令，它沒有固定的名字，開發(fā)人員可根據(jù)自己的習(xí)慣指定，它適于用控制指令較多的場(chǎng)合。 (2) A51 A51是匯編語言編譯器，使用

55、方法為： A51 source file[編譯控制指令] 或A51 @ command file 其中source file為匯編源文件(.asm或.a51)，而編譯控制指令的使用與其它匯編如ASM語言類似，可參考其他匯編語言材料。 Command file同C51中的Command file類似，它使A51使用和修改方便。 二、L51和BL51 (1) L51 L51是Keil C51軟件包提供的連接/定位器，其功能是將編譯生成的OBJ文件與庫文件連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)，其使用方法為： L51 目標(biāo)文件列表[庫文件列表] [to output f

56、ile] [連接控制指令] 或 L51 @Command file 源程序的多個(gè)模塊分別經(jīng)C51與A51編譯后生成多個(gè)OBJ文件，連接時(shí)，這些文件全列于目標(biāo)文件列表中，作為輸入文件，如果還需與庫文件(.LiB)相連接，則庫文件也必須列在其后。Output file為輸文件名，缺少時(shí)為第一模塊名，后綴為.ABS。連接控制指令提供了連接定位時(shí)的所有控制功能。Command file為連接控制文件，其具體內(nèi)容是包括了目標(biāo)文件列表，庫文件列表及輸出文件、連接控制命令，以取代第一種繁瑣的格式，由于目標(biāo)模塊庫文件大多不止1個(gè)，因而第2種方法較多見，這個(gè)文件名字也可由使用者隨意指定。 (2) B

57、L51 BL51也是C51軟件包的連接/定位器，其具有L51的所有功能，此外它還具有以下3點(diǎn)特別之處： a. 可以連接定位大于64kBytes的程序。 b. 具有代碼域及域切換功能(Code Banking & Bank Switching) c. 可用于RTX51操作系統(tǒng) RTX51是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)的編程模式，甚至不必用main( )函數(shù)，單片機(jī)系統(tǒng)軟件向RTOS發(fā)展是一種趨勢(shì)，這種趨勢(shì)對(duì)于186和386及68K系列CPU更為明顯和必須，對(duì)8051因CPU較為簡(jiǎn)單，程序結(jié)構(gòu)等都不太復(fù)雜，RTX51作用顯得不太突出，其專業(yè)版軟件PK51軟件包甚至不包括

58、RTX51Full，而只有一個(gè)RTX51TINY版本的RTOS。RTX51 TINY適用于無外部RAM的單片機(jī)系統(tǒng)，因而可用面很窄，在本文中不作介紹。Bank switching技術(shù)因使用很少也不作介紹。 三、 DScope51，Tscope51及Monitor51 (1) dScope51 dScope51是一個(gè)源級(jí)調(diào)試器和模擬器，它可以調(diào)試由C51編譯器、A51匯編器、PL/M-51編譯器及ASM－51匯編器產(chǎn)生的程序。它不需目標(biāo)板（for windows也可通過mon51接目標(biāo)板），只能進(jìn)行軟件模擬，但其功能強(qiáng)大，可模擬CPU及其外圍器件，如內(nèi)部串口，外部I/O及定時(shí)器等，能

59、對(duì)嵌入式軟件功能進(jìn)行有效測(cè)試。 其使用方法為： DS51[debugfile][INIT(initfile)] 其中debugfile是一個(gè)Hex格式的8051文件，即待調(diào)試的文件其為可選的，可在進(jìn)入dScope51后用load命令裝入。 Initfile為一個(gè)初使化文件，它在啟動(dòng)dScope51后，在debugfile裝入前裝入，裝有一些dScope的初使化參數(shù)及常用調(diào)試函數(shù)等。下面是一個(gè)dScope.ini文件(for dos)的內(nèi)容： Load ..\..\ds51\8051.iof Map 0,0xffff dScope51 for Windows則直接用鼠

60、標(biāo)進(jìn)入，然后用load裝入待調(diào)文件。 (2) tScope51 與dScope51不同的是Scope51必須帶目標(biāo)板，目前它可以通過兩種方式訪問目標(biāo)板。(1) 通過EMul51在線仿真器，tScope51為該仿真器準(zhǔn)備了一個(gè)動(dòng)態(tài)連接文件EMUL51.IOT，但該方法必須配合該仿真器。(2) 通過Monitov51監(jiān)控程序，這種方法是可行的，tScope51為訪問Monitor51專門帶有MON51.IOT連接程序，使用時(shí)可通過串口及監(jiān)控程序來調(diào)試目標(biāo)板。 其使用方法為： TS51[INIT(file_name.ini)] 其中file_name.ini為一個(gè)初使化文件。

61、 進(jìn)入TS51后，必須裝入IOT文件，可用的有MON51.IOT及EMUL51.IOT兩種，如裝入MON51.IOT： Load.C:\C51\TS51\MON51.IOT CPUTYPE(80517) 可惜的是tScope51只有for Dos的版本。 (3) Monitor 51 Monitor51是一個(gè)監(jiān)控程序通過PC機(jī)的串口與目標(biāo)板進(jìn)行通信，Monitor操作需要MON51或dScope51 for Windows,后面部分將對(duì)Monitor51做較為詳細(xì)的介紹。 四、 Ishell及uVision (1) Ishell for Dos 這是一個(gè)for Do

62、s的IDE，直接在命令行鍵入Ishell，則進(jìn)入該環(huán)境，它使用簡(jiǎn)單方便。其命令行與DOS命令行具有同樣的功能，對(duì)單模塊的Project直接由菜單進(jìn)行編譯連接，對(duì)多模塊的project。則通過批處理，BAT文件進(jìn)行編譯連接，然后通過菜單控制由dScope51或tScope51對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，因?yàn)槭莊or dos的，不做太詳細(xì)介紹。 (2) uVision for Windows uVision for Windows是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows應(yīng)用程序，它是C51的一個(gè)集成軟件開發(fā)平臺(tái)，具有源代碼編輯、project管理、集成的make等功能，它的人機(jī)界面友好，操作方便，是開發(fā)者的首選，具

63、體配置及使用見第五部分。 3. 2. Keil C51軟件使用詳解 3.2.1. Keil C51編譯器的控制指令 C51編譯器的控制指令分為三類：源文件控制類，目標(biāo)文件控制類及列表控制類。 一、 源文件控制類 NOEXTEND：C51源文件不允許使用ANSI C擴(kuò)展功能。 DEFINE(DF)：定義預(yù)處理(在C51命令行)。 二、 目標(biāo)文件(Object)控制類： COMPACT LARGE SMALL 選編譯模式 DEBUG(DB) 包含調(diào)試信息，以供仿真器或dSCope51使用。 NOAMAKE(NOAM) 禁止AutoMake信息記錄 NOR

64、EGPARMS 禁止用寄存器傳遞參數(shù) OBJECTEXTEND(OE) Object文件包含附加變量類型信息 OPTIMIZE(OT) 指定優(yōu)化級(jí)別 REGFILE(RF) 指定一個(gè)寄存器使用的文件以供整體優(yōu)化用 REGISTERBANK(RB) 指定一個(gè)供絕對(duì)寄存器訪問的寄存器區(qū)名 SRC 不生成目標(biāo)文件只生成匯編源文件 其它控件不常用。 三、 列表文件(listing)控制類： CODE(CD)：向列表文件加入?yún)R編列表 LISTINCLUDE(LC)：顯示include文件 SYMBOLS(SB)：列表文件包括模塊內(nèi)所有符號(hào)的列表 WARNING

65、LEVEL(WL)：選擇“警告”級(jí)別 四、 dScope51的使用 1. dScope51 for Dos 總的來說dScope51具有以下特性： l 高級(jí)語言顯示模式 l 集成硬件環(huán)境模擬 l 單步或“GO”執(zhí)行模式 l 存儲(chǔ)器、寄存器及變量訪問 l Watch表達(dá)式之值 l 函數(shù)與信號(hào)功能 下面，具體說明在進(jìn)入dScope51 for Dos之后，如何實(shí)現(xiàn)上述功能，dScope51采用下拉菜單格式和窗口顯示控制，共有l(wèi)anguage、serial、exe、register四個(gè)窗口，其中exe為命令行窗口，language為程序窗口，serial為串口

66、窗，register為寄存器窗。 (1) 高級(jí)語言顯示模式 單擊主菜單中的“View”，第一欄中的三條命令“High level”、“Mixed”、“Assembly”分別對(duì)所裝入的程序按照“高級(jí)”、“混合級(jí)”及“匯編級(jí)”三種方式顯示，以方便調(diào)試使用。 (2) 集成硬件環(huán)境模擬顯示 主菜單中“Peripheral”各條能顯示模擬硬件環(huán)境的狀態(tài)，其中： i/o Port：顯示各I/O口之值，對(duì)8031而言SFR中的P1、P2、P3、P0與引腳之值分別列出： Interrupt：顯示5個(gè)中斷源的入口模式是否允許，優(yōu)先級(jí)等中斷狀態(tài)。 Timer：顯示各定時(shí)/計(jì)數(shù)器的模式，初始值狀態(tài)等。 int Message：中斷信息允許，如為允許(“>>”出現(xiàn))，則當(dāng)中斷申請(qǐng)時(shí)，顯示中斷源信息。比如當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)會(huì)顯示： “interrupt Timer 0 occured”等 A/D converter： 顯示A/D轉(zhuǎn)換器狀態(tài)無時(shí)，則提示“無”。 Serial：串口信息顯示，包括串口模式、波特產(chǎn)等 Other：其它器件，如為8