地下车库排风无线监测系统设计

地下车库排风无线监测系统设计内容摘要：

Intel 和 Philips的历史功绩。 单片机是嵌入式系统的独立发展之路 ，向 MCU 阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了 SOC 化趋势。 随着微电子技术 、 IC 设计、 EDA 工具的发展，基于 SOC 的 单片机应用系统设计 会有较大的发展。 因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。 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 [15]。 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 、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度 、硬度、元素、压力等物理量的测量。 采黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） — 8— 用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或 数字电路 更加强大。 例如精密的测量设备（ 功率计 ， 示波器 ，各种分析仪）。 （ 2）在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。 例如工厂流水线的智能化管 （ 3）在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他 音响 视频器材、再到 电子秤 量设备，五花八门，无所不在。 （ 4）在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型 程控交换机 、楼宇自动通 信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信， 无线电 对讲机等。 （ 5）单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 （ 6）在各种大型电器中的模块化应用 某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了 解其内部结构。 如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。 如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于 ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。 在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。 （ 7）单片机在汽车设备领域中的应用 单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于 CAN总线的汽车发动机智能电子控制器， GPS 导航系统， abs 防抱死系统，制 动系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） — 9— AT89S52 芯片简介 单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（ CPU） ,随机存取数据存储器（ RAM），只读程序存储器（ ROM），输入输出电路（ I/O 口），可能还包括定时计数器，串行通信口（ SCI），显示驱动电路（ LCD 或 LED 驱动电路），脉宽调制电路 (PWM)，模拟多路转换及 A/D 转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然 而很完善的计算机系统。 这些电路能在软件的控制下准确快速的完成程序设计者事先规定的任务。 总的而言单片机的特点可以归纳为以下几个方面：集成度高、存储容量大、外部扩展能力强、控制功能强、低电压、低功耗、性能价格比高、可靠性高这几个方面 [17]。 单片机有着微处理器所不具备的功能，它可以独立地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能这就是单片机的最大特点。 然而单片机又不同于单板机，芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果赋予它特定的程序，它便是一个最小的、完整的微机控制系统 [16]。 它与单板机或个 人电脑有着本质的区别，单片机属于芯片级应用，需要用户了解单片机芯片的结构和指令系统以及其它集成电路应用技术和系统设计所需要的理论和技术，用这样特定的芯片设计应用程序，从而使芯片具备特定的智能。 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 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 AT89S51 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 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用 [17]。 AT89S51 具有如下特点： 40 个引脚， 8k Bytes Flash 片内程序存储器， 256 bytes的随机存取数据存储器（ RAM）， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）口， 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断， 2 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个 全双工串行通信口，看门狗（ WDT）电路，片内时钟振荡器 [16]。 引脚图如图 1 此外， AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行 口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求 [17]。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） — 10— 图 1 单片机管脚图 主要功能特性 : 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写 (1000 次） ISP Flash ROM 32 个双向 I/O 口 工作电压 2 个 16 位可编程定时 /计数器 时钟频率 033MHz 全双工 UART 串行中断口线 256x8bit 内部 RAM 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗（ WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 ISP 字节和分页编程 双数据寄存器指针 AT89S52 单片机引脚介绍 : 引脚如图 一 所示，以下是各引脚的说明。 VCC： AT89S52 电源正端输入，接 +5V。 VSS：电源地端。 XTAL1：单芯片系统时钟的反向放大器输入端。 黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文） — 11— XTAL2：系统时钟的 反向放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统皆可以工作了，此外可以在两个引脚与地之间加入20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 RESET： AT89S52 的重置引脚，高电平工作，当要对晶片重置时，只要对此引脚点评提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间， AT89S51 便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器内容均被设成已知状态，并且至地址 0000H 处开始读入程序代码而执行程序。 EA/VDD：“ EA”为英文“ External Access”的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当引脚为低电平后，系统会调用外部的程序代码（存于外部EPROM 中）来执行程序。 因此在 8031 及 8032 中， EA 引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。 如果使用 8751 内部程序空间时，引脚要接成高电平。 此外，在将程序代码烧录至 8751 内部 EPROM 时，可以利用此引脚来输入 21V 的烧录高压（ VDD）。 PORT0（ ― ）：端口 0 是一个 8 位宽的开路电极（ Open Drain）双向输出入端口，共有 8 个位， 表示位 0， 表示位 1，依 此类推。 其他三个 I/O 端口（ P P P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路， P0 在当做 I/O 用时可以推动 8 个 LS 的 TTL 负载。 如果当 EA 引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器）， P0 就以多工方式提供地址总线（ A0― A7）及数据总线（ D0― D7）。 设计者必须外加一个锁存器将端口 0 送出的地址锁住成为 A0― A7，再配合端口 2 所送出的 A8― A15 合成一个完整的 16 位地址总线，而定位地址到 64K 的外部存储器空间。 PORT1(― )：端口 1 也是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出 缓冲器可以推动 4 个 LS TTL 负载，若将端口 1 的输出设为高电平，使是由此端口来输入数据。 如果是使用 8052 或是 8032 的话， 又当作定时器 2 的外部缓冲输入脚，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中断输入的触发引脚。 PORT2(― )：端口 2 是具有内部提升电路的双向 I/O 端口，每一个引脚可以推动 4 个 LS 的 TTL 负载，同样地，若将端口 2 的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。 P2 除了当做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线 的高字节 A8― A15，这个时候 P2 便不能当做 I/O 来使用了。 PORT3（ ― ）：端口 3 也具有内部提升电路的双向 I/O 端口，其输出缓冲器可以推动 4 个 TTL 负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。 其引脚分配如下： ： RXD,串行通信输入。 ： TXD,串行通信输出。