光电型烟雾探测报警系统.doc

题目：光电型烟雾探测报警系统系 （部）：信息科学与技术系专 业 班：光信息科学与技术0305班姓 名：高 峰学 号：20031182159指导教师：胡德明2007 年 3 月1毕业设计（论文）开题报告姓名高峰专业班光信息科学与技术0305班系别信息科学与技术指导教师胡德明同组姓名课题名称光电型烟雾探测报警系统国内、外现状及研究概况：随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元器件已及其所构成的相关功能单元已逐渐被功能更强大，性能更稳定，使用更方便的集成电路所取代。由集成电路构成的各种自动控制，自动测量，自动显示电路遍及各种电子产品和设备，单片微型计算机简称为单片机，又称为微控制器，是微型计算机的一个重要分支。而用于控制网络智能化的设计常采用单片机来实现。研究目标、内容、难点及关键：研究目标：基于单片机的用于各类建筑中进行火灾探测和报警。研究内容：以Intel MCS-51系列单片机AT89C51为核心，采用烟传感器和温度传感器对异常状况进行多角度监测，通过专用的声光报警系统进行报警，接口电路来进行一系列灾后动作。难点及关键：如何增加报警系统的可靠性和稳定性。另外如何使设计成本最低化也是课题的关键之一。研究方法与实施计划：研究方法：以图书馆查资料和网上找资料为主，在老师的指导下完成研究。实施计划：第13周查资料写开题报告；49周收集资料，做资料整理工作； 1015周组织资料，写出论文； 1619周论文定稿，准备答辩。完成该课题所存在的困难及要求：主要困难是光电型烟雾报警系统的资料图书馆和网上都太少，搜集资料有一定的困难。指导教师（签字）同组设计者（签字）教研室主任（签字）二 年 月 日光电型烟雾探测报警系统The Detecting Smoke and Alarming Based on Opti-electrical Principle摘 要该设计是有单片微机控制的火灾自动探测报警控制器，将烟传感器及温度传感器接入单片微机，经微机运算和逻辑判断，经专用声光报警集成电路来进行火灾报警，异常（烟感，温感其中之一动作）报警，故障报警及引爆控制，消防一体化。由于单片机集成度较高，故该设计具有结构简单，可靠性好，成本低等优点。由于现代建筑事业的快速发展，在现代建筑中要求具有火灾报警以至自动消防系统，基于此目的，采用了AT89C51单片机以及8279芯片等进行设计，大大提高了系统的智能化和反应速度。且本设计可同时用于监测多个区域，其工作原理与本文所介绍内容基本相同。由于本设计所针对的场合的原因,所以对灭火剂的选择有非常严格的要求,即能够在喷放以后迅速接近火源并把其与空气隔绝，达到灭火的目的，七氟丙烷就是很好的灭火剂。本设计为基于单片机的火灾报警系统，用于各类建筑中进行火灾探测和报警。它以Intel公司的MCS-51系列单片机AT89C51为核心，采用烟传感器和温度传感器对异常状况进行多角度监测，通过专用的声光报警系统进行报警，接口电路来进行一系列灾后动作。关键字：AT89C51单片机；8279芯片；传感器；火灾报警AbstractThis design has the fire automatic-detection which the monolithic microcomputer controls to report to the police the controller, turns on the smoke sensor and the temperature sensor the monolithic microcomputer, after microcomputer operation and logical judgement, Reports to the police the integrated circuit after the special-purpose acousto-optics to carry on the fire to report to the police, exceptionally (smoke feeling, the warm feeling one of them movement) reports to the police, the breakdown reports to the police and the ignition control, the fire integration. Because monolithic integrated circuit integration rate higher, therefore this design has the structure simply, reliability good, the cost is low and so on the merit.As a result of the modern architecture enterprise fast development, the request has the fire in the modern architecture to report to the police down to the automatic fire prevention system, based on this goal, has used the AT89C51 monolithic integrated circuit as well as 8,279 chips and so on carries on the design, greatly enhanced the system intellectualization and the reaction rate. Also this design may simultaneously use in to monitor many regions, its principle of work and this article introduced the content basic is same.Because this design aims at situation reason, therefore has the extremely strict request to the fire-extinguishing choice, namely will be able to spurt later rapidly to approach the fire hazard and it with the air isolation, achieved the fire fighting the goal, seven propyl fluoride will be the very good fire-extinguishing.Keywords: AT89C51 monolithic integrated circuit;8,279chips ;The fire reports 目 录摘要IAbstractII绪论11 系统硬件电路设计31.1 系统硬件组成及工作原理31.2 传感器41.2.1 数字温度传感器41.2.2 离子感烟传感器82.3 主机电路及键盘显示电路112.3.1 AT89C51的结构及特点111.3.2 Intel8279芯片及键盘显示电路232.4 8279与单片机的接口282.5 报警接口电路292 噪声及其抑制312.1噪声的种类及来源312.2 噪声抑制31结论33致谢34参考文献35绪 论随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元器件已及其所构成的相关功能单元已逐渐被功能更强大，性能更稳定，使用更方便的集成电路所取代。由集成电路构成的各种自动控制，自动测量，自动显示电路遍及各种电子产品和设备，单片微型计算机简称为单片机，又称为微控制器，是微型计算机的一个重要分支。单片机是上个世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一个硅片的器件。80年代以来，单片机发展迅速，各类新产品不断涌现，出现了许多高性能新型机种，现已成为自动化和各类控制领域的支柱产业之一。本设计为基于单片机的火灾报警系统，用于各类建筑中进行火灾探测和报警。它以Intel公司的MCS-51系列单片机AT89C51为核心，采用烟传感器和温度传感器对异常状况进行多角度监测，通过专用的声光报警系统进行报警，接口电路来进行一系列灾后动作。本设计共分二章：第一章为系统硬件电路设计，第二章为噪声种类及其抑制。然后是全篇结论和附录，附录中含有本设计的经济技术分析，英文资料及其汉语翻译。该设计可以具有以下功能及要求： 装置对火灾能自动探测报警和控制。 装设感烟传感器及感温的数字温度传感器，能对室内的烟雾及温度的突变进行报警。 对传感器的布线故障、内部元件的损坏能进行声、光报警。 如果两个传感器中有一个动作表示室内有异常现象(如烟雾浓度过大或室内温差大于设定值)，装置能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理。 如烟感、温感同时动作，说明有火灾，装置能发出火灾报警。 故障、异常、火灾报警声音各不相同，有明显的区别。 总的来说系统由五个大的部分组成：前向通道部分，主机电路部分，报警接口电路部分，灭火执行部分和人机对话部分。 该系统的前向通道由两个部分组成。一部分是由离子烟感传感器进行信号采集，通过放大电路进行信号放大，然后进行开关量转换；另一部分则由于本设计基于简化设计方案，节能和使所设计的系统的稳定性更好的原则采取了一种10位低功耗数字温度传感器，而改变了传统的传感器-运放-A/D转换的思路，由传感器与主机直接相连。主机电路部分采用AT89C51单片机。报警接口电路主要完成三种报警声，光显示，除此之外还有控制灭火器的功能。经过单片机处理的信号会根据信号的种类进入接口电路的不同部分，进而由接口电路根据所接收到的信号种类来进行后续动作。人机对话部分采用了与AT89C51接口实现方便的Intel8279芯片。8279是专用键盘，显示控制芯片，能对芯片进行自动扫描；识辨键盘上按下键的键号，可充分提高CPU的利用效率。借于此，工作人员可以在发生任何一种情况的时候，及时采取相应的控制措施。在设计的最后将对在单片机设计任务中的干扰问题进行探讨。总之，该系统是根据目前市场对精度，稳定性和结构简化上的要求进行设计的。其中数字温度传感器的采用就很好的体现了这一点。1 系统硬件电路设计在本章中，将对本设计所采用的两种传感器，AT89C51单片机，8155寄存器以及键盘显示电路中所采用的Intel8279芯片逐个进行论述。1.1 系统硬件组成及工作原理系统的硬件组成如图2-1。离子感烟传感器开关量转换及放大AT89C518279键盘显示数字温度传感器接口电路灭火控制部分图1-1 系统组成结构框图系统工作时，各个端口的离子感烟传感器和数字温度传感器同时工作。其中各个离子感烟传感器将采集到的烟雾信号通过开关量转换送往放大电路进行放大输出，进入主机电路，这些就是前面提到的前向通道电路所包含的主要部分。信号经过AT89C51单片机处理后，由单片机根据内部所设定的程序进行信号输出，共有三种信号模式，即火灾（两种传感器同时动作），异常（只有一个传感器动作）和故障。这些信号进入接口电路，由该电路进行报警或者别的动作467。与此同时，单片机把处理过的信号通过人机对话系统显示出来，由工作人员根据不同的情况通过键盘来进行不同的操作。本系统的键盘显示电路采用了Intel8279芯片。8279是专用键盘，显示控制芯片，能对显示自动扫描；能识别键盘上按下键的键号；可充分提高CPU的工作效率；8279与AT89C51接口方便。一旦发生火灾情况，在接口电路中进行了继电器设置，该电路可以通过触发电路使继电器闭合，进而使得驱动电路得以运行，从而达到驱动电动机控制灭火器和关机等一系列动作的目的。1.2 传感器本节将对该系统所采用的两种传感器的功能，特点及其在设计中的作用进行详细的介绍。1.2.1 数字温度传感器该数字温度传感器内部包括一个带隙温度传感器和一个10位A/D转换器，精度可达0.25，是LM75的升级替换产品。广泛应用于个人计算机、电子测试设备、办公设备、家用电器、过程控制等场合。其优点就是完全打破传统的设计模式:传感器-运放-A/D转换，从而大大简化了设计方案，提高了电路的可靠性，轻松地实现标度变换过程。根据该设计所在工作环境的要求，可采用AD7416元件进行温度检测。 其工作主要参数如下：接口方式：I2C/SM BUS测量范围：-30125超温指示：有最大并联数：8工作电压：5V转换时间：400s其引脚排列如图1-2所示，引脚说明如表1- 1。8SDA1+VDD 7SCL2AD7416A06OTI3A15GND4A2图1-2 AD7416引脚图 图1-3 AD7416功能框图（1） 器件的主要组成器件功能框图如图1-3所示。由带隙温度传感器、10位A/D转换器、温度寄存器、可设点比较器、故障排队计数器等组成。 带隙温度传感器和10位A/D转换器传感器将温度转换成电压，再由A/D转换器转换成10位数字量送温度值寄存器。A/D转换器的一次转换时间约400s。 温度值寄存器 温度值寄存器是一个16位只读寄存器，它的高10位D15D6由A/D转换器送来的数字量以补码格式储存，低6位D5D0未用，如表1-2。温度数据格式见表1- 3（小数点在D8、D7之间）。该表中显示了A/D转换器的全部理论范围128至+127。实际应用中，温度的测量范围将取决于器件的正常工作温度范围，表中所列的数据为理论工作范围中的一些典型值。 可设点比较器它对实际测量温度与预先设定的高（TOTI ）和低（THYST ）门限（寄存在图1-3中所示的上、下限寄存器中）进行比较，并在超温指示输出端（OTI）输出一个指示信号。OTI输出端需一个外部上拉电阻，通常为10k。图1-4是一简单的风扇控制器，当温度超过80时它将接通冷却风扇，而在温度降到75时关断风扇。 故障排队计数器 为了避免在噪声环境下的误触发，器件提供了一个故障排队计数器。例如，如果故障排队设置为4，则必须连续4次的测量温度大于TOTI（或小于THYST），OTI才输出有效。任何打断了这种持续的读操作将复位故障排队计数器，所以如果有三次读数大于TOTI，接着有一次读数小于TOTI，则故障排队计数器将被复位而不会触发OTI。表1- 1 引脚说明引脚名称说 明GNDASVDDSCLOTISDAA2A0DINSCLK电源地逻辑输入,从三个I2C地址中选其一的地址输入正电源电压，2.75.5V串行总线时钟超温掉电输出（漏极开路）数字I/O。双向数据串行总线，漏极开路输出串行总线地址可编程的低3位串行数据输入串行时钟输入表1-2 温度值寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D0B9B8B7B6B5B4B3B2B1B0未用 工作地址 AD7416的地址由A0、A1、A2决定，地址格式为：1001 A2A1A0 R/W。表1-3 温度数据格式温度数字量输出12810 0000 000012510 0000 110010010 0111 00007510 1101 01005011 0011 10002511 1001 11000.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+100 0001 01000+250 0011 00100+500 0110 01000+750 1001 01100 +1000 1100 10000+1250 1111 10100+1270 1111 11100 图1-4 风扇控制器 多个数字温度传感器并用由于该设计的报警器在实际应用中多同时应用与多个区域，所以有必要对多个数字温度传感器并用的电路进行描述。图1-5表示了8个AD7416并联的电路。 图1-5 8个AD7416并联电路 1.2.2 离子感烟传感器 感烟传感器采用离子感烟传感器。图1-7（a）为离子感烟传感器原理图，图2-7（b）为工作电压波形图。它由检查电离室1，补偿电离室2，信号放大回路3，开关转换回路4，以及火灾模拟检查回路5，故障自动监测回路6等组成。当无烟时补偿室和检查室两端电压几乎相等，当有烟进入检查室时，使电离电荷迁移速度降低，信号放大回路3火灾模型检查电路5开关转换电路4故障自动检查电路612D地线C信号线B检查线A电源线（a） 离子感烟传感器原理图检查信号线（正常）a）b）信号线（故障）c）信号线（异常）d） （b）工作电压波形图图1-7离子感烟传感器原理及波形 电离电流减少，检测室的等效阻抗保持不变，因而引起电离室分压比的变化，在信号放大回路输入端产生电压V，此电压增加到一定值时，开关转换电路即动作，发出报警信号并使确认灯亮。为了防止传感器至控制器间发生电路断线，接触不良，传感器丢失等问题发生，设有故障自动监测回路。当发生上述情况之一时，故障监测电路动作并发出报警信号，为防止探测器内部元件损坏而引起失误。传感器设有火灾模拟检查回路，定期通以电平，在信号端应有信号发生，否则应报传感器故障。 由图1-7（b）工作电压波形图知道在传感器检查线上加以矩形电压波形，如传感器正常则信号线上电平与检查线波形相同如图1-7（b）。如传感器内部器件有损坏，或有断线发生则不管检查线上电压如何变化，信号线皆无电压，此即为故障状态。而当检查线无电平输入时，信号线扔有输出则表面烟感已经动作，即室内处于异常状态。 图1-8 离子烟感传感器电路原理离子烟感传感器电路原理图如图1-8所示，当火灾发生时，检测电离室两端电压增加，当达到一定值时，场效应管导通，由其漏极（D）耦合到三极管BG1进行放大输出。当烟雾达到一定浓度，BG1的输出电压达到某一值时，通过起门限作用的稳压二极管DW触发BG3导通，从而使报警器送来的+24V电源经过BG3与报警部位信号指示灯构成导通回路而达到报警的目的。因而确认灯在BG3的集电极上与BG3串联，所以，当BG3导通时，确认灯L点亮，证明探测器已经工作。由BG1，BG2两只三极管组成正反锁电路。当BG1基极从场效应管漏极取得高电位以后，开始导通，此时BG2的基极电位被拉下，变成低电位从此BG2导通，向BG1基极注入一个大电流，因此，即便场效应管截止，BG1照常能导通，从而使烟探测器有记忆功能。稳压管Dw是接在BG3基极回路中起门限作用，以防烟雾值不到需要值而发生报警。C2是接在BG1基极回路中的一个延时电容。它可以防止瞬间即过的烟尘使传感器动作，对于持续不断的而又达到一定浓度的烟雾能即时报警。二极管D4是为C2通过R4放电而设置的。BG4的基极接在电源线上，集电极接在检查线上，射极接在信号线上，是一个有源三端三极管。当与报警器接成回路时，BG4是导通的，当传感器接触不良，传感器被取走或是发生断线故障，则BG4不能为传感器提供报警信号，从而发出故障报警信号，实现了故障自动监测的作用。为了及时了解探测器元件是否损坏，则在二极管D2与电阻R2之间通过D3二极管增加了一根检查线，它可以由报警器加入检查周期电压，启动场效应管工作一样，如传感器元件是好的则信号线上有信号输出，否则，无信号输出，说明有故障即故障报警，这就是火灾模拟检查电路。2.3 主机电路及键盘显示电路本设计采用了AT89C51型单片机作为系统主机。AT89C51的P1口与第五节中的接口电路连接。P1.0，P1.1位与烟感，温感信号线相接，微机可通过P1.0，P1.1位采集烟感和温感信号，P1.2位为故障位，各指示灯控制信号以实现在故障报警时故障位置（是温感？还是烟感？）的指示。P1.3位为检查信号，由微机不断的发送一矩形波电平，构成检查和探测两个周期，P1.4位为电源控制线。P1.5，P1.6，P1.7位分别为故障、异常、火灾报警控制线。键盘显示电路部分采用了Intel8279芯片。2.3.1 AT89C51的结构及特点AT89C51以微处理器为核心，通过总线将各种外围设备连接在一起，各个部件间的数据和信息都通过总线传送，这样使其扩展容易，而且AT89C51抗干扰能力强，指令丰富，编程容易。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统产品兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。（1） 功能特性概述AT89C51提供以下标准功能：4k字节可重擦写Flash闪速存储器，128*8字节内部RAM，32个可编程I/O口线，2个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作方式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VCCP0.0P0.2P0.1P0.4P0.3P0.5P0.7P0.6一一EAALE一一PSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0XTAL2XTAL1GND图1-9 引脚图（2） AT89C51方框图:图1-10 AT89C51方框图（3） 引脚功能说明:Vcc：电源电压GND：地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出个电流（Iil）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出个电流（Iil）。Flash编程和程序校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”是，它们被内部上拉电阻拉到高并可作为输入端口。此时被外部拉底的P3口将用上拉电阻输出电流。表1-4 P3口第二功能表端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）此外，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器是将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN:程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。（4） 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和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图1-11。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1，C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1，C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡器工作的稳定性，起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF 10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF 10pF。 内部振荡电路 外部振荡电路图1-11 振荡电路用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图1-11右图所示。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。（5） 空闲节电模式：在空闲工作模式状态，CPU自身处于睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，同时将片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容冻结。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。由硬件复位终止空闲状态只需两个机器周期有效复位信号，在此状态下，片内硬件禁止访问内部RAM，但可以访问端口引脚，当用复位终止空闲状态方式时，为避免可能对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。（6） 掉电模式：在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器，但不改变RAM中的内容，在Vcc恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间使振荡器重新启动并稳定工作。空闲和掉电模式下，各端口引脚状态如表1-5所示。表1-5 空闲和掉电模式外部引脚状态模式程序存储器ALEPSENP0P1P2P3空闲模式内部11数据数据数据数据空闲模式外部11浮空数据地址数据掉电模式内部00数据数据数据数据掉电模式外部00浮空数据数据数据（7） 程序存储器的加密：AT89C51有3个程序加密位，可对芯片上的3个加密位LB1，LB2，LB3进行编程（P）或不编程（U）来得到如表1-6所示功能： 表1-6 加密位保护功能表 程序加密位 保护类型LB1LB2LB31UUU无程序保护功能2PUU禁止从内部存储器取代码字节执行外部存储器的MOVC指令。复位时，EA被采样并锁存，禁止对Flash存储器进一步编程。3PPU除与方式2功能相同外，同时禁止校验4PPP除与方式3功能相同外，同时禁止外部执行注：表中的U-表示未编程，P-表示编程当加密位LB1被编程时，在复位期间，EA端的逻辑电平被采样并锁存，如果单片机上电后一直没有复位，则锁存起的初始值是一个随机数，且这个随机数会一直保存到真正复位为止。为使单片机能正常工作，被锁存的EA电平值必须与该引脚当前的逻辑电平一致。此外，加密位只能通过整片擦除的方法清除。（8） Flash存储器的编程：AT89C51单片机内部有4k字节的Flash EPROM，这个Flash存储阵列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压（+12V）或低电压（Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM编程器兼容。AT89C51单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息，见表1-7。表1-7顶面标记及签名字节Vpp=12VVpp=5V顶面标记AT89C51xxxxyywwAT89C51xxxx -5yyww签名字节(030H)=1EH(031H)=51H(032H)=FFH(030H)=1EH(031H)=51H(032H)=05HAT89C51的程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的EPROM程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方法将这个存储器的内容清除。（9） 编程方法：编程前，须按表1-7和图1-12所示设置好地址，数据及控制信号，AT89C51编程方法如下； 地址上加上要编程单元的地址信号。 在数据线上加上要写入的数据字节。 激活相应的控制信号。 在高电压编程方式时，将EA/Vpp端加上+12V编程电压。 每对Flash存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG编程脉冲。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms。重复1-5步骤，改变编程单元的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。图1-12 编程电路 图1-13校验电路（10） 数据查询：AT89C51单片机用Data Palling表示一个写周期结束为特征，在一个写周期中，如需读取最后写入的一个字节，则读出的数据的最高位（P0.7）是原来写入字节最高位的反码。写周期完成后，所输出的数据是有效的数据，即可进入下一个字节的写周期，写周期开始后Data Palling可能随时有效。Ready/Busy：字节编程的进度可通过RDY/BSY输出信号监测，编程期间，ALE变为高电平“H”后，P3.4（RDY/BSY）端电平被拉低，表示正在编程状态（忙状态）。编程完成后，P3.4变为高电平表示准备就绪状态。（11） 程序校验：如果加密位LB1，LB2没有进行编程，则代码数据可通过地址和数据线读回原编写的数据，采用如图2-13的电路。如果加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验证。（12） 芯片擦出：利用控制信号的正确组合（表1-5）并保持ALE/PROG引脚10ms的低电平脉冲宽度即可将EPROM阵列（4K字节）和三个加密位整片擦除，代码阵列在片擦除操作中将任何非空单元写入“1”，这步骤需再编程之前进行。（13） 读片内签名字节：AT89C51单片机内有3个签名字节，地址为030H，031H和032H。用于声明该器件的厂商，型号和编程电压。读AT89C51签名字节需将P3.6和.P3.7置逻辑低电平，读签名字节的过程和单元030H，031H及032H的正常校验相仿，只返回值意义如下：（031H）=51H声明为AT89C51单片机。（032H）=FFH声明为12V编程电压。（032H）=05H声明为5V编程电压。（14） 编程接口：表1-8 Flash 存储器编程真值表方式RSTPSENALE/PROGEA/VppP2.6P2.7P3.6P3.7写代码数据HLH/12VLHHH读代码数据HLHHLLHH写加密位Bit-1HLH/12VHHHHBit-2HLH/12VHHLLBit-3HLH/12VHLHL片擦除HLH/12VHLLL读签名字节HLHHLLLL采用控制信号的正确组合，可对Flash闪速存储阵列中的每一代码字节进行写入和存储器的整片擦除，写操作周期是自身定时的初始化后它将自身定时直到操作完成。（15） Flash编程和校验特性如表2.9，Ta=0 to 70 ,Vcc=5.010%表1-9 Flash编程和校验特性符号参数最小值最大值单位Vpp(1)编程电压11.512.5VIpp(1)编程电流1.0mA1/Tclcl时钟频率324MHzTavgl建立地址到PROG变低时间48 TclclTghaxPROG变低后地址保持时间48 TclclTdvgl建立数据到PROG变低时间48 TclclTghdxPROG变低后数据保持时间48 TclclTehshENABLE变高到Vpp时间48 TclclTshgl加Vpp到PROG变低时间10sTghsl(1)PROG后保持时间10sTglghPROG宽度1110sTavqv地址到数据有效时间48 TclclTelqvENABLE低到数据有效48 TclclTehqzENABLE后数据浮空048 TclclTghblPROG变高到BUSY变低时间1.0sTwc字节写入周期2.0ms注:仅用于12V编程模式 (p)AT89C51的极限参数：极限参数：工作温度 - -55 to +125储藏温度 - -65 to +150任一引脚对地电压- -1.0V to +7.0V最高工作电压 - 6.6V直流输出电压- 15.0mA图1-16 外部程序存储器读周期图1-17外部数据存储器读周期图1-18外部数据存储器写周期图1-19外部时钟驱动波形1.3.2 Intel8279芯片及键盘显示电路（1） Intel8279芯片8279是专用键盘，显示控制芯片，能对显示自动扫描；能识别键盘上按下键的键号；可充分提高CPU的工作效率；8279与AT89C51接口方便。8279键盘配置最大为88。扫描线SL0到SL2通过38译码器提供，接入键盘列线（设扫描线为列线）；查询线由反馈输入线RL0RL7提供，接入键盘线（设定查询线为行线）。8279显示器最大配置为16位显示，位选线由扫描线SL0到SL3经416译码器、驱动器提供；段选线由B0 到B3，A0到A3通过驱动器提供，BD信号线用来控制译码器，实现显示器消隐。A 8279主要由以下电路组成 I/O控制数据缓冲器； 控制与定时寄存器及定时控制； 扫描计数器； 回复缓冲器、键盘去抖及控制； FIFO/传感器RAM及其状态寄存器； 显示RAM和显示地址寄存器。B 8279引脚及功能说明图2-20 8279的引脚图8279为四十脚双列直插式封装，图2-20为8279引脚图。引脚功能如下： D0D7为数据总线引脚。 CLK为系统时钟引脚。 RESET为复位输入引脚。 为片选端。 A0为数据选择端，当A0=1时，CPU写入的字节为命令字，读出的字节是状态字，当A0=0时，写入或读出的均为数据。 、为读写信号引脚。 IRQ（中断请求），在键盘工作方式中，当FIFO/传感器RAM存有数据时，IRQ为高电平，向CPU请求中断。 SL0 SL3 为扫描线，用来扫描键盘和显示器。 RL0RL7为回复线，它们是键盘矩阵或传感器矩阵的列信号输入线。 SHIFT为移位信号，用来扩充键功能。 OUTA0 OUTA3为A组显示信号。 OUTB0 OUTB3为B组显示信号。这两组引脚均是显示器及输出线，它们与多路数字显示的扫描线SL0 SL3同步。C 8279的命令字8279的工作方式是通过CPU向8279发送控制命令来确定的。当数据选择端A0置1时，CPU对8279写入的为命令字，读出的为状态字。 键盘/显示方式设置命令字格式：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 0 D D K K KD D：用来设定显示方式0 0：8个字符从左到右逐个显示K K K：用来设定键盘工作方式0 0 0：编码扫描键盘，双键锁定本设计键盘/显示方式设置为00H。 程序时钟命令字格式：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 1 P P P P P本设计外部时钟为1MHz，取N为10可得1MHz/10=100KHz的内部时钟。则P P P P P =01010B，时钟命令字即为2AH。读FIFO/传感器RAM命令格式：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 1 0 AI X A A AAI为自动加1标志，由于本设计采用键盘扫描方式，读出操作严格按先进先出顺序，故不使