控制模块设计

控制模块设计

在本文单片机室内环境监测系统的设计上，在控制模块所应用进的单片机是AT89S52单片机，有八位CPU，还同时拥有8K，在系统当中可以对储存器进行编程，还可以对256字节数据存储器进行编程，拥有三十二位Ⅰ/0端口线，以及两个数据指针，另外，还有三个十六位定时，1个二级中断结构，AT89S52单片机也安装了看门狗定期器。在掉电保护的方法之下，储存库当中的内容容易被保存下来，在支持看门狗系统的同时，还可以进行在线编程，Vpp只需要四伏至五伏就可以，AT89S52单片机的限度频率是三十三兆赫，其能耗比较低，性能却比较高，和80C51产品是完全相兼容的。在芯片上的八位CPU和在线可编程Flash 存储器上，可以给很多嵌入式的控制设备带来便捷，AT89S52单片机当中有一个单独的处理设备——布尔处理器，该处理器有着非常强的位处理性能，其有着很多的特征，比如，和MCS-51单片机产品是相兼容的，这是比较明显的一个特征，8K字节可以在编程之后再计入到闪烁存储器里面，1000次擦和写循环优势，全静态工作的情况下功率为零赫兹到三十三赫兹。

同时，在存储器上是三级加密，有三十二个可编程Ⅰ/0接口，三个十六位定时器和计数器，还同时拥有八个中断源，可以实现双工串行，因为有串行通道，在实际的运过程当中，并不会产生太大的消耗，也不会掉电，即使是掉电了也可以快速唤醒，另外，还安装了看门狗系统。

图2.6AT89S52单片机引脚结构

Figure 2.6AT89S52 microcontroller pin structure

在引脚上，也有着很多的功能，首先，是并行输入和输出的引脚，即P0接口，32脚-39脚之间都是输入、输出引脚，该引脚在没有连接存储器的前提下，P0接口就是八位漏极开路的准双向输入、输出接口。如果说已经和存储器相连接了，那么P0接口就是低八位数据的复用接口，因为其接口本身是没有密码的，所以，在进行输入或输出时需要对外连接上拉电阻。

P1接口主要是指的1脚至8脚之间，其可以在内部上拉电阻，P1.0引脚还有着一个功能就是可以当成是定时计数器2的外部计数输入端，而P1.2引脚则可以当成是触发输入端。

P1.5引脚的第二大功能是MOSⅠ，P1.6引脚的第二功能是MⅠS0，P1.7引脚的第二功能是SCK，这些功能均可以在系统编程当中使用。

在进行Flash编程以及校准的时候，P1接口可以接收到低八位的数据信息。

P2接口是指的21脚至28脚，和前者一样可以在内部上拉电阻，当成是准

双向输入端和输出端，当在对外进行访问的时候，P2接口的角色就是高八位数据接口。

P3接口是指的10脚至17脚，有着内部上拉电阻的功能，准双向Ⅰ/0接口，这一个接口除了可以通用Ⅰ/0之外，还可以为第二功能发挥做出贡献。

除此之外，在电源和时钟引脚上，XTAL1引脚是指的19脚，晶体振荡器需要和这一个引脚相结合才能够发挥作用。

XTAL2是指的18脚，同样是晶体振荡器连接的一个脚。

VCC是指的40脚，这一个引脚需要和电源相连，GND是指的20脚，也是接地引脚。

在AT89S52单片机的时钟电路这一块，需要制定两种不一样的形式来获得，一种是内部振荡，另一种是外部振荡，首先，在内部振荡方法上，AT89S52单片机本身就有着时钟电路，所以，在使用这种方法的时候，就只需在单片机外面将19脚和18脚和振动器进行连接，就可以形成一个可靠性较高的测试器，从而来实施内部振荡。

其次，在实施外部振荡的时候，则需要将单片机外面的时钟信号牵引进来，从而使得单片机的内外部始终信号是一致的。在本文系统设计的过程当中，则使用第一种内部振荡的方法，在19脚和18脚当中分别接入电容，再在两者中间连接一个晶体振荡设备，以此来完成内部振荡，达到理想测试效果。具体路线如图2.7所示。

图2.7 AT89S52单片机的时钟电路

Figure 2.7 clock circuit of AT89S52 microcontroller

在AT89S52单片机的复位电路上，复位就是指的将单片机当中的其余部分还原到初始情况，然后再从初始化之后开始执行任务，假设说在程序运行的时候，出现了任何的错误或失误，而导致系统处于死机状态，那么就应该按键来使其重新启动。如果说RST引脚加高电平复位信号，信号在两个或两个以上周期的时候，那么就应该在AT89S52单片机的内部来进行复位操作。

将复位操作具体可以分成自动和手动两种类型，在本文的研究中是使用的手动复位，即按键式复位。RST引脚在通过电容和vcc电源接通之后，再流经电阻和地连接来实现复位，在实际的复位操作过程当中，需要工作人员守在一旁，当工作人员按下S键之后，RST引脚会呈现出比较高的状态，当出现这一情况时，就说明监测系统已经实现了复位。

图2.8 单片机复位电路

Figure 2.8 MCU reset circuit

其次，是对于换气扇控制电路的设计，本文在设计的时候，是使用的M0C3041光电耦合器，该设备可以对气扇进行控制，如果说在室内实际监测的时候，燃气传感器发现环境当中有超标的有害气体，那么就可以通过AT89S52单片机将信号输送出来，该信号在经过反相器之后会生成一个低电平信号，并将其输送到光耦，让光耦可以疏通，在这个时候，还会将耦合器的双向可控硅开启，气扇也因而打开，电路开始进行运行。

图2.9换气扇控制电路

FIG. 2.9 ventilator control circuit

电磁阀启闭是由电磁阀和耦合器以及晶闸管组合而成的，其使用AIDE当中的M系列二位二通节能型燃气电磁阀构成，该电磁阀在使用的时候电压非常小，能耗也比较低，当正向脉冲进行供电的时候，电磁阀的阀门就是打开，并长期保持这个状态，在这时，电源切断阀门为开启位置上，如果说反向脉冲进行供电的时候，那么电磁阀的阀门就应该关闭，这个时候的切断阀门则应该是在关闭位置上。