基于单片机的液化气检测报警器设计(5)

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（4）基本特性。PIC具有高性能精简指令集计算机CPU，只需学会35条单字指令；而MCS—51需要111条指令。

PIC多达8K×14字节可重复多次写入的闪速FLASH程序存储器、多达368×8字节数据存储器（RAM）、多达256×8字节E2PROM数据存储器；而MCS—51有4千字节EPROM，128字节RAM。

PIC终端源多达14个；而MCS—51有中断源5个。

PIC有3个定时器，定时器Timer0：带有8位预分频器的8位定时器/计数器。定时器Timer1：带有预分频器的16位定时器/计数器，在休眠期间外部晶振/时钟可以工作。定时器Timer2：带有8位周期寄存器、预分频器和后分频器的8位定时器/计数器；而MCS—51有2个16位定时器/计数器（Timer/Counter）。

PIC有两个捕获（Capture）、比较（Compare）、脉冲宽度调制PWM模式、10位多通道A/D转换器、带有SPITM（主模式）和I2CTM（主/从）的同步串行端口SSP（Synchronous Serial Port）、带有9位地址检测的通用同步异步接收发送器USART（USART/SCI）、8位宽并行从属端口（Parallel Slave Port，PSP）、有节电锁定复位（Brown-Out Reset，BOR）的节电检测电路等；而MCS—51没有。

Microchip可提供的PIC单片机系列，按其指令的位数可分为3类：初级产品、中级产品和高级产品，每种产品包含多种型号。

初级产品——8位指令系列（PIC16C5XX/PIC12C5XX）其中PIC16C5X是最早发展的系列。适用于各种对成本要求严格的嵌入式控制。而PIC12C5XX是第一个8脚低价单片机，其小巧，应用前景广阔。

中级产品——12位指令字系列（PIC12C6XX/PIC16C/FXXX），它是品种最丰富的系列。它在PIC16C5X的基础上进行了很多改进，并保持很高的兼容性。从8脚到68脚各种形式的封装，PIC12C6XX/16CXXX可应用于各种高、中、低档电子产品设计中。它的特点是保持低价格的前提下具有很高的性能，如带A/D、内部EEPROM数据存储器、双时钟工作、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通信（USART）、模拟电压比较器及LCD驱动等，已被广泛引用在各种电子产品中，且表现极佳。

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高级产品——16位指令字系列（PIC17CXXX和PIC18CXXX/FXXX）是8位单片机中运行速度最快的，它具备一个指令周期内（最短160ns）完成8位二进制乘法运算的能力，可以在一些需要高速数字运算的应用场合中取代DSP（数字信号处理器）。再加上PIC17CXXX还具有丰富的I/O控制功能，并可以外接扩展EPROM和RAM，使它成为目前8位单片机中性能最高的机种之一，被广泛应用于高、中档电子设备中。

PIC系列单片机所有型号都有商用级（0～70℃）、工业级（-40～85℃）和汽车工业级（-40～125℃）芯片，可以适应各种环境温度。

PIC处理器具有不同于一般微处理器的许多特性，它给出最大系统可靠性，通过减少外部元件使成本最少。另外，还提供节电工作模式及提供编码保护等。

CPU的特殊性能包括： （1）振荡器OSC可选择。

（2）复位Reset功能丰富有上电复位（POR）、电源上升定时器（PWRT）振荡器开启定时器（OST）节电复位（BOR）。

（3）中断源多。

（4）具有看门狗定时器（WDT）。 （5）具有睡眠（SLEEP）功能。 （6）具有编码保护功能。 （7）具有标识ID码存储单元。 （8）能在线串行编程。 （9）能低电压编程。 （10）能在线调试。

PIC器件有一个看门狗定时器，它可以单独通过组态位关闭。为增加可靠性，它可以打开自己的RC振荡器。它还有两个定时器在电压的上升沿时刻提供必要的延时，一个是振荡器启动定时器OST，它将保持振荡器在复位状态直到晶体振荡器稳定。另一个是电源上升定时器PWRT，仅在电源上升中提供一个72ms的固定延迟。在复位中的这些设计使电源更加稳定。由于芯片中存在这两个定时器，在很多的应

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用中不需要外部复位电路。

睡眠（SLEEP）模式提供一个小电流降压模式设计。通过外部复位，用户可以把CPU从睡眠中唤醒，也可以通过看门狗定时器或通过中断唤醒。为配合这些应用，几种振荡器可供选择。选择RC振荡器节约系统成本，选择LP晶体节电。组态位设置用来决定各种选择。

PIC16F87X可以在4种不同的振荡器模式中选择，用户可编程两个组态位(FOSC1和FOSC0)选择这4种模式之一：

（1）LP：低电源晶体； （2）XT：晶体/谐振器； （3）HS 高速晶体/谐振器； （4）RC：电阻器/电容器。 方案二：采用51系列单片机

在单片机家族的众多成员中，MCS系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。其中，51系列单片机的优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大。因此，测控系统中，使用51系列单片机是最理想的选择，因此设计采用AT89C51。

（1）AT89C51功能特性概述[25]

目前市面上使用的比较普遍的51系列单片机是AT89C51。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 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，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。其主要性能参数如下：

① 与MCS-51产品指令系统完全兼容 ② 4k字节可重擦写Flash闪速存储器

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③ 1000次擦写周期

④ 全静态操作：0Hz－24MHz ⑤ 三级加密程序存储器 ⑥ 128×8字节内部RAM ⑦ 32个可编程I／O口线 ⑧ 2个16位定时／计数器 ⑨ 6个中断源

⑩可编程串行UART通道

AT89C51单片机的引脚排列图如图2-2所示。

图2-2 AT89C51的引脚排列图

AT89C51单片机提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I／O 口线，两个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模式。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。

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AT89C51单片机内部由许多元器件构成，通过上面的介绍我们可以知道，时钟源和震荡与定时电路是不可少的，而且这两个组合相互关系，再接着就是主要的核心部分CPU，CPU通过处理两个中断信号来工作，这两个信号分别是外部中断信号和内部中断信号，CPU通过系统总线与内存和端口进行交流，我们这里有128BSFR，128BRAM和4KBROM，还有两个16位定时计数器，他们都通过系统总线与CPU交流数据，总线控制控制相应的控制信号，再加上不可缺少的并行端口和串行端口。这就是整个AT89C51单片机的基本组成部分。

AT89C51的基本组成部分图如图2-3所示。 时钟源 T0 T1 震荡与定时电路 128B SFR 128B RAM 4KB ROM 两个16位定时 计数器 CPU 中外部 断信号

内部中断信号 总线控制 控制信号 系 统 总 线 并行端口 P0 P1 P2 P3 串行端口 TXD 图2-3 AT89C51单片机的基本组成图

（2）AT89C51的内存空间[26]

①内部程序存储器（FLASH）4K 字节。 ②外部程序存储器（ROM）64K 字节。 ③内部数据存储器（RAM）256 字节。

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