畢業(yè)設(shè)計(jì)—溫濕度顯示儀表的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　溫度、濕度監(jiān)測(cè)在人們現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中應(yīng)用已日漸廣泛，在發(fā)電廠、紡織、食品、醫(yī)藥、倉(cāng)庫(kù)、農(nóng)業(yè)大棚等眾多的應(yīng)用場(chǎng)所，對(duì)溫度、濕度參量的要求都非常嚴(yán)格，因此能否有效對(duì)這些領(lǐng)域的溫、濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是一個(gè)必須解決的重要前提。</p>

2、<p>　　本設(shè)計(jì)采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)作為控制核心，對(duì)溫濕度進(jìn)行采集。通過由濕敏電容組成的濕度采集及調(diào)理電路將濕度值轉(zhuǎn)換為電量輸出，由ADC0809實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化，溫度選用單線數(shù)字溫度傳感器DS1820將采集的數(shù)字信號(hào)直接送入單片機(jī)。同時(shí)，外接可編程接口芯片8155連接小鍵盤和LED顯示電路實(shí)現(xiàn)溫濕度值的切換顯示；本設(shè)計(jì)還設(shè)有報(bào)警功能，可以利用小鍵盤設(shè)定溫濕度的最大值和最小值，當(dāng)溫濕度值超過最大值

3、或低于最小值時(shí)蜂鳴器將會(huì)發(fā)出報(bào)警。本設(shè)計(jì)還設(shè)有外擴(kuò)RAM，可備系統(tǒng)擴(kuò)展使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：DS1820；AT89C51；A/D轉(zhuǎn)換；RAM；濕敏電容；ADC0809</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Temperature and humidity is monitoring in the

4、 practical application of life and production, it has become increasingly widespread in the plant, textile, food, medicine, warehouses, agricultural sheds and many other places the application of temperature, humidity pa

5、rameter requirements are very strict, it is effective in those areas of the temperature and humidity data for real-time monitoring is a need to address an important prerequisite.</p><p>　　The designs choose

6、Atmel AT89C51 as the core control of temperature and humidity for acquisition. Through capacitive humidity of Acquisition and humidity conditioning circuit humidity value will be converted into Output voltage ，this Volta

7、ge signals are converted to digital signal with ADC0809 ， Temperature Acquisition choose Selection of a single temperature sensor DS1820, it use to digital temperature of acquisition and digital signal directly into the

8、MCU. Meanwhile, Add-8155 programmable int</p><p>　　Keywords : DS1820; AT89C51; A/D conversion; RAM；Humidity capacitance ；ADC0809</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要

9、I</b></p><p>　　abstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　圖表清單V</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 問

10、題的提出1</p><p>　　1.2 溫濕度數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程1</p><p>　　1.3 溫濕度測(cè)量的分析2</p><p>　　1.4本課題的主要內(nèi)容3</p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1硬件電路設(shè)計(jì)原則4</p><p>　　

11、2.2 硬件設(shè)計(jì)思路4</p><p>　　2.3總體設(shè)計(jì)框圖5</p><p>　　2.4 單元電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.4.1 AT89C51單片機(jī)5</p><p>　　2.4.2濕度采集及調(diào)理電路10</p><p>　　2.4.3單線數(shù)字溫度傳感器DS182013</p>

12、<p>　　2.4.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18</p><p>　　2.4.5 鍵盤及數(shù)碼管顯示電路21</p><p>　　2.4.6 I/O口擴(kuò)展電路22</p><p>　　2.4.7 外存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路25</p><p>　　2.4.8 通訊模塊電路26</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)2

13、8</p><p>　　3.1 軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)28</p><p>　　3.2 主程序的設(shè)計(jì)28</p><p>　　3.3 AD采樣程序模塊29</p><p>　　3.4 溫度采集模塊30</p><p>　　3.5 顯示模塊33</p><p>　　3.6 鍵盤模塊34</

14、p><p><b>　　結(jié)論36</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p>　　附錄一 溫濕度顯示儀表硬件設(shè)計(jì)圖38</p><p>　　附錄二 程序清單40</p><p><b>　　謝辭51</b></p

15、><p><b>　　圖表清單</b></p><p>　　圖2—1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖　5 </p><p>　　圖2—2 AT89C51 PDIP引腳圖　6 </p>

16、<p>　　圖2—3 AT89C51方框圖　7 </p><p>　　圖2—4 內(nèi)部振蕩電路和外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路　9</p><p>　　表2—5 AT89C51上電復(fù)位電路　10</p><p>　　圖2—6 HS1100電容式濕度傳感器的濕度—電容相應(yīng)曲線　11

17、</p><p>　　表2—7 濕度—電壓轉(zhuǎn)換器　11</p><p>　　圖2—8 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖　13</p><p>　　圖2—9 DS1820測(cè)溫原理框圖　14</p><p>　　表2—1 DS18209位數(shù)值列表　15</p><p>　　表2—2 溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系　16

18、</p><p>　　圖2—10 DS1820初始化時(shí)序…. 17</p><p>　　圖2—11 DS1820寫0時(shí)序和寫1時(shí)序　17</p><p>　　圖2—12 DS1820讀時(shí)序　17</p><p>　　圖2—13 AT89C51與DS1820連接電路圖　18</p><p>　　

19、圖2—14 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)　18</p><p>　　圖2—15 ADC0809引腳結(jié)構(gòu)圖　19</p><p>　　圖2—16 AT89C51與ADC0809連接電路　19</p><p>　　圖2—17 鍵盤電路圖　20</p><p>　　圖2—18 顯示電路圖　21</p>&l

20、t;p>　　圖2—19 8155的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖　22</p><p>　　表2—3 8155端口地址表　23</p><p>　　圖2—20 AT89C51與8155接口電路　24</p><p>　　圖2—21 AT89C51單片機(jī)與6264接口電路　25</p><p>　　圖2—22 MAX232引

21、腳和邏輯圖　26</p><p>　　圖2—23 MAX232與AT89C51連接電路圖　27</p><p>　　圖3—1 主程序流程圖　27</p><p>　　圖3—2 A/D采樣程序框圖　29</p><p>　　圖3—3 DS1820主程序框圖　30</p><p>　　圖3

22、—4 DS1820初始化程序框　31</p><p>　　圖3—5 DS1820讀子程序框圖　31</p><p>　　圖3—6 DS1820寫子程序框圖　32</p><p>　　圖3—7 顯示程序框圖　32</p><p>　　圖3—8 鍵掃描程序框圖　34</p><p>

23、　　圖3—9 鍵功能程序框圖　35</p><p>　　附圖一： 溫度采集、顯示、鍵盤硬件圖　38</p><p>　　附圖二： 溫度采集及處理、通信硬件圖………………………………. 39</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 問題的提出<

24、;/b></p><p>　　現(xiàn)在的精密測(cè)量和精密加工中，環(huán)境因素是影響精度的主要因素之一，其中的溫度、濕度是環(huán)境的兩項(xiàng)主要指標(biāo)。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)了很多溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，一些高精度溫度傳感器的精度可到±0.01℃，然而價(jià)格非常昂貴，一般只作為高分辨力的精度測(cè)量和用作測(cè)溫儀器的標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于生產(chǎn)應(yīng)用中的較低精度溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，現(xiàn)有的系統(tǒng)多采用了與計(jì)算機(jī)直接結(jié)合的工作模式，增加了系統(tǒng)的成本。鑒于目前的情況，

25、本設(shè)計(jì)提出以價(jià)格低廉的單片機(jī)作為控制核心，以溫度、濕度傳感器作為測(cè)量元件，構(gòu)成了低成本的智能溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，根據(jù)測(cè)量空間或設(shè)備的實(shí)際需要，由多路溫度、濕度傳感器對(duì)關(guān)鍵溫度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，由安裝于儀器內(nèi)的單片機(jī)對(duì)各路數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)溫、濕度的智能測(cè)量。經(jīng)初步預(yù)算，該系統(tǒng)的成本價(jià)格低廉。另外，該系統(tǒng)擴(kuò)展與計(jì)算機(jī)的通訊功能，在長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)采集完成后，可以將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的研究分析。因此，該系統(tǒng)即具有現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)控制

26、的智能測(cè)量功能，又節(jié)省硬件成本。</p><p>　　1.2 溫濕度數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展歷程</p><p>　　最早的也是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度的監(jiān)測(cè)是采用人工的方式，這種方式不僅效率低，勞動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，而且會(huì)由于抽樣的不具代表性使得監(jiān)測(cè)結(jié)果失去其原有的意義。該方式還有一個(gè)弊端——其應(yīng)用場(chǎng)所有很大的局限性，工作人員不可能直接測(cè)量地下電纜的表面溫度；去提取存有炸藥、鞭炮等危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)溫濕度

27、數(shù)據(jù)的工作人員還要承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)。后來隨著電子技術(shù)的出現(xiàn)與進(jìn)步，科研人員開始采用溫度與濕度傳感器代替原始的溫度計(jì)與濕度計(jì)，開發(fā)了以單片機(jī)為核心的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并用以接口芯片將結(jié)果顯示在LED 數(shù)碼顯示管上，單片機(jī)可直接控制打印監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這種方式在很大程度上提高</p><p>　　了工作效率，并擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。但其中所采用的溫度、濕度傳感器直接輸出為模擬電壓信號(hào)，需要經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換芯片才能被單片機(jī)接收。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)都

28、需要各自獨(dú)立的信號(hào)線，為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)不僅需要成百上千條信號(hào)線，還需要多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)電路輪流對(duì)多個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，從而增加了整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，使其難于維護(hù)，價(jià)格昂貴。近年來，伴隨微處理器芯片和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并降低成本，各公司及科研機(jī)構(gòu)開始致力于相關(guān)領(lǐng)域的探索，使得溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)成為可能。其中美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出了 1-Wire（單總線）接口協(xié)議，單總線技術(shù)與其它總線不同，它采用單根信號(hào)線

29、，既可傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因此單總線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。該公司所提供的適用于單總線網(wǎng)技術(shù)的單總線器件具有無需另附電源、在測(cè)試點(diǎn)直接將模擬信號(hào)數(shù)字化等特點(diǎn)，一方面減少了系統(tǒng)環(huán)節(jié)，另一方面保證了系統(tǒng)的精度。同時(shí)各軟件公司開發(fā)的可視化軟件開發(fā)工具，更是向著效率高、功能強(qiáng)大的方向努力，從而為獲得良好的用戶界面奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　1.3

30、溫濕度測(cè)量的分析</p><p>　　溫度傳感器的種類很多，根據(jù)其輸出方式及接口方式的不同，大體可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度傳感器輸出的模擬信號(hào)，必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后才能由微處理器進(jìn)行處理。數(shù)字溫度傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)，一般只需少量外部元器件就可直接送至微處理器進(jìn)行處理。</p><p>　　美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世

31、界上第一片支持單總線接口的溫度傳感器。單總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，而且由于芯片送出的溫度信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，因此省去了外部 A/D 轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了硬件電路。</p><p>　　對(duì)于濕度測(cè)量，采用阻抗型濕敏元件長(zhǎng)期穩(wěn)定性好,響應(yīng)快,其缺點(diǎn)是尺寸較大、非線性及溫度系數(shù)高、結(jié)露失效。熱敏電阻式溫度傳感器用于測(cè)量濕度

32、,其特點(diǎn)是不存在滯后誤差,但要求兩只熱敏電阻在較寬范圍內(nèi)特性一致是很困難的,另外,若空氣中混合有比空氣導(dǎo)熱性好的氣體時(shí),會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。電容式濕敏元件的線性度好、響應(yīng)快、體積小,是近期濕度傳感器發(fā)展的主要趨勢(shì)，基于以上考慮，故采用濕敏電容，這里選用Humirel公司的HS1100電容式相對(duì)濕度傳感器。</p><p>　　1.4本課題的主要內(nèi)容</p><p>　　溫濕度信號(hào)的采集是本次設(shè)

33、計(jì)的重點(diǎn)，經(jīng)過上述分析我選定DS1820做溫度采集，用濕敏電容采集濕度信號(hào)。以AT89C51單片機(jī)為控制核心，采用溫濕度測(cè)量技術(shù)，通信技術(shù)，LED顯示技術(shù)，鍵盤操作技術(shù)，監(jiān)控報(bào)警技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)成智能溫濕度測(cè)量系統(tǒng)。</p><p>　　主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括以下三個(gè)方面：</p><p>　?。?）完成設(shè)計(jì)方案的比較，CPU和溫度與濕度檢測(cè)元件和模塊的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算。</p>

34、<p>　?。?）硬件設(shè)計(jì)：使用EAD工具,完成電路原理圖設(shè)計(jì)與計(jì)算。</p><p>　?。?）完成系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)及各功能模塊程序設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)采集、顯示與鍵盤、通信等軟件源程序的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1硬件電路設(shè)計(jì)原則</p><p>　?。?）在性能比滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)

35、上，選擇更可靠、更熟悉的單片機(jī)，縮短研制周期。</p><p>　?。?）盡可能選擇較成熟的典型應(yīng)用電路，以提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　?。?）單片機(jī)內(nèi)部的資源與外部擴(kuò)展資源應(yīng)在滿足應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上留有余地，為進(jìn)一步升級(jí)和擴(kuò)展其功能提供方便。</p><p>　?。?）應(yīng)充分結(jié)合軟件方案統(tǒng)籌考慮硬件結(jié)構(gòu)，通常硬件功能較完善，其相應(yīng)的軟件就簡(jiǎn)單，但硬

36、件成本較高；而硬件功能略低，其相應(yīng)軟件就復(fù)雜。實(shí)際中應(yīng)盡可能以軟件替代硬件來降低成本。</p><p>　　（5）整個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)器件應(yīng)盡可能做到性能匹配，如電平、速度的匹配等。</p><p>　?。?）充分考慮整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)，如選擇具有抗干擾設(shè)計(jì)的單片機(jī)并充分篩選芯片與器件，在電路中采取隔離和屏蔽措施等。</p><p>　　2.2 硬件設(shè)計(jì)思路</p

37、><p>　　本次設(shè)計(jì)用濕度傳感器將被測(cè)濕度轉(zhuǎn)換為電量，經(jīng)過放大濾波電路處理后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再與單片機(jī)相連。溫度部分使用單線數(shù)字溫度傳感器DS1820將采集到的溫度數(shù)字信號(hào)直接送入單片機(jī)，通過小鍵盤控制數(shù)碼管顯示溫濕度值。本設(shè)計(jì)還選用蜂鳴器作報(bào)警，當(dāng)溫濕度超過設(shè)定范圍，啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。溫度上下限設(shè)定由小鍵盤來實(shí)現(xiàn)，并可在LED顯示上顯示全過程。設(shè)有外部存儲(chǔ)器芯片6264，備系統(tǒng)功能擴(kuò)展。&l

38、t;/p><p><b>　　2.3總體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　Figure2-1 System architecture block diagram</p><p>　　2.4 單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 AT89C51單

39、片機(jī)</p><p>　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈

40、活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　主要性能參數(shù)： </p><p>　　·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　·4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器</p><p>　　·1000次擦寫周期</p><p>　　·全

41、靜態(tài)操作：0Hz－24MHz</p><p>　　·三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</p><p>　　·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　·32個(gè)可編程I／O口線</p><p>　　·2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·6個(gè)中斷

42、源</b></p><p>　　·可編程串行UART通道</p><p>　　·低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　圖2-2 AT89C51 PDIP引腳圖</p><p>　　功能特性概述： figure2-2 AT89C51 PDIP Pin map

43、 </p><p>　　AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM

44、中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p><b>　　引腳功能說明</b></p><p><b>　　·Vcc：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：接地</b></p><p>　　·

45、;P0口：P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　圖2-3 AT89C51方框圖</p><p>　　Figuer2-3 AT

46、89C51 Extender</p><p>　　·P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。</p><p>　　·P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部

47、上拉電阻的8位雙向I/O口。</p><p>　　·P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示：&

48、lt;/p><p><b>　　端口引腳 第二功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 INT0（外中斷0） P3.3 INT1（外中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外

49、部輸入） P3.5 T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部入口）</p><p>　　P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p>　　·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p>

50、;<p>　　·ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的l/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。</p><p>　　·PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令或數(shù)據(jù)時(shí)

51、，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。</p><p>　　·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平。</p><p>　　·XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>

52、　　·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　·時(shí)鐘振蕩器：AT89C5l 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖2-4左圖。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C

53、1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10F。也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖2-4右圖所示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。</p><p>　　石英晶體時(shí)：C1，

54、C2＝30pF±10pF </p><p>　　陶瓷濾波器：C1，C2＝40pF±10pF </p><p>　　圖2-4 內(nèi)部振蕩電路和外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　Figure2-4 Internal oscillation circuit and Clock external drive circuit </

55、p><p>　　由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。</p><p><b>　　·復(fù)位電路</b></p><p>　　當(dāng)AT89C51單片機(jī)的復(fù)位引腳RESET出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行

56、復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用開關(guān)復(fù)位</p><p>　　圖2-5 AT89C51上電復(fù)位電路</p><p>　　Figure2-5 AT89C51 Electricity reset circuit</p><p>　　當(dāng)按鍵未按下前，RESET為低電平，未被復(fù)位

57、。當(dāng)按下后，電容將被充電，RESET將被置高電平，只要按鍵按下的時(shí)間停留超過兩個(gè)機(jī)械周期，單片機(jī)既可以被復(fù)位。</p><p>　　·AT89C51的極限工作參數(shù)：</p><p><b>　　極限參數(shù)</b></p><p>　　工作溫度 …………………………………… -55℃ to +125℃</p><p&g

58、t;　　儲(chǔ)藏溫度 …………………………………… -65℃ to +150℃</p><p>　　任一腳對(duì)地電壓 …………………………… -1.0V to +7.0V</p><p>　　最高工作電壓 …………………………………… 6.6V</p><p>　　直流輸出電流 …………………………………… 15.0 mA</p><p>　　2.

59、4.2濕度采集及調(diào)理電路</p><p>　　電容式濕敏元件的線性度好、響應(yīng)快、體積小,是近期濕度傳感器發(fā)展的主要趨勢(shì)，基于上述特點(diǎn)的考慮，本次設(shè)計(jì)采用濕敏電容，選用Humirel公司的HS1100電容式相對(duì)濕度傳感器。</p><p><b>　　性能指標(biāo)：</b></p><p>　　工作溫度范圍：-20～</p><p

60、>　　濕度量程：1～100%RH，對(duì)應(yīng)電容變化162—200PF</p><p>　　靈敏度： 2.27*10E7 (%)</p><p><b>　　工作電壓：<10V</b></p><p><b>　　響應(yīng)時(shí)間：<5S</b></p><p>　　溫度系數(shù)：（0.04%RH

61、）/ ℃</p><p>　　圖2-6 HS1100電容式濕度傳感器的濕度—電容相應(yīng)曲線</p><p>　　Figuer2-6 HS1100Capacitive humidity sensor humidity-Capacitance</p><p>　　Corresponding curve</p><p>　　圖2-7 濕度—電壓轉(zhuǎn)換

62、器</p><p>　　Figuer2-7 Humidity-voltage converter</p><p>　　該種類型的傳感器是在電容器的兩極板之間夾入吸濕物質(zhì)制成的,其電容容量隨濕度成正比變化,即: </p><p>　　式中, 是相對(duì)濕度為0% 時(shí)的電容容量();</p><p><b&g

63、t;　　為斜率();</b></p><p><b>　　為被測(cè)量的濕度;</b></p><p>　　為濕度傳感器的輸出電容容量。</p><p>　　轉(zhuǎn)換電路是將溫度和濕度這些非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的重要部分，也是聯(lián)系工作現(xiàn)場(chǎng)和核單片機(jī)的橋梁，因此，轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，直接影響到測(cè)試系統(tǒng)的精度，電路如圖2-7所示。接入電源后,電源

64、同時(shí)向濕敏電容和基準(zhǔn)電容充電,因基準(zhǔn)電容比濕敏電容的最大值稍大,所以晶體管的集電極電位比晶體管的集電極電位上升速度要快,當(dāng)超過比較電壓后,比較器輸出高電平,直到上升到比較電壓,比較器也輸出高電平為止。此時(shí),Q1和Q2迅速導(dǎo)通, 和迅速放電, 和下降, 輸入變低,呈尖脈沖狀輸出; 同相輸入下降到滯后一段時(shí)間,因此呈方波輸出,其周期由充放電時(shí)間決定。方波的占空比隨的數(shù)值變化而變化。該方波經(jīng)過由晶體管構(gòu)成的反向放大器,再通過由LM358構(gòu)成的

65、低通濾波器濾波,得到同濕度成正比的直流電壓信號(hào),然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　根據(jù)電容的充放電的關(guān)系有: </p><p><b>　　當(dāng)時(shí),令時(shí)間為有</b></p><p><b>　　同理得到: </b></p><p>　　為時(shí)的時(shí)間。反向放大器不改變方波的周期,

66、只改變極性,經(jīng)低通濾波器濾除高次諧波分量,則輸出的直流成分為:</p><p>　　其中: ———低通濾波器增益</p><p><b>　　———比例系數(shù)</b></p><p>　　將式（1）代入式（5）中得：</p><p>　　由式（6）可以看出,上述濕度—電壓轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)了從濕度到電壓信號(hào)的線性變換。</

67、p><p>　　2.4.3單線數(shù)字溫度傳感器DS1820</p><p>　　系統(tǒng)中溫度數(shù)據(jù)采集由 Dallas 公司的單總線數(shù)字溫度傳感器 DS1820 完成。</p><p><b>　　DS1820簡(jiǎn)介</b></p><p>　　DS1820是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器,在其內(nèi)部使用了在板

68、(ON-B0ARD)專利技術(shù)(圖2-8)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。與其它溫度傳感器相比,DS1820具有以下特性:</p><p>　　(1)獨(dú)特的單線接口方式, DS1820在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS1820的雙向通訊。</p><p>　　(2)DS1820支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS1820可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫

69、。</p><p>　　圖2-8　DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　Figure2-8 DS1820 Internal structure</p><p>　　(3)DS1820在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　　(4)溫范圍-55～+125,固有測(cè)溫分辨率0.5。</p><p>　　(5)測(cè)

70、量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送。</p><p>　　圖2-8的方框圖表示DS1820 的主要部件DS1820 有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件</p><p>　　1 64 位激光laseredROM;2 溫度靈敏元件和3 非易失性溫度告警觸發(fā)器TH和TL 器件可以從單線的通信線取得其電源在信號(hào)線為高電平的時(shí)間周期內(nèi)把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號(hào)線為低電平的時(shí)間期內(nèi)斷開此電源，直到信號(hào)線變?yōu)楦?/p>

71、電平重新接上寄生電容電源為止，另一種可供選擇的方法DS1820 也可用外部5V 電源供電。</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　DS1820測(cè)溫原理如圖2-9所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變,所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫

72、度寄存器被預(yù)置在-55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù),當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí),溫度寄存器的值將加1,計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入,計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí),停止溫度寄存器值的累加,此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性,其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。DS1820特點(diǎn)如下:硬件接口簡(jiǎn)單,

73、性能穩(wěn)定,單線接口,僅需一根口線與MCU連接無需外圍元件;由總線提供電源;測(cè)溫范圍為-55～75;精度為0.5; 9位溫度讀數(shù);A/D變換時(shí)間為200ms;用戶自設(shè)定溫度報(bào)警上下限,其值是非易失性的;報(bào)警搜索命令可識(shí)別那片DS1820超溫度限。</p><p>　　圖2-9 DS1820測(cè)溫原理框圖</p><p>　　Figure 2-9 DS1820 The block diagram

74、 temperature</p><p>　　運(yùn)用DS1820測(cè)量溫度 </p><p>　　DS1820 通過使用在板on-board 溫度測(cè)量專利技術(shù)來測(cè)量溫度，通過門開通期間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)來測(cè)量溫度，而門開通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定。計(jì)數(shù)器予置對(duì)應(yīng)于-55 的基數(shù)，如果在門開通期結(jié)束前計(jì)數(shù)器達(dá)到零，那么溫度寄存器（它也被予置到-55 的數(shù)值）將增量,指

75、示溫度高于-55。</p><p>　　同時(shí),計(jì)數(shù)器用斜率累加器電路所決定的值進(jìn)行予置。為了對(duì)遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償,這種電路是必需的.時(shí)鐘再次使計(jì)數(shù)器值至它達(dá)到零,如果門開通時(shí)間仍未結(jié)束那么此過程再次重復(fù).斜率累加器用于補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性,以產(chǎn)生高分辯率的溫度測(cè)量.通過改變溫度每升高一度,計(jì)數(shù)器必須經(jīng)歷的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)來實(shí)行補(bǔ)償.因此,為了獲得所需的分辯率,計(jì)數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏

76、度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)斜率累加器的值二者都必須知道.</p><p>　　此計(jì)算在DS1820 內(nèi)部完成以提供0.5 的分辯率.溫度讀數(shù)以16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供.下表說明輸出數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量溫度的關(guān)系.數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送.DS1820 可以以0.5 的增量值,在0.5 至+125 的范圍內(nèi)測(cè)量溫度.對(duì)于應(yīng)用華氏溫度的場(chǎng)合,必須使用查找表或變換系數(shù)。</p><p>　　注意在DS1

77、820 中溫度是以1/2 LSB 最低有效位形式表示時(shí)產(chǎn)生以下9 位格式：</p><p>　　表2-1 DS18209位數(shù)值列表</p><p>　　Table2-1 DS1820 bit Numerical list </p><p>　　最高有效符號(hào)位被復(fù)制到存儲(chǔ)器內(nèi)兩字節(jié)的溫度寄存器中較高M(jìn)SB 的所有位,這種符號(hào)擴(kuò)展產(chǎn)生了如表1 所示的16 位溫度讀數(shù)。&

78、lt;/p><p>　　部分溫度與數(shù)據(jù)關(guān)系見表2-2：</p><p>　　表2-2 溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系</p><p>　　table2-1 Temperature / data relationships </p><p>　　DSl820工作過程中的協(xié)議如下 </p><p>　　初始化：RoM操作命令、存儲(chǔ)器操作命令

79、、處理數(shù)據(jù) </p><p><b>　　1初始化 </b></p><p>　　單總線上的所有處理均從初始化開始 </p><p><b>　　2ROM操作品令 </b></p><p>　　總線主機(jī)檢測(cè)到DSl820的存在，便可以發(fā)出ROM操作命令之一這些命令如 </p><

80、p><b>　　指令代碼 </b></p><p>　　Read ROM(讀ROM) [33H] </p><p>　　Match ROM(匹配ROM) [55H] </p><p>　　Skip ROM(跳過ROM] [CCH] </p><p>　　Search ROM(搜索ROM) [F0H] </p&

81、gt;<p>　　Alarm search(告警搜索) [ECH] </p><p><b>　　3存儲(chǔ)器操作命令 </b></p><p><b>　　指令代碼 </b></p><p>　　Write Scratchpad(寫暫存存儲(chǔ)器) [4EH] </p><p>　　Read

82、 Scratchpad(讀暫存存儲(chǔ)器) [BEH] </p><p>　　Copy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲(chǔ)器) [48H] </p><p>　　Convert Temperature(溫度變換) [44H] </p><p>　　Recall EPROM(重新調(diào)出) [B8H] </p><p>　　Read Power sup

83、ply(讀電源) [B4H] </p><p>　　DSl820時(shí)序 ：</p><p>　　主機(jī)使用時(shí)間隙(time slots)來讀寫DSl820的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。</p><p><b>　　(1)初始化 </b></p><p>　　時(shí)序見圖2-10主機(jī)總線to時(shí)刻發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為480us的低電平信

84、號(hào))接著在tl時(shí)刻釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài)DSl820在檢測(cè)到總線的上升沿之后等待15-60us接著DS1820在t2時(shí)刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù)60-240 us)如圖中虛線所示 </p><p>　　圖2-10 DS1820初始化時(shí)序</p><p>　　Figure2-10 DS1820 Initialization Sequencers</p><p>&

85、lt;b>　　(2)寫時(shí)間隙 </b></p><p>　　當(dāng)主機(jī)總線時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)就產(chǎn)生寫時(shí)間隙見圖2-11從時(shí)刻開始15us之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上DSl820在t后15-60us間對(duì)總線采樣若低電平寫入的位是0見圖2-11左若高電平寫入的位是1見圖2-11右</p><p>　　圖2-11 DS1820寫0時(shí)序和寫1時(shí)序</p><p

86、>　　Figure DS1820 0 time and write a sequential write </p><p><b>　　(3)讀時(shí)間隙 </b></p><p>　　見圖2-12主機(jī)總線時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只須保持低電平l7us之后，在t1時(shí)刻將總線拉高產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在時(shí)刻后時(shí)刻前有效tz距為15ts，也就是說tz時(shí)刻前主機(jī)必須完

87、成讀位并在后的60～120 us內(nèi)釋放總線 讀位子程序(讀得的位到C中)</p><p>　　圖2-12 DS1820讀時(shí)序 </p><p>　　Figure2-12 DS1820 Reading Sequencers</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用DS1820外部電源供電，數(shù)據(jù)輸入端DQ與AT89C51的P3.4口相連具體電路圖如下：</p>

88、<p>　　圖2-13 AT89C51與DS1820連接電路圖</p><p>　　Figure2-13 AT89C51andDS1820 Connecting circuit</p><p>　　當(dāng)DS1820處于寫程序存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，為保證在有效的DS1820時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，需要在數(shù)據(jù)線上加一個(gè)4.7K的上拉電阻（見上圖左方）</p&g

89、t;<p>　　2.4.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換部分選用CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器組成。</p><p>　　ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖2-14所示：</p><p>　　圖2-14 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)</p&

90、gt;<p>　　Figuer2-14 AD0809 Internal logic structure</p><p>　　多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖2-15 ADC0809引腳結(jié)構(gòu)圖</p

91、><p>　　Figure2-15 ADC0809 Pin chart</p><p>　　ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。</p><p>　　ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)S

92、T上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。 </p><p>　　CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路

93、，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， </p><p>　　VREF（＋）、VREF（－）為參考電壓輸入</p><p>　　ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0～5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大。由于AD0809對(duì)信號(hào)有這樣的要求，本設(shè)計(jì)對(duì)濕敏電容信號(hào)進(jìn)行處理，并將轉(zhuǎn)換電壓選為0～5V。</p><p>　　AT89C51與

94、AD0809電路連接如下：</p><p>　　圖2-16 AT89C51與ADC0809連接電路圖</p><p>　　Figure2-16 AT89C51與ADC0809 Connecting circuit</p><p>　　在上圖中，八路模擬信號(hào)通道選擇C、B、A分別接到P0.0、P0.1、P0.2，再經(jīng)過73LS373鎖存器輸出，74LS138譯碼器的輸

95、入端分別接到P2.5、P2.6、P2.7，輸出Y5，一方面同讀控制信號(hào)一起，經(jīng)或非門后送給轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)START和地址鎖存信號(hào)ALE，另一方面同讀控制信號(hào)一起，經(jīng)或非門后送給轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許信號(hào)。ADC0809 的時(shí)鐘由ALE 兩分頻后提供，其頻率為=500KHz。利用74LS138作片選和地址分配。</p><p>　　2.4.5 鍵盤及數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)鍵盤采用

96、矩陣式，電路如圖2-17：</p><p>　　圖2-17 鍵盤電路圖</p><p>　　Figure2-17 Keyboard Circuit</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)有八個(gè)按鍵,分別為溫度鍵、濕度鍵、溫度上限設(shè)定鍵、溫度下限設(shè)定鍵、濕度上限設(shè)定鍵和濕度下限設(shè)定鍵，分別用K1～K8來表示。</p><p>　　K1鍵按下啟動(dòng)DS182

97、0采集溫度并送顯示，清K3、K4計(jì)數(shù)器。</p><p>　　K2鍵按下啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換采集濕度并送顯示，清K5、K6計(jì)數(shù)器。</p><p>　　K3鍵溫度上限值設(shè)置，采用計(jì)數(shù)器判斷鍵按下的次數(shù)，根據(jù)按下的次數(shù)采取不同的操作。第一次按下進(jìn)入設(shè)置操作。在沒有清計(jì)數(shù)器的情況下在按下該鍵則進(jìn)去溫度保存操作，保存成功將顯示該時(shí)刻的溫度值，不成功依舊顯示溫度上限值。</p><p

98、>　　K4鍵溫度下限值設(shè)置，功能同上類似。</p><p>　　K5鍵濕度上限值設(shè)置，功能同上類似。</p><p>　　K6鍵濕度下限值設(shè)置，功能同上類似。</p><p>　　K7鍵溫濕度上下限調(diào)節(jié)增加鍵。</p><p>　　K8鍵溫濕度上下限調(diào)節(jié)減小鍵。</p><p>　　本部分詳細(xì)功能見本論文第三章第

99、六節(jié)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)溫濕度顯示：</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)共陽(yáng)極七段LED顯示。在本電路的設(shè)計(jì)中每一位LED的位選信號(hào)由一個(gè)3K電阻和一個(gè)三極管來驅(qū)動(dòng)，共四個(gè)位選信號(hào)由8155的B口的8個(gè)端口分別來驅(qū)動(dòng)，段選信號(hào)由8155的A口接ULN1803來驅(qū)動(dòng)。由于采用共陽(yáng)極的接法，當(dāng)位選信號(hào)為低電平時(shí)LED導(dǎo)通，通過段選將實(shí)時(shí)的溫度和濕度字型送入LED顯

100、示，就可以了解到當(dāng)前環(huán)境下的溫度和濕度情況了。</p><p>　　圖2-18 顯示電路圖</p><p>　　Figure2-18 Show circuit </p><p>　　2.4.6 I/O口擴(kuò)展電路</p><p>　　由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要AT89C51的I/O口不夠用，為了完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課題選用了8155外擴(kuò)I/O口。8155

101、 芯片內(nèi)具有256 個(gè)字節(jié)的RAM，兩個(gè)8位、一個(gè)6位的可編程并行I/O 接口和一個(gè)14 位的計(jì)數(shù)器。8155 具有40 個(gè)引腳采用雙列直插式封裝，引腳分布圖如圖5.29(b)所示，其功能定義如：</p><p>　　1. AD0~7 是地址/數(shù)據(jù)總線，可以直接與AT89C51 的P1 口相連接。</p><p>　　2. RESET這是由AT89C51 提供的復(fù)位信號(hào)，作為總清器件使用。

102、RESET </p><p>　　信號(hào)的脈沖寬度一般為600ns。當(dāng)器件被清零后各接口被置成輸入工作方式。</p><p>　　圖2-19 8155的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖</p><p>　　Figure2-19 8155 the internal structure of the map pins </p><p>　　3. ALE 允許地址

103、鎖存信號(hào)。該控制信號(hào)由AT89C51 發(fā)出，在該信號(hào)的后沿，將AD0~7 上的低8位地址、片選信號(hào)CE以及IO/M信號(hào)鎖存在片內(nèi)的鎖存器內(nèi)。</p><p>　　4.CE這是低電平有效的片選信號(hào)。當(dāng)8155 的引腳CE=0 時(shí)，器件才允許被啟用，否則為禁止使用。</p><p>　　5. IO/M這是一個(gè)IO 轉(zhuǎn)接口或存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。當(dāng)IO/M=1 時(shí)，選擇IO 電路、當(dāng)IO/M=0 時(shí)

104、，選擇存儲(chǔ)器件。</p><p>　　6.WR（寫）在片選信號(hào)有效的情況下(即 CE=0)，該引腳上輸入一個(gè)低電平信號(hào)（WR=0）時(shí)，將D0~7 線上的數(shù)據(jù)寫入RAM 某一單元內(nèi)（當(dāng)IO/M=0 時(shí)），或?qū)懭肽骋籌/O 端口電路（當(dāng)IO/M=1 時(shí)）。</p><p>　　7.RD （讀）在片選信號(hào)有效的情況下(即 CE=0)，如果該引腳上輸入一個(gè)低電平信號(hào)（RD =0）時(shí)，8155RAM

105、某單元的內(nèi)容讀至數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　8. PA0~7：一組8根通用的I/O 端口線，其數(shù)據(jù)輸入或輸出的方向由可編程序的命令奇存器的內(nèi)容決定。</p><p>　　9. PB0~7：一組8位的通用I/O 端口，其數(shù)據(jù)輸入或輸出的方向由可編程序的命令寄存器的內(nèi)容所決定。</p><p>　　10. PC0~5：一組6位的既具有通用I/O 端口功能，又具有對(duì)P

106、A 和PB 起某種控制作用的I/O 電路。各種功能的實(shí)現(xiàn)均由可編程序的命令寄存器的內(nèi)容所決定。PA，PB 和PC 各I/0 端口的狀態(tài)，可由讀出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容而得到。</p><p>　　11. TIMER ：14 位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器的輸入端。</p><p>　　12. TIMER OUT 一個(gè)計(jì)時(shí)器的輸出引腳。可由計(jì)時(shí)器的工作方式?jīng)Q定該輸出信號(hào)的波形。</p><

107、p>　　13. Vcc 為十5V 電源引腳。</p><p>　　14. Vss：為電源的地線。</p><p>　　8155 的RAM 和I/O 口的編址</p><p>　　8155 芯片中的RAM和I/O 口均占用單片機(jī)系統(tǒng)片外RAM的地址，其中高8 位地址由CE和IO/M決定。當(dāng)CE=0 且IO/M＝0 時(shí)，低8 位的00H、FFH 為RAM 的有效地

108、址；當(dāng) CE=0，且IO/M＝1 時(shí)，由低8 位地址中的末3 位(A2A1A0)來決定各個(gè)口的地址，詳見下表：</p><p>　　表2-2 8155端口地址表</p><p>　　Table2-2 8155Port Address Table</p><p>　　本次設(shè)計(jì)將IO/M口置高，8155只能作為擴(kuò)展I/O口使用。并選用74LS138作為片選和地址分配

109、。具體地址分配見表2-2，本設(shè)計(jì)只用了前四個(gè)地址，根據(jù)圖2-20的連接，可得8155各端口地址為：</p><p>　　命令/狀態(tài)口 C400H</p><p>　　A口 C401H</p><p>　　B口 C402H</p><p>　　C口 C403H

110、</p><p>　　圖2-20 AT89C51與8155接口電路</p><p>　　Figure2-20 AT89C51and8155 Interface Circuit </p><p>　　2.4.7 外存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路</p><p>　　AT89C51芯片內(nèi)僅有128 字節(jié)的RAM 存儲(chǔ)器，它們可以作為工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)

111、志和數(shù)據(jù)緩沖器。CPU 對(duì)其內(nèi)部RAM 有豐富的操作指令，因此這個(gè)RAM 存儲(chǔ)器是十分珍貴的資源，在本設(shè)計(jì)中，擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，備系統(tǒng)擴(kuò)展使用。本設(shè)計(jì)選用靜態(tài)RAM 6264。6264 是8Kx8 位的靜態(tài)RAM，采用CMOS 工藝制造，單+5V 電源供電，額定功耗200mW，典型存取時(shí)間200ns。</p><p>　　圖2-21 AT89C51單片機(jī)與6264接口電路</p><p>

112、;　　Figure2-21 AT89C51Vand6264 Interface Circuit </p><p>　　2.4.8 通訊模塊電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用MAX232芯片組成與上位機(jī)通訊模塊。MAX232是MAXIN公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，適用于各種RS-232C的通信接口。MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成

113、為RS-232C輸出電平所需的±10V電壓。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需要單一的+5V電源就可以了。MAX232的引腳和原理電路如圖2-4-22示。C1-C4及電壓V+、V-為電源變換部分，器件對(duì)電源噪聲敏感。Vcc與C5起去耦作用，連接時(shí)應(yīng)盡量靠近器件，下部分為發(fā)送和接收部分，T為發(fā)送器，R為接收器。</p><p>　　圖2-22 MAX232引腳和邏輯圖</p><p

114、>　　Figure2-22 MAX232 Pin and logic diagram </p><p>　　本設(shè)計(jì)MAX232與AT89C51連接如下：</p><p>　　圖2-23 MAX232與AT89C51連接電路圖</p><p>　　Figure2-23 MAX232andAT89C51 Interface Circuit</p>&