PAGEPAGE1摘要隨著時代科技的迅猛發(fā)展，微電子學(xué)和計算機等現(xiàn)代電子技術(shù)的成就給傳統(tǒng)的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。常規(guī)的測試儀器儀表和控制裝置被更先進的智能儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測量儀器在遠(yuǎn)離、功能、精度及自動化水平定方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實驗和應(yīng)用工程的自動化程度得以顯著提高。

溫度測量控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中扮演著一個越來越重要的角色，它對人們的生活具有很大的影響，所以溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究有十分重要的意義。如果用人工進行溫濕度測量的話，不僅費時費力，而且效率低，且測試的溫度及濕度誤差都比較大。因此我們需要一種造價低廉，使用方便且測量準(zhǔn)確的溫濕度檢測系統(tǒng)。為了準(zhǔn)確獲取現(xiàn)場的溫、濕度值,提出了基于單片機的溫、濕度測試系統(tǒng)的設(shè)計?，F(xiàn)場的溫、濕度采集分別使用溫度傳感器AD590和濕度傳感器HS1101。從測試現(xiàn)場采集到的溫、濕度經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送單片機進行處理,然后通過接口芯片與上位機相連,進行串行通信,從而以較低的成本、較高的精度實現(xiàn)了現(xiàn)場溫、濕度的測試,具有一定的實用前景。關(guān)鍵詞：溫度傳感器；濕度傳感器；單片機；溫濕度檢測目錄第一章引言 51.1課程設(shè)計的目的、意義 51.2課程設(shè)計的任務(wù)、要求 51.3課程設(shè)計的時間安排 5第二章方案的比較和論證 72.1溫度傳感器的選擇 72.2濕度傳感器的選擇 8第三章系統(tǒng)總體方案設(shè)計 93.1溫度傳感器簡介 93.1.1溫度傳感器主要特性 93.1.2AD590的工作原理 103.2.1濕度傳感器主要特性 113.2.2HS1101工作原理 123.3ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器 133.3.1ADC0809的主要特性 133.3.2ADC0809的內(nèi)部內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 133.3.3ADC0809的引腳結(jié)構(gòu) 143.3.4ADC0809的工作過程 153.4單片機89C51 163.5MAX232資料簡介 183.5.1MAX232主要特性 183.5.2MAX232各引腳介紹 18第四章系統(tǒng)的硬件設(shè)計和連接 204.1ADC0809與89C51單片機的接口設(shè)計 204.2時鐘電路的設(shè)計 214.3顯示電路的設(shè)計 224.4報警電路的設(shè)計 224.5PC機與89C51的接口電路設(shè)計 23第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計 255.1程序流程圖 265.1.1T0中斷流程圖 265.1.2溫濕度主程序流程圖 275.1.3報警器流程圖 285.2程序清單 285.2.1溫度采集初始化程序 285.2.2濕度采集初始化程序 285.2.3顯示電路程序 295.2.4A/D轉(zhuǎn)換程序 295.2.5制交流蜂鳴器發(fā)聲程序 305.2.6上位機串口通信部分程序 31第六章總結(jié)與展望 346.1總結(jié) 346.2前景展望 34參考文獻 35附錄系統(tǒng)原理圖 36第一章引言1.1課程設(shè)計的目的、意義本課程設(shè)計是測控技術(shù)與儀器專業(yè)教學(xué)中的一個重要專業(yè)實踐環(huán)節(jié)。為了使學(xué)生在以后就業(yè)中可能接觸到的生產(chǎn)現(xiàn)場、生產(chǎn)過程和測控系統(tǒng)的設(shè)計有較為深刻的認(rèn)識，本次實習(xí)重點是要求學(xué)生能設(shè)計完成一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)。通過設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)，使學(xué)生對所學(xué)的傳感器、微機原理、精密儀器與設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件、PLC設(shè)計等方面的知識有更進一步的深刻的認(rèn)識和掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識和技能分析解決實際問題的能力，熟悉技術(shù)設(shè)計工作的一般程序和方法。1.2課程設(shè)計的任務(wù)、要求通過設(shè)計，要求學(xué)生在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立完成所分擔(dān)的課題設(shè)計內(nèi)容。包括：正確選擇方案，正確地進行器件的選擇，軟硬件設(shè)計、模擬調(diào)試；可能情況下，根據(jù)課題設(shè)計需要進行必要的實驗、調(diào)試；繪制相應(yīng)的電路圖；編制軟件程序，實現(xiàn)相應(yīng)的功能；編寫設(shè)計說明書；參加答辯。1.3課程設(shè)計的時間安排第一周：1、領(lǐng)取任務(wù)書，提交本組的實施方案。要求方案中必須包括：題目、原理圖、功能方框圖，必要的計算及所需的元器件清單。2、學(xué)習(xí)PROTEL軟件，掌握印刷電路板的設(shè)計方法；熟悉MCGS及PLC編程軟件，掌握其編程方法；第二周：1、繪出正式的電路原理圖及相應(yīng)的印刷電路圖。2、認(rèn)識、檢查、測試元器件，制作傳感器。3、編制PLC控制程序及組態(tài)監(jiān)控畫面，測試。第三周：1、制作印刷電路板；焊接、調(diào)試電路；編制軟件程序，實現(xiàn)相應(yīng)的功能；2、對所設(shè)計、制作的裝置或系統(tǒng)進行調(diào)試給出相應(yīng)的技術(shù)性能指標(biāo)；對調(diào)試中所出現(xiàn)的問題進行記錄與總結(jié)，記錄實驗數(shù)據(jù)。第四周：1、編寫課程設(shè)計總結(jié)報告，報告的內(nèi)容：（1）課題名稱；（2）電路工作原理圖，主要參數(shù)計算，印刷電路圖設(shè)計的主要步驟與方法；（3）電路主要元器件的名稱、技術(shù)參數(shù)、測試儀器、測試方法;（4）電路的安裝、調(diào)試的方法與步驟，故障分析及解決的辦法；（5）測試結(jié)果討論與誤差分析；最后，還要對本次課程設(shè)計進行總結(jié)，寫出在設(shè)計中的收獲體會，如創(chuàng)新思想、對電路的改進方案、成功的經(jīng)驗、失敗的教訓(xùn)等。2、答辯3、交設(shè)計總結(jié)報告 第二章方案的比較和論證當(dāng)將單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號是其核心任務(wù)；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。2.1溫度傳感器的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測量。鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點是價格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。按IEC標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍-200～650℃，百度電阻比W（100）=1.3850時，R0為100Ω和10Ω，其允許的測量誤差A(yù)級為±（0.15℃+0.002|t|），B級為±（0.3℃+0.005|t|）。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于-50～180℃測溫。方案二：采用AD590，它的測溫范圍在-55℃～+150℃之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0.3℃。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡單。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強的抗外界干擾能力。AD590的測量信號可遠(yuǎn)傳百余米。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。2.2濕度傳感器的選擇測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。方案一：采用HOS-201濕敏傳感器。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時為1MΩ。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。方案二：采用HS1100/HS1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時間，專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應(yīng)時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04pF/℃?？梢娋仁禽^高的。綜合比較方案一與方案二，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設(shè)計系統(tǒng)中對溫度-30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設(shè)計的濕度傳感器。第三章系統(tǒng)總體方案設(shè)計本設(shè)計是基于單片機對數(shù)字信號的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，此設(shè)計以89S51基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機、復(fù)位電路、溫度檢測、濕度檢測、鍵盤及顯示、報警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計。系統(tǒng)總體方框圖如圖3.0。HS1100濕度檢測HS1100濕度檢測報警電路上位機顯示LED顯示ADC0809A/D轉(zhuǎn)換AD590溫度檢測單片機89C51圖3.0系統(tǒng)總體框圖本設(shè)計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的：(1)信號采集由AD590、HS1100及多路開關(guān)CD4051組成；(2)信號分析由A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809、單片機89C(3)信號顯示由串行口LED顯示器和報警電路組成。3.1溫度傳感器簡介集成溫度傳感器AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。3.1.1溫度傳感器主要特性流過器件的電流(μA)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文)度數(shù)：Ir/T=1，式中，Ir—流過器件(AD590)的電流，單位為μA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K；AD590的測溫范圍為-55℃~+150℃；AD590的電源電壓范圍為4～30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件即使反接也不會被損壞；輸出電阻為710mΩ；精度高，AD590在-55℃~+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差僅為±0.3℃。3.1.2AD590的工作原理AD590溫度感測器是一種已經(jīng)IC化的溫度感測器，它會將溫度轉(zhuǎn)換為電流。其規(guī)格如下：溫度每增加1℃，它會增加1μA輸出電流?？闪繙y范圍-55℃至150℃圖3.1AD590的接腳圖及零件符號AD590的輸出電流是以絕對溫度零度(-273℃)為基準(zhǔn)，每增加1℃，它會增加1μA輸出電流，因此在室溫25℃時，其輸出電流Io=(273+25)=298μA。Vo的值為Io乘上10K，以室溫25℃而言，輸出值為2.98V(10KAD590的輸出電流I=(273+T)μA(T為攝氏溫度)，因此量測的電壓V為(273+T)μA×10K=(2.73+T/100)V。為了將電壓量測出來又需使輸出電流I不分流出來，我們使用電壓追隨器其輸出電壓V2等于輸入電壓V。由于一般電源供應(yīng)較多零件之后，電源是帶噪聲的，因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓零件，再利用可變電阻分壓，其輸出電壓V1需調(diào)整至2.73V。接下來我們使用差動放大器其輸出Vo為（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果現(xiàn)在為攝氏28℃，輸出電壓為2.8V，輸出電壓接A/D轉(zhuǎn)換器，那么A/D轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關(guān)系。AD590溫度傳感器使用原理如圖3.2。 圖3.2AD590溫度傳感器使用原理圖 3.2濕度傳感器簡介測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。下面介紹HS1100（頂端接觸）/HS1101（側(cè)面接觸）濕度傳感器及其應(yīng)用。3.2.1濕度傳感器主要特性（1）監(jiān)測速度快；（2）高精度和高可靠性；（3）快速響應(yīng)時間和長期穩(wěn)定性；（4）使用方便體積小；（5）適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路；（6）適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%~100%RH范圍內(nèi)，電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH、響應(yīng)時間小于5S、溫度系數(shù)為0.04pF/℃，可見精度是較高的。3.2.2HS1101工作原理HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常用方法是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集。HS1100/HS1101濕度傳感器在不同的相對濕度中的電容值不同，而容值得改變使輸出的頻率發(fā)出相應(yīng)的改變，HS1100/HS1101的容值隨著相對濕度的增大而增大，因此輸出頻率隨著相對濕度值的變大而變小，即頻率降低。表2.1給出了輸出頻率的典型值。圖3.3給出了HS1101典型555應(yīng)用電路。表3.2.2典型頻率值（參考點：25℃，相對濕度：50%濕度%RH頻率HZ濕度%RH頻率HZ073516066001072247064682071008063303069769061684068531006033圖3.3典型555應(yīng)用電路3.3ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。3.3.1ADC0809的主要特性1）8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?）轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）4）單個＋5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度7）低功耗，約15mW。3.3.2ADC0809的內(nèi)部內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.4所示，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A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近圖3.4ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.3.3ADC0809的引腳結(jié)構(gòu)ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3.5所示。下面說明各引腳功能。IN0～IN7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。圖3.5ADC0809的外部引腳圖EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。圖3.5ADC0809的外部引腳圖OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一＋5V。GND：地。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，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(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。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN73.3.4ADC0809的工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認(rèn)完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機共64個機器周期。可據(jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。3.4單片機89C5189C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案為了設(shè)計此系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用了89C51單片機作為控制芯片，它具有以下特性：片內(nèi)程序存儲器含有4KB的Flash存儲器，允許在線編程，擦寫周期可達(dá)1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含128字節(jié)的RAM；I/O口具有32根可編程I/O線；具有兩個16位I/O線；中斷系統(tǒng)具有6個中斷源、5個終端矢量、2個中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是一個全雙工的串行通信口；具有兩個數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1；低功耗節(jié)電模式有節(jié)電模式和掉電模式；包含3級程序鎖定位；具有片內(nèi)看門狗定時器；靈活的在線片內(nèi)編程模式（字節(jié)和頁編程模式）；具有斷電標(biāo)志模式POF。89C51引腳如圖3.6各個引腳的功能說明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。圖3.689S51的引腳圖P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。圖3.689S51的引腳圖P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.5MAX232資料簡介MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。3.5.1MAX232主要特性1、符合所有的RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2、只需要單一+5V電源供電3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-4、功耗低，典型供電電流5mA5、內(nèi)部集成2個RS-232C驅(qū)動器6、MAX232具有雙串口，可以分別接單片機的串行通信口或者實驗板的其它串行通信接口3.5.2MAX232各引腳介紹引腳介紹：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。圖3.7MAX232圖3.7MAX232的引腳圖第四章系統(tǒng)的硬件設(shè)計和連接4.1ADC0809與89C51單片機的接口設(shè)計ADC0809與89C51連接可采取查詢方式，也可采用中斷方式。下圖為中斷方式連接電路圖。由于ADC0809片內(nèi)有三態(tài)輸出鎖存器，因此可以直接與89C51接口。這里將ADC0809作為一個外部擴展并行I/O口，采用線選法尋址。由P2.7和WR聯(lián)合控制啟動轉(zhuǎn)換信號端和ALE端，低三位的地址線加到ADC0809的ADDA、ADDB、和ADDC端，所以選中ADC0809的IN0通道的地址為7FF8H。啟動ADC0809的工作過程是：先送通道信號地址到ADDA、ADDB和ADDC；由于ALE信號鎖存通道地址后，讓START有效;啟動A/D轉(zhuǎn)換，執(zhí)行第一條指令，產(chǎn)生WR信號，使得ALE和START有效；鎖存通道號并啟動A/D轉(zhuǎn)換。AD轉(zhuǎn)換完畢，EOC端發(fā)出一正脈沖，申請中斷。再中斷服務(wù)程序中，“MOVEA，@DPTR”指令產(chǎn)生RD信號，使得OE端有效，打開輸出鎖存器三態(tài)門，8位數(shù)據(jù)便讀入到CPU中。圖4.1DC0809與89C51單片機的4.2時鐘電路的設(shè)計時鐘電路是用來產(chǎn)生8031單片機工作時所必須的時鐘信號，8031本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)，8031在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進行工作，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。8031內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ～12MHZ之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ。時鐘電路原理圖如圖4.2所示：圖4.2時鐘電路原理圖4.3顯示電路的設(shè)計LED顯示以其使用方便，價格低廉等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。它的顯示接口按驅(qū)動方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示雖然亮度高，無閃動，但具有功耗大，占I／O口多，成本高等缺點。在I／O口緊張的情況下大多采用動態(tài)顯示方式。目前，市場上有許多專用的動態(tài)顯示接口芯片可供選擇。但是，這些芯片價格普遍較高，而不適合在廉價系統(tǒng)中應(yīng)用。有些專用芯片(如MC14489)采用硬件譯碼方式，顯示的信息量有限，難以滿足各種要求，影響了它的應(yīng)用。在此介紹一種價格低廉，效果良好的LED動態(tài)顯示電路，通過軟件譯碼，串行顯示方式，節(jié)省大量I／O線，不僅能顯示數(shù)字，而且可以顯示大部分英文字母。圖4.3顯示電路原理圖4.4報警電路的設(shè)計報警電路在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過MCS-51的1根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動，也可以用一個晶體三極管驅(qū)動。在圖中，P1.3接晶體管基極輸入端。當(dāng)P1.3輸出高電平“1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)P1.3輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖4.4是一個簡單的使用三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路：圖4.4三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路本設(shè)計是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出時的提示報警，接口位于單片機AT89S51的P3.2口，但溫濕度過限時，P2.0口被置0，本系統(tǒng)開始工作。4.5PC機與89C51的接口電路設(shè)計現(xiàn)從MAX232芯片中兩路發(fā)送接收中接收任一路作為接口。應(yīng)注意其發(fā)送，接收的引腳要對應(yīng)。如果使得T1in收單片機的發(fā)送端TXD，則PC機的RS-232的接收端RXD一定要對應(yīng)接T1out引腳。同時，R1out接單片機的RXD引腳，PC機的RS-232的發(fā)送端TXD對應(yīng)接R1in引腳。其接口電路如下圖所示：圖4.5PC機與89C51的接口電路原理圖第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計溫度控制主程序的設(shè)計應(yīng)考慮以下問題：（1）溫濕度采樣，數(shù)字濾波；（2）越限報警和處理；（3）溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換；（4）溫濕度顯示。通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和T0中斷服務(wù)程序兩部分組成。在該軟件系統(tǒng)中，定時器T0為工作方式1，定時周期為125ms，8次定時器中斷為1S，由于實際環(huán)境溫度和濕度變化是連續(xù)和平緩的，故這里采用分段定值平緩濾波算法處理每次測得的溫度和濕度值，有效防止了突發(fā)干擾使測得值波動很大，導(dǎo)致反饋系統(tǒng)關(guān)啟工作，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。這里所需要注意的是標(biāo)度變換，下面簡單的介紹一下標(biāo)度變換：標(biāo)度變換：目的是要把實際采樣的二進制值轉(zhuǎn)換成BCD形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)34H-3BH。對一般線性儀表來說，標(biāo)度變換公式為：式中：A0為一次測量儀表的下限；Am為一次測量儀表的上限；AX為實際測量值；N0為儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量；Nm為儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量；NX為測量所得數(shù)字量。5.1程序流程圖5.1.1T0中斷流程圖恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場是否越限?顯示重裝時間常數(shù)報警程序保護現(xiàn)場設(shè)定1s時間計數(shù)是否到1s?返回NNYY標(biāo)度變換溫濕度數(shù)據(jù)采樣T0中斷清標(biāo)志設(shè)堆棧清顯示清暫存T0初始化CPU開中斷溫濕度采樣顯示清標(biāo)志設(shè)堆棧清顯示清暫存T0初始化CPU開中斷溫濕度采樣顯示串行口初始化掃描鍵盤開始5.1.3報警器流程圖返回返回報警置位報警標(biāo)志啟動報警報警持續(xù)計數(shù)器置初值5.2程序清單5.2.1溫度采集初始化程序程序：ORG0300H;ADCON:MOVDPTR,#0F0FFH;MOVA,#00H;MOVX@DPTR,A;HERE:JNBP2.1RE;MOVXA,@DPTR;MOV20H,A;RET；5.2.2濕度采集初始化程序ORG0301HADCON:MOVDPTR,#0F0FFH;MOVA,#00H;MOVX@DPTR,A;HERE:JNBP2.2E;MOVXA,@DPTR;MOV20H,A;RET；5.2.3顯示電路程序程序：ORG0700H;DIS:MOVR5,#04;MOVR0,#30H;MOVDPTR,#TAB;LOOP:MOVA,@R0;MOVCA,@A+DPTR;MOVSBUF,A;WAIT:JNBT1,WAIT;CLRT1;INCR0;DJNZR5,LOOP;RET;TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH；5.2.4A程序：MAIN：MOVR0,#0A0HMOVR2,#08HSETBIT1SETBIT2MOVDPTR,#7FF8HMOVX@DPTR,AHERE:SJMPHERE5.2.5制交流蜂鳴器發(fā)聲程序程序：main.sm；控制交流蜂鳴器發(fā)出固定頻率的聲音；定義I/OBUZZERBITP1.2；復(fù)位入口ORG0000HLJMPmain；定義中斷T0中斷入口ORG000BHLJMPT0INTSVC;函數(shù)：T0INSVC()VoidT0INTSVC()interrupt1T0INTSVC:CLRTR0MOVTH0,#0FDHMOVTL0,#0C0HSETBTR0CPLBUZZERRETI;主程序main()main:ANLTOMD,#0F0HORLTOMD,01HMOVTH0,#0FDHMOVTL0,#0C0HSETBET0SETBEA

SETBTR0SJMPS$END5.2.6上位機串口通信部分程序程序：ORG0000HLJMPSTARTORG0080HSTART:MOVA,#20HMOVTH1,#0E6HMOVTL1,#0E6HMOVSCON,#0E0HCLREA;清中斷CLRESCLRET1SETBTR1ACALLSUB1;調(diào)接收一組數(shù)據(jù)子程序AJMP＄;通信結(jié)束SUB1:MOVSCON,#0E0HSETBSM2LOOP:ACALLRESUB;調(diào)接收子程序接收地址碼MOVA,R0CLRCSUBBA,#0F1H;是否為0FHJNZLOOP;否,重新接收地址MOVR7,#0F1H;是,回送地址碼ACALLTRSUBCLR