【正文】 EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC89C52 圖 3 STC89C52 單片機(jī)引腳圖 下面就對本系統(tǒng)用到的 STC89C52 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行介紹： STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 STC89C52 具體介紹如下： 主電源引腳： 2 根； VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源； GND(Pin20)：接地線； 外接晶振引腳： 2根； XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端； XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端； 控制引腳： 4根； RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位； ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號； PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號； EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令； 可編程輸入 /輸出引腳： 32 根； STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8 位（ 8 根引腳）， 共 32 根； PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ； P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 。 STC89C52 主要功能 如表 1所示 ： 表 1 STC89C52 主要功能 主要功能特性 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) ， 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32個雙向 I/O 口 ， 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3個 16位可編程定時 /計(jì)數(shù)器中斷 ， 時鐘頻率 024MHz 2個串行中斷 ， 可編程 UART 串行通道 2個外部中斷源 ， 共 6個中斷源 2個讀寫中斷口線 ， 3級加密位 低功耗空閑和掉電模式 ， 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 單片機(jī)最小系統(tǒng) 控制芯片最小系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的 8051 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。包括控制芯片STC89C52 單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 4 所示： 2827262524212223123456783233343536373839VCC40VSS20XAL119XAL218RST9EA/VPP31PSEN29ALE/PROG301011121314151617U1STC90C58RD+VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37PSENALEXAL130pFC130pFC2GNDK1VCC10uFC310KR1GND 圖 4 單片機(jī)最小系統(tǒng) 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 晶振電路設(shè)計(jì)如圖 5 所示： XAL130pFC130pFC2 圖 5 晶振電路 在 晶振電路 中使用了兩個 30PF 的電容（ C1， C2）和一個 晶振 （ Y1），分別接的是單片機(jī)的 18， 19 引腳，晶振頻率選取的是 ,是因?yàn)橹饕紤]到在串口通信時的誤碼率的問題。下面給出最常用的 兩種晶振頻率 、 12MHZ在同一波特率、同一定時器方式下串口通信時傳輸數(shù)據(jù)的誤碼率的對比，見下圖 6所示： 圖 6 不同晶振頻率下誤碼率對比 從以上對比，不難看出，在 9600bps 波特率下：采用 的晶振頻率西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 進(jìn)行串口通信時是沒有誤差的，通信質(zhì)量很好 。而 12MHZ 的晶振頻率卻高達(dá) ％的誤差！這樣大誤碼率，顯然是不能保證串口通信的質(zhì)量的。雖然在 12MHZ 晶振頻率下降低波特率到一定數(shù)值時，誤差是可以忽略的，但是這是以犧牲波特率為前提的，其必然降低串口通信的通信速率，故也不是很明智的辦法。所以綜合多方面考慮，我們最終采用了 的晶振頻率。 復(fù)位是單片機(jī)的初始化的操作。單片機(jī)控制器在上電啟動運(yùn)行時，都需要先復(fù)位。其作用是使 CPU 和控制器中其它部件處于一個確定的初始狀態(tài)，從這個狀態(tài)開始工作，因而，復(fù)位是一個很重要 的操作方式。但單片機(jī)本身是不能進(jìn)行自動復(fù)位的。必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。 本系統(tǒng)采用按鍵電平復(fù)位電路，其連接方式如 圖 7所示： K1VCC10uFC3 圖 7 按鍵電平復(fù)位電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 的選用 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0809 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道， 8位逐次逼近器。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(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 。 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 (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?； (3)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(diǎn)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。 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、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路 組成。 .引腳功能 ADC0809 引腳圖如圖 8所示 : VCCGNDGNDVCCP01P02P03P04P05P06P07P00P35IN0P25P36P27P26P33IN1IN2IN3P34IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLK10VCC11VREF+12GND13D114D215VREF16D017D418D519D620D721ALE22ADD C23ADD B24ADD A25IN026IN127IN228U2ADC0809 圖 8 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳圖 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能 ： IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端 ； 21～ 28： 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 ）； 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） ； 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。 .ADC0809 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(jìn)行。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?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(jī)進(jìn)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?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式 ： （ 1）定時傳送方式 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 對于一種 A/D 轉(zhuǎn)換器來說， 轉(zhuǎn)換時間作為一項(xiàng)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 MCS51 單片機(jī)共 64個機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)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(jìn)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)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時， OE 信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。 環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊 溫度數(shù)據(jù)采集 環(huán)境溫度 數(shù)據(jù)采集模塊主要使用了 DS18B20 傳感器。 DS18B20 是由美國 DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)最新單線數(shù)字式溫度傳感器，主要特性如下： 可實(shí)現(xiàn)對一 55℃到+125℃ 范圍內(nèi)的溫度測量，并且測量溫度的誤差在177。 ℃，實(shí)際系統(tǒng)的分辨率可單獨(dú)設(shè)定，并且保存在 EEPROM 中， 即使斷電也能夠保存；現(xiàn)場溫度的測量值通過串行通信的方式傳輸，即“單線總線”的數(shù)字方式傳輸；系統(tǒng)供電電壓容許范圍大，可在 3V 到 5． 5V 的范圍波 動。 DS18B20 實(shí)物圖及引腳圖如圖 9 所示： 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 圖 9 DS18B20實(shí)物及引腳排列圖 引腳功能簡介： (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 與 STC89C52 單片機(jī)的連接 本設(shè)計(jì)中 DS18B20 與 STC89C52 單片機(jī)的連接，見圖 10所示： GND5KR6VCCP32GND1DQ2VCC3U5ds18b20 圖 10 DS18B20溫度傳感器連接電路 這里使用了 5K的上拉電阻來保證傳感器的正常工作，在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)線很短的情況下，即使不使用上拉電阻也可正常的工作。上拉電阻的選用要根據(jù)數(shù)據(jù)線的長短合適的選取。為了穩(wěn)妥起見，我們使用了一個 5K的上拉電阻 西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 濕度數(shù)據(jù)采集 環(huán)境濕度數(shù)據(jù)采集模塊主要使用了 HR31 濕敏電阻傳感器。 HR31 濕敏電阻是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長期使用性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于倉儲、車廂、居室內(nèi)空氣質(zhì)量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工 業(yè)控制系統(tǒng)及科研領(lǐng)域等廣泛的應(yīng)用。 HR31 的特點(diǎn)有：優(yōu)良的線性，高性價(jià)比，耗能低，測量范圍廣，響應(yīng)迅速，抗污染能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定等。 HR31 實(shí)物如圖 11 所示： 圖 11 HR31 濕敏電阻 濕敏電阻電路圖 HR31 采集的數(shù)據(jù)必須通過 ADC0809 轉(zhuǎn)換后和單片機(jī)相連。電路圖如圖 12 所示： 1 2P2R2GNDVCCIN0 圖 12 HR31 連接電路圖 這里采用的是滑動