【正文】 MEL公司的AT80C51作為系統(tǒng)控制器。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且其功耗低、體積小、價格便宜、耗電低、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點。許多功能部件集成在芯片內(nèi)部，其信號通道受外接影響小，可靠性高，控制能力強(qiáng)，運(yùn)行速度快等特點。（1）AT80C51的主要性能①與MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容； ②片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲器；③存儲數(shù)據(jù)保存時間為10年； ④寬工作電壓范圍：； ⑤全靜態(tài)工作：可從0Hz至16MHz ；⑥程序存儲器具有3級加密保護(hù)； ⑦128*8位內(nèi)部RAM； ⑧32條可編程I/O線； ⑨兩個16位定時器/計數(shù)器； ⑩中斷結(jié)構(gòu)具有5個中斷源和2個優(yōu)先級； ?可編程全雙工串行通道；?空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。（2）AT80C51引腳圖AT80C51有40個引腳。 AT80C51引腳圖（3）AT80C51 各引腳概述圖32為AT80C51的引腳圖，對其在本次設(shè)計中的主要使用的引腳說明如下：VCC：電源電壓，AT80C51電源的正極輸入端，接+5V電壓使AT80C51單片機(jī)正常工作。是單片機(jī)的電源提供端口。 P0：P0口(~)是一個8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向I／O 口用P0口每一個引腳可以推動8個LSTTL 負(fù)載。P2：P2口(~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高8位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向I／O口用。每一個引腳可以推動4個LSTL負(fù)載。P1：P1口(~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，其輸出可以推動4個LSTTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。P3：P3口(~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其特殊功能引腳分配如下： RXD 串行通信輸入。 TXD 串行通信輸出。 INT0 外部中斷0 輸入，低電平有效。 INT1 外部中斷1 輸入，低電平有效。 T0 計數(shù)器0 外部事件計數(shù)輸入端。 T1 計數(shù)器1 外部事件計數(shù)輸入端。 WR 外部隨機(jī)存儲器的寫選通，低電平有效。 RD 外部隨機(jī)存儲器的讀選通，低電平有效。XTAL1： 接外部晶振的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個法相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)該接地。本次畢業(yè)設(shè)計中單片機(jī)主控電路設(shè)計是以AT80S51為核心，外接數(shù)字溫度傳感器模塊，數(shù)字濕度傳感器模塊，時鐘模塊，電源等硬件電路。AT80S51工作在12MHZ的頻率下，采用+5V的直流電源供電，根據(jù)單片機(jī)各個引腳功能， ，用于人機(jī)界面輸入?yún)?shù)。，，濕度傳感器數(shù)據(jù)接“H”。 數(shù)字溫度模塊設(shè)計分析（1）DS18B20的引腳圖功能及性能特點 ①DS18B20與微處理器連接時僅需要一根數(shù)據(jù)線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 ②可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：++ V。 ③測溫范圍：55℃ ～+125℃。℃。 ④通過編程可實現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。 ⑤用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。 ⑥負(fù)壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 。 DS18B20功能表引號名稱功能說明1GND接地2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。對于單線操作：漏極開路3VDD可選的VDD引腳 DS18B20引腳圖（2）數(shù)字溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成：溫度傳感器，64位光刻ROM，非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3）DS18B20工作原理好其內(nèi)部含有兩個溫度系數(shù)不同的溫敏振蕩器，其中低溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于標(biāo)尺，高溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于測溫元件，通過不斷比較兩個溫敏振蕩器的振蕩周期得到兩個溫敏振蕩器在測量溫度下的振蕩頻率比值。根據(jù)頻率比值和溫度的對應(yīng)曲線得到相應(yīng)的溫度值。這種方式避免了測溫過程中的A/D轉(zhuǎn)換，提高了溫度測量的精度。低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振會隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，是很敏感的振蕩器，它所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，為計數(shù)器2提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。① DS18B20時序圖單片機(jī)芯片通過發(fā)命令字對DS18B20進(jìn)行控制。命令字分為二種：ROM命令字和RAM命令字。不同的命令字代表不同的操作。在發(fā)送每一個ROM命令字和RAM命令字之前，都要先發(fā)送初始化時序。DS18B20復(fù)位時序。 DS18B20的復(fù)位時序圖DS18B20的讀時序。 DS18B20的讀時序圖對于DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。DS18B20的讀時隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15 微秒之內(nèi)就得釋放單總線，好讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。 ③DS18B20的寫時序。 DS18B20的寫時序圖對于DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。DS18B20寫0時序和寫1時序的要求不同，當(dāng)要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。DS18B20采用3腳PR35封裝，如圖電路采用外接電源工作方式，其中DS18B20是采用單總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 DS18B20硬件接口電路 濕度模塊電路設(shè)計分析傳感器是能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指傳感器中能夠直接感受被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能將敏感元件輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分。有些國家和有些科學(xué)領(lǐng)域，將傳感器稱為變換器、檢測器或探測器等。應(yīng)該說明，并不是所有的傳感器都能明顯分清敏感元件與轉(zhuǎn)換元件兩個部分，而是二者全為一體。例如半導(dǎo)體氣體、濕度傳感器等，它們一般都是將感受的被測量直接轉(zhuǎn)換為電信號，沒有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。濕度傳感模塊的選擇是核心部分，型號和質(zhì)量選擇的好壞將會直接影響著最后輸出濕度結(jié)果的準(zhǔn)確性，在眾多濕度傳感器模塊中我們根據(jù)我們實際的電路要求，通過對比各個傳感器的參數(shù)。最后選擇了CHTM02/NB溫濕度傳感器。高分子濕度傳感器CHR002系列為新一代復(fù)合型電阻型濕度敏感部件，其復(fù)阻抗與空氣相對濕度成指數(shù)關(guān)系，直流阻抗（普通數(shù)字萬用表測量）幾乎為無窮大，與傳統(tǒng)意義上的電阻有空氣中水分子參與膜感濕中的離子導(dǎo)電，由于水分子為極性分子，在直流電存在的情況下，會電離、分解，從而影響導(dǎo)電與元件的壽命，所以要求采用交流電路對傳感器進(jìn)行供電。對濕度傳感器而言，頻率與阻抗之間存在一定的關(guān)系，對于測量30%80%RH范圍，頻率的變化對傳感器影響并不明顯，在單片機(jī)軟件編程的實際應(yīng)用時，需要通過將傳感器置于濕度發(fā)生裝置中（例如恒溫恒濕箱）進(jìn)行實測，通過軟件對最終的誤差進(jìn)行修正，此項修正基本上可以彌補(bǔ)頻率變化所產(chǎn)生的誤差以及其他誤差。濕度傳感器阻抗變化與溫度的關(guān)系見規(guī)格書中的數(shù)據(jù)表，先檢測溫度，然后按查表法對進(jìn)行濕度檢測。如果濕度精度要求不是特別嚴(yán)格的情況，（從數(shù)據(jù)處理簡易的法則來說），%RH/℃。 H（t）=H (25℃) *(t – 25) （）例如，以實測阻抗按25℃的數(shù)據(jù)表讀數(shù)，例如在35℃時讀到的阻抗為30K，按25℃表格，相對濕度為60%RH，此時按公式計算的實際濕度應(yīng)為56%RH。（1）輸出信號：。 輸出信號濕度（%）102030405060708090輸出信號（V）（2）敏感元件（濕度）：高分子濕敏電阻 “CHR01”。（3）供電：DC 5V177。5%（4）耗電電流：5 mA max (2mA avg)（5）工作范圍：溫度060 ℃ 濕度 10%95%RH（6）儲存條件：溫度050 ℃ 濕度 60%RH（7）濕度變送范圍：0100%RH（8）精度：177。5%RH（9）線性度：。 線性度。連接線顏色：+5V電源線為紅色，地線為黑色，濕度輸出線為黃色。 CHTM02N硬件接口電路本模塊電路設(shè)計因為是溫度與濕度集成模塊，所以在本次設(shè)計的過程中應(yīng)放空溫度輸出“T”口，還要把濕度輸出口“H”。 時鐘芯片DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，～。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時，在Vcc，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK為時鐘輸入端。 。因為畢業(yè)設(shè)計任務(wù)要求可以鎖存某一時刻的被測溫度值。所以會用到時鐘芯片DS1302。DS1302與單片機(jī)的連接只需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。，I/,，其中VCC端接電容用于濾波而DS1302的好處是在實際調(diào)試程序時可以不加電容器， 的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時顯示實時溫度。只要占用CPU一個口線即可。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計濕度傳感模塊，將空氣中的濕度轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后該模擬信號要輸入至AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出與之正確對應(yīng)的電信號。該部分的電路主要是有ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片完成。（1）ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51 單片機(jī)直接相連。（2）初始化時，使ST 和OE 信號全為低電平。（3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。（4）在ST 端給出一個至少有100ns 寬的正脈沖信號。（5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號來判斷。（6）當(dāng)EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 芯片引腳圖根據(jù)芯片的資料。 工作流程圖ADC0809芯片在本次的畢業(yè)設(shè)計中濕度傳感模塊，將空氣中的濕度轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后該模擬信號要輸入至AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出與之正確對應(yīng)的電信號?！癏”口上。 雙D型觸發(fā)器74LS74內(nèi)含兩個獨立的D上升沿雙d觸發(fā)器，每個觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（D）、置位輸入（）復(fù)位輸入（）、時鐘輸入（CP）和數(shù)據(jù)輸出（Q、）。、的低電平使輸出預(yù)置或清除，而