【正文】 健身自行車漫游系統(tǒng)交互控制數(shù)據(jù)采集研究畢業(yè)論文目錄1 引言 12 器件介紹 2 51單片機（AT89C52） 2 功能特性 2 引腳 2 數(shù)據(jù)存儲 5 主要功能特點和優(yōu)越性 5 中斷系統(tǒng) 6 時鐘電路 6 片上資源 7 數(shù)據(jù)查詢 9 溫濕度傳感器（DHT11） 10 技術(shù)參數(shù) 11 應用信息 11 串行接口(單線雙向) 12 1602顯示屏 13 液晶顯示簡介 14 管腳功能 14 特性 15 1602LCD的指令說明及時序 16 1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表 163電路設計 18 主控制電路及測溫控制電路設計 18 晶振電路 19 復位電路 20 顯示電路 23 傳感器電路 244 軟件設計 254．1 流程圖 254．2 程序 25 主程序 25 讀取程序 26 1602子程序 27 延時程序 29 運行程序 30結(jié)論 32致謝 33參考文獻 34附錄 35附錄A英文原文 35附錄B中文翻譯 43引言虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)是一門新興的綜合信息技術(shù), 它使用以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技, 生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境, 用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響, 從而產(chǎn)生與親臨等同的真實環(huán)境的感受和體驗形成這種虛擬的真實世界, 首先, 需要生成虛擬實體, 主要是針對用戶的生理感覺而言。 其次, 用戶通過人生理的自然技能同這個環(huán)境進行交互。 最后, 利用傳感器完成人和虛擬環(huán)境的交互，本實驗是健身自行車來完成交互，.健身自行車是主要用于健身類的自行車，自行車健身已經(jīng)成為一種時尚。但是隨著人們生活水平的日益提高人們對健身自行車的要求也越來越高，簡單的健身需求已經(jīng)不能滿足人們的需求了，人們開始希望能夠在健身的同時身心愉快，這就給健身自行車漫游交互系統(tǒng)提供了市場 2 器件介紹 51單片機（AT89C52）51單片機是對所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8031單片機，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機取得了長足的進展，成為應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。51單片機是基礎(chǔ)入門的一個單片機，還是應用最廣泛的一種。本實驗使用的是當前常用的51系列單片機ATMEL的89C52，AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應用。 功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8kB可反復擦寫(大于1000次）Flash ROM；32個雙向I/O口；256x8bit內(nèi)部RAM；3個16位可編程定時/計數(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8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，軟件設置睡眠和喚醒功能；1有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 引腳AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標 準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0~P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，P0 端口（32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。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)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8 個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1 口：P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是， 還可分別作為定時/計數(shù)器2 的外部計數(shù)輸入（）和輸入（），P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。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 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。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P3 口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG:當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE 禁止位無效。PSEN:程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 數(shù)據(jù)存儲AT89C52 有256 個字節(jié)的內(nèi)部RAM，80HFFH 高128 個字節(jié)與特殊功能寄存器（SFR）地址是重疊的，也就是高128字節(jié)的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當一條指令訪問7FH 以上的內(nèi)部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128 字節(jié)RAM 還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。間接尋址指令訪問高128 字節(jié)RAM，堆棧操作也是間接尋址方式，所以，高128 位數(shù)據(jù)RAM 亦可作為堆棧區(qū)使用。定時器0和定時器1：AT89C52的定時器0和定時器1 的工作方式與AT89C51 相同。 主要功能特點和優(yōu)越性（1）4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器；（2）128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；（3）32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口；（4）5個中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷；（5）6個中斷源；（6）2個16位可編程定時器/計數(shù)器；（7）2個全雙工串行通信口；（8）看門狗（WDT）電路；（9）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；（10）與MCS51兼容；（11）全靜態(tài)工作：0Hz33MHz；（12）三級程序存儲器保密鎖定；（13）可編程串行通道；（14）低功耗的閑置和掉電模式。 中斷系統(tǒng)程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向為處理內(nèi)部事件的中斷服務程序中去；完成中斷服務的程序后，CPU繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。AT89S51有5個中斷源：(1)INT0：外部中斷0請求，低電平有效。(2)INT1：外部中斷1請求，低電平有效。(3)T0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求。(4)TI：定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求。(5)TXD/RXD：串行口中斷請求。當串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時，便請求中斷。每一個中斷源都對應一個中斷請求標志位，它們設置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當這些中斷源請求中斷時，相應的標志分別有TCON和SCON中的相應位來鎖存。中斷系統(tǒng)有以下4個特殊功能寄存器（1）定時器控制寄存器TCON（用6位）；（2）串行口控制寄存器SCON（用2位）；（3）中斷允許寄存器IE；（4）中斷優(yōu)先級寄存器IP。其中，TCON和SCON只有一部分用于中斷控制。通過對以上各特殊功能寄存器的各位進行置位或復位等操作，可實現(xiàn)各種中斷控制功能。 時鐘電路時鐘電路可以簡單定義如下：；。用于產(chǎn)生這個時間的電路就是時鐘電路。時鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時鐘電路應用十分廣泛，如電腦的時鐘電路、電子表的時鐘電路以及MPMP4的時鐘電路。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機的基本時鐘信號，是用來配合外部晶體實現(xiàn)振蕩的電路，這樣可以為單片機提供運行時鐘，如果運行時鐘為0 的話，單片機就不工作，當然超出單片機的工作頻率的時鐘也會導致單片機不工作。時鐘電路是微型計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏，CPU就是通過復雜的時序電路完成不同的指令功能的。MCS51的時鐘信號可以由兩種方式：一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，產(chǎn)生時鐘信號：另一種為外部方式，時鐘信號由外部引入。如果沒有時鐘電路來產(chǎn)生時鐘驅(qū)動單片機，單片機是無法工作的[12]。AT89S51的時鐘信號可由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生，也可由外部電路直接提供。內(nèi)部振蕩器的輸入和輸出腳分別為XTAL1和XATL2，由XTAL2給單片機內(nèi)部電路提供時鐘信號。當時鐘信號由外部電路提供時，外部時鐘引入XTAL2，而XTAL1腳接地。 片上資源定時器2的基本特性：定時器2 是一個16 位定時/計數(shù)器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2 位選擇。定時器2 有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON 的控制位來選擇。定時器2 由兩個8 位寄存器TH2 和TL2 組成，在定時器工作方式中，每個機器周期TL2 寄存器的值加1，由于一個機器周期由12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計數(shù)速率為振蕩頻率的1/12。在計數(shù)工作方式時，當T2 引腳上外部輸入信號產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個機器周期的5SP2 期間，對外部輸入進行采樣。若在第一個機器周期中采到的值為1，而在下一個機器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個周期的S3P1 期間寄存器加1。由于識別1 至0 的跳變需要2 個機器周期（24 個振蕩周期），因此，最高計數(shù)速率為振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采樣一次。定時器2的捕捉方式：在捕獲方式下，通過T2CON 控制位EXEN2 來選擇兩種方式。如果EXEN2=0，定時器2 是一個16 位定時器或計數(shù)器，計數(shù)溢出時，對T2CON 的溢出標志TF2 置位，同時激活中斷。如果EXEN2=1，定時器2 完成相同的操作，而當T2EX 引腳外部輸入信號發(fā)生1 至0 負跳變時，也出現(xiàn)TH2 和TL2 中的值分別被捕獲到RCAP2H 和RCAP2L 中。另外，T2EX 引腳信號的跳變使得T2CON 中的EXF2 置位，與TF2 相仿，EXF2 也會激活中斷。定