【正文】 圖35 AT89C52與AT24C02的電路圖 鍵盤和顯示電路的設(shè)計鍵盤實現(xiàn)向計算機(jī)輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是人工干預(yù)計算機(jī)的主要手段。 當(dāng)溫度高于預(yù)警值且濕度低于預(yù)警值是，=0、=0、=0、=0，播報當(dāng)前地址的語音；當(dāng)濕度高于預(yù)警值且溫度低于預(yù)警值時，===0、=0，播報當(dāng)前地址的語音；當(dāng)溫濕度均高于預(yù)警值時，=0、==1=0，播報當(dāng)前地址的語音。如果存儲器內(nèi)部全部錄滿信息，則可以播放內(nèi)部全部信息。如果REC保持低電平,錄音操作一直持續(xù)到存儲器空間錄滿，這時錄音結(jié)束。由于AT89C52不具備I2C總線接口，所以使用單片機(jī)通用I/O口線來虛擬I2C總線，并在數(shù)據(jù)端、時鐘端、。并通過當(dāng)前溫濕度與預(yù)警值的比較來決定語音播報地址。LOAD用于加載串行數(shù)據(jù)，CH451在其上升沿加載移位寄存器中的12位數(shù)據(jù)，作為操作命令分析并處理。這些按鍵代碼具有一定的規(guī)律，如果需要鍵被釋放時的按鍵代碼，則將表中的按鍵代碼的位6置0，也就是將表中的按鍵代碼減去40H。CH451定期在顯示驅(qū)動掃描過程中插入鍵盤掃描。當(dāng)數(shù)據(jù)位為1時，對應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會點亮；當(dāng)數(shù)據(jù)位為0時，則對應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會熄滅。CH451內(nèi)部具有大電流驅(qū)動級，段驅(qū)動引腳SEG6～SEG0分別對應(yīng)數(shù)碼管的段G～段A，段驅(qū)動引腳SEG7對應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點，字驅(qū)動引腳DIG7～DIG0分別連接8個數(shù)碼管的陰極；CH451也可以連接88矩陣的發(fā)光二級管LED陣列或者64個獨(dú)立發(fā)光管；CH451還可以通過外接反相驅(qū)動器支持共陽數(shù)碼管，或者外接大功率管支持大尺寸的數(shù)碼管。l 鍵盤中斷，低電平有效輸出。l 可選數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對應(yīng)的不譯碼方式或者BCD譯碼方式。從器件8位地址的最低位作為讀寫控制位，1表示對從器件。(2) SDA：串行數(shù)據(jù)/地址CAT24WC02雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或。A1 – 刪除EOM 結(jié)尾標(biāo)志A1 操作模式允許多次記錄的信息組合成一個信息結(jié)束標(biāo)志只出現(xiàn)在最后錄制信息的結(jié)尾當(dāng)配置成這種模式后多次錄制的信息在放音時會形成連續(xù)的信息。當(dāng)?shù)刂返淖罡邇晌籄A6為高電平時，其余的地址位將被成為狀態(tài)標(biāo)志位而不再是地址位。也可以使用單輸出，但需要注意對于直接驅(qū)動，發(fā)聲裝置使用兩個反極性的輸出的功率是使用單輸出功率的4倍。 (10) 模擬輸出ANA OUT 此管腳為用戶提供前置放大器的輸出。 (6) 錄音LED輸出RECLED當(dāng)處于錄音操作時RECLED，輸出為低電平它可以驅(qū)動一個LED，顯示表明現(xiàn)在正處于錄音狀態(tài)另外在放音中如果遇到結(jié)束標(biāo)志EOM，RECLED將輸出一個短的低脈沖。如果在放音過程中REC被拉低放音將立即終止錄音開始?？刂谱挚偸菑淖畹臀婚_始輸出。 表23 DS1302有關(guān)的日歷、時間寄存器讀寄存器寫寄存器范圍Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit081h80h0059CH10秒秒83h82h005910分分85h84h112/02312/24010時時AM/PM87h86h1310010日日89h88h11200010月月8Bh8Ah1700000周日8Dh8CH009910年年8Fh8Eh——WP0000000 (2) DS1302有關(guān)RAM的地址 DS1302中附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的地址如表24所示。當(dāng)為高時，選擇12小時模式。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中[8]。當(dāng)D0=0時，表示12位濕度/14位溫度測量。當(dāng)D6=0時。如果8位CRC校驗和不用，控制器可愛測量數(shù)據(jù)的LSB位后將ACK變高。 SHT11的數(shù)據(jù)測量和控制1)、SHT11傳感器數(shù)據(jù)測量過程：(1) 發(fā)送命令在發(fā)送命令之前，應(yīng)先發(fā)送一個“傳輸開始”序列，該序列組成如圖22所示。GNDNOP SHT11 SHT11的性能指標(biāo)DATANOP(1)溫濕度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線 接口全部集成于一個芯片上（CMOSens技術(shù)）； NOPSCK(2)全校準(zhǔn)相對濕度及溫度值輸出； (3)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)I2C總線數(shù)字輸出接口；NOPVDD(4)具有露點值計算輸出功能；(5)免外圍元件； (6)卓越的長期穩(wěn)定性； 圖21 SHT11的外部引腳(7)濕度值輸出分辨率為14位，溫度值輸出分辨率為12位，可編程降至12位和8位；(8)可靠的CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗功能；(9)片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)，保證100%的互換性；(10)電源電壓：～；(11)電流消耗:。 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括了相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)存儲器（E2PROM）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余校驗碼（CRC）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。本設(shè)計是利用SHT11傳感器設(shè)計出一個可用到環(huán)境監(jiān)測和控制的溫濕度的控系統(tǒng)。SHT11智能化數(shù)字傳感器內(nèi)部集成了相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)存儲器（E2PROM）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）、狀態(tài)寄存器、循環(huán)冗余校驗碼（CRC）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路。市場上常見的溫度，濕度傳感器以電壓輸出為主要表現(xiàn)形式，溫度濕度與所表現(xiàn)出來的電壓信號呈非線性的關(guān)系，且因為材料本身的差異，不同的傳感器其非線性曲線也各不相同，缺乏一個產(chǎn)品應(yīng)具備的通用性和互換性[1]。傳感器本身體積也是越小越好，傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能，研制高性能、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。在未來的大型溫濕測控系統(tǒng)中將得到廣泛的應(yīng)用。溫濕度傳感器主要完成對周圍溫濕度的采集、處理，是整個系統(tǒng)的核心部分；LED用來顯示當(dāng)前實時溫度值、濕度值以及溫度預(yù)警值、濕度預(yù)警值；LCD用來顯示當(dāng)前時間包括年、月、日、時、分、秒；語音電路主要用來報警，當(dāng)溫度、濕度高于預(yù)警值時觸發(fā)語音芯片工作；鍵盤主要控制溫、濕度預(yù)警值的調(diào)整、時間的調(diào)整以及時間、溫、濕度等信息的保存和調(diào)用；電源電路提供5V電壓為系統(tǒng)供電。它是一種全新的基于智能傳感器設(shè)計理念的新型傳感器,該傳感器將溫度、濕度傳感器、信號調(diào)理、數(shù)字變換、串行數(shù)字通信接口、數(shù)字校準(zhǔn)全部集成到一個高集成度、體積極小的芯片當(dāng)中, 利用它可以同時測量目標(biāo)對象的溫度和濕度,并實現(xiàn)數(shù)字式輸出。DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。 單片機(jī)向傳感器發(fā)出的命令由三位地址位和傳感器的五位命令位組成。須指出的是在8個SCK時鐘之后，如果命令接收正確將DATA端拉低（ACK回答）。以測量相對濕度,測量值N = 0000100100110001為例,整個測量過程時序如圖2226所示。當(dāng)D2=0是關(guān)斷加熱器，當(dāng)D2=1時，接通加熱器。 RH true=（T℃25）*（t1＋t2*SORH）＋ RHlinear 當(dāng)SORH為12位時t1= ；t2= ，當(dāng)SORH為8位時，t2= (3) 溫度變換由設(shè)計決定的SHT11溫度傳感器的線性非常好，故可用下列公式將溫度數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成實際溫度值： 溫度=d1＋d2*SOT 當(dāng)電源電壓為5V、溫度傳感器的分辨率為14位時，d1= 40,d2= ，當(dāng)溫度傳感器的分辨率為12位時，d1= 40,d2= [7]。當(dāng)Vcc2Vcc1+，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時鐘暫停標(biāo)志（CH）。表25 工作模式寄存器工作模式寄存器讀寄存器寫寄存器時鐘突發(fā)模式寄存器CLOCK BURSTBFhBEhRAM突發(fā)模式寄存器RAM BURSTFFhFEh DS1302讀寫時序DS1302是SPI總線驅(qū)動方式。數(shù)據(jù)讀寫時序如圖21212所示。(2) PLAYE觸發(fā)放音當(dāng)此管腳上檢測到低電平跳變時，將開始放音操作遇到結(jié)束標(biāo)志EOM或存儲器的尾部放音將停止，結(jié)束放音后器件自動進(jìn)入掉電等待模式在放音過程中將PLAYE 變高不會終止當(dāng)前的放音操作。 (8) 麥克基準(zhǔn)MIC REFMIC REF 是麥克前置放大的反向輸入，當(dāng)器件使用該輸入腳并以差分形式連接到麥克時能減低噪聲和實現(xiàn)共模抑制。對于麥克輸入ANA OUT腳必須通過外部電容連接到ANA IN腳。 (14) 地址輸入A0A7根據(jù)最高兩位地址位的數(shù)值, AA6 至少有一位為0時,輸入認(rèn)為是地址輸入,輸入的地址被當(dāng)作當(dāng)前錄音或放音的起始地址,這些地址管腳全部為輸入管腳與操作模式中能輸出地址信息不同地址輸入在信號PLAYE、PLAYL或REC的下降沿被鎖存。第一、 所有的操作開始于地址0，也就是ISD1420的起始地址，以后的操作根據(jù)操作模 式的不同可以從其它地址開始。A5 – 沒有使用 存儲芯片的選擇CAT24WC02支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，I2C總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。CAT24WC02 在接收到起始信號和從器件地址之后響應(yīng)一個應(yīng)答信號，如果器件已選擇了寫操作，則在每接收一個8位字節(jié)之后響應(yīng)一個應(yīng)答信號，當(dāng)CAT24WC02工作于讀模式時，在發(fā)送一個8位數(shù)據(jù)后釋放SDA線并監(jiān)視一個應(yīng)答信號，一旦接收到應(yīng)答信號，CAT24WC02繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如主器件沒有發(fā)送應(yīng)答信號，器件停止傳送數(shù)據(jù)且等待一個停止信號。l 通過占空比設(shè)定提供16級亮度控制。l 串行接口中的DIN和DCLK信號線可以與其它接口電路共用，節(jié)約引腳。CH451將分配給每個數(shù)碼管的顯示驅(qū)動時間進(jìn)一步細(xì)分為16等份，通過設(shè)定顯示占空比支持16級亮度控制。BCD譯碼方式是指對數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4～位0進(jìn)行BCD譯碼，控制段驅(qū)動引腳SEG6～SEG0的輸出，對應(yīng)于數(shù)碼管的段G～段A，同時用字?jǐn)?shù)據(jù)的位7控制段驅(qū)動引腳SEG7的輸出，對應(yīng)于數(shù)碼管的小數(shù)點，字?jǐn)?shù)據(jù)的位6和位5不影響B(tài)CD譯碼。CH451不支持組合鍵，也就是說，同一時刻，不能有兩個或者更多的鍵被按下；如果多個鍵同時按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。DIN用于提供串行數(shù)據(jù)，高電平表示位數(shù)據(jù)1，低電平表示位數(shù)據(jù)0，串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前，高位在后。當(dāng)單片機(jī)I/O引腳資源緊張時，CH451只需要獨(dú)占使用LOAD信號線，DIN和DCLK信號線可以與其它接口電路共用。 溫濕度傳感器SHT11的電路設(shè)計AT89C52為SHT11的控制核心，如圖32所示。 圖33 DS1302接口設(shè)計電路圖 語音電路設(shè)計為了使系統(tǒng)能夠?qū)φZ音進(jìn)行分段控制,設(shè)計一個ISD1420與單片機(jī)的接口電路,ISD1420的地址段A0~A7由單片機(jī)的IO口控制。PLAYE的上升沿對操作沒有影響。錄音(中斷放音)時：REC引起的錄音操作優(yōu)先于其他操作。 單片機(jī)AT89C52與AT24C02的連接如圖35所示。CH451的DIGODIG7控制LED的位選，SEG0SEG7控制LED的段選。修改時間系統(tǒng)初始化啟動SHT11采集數(shù)據(jù)顯示當(dāng)前時間顯示當(dāng)前溫濕度、預(yù)警值預(yù)警值設(shè)定是否有功能鍵？與預(yù)警值比較語音報警存儲當(dāng)前數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)YYYN開 始NNYYNYNN圖41 系統(tǒng)軟件流程圖存儲功能鍵？時間功能鍵？是否超過？預(yù)警值功能鍵？讀取功能鍵？ SHT11軟件設(shè)計SHT11溫濕度測量流程圖如圖4圖43所示。系統(tǒng)初始化后，獲取初始時間并在LCD上顯示。 num wenduP16=0A6A5A4=011P16=0A6A5A4=000P16=0A6A5A4=110NYYNYN播報“溫濕度均高于預(yù)警值請降低溫濕度“播報“溫度高于預(yù)警值，請降低溫度“播報“濕度高于預(yù)警值，請降低濕度“圖45 語音電路流程圖返 回開 始 num1 shidu num1 shidu 數(shù)據(jù)存儲器的軟件設(shè)計(1) 數(shù)據(jù)存儲軟件設(shè)計數(shù)據(jù)存儲器流程圖如圖46所示。首先定義一個字節(jié)型數(shù)組包含8個元素，用來存放讀取的數(shù)據(jù)。 LED顯示電路的軟件設(shè)計LED顯示電路包括8個七段數(shù)碼管，從左到右依次顯示溫度值、溫度預(yù)警值、濕度值、濕度預(yù)警值。在上述幾方面研究的基礎(chǔ)上，初步設(shè)計出了一個基于I2C溫濕度傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計。對于此問題，可以通過增加功能鍵，當(dāng)功能鍵按下時，可通過鍵盤直接輸入數(shù)值到待修改的參數(shù)