【正文】 堆棧指針 SP：在子程序調用或中斷時，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進后出的原則存儲數(shù)據(jù)，它是一個八位寄存器它指出堆棧頂部在片內 RAM 中的位置，系統(tǒng)復位后，SP 變成 07H，使堆棧從 00 單元開始。單片機有一個程序計數(shù)器 PC，它始終存著 CPU 要讀取的機器碼的所在地址，單片機工作時，PC 自動加一，此時程序開始順序執(zhí)行，因為單片機程序 訪問空間是 64K，故需要 16 條地址線，當 接“0”則 8031 在片外程序存儲器中讀取指令，此時片外程序存儲器從 0000H 開始編址，因為 8031 無片內程序存儲器，故在此系統(tǒng)中 必須接地使 CPU 到外部 ROM 中去尋址。 中斷控制系統(tǒng)：8031 有五個中斷源，既外部中斷兩個，定時計數(shù)中斷兩個，串行中斷一個，全部的中斷分為高和低的兩個輸出級。當 DSDS3 和 DS4 選通期間，輸出三位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1 選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示個位的 0 或 1 外，還表示了轉化值的正負極性和欠量程還是過量程其含意見表33 表 3 DS1 選通時 Q3～Q0 表示的結果Q 2Q 1Q 0 01000011表示結果千位數(shù)為 0千位數(shù)為 1結果為正結果為負輸入過量程輸入欠Q 31001由表可知 Q3 表示 1/2 位，Q3=“0”對應 1，反之對應 0。VSS： 數(shù)字地端。若 INH 為高電平，則為禁止各通道和輸出端 OUT/IN 接至；若 INH 為低電平，則允許各通道按表 32 關系和輸出段 OUT/IN 接通。集成定時器 555 芯片外接電阻RR2 與濕敏電容 C，構成了對 C 的充電回路。如此反復調整多次，直至 0℃時，V 0=0mV，100℃時 V0=100mV 為止。TT12和 T10 為啟動電路，其中 T5 為恒定偏置二極管。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。（3） 硬件簡單，成本低。HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構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。 方案二：采用 AD590，它的測溫范圍在55℃～+150℃之間，而且精度高。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫濕度測量儀。2. 1 溫度傳感器的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。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。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使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 （一） 信號采集 由 AD590、HS1100 及多路開關 CD4051 組成； （二） 信號分析 由 A/D 轉換器 MC1443單片機 8031 基本系統(tǒng)組成； （三） 信號處理 由串行口 LED 顯示器和報警系統(tǒng)等組成。2 AD590 的工作原理　　在被測溫度一定時，AD590 相當于一個恒流源，把它和 5～30V 的直流電源相連，并在輸出端串接一個 1kΩ 的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有 1mV／K 的電壓信號。該電路的設計使得 T9，T10，T11 三者的發(fā)射極電流相等，并同為整個電路總電流 I 的 1／3。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。表 3空氣濕度與電壓頻率的典型值 07 3 5 16 06 6 0 01 07 2 2 47 06 4 6 82 07 1 0 0 8 06 3 3 03 06 9 7 69 06 1 6 84 06 8 5 3 1 0 0 6 0 3 35 0 6 7 2 8頻率濕度頻率濕度% R HH Z% R H H Z三、多路檢測信號的實現(xiàn) 本設計系統(tǒng)為八路的濕度信號采集，故采用 CD4051 組成多路分時的模擬量信號采集電路，其硬件接口如圖 38 所示圖 38 八路分時的模擬量信號采集電路硬件接口 3．1．3 多路開關多路開關，有稱“多路模擬轉換器” 。由于 MC14433只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測的多路溫度與濕度信號輸入，故選用多路選擇電子開關，可輸入多路模擬量。 C0 C02： 外界補償電容端，電容取值約 。下面是 MC14433 與 8031 單片機 P1 口直接相連的硬件接口，接口電路如圖 313 所示圖 313 MC14433 與 8031 單片機 P1 口直接相連的硬件接口3. 2. 2 單片機 8031 為了設計此系統(tǒng)，我們采用了 8031 單片機作為控制芯片，在前向通道中是一個非電信號的電量采集過程。RST/VPD（9 引腳）在振蕩器運行時，在此引腳加上兩個機器周期的電平將單片機復位，復位后應使此引腳電平保持不高于 的低電平以保證 8031 正常工作。001BH 單元：定時器溢出中斷入口地址。若 AC=0 時則在加減過程中 A3 沒有向 A4 進位或借位，否則正好相反。上電后，由于電容 C3 的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。二、數(shù)據(jù)存儲器的擴展在單片機中有 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。圖 319 系統(tǒng)時鐘3. 3 顯示與報警的設計3. 3. 1 顯示電路 在單片機應用系統(tǒng)設計中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。這里所需要注意的是標度變換，下面簡單的介紹一下標度變換：標度變換：目的是要把實際采樣的二進制值轉換成 BCD 形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū) 34H3BH。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅動電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅動，也可以用一個晶體三極管驅動。3. 2. 5 系統(tǒng)時鐘的設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。當 2764 處于讀方式下 和 均為低電平有效。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。除法時， B 中存放除數(shù)及余數(shù)，而在 A 中存放被除數(shù)和商，其他情況可作為普通寄存器用。當外接程序存儲器的時候，單片機通過 P2 口和 P0 口輸出 16 位的地址，即可尋址的外部程序存儲器單元的地址，使用 ALE 作為低 8 位地址鎖存器信號，再由P0 口讀回指令的代碼，用 PSEN 非作為外部程序存儲器的選通信號。串行口：它有一個全雙工的串行口，它可以實現(xiàn)計算機間或單片機同其它外設之間的通信，該并行口功能較強，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。其中 Q0 為最低位，Q3 為最高位。VAG： 模擬地端。A、B、C（19）：地址引腳INH（6）：禁止輸入引腳。如何將電容的變化量準確地轉變?yōu)橛嬎銠C易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運方與租蓉組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再 A/D 轉換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集頻率輸出的 555 測量振蕩電路如圖 37 所示。調整方法如下：在 0℃時調整 R2，使輸出 V0=0，然后在 100℃時調整 R4使 V0=100mV。TT8，T10 為對稱的 Wilson 電路，用來提高阻抗。電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流IT變化 1μA，相當于溫度變化 1K。（2） 處理速度慢。方案二：采用 HS1100/HS1101 濕度傳感器。在工業(yè)中用于50～180℃測溫。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機性大。熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件。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。而且還不具備在本設計系統(tǒng)中對溫度30～50℃的要求，因此，我們選擇方案二來作為本設計的濕度傳感器。3．1 信號采集3．1．1 溫度傳感器集成溫度傳感器 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。其基本電路如圖 33 所示。T9 和 T11 的發(fā)射結面積比為 8：1，T10和 T11 的發(fā)射結面積相等。下面 介紹 HS1100/HS1101 濕度傳感器及其應用。多路開關通常有 n 個模擬量輸入通道和一個公共的模擬輸入端，并通過地址線上不同的地址信號把 n 個通道中任一通道輸入的模擬信號輸出，實現(xiàn)有 n 線到一線的接通功能。MC14433 A/D 轉換器由于雙積分方法二次積分時間比較長，所以 A/D 轉換速度慢，但精度可以做得比較高；對周期信號變化的干擾信號積分為零，抗干擾性能也比較好。 R1/C1： R1 與 C1 的公共端。它由傳感器采集非電信號，從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程，使信號放大，再經(jīng)過模/數(shù)轉換成為計算機能識別的數(shù)字信號，再送入計算機系統(tǒng)的相應端口。在掉電時，此引腳接備用電源 VDD，以保持 RAM 數(shù)據(jù)不丟失，當 BVCC 低于規(guī)定的值時，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內時，VPD 就向內部數(shù)據(jù)存儲器提供備用電源。0023H 單元：串行口中斷入口地址。F0：F0 常不是由機器來指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù)程序的需要進行設置的，這個位一經(jīng)確定就可通過軟件測試來決定用戶程序的流向。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。但往往在系統(tǒng)的要求下片內 RAM 不能滿足要求，用戶只有選擇擴展片外的數(shù)據(jù)存儲器，以進行存儲系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。本設計是利用 8031 的串行口實現(xiàn)鍵盤/顯示器接口。對一般線性儀表來說，標度變換公式為： 式中：A0 為一次測量儀表的下限；Am 為一次測量儀表的上限；A X為實際測量值；N0 為儀表下限所對應的數(shù)字量；Nm 為儀表上限所對應的數(shù)字量；N X 為測量所得數(shù)字量。峰鳴音報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 MCS51 的 1 根口線經(jīng)驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。如圖 318:所示： 圖 318 數(shù)據(jù)存儲器的擴展EA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 108031D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 LE11U?74LS373GNDA010 A19A28 A37A46 A55A64 A73A825 A924A1021 A1123A122CS120 CS226 WE27OE22D0 11D1 12D2 13D3 15D4 16D5 17D6 18D7 19U?6264R?1Kvcc3. 2. 4 數(shù)據(jù)存儲器的掉電保護單片機系統(tǒng)內的 RAM 數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)