【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。 AT89C51是屬于 CMOS8位微處理器，它的時(shí)鐘 電路在結(jié)構(gòu)上有別于 NMOS型的單片機(jī)。 CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如 AT89C51）有一個(gè)可控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖 4－ 2為 CMOS型單片機(jī)時(shí)鐘電路框圖。振蕩器工作受 /PD端控制，由軟件置“ 1” PD（即特殊功能寄存器 ）使 /PD＝ 0，振蕩器停止工作，整個(gè)單片機(jī)也就停止工作，以達(dá)到節(jié)電目的。清“ 0” PD，使振蕩器工作產(chǎn)生時(shí)鐘，單片機(jī)便正常運(yùn)行。圖中 SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由 SYS參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率）。電容 C1和 C2的作用有兩個(gè)： 其一是使振蕩器起振，其二是對(duì)振蕩器的頻率 f起微調(diào)作用（ C C2大， f變?。?，其典型值為 30pF。 復(fù)位電路 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器 CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 MCS51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，它是史密特觸發(fā)輸入 (對(duì)于 CHMOS單片機(jī)，RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻 )，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期 (即24個(gè)時(shí)鐘周期 )以上的高電平，使器件復(fù)位，只要 RST保持高電平， MCS51保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí) ALE、 PSEN、 P0、 P P P3口都 輸出高電平。 RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位， CPU從初始狀態(tài)開始工作。 單片機(jī)采用的復(fù)位方式是自動(dòng)復(fù)位方式。對(duì)于 MOS(AT89C51)單片機(jī)只要接一個(gè)電容至 VCC即可。在加電瞬間，電容通過(guò)電阻充電，就在 RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使 MCS51有效的復(fù)位。 RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括 VCC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間， Vss上升時(shí)間若為10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。 10MHZ時(shí)約為 1ms， 1MHZ時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位 ， RST在上電應(yīng)保持 20ms以上的高電平。 RC時(shí)間常數(shù)越大，上電 RST端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。 若復(fù)位電路失效，加電后 CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 AD 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換器是用來(lái)通過(guò)一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 模擬量可以是電壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號(hào)。但在 A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。 A/D 轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號(hào)可以有 8 位、 10 位、 12 位和 16位等。 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理主要介紹以下三種方法： 逐次逼近法 雙積分法 電壓頻率轉(zhuǎn)換法 AD轉(zhuǎn)換四步奏：采樣、保持、量化、編碼。 AD轉(zhuǎn)換技術(shù)指標(biāo)： 1）分辯率 (Resolution) 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與 2^n 的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來(lái)表示。 2） 轉(zhuǎn)換速率 (Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的 AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型 AD的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速 AD，逐次比 較型 AD是微秒級(jí)屬中速 AD，全并行 /串并行型 AD可達(dá)到納秒級(jí)。 采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率 (Sample Rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是 ksps 和 Msps，表 示每秒采樣千 /百萬(wàn)次（ kilo / Million Samples per Second）。 3）量化誤差 (Quantizing Error) 由于 AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率 AD 的階梯狀轉(zhuǎn)移 特性曲線 與無(wú)限分辯率 AD（理想 AD）的轉(zhuǎn)移特 性曲線（ 直線）之間的最大偏差。通常是 1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為 1LSB、 1/2LSB。 4）偏移誤差 (Offset Error) 輸入信號(hào)為零時(shí)輸出信號(hào)不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。 5）滿刻度誤差 (Full Scale Error) 滿度輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)與理想輸入信號(hào)值之差。 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 6）線性度 (Linearity) 實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。 濕度傳感器 濕敏元件的特性 濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。濕敏元件主要電 阻式、電容式兩大類。 濕敏電阻 濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，主要缺點(diǎn)是線性度和產(chǎn)品的互換性差。 濕敏電容 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā) 生變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國(guó)外生產(chǎn)濕敏電容的主廠家有 Humirel 公司、 Philips 公司、 Siemens 公司等。以 Humirel 公司生產(chǎn)的 SH1100 型濕敏電容為例，其測(cè)量范圍是（ 1%～ 99%） RH，在 55%RH 時(shí)的電容量為 180pF（典型值）。當(dāng)相對(duì)濕度從 0 變化到 100%時(shí)，電容量的變化范圍是163pF～ 202pF。溫度系數(shù)為 ℃ ，濕度滯后量為 177。 %，響應(yīng)時(shí)間為 5s。 除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來(lái)改變振蕩頻率）、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 濕度測(cè)量的名詞術(shù)語(yǔ) 濕度：濕度是表示空氣中水蒸氣的含量。濕度又分為絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 種。 絕對(duì)濕度：絕對(duì)濕度亦稱水蒸氣密度，它表示水蒸氣的質(zhì)量與總?cè)莘e的比值， dv 代表絕對(duì)濕 度 ,它表示每立方米干燥空氣與水蒸氣的混合物中所含水分的克數(shù)； p為水蒸氣的壓強(qiáng) (單位是 Pa)；Ｔ ab為干燥空氣的溫度值（單位是℃）．需要指出，國(guó)內(nèi)也有人將空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)理解為絕對(duì)濕度，這與國(guó)外關(guān)于絕對(duì)濕度的定義不相符。 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度表示在相同濕度下大氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)與飽和水蒸氣的壓強(qiáng)之比，通常用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。相對(duì)濕度的英文縮寫為ＲＨ (Relative Humidity)， 露點(diǎn)：在水蒸氣冷卻過(guò)程中最初發(fā)生結(jié)露的溫度。若氣溫低于露點(diǎn)，水蒸氣開始凝結(jié)。濕度比：它表示水蒸氣的質(zhì)量與干燥空氣的質(zhì)量比。 大氣壓強(qiáng)：在單位面積上大氣的壓力。通常將海平面高度的大氣壓強(qiáng)稱為１個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓， p0=。大氣壓強(qiáng)隨高度的增加而降低。設(shè)Ａ、Ｂ兩點(diǎn)的高度差 h2h1=h,這兩點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)分別為 p1,p2。 當(dāng)距海面高度為 1000M、2020M、 4000M、 8000M 時(shí)，大氣壓強(qiáng)就依次降成 ﹑ 、 16p0﹑ 。 水蒸氣壓強(qiáng)：當(dāng)空氣和水蒸氣的混合物與 水（或冰）保持平衡時(shí)，就處于飽和狀態(tài)，相對(duì)濕度達(dá)到 100%，此時(shí)水蒸氣對(duì)水（或冰）的飽和壓強(qiáng)就稱做水蒸氣壓強(qiáng)。其計(jì)算公式比較復(fù)雜，并且計(jì)算水和冰的飽和壓強(qiáng)的公式也不同。 LCD 液晶顯示器 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型 液晶模塊它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以 顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 21 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶 顯示器。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口 、體積小、重量輕 、功耗低 、 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm 引腳功能說(shuō)明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口， 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使 能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 濕度傳感器與 ADC0804 連接電路 圖 31 如圖 31把模擬濕度傳感器同 ADC0804 相連由 VIN 端輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)換后 DB0DB7輸出給單片機(jī)，因?yàn)槭?P0 口輸入，需加上上拉電 阻， ADC0804 中 WR、 RD、 CS 端口分別 AT89C51 單片機(jī)的 、 、 相連，第九腳要 電壓，就用兩個(gè) 1K 電阻串聯(lián)，兩頭分別接地與接 5V 電源，兩電阻之間電壓即為 。 ADC0804 的時(shí)序如圖 32所示 : 圖 32 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 LCD 電路圖 圖 33 LCD1602 與 MAC51 的 P1 口相連，如圖 33顯示為學(xué)生姓名拼音和學(xué)號(hào)，其時(shí)序如圖 34！ 圖 34 成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 獨(dú)立鍵盤與驅(qū)動(dòng)電路 圖 35 電路中當(dāng)濕度到達(dá)門限值后會(huì)報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，當(dāng)環(huán)境濕度低于低門限值時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路打開加濕器工作，為環(huán)境增加濕度，當(dāng)環(huán)境濕度增加到高于低門限值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)停止報(bào)警同時(shí)驅(qū)動(dòng)加濕器停止工作。 總體電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 AT89C51 作為控制系統(tǒng)，通過(guò)模擬傳感器把濕度信號(hào)采集后送給ADC0804，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后送 入單片