【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 完全能 滿 足 題 目的要求，而第一種方案，硬件復(fù)雜、穩(wěn)定性低、不易控制，權(quán)衡優(yōu)劣，選擇方案二。 溫濕度傳感器的選擇 方案一：采用傳統(tǒng)的電阻式溫濕度傳感器，但一般都要涉及信號(hào)調(diào)理器電路并需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程，因此測(cè)量精度難以保證，并且在重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。 方案二：采用 SHT11 芯片作為溫度和濕度的傳感器，由于 SHT11 自帶 A/D轉(zhuǎn)換，使 傳 感器 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn)單 ，電路連接簡(jiǎn)單。 相比較，方案二完全能 滿 足 題 目的要求，且準(zhǔn)確性 較 高，重復(fù)性和可靠性好，所以采用方案二。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 5 顯示模塊的選擇 方案一：采用 LED(發(fā)光二極管顯示器 )顯示。 數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)碼管的體積小，重量輕，并且功耗低，是一種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容的期間，在單片機(jī)系統(tǒng)中有著重要的作用。 方案二：采用液晶顯示。液晶顯示功耗低，輕便防震。采用液晶顯示界面友好清晰，操作方便，顯示信息豐富。 比較兩種方案，由于平時(shí)主要學(xué)習(xí) LED 顯示， 相對(duì)于液晶顯示技術(shù)，對(duì) LED顯示技術(shù)了解更多些，所以采用方案一。 鍵盤(pán)模塊的選擇 鍵盤(pán)可以分為獨(dú)立連接式和行列式兩類，獨(dú)立式鍵盤(pán)就是各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線，各個(gè)按鍵工作狀態(tài)互不影響，這是最簡(jiǎn)單的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)。行列式按鍵是為了減少鍵盤(pán)與單片機(jī)接口時(shí)所占用 I/O 線的數(shù)目。該設(shè)計(jì)需要校對(duì)和修改時(shí)間，所以只需要四個(gè)鍵盤(pán)，這里采用獨(dú)立式按鍵，分別負(fù)責(zé)移動(dòng)光標(biāo)到時(shí)分秒、加一、減一、進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的優(yōu)點(diǎn)是電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 [2]。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 6 第三章 器件及模塊的介紹 論文設(shè)計(jì)提出：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C52 和 AT89C2051 組成雙單片機(jī)系統(tǒng)，分別完成顯示處理及溫濕度采樣；實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用 DS12887 實(shí)現(xiàn)年月日時(shí)分秒等時(shí)間信息的采集；溫濕度檢測(cè)模塊采用技術(shù)成熟的 SHT11 芯片作為對(duì)車前、車頂和車內(nèi)的溫度及濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；非編碼鍵盤(pán)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)間的修改； LED 顯示溫濕度及實(shí)時(shí)時(shí)間；采用 7805 三端 穩(wěn)壓 集成芯片 穩(wěn) 定 輸 出 5V 直流 電壓 。 ，組成最小系統(tǒng) 在某些單片機(jī)系統(tǒng)中，單機(jī)系統(tǒng)并不能滿足要求，系統(tǒng)往往需要兩個(gè)或者多個(gè) 單片機(jī)協(xié)同工作。本節(jié)主要介紹單片機(jī)間雙機(jī)通信。 雙單片機(jī)通信概述 單片機(jī)通信方式通常有并行通信和串行通信。并行通信優(yōu)點(diǎn)是傳送速度快，缺點(diǎn)是占用是數(shù)據(jù)傳輸線多，長(zhǎng)距離傳輸成本高。單片機(jī)間通信通常采用串行通信方式。本文實(shí)現(xiàn)在單片機(jī)甲與單片機(jī)乙之間傳送數(shù)據(jù)。通信雙方約定發(fā)送方為甲機(jī)，接受方為乙機(jī)。首先甲機(jī)向乙機(jī)發(fā)送一聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)，乙機(jī)接收到后響應(yīng)應(yīng)答信號(hào)，然后接收甲機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù) [3]。 單片機(jī)間連接的比較 單片機(jī)間的通信設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是最重的支撐部分。單片機(jī)間通信設(shè)計(jì)方案，通常有以下 兩種： 方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)間可以通過(guò)單片機(jī)的串口直接相連的方法實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信，此設(shè)計(jì)方法需要單片機(jī)間的距離很短（ 1m以內(nèi)），而且電路連接十分簡(jiǎn)單。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)間可以利用 RS232C 接口延長(zhǎng)通信距離，此時(shí)必須將單片機(jī)的 TTL 電平與 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此電路比較復(fù)雜，適合通信距離較遠(yuǎn)的連接方式。 比較兩種方案，方案一完全符合本設(shè)計(jì)的要求，而且硬件電路相對(duì)十分簡(jiǎn)單。而方案二雖然可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的連接，但本設(shè)計(jì)中單片機(jī)之間的距離相對(duì)很短，權(quán)衡優(yōu)劣，選擇方案一。 雙單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 以 AT89C52 和 AT89C2051 單片機(jī)為中央系統(tǒng)組成最小系統(tǒng)的原理圖如圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 7 圖 單片機(jī)雙機(jī)通信接口硬件電路 AT89C52 和 AT89C2051 單片機(jī)的概述 本設(shè)計(jì)采用的 AT89C52 單片機(jī) 是 51 系列 單片機(jī) 的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL 公司 生產(chǎn)的。 AT89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 ，功能強(qiáng)大的AT89C52 單片機(jī)可為 本設(shè)計(jì) 提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合 [4]。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫(xiě)口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器 結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 8 AT89C52 單片機(jī)的主要特性： (1) 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) ； (2) 8k可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次） Flash ROM； (3) 32個(gè)雙向 I/O 口 ； (4) 256x8bit 內(nèi)部 RAM； (5) 3 個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 ； (6) 時(shí)鐘頻率 024MHz； (7) 2 個(gè)串行中斷 ； (8) 可編程 UART 串行通道 ； (9) 2 個(gè)外部中斷源共 8 個(gè)中斷源 ； (10)5 個(gè)中斷源 ； (11)2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 ； (12)3 級(jí)加密位 ； (13)軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能 ； (14)低功耗空閑和掉電模式 。 AT89C52 單片機(jī)的管腳說(shuō)明： 本設(shè)計(jì)需要用到 AT89C52 單片機(jī)的大多數(shù)管腳， AT89C52 單片機(jī)的管腳名稱及信息說(shuō)明如下： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8位漏極開(kāi)路雙向 I/O 口，每個(gè)管腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P1 口管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻態(tài)。 P0 能夠用于外部程序 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4T 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口 被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口在用于外部程序內(nèi)存或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高 電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 (ILL)這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) /INT0(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1外部輸入 ) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。 當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部?jī)?nèi)存時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處 理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序內(nèi)存的選通信號(hào)。在由外部程序內(nèi)存取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序內(nèi)存 (0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序內(nèi)存。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序內(nèi)存。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源 (VPP)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘 工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 AT89C52 單片機(jī)的振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，可采用石晶振蕩或陶瓷振蕩。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2則不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 復(fù)位電路 89系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便于中央處理器以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從 這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST引腳上有一個(gè)高電平并持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是吧 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也須按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 電自動(dòng)復(fù)位是 在加電瞬間電容通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 所示。在通電瞬間，電容通過(guò)電阻充電， RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。只要電源 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 圖 復(fù)位電路 所謂手動(dòng)復(fù)位，是通過(guò)連接一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。 復(fù)位電路雖然簡(jiǎn)單，但其作用非常重要。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。 晶振電路 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 11 單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須給它提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)才能正常工作。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種操作的時(shí)間基 準(zhǔn)，為各種指令的執(zhí)行提供時(shí)鐘節(jié)拍。通常單片機(jī)可通過(guò)內(nèi)部振蕩或外部振蕩兩種方式得到系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為 AXTL1，輸出端為 XTAL2，兩端接 的石英晶體。電容采用 30pF 的陶瓷電容，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，其原理圖如圖 所示。確定的單片機(jī) 4 個(gè)周期分別是：（ fosc 為晶體振蕩器的頻率） 振蕩周期 =1/fosc； 狀態(tài)周期 =2/fosc； 機(jī)器周期 =12/fosc； 指令周期 =(1～ 4)機(jī)器周期 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 而 AT89C2051 的管腳功能與特性， AT89C52 都具有，這里不予介紹。 DS12887是 DALLAS公司的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 RTC（ Real Time Clock），它功能豐富，應(yīng)用廣泛， PC機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)就是由 D512887提供的。 DS12887內(nèi)部自帶晶體振蕩器及鋰電池，可計(jì)算到 2100年前的秒、分、小時(shí)、星期、日、月、年七種日歷信息并帶閏年補(bǔ)償，斷電后能運(yùn)行 10年之久不丟失數(shù)據(jù)。可選用夏令時(shí)，具有 24小時(shí)或 12小時(shí)兩種制式。它在工業(yè)控制及儀器儀表中 有廣泛用途。