【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作 為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些 用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。 RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG——當(dāng)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(dāng)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(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)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(dāng)STC89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)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 0000HFFFFH），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(fù)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)部程序存儲器的指令。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 FLASH 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 溫濕度傳感器 DHT11 概述 DHT11 是一款濕溫度一體化的數(shù)字傳感器。該傳感器包括一個電阻式測濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8位單片機(jī)相連接。通過單片機(jī)等微處理器簡單的電路連接就能夠?qū)崟r的采集本地濕度和溫 度。 DHT11 與單片機(jī)之間能采用簡單的單總線進(jìn)行通信，僅僅需要一個 I/O 口。傳感器內(nèi)部濕度和溫度數(shù)據(jù) 40Bit 的數(shù)據(jù)一次性傳給單片機(jī)，數(shù)據(jù)采用校驗和方式進(jìn)行校驗，有效的保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。 DHT11 功耗很低，5V 電源電壓下，工作平均最大電流 。 性能指標(biāo)和特性如下： 工作電壓范圍： 工作電流 ：平均 濕度測量范圍： 20－ 90％ RH 溫度測量范圍： 0－ 50℃ 濕度分辨率 ： 1％ RH 8 位 溫度分辨率 ： 1℃ 8 位 采樣周期 ： 1S 單總線結(jié)構(gòu) 與 TTL 兼容（ 5V） 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 表 22 性能指標(biāo)和特性 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 %RH 精度 25℃ 177。 4 %RH 0－ 50℃ 177。 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時間 1/e(63%)25℃， 1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。 1 %RH 長期 穩(wěn)定性 典型值 177。 1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 ℃ 精度 177。 1 177。 2 ℃ 量程范圍 0 50 ℃ 響應(yīng)時間 1/e(63%) 6 30 S 應(yīng)用電路連接說明 DHT11 數(shù)字濕溫度傳感器連接方法極為簡單。第一腳接電源正，第四腳接電源地端。數(shù)據(jù)端為第二腳?？芍苯咏又鳈C(jī)（單片機(jī)）的 I/O 口。為提高穩(wěn)定性，建議在數(shù)據(jù)端和電源正之間接一只 的上拉電阻。第三腳為空腳，此管腳懸空不用 表 23 DHT11 的引腳 說明圖 DHT11 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) DHT11 數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式。即，單個數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸Pin 名稱 注釋 1 VDD 供電 3－ 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3 NC 空腳，請懸空 4 GND 接地，電源負(fù)極 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 12 出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出。 數(shù)據(jù)格式： 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校驗和 。其中校驗和數(shù)據(jù)為前四個字節(jié)相加。 傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù) (濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù) )之間應(yīng)該分開處理。如果，某次從傳感器中讀取如下 5Byte 數(shù)據(jù)： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗和 濕度 溫度 校驗和 由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計算方法： humi (濕度 )= byte4 . byte3= (％ RH) temp (溫度 )= byte2 . byte1= ( ℃ ) jiaoyan(校驗 )= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校驗正確 ) 注意： DHT11 一次通訊時間最大 3ms，主機(jī)連續(xù)采樣間隔建議不小于 100ms。 顯示部分設(shè)計 液晶顯示屏 LCD1602 簡介 液晶顯示模塊由于具有低功耗、壽命長、體積小、顯示內(nèi)容豐富、價格低、接口控制方便等優(yōu)點，因此在各類電子產(chǎn)品中被極廣泛地推廣和應(yīng)用。字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點 陣式液晶顯示模塊。本系統(tǒng)設(shè)計采用字符型液屏顯示模塊 LCD1602 作為顯示器件，這樣不僅簡化了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，而且極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。字符型液晶顯示模塊 LCD1602 是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件。 LCD1602 可以顯示兩行，每行 16 個字符，采用＋ 5V 電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。 LCD1602 功能介紹 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 13 表 24 LCD1602管腳功能表 ⑴ 基本操作時序： LCD1602 讀寫操作時序總體上來說是比較簡單的，掌握其有兩種方法：一種是直接看 時序圖，另外一種方法是直接記憶和總結(jié)讀寫時電平高低和變化。很顯然第二種更簡單、直接，下面就列出典型讀寫的時序要求，以方便編寫程序。 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， R/W=H， E=H 輸出： D0D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入： RS=L， R/W=L， D0D7=指令碼， E=高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=H， E=H 輸出： D0D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 ⑵ 狀態(tài)字說明如表 25 所示： 表 25 狀態(tài)字表 對控制器 每次進(jìn)行讀寫操作之前，都必須進(jìn)行讀寫檢測，確保 STA7 為 0 ⑶ 指令說明如表 26，表 27 所示： 表 26 顯示模式設(shè)置表 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 表 27 顯示開 /關(guān)及背光燈設(shè)置表 ⑷ 數(shù)據(jù)控制 控制器內(nèi)部有一個數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部 80 字節(jié) RAM ⑸ 數(shù)據(jù)指針設(shè)置如表 28 所示： 表 28 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表 ⑹ 其他設(shè)置如表 29 所示： 表 29 其他設(shè)置指令表 LCD1602 初始化過程 ⑴ 延時 15ms ⑵ 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) ⑶ 延時 5ms ⑷ 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 15 ⑸ 寫指令 5ms ⑹ 寫指令 38H(不檢測忙信號 ) ⑺ 之后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號 ⑻ 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 ⑼ 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 ⑽ 寫指令 01H：顯示清屏幕 ⑾ 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置 ⑿ 寫指令 0CH：顯示及光標(biāo)設(shè)置 LCD1602 硬件電路接口設(shè)計 電路接口如下圖 23： 圖 23 LCD1602電路接口圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 本設(shè)計的單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括 STC89C52 芯片，晶振電路和復(fù)位電路。 ⑴ 晶振電路 最小系統(tǒng)晶振電路如圖 24 所示 ： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 圖 24 晶振電路圖 STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL0和 XTAL1分別是此放大器的輸入端和輸出端。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。 單片機(jī)晶振兩個電容的作用：這兩個電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十 pf。它會影響 到晶振的諧振頻率和輸出幅度。晶振的負(fù)載電容 =[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△ C 式中 Cd， Cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容， Cic（集成電路內(nèi)部電容） +△ C（ PCB 上電容）經(jīng)驗值為 3 至 5pf。 ⑵ 復(fù)位電路 最小系統(tǒng)復(fù)位電路如圖 25 所示。 圖 25 復(fù)位電路圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 無論使用哪種類型的單片機(jī)，總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計．而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性．許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片 機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路參數(shù)的選定須在振蕩穩(wěn)定后保證復(fù)位高電平持續(xù)時間大于 2 個機(jī)器周期。單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：微分型復(fù)位電路；積分型復(fù)位電路；比較器型復(fù)位電路；看門狗型復(fù)位電路。 ⑶ 最小系統(tǒng)整體圖 最小系統(tǒng)整體電路如圖 26 所示 圖 26 最小系統(tǒng)電路圖 鍵盤部分 按鍵按照結(jié) 構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低， 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 后者壽命長。目前，微機(jī)系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關(guān)按鍵。 按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與鍵對應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護(hù)電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件， 價格較貴， 一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。由于其經(jīng)濟(jì)實用，較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。在本套設(shè)計中由于只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。如圖 27 所示 圖 27 鍵盤部分 按鍵的軟件結(jié)構(gòu)： 四個按鍵中 S1為切換鍵， S2為設(shè)定鍵， S3為上調(diào)鍵， S4下調(diào)鍵。 四個按鍵分別接在 — 口，低電平表示有按鈕按下；按鈕沒有接防抖電路，需要設(shè)計軟件防抖。 ⑴ 調(diào)時。按下設(shè)定鍵后可以開始定時，過程如下：設(shè)定 〉秒加 /減 〉按設(shè)定 〉分鐘加 /減 〉按設(shè)定 〉小時加 /減。 ⑵ 定鬧鐘。按下切換鍵后可以定時，過程如下：切換鍵 〉設(shè)定鍵 〉秒加 /減〉按設(shè)定 〉分鐘加 /減 〉按設(shè)定