【文章內(nèi)容簡介】 溫物質(zhì)的優(yōu)點。他反復實踐發(fā)現(xiàn)，含有 1/5 水的酒精，在水的結冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從 1000 個體積單位增大到 1080 個體積單位。因此他把冰點和沸點之間分成 80 份，定為自己溫度計的溫度分度，這就是列氏溫度計。 華氏溫度計制成后又經(jīng)過 30 多年，瑞典人攝爾修斯于 1742 年改進了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為零度，把水的冰點定為 100 度。后來他的同事施勒默爾把兩個溫度點的數(shù)值又倒過來 ，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用 ℃ 表示。華氏溫度與攝氏溫度的關系為： ℉ ＝ 9/5℃ +32，或 ℃ ＝ 5／ 9(℉ 32) 現(xiàn)在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。隨著科學技術的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術的需數(shù)字溫濕度計 —— 硬件設計 4 要，測溫技術也不斷地改進和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器。 濕度計是測量空氣內(nèi)含水分多少的儀器?！妒酚?天官書》中即有測濕的記載。我國漢朝初年就已出現(xiàn)濕度計，它是利用天平來測量 空氣干燥或潮濕的。天平濕度計的使用方法，是把兩個重量相等而吸濕性不同的物體，例如灰和鐵，分別掛在天平兩端。當空氣濕度發(fā)生變化時，由于兩個物體吸入的分水不同，重量也就起了變化，于是天平發(fā)生偏差，從而指示出空氣潮濕的程度。 這就是濕度計的由來。 3 系統(tǒng)的硬件設計 按照系統(tǒng)設計功能的要求，確定系統(tǒng)由 5 個模塊組成：主控制器，數(shù)字溫濕度傳感器，報警電路，按鍵電路及顯示電路。 如圖 所示： 圖 總體電路框圖 主控制器的功 能由 STC89C52 來完成，主要負責處理由數(shù)字溫濕度傳感器送來數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示模塊。數(shù)字溫濕傳感器主要用來采集周圍環(huán)境參數(shù)，并把所采集來的參數(shù)送向主控制器。按鍵電路主要用來完成單片機的復位操作和溫濕度初始值的顯示模塊 模塊 報警電路 按鍵電路 溫濕度傳感器 主 控 制 器 數(shù)字溫濕度計 —— 硬件設計 5 設定。這里需要四個按鍵，一個用來完成單片機的復位操作，一個用來切換顯示的數(shù)據(jù)（是設定值還是實際測得的值），另外兩個分別用來設定初始溫度和初始濕度的個位和十位。報警電路就是用一個蜂鳴器來實現(xiàn)的，用來判斷周圍環(huán)境的溫度或者濕度是否超出設定值了，任何一個超出設定值時蜂鳴器就會發(fā)出報警聲音。驅(qū)動顯 示電路主要用來驅(qū)動八位數(shù)碼管發(fā)光的。由于單片機的輸出電流太?。ㄖ挥袔?mA）不能驅(qū)使數(shù)碼管發(fā)光，所以這里必須增加一個驅(qū)動顯示模塊。 單片機的概述 單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入 /輸出接口電路以及定時器計數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高等特點，因此，適合應用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器 (MCU)代替單片微型計算機 (SCM)這一名稱。 “微控制器 ”更能反映單片機的本質(zhì)，但是由于單片機這個名稱已經(jīng)為國內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用 “單片機 ”這一名稱。 單片機的主要特點有 : (1) 具有優(yōu)異的性能價格比； (2) 集成度高、體積小、可靠性高； (3) 控制功能強； (4) 低電壓，低功耗。 單片機的主要應用領域 : (1) 工業(yè)控制； (2) 儀器儀表； (3) 電信技術； (4) 辦公自動化和計算機外部設備； (5) 汽車和節(jié)能； (6) 制導和導航； (7) 商用產(chǎn)品； (8) 家用電器。 數(shù)字溫濕度計 —— 硬件設計 6 因 此，在本課題設計的溫濕度測控系統(tǒng)中，采用單片機來實現(xiàn)。在單片機選用方面，由于 STC89 系列單片機與 MCS51 系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中選用 STC89C52單片機。 圖 STC89C52 單片機引腳圖 芯片引腳如圖 所示： VCC : 電源。 GND: 地。 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL邏輯電平。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模 式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： 是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 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）。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具 體如下表 1 所示。在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 數(shù)字溫濕度計 —— 硬件設計 7 P2 口： P2 口是一個具有內(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 P2 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）。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問外 部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(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 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如上表 21 所示。在 flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 RST: 復位輸入。晶 振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”， ALE 操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當 STC89C52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序 存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應該接 VCC。在 flash編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 數(shù)字溫濕度計 —— 硬件設計 8 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 程序存儲器：如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于 89C52，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2021H~FFFFH。 數(shù)據(jù)存儲器： STC89C52 有 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當一條指令訪問高于 7FH 的地址時，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR） 定時器 2：定時器 2 是一個 16 位定時 /計數(shù)器，它既可以做定時器，又可以做事件計數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器 T2CON 中的 C/T2 位選擇（如表 2 所示）。定時器 2 有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計數(shù)）和波特率發(fā)生器 。工作模式由T2CON 中的相關位選擇。定時器 2 有 2 個 8 位寄存器： TH2 和 TL2。在定時工作方式中，每個機器周期， TL2 寄存器都會加 1。由于一個機器周期由 12 個晶振周期構成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的 1/12。 中斷： STC89C52 有 6 個中斷源如表 所示：兩個外部中斷（ INT0 和 INT1），三個定時中斷（定時器 0、 2）和一個串行中斷每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 IE 還包括一個中斷允許總控制位 EA，它能一次禁止所有中斷。定時 器 2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2和 EXF2 的或邏輯觸發(fā)。程序進入中斷服務后，這些標志位都可以由硬件清 0。實際上，中斷服務程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標志位也必須由軟件清 0。 數(shù)字溫濕度計 —— 硬件設計 9 符號 位地址 功能 EA 中斷總允許控制位。 EA=0,中斷總禁止； EA=1，各中斷由各自的控制位設定 預留 ET2 定時器 2 中斷允許控制位 ES 串行口中斷允許控制位 ET1 定時器 1 中斷允許控制位 EX1 外部中斷 1 允許 控制位 ET0 定時器 0 中斷允許控制位 EX0 外部中斷 1 允許控制位 表 中斷控制寄存器