【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 SEN 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存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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)部程序存儲(chǔ)器。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。89C51 的存儲(chǔ)器配置14圖 310 89C51 存儲(chǔ)器配置程序存儲(chǔ)器與 ROM 密切相關(guān)的兩個(gè)引腳地址鎖存允許信號(hào)端外部程序存儲(chǔ)器允許輸出信號(hào)端當(dāng) ROM 容量不夠時(shí),盡量選擇高容量存儲(chǔ)器空間的單片機(jī),如89C52,89C54,89C58 等,應(yīng)避免外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器,因?yàn)闀?huì)增加硬件負(fù)擔(dān).通過(guò) 16 位 PC 尋址,最大可尋址 64kB 地址空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功能。片內(nèi)的 128B 的 RAM 地址為 00H～7FH，供用戶做 RAM 用，但是在這中間的前 32 單元，00H～1FH 即引用地址尋址做用戶 RAM 用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四組，每組由 8 個(gè)單元組成通用寄存器 R0～R7，任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過(guò) RS0，RS1 的內(nèi)容來(lái)決定選擇哪一個(gè)工作寄存器。低 128 字節(jié)中的 20H～2FH 共 16 字節(jié)可用位尋址方式訪問(wèn)各位，共 128 個(gè)位地址，30H～7FH 共 80 個(gè)單元為用戶 RAM 區(qū)，作堆棧或數(shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi) RAM不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)通過(guò) P2 口和 P0 口選出 6 位地址，使用 ALE 作低 8 位的鎖存信號(hào)，再由 P0 口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時(shí)用 ，讀時(shí)用 做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào)特殊功能寄存器 SFR15表 33 特殊功能寄存器 SFR 的位置89C51 的工作模式有四種工作模式：模式 0，模式 1，模式 2，模式 3模式 0：選擇定時(shí)器的高 8 位和低 5 位組成一個(gè) 13 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。TL低 5 位溢出時(shí)向 TH 進(jìn)位，TH 溢出時(shí)向中斷標(biāo)志位 TF 進(jìn)位，并申請(qǐng)中斷。定時(shí)時(shí)間 t=(213初值)振蕩周期12；計(jì)數(shù)長(zhǎng)度位 213=8192 個(gè)外部脈沖模式 1：與模式 0 的唯一差別是寄存器 TH 和 TL 以全部 16 位參與操作。定時(shí)時(shí)間 t=(216初值)振蕩周期12；計(jì)數(shù)長(zhǎng)度位 216=65536 個(gè)外部脈沖模式 2：把 TL0 和 TL1 配置成一個(gè)自動(dòng)重裝載的 8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。TL 用作 8 位計(jì)數(shù)器，TH 用以保存初值。TL 計(jì)數(shù)溢出時(shí)不僅使 TF0 置 1，而且還自動(dòng)將 TH 中的內(nèi)容重新裝載到 TL 中。定時(shí)時(shí)間 t=(28初值)振蕩周期12；計(jì)數(shù)長(zhǎng)度位 28=256 個(gè)外部脈沖模式 3：對(duì) T0 和 T1 不大相同16若設(shè) T0 位模式 3，TL0 和 TH0 被分為兩個(gè)相互獨(dú)立的 8 位計(jì)數(shù)器。TL0 為8 位計(jì)數(shù)器，功能與模式 0 和模式 1 相同，可定時(shí)可計(jì)數(shù)。TH0 僅用作簡(jiǎn)單的內(nèi)部定時(shí)功能，它占用了定時(shí)器 T1 的控制位 TR1 和中斷標(biāo)志位 TF1，啟動(dòng)和關(guān)閉僅受 TR1 控制。定時(shí)器 T1 無(wú)工作模式 3，但 T0 在工作模式 3 時(shí) T1 仍可設(shè)置為 0~2。 溫濕度傳感器SHT11 SHT11是瑞士Ssirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。溫濕度傳感器SHT11集溫度傳感器和濕度傳感器于一體，因此采用SHT11進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；另外SHT11芯片內(nèi)部集成了14位A/D轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號(hào)輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。該芯片在溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下： 高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上； 提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高； 測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程選擇)； 測(cè)量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能； 封裝尺寸超小( mm mm)，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式； 高可靠性，采用CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸于水中。 SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡(jiǎn)單，引腳名稱 及各引腳的功能如下： 腳1GND和腳4VDD——信號(hào)地和電源，～ V； 腳2DATA和腳3SCK——二線串行數(shù)字接口，DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線； 腳5～8——未連接。 17 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理： 溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測(cè)量過(guò)程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11 的溫度升高5℃左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異。相對(duì)濕度傳感器溫度傳感器放大器 14 位 A/D轉(zhuǎn)換器校準(zhǔn)存儲(chǔ)器I2C 總線接口和CRC 寄存器VDDGNDSCADATA圖3 SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 微處理器是通過(guò)二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議與通用的I 2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I/O口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過(guò)5個(gè)5位命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表2所示。18表2 SHT11控制命令代碼 命令代碼 含 義 00011 測(cè)量溫度 00101 測(cè)量濕度 00111 讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器 00110 寫內(nèi)部狀態(tài)寄存器 11110 復(fù)位命令，使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復(fù)默認(rèn)值。下一次命令前至少等待11ms 其他 保留 SHT11應(yīng)用設(shè)計(jì)： 微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計(jì)中，需要用微處理器通用I/O口模擬通信協(xié)議。 硬件設(shè)計(jì)： SHT11通過(guò)二線數(shù)字串行接口來(lái)訪問(wèn)，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對(duì)SCK最低頻率沒有要求；，SCK頻率最高為10MHz， 時(shí)，SCK最高頻率則為1MHz。 軟件設(shè)計(jì)： 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時(shí)鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I 2C協(xié)議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組“啟動(dòng)傳輸”時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)，如圖4所示。當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖剑辉赟CK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。 DATA SCK19圖4 數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)時(shí)序 液晶顯示LCD16021602 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) 57 或者 511 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 162,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） 。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:162 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:(WH)mm。 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 　第1腳：VSS為電源地。 　第2腳：VDD接5V電源正極。 　第3腳：V0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，接地電源時(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） ；　　第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平“1”時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平“0”時(shí)進(jìn)行寫操作； 　 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 1602LCD的指令說(shuō)明及時(shí)序：1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3所示。201602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 （說(shuō)明：1為高電平、0為低電平） 表3 1602LCD控制指令序號(hào)指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/DS4 顯示開、關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/CR/L* *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址8 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址9 讀忙標(biāo)志活地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRA,M 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移；S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令。DL：高電平時(shí)為4 位總線，低電平時(shí)為8 位總線；21N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；F：低電平時(shí)顯示57 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示510 的點(diǎn)陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。 模塊功能介紹 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路 此復(fù)位電路的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5V的電通過(guò)電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會(huì)由0V慢慢的升到4V左右（） ，RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期，89C51將復(fù)位。正因?yàn)檫@樣，復(fù)位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作（這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位） ；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作（這是手動(dòng)復(fù)位原理） 。如圖5所示。 單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的，在單片機(jī)的XTAL1和XYAL2兩個(gè)管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路，如圖5所示。22 圖5 手動(dòng)復(fù)位及時(shí)鐘電路 溫濕度測(cè)量電路 此模塊是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的信號(hào)采集及初步處理的模塊，由溫濕度傳感器芯片SHT11構(gòu)成，如圖6所示。主要的功能結(jié)構(gòu)在前面的芯片介紹中已有，這里不重新介紹。下面介紹多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)于多點(diǎn)采集只需在單個(gè)采集的基礎(chǔ)上作一點(diǎn)程序上的改動(dòng)，所以本文只作介紹不作仿真，只對(duì)單個(gè)采集仿真 [16]。