【文章內(nèi)容簡介】 0KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；一般功耗僅為15mW；8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；商用級芯片溫寬為0176。C to +70176。C，工業(yè)級芯片溫寬為?40176。C to +85176。C； ADC0832元件說明ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬 電壓輸入在 0~5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù) 校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使 多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn) 通道功能的選擇。 芯片頂視圖圖35 ADC0832 芯片頂視圖芯片接口說明：GND 芯片參考 0 電位（地）。DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK 芯片時鐘輸入。VCC/REF 輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。CS 片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 ADC0832 與單片機的接口電路ADC0832與單片機的接口電路如圖37所示圖36 接口電路圖 單片機對 ADC0832 的控制原理正常情況下 ADC0832 與單片機的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK、 DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙 向的，所以電路設(shè)計時可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。（見圖 37）當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進行A/D轉(zhuǎn)換時須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的 數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。在第 3個脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項見表31。表31 Adc0832 單端 mux 模式Mux 地址頻道Sgl/difOdd/sign0110+11+表32 Adc0832 多端 mux 模式Mux地址頻道Sgl/difOdd/sign0100+01+如表31，表32所示，當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對 CH0 進行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端 IN+，CH1 作為負輸入端 IN進行輸入。 當(dāng) 2 位 數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將 CH0 作為負輸入端 IN，CH1 作為正輸入端 IN+進行 輸入。到第3個脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用。此后 DO/DI 端則開始利用數(shù)據(jù)輸出 DO 進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是 從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出 DATD0。隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。更詳細的時序說明請見圖37。作為單通道模擬信號輸入時 ADC0832 的輸入電壓是 0~5V 且 8 位分辨率時的電壓精度為 。如果作為由 IN+與 IN輸入的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進行 IN+與 IN的輸入時如果IN的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。 單片機89c51為了設(shè)計此系統(tǒng)，我們采用了80c51單片機作為控制芯片。89C51是MCS51系列單片機中CHMOS工藝的一個典型品種 ；其它廠商以8951為基核開發(fā)出的CMOS工藝單片機產(chǎn)品統(tǒng)稱為89C51系列。該系列單片機是采用高性能的靜態(tài)89C51 設(shè)計 由先進CMOS 工藝制造并帶有非易失性Flash 程序存儲器 全部支持12時鐘和6 時鐘操作 P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2 分別包含128 字節(jié)和256 字節(jié)RAM 32條I/O 口線3 個16位定時/計數(shù)器 6 輸入4優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)1 個串行I/O 口可用于多機通信I/O 擴展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。此外，由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計，可提供很寬的操作頻率范圍，頻率可降至0 ?？蓪崿F(xiàn)兩個由軟件選擇的節(jié)電模式，空閑模式和掉電模式，空閑模式凍結(jié)CPU但RAM定時器，串口和中斷系統(tǒng)仍然工作掉電模式保存RAM的內(nèi)容 但是凍結(jié)振蕩器 導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。由于設(shè)計是靜態(tài)的時鐘可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù) 運行可從時鐘停止處恢復(fù)。圖37 ADC0832時序圖 89c51的基本結(jié)構(gòu)89C51的微處理器（CPU） 運算器累加器ACC ；寄存器B ；程序狀態(tài)字寄存器PSW?？刂破鞒绦蛴嫈?shù)器PC ；指令寄存器IR ；定時與控制邏輯。89C51的片內(nèi)存儲器內(nèi)部ROM容量4K字節(jié)內(nèi)部RAM容量128字節(jié)89C51的I/O口及功能單元四個8位的并行口，即P0~P3。它們均為雙向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每個口各有8條I/O線。 有一個全雙工的串行口（）；有2個16位的定時/計數(shù)器 ；有1套完善的中斷系統(tǒng)。89C51的特殊功能寄存器（SFR）低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路圖38 89c51結(jié)構(gòu)圖 89c51的引腳圖圖39 89C51引腳圖89C51的制作工藝為CMOS，采用40管腳雙列直插DIP封裝，引腳說明如下：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(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4TTL門電流。P1口管腳寫入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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，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，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口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“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，如下表所示： 口管腳 備選功能 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（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /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） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 89c51的存儲器配置圖310 89C51存儲器配置程序存儲器與ROM密切相關(guān)的兩個引腳地址鎖存允許信號端外部程序存儲器允許輸出信號端當(dāng)ROM容量不夠時,盡量選擇高容量存儲器空間的單片機,如89C52,89C54,89C58等,應(yīng)避免外擴程序存儲器,因為會增加硬件負擔(dān).通過16位PC尋址,最大可尋址64kB地址空間數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測程序等功能。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個單元組成通用寄存器R0～R7，任何時候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過RS0，RS1的內(nèi)容來決定選擇哪一個工作寄存器。低128字節(jié)中的20H～2FH共16字節(jié)可用位尋址方式訪問各位，共128個位地址，30H～7FH共80個單元為用戶RAM區(qū)，作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi)RAM不夠用時，須擴展片外數(shù)據(jù)存儲器。此時單片機通過P2口和P0口選出6位地址，使用ALE作低8位的鎖存信號，再由P0口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時用，讀時用做外部數(shù)據(jù)存儲器的選通信號特殊功能寄存器SFR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：選擇定時器的高8位和低5位組成一個13位定時器/計數(shù)器。TL低5位溢出時向TH進位，TH溢出時向中斷標(biāo)志位TF進位，并申請中斷。定時時間t=(213初值)振蕩周期12；計數(shù)長度位213=8192個外部脈沖模式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。定時時間t=(216初值)振蕩周期12；計數(shù)長度位216=65536個外部脈沖模式2：把TL0和TL1配置成一個自動重裝載的8位定時器/計數(shù)器。TL用作8位計數(shù)器，TH用以保存初值。TL計數(shù)溢出時不僅使TF0置1，而且還自動將TH中的內(nèi)容重新裝載到TL中。定時時間t=(28初值)振蕩周期12；計數(shù)長度位28=256個外部脈沖模式3：對T0和T1不大相同若設(shè)T0位模式3，TL0和TH0被分為兩個相互獨立的8位計數(shù)器。TL0為8位計數(shù)器，功能與模式0和模式1相同，可定時可計數(shù)。TH0僅用作簡單的內(nèi)部定時功能，它占用了定時器T1的控制位TR1和中斷標(biāo)志位TF1，啟動和關(guān)閉僅受TR1控制。定時器T1無工作模式3，但T0在工作模式3時T1仍可設(shè)置為0~2。 89c51的系統(tǒng)時鐘的設(shè)計時鐘電路是用來產(chǎn)生89c51單片機工作時所必須的時鐘信號，89c51本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)，89c51在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進行工作 ，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。89c51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器電路中的CC2的選擇在30PF左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性?！?2MHZ之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ。圖311 系統(tǒng)時鐘 本章小結(jié)本章主要介紹了主要芯片的簡介，其中重點介紹了dht11溫濕度傳感器和89c51的元件結(jié)構(gòu)及其各自的工作原理。4 硬件設(shè)計 顯示與報警的設(shè)計 顯示電路 該設(shè)計中我們采用顯示驅(qū)動接口芯片方式。即用MAX7219 LED顯示驅(qū)動芯片與單片機89c51和4位陰極數(shù)碼管組成顯示電路。MAX7219是Maxim公司推出的8位LED串行顯示驅(qū)動器，它采用3線串口傳送數(shù)據(jù)，占用資源少且硬件簡單，只需一個外部電阻即可方便地調(diào)節(jié)LED的亮度；可靈活地選擇顯示器的個數(shù)( 1～8個, 級聯(lián)可成倍增加)；可進行譯碼或不譯碼顯示；內(nèi)含硬件動態(tài)掃描控制，可設(shè)置低功耗停機方式。