【文章內(nèi)容簡介】 A/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(jī),如89C52,89C54,89C58 等,應(yīng)避免外擴(kuò)程序存儲器,因?yàn)闀黾佑布?fù)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(yùn)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(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器。此時單片機(jī)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(jì)數(shù)器。TL低 5 位溢出時向 TH 進(jìn)位，TH 溢出時向中斷標(biāo)志位 TF 進(jìn)位，并申請中斷。定時時間 t=(213初值)振蕩周期12；計(jì)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(jì)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(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(jì)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(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，可定時可計(jì)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。 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)時監(jiān)測的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡單等優(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、自動控制等領(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、自動控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下： 高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上； 提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高； 測量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過對芯片內(nèi)部寄存器編程選擇)； 測量精確度高，由于同時集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能； 封裝尺寸超小( mm mm)，測量和通信結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入低功耗模式； 高可靠性，采用CMOSens工藝，測量時可將感測頭完全浸于水中。 SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡單，引腳名稱 及各引腳的功能如下： 腳1GND和腳4VDD——信號地和電源，～ V； 腳2DATA和腳3SCK——二線串行數(shù)字接口，DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時鐘線； 腳5～8——未連接。 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、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進(jìn)入微弱信號放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個14位的A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。SHT11在出廠前，都會在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲在校準(zhǔn)寄存器中；在測量過程中，校準(zhǔn)系數(shù)會自動校準(zhǔn)來自傳感器的信號。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11 的溫度升高5℃左右，同時功耗也會有所增加。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，同時縮短響應(yīng)時間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會略有差異。相對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口模擬該通信時序。微處理器對SHT11的控制是通過5個5位命令代碼來實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表2所示。表2 SHT11控制命令代碼 命令代碼 含 義 00011 測量溫度 00101 測量濕度 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通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時鐘線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SCK最低頻率沒有要求；，SCK頻率最高為10MHz， 時，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“啟動傳輸”時序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯樱鐖D4所示。當(dāng)SCK時鐘為高電平時，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?；在SCK時鐘為高電平時，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。 DATA SCK圖4 數(shù)據(jù)傳輸啟動時序 液晶顯示LCD16021602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個 57 或者 511 等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點(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為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比 度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影” ，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度） ；　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平“1”時進(jìn)行讀操作，低電平“0”時進(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的指令說明及時序：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。1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 （說明：1為高電平、0為低電平） 表3 1602LCD控制指令序號指令 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)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址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：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令。DL：高電平時為4 位總線，低電平時為8 位總線；N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示；F：低電平時顯示57 的點(diǎn)陣字符，高電平時顯示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：讀忙信號和光標(biāo)地址。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時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)位電路和時鐘電路 此復(fù)位電路的工作原理是：單片機(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5V的電通過電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會由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)生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機(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，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（這是手動復(fù)位原理） 。如圖5所示。 單片機(jī)工作的時間基準(zhǔn)是由時鐘電路提供的，在單片機(jī)的XTAL1和XYAL2兩個管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘電路，如圖5所示。 圖5 手動復(fù)位及時鐘電路 溫濕度測量電路 此模塊是整個電路設(shè)計(jì)的信號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)，對于多點(diǎn)采集只需在單個采集的基礎(chǔ)上作一點(diǎn)程序上的改動，所以本文只作介紹不作仿真，只對單個采集仿真 [16]。 圖