【文章內(nèi)容簡介】 我們的程序運(yùn)行中，遇到一些特殊情況造成系統(tǒng)奔潰了，我們把這種情況叫做死機(jī)，類似我們的電腦的，這個(gè)時(shí)候我們可以手動按下復(fù)位按鍵，單片機(jī)會重新運(yùn)行。復(fù)位電路的存在，就是防止一些特殊情況的發(fā)生，在程序跑飛的時(shí)候能夠還原。復(fù)位電路的工作原理：51單片機(jī)高電平復(fù)位。對STC89C52來說，在復(fù)位引腳加2個(gè)機(jī)器周期的高電平，可使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的IO口呈現(xiàn)高電平，程序計(jì)數(shù)器從零開始執(zhí)行。采用的手動復(fù)位，按鈕按下，復(fù)位引腳得到高電平，單片機(jī)復(fù)位，按鈕松開后，單片機(jī)開始工作。當(dāng)這個(gè)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電容隔離直流電，隔離+5V。此時(shí)復(fù)位按鍵在彈起的狀態(tài)，R1的電阻是沒有電壓差的。我們的這個(gè)到單片機(jī)是高電平復(fù)位，低電平工作，當(dāng)按下去的時(shí)候，電容起到放電的作用，瞬間是+5V的高電平。所以，在按下的一瞬間，高電平復(fù)位成功。我們再來分析從沒有電到上電的過程。電容C1上方是5V電壓，這個(gè)時(shí)候哦電容C1進(jìn)行充電，正離子從上往下充電，負(fù)電子從GND往上充電，這個(gè)時(shí)候電容對電路來說是短路的，相當(dāng)于一根導(dǎo)線，電壓都加在了R1這個(gè)電阻上，那么RST上的電壓值，Vrst = R1*I，隨著電容充電越多，在充滿的時(shí)候，電流就會越來越小的，那么此時(shí)Vrst上的電壓也會變小，直到電容充滿后，線路中不再有電流，那么這個(gè)時(shí)候Rst和GND的電位就相等了，也即是0V。從這個(gè)過程中，Rst復(fù)位引腳是先高電平一段時(shí)間，然后再低電平，之后單片機(jī)正常工作運(yùn)行的。我們可以根據(jù)一條充放電的公式得到：T = ，把我們上圖的參數(shù)帶入，求得是564us，大于2個(gè)機(jī)器周期。重要一點(diǎn)的是，每個(gè)單片機(jī)復(fù)位高電平的時(shí)候都是不，具體的要參考手冊。圖28 復(fù)位電路 電源電路向單片機(jī)供電。單片機(jī)電源：STC89C52單片機(jī)的工作電壓范圍：—， 一般給51單片機(jī)外接一個(gè)5V的直流穩(wěn)壓電源。連接方式為VCC(40腳）：接電源+5V端VSS(20腳）：接電源地端。 LCD1602顯示電路此設(shè)計(jì)中采用的是字符型LCD1602，它只能顯示數(shù)字及字符，可以顯示2行，每一行可以顯示16個(gè)字符，通過控制LCD的數(shù)據(jù)命令RS管腳和讀寫RW管腳還有使能E管腳。即可實(shí)現(xiàn)對LCD1602的讀寫了。將我們要顯示的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD上實(shí)時(shí)顯示。我們將LCD數(shù)據(jù)口接到單片機(jī)的P0口，用于數(shù)據(jù)的發(fā)送，將LCD的命令數(shù)據(jù)及讀寫還有使能控制端口接在單片機(jī)的P10 P11 P12上，通過單片機(jī)的這寫管腳控制即可實(shí)現(xiàn)在LCD上顯示，如下圖：圖210 LCD1602顯示電路 溫濕度檢測電路此設(shè)計(jì)中我們使用1個(gè)溫濕度傳感器進(jìn)行對機(jī)房內(nèi)的溫度及濕度的檢測，傳感器使用的是DHT11，此傳感器采用單總線通信模式，因此其數(shù)據(jù)管腳只有一個(gè)，其他的是VCC和GND管腳。由于我們使用的單片機(jī)不具有此接口，因此需要單片機(jī)管腳模擬單總線通信時(shí)序，設(shè)計(jì)中將DHT11的數(shù)據(jù)管腳接在單片機(jī)的P35上。具體電路如下：圖211 溫濕度檢測電路 按鍵電路在本設(shè)計(jì)中我們使用了4個(gè)按鍵接到單片機(jī)管腳P27,P26, P25，P24上，另一端共地，如果有按鍵按下去了，單片機(jī)的對應(yīng)管腳就會被拉為低電平，因此可以使用此方法來判斷，按鍵是否按下，然后做出相應(yīng)的動作。具體電路如下圖212 按鍵電路 報(bào)警電路 設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)一個(gè)超限報(bào)警裝置，當(dāng)檢測的溫濕度高于或低于設(shè)定值時(shí)就報(bào)警，設(shè)計(jì)中采用一個(gè)無源蜂鳴器，即只有觸發(fā)一定頻率的脈沖才能使蜂鳴器發(fā)聲。我們將單片機(jī)的P13管腳接在PNP型三極管上，當(dāng)單片機(jī)P13口輸出一定頻率的脈沖即可觸發(fā)蜂鳴器發(fā)聲了。具體電路如下：圖213 報(bào)警電路 加熱加濕電路 設(shè)計(jì)中我們需要檢測的溫度高于或者濕度低于設(shè)定值，系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行加熱加濕，因此就需要一個(gè)驅(qū)動控制加熱加濕的電路，本設(shè)計(jì)采用繼電器來控制加熱加濕模塊的工作，通過單片機(jī)端口P17和 P37接在三極管PNP上，當(dāng)P17 P37輸出低電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電，D1指示燈、D3指示燈發(fā)亮，開始加熱加濕。反之如果輸出高電平的話，三極管截止，繼電器線圈不得電。D1指示燈、D3指示燈滅，加熱加濕電路不工作。具體電路如下：圖214 加熱加濕電路 降溫去濕電路 設(shè)計(jì)中我們需要檢測的溫度低于或者濕度高于設(shè)定值，系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行降溫去濕，因此就需要一個(gè)驅(qū)動控制降溫去濕的電路，本設(shè)計(jì)采用繼電器來控制降溫去濕模塊的工作，通過單片機(jī)端口P16和 P36接在三極管PNP上，當(dāng)P16 P36輸出低電平的時(shí)候，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電，D2指示燈、D4指示燈亮，開始降溫去濕。反之如果輸出高電平的話，三極管截止，繼電器線圈不得電。D2指示燈、D4指示燈滅，降溫去濕電路不工作。具體電路如下：圖215 降溫去濕電路 總電路設(shè)計(jì)用Protel畫圖軟件繪制的完整電路圖如下：圖216 總電路圖3 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)概述電路實(shí)現(xiàn)的基本功能是溫濕度檢測。通過液晶LCD1602實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度的基本信息。增強(qiáng)功能是超過上下限會有對應(yīng)的報(bào)警指示燈亮和蜂鳴器報(bào)警。軟件設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，軟件程序編寫的好壞直接影響著系統(tǒng)運(yùn)行情況的良好。因本程序涉及的模塊較多，所以程序編寫也采用模塊化設(shè)計(jì)，C語言具有編寫靈活、移植方便、便于模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)的軟件采用C51編寫。 程序設(shè)計(jì)流程圖圖31 主程序流程圖主程序流程圖如圖41所示，先對液晶顯示進(jìn)行初始化，然后判斷gFunctioncount的值是否為0，為0則進(jìn)入顯示子函數(shù)，否則進(jìn)行下一步操作，最后執(zhí)行按鍵掃描子程序。按鍵掃描子程序原理圖是這樣的。一次完整的擊鍵過程，包含以下5個(gè)階段： ：此時(shí)按鍵尚未按下，處于空閑階段。（閉合）抖動階段：此時(shí)按鍵剛剛按下，但按鍵信號還處于抖動狀態(tài)，這個(gè)時(shí)間一般為5~20ms。為了確保按鍵操作不會誤動作，此時(shí)必須有個(gè)前沿消抖動延時(shí)。：此時(shí)抖動已經(jīng)結(jié)束，一個(gè)有效的按鍵動作已經(jīng)產(chǎn)生。系統(tǒng)應(yīng)該在此時(shí)執(zhí)行按鍵功能；或?qū)存I所對應(yīng)的鍵值記錄下來，待按鍵釋放時(shí)再執(zhí)行。（釋放）抖動階段：一般來說，考究一點(diǎn)的程序應(yīng)該在這里再做一次消抖延時(shí)，以防誤動作。但是，如果前面“前沿抖動階段”的消抖延時(shí)時(shí)間取值合適的話，可以忽略此階段。：此時(shí)后沿抖動已經(jīng)結(jié)束，按鍵已經(jīng)處于完全釋放狀態(tài)，如果按鍵是采用釋放后再執(zhí)行功能，則可以在這個(gè)階段進(jìn)行按鍵操作的相關(guān)處理。圖32 LCD1602初始化子函數(shù)流程圖LCD1602初始化子函數(shù)流程圖如圖42所示。LCD1602初始化子函數(shù)先設(shè)置其顯示參數(shù)和輸入方式，再清除屏幕顯示。 4 仿真及程序調(diào)試在KEIL中我們編寫好程序，通過KEIL中的編譯器編譯，使程序確保語法是無錯(cuò)誤的，在沒有錯(cuò)誤的情況下我們在使用KEIL中的軟件仿真一步步仿真，通過查看相關(guān)寄存器的值確認(rèn)程序無誤?；蛘咄ㄟ^編譯生成的HEX文件燒寫到仿真軟件中，看具體的效果，直到效果無誤即可。 程序調(diào)試用到的軟件及工具在編寫程序我們使用的是KEIL C51，在期內(nèi)可以軟件調(diào)試或者也可以使用仿真芯片來仿真測試。 KEIL C51簡介KEIL C51是由ARM公司開發(fā)的，針對51單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)，內(nèi)部具體編譯調(diào)試軟件仿真等等一系列功能，是一個(gè)非常強(qiáng)大的單片機(jī)開發(fā)工具。還可以開發(fā)ARM程序。只需要在KEIL軟件內(nèi)設(shè)定生成HEX，即可將高級語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器能識別的機(jī)器語言。 調(diào)試過程 在KEIL中我們打開編寫好的程序，通過KEIL中的編譯器編譯，使程序確保語法是無錯(cuò)誤的，在沒有錯(cuò)誤的情況下我們在使用KEIL中的軟件仿真一步步仿真，通過查看相關(guān)寄存器的值確認(rèn)程序無誤?；蛘咄ㄟ^編譯生成的HEX文件燒寫到設(shè)計(jì)好的硬件仿真電路的單片機(jī)中，看具體的效果，直到效果無誤即可。 Proteus介紹Proteus仿真軟件是英國的一家公司開發(fā)設(shè)計(jì)的。此軟件專門用于電子開發(fā)設(shè)計(jì)自動化設(shè)計(jì)，因此也簡稱是EDA工具軟件。此軟件不僅具有其它的EDA軟件的仿真的功能，關(guān)鍵是他開可以仿真到單片機(jī)及其外圍數(shù)字器件及模擬器件。到目前Proteus仿真