【文章內(nèi)容簡介】 字量的運算比較的結(jié)果實現(xiàn)對模擬量的測量及控制。接口電路的硬件邏輯設(shè)計主要是處理好A/D引腳與AT89S51主機的硬件連接，以實現(xiàn)8路模擬信號的分時切換選通。 A/D轉(zhuǎn)換電路圖ADC0809的啟動控制信號START、/WR、/RD控制信號等由微控制器提供。AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809的EOC信號將變?yōu)楦唠娖剑诵盘柾ㄟ^一個非門反相后輸出到微控制器的接口，微控制器可以使用查詢方式或者中斷方式對AD轉(zhuǎn)換進行控制。ADC0809的啟動控制信號START和讀取數(shù)據(jù)使能控制信號OE來自74HC02，74HC02是一個TTL電平的或非門，通過譯碼電路對地址總線上的地址進行譯碼獲得片選信號，然后與/WR、/RD信號進行邏輯組合而產(chǎn)生啟動控制信號START和讀取數(shù)據(jù)使能控制信號OE。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC信號將變?yōu)楦唠娖剑@樣就可以使用查詢方式和中斷方式進行AD轉(zhuǎn)換。ADC0809沒有內(nèi)部時鐘，需外接10KHz~1290Hz的時鐘信號，本電路是由單片機的ALE信號通過74HC74 1/2分頻得到。8051單片機的ALE輸出的頻率為Fosc/6，當系統(tǒng)晶振為12MHz時，U1_CLKDE 頻率約為1MHz，符合ADC0809的要求。通道選擇是與START連接在一起的，即在啟動AD轉(zhuǎn)換ADC0809就會把通道選擇的數(shù)據(jù)鎖存。ADC0809與MCS—51單片機的電路連接主要涉及兩個問題，一個是8路模擬信號的通道選擇，另外一個是A/D轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)的傳送?！?8路模擬通道選擇ADDA、ADDB、ADDC分別接系統(tǒng)地址鎖存器提供的末3位地址，只要把3位地址寫入0809中的地址鎖存器，就實現(xiàn)了模擬通道選擇。對系統(tǒng)來說，0809的地址鎖存器是一個輸出口，為了把3位地址寫入。還要提供口地址。，同時作為寫選通信號，作為讀選通信號。 ADC0809通道選擇表C（ADDC）B（ADDB）C（ADDC）選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7 ，ALE信號與START信號連在一起，這樣連接可以在信號的前沿寫入地址信號，在其后沿便啟動轉(zhuǎn)換。啟動A/D轉(zhuǎn)換只需要使用1條MOVX指令。在此之前?！?轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)為數(shù)字量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因此只有確認數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進行傳送。通常采用定時傳送方式、查詢方式、中斷方式這3種方式。本次設(shè)計采用中斷方式來進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送，把表示轉(zhuǎn)換結(jié)束的狀態(tài)信號(EOC)作為中斷請求信號即可。而不管使用哪種方式，只要一旦確認轉(zhuǎn)換結(jié)束，便可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送， 單片機模塊設(shè)計 本系統(tǒng)中，選擇AT89S51單片機為該系統(tǒng)的總控芯片，AT89S51單片機可把由溫濕度檢測電路檢測出的電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)利用軟件計算出溫濕度，再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃ED顯示模塊，實現(xiàn)溫度、濕度的顯示；然后通過串口把溫濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硗庖黄珹T89S51單片機上，通過鍵盤設(shè)定溫濕度報警值，再通過語音電路，實現(xiàn)溫濕度的報警。 AT89S51單片機的性能參數(shù)和功能概述AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，它的功能強大，低價位可應(yīng)用于許多高性價比的場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。（1）主要性能參數(shù)：● 與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容● 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲器● 1000次擦寫周期● ● 全靜態(tài)工作模式：0Hz33MHz● 三級程序加密鎖● 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM● 32個可編程I/O口線● 2個16位定時/計數(shù)器● 6個中斷源● 全雙工串行UART通道● 低功耗空閑和掉電模式● 中斷可從空閑摸喚醒系統(tǒng)● 看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針● 掉電標識和快速編程特性● 靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）（2）功能特性概述：AT89S51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 AT89S51單片機最小系統(tǒng)單片機系統(tǒng)的擴展是以基本最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，故應(yīng)首先熟悉應(yīng)用應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。單片機最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分。晶體振蕩器特點：AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益方向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩器見圖。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。 8051單片機最小系統(tǒng)該系統(tǒng)具有以下特點：(1) 系統(tǒng)有大量的I/O線可供用戶使用：P0、PPP3四口都可以作為I/O口使用。(2) 內(nèi)部存儲器的容量有限，只有128B的RAM和4KB的程序存儲器。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)具有一定特殊性，由于應(yīng)用系統(tǒng)的P0口、P2口中開發(fā)時需要作為數(shù)據(jù)、地址總線，故這兩個口袋硬件只能用模擬的方法進行。AT89S51的應(yīng)用軟件須依靠廠家用掩膜技術(shù)置入，故一般只適用于可作大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)。 LED數(shù)字顯示模塊設(shè)計 顯示器作為輸出部件，可以將系統(tǒng)的運行結(jié)果、狀態(tài)等信息直觀地顯示出來供操作者了解系統(tǒng)的運行情況和程序的執(zhí)行結(jié)果。本系統(tǒng)使用7段發(fā)光二極管與單片機結(jié)合從而對檢測出的溫濕度值進行顯示，其中我們使用三極管對LED進行驅(qū)動。 LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與顯示段碼發(fā)光二極管LED是一種通電后能發(fā)光的半導(dǎo)體器件，其導(dǎo)電性質(zhì)與普通二極管類似。LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組合而成的1種新型顯示器件，在單片機中應(yīng)用非常普遍，它使用了8個LED發(fā)光二極管，其中7個用于顯示字符，1個用于顯示小數(shù)點，故通常稱之為7段（也有稱為8段）發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。符號和引腳 共陰極 共陽極 7段LED數(shù)碼顯示器LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼為了顯示字符，要為LED顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個“8”字形字符的7段，再加上一個小數(shù)點位，共計8段，因此提供給LED顯示器的顯示段碼為一個字節(jié)。各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下：段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfeDcba： 十六位進制數(shù)和空白字符與P的顯示段碼字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H LED顯示電路的設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是在同一時刻只顯示1種字符，或者說被顯示的字符在同一時刻是穩(wěn)定不變的。其顯示方法比較簡單，只要將顯示段碼送至段碼口，并把位控字送至位控口即可。這種顯示方法雖然編程容易，接口簡單，但缺點是占用的接口資源太多，如果顯示位數(shù)較多的話，所占用的鎖存器譯碼驅(qū)動電路將是一個驚人的數(shù)字。由于接口電路畢竟有限，對于太多顯示位的情況，靜態(tài)顯示方式根本無法適應(yīng)。從經(jīng)濟角度來講也太浪費，所以在實際應(yīng)用中一般都采用動態(tài)顯示方式。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個位（掃描），對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次，利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示。動態(tài)LED顯示的設(shè)計方法是將不同LED模塊的所有的LED的驅(qū)動端一對一地連接到一起，而將其公共極（陰極或陽極）分別由不同的IO口來驅(qū)動。動態(tài)顯示方式主要是出于簡化電路和產(chǎn)品成本考慮，在大多數(shù)場合都可以達到用戶要求。在實際應(yīng)用中，用9個74HC595作鎖存電路，采用串行方式，可以失陷4個LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示，而且，在掃描頻率允許的情況下，還可以級聯(lián)這樣的4～6組64個數(shù)碼管。這兩種顯示方式各有利弊。靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但由于每一個LED需要一個IO口，使用的硬件較多，不易實現(xiàn)大數(shù)量的LED驅(qū)動和顯示，擴展性能差。應(yīng)用于LED指示燈、產(chǎn)品的設(shè)計中只有一個7段LED碼需要顯示。動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。由于靜態(tài)顯示要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計算。本系統(tǒng)采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)顯示方式。具體電路圖如下： LED數(shù)字顯示電路 語音模塊設(shè)計由上述設(shè)計可知，我們能夠顯示出空氣的溫度、濕度值，但為了使其功能更加完善，特設(shè)計了語音模塊，用戶可根據(jù)自己對溫濕度的使用要求，通過鍵盤自行設(shè)置溫度及濕度的報警值，當溫度或濕度值超出用戶設(shè)定的范圍時，本系統(tǒng)可以自行執(zhí)行語音報警。： 語音報警和鍵盤電路此電路中輸入的數(shù)字信號即為以上經(jīng)過溫濕度模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊處理過后的所測空氣的溫濕度信號，從SP+、SP輸出語音信號。其中關(guān)鍵為ISD4002語音芯片。ISD4002系列工作電壓3V,單片錄放時間4至8分鐘,音質(zhì)好,適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用CMOS技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯片設(shè)計是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口(SPI或Microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù),