【文章內容簡介】 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 （ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。 AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 主要特性： 與 MCS51兼容； 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器，壽命： 1000寫 /擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間： 10年；全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz；三級程序存儲器鎖定； 128*8位內部 RAM；32可編程 I/O線；兩個 16位定時器 /計數(shù)器； 5個中斷源；可編程串行通道； 低功耗的閑置和掉電模式；片內振蕩器和時鐘電路。 溫濕度傳感器 SHT11 SHT11 溫濕度傳感器的主要特性如下： 將溫濕度傳感器、信號放大調理、 A/D轉換、 I2 C總線接口全部集成于一芯 （ CMOSensTM技術）；可給出全校準相對濕度及溫度值輸出；帶有工業(yè)標準的 I2C總線吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 8 數(shù)字輸出接口；具有露點值計算輸出功能；具有卓越的長期穩(wěn)定性；濕度值輸出分辨率為 14位，溫度值輸出分辨率為 12位，并可編程為 12位和 8位；小體積（ ），可表面貼裝； 具有可靠的 CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗功能； 片內 裝載的校準系數(shù)可保證 100%互換性 。電源電壓范圍為 。電流消耗 ,測量時為 550uA，平均為 28uA，休眠時為 3uA。 SHT11溫濕度傳感器采用 SMD(LCC)表面貼片封裝形式，管腳排列 及典型應用電路如圖 37所示 。 引腳說明如下： GND：接地端； DATA：雙向串行數(shù)據(jù)線； DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。 DATA在 SCK時鐘下降 沿之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK時鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在 SCK時鐘高電平時，DATA必須保持穩(wěn)定。為避免信號沖突，微處理器應驅動 DATA在低電平。需要一個外部的上 拉電阻（例如： 10kΩ）將信號提拉至高電平 。 SCK：串行時鐘輸入； VDD電源端： ～ ； 電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 NC：空管腳。 圖 37 SHT11 引腳圖及 典型應用電路 SHT11 foot Map and Typical Application Circuit 工作原理 SHT11的濕度檢測運用電容式結構，并采用具有不同保護的 “ 微型結構 ” 檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來自外界的影響。由于它將溫度傳感器與濕度傳感器結合在一起而構成了一個單一的個體，因而測量精度較高且可精確得出露點，同時不會產生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起的誤差。 CMOSensTM技術不僅將溫濕度傳感器結合在一起，而且還將信號放大器、模／數(shù)轉換器、校準數(shù)據(jù)存儲器、標準 I2C總線等電路全部集成在一個芯片內。 SHT11傳感器的內部結構框圖如圖 38所示 ： 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 9 圖 38 SHT11內部結構框圖 SHT11 Internal Structure Diagram SHT11的每一個傳感器都是在極為精確的濕度室中校準的。 SHT11傳感器的校準系數(shù)預先存在 OTP內存中。經校準的相對濕度和溫度傳感器與一個 14位的 A/D轉換器相連，可將轉換后的數(shù)字溫濕度值送給二線 I2C總線器件，從而將數(shù)字信號轉換為符合 I2C總線協(xié)議的串行數(shù)字信號。 濕度值輸出 SHT11可通過 I2C總線直接輸出數(shù)字量濕度值，其相對濕度數(shù)字輸出特性曲線 圖 38所示。由圖 39可看出， SHT11的輸出特性呈一定的非線性，為了補償濕度傳感器的非線性，可按如下公式修正濕度值： RHlinear =c1 +c2*SORH +c3*SORH 式中 SORH為傳感器相對濕度測量值，系數(shù)取值如下 : 12 位 :SORH:c1= 4? ， c2=， c3= 10??? 8 位 :SORH:c1= 4? ， c2=， c3= 10??? 圖 39 從 SORH轉換到相對濕度 Conversion from SORH to Relative Humidity 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 10 溫度值輸出 [5] 由于 SHT11溫度傳感器的線性非常好， 故可用下列公式將溫度數(shù)字輸出轉換 成實際溫度值 : T=d1+d2*SOT 當電源電壓為 5V，且溫度傳感器的分辨率為 14位時 : d1 = 40? ， d2 =0. 01 當溫度傳感器的分辨率為 12位時 : d1= 40? ， d2 =0. 04 SHT11傳感器共有 5條用戶命令，具體命令格式見表 31所列 。 表 31 SHT11命令集 Tab. 31 SHT11 List of Commands 命令 編碼 說明 測量溫度 00011 溫度測量 測量濕度 00101 濕度測量 讀寄存器狀態(tài) 00111 “讀 ”狀態(tài)寄存器 寫寄存器狀態(tài) 00110 “寫 ”狀態(tài)寄存器 軟啟動 11110 重啟芯片，清楚狀態(tài)記錄器的錯誤記錄 11毫秒后進入下一個命令 當發(fā)出了溫濕度測量命令后，控制器就要等到測量完成。使用 8/12/14位的分辨率測量分別需要大約 11/55/210ms的時間。為表明測量完成， SHT11會使數(shù)據(jù)線為低，此時控制器必須重新啟動 SCK，然后傳送兩字節(jié)的測量數(shù)據(jù)與 1字節(jié) CRC校驗和?？刂破鞅仨毻ㄟ^使 DATA為低來確認每一個字 節(jié)，所有的量均從右算， MSB列于第一位。通訊在確認 CRC數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用 CRC8校驗和，則控制器就會在測量數(shù)據(jù) LSB后保持ack為高以停止通訊， SHT11在測量和通訊完成后會自動返回睡眠模式。需要注意的是：為使 SHT11的溫升低于 ℃ ，此時的工作頻率不能大于標定值的 15%（如 :12位精確度時，每秒最多進行 3次測量）。測量溫度和濕度命令所對應的時序如圖 310所示。 圖 310 測量時序概覽 (TS = 啟動傳輸 ) Fig310 Overview of Measurement Sequence (TS = Transmission Start) 寄存器配置 SHT11傳感器中的一些高級功能是通過狀態(tài)寄存器來實現(xiàn)的，寄存器各位的類型及說明見表 34所列。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 11 表 32 SHT11狀態(tài)寄存器位 Tab. 32 SHT11 Status Register Bits 位 類型 說明 缺省 備注 7 預留 0 6 讀 電量不足 (低電壓檢測 ) ?0?對應 Vdd ?1?對應 Vdd X 無默認值 , 此位僅在測量結束后更新 5 預留 0 4 預留 0 3 僅供測試 , 不使用 0 2 讀 /寫 加熱 0 關 1 讀 /寫 不從 OTP 加載 0 加載 0 讀 /寫 ?1?= 8位相對濕度 /12位溫度 分辨率 ?0?=12相對濕度 /14位溫度 分辨率 0 12位相對濕度 14位溫度 ISD4003 系列語音芯片 引腳圖及引腳描述 圖 311 ISD4003 引腳圖 ISD4003 foot Map 電源 ： (VCCA,VCCD) 為使噪聲最小 ,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線 ,并且分別引到外封裝的不同管腳上 ,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線 ,盡可能在靠近供電端處相連 ,而去耦電容應盡量造近器件。 地線 ： (VSSA,VSSD) 芯片內部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線。幾個 VSSA盡量在引腳焊盤上相連 ,并用低阻通路連至電源上 ,VSSD 也用低阻通路連至電源上。這些 接地通路要足以使 VSSA 與 VSSD 之間的阻值小于 3Ω。芯片的背面是通過襯底電阻連接到 VSS 的 ,在做 COB 時托盤須接 VSS 或懸空。 同相模擬輸入 ： (ANA IN+) 這是錄音信號的同相輸入端。輸入放大器可用單端或差分驅動。單端驅動時 ,信號由耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 32mV,耦合電容和本端的吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 12 3KΩ 電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。差分驅動時 ,信號最大幅度為峰峰值 16mV。 反相模擬輸入： (ANA IN)差分驅動時 , 這是錄音信號的 反 相輸入端 。 信號 通過 耦合電容輸入 ,最大幅度為峰峰值 16mV。 音 頻輸入： (AUD OUT)提供音頻輸出，可驅動 5KΩ 的負載。 片選： ( SS)此端為低，即向該 ISD4003 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 串行輸入： (MOSI)此端為串行輸入端，主控制器應在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端，供 ISD 輸入。 串行輸出 ： (MISO) ISD 的串行輸出端。 ISD 未選中時 ,本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘 ： (SCLK) ISD 的時鐘輸入端 ,由主控制器產生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在 SCLK 上升沿鎖存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中斷 ： (/INT) 本端為 漏極開路輸出。 ISD 在任何操作 (包括快進 )中檢測到 EOM 或OVF 時 ,本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個 SPI周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用 RINT指令讀取。 OVF 標志 指示 ISD 的錄、放操作已到達存儲器的未尾。 EOM 標志 只在放音中檢測到內部的 EOM 標志時 ,此狀態(tài)位才置 1。 行地址時鐘 ： (RAC) 漏極開路輸出。每個 RAC 周期表示 ISD 存儲器的操作 進 行了一行 (ISD4003 系列中的存貯器其 1200 行 )。該信號 175ms 保持高電平 ,低電平為 25ms。快進模式下 ,RAC 的 是高電平 , 為低電平。該端可用于存儲管理技術。 外部時鐘（ XCLK） ：本端內部有下拉元件。芯片內部的采樣時 鐘在出廠前 已 調校 ,誤差在 +1%內。 商業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內 , 頻率變化在 +%內。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內 ,頻率變化在 6/+4%內 ,此時建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度 ,可從本端輸入外部時鐘 (如前表所列 )。由于內部的防混淆及平滑濾波器已設定 ,故上述推薦的時鐘頻率不應改變。輸入時鐘的占空比無關緊要 ,因內部首先進行了分頻。在不外接地時鐘時 ,此端必須接地。 自動靜噪（ AMCAP)： 當錄音信號電平下降到內部設定的某一閾值以下時 ,自動靜噪功能使信號衰弱 ,這樣有助于養(yǎng)活無信號 (靜音 )時的噪聲。通常本端對地接 1μF 的電容 ,構成內部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內部設定的閾值作比較 , 決定自動靜噪功能的翻轉點。大信號時 ,自動靜噪電路不衰減 ,靜音時衰減 6dB。 1μF的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應速度。本端接 VCCA 則禁止自動靜噪。 ISD4003 工作于 SPI 串行接口。 SPI 協(xié)議是一個同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 ,協(xié)議假定微控制器的 SPI 移位寄存器在 SCLK 的下降沿 動作 ,因此對 ISD4003 而言 ,在時鐘止升沿鎖存 MOSI 引腳的數(shù)據(jù) ,在下降沿將數(shù)據(jù)送至 MISO 引腳。 信息快進 ： 用戶不必知道信息的確切地址 ,就能快進跳過一條信息。信息快進只用于 放音模式。放音速度是正常的 1600 倍 ,遇到 EOM 后停止 ,然后內部地址計數(shù)器加 1,指向下條信息的開始處。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 13 上電順序 ： 器件延時 TPUD(8kHz 采樣時 ,約為 25 毫秒 )后才能開始操作。因此 ,用戶發(fā)完上電指令后 ,必須等待 TPUD,才能發(fā)出一條操作指令。例如：從 00 從處發(fā)音 ,應遵循如下時序 ： 發(fā) POWER Up 命令 ； 等待 TPUD(上電延時 )。發(fā)地址值為 00 的 SETPLAY 命令 ； 發(fā)PLA