【正文】 環(huán)境要求設(shè)計(jì)，且許多功能部件集成在芯片內(nèi)部，其信號(hào)通道受外界影響小，故可靠性高，抗干擾性能優(yōu)于采用一般的 CPU； ⑶ 控制功能 強(qiáng)，運(yùn)行速度快。有豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令和很強(qiáng)的位處理功能及 I/O 口邏輯操作功能； ⑷ 片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量不可能很大；引腳也嫌少， I/O 引腳常不夠用，且兼第二功能以至第三功能?？v觀 30 年來單片機(jī)發(fā)展里程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（ MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。適用于儀器、儀表，不僅能完成測(cè)量，還具有處理、監(jiān)控等功能，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化。 ⑴ 技術(shù)性 :要從單片機(jī)的技術(shù)指標(biāo)角度 ,對(duì)單片機(jī)芯片進(jìn)行選擇，以保證單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 在一定的技術(shù)指標(biāo)下可靠運(yùn)行； ⑵ 實(shí)用性 :要從單片機(jī)的供貨渠 道、信譽(yù)程序等角度，對(duì)單片機(jī)的生產(chǎn)廠家進(jìn)行選擇以保證單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在能長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行； ⑶ 可開發(fā)性：選用的單片機(jī)要有可靠的可以開發(fā)手段，如程序開發(fā)工具、仿真調(diào)試手段等。 STC89C52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。最高運(yùn)作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選。表 21 給出了其主要功能。 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2個(gè)外部中斷源 共 6個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 圖 22 STC89C52引腳圖 ⑴ 主電源引腳 (2 根 ) VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ⑵ 外接晶振引腳 (2 根 ) XTAL0(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ⑶ 控制引腳 (4 根 ) RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ⑷ 可編程輸入 /輸出引腳 (32 根 ) STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 位 (8 根引腳 )，共 32 根。 P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 P1 口 (Pin1～ Pin8)：名稱為 ～ 。對(duì) P1 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下所示。 P1 引腳第二功能 ： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 ： T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方 向控制） ： MOSI（在線系統(tǒng)編程 時(shí) 用 到 ） ： MISO（在線系統(tǒng)編程 時(shí) 用 到 ） ： SCK（在線系統(tǒng)編程 時(shí) 用 到 ） P2 (Pin21～ Pin28)：名稱為 ～ 。對(duì) P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口 (Pin10～ Pin17)： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 。對(duì) P3 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 P3 口亦作為 STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些 用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 PSEN——程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)STC89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。該傳感器包括一個(gè)電阻式測(cè)濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8位單片機(jī)相連接。 DHT11 與單片機(jī)之間能采用簡(jiǎn)單的單總線進(jìn)行通信，僅僅需要一個(gè) I/O 口。 DHT11 功耗很低，5V 電源電壓下，工作平均最大電流 。 1 %RH 精度 25℃ 177。 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%)25℃， 1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。 1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。 1 177。第一腳接電源正，第四腳接電源地端?？芍苯咏又鳈C(jī)（單片機(jī)）的 I/O 口。第三腳為空腳，此管腳懸空不用 表 23 DHT11 的引腳 說明圖 DHT11 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) DHT11 數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式。其數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。 數(shù)據(jù)格式： 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校驗(yàn)和 。 傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。如果，某次從傳感器中讀取如下 5Byte 數(shù)據(jù)： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗(yàn)和 濕度 溫度 校驗(yàn)和 由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計(jì)算方法： humi (濕度 )= byte4 . byte3= (％ RH) temp (溫度 )= byte2 . byte1= ( ℃ ) jiaoyan(校驗(yàn) )= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校驗(yàn)正確 ) 注意： DHT11 一次通訊時(shí)間最大 3ms，主機(jī)連續(xù)采樣間隔建議不小于 100ms。字符型液晶顯示模塊是一類專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn) 陣式液晶顯示模塊。字符型液晶顯示模塊 LCD1602 是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。 LCD1602 功能介紹 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 表 24 LCD1602管腳功能表 ⑴ 基本操作時(shí)序： LCD1602 讀寫操作時(shí)序總體上來說是比較簡(jiǎn)單的，掌握其有兩種方法：一種是直接看 時(shí)序圖，另外一種方法是直接記憶和總結(jié)讀寫時(shí)電平高低和變化。 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， R/W=H， E=H 輸出： D0D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入： RS=L， R/W=L， D0D7=指令碼， E=高脈沖 輸出：無 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=H， E=H 輸出： D0D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=L， D0D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 ⑵ 狀態(tài)字說明如表 25 所示： 表 25 狀態(tài)字表 對(duì)控制器 每次進(jìn)行讀寫操作之前，都必須進(jìn)行讀寫檢測(cè)，確保 STA7 為 0 ⑶ 指令說明如表 26，表 27 所示： 表 26 顯示模式設(shè)置表 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 表 27 顯示開 /關(guān)及背光燈設(shè)置表 ⑷ 數(shù)據(jù)控制 控制器內(nèi)部有一個(gè)數(shù)據(jù)地址指針，用戶可通過它們來訪問內(nèi)部的全部 80 字節(jié) RAM ⑸ 數(shù)據(jù)指針設(shè)置如表 28 所示： 表 28 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表 ⑹ 其他設(shè)置如表 29 所示： 表 29 其他設(shè)置指令表 LCD1602 初始化過程 ⑴ 延時(shí) 15ms ⑵ 寫指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) ) ⑶ 延時(shí) 5ms ⑷ 寫指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) ) 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 ⑸ 寫指令 5ms ⑹ 寫指令 38H(不檢測(cè)忙信號(hào) ) ⑺ 之后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)忙信號(hào) ⑻ 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 ⑼ 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 ⑽ 寫指令 01H：顯示清屏幕 ⑾ 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 ⑿ 寫指令 0CH：顯示及光標(biāo)設(shè)置 LCD1602 硬件電路接口設(shè)計(jì) 電路接口如下圖 23： 圖 23 LCD1602電路接口圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括 STC89C52 芯片，晶振電路和復(fù)位電路。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 單片機(jī)晶振兩個(gè)電容的作用：這兩個(gè)電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對(duì)地的電容，一般在幾十 pf。晶振的負(fù)載電容 =[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△ C 式中 Cd， Cg為分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對(duì)地的電容， Cic（集成電路內(nèi)部電容） +△ C（ PCB 上電容）經(jīng)驗(yàn)值為 3 至 5pf。 圖 25 復(fù)位電路圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 無論使用哪種類型的單片機(jī)，總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)．而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性．許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片 機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電路主要有四種類型：微分型復(fù)位電路；積分型復(fù)位電路；比較器型復(fù)位電路；看門狗型復(fù)位電路。前者造價(jià)低， 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 后者壽命長(zhǎng)。 按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。 全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與鍵對(duì)應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖動(dòng)和多鍵、竄鍵保護(hù)電路。非編碼鍵盤只簡(jiǎn)單地提供行和列的矩陣，其它工作均由軟件完成。在本套設(shè)計(jì)中由于只需要幾個(gè)功能鍵，此時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。 四個(gè)按鍵分別接在 — 口，低電平表示有按鈕按下；按鈕沒有接防抖電路，需要設(shè)計(jì)軟件防抖。按下設(shè)定鍵后可以開始定時(shí)，過程如下：設(shè)定 〉秒加 /減 〉按設(shè)定 〉分鐘加 /減 〉按設(shè)定 〉小時(shí)加 /減。按下切換鍵后可以定時(shí)，過程如下：切換鍵 〉設(shè)定鍵 〉秒加 /減〉按設(shè)定 〉分鐘加 /減 〉按設(shè)定 〉小時(shí)加 /減。按下切換鍵可以定時(shí)，過程同上。按屏幕切換鍵可見。本模塊采用 PNP 三極管為蜂鳴器放大電流，基極通過 電阻與單片機(jī) STC89C52 的閑置引腳 相連接，集 電極直接接地，發(fā)射極接發(fā)光二極河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 管和蜂鳴器。 圖 28 報(bào)警模塊電路圖 直流穩(wěn)壓電源部分 直流穩(wěn)壓電源是給電子設(shè)備提供穩(wěn)定直流電壓的電子電路。 硬件仿真 仿真軟件 protues 簡(jiǎn)介 Protues 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 Proteus 是世界上著名的 EDA工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍