【正文】 51單片機的主要特性51單片機的主要特性如表31所示。STC89C51單片機的外形結(jié)構(gòu)為40引腳雙列直插式封裝，其外部管腳如圖31所示。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ STC89C51的最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是是單片機可以工作的最小單元，包括電源、地、復(fù)位電路和晶振電路。STC89C51的最小系統(tǒng)如圖32所示。DS18B20與AT89C51結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得DS18B20更受歡迎。 DS18B20介紹DS18B20具有獨特的單總線接口方式，僅需使用1個端口就能實現(xiàn)與單片機的雙向通訊。它具有多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。它還有負(fù)壓特性，電源極性接反時，DS18B20不會因接錯線而燒毀，但不能正常工作。DS18B20采用3腳TO92封裝，形如三極管，同時也有8腳SOIC封裝，還有6腳的TSOC封裝，如圖33所示。0．5℃。因此，一條總線上可以同時掛接多個DS18B20，實現(xiàn)多點測溫系統(tǒng)。DS18B20檢測到溫度值經(jīng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，自動存入存儲器中，并與設(shè)定值TH或TL進(jìn)行比較，當(dāng)測量溫度超出給定范圍時，就輸出報警信號，并自動識別是高溫超限還是低溫超限。這個命令用于啟動溫度轉(zhuǎn)換，無實質(zhì)的數(shù)據(jù)要求。（2）寫便箋式存儲器（4EH）。所有的三個字節(jié)必須在復(fù)位鉗寫入便箋式存儲器。該指令讀取便箋式存儲器的內(nèi)容，讀出的數(shù)據(jù)將從Byte0（存儲器的0號單元）開始直到第9字節(jié)（CRC校驗字）被讀走。（4）復(fù)制便箋式存儲器指令（48H）。復(fù)制期間，如果有讀指令，DS18B20將把DQ置為低電平，直到轉(zhuǎn)換結(jié)束，把DQ置為高電平。將存儲在SRAM中的溫度報警上下限、分別率配置的內(nèi)容寫回相應(yīng)的便箋式存儲器。主控制設(shè)備發(fā)出該指令后在輸出讀時序，器件即會送出所使用的電源信息：0為寄生電源，1為外接電源。在進(jìn)行DS18B20操作時一般有以下步驟：（1）初始化DS18B20。（3）便箋式存儲器功能指令操作。每一次DS18B20的操作都必須滿足以上步驟，若是缺少或順序混亂，期間將不會返回值。其連接電路如圖34所示。 濕度傳感器的選擇傳統(tǒng)的測量濕度使用干濕球濕度計，它雖然維護(hù)其來相當(dāng)簡單，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可，但其精度不夠、誤差較大。電子濕度傳感技術(shù)由于發(fā)展快，精確性高，誤差小，現(xiàn)在得到了廣泛的應(yīng)用。 HS1101介紹HS1101是法國HUMIREL公司生產(chǎn)的基于獨特工藝設(shè)計的電容式濕度傳感器。特點：全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)情況下不需校正；長時間飽和下快速脫濕；可以自動化焊接，包括波峰焊或水浸；高可靠性與長時間穩(wěn)定性；可用于線性電壓或頻率輸出回爐；快速反應(yīng)時間?？梢詰?yīng)用于辦公自動化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等在需要濕度補償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽?yīng)用。 圖35 HS1101的等效電路及其外觀 HS1101濕度傳感器隨著濕度的變化其電容值的變化在一定程度上是線性的，測濕電路主要利用它們之間的線性關(guān)系，可以將濕度變化轉(zhuǎn)化為電容值的變化其的等效電容值與相對濕度之間的關(guān)系如圖32所示。其引腳位功能配置如圖36所示。圖37 HS1101和NE555的測濕電路此電路位典型的555非穩(wěn)態(tài)電路，555芯片外接電阻R4，R5與HS1101，構(gòu)成對HS1101的充電回路。R3是防止短路的保護(hù)電阻。其工作循環(huán)可以描述如下：Thigh=C＠%RH*(R4+R5)*㏑2Tlow=C＠%RH*R5*㏑2F=1/( Thigh+Tlow)=1/(C＠%RH*(2*R5+R4)*㏑2)式中：Thigh 表示一次循環(huán)輸出高電平時間，單位（s）Tlow 表示一次循環(huán)輸出低電平時間，單位（s）C＠%RH表示相對濕度下HS1101的容值，單位（F）F表示輸出頻率值，單位（HZ）電路工作原理：HS1101作為一個變化的電容器，當(dāng)電源VCC接通時，HS1101兩端的電壓Vc=0，定時電路處于置位狀態(tài)由VCC通過R4與R5對變量電容HS1101充電，當(dāng)Vc達(dá)到門限電壓（2/3VCC)時，定時電路翻轉(zhuǎn)為復(fù)位狀態(tài)，HS1101通過R5向555內(nèi)部的晶體管放電，當(dāng)Vc降到觸發(fā)電平（1/3VCC）時，定時電路又翻轉(zhuǎn)為置位狀態(tài)，HS1101又開始充電，這樣周而復(fù)始，形成震蕩。由此可以看出，空氣相對濕度與555芯片輸出頻率存在一定線性關(guān)系。表33 相對濕度與頻率的關(guān)系相對濕度值/%輸出頻率值/Hz相對濕度值/%輸出頻率值/kHz073516066001072247064682071008063303069769061864068531006033506728 液晶顯示及報警電路本系統(tǒng)需要將測得的溫度值和濕度值顯示出來，并對值進(jìn)行處理，判斷其是否超出最大承受范圍，若超出，則需要要報警。前者電路連接復(fù)雜，并且容易出現(xiàn)故障，后者使用起來非常方便，它和微處理器的連接簡潔直觀，容易理解。 LCD1602及其應(yīng)用1602液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、位數(shù)多、程序簡單的諸多優(yōu)點，頗受歡迎。在與單片機連接時使用接口電路（排針）相連，為并行通信。1602液晶顯示采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中引腳功能如表34所示：（模塊背面有標(biāo)注）表34 1602引腳功能表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data 1/02VDD電源正極10D3Data 1/03VL液晶顯示偏壓信號11D4Data 1/04RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data 1/05R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Data 1/06E使能信號14D7Data 1/07D0Data 1/015BLA背光源正極8D1Data 1/016BLK背光源負(fù)極1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了不同的點陣字符圖形，這些字符有，阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，其中數(shù)字與字母同ASCII碼兼容。圖38 1602與微處理器的連接電路其中，滑動變阻器R主要起調(diào)節(jié)1602亮度的作用，電阻R0起保護(hù)作用。報警電路可以使用蜂鳴器作聲音報警，也可以使用發(fā)光二極管LED作光報警，本系統(tǒng)考慮到簡單實用采用第二種方案。圖39 報警電路（） 按鍵電路設(shè)計在一些智能化儀表中，人機接口通常是LED顯示和小型鍵盤。結(jié)合本系統(tǒng)的具體情況，微處理器的工作強度并不大，故采用第一種方式進(jìn)行鍵盤設(shè)計，其價格低廉，使用方便，能較充分的利用資源。圖310 按鍵電路其工作原理如下： 開關(guān)Swendu和Sshidudu同時閉合或者同時斷開時，U6和U7都輸出低電平；當(dāng)Swendu閉合、Sshidudu斷開時，U6輸出低電平、U7輸出高電平；當(dāng)Swendu斷開、Sshidudu閉合時，U6輸出高電平、U7輸出低電平。將S+和S分別接微處理器的兩個外部中斷接口。程序流程圖如圖41所示 圖41 主程序流程圖 溫度模塊程序設(shè)計溫度模塊主要包括DS18B20的初始化以及與單片機之間的數(shù)據(jù)處理，程序流程圖如圖42所示。 濕度模塊程序設(shè)計濕度模塊主要是利用定時器T0和T1對555的輸出頻率進(jìn)行測量，進(jìn)而得到相對濕度值，顯示程序流程圖如圖43所示。 顯示子程序設(shè)計顯示子程序包括1602的初始化，以及對溫度和濕度值的顯示。圖44 顯示子程序流程圖 按鍵模塊程序設(shè)計本系統(tǒng)采用了四個按鍵，將加減設(shè)置按鍵接兩個外部中斷0和1上，當(dāng)外部中斷被觸發(fā)（即存在設(shè)定值設(shè)置）時，判斷是另外兩個按鍵是否按下（即判斷是溫度值設(shè)定還是濕度值設(shè)定），然后根據(jù)判斷的條件執(zhí)行設(shè)定值的改變。圖45 按鍵模塊程序流程圖第5章 系統(tǒng)的仿真調(diào)試Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它是目前