糧倉(cāng)溫濕度控制系統(tǒng)的本科設(shè)計(jì)

1、成績(jī)等級(jí)本科課程（設(shè)計(jì)）題 目 智能糧庫(kù)溫度、濕度控制 系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)與制作 學(xué) 院 電子信息工程 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 13級(jí)電信統(tǒng)本01班 學(xué)號(hào)姓名 吳 遠(yuǎn) 明 趙 君 理指導(dǎo)教師 董昌孝 完成日期 2015.12.25 西安思源學(xué)院教務(wù)處二一五 年 十二 月摘要本次設(shè)計(jì)完成智能糧庫(kù)溫度、濕度控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)與制作。本設(shè)計(jì)分為上下兩層結(jié)構(gòu)，下位機(jī)系統(tǒng)以STMEL公司生產(chǎn)的STC90C51單片機(jī)作為溫、濕度監(jiān)控核心部件，采用DHT11溫度傳感器，它是數(shù)字溫度傳感器，能夠直接讀取被測(cè)物的溫度值；選取DHT11作為濕度傳感器，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)；一旦溫度或濕度值超過(guò)

2、設(shè)定閾值，即可實(shí)現(xiàn)報(bào)警。上位機(jī)系統(tǒng)仍以單片機(jī)為核心，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在鍵盤(pán)模塊里可以更改閾值，LCD顯示模塊顯示從下位單片機(jī)傳來(lái)的溫度、濕度值。從而實(shí)現(xiàn)一種小型糧庫(kù)的溫濕度智能監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)換速度快、精度高、控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前實(shí)現(xiàn)糧庫(kù)溫濕度的智能控制需要一種穩(wěn)定性高、成本低的溫濕度智能控制系統(tǒng)，其采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全方位智能化的糧庫(kù)監(jiān)控。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；小型糧庫(kù)；溫度；濕度Abstract The intell

3、igent design is completed granary temperature and humidity control system simulation design and production. This design is divided into the upper and lower levels structure, lower place machine system to ATMEL company produces the AT89C51 as humidity and temperature monitoring core components, the t

4、emperature sensor DS18B20, it USES "single bus" interface, can be measured directly read things value; Select HS1101 as humidity sensor, will the change of capacitance values to the inverse of a voltage and frequency signal, and USES the RS485 communication and the upper machine;Once the t

5、emperature or humidity value more than setting threshold, can realize the alarm. PC system based on single-chip microcomputer is still, extended data storage in the keyboard module can change the threshold, LCD display module from a single chip that under the temperature, humidity value from. So as

6、to achieve a small the temperature and humidity of the warehouse intelligent monitoring. Experiments show that the system has a conversion speed and precision, strong ability to control etc. Characteristics.Now realize intelligent control of the temperature and humidity warehouse need a high stabili

7、ty, low cost of temperature, humidity intelligent control system, and its use,under a machine control structure, achieving all-round intelligent warehouse management control system.SCM in such systems often as a terminal, installed in the system of some nodes, the temperature and humidity of real-ti

8、me measurement and control. The single chip microcomputer high reliability and strong anti-interference ability, make it can be placed in the front of the bad environment.Key words :single-chip microcomputer; Small grain depot; Temperature; humidity目錄模擬設(shè)計(jì)與制作1第一章 緒論11 研究背景12 糧庫(kù)溫濕度系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)13 本設(shè)計(jì)主

9、要工作內(nèi)容34 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖5第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)61 MCS-51系列單片機(jī)的特征和結(jié)構(gòu)61.1 MCS-51系列單片機(jī)特征61.2 STC90C51單片機(jī)簡(jiǎn)介71.3 MCS-51系列單片機(jī)的引腳功能81.4 MCS-51系列單片機(jī)的主要組成部分111.5 STC90C51的基本系統(tǒng)151.6 STC90C51中斷系統(tǒng)162 DHT11傳感器模塊182.1DHT11濕度傳感器概述182.2 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器性能說(shuō)明192.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器使用注意事項(xiàng)213 LCD1604液晶顯示模塊223.1 LCD1604液晶顯示器簡(jiǎn)介223.2 LCD1604引腳及原理圖234

10、 繼電器控制直流電機(jī)風(fēng)扇模塊244.1繼電器簡(jiǎn)介2442繼電器工作原理：254.3電器的選用254.5 直流電機(jī)風(fēng)扇簡(jiǎn)介265 按鍵設(shè)置模塊266 報(bào)警模塊287 硬件原理圖298 元器件清單31第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)321 總體程序設(shè)計(jì)322 LCD1604液晶顯示程序設(shè)計(jì)333 DHT11溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì)354 按鍵中斷模塊程序設(shè)計(jì)375 報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)39第四章 系統(tǒng)整合調(diào)試421 軟件調(diào)試421.1建立一個(gè)新工程421.2編寫(xiě)程序432硬件調(diào)試472.1進(jìn)入 Proteus ISIS472.2工作界面482.3 添加元器件492.4繪制電路圖493 仿真調(diào)試504 仿真結(jié)果總圖51

11、5 實(shí)物結(jié)果總圖51第五章 結(jié)論53參考文獻(xiàn)54附錄55致謝67智能糧庫(kù)溫度、濕度控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)與制作第一章 緒論1 研究背景糧食是人類生存的必需品，溫度與濕度是保存好糧食的先決條件，隨著中國(guó)加入WTO和糧食市場(chǎng)的逐漸開(kāi)放，儲(chǔ)存大量的糧食對(duì)穩(wěn)定國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。防潮、防霉、防腐、防爆是糧庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量糧庫(kù)管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)糧庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是使用溫度計(jì)、濕度計(jì)來(lái)測(cè)量糧庫(kù)的溫度和濕度，通過(guò)人工加熱、加濕、通風(fēng)和降溫等方法來(lái)控制糧庫(kù)的溫、濕度，這種方法不但控制

12、精度低、實(shí)時(shí)性差，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大，測(cè)試的溫度及濕度誤差大。因此我們需要使用造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量?jī)x，并且實(shí)現(xiàn)智能控制。溫、濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，尤其是農(nóng)產(chǎn)品種子，對(duì)環(huán)境溫度與濕度有著比較嚴(yán)格的要求。同時(shí)溫度與相對(duì)濕度的大幅度變化可能導(dǎo)致種子大范圍腐爛或者影響種子的發(fā)芽率，從而帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)及財(cái)產(chǎn)損失。因此，保持適宜的糧庫(kù)溫度、濕度對(duì)保證農(nóng)產(chǎn)品種子存儲(chǔ)質(zhì)量十分重2 糧庫(kù)溫濕度系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)糧情檢測(cè)屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇，近年來(lái)，由于傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

13、，因此，糧情檢測(cè)技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進(jìn)展。隨著科技的發(fā)展，從1978年開(kāi)始，采用電阻式溫度傳感器、采樣器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成的儲(chǔ)糧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)，它可對(duì)各糧庫(kù)的各個(gè)測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，檢測(cè)速度、精度大大提高，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但由于電阻傳感器的靈敏度低，致使檢測(cè)精度、系統(tǒng)可靠性還不夠理想。至1990年，糧情檢測(cè)系統(tǒng)有了很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用矩陣式布線技術(shù)，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)采集部分的線路，在傳感器方面應(yīng)用了半導(dǎo)體、熱電偶等器件；在線路傳輸上采用了串行傳輸方式，從而減少了傳輸線根數(shù)；采用單板機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用各種手段提高數(shù)據(jù)傳輸及檢測(cè)速度，通過(guò)軟硬件技術(shù)的結(jié)合，檢測(cè)精度和可靠

14、性較以前有很大提高。但溫度傳感器的線性度差，系統(tǒng)的檢測(cè)精度仍不理想，無(wú)法大面積推廣。近年來(lái)，隨著單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，糧情檢測(cè)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求越來(lái)越高。尋找最佳配置和最好的性價(jià)比成為糧情監(jiān)測(cè)研究的熱點(diǎn)。國(guó)外在糧情監(jiān)控技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了很成熟的地步，高科技數(shù)字式傳感器廣泛應(yīng)用于糧情檢測(cè)系統(tǒng)。這種傳感器采用了半導(dǎo)體集成電路與微控制器最新技術(shù)，在一個(gè)管芯上集成了半導(dǎo)體溫度檢測(cè)芯片、數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)算機(jī)接口芯片，存儲(chǔ)芯片等，除完成溫度檢測(cè)功能外，還可完成預(yù)置范圍溫度、報(bào)警、多路A/D轉(zhuǎn)換、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接傳出數(shù)字量，從而解決了溫度信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題及傳輸過(guò)

15、程中因干擾和衰減而導(dǎo)致的精度降低等問(wèn)題1。我國(guó)對(duì)于溫度測(cè)控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度測(cè)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。目前，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了豐富的數(shù)字傳感器配套產(chǎn)品，如遠(yuǎn)程控制模塊、中繼器等技術(shù)也比較成熟。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。其中，由單片機(jī)組成控制系統(tǒng)，已成為單片機(jī)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没⒕C合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與

16、發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。我國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)以STC90C51單片機(jī)為核心，研制了一種穩(wěn)定性高、成本低的溫、濕度智能控制系統(tǒng)。采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)中采用模塊化結(jié)構(gòu)，完成軟件和硬件的設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小型糧庫(kù)全方位、智能化的監(jiān)控。3 本設(shè)計(jì)主要工作內(nèi)容本課題設(shè)計(jì)的是糧庫(kù)溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)，是對(duì)一個(gè)小型糧庫(kù)的溫度、濕度進(jìn)行控制，以保證糧庫(kù)儲(chǔ)糧的安全。糧庫(kù)溫濕度控制系統(tǒng)是以低功耗的高性能的8位單片機(jī)STC90C51

17、單片機(jī)為核心構(gòu)成控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定模塊進(jìn)行系統(tǒng)給定值的設(shè)置來(lái)調(diào)整糧庫(kù)溫、濕度控制范圍。溫度、濕度檢測(cè)模塊將糧庫(kù)內(nèi)的溫、濕度信息傳到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制模塊進(jìn)行相應(yīng)操作，同時(shí)將當(dāng)前信息存儲(chǔ)到單片機(jī)相應(yīng)內(nèi)存單元中并上傳數(shù)據(jù)到上位機(jī)顯示及保存。當(dāng)溫度或者濕度超過(guò)設(shè)定的范圍上下限時(shí)，通過(guò)下位機(jī)與上位機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸，下位機(jī)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警并將采集信息在上位機(jī)系統(tǒng)LCD上顯示。單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心，它控制本系統(tǒng)的各種功能，因此選擇性能可靠的單片機(jī)就顯得尤為重要，考慮到滿足功能要求、性價(jià)比、貨源保證、開(kāi)發(fā)手段等因素，采用軟件技術(shù)成熟、仿真器普通、性價(jià)比高的一種低功耗高性

18、能的9位單片機(jī)STC90C51。溫濕度傳感器是本系統(tǒng)的測(cè)量單元，傳感器性能的好壞直接影響到本系統(tǒng)性能的好壞。為了盡量減小測(cè)量誤差，首先我選用了測(cè)量精度較高的數(shù)字式溫度傳感器DHT11，可直接將所測(cè)溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，送入單片機(jī)。選用電容式濕度傳感器DHT11測(cè)量濕度。實(shí)現(xiàn)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示，超過(guò)閾值可以自動(dòng)報(bào)警，人工處理控制糧庫(kù)的溫濕度，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。其中，控制策略采用設(shè)定報(bào)警閥值，當(dāng)溫濕度超過(guò)一定的范圍的時(shí)候，蜂鳴器響。由于DHT11采用單總線方式，CPU只需一根端口線就能與諸多DHT11通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的時(shí)候?qū)⒎浅Ｒ子跀U(kuò)展，不

19、需要添加任何器件，將所有傳感器直接與單片機(jī)I/O口連接即可。在本系統(tǒng)中，采用LCD1064作為顯示單元。LCD液晶顯示器具有功耗低、壽命長(zhǎng)、無(wú)輻射、不易引起視覺(jué)疲勞等優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛應(yīng)用于儀表、家用電器、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療儀器及交通和通信領(lǐng)域。在一個(gè)糧庫(kù)中，被測(cè)量的8個(gè)點(diǎn)可以在上位機(jī)的顯示單元上滾動(dòng)顯示溫濕度值。當(dāng)溫度或濕度超過(guò)閾值時(shí)，下位機(jī)的警報(bào)聲響，并在上位機(jī)系統(tǒng)的LCD顯示屏上顯示相應(yīng)的溫度、濕度值，引起工作人員注意，從而采取通風(fēng)等措施。上位機(jī)的鍵盤(pán)模塊采用4×4鍵盤(pán)，可以更改設(shè)定的溫濕度閾值。影響糧食存儲(chǔ)安全的最主要因素是糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度，這就需要有一種有效的、低成本的儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)

20、監(jiān)測(cè)和控制的功能，使得管理人員方便有效地進(jìn)行監(jiān)控和操作。如果使用單片機(jī)作為前沿機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)分析收集的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)單片機(jī)的串行口來(lái)控制電機(jī)啟停并進(jìn)行溫濕度控制。利用單片機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)糧倉(cāng)，用戶可以很容易的得到自己所需的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，糧倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息在任何時(shí)候都可以傳入控制室，管理人員不需要進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)就可按照所需的溫濕度控制糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度。提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了糧倉(cāng)存儲(chǔ)安全、實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)管理的實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化。計(jì)算機(jī)測(cè)量是微機(jī)設(shè)計(jì)的第一步，是微機(jī)測(cè)量技術(shù)的一部分，即糧倉(cāng)溫度和濕度的測(cè)量，并利用單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的測(cè)量和糧倉(cāng)的溫度和濕度控制。4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖STC90C51 圖 1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第二

21、章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1 MCS-51系列單片機(jī)的特征和結(jié)構(gòu)1.1 MCS-51系列單片機(jī)特征美國(guó)Intel公司推出MCS-51系列高檔8位單片機(jī)至今20多年來(lái)，51系列單片機(jī)經(jīng)久不衰，并得到了極其廣泛的應(yīng)用。它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品。MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品為8051、8031和90C51。通常MCS-51這個(gè)術(shù)語(yǔ)泛指以90C51為內(nèi)核的單片機(jī)。90C51是ROM型單片機(jī)，內(nèi)部有4KB的掩膜ROM，即單片機(jī)出廠時(shí)，程序已由生產(chǎn)

22、廠家固化在程序存儲(chǔ)器中。90C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有如下特征：面向控制的8位CPU；4kbytes 程序存儲(chǔ)器（ROM），128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）；可以尋址64KB的片外程序存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；32根雙向和可單獨(dú)尋址的I/O線；一個(gè)全雙工的異步串行口；兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；有片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器；采用高性能的HMOS生產(chǎn)工藝生產(chǎn)；有布爾處理（位操作）能力；含基本指令111條，其中單機(jī)器周期指令64種。 MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖2-1所示為MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，它由8個(gè)部件組成，即中央處理器（CPU），片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），片內(nèi)程序存

23、儲(chǔ)器（ROM/EPROM），輸入輸出接口（Input/Output，簡(jiǎn)稱I/O口，分為P0口、P1口、P2口和P3口），可編程串行口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR），各部分通過(guò)內(nèi)部總線相連。圖2-1 MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.2單片機(jī)簡(jiǎn)介STC90C516RD+系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051系列單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，時(shí)鐘頻率在12MHz以下時(shí)，復(fù)位腳可直接接地。特點(diǎn)：1.增強(qiáng)型6 時(shí)

24、鐘/ 機(jī)器周期，12 時(shí)鐘/ 機(jī)器周期 8051 CPU2.工作電壓：5.5V - 3.8V（5V 單片機(jī)）/3.8V - 2.4V（3V 單片機(jī)）3.工作頻率范圍：0-40MHz，相當(dāng)于普通8051的 080MHz.4.用戶應(yīng)用程序空間 4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/ 61K/字節(jié)5.片上集成 1280字節(jié)/512/256字節(jié) RAM6.通用I/O口（35/39 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）P0口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O 口用時(shí)，需加上拉

25、電阻。7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器 / 仿真器可通過(guò)串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K 程序3 - 5 秒即可完成一片8.EEPROM 功能9.看門(mén)狗10.內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，外部晶體12M以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路，復(fù)位腳可直接接地。11.共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用12.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒13.通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART14.工作溫度范圍：0-75/-40-+8515.封裝

26、：LQFP-44,PDIP-40，PLCC-441.3 MCS-51系列單片機(jī)的引腳功能STC90C51芯片采用40引腳的雙列直插封裝，如圖2-2（a），分為地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線3類見(jiàn)圖2-2（b）。在40條引腳中有兩條專用于住電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出引腳。（a）引腳圖 （b）總線結(jié)構(gòu)圖圖2-2 MCS-51系列單片機(jī)的引腳及總線結(jié)構(gòu)40條引腳的功能分別是：1.主電源引腳Vcc和VssVcc（40腳）接+5V電壓；Vss（20腳）接地。2.外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。在主控電路中它

27、是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。XTAL2（18腳）：接外部晶體管的另一端。在主控電路中接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。3.控制與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/、和/VPP（1）RST/VPD（9腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使主電路復(fù)位。在設(shè)計(jì)主電路是此引腳與Vss引腳之間連接一個(gè)約8.2K的下拉電阻，與Vcc引腳之間連接約10F的電容，以保證可靠地復(fù)位。Vcc掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部R

28、AM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)Vcc主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5±0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。（2）ALE/（30腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端也以不變的頻率周期地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可以做對(duì)外輸出時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。對(duì)于有EPROM時(shí)，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（）。（3）（29腳）：此腳的輸出

29、是外部程序存儲(chǔ)器的讀選信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收和輸出）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。（4）/VPP（31引腳）：當(dāng)端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在90C51內(nèi)值超過(guò)0FFFH，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是不是有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)擴(kuò)展EPROM時(shí)，在對(duì)EPROM編程期間，此引腳也用于施加5伏的編程電源。4. 輸入/輸出引腳P0口、P1口、P2口和P3口（1）P0口（39腳32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外部

30、存儲(chǔ)器，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖2-2中的P0.0P0.7為數(shù)據(jù)總線接口）；外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（如圖2-2中的P0.0P2.7為地址總線接口），不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。（2）P1口（1腳8腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LSTTL負(fù)載。P1口只作I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。（3）P2口（21腳28腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問(wèn)

31、外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用，作一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。（4）P3口（10腳17腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，這8個(gè)引腳還用于專門(mén)功能，是復(fù)用雙功能口。除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，具體功能如表2-1所示。作為第一功能使用時(shí)，就作為普通I/O口用，功能和方法與P1口相同。值得注意的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義第一功能的輸入輸出或第二功能。表2-1 P3口第二功能1.4 MCS-51系列單片機(jī)的主要組成部分CPUSTC90C51的CPU是由運(yùn)算器和控制器組成。（1

32、）運(yùn)算器：它包括算術(shù)、邏輯部件ALU、累加器Acc、寄存器B、暫存器YMP1和YMP2、程序狀態(tài)寄存器PSW、布爾處理器以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。運(yùn)算器主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、位變量處理等。運(yùn)算部件ALU的功能十分強(qiáng)大，它不僅可對(duì)8位變量進(jìn)行邏輯“與”、或“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等基本操作，還可進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。為了乘除的需要，還設(shè)置了B寄存器。在執(zhí)行乘法指令時(shí)，用來(lái)存放其中一個(gè)乘數(shù)的高8位數(shù)；在執(zhí)行除法運(yùn)算指令時(shí)，B中存放除數(shù)及余數(shù)。主控電路指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲(chǔ)器中的位地址空間與CPU中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對(duì)（bit）變量進(jìn)行布爾

33、處理，如置位、清零、求補(bǔ)、測(cè)試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”、等操作。在實(shí)現(xiàn)位操作時(shí)，借用了程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）中的進(jìn)位標(biāo)志位Cy作為操作的“累加器”。運(yùn)算部件中的累加器Acc是一個(gè)8位的累加器（Acc也可簡(jiǎn)稱為A）。需要說(shuō)明的是Acc的進(jìn)位標(biāo)志Cy就是布爾處理器進(jìn)行以位操作的一位累加器。90C51的程序狀態(tài)寄存器PSW，是一個(gè)8位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。（2）控制器：控制部件是主控電路的神經(jīng)中樞，它包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、指令寄存器、譯碼器以及信息傳送控制部件。它以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，完成一系列定時(shí)控制的操作，用來(lái)控制電路的各部分的運(yùn)

34、行。通常把運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理器（Central Processing Unit），簡(jiǎn)稱CPU。存儲(chǔ)器STC90C51片內(nèi)有4KB的程序存儲(chǔ)器和128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。除此之外還可以在片外擴(kuò)展64KB的程序存儲(chǔ)器和64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖2-3為存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖。其中，內(nèi)部存儲(chǔ)器的4KB是與外部存儲(chǔ)器公共的，地址是從0000HFFFFH， 64KB外部的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址都是0000HFFFFH，128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址是從00H80H。以下分別介紹這些存儲(chǔ)器：（1）程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器用于存放編號(hào)的程序和表格常數(shù)，它以程序計(jì)數(shù)器PC作地址指針。一個(gè)微處理器能夠很好的執(zhí)行某

35、種任務(wù)，除了它們強(qiáng)大的硬件外，還需要它們運(yùn)行的軟件，其實(shí)微處理器并不聰明，它們只是完全按照人們預(yù)先編寫(xiě)的程序而執(zhí)行的。那么設(shè)計(jì)人員編寫(xiě)的程序就存放在微處理器的程序存儲(chǔ)器中，俗稱只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）。程序存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖2-3（a）所示。對(duì)于90C51等單片機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)，則需單片機(jī)的端接高電平，使CPU先從內(nèi)部的程序存儲(chǔ)中讀取程序，當(dāng)PC值超過(guò)內(nèi)部ROM的容量時(shí)，才會(huì)轉(zhuǎn)向外部的程序存儲(chǔ)器讀取程序。其條件為：當(dāng)1時(shí)，程序從片內(nèi)ROM開(kāi)始執(zhí)行，當(dāng)PC值超過(guò)片內(nèi)ROM容量時(shí)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部ROM空間。當(dāng)0時(shí)，程序從外部存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行。其中一組特殊是0000H0002H單元，系統(tǒng)復(fù)位后，PC為000

36、0H，單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序，如果程序不是從0000H單元開(kāi)始，則應(yīng)在這三個(gè)單元中存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，讓CPU直接去執(zhí)行用戶指定的程序。另一組特殊單元是0003H002AH，這40個(gè)單元各有用途，它們被均勻地分為五段，它們的定義如下：0003H000AH 外部中斷0中斷地址區(qū)。 000BH0012H 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷地址區(qū) 0013H001AH 外部中斷1中斷地址區(qū) 001BH0022H 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷地址區(qū) 0023H002AH 串行中斷地址區(qū) 可見(jiàn)以上的40個(gè)單元是專門(mén)用于存放中斷處理程序的地址單元，中斷響應(yīng)后，按中斷的類型，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。（2）數(shù)據(jù)

37、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由工作寄存器、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖器組成，其結(jié)構(gòu)圖如2-3（b）所示。STC90C51內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)之一是工作寄存器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是統(tǒng)一編址的。內(nèi)部RAM的001FH為工作寄存器區(qū)，共分4個(gè)區(qū)，每區(qū)有8個(gè)工作寄存器R0R7，共32個(gè)內(nèi)部RAM單元。當(dāng)前程序使用的工作寄存器是由程序狀態(tài)字PSW的第3位（RS0）和第4位（RS1）這二位指示的，用戶可以通過(guò)指令改變PSW中的RS1和RS0這二位來(lái)切換寄存器區(qū)，CPU通過(guò)修改PSW中的RS1和RS0二位的狀態(tài)，就能任選一個(gè)工作寄存器區(qū)。片內(nèi)存儲(chǔ)器的復(fù)位狀態(tài)及操作方法如表2-2所示。表2-2 內(nèi)部數(shù)據(jù)復(fù)位狀態(tài)及操作STC90C51共有

38、128個(gè)字節(jié)的RAM作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，當(dāng)需要外擴(kuò)時(shí)，最多可以擴(kuò)展64K字節(jié)的RAM或I/O，這對(duì)很多領(lǐng)域已經(jīng)足夠了。圖2-3（c）為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)圖。STC90C51圖2-3 90C51存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖（3）特殊功能寄存器STC90C51中的特殊功能寄存器SFR實(shí)質(zhì)上是一些具有特殊功能的RAM的單元，字節(jié)范圍為80HFFH，SFR的總數(shù)為21個(gè)，離散的分布在該區(qū)域中，其中有12個(gè)位尋址，用戶可以通過(guò)使用位能標(biāo)記對(duì)12個(gè)寄存器的任一個(gè)有效位進(jìn)行位操作。STC90C51片內(nèi)的I/O口鎖存器、定時(shí)器、串行口緩沖器以及各種控制寄存器和狀態(tài)寄存器都以特殊功能寄存器的形式出現(xiàn)。1.4.3 并行I/O口ST

39、C90C51單片機(jī)有4個(gè)8位并行輸入/輸出端口，分別為P0，P1，P2，P3口，共32根線。下面分別介紹以上四個(gè)端口的結(jié)構(gòu)。（1）P0口P0口有兩個(gè)用途，第一是作為一般I/O口使用；第二是作為地址/數(shù)據(jù)總線使用。它是由一個(gè)鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器1和2、場(chǎng)效應(yīng)管VT1和VT2、控制與門(mén)、反向器和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MUX組成。當(dāng)控制線C=0時(shí)，MUX開(kāi)關(guān)向下，P0口作為一般I/O口使用；當(dāng)控制線C=1時(shí)，MUX開(kāi)關(guān)向上，P0口作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線使用。P0口作為I/O口使用時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管VT1是截止的。當(dāng)從P0口輸出時(shí)，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出；當(dāng)P0口輸入時(shí)，必須先向鎖存器寫(xiě)“1”，以避免

40、鎖存器為“0”狀態(tài)時(shí)對(duì)引腳讀入的干擾。（2）P1口P1口只有一種功能通用準(zhǔn)雙向的輸入/輸出接口，所以它沒(méi)有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MUX。內(nèi)部有上拉電阻，是兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管并在一起形成的。當(dāng)P1口輸出高電平時(shí)，可以向外提供拉電流負(fù)載，所以不必再接上拉電阻，當(dāng)輸入時(shí)，與P0口一樣，必須先向鎖存器寫(xiě)“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管截止。（3）P2口P2口也有兩種用途，一是做通用I/O接口，二是做高8位地址總線。P2口的位結(jié)構(gòu)比P1口多了一個(gè)轉(zhuǎn)換控制部分。當(dāng)P2口作為通用I/O口時(shí)，多路開(kāi)關(guān)MUX倒向鎖存器輸出Q端，其操作與P1口相同。在系統(tǒng)擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，由P2口輸出高八位地址，低八位地址由P0口輸出。此時(shí)MUX在CPU的控

41、制下，轉(zhuǎn)向內(nèi)部地址線的一端。因?yàn)樵L問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器的操作往往連續(xù)不斷，P2口要不斷送出高八位地址，所以這時(shí)P2口無(wú)法再作為通用I/O口。（4）P3口 P3口作為通用I/O口使用時(shí)，其功能與P1口相同，負(fù)載能力也相同。當(dāng)作為第二功能時(shí)，見(jiàn)表2-1所示。與P1口相比，P3口增加了與非門(mén)和緩沖器3，它們使P3口除了有準(zhǔn)雙向I/O功能外，還具有第二功能。與非門(mén)的作用實(shí)際上是一個(gè)開(kāi)關(guān)，它決定是輸出鎖存器上的數(shù)據(jù)，還是輸出第二功能W的信號(hào)。當(dāng)輸出鎖存器Q端的信號(hào)時(shí)，W=1；當(dāng)輸出第二功能W的信號(hào)時(shí)，鎖存器Q端為1。通過(guò)緩沖器3，可以獲得引腳的第二功能輸入。不用考慮如何設(shè)置P3口的第一功能或第二功能，內(nèi)部硬

42、件將自動(dòng)切換。1.4.4復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了可靠復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使RESET引腳保持10ms以上的高電平，單片機(jī)便可以可靠復(fù)位。本設(shè)計(jì)使用了上電復(fù)位電路，如圖2-5所示，這種上電復(fù)位利用電容器充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)加電時(shí)，電容充電，電路有電流流過(guò)，構(gòu)成回路，在電阻上產(chǎn)生壓降，RESET引腳為高電平；當(dāng)電容充滿電后，電路相當(dāng)于斷開(kāi)，RESET的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束。STC90C51圖2-5 上電復(fù)位電路1.5 STC90C51的基本系統(tǒng)單片機(jī)的基本系統(tǒng)也稱為

43、最小系統(tǒng)，這種系統(tǒng)選擇的單片機(jī)內(nèi)部資源已能滿足系統(tǒng)的硬件需求，不需要外接存儲(chǔ)器或I/O接口等擴(kuò)展部件。這種單片機(jī)內(nèi)含有用戶的程序存儲(chǔ)器。圖2-6為最小系統(tǒng)框圖。STC90C51圖2-6 最小系統(tǒng)框圖1.6 STC90C51中斷系統(tǒng)中斷是指中央處理器CPU正在執(zhí)行程序，處理某事件的時(shí)候，外部發(fā)生了某一事件，請(qǐng)求CPU馬上處理。CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)入處理所發(fā)生的事件（如控制相應(yīng)裝置工作，使溫濕度達(dá)到規(guī)定要求），處理后再返回原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作。這樣的過(guò)程稱為中斷。實(shí)現(xiàn)這種中斷的裝置稱中斷系統(tǒng)。STC90C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)可分為3類：外部中斷，定時(shí)中斷和串行口中斷。中斷系統(tǒng)的

44、基本特點(diǎn)是：有5個(gè)固定的可屏蔽中斷源，3個(gè)在片內(nèi)，2個(gè)在片外，它們?cè)诔绦虼鎯?chǔ)器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5個(gè)中斷源有兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套；2個(gè)特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的編程。結(jié)合圖2-8分別介紹中斷系統(tǒng)的五個(gè)中斷源：外部中斷0，由P3.2端口線引入，低電平或下跳沿引起。：外部中斷1，由P3.3端口線引入，低電平或下跳沿引起。T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷，由T0計(jì)滿回零引起。T1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l中斷，由T1計(jì)滿回零引起。TI/RI：串行I/O中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送/接收后引起。圖2-STC90C51的終端中斷系統(tǒng)在中斷請(qǐng)求被響應(yīng)前，中斷請(qǐng)求標(biāo)志

45、分別由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。（1）TCON中的中斷標(biāo)志TCON為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器，除了可以用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出和中斷外，還可以控制外部中斷和的觸發(fā)方式和鎖存外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志。TF1T1溢出中斷標(biāo)志。T1被啟動(dòng)計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，直到計(jì)滿溢出后，由硬件使TF1=1，向CPU請(qǐng)求中斷，此標(biāo)志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動(dòng)清“0”。TF0T0中斷標(biāo)志。功能類似于TF1IE1外部中斷1標(biāo)志。IE1=1表明外部中斷1向CPU申請(qǐng)中斷。IT1外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE0外部中斷0標(biāo)志。功能類似于IE1。IT0外部中斷0觸發(fā)方式控制位。

46、功能類似于IT1。（2）SCON中的中斷標(biāo)志SCON是串行口控制器，其低2位TI和RI鎖存串口的發(fā)送中斷和接受中斷標(biāo)志。TI串行發(fā)送中斷標(biāo)志。CPU將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖器SBUF后啟動(dòng)發(fā)送，每發(fā)送完一個(gè)串行楨，硬件置位TI。但CPU相應(yīng)中斷后并不能自動(dòng)清除，標(biāo)志必須由軟件清除。RI串行接受中斷標(biāo)志。在串行口允許接受時(shí)，每接受完一個(gè)串行楨，硬件置位RI。同樣，CPU響應(yīng)中斷后不會(huì)自動(dòng)清除RI，標(biāo)志必須由軟件清除。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP，中斷優(yōu)先級(jí)中由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP來(lái)高置的，IP中某位設(shè)為1，相應(yīng)的中斷就是高優(yōu)先級(jí)，否則就是低優(yōu)先級(jí)。中斷優(yōu)先原則如下： 低級(jí)不打斷高級(jí) 高級(jí)不理睬低級(jí) 同

47、級(jí)不能打斷 同級(jí)、同時(shí)中斷，事先約定。2 DHT11傳感器模塊2.1DHT11濕度傳感器概述DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體

48、積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供6。傳感器包括一個(gè)電阻式濕度元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能的8位微控制器相連接，使產(chǎn)品具有優(yōu)良的品質(zhì)，超快速響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)高等特點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的溫濕度校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)。在存儲(chǔ)在OTP存儲(chǔ)器的程序的形式標(biāo)定系數(shù)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的處理來(lái)調(diào)用過(guò)程中傳感器標(biāo)定系數(shù)7。單線串行接口使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)單、快速。超小體積，低功耗，信號(hào)傳輸距離20米，使它成為一個(gè)各種的最佳選擇，即使是最苛刻的應(yīng)用。DHT11傳感

49、器實(shí)物如圖3.4所示。圖3.4 DHT11傳感器實(shí)物圖2.2 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器性能說(shuō)明表2-5 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器性能參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率111%RH8Bit重復(fù)性±1%RH精度25±4%RH050±5%RH互換性可完全互換量程范圍03090%RH252090%RH502080%RH響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)25，1m/s 空氣61015S遲滯±1%RH長(zhǎng)期穩(wěn)定性典型值±1%RH溫度分辨率111888Bit重復(fù)性±1精度±1±2量程范圍050響應(yīng)時(shí)間1/e(63%)630S圖2-

50、12 DHT11典型應(yīng)用電路如圖2-12，建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。DHT11的供電電壓為35.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出,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),+

51、8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式?？偩€空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于18

52、毫秒,保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào).主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高?？偩€為低電平,說(shuō)明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見(jiàn)下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT11沒(méi)有響應(yīng),請(qǐng)檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一位數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線5

53、0us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)7。測(cè)量分辨率分別為 8bit（溫度）、8bit（濕度）。2.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器使用注意事項(xiàng)表2-6 DHT11電氣特性參數(shù)條件mintypmax單位供電 DC355.5V供電電流測(cè)量0.52.5mA平均0.21mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次DHT11電器特性如表2-6所示，超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá)3%RH的臨時(shí)性漂移信號(hào)。返回正常工作條后，傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。電阻式濕度傳感器的感應(yīng)層會(huì)受到化學(xué)蒸汽的干擾，化學(xué)物質(zhì)在感應(yīng)層中的擴(kuò)散可能導(dǎo)致測(cè)量值漂移和靈敏度下降。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。下文所述的

54、恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。高濃度的化學(xué)污染會(huì)導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。置于極限工作條件下或化學(xué)蒸汽中的傳感器，通過(guò)如下處理程序，可使其恢復(fù)到校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)。在50-60和< 10%RH的濕度條件下保持2 小時(shí)（烘干）；隨后在20-30和>70%RH的濕度條件下保持 5小時(shí)以上。氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。因此在測(cè)量濕度時(shí)，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。如果與釋放熱量的電子元件共用一個(gè)印刷線路板，在安裝時(shí)應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時(shí)保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出

55、一道縫隙。長(zhǎng)時(shí)間暴露在太陽(yáng)光下或強(qiáng)烈的紫外線輻射中，會(huì)使性能降低。DATA信號(hào)線材質(zhì)量會(huì)影響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。手動(dòng)焊接，在最高260的溫度條件下接觸時(shí)間須少于10秒。(1)避免結(jié)露情況下使用。(2)長(zhǎng)期保存條件：溫度1040，濕度60以下。3 LCD1604液晶顯示模塊3.1 LCD1604液晶顯示器簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1604液晶顯示器是一種點(diǎn)陣LCD顯示器，每行可以顯示16個(gè)字符或數(shù)字，可以顯示4行，第一行用于顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值（wendu: xx.x *c）,第二行用于顯示系統(tǒng)設(shè)定的溫度上下限值，上限用大寫(xiě)的H表示，下限用大寫(xiě)的L表示，（H：30 L：10），第三行用于顯示當(dāng)前環(huán)境的濕度值，（shidu:20.0 rh）,第四行用于顯示系統(tǒng)設(shè)定的濕度上下限值，（H：50 L：20）。他的特點(diǎn)包括體積小，重量輕，功耗效率低，顯示質(zhì)量高，無(wú)電磁輻射，簡(jiǎn)單方便的數(shù)字式接口，應(yīng)用范圍廣，因此，這類顯示器與單片機(jī)的連接比較簡(jiǎn)單，比較方便。1. LCD1604液晶顯示器模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 液晶顯示模塊主要由三大部分構(gòu)成：LCD驅(qū)動(dòng)器，LCD控制器，LCD顯示裝置?？刂破鞑捎肏D44780，其是此類液晶顯示器控制器的代表集成電路。2. HD44780的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： （1）可選擇5x