基于51單片機(jī)的電腦環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

1、21世紀(jì)是信息化時(shí)代，電子產(chǎn)品如雨后春筍般迅猛發(fā)展，電子測量設(shè)備也逐漸 豐富起來。模擬產(chǎn)品逐漸被數(shù)字化產(chǎn)品取代， 并且使用變得越來越方便。雖然現(xiàn)今市 面上有很多環(huán)境測試儀，但針對人們經(jīng)常使用的電腦的環(huán)境檢測儀卻很少， 因此設(shè)計(jì) 出一個(gè)簡單實(shí)用的環(huán)境測試儀是很有意義的。 本環(huán)境測試儀由溫濕度傳感器電路，LCD動(dòng)態(tài)顯示電路，復(fù)位電路及處理器單 片機(jī)組成，基于單片機(jī)對數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器采用單總線數(shù)據(jù) 格式，設(shè)計(jì)了以8051基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)由信號(hào)采集、信號(hào)分析 和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的。 （一）信號(hào)采集 DHT11模塊電路組成； （二）信號(hào)分析 單片機(jī)8051基本

2、系統(tǒng)組成； （三）信號(hào)處理 由串行口 LCD顯示、蜂鳴器報(bào)警電路。 通過硬件的連接接、 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試和程序的編寫和修改以及電路仿真，作品最 終很好地實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)任務(wù)和要求 關(guān)鍵詞：單片機(jī)8051； DHT11模塊；1602顯示；電路程序proteus仿真 1. 課題的任務(wù)與要求 1.1 任務(wù)3 1.2 任務(wù)目標(biāo)3 1.3 課題要求3 2. 系統(tǒng)概述 2.1 方案的比較和論證 3 2.1.1 傳感器的選擇 4 2.1.2顯示模塊的選擇5 3. 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 3.1.1 溫濕度傳感器 7 3.1.2數(shù)據(jù)讀取8 3.2.1 單片機(jī) MCS-5.10 3.3 顯示設(shè)計(jì)14 4. 程序及設(shè)計(jì)15 5.

3、 參考文獻(xiàn) 17 第一部分課題的任務(wù)和要求 1.1任務(wù)： 設(shè)計(jì)出一個(gè)簡單實(shí)用的電腦的環(huán)境檢測儀。 1.2任務(wù)目標(biāo) 1、鞏固所學(xué)的知識(shí)，學(xué)會(huì)通過各種途徑查找資料； 2、理論知識(shí)聯(lián)系實(shí)際，解決實(shí)際問題； 3、通過實(shí)物制作，掌握相關(guān)芯片的功能，鍛煉動(dòng)手能力及分析思考 能力。 4、進(jìn)行電路仿真，熟悉并掌握 proteus軟件的使用 13課題要求 本設(shè)計(jì)利用MCS-51系列單片機(jī)，配合傳感器，設(shè)計(jì)出一款人性化 環(huán)境測試儀，可以檢測周圍環(huán)境的溫度、濕度，通過LCD以簡單直觀的 方式顯示出來。 溫度、濕度或同時(shí)顯示每大約兩秒刷新一次，測量的誤差不超過2%。 第二部分系統(tǒng)概述 2.1方案的比較和論證 當(dāng)將單片

4、機(jī)用作測控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測信號(hào)懂得輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取 必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號(hào)是其核心任務(wù)； 而對測 控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。 傳感器是實(shí)現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)， 是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器 對原始被測信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實(shí)現(xiàn)。 工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程 中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量 2. 1.1傳感器的選擇 方案一：采用PT100的鉑熱電阻 它的工作原理：當(dāng)PT10

5、0在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì) 隨著溫度上升而成近似勻速的增長。但他們之間的關(guān)系并不是簡單的正比的關(guān)系，而 更應(yīng)該趨近于一條拋物線。 鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電 阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測中高精密測溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫 度系數(shù)小，受到磁場影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。按IEC標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍-200 650C，百度電阻比 W (100) =1.3850時(shí)，R0為100Q和10Q，其允許的測量誤差 A 級為 ( 0.15C +0.002 |t), B 級為 ( 03C +0.005 |t)。 方案二：采用 DS18

6、B20 測量溫度范圍為-55 C+125 C,在-10+85 C范圍內(nèi)，精度為土 0.5 C。 DS1822的精度較差為土 2 C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大 大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，新的產(chǎn)品支持3V5.5V 的電壓范圍，DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為土 0.5 C。 由于DS18B20采用的是1-Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙 向傳輸，而對AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須 采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對DS18B20芯片的訪問 方案三：采用DHT11模塊 DH

7、T11的供電電壓為3- 5.5V。傳感器上電后，要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在 此期間無需發(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。 測量溫度范圍為0 C+50 C，精度為土 2 C 濕度測試范圍20-90%RH,精度為土 5%RH。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 注意事項(xiàng)：（1）避免結(jié)露情況下使用。 長期保存條件：溫度10-40C,濕度60%以下。 結(jié)合方案一、方案二、方案三，方案一價(jià)格較高，方案二雖然測溫范圍較大精度 高， 但是需要選取其他測濕度模塊，這

8、樣會(huì)增大測溫系統(tǒng)的體積，方案三集合了測 溫測濕于一體，減小了系統(tǒng)的體積，而且測溫范圍和測試范圍符合要求， 我們系統(tǒng)的 精度要求并不高，所以DHT11的溫度濕度誤差對我們的系統(tǒng)沒有太大的影響，所以, 經(jīng)過多番篩選，我選擇了方案三。 2. 1.2顯示模塊的選擇 方案一：LCD1602模塊 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行），1602液晶 也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模 塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè) 字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的

9、 作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。 價(jià)格低，大約6塊錢，在編程使用方面，就是寫指令、寫地址、寫數(shù)據(jù) 方案二：12864模塊 12864液晶是一種統(tǒng)稱，只說明類屏的一個(gè)特征，就是128*64個(gè)點(diǎn)構(gòu)成。對于 液晶屏的特性則沒有說明。該點(diǎn)陣的屏顯成本相對較低，適用于各類儀器，小型設(shè)備 的顯示領(lǐng)域。能顯示8*4個(gè)漢字，因型號(hào)不同，有的帶漢字庫，有的不帶，能顯示圖 像效果，最少40塊錢一塊，在編程使用方面，就是寫指令、寫地址、寫數(shù)據(jù) 方案三：數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實(shí)都是同樣 的產(chǎn)品。按發(fā)光二極管單元連接方式

10、可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼 管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 （COM）的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管 在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相 應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將 所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 （COM）的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為咼電平時(shí)，相 應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管是顯示屏其 中一類，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠 顯示 時(shí)間、日

11、期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜 使用簡單 在 電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的 都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。 結(jié)合方案一、方案二、方案三，方案二價(jià)格較方案一來說價(jià)格高，方案三價(jià)格低 但是顯示內(nèi)容有限，綜合比對，方案一足夠顯示溫度和濕度兩個(gè)測量值。 第三部分系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器返回值，我設(shè) 計(jì)了以8051基本系統(tǒng)為核心的一套檢測系統(tǒng)，其中包括單片機(jī)、復(fù)位電路、溫濕度 檢測顯示、報(bào)警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。 報(bào)警系統(tǒng) 18 DHT11模塊電路組成; （二）信號(hào)分析 （三

12、）信號(hào)處理 由串行口 LCD顯示、蜂鳴器報(bào)警電路 圖1系統(tǒng)總體框圖 本設(shè)計(jì)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的 單片機(jī)MCS-51 （8051）基本系統(tǒng)組成; 3. 1信號(hào)采集 3.1.1溫濕度傳感器 DHT11產(chǎn)品概述 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)

13、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)部在檢測信號(hào)的處理過程中要調(diào) 用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、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。 圖2 相對濕度和溫度測量 全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出 卓越的長期穩(wěn)定性 無需額外部件 超長的信號(hào)傳輸距離 超低能耗 4引腳安裝 完全互換 三.詳細(xì)參數(shù) 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 16 Bit 重復(fù)性 %RH 精度 25C 4 %RH

14、0 50C %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0C 30 90 %RH 25C 20 90 %RH 50 C 20 80 %RH 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%)25 C, 1m/s空氣 6 10 15 S 遲滯 %RH 長期穩(wěn)定性 典型值 %RH/yr 1 溫度 分辨率 1 1 1 c 16 16 16 Bit 重復(fù)性 c 精度 L c 里程范圍 0 50 c 響應(yīng)時(shí)間 1/e(63%) 6 30 S 四接口說明以及應(yīng)用電路 建議連接線長度短于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 VDD VDD 5K iPm MCU DATA DHT11 GND 典型應(yīng)用電路

15、DHT11的供電電壓為 3- 5.5V。傳感器上電后，要等待 1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài) 在此期間無需發(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。 3.1.2數(shù)據(jù)讀取 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)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù) 數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn) 數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“ 8

16、bit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)送一次開始信號(hào)后QHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī) 開始信號(hào)結(jié)束后QHT11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QHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有 接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)QHT11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。 1.通訊過程如圖4所示 VCC- 牯號(hào)線說明; 號(hào) 主機(jī)怙號(hào) ，DH1晌盹 愉出 丄延時(shí)萼特 壬機(jī)爲(wèi)開 I始伯號(hào) 拉裔延時(shí) 亠堆備輸岀亠 乩機(jī)拉 圖4 總線空閑狀態(tài)為

17、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毫秒保證DHT11能檢測到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后，等待 主機(jī)開始信號(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。 主機(jī) 20-Mua 珈T齡 I* | SOus 信號(hào)線說明： 主機(jī)信號(hào) DHT桔號(hào) 總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)QHT11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)隙開始，高電平的長

18、短定了數(shù)據(jù)位 是0還是1格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則DHT11沒有響應(yīng),請檢查 線路是否連接正常當(dāng)最后一 bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us隨后總線由 上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài) 數(shù)字0信號(hào)表示方法如圖6所示 26us-28us VCC GNI 表示 下一 bit開始 單總線 Mit開始 50us 信號(hào)線說明： 主機(jī)信號(hào)DHT信號(hào) 圖6 數(shù)字1信號(hào)表示方法.如圖7所示 47 Ous 信號(hào)線說明： 主機(jī)信號(hào) DHT信號(hào) 圖7 3.2信號(hào)分析與處理 3.2.1 單片機(jī) MCS51 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 8051單片機(jī)作為控制芯片，在前向通道中是一個(gè) 非電信號(hào)的電量

19、采集過程。它由傳感器采集非電信號(hào)，從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程，使信號(hào)放大，再經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再送入計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的相應(yīng)端口。 3. 2.1.18051的引腳圖 1 3 J 7 $ 仝 15 1專 JI I? 1.牟 9 口 IIlc nopllpll翊預(yù)鄧碌P17s;Tln MM刊麹更 erwRPSP2P2P2P3P3m 21 3-15 8051引腳圖 8031的制作工藝為HMOS，采用40管腳雙列直插DIP封裝，引腳說明如下： VCC（40引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源。 VSS（20引腳）接地。 XTAL1 （ 19引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大

20、器構(gòu) 成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，該引腳也是可以接外部的晶振的一 個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對于 8051而言此引腳應(yīng)該接地。 XTAL2（ 18引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器 時(shí)，對MCS51系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入 端。 RST/VPD（9引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單片 機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持不高于 0.5V的低電平以保證8051正常工作。在 掉電時(shí)，此引腳接備用電源 VDD，以保持RAM數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng)BVCC低于規(guī)定的 值時(shí)，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)，VPD就向內(nèi)

21、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。 ALE/PROG（30引腳）當(dāng)8051訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ) 器, ALE9地址鎖存允許0輸入的脈沖的下沿用于鎖存16位地址的低8位，在不訪 問外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，ALE仍有兩個(gè)周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的 1/6,在訪問外存儲(chǔ)器的是候，在兩個(gè)周期中，ALE只出現(xiàn)一次，ALE斷可驅(qū)動(dòng)8個(gè) LS TTL負(fù)載，對于有片內(nèi)EPROM的而言，在EPROM編程期間，此腳用于輸入編 程脈沖PROG。 （29引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀 取外部指令期間，PSEN非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲(chǔ) 器時(shí)

22、，兩個(gè)有效的PSEN非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8個(gè)LSTTL負(fù)載。 I /VPP（31引腳）當(dāng)I保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng) PC值超過 OFFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng)I保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器， 對8031而言，此腳必須接地。 P0，P1，P2，P3: 8051有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中，可以在任何一個(gè)輸 出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù)，故它們都是雙向的，每一個(gè)I/O 口內(nèi)部都有一個(gè) 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為 SFR中的一個(gè)，因此CPU 數(shù)據(jù)從并行I/O 口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他們在功能和 用途上的

23、差異很大，P0和P2 口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路，故它們 除可以用做通用I/O 口以外還具有特殊的功能，P0 口通常用做通用I/O 口為CPU傳 送數(shù)據(jù)，P2 口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除 P0 口以外其余三個(gè)都 是準(zhǔn)雙向口。 8051有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把 CPU的8位并行數(shù)據(jù) 變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去， 也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來變成并 行數(shù)據(jù)給CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。 8051的串行發(fā)送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用P3.1做串行數(shù)據(jù)接收線， 串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控

24、制寄存器 SCON，電源及波特率選擇寄存器 PCON和串行緩沖寄存器SBUF，他們都屬于SFR，PCON和SCON用于設(shè)置串行口 工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，SBUF用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。 3. 2. 1. 2工作方式 它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。 一、復(fù)位方式 當(dāng)MCS-5I系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST（全稱RESET）出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高 電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位 狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電

25、路如圖（3-15a）中 左圖所示。圖中電容 C1和電阻R1對電源十5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持 RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1,也能達(dá) 到上電復(fù)位的操作功能，如圖 （3-15a）中所示。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單 片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖（3-15b）所示。上電后，由于電容 C3的充電和反相門的作用, 使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開, 也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)

26、位電路的電容、電阻參考值。 1 -2 3 4 5 8 1 3 T2 0 1 5 14 3 1 1 9 1 8 P10 P00 P11 P01 ,P12 P02 P13 P03 P14 P04 .P15 P05 P16 P06 P17 P07 INT 1 P20 INT 0 P21 P22 T1 P23 T0 P24 P25 EA/VP P26 P27 .X1 X2 .RE SE T RXD TXD 中R： Cl = 10-30uif 803 1 39 釋 36 35 34 33 32 U? 3 26 10 11 30- 1 3 4 T7 1rs 1 GND_ 七 n 21 22 23 二R1=

27、 1kO DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE L E 7 4L Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 丄”測* 1 2 1 5 1 6 1 9 0 9 8 7 6 5 4 3 5 4 2 1 2 3 2 2 2 2 7 2 6 2 0 ,A0 D0 A1 D1 ,A2 D2 ,A3 D3 A4 D4 ,A5 D5 ,A6 D6 A7 D7 ,A8 ,A9 A1 0 ,A1 1 ,A1 2 ,OE ,WE CS2 ,CS1 U? 6 26 4 11 12 13 15 16 1 7 18 19 -hR? 1 K I v cc 圖(3-16b)中：C:= 1uF, RI

28、三 IkO ， R2= 10kO 3. 2. 3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的掉電保護(hù) 單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的RAM數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一 旦丟失后果不堪設(shè)想，因此掉電保護(hù)是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電 的瞬間系統(tǒng)能自動(dòng)保護(hù)RAM中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)電源恢復(fù)正常供電后能 恢復(fù)到掉電前的工作狀態(tài)。 3. 2. 4系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路是用來產(chǎn)生8031單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，8031本身就是一個(gè) 復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，8031在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán) 格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘 由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。 我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu) 成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1和XTAL2，它們 跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器 電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性 和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，