畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的溫度控制

湖南冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE第38頁共44頁摘要單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。目前，一個(gè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)的高潮在全社會(huì)大規(guī)模地興起。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效方法就是理論與實(shí)踐并重，本文用80C51單片機(jī)自制了一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及編程方法。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、溫度傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

ABSTRACTSingle-chipmicrocomputerwithasmall,powerful,lowcost,wideapplication,etc.,itcanbesaid,intelligentcontrolandautomationisthecoreofsinglechip.Atpresent,asingle-chiplearningandapplicationoftheclimaxofthewholesocietyintheemergenceofalargescale.Single-chiplearningisthemosteffectivewayofboththeoryandpractice,89S51Inthispaper,aself-madesingle-chiptemperaturecontrolsystem,focusesonthestructureofthesystemhardwareandprogramming.Keywords：Single-chip,temperaturesensor,analog/digitalconverter前言隨著當(dāng)代生活節(jié)奏的緊奏化，人們無規(guī)律的生活使自身感到疲勞讓身體處于卸放狀態(tài)，為此緩解人日夜的疲勞，于是汗蒸房的出現(xiàn)使人調(diào)整過來，汗蒸房在通電后，安裝在其中的加熱板所含的鍺碳元素和電氣石元素受電能轉(zhuǎn)換激發(fā)到一定溫度時(shí)，產(chǎn)生一種具有不同波長的能源，其波長范圍和強(qiáng)度范圍恰好與人體自身釋放的電磁波相吻合，并由人體縱深器官選擇性吸收！從而促進(jìn)人體死亡細(xì)胞病變二聚體等的解體，增強(qiáng)人體的自身調(diào)節(jié)機(jī)制及免疫能力，通過加溫和保溫，使電氣石的能量可以快速、強(qiáng)烈地以遠(yuǎn)紅外線、負(fù)離子及微電流的形式釋放出來，它們共同構(gòu)成的能量場可間接地通過空氣向人體提供能量，使人體細(xì)胞由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，加快人體的血液循環(huán)及新陳代謝，排出體內(nèi)毒素，平衡人體酸堿度，補(bǔ)充新的營養(yǎng)物質(zhì)，從而起到保健和治療的作用。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)汗蒸房的溫度和濕度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)課題的要求。目錄第一章緒論11.1單片機(jī)概況51.2設(shè)計(jì)可行性分析5第二章總體設(shè)計(jì)方案72.1工作原理82.2工作框圖82.3產(chǎn)品使用說明書9第三章硬件設(shè)計(jì)103.1電路接線圖103.2模塊介紹及應(yīng)用113.2.1溫度、濕度探測113.3主要原器件的介紹133.3.1AT89S51133.3.2DS1302213.3.3SHT11273.3.4827933第四章軟件設(shè)計(jì)384.1流程圖384.2內(nèi)存分布圖39第五章總結(jié)與展望40第六章致謝42第七章參考文獻(xiàn)43第一章緒論1.1單片機(jī)概況單片機(jī)（SingleChipMicrocomputer）,國際上又稱為微控制器，它是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(CPU)、存儲器（含程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM）、輸入、輸出接口電路(I/O接口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)即小巧又很完善的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，在單片機(jī)程序的控制下能準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。所以說，一片單片機(jī)芯片就具有了組成計(jì)算機(jī)的全部功能。隨著SCM在技術(shù)上、體系上的不斷進(jìn)步，使其控制功能不斷擴(kuò)展，它的主要作用已經(jīng)不是計(jì)算，而是控制了。正是由于單片機(jī)的這種結(jié)構(gòu)及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，其主要特點(diǎn)如下工：（1）控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。（2）集中度高、體積小、有很高有可靠性。單片機(jī)把各功能部件集中在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片內(nèi)部之間的；連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強(qiáng)磁環(huán)境晚于采取屏蔽措施，適合于在惡劣與此環(huán)境下工作。（3）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。（4）低功耗、低電壓、，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（5）增加了I2C（6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。1.2設(shè)計(jì)可行性分析社會(huì)加步的前進(jìn)，與之給人們帶來的壓力也隨之增大，長時(shí)間的疲累會(huì)使人的細(xì)胞從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沉溺于安眠狀態(tài)，使人無法集中精力工作，甚至能使人的免疫也與之下降，而汗蒸房的出現(xiàn)，可以調(diào)解使人的細(xì)胞從安眠狀態(tài)活躍到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它能使加快人體的血液循環(huán)及新陳代謝，排出體內(nèi)毒素，平衡人體酸堿度，補(bǔ)充新的營養(yǎng)物質(zhì)，從而起到保健和治療作用。使人高度集中精神，而汗蒸時(shí)間的長短會(huì)影響汗蒸的效果，如何使效果更加，為此，此次單片機(jī)設(shè)計(jì)，能自能化顯示汗蒸時(shí)間及房內(nèi)溫度與濕度的控制，所以，這種設(shè)計(jì)是完善汗蒸房的不足，此設(shè)計(jì)非常有必要，以達(dá)到汗蒸效果更加的目的！第二章總體設(shè)計(jì)方案2.1工作原理工作原理分為信號采集和LED顯示部分，由SHT11、DS1302、AT89S51、8279及LED組成，用SHT11芯片探測汗蒸房內(nèi)的溫度和濕度，通過數(shù)據(jù)線端將其傳送到AT89S51,AT98S51接收到傳來的溫度和濕度后，并將其處理轉(zhuǎn)換，然后在LED上分別顯示出來，用DS1302來供給時(shí)間頻率，并將年月日時(shí)間也在LED上顯示出來，且年月日時(shí)間可以通過芯片按鍵8279調(diào)整，汗蒸房內(nèi)的人數(shù)及每人汗蒸的時(shí)間和房內(nèi)的溫度與濕度都可以再LED上顯示出來。2.2框圖SKIPIF1<0硬件的總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由溫度采集電路、時(shí)間電路、單片機(jī)、按鍵、顯示、數(shù)據(jù)存儲等部分組成，成對溫度信號的采集、處理、存儲，控制系統(tǒng)的工作的功能。原理框圖如圖1所示。SKIPIF1<0圖1系統(tǒng)硬件原理框圖2.3產(chǎn)品使用說明書當(dāng)芯片復(fù)電后，SHT11、AT89S51、8279復(fù)位，而DS1302一直提給一個(gè)時(shí)鐘頻率，按鍵一共又5個(gè)！其中，p0.0為修改按鍵，p0.1為確認(rèn)按鍵，p0.2為修改鍵加按鍵，p0.3為修改鍵減按鍵，p0.4為房內(nèi)人數(shù)的按鍵！第三章硬件設(shè)計(jì)3.1電路接線圖3.2模塊介紹及應(yīng)用3.2.1溫度、濕度探測溫度與濕度的測量由SHT11芯片完成，它有四個(gè)觸頭，高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、A/D轉(zhuǎn)換等功能。集成到一個(gè)芯片上，提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA接口簡單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高，測量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償和濕度測量和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算，可靠性高，精確性高，能更好的測量汗蒸房內(nèi)的溫度和濕度并快速傳出來！3.2.2時(shí)鐘電路 DS1302是一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。能提供一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘并在LED上顯示出來！3.2.3信號處理 中央處理器是單片機(jī)的最核心的部分，主要完成運(yùn)算和中指功能，這一點(diǎn)與通用微處理器基本相同，只是它的控制功能更強(qiáng)。它是一個(gè)字長為8位的中央處理單元，對詩句的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。數(shù)據(jù)存儲器用于存放變化的數(shù)據(jù)，89s51中數(shù)據(jù)存儲器的地址空間為256個(gè)RAM單元，但其中能作為數(shù)據(jù)存儲器供用戶使用的僅有前面128個(gè)，后128個(gè)被專用寄存器占用。4個(gè)8位的I/O口，并行I/O口主要是用于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備中數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出，有些I/O口還具有其他多重功能。

3.3主要元器件的介紹3.3.1AT98S51AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。

AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。

此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。

1．主要特性：

?8031CPU與MCS-51兼容

?4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))

?全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz

?三級程序存儲器保密鎖定

?128*8位內(nèi)部RAM

?32條可編程I/O線

?兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

?6個(gè)中斷源

?可編程串行通道

?低功耗的閑置和掉電模式

?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路

2．管腳說明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

P3.0RXD（串行輸入口）

P3.1TXD（串行輸出口）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（外部中斷1）

P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）

P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）

P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。

I/O口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q^為1加到場效應(yīng)管柵極的信號為1該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗,此時(shí)即使引腳上輸入的信號為1也會(huì)因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作所以這類I/O口被稱為準(zhǔn)雙向口89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口接下來讓我們再看另一個(gè)問題從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。

/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。

XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

第二節(jié)DS13022.2.1DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK始終是輸入端。下圖為DS1302的引腳功能圖SKIPIF1<0

圖2-9DS1302引腳功能圖2.2.DS1302的控制字如圖2所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。1.2.在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。

2.2.4DS1302的寄存器

DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式DS1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。圖2示出DS1302與89C2051的連接圖，其中，時(shí)鐘的顯示用LCD。圖2-10DS1302與AT89S51的連接圖

2.2.DS1302調(diào)試中問題說明

DS1302與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5～D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)，D0=1，指定讀操作(輸出)。

在DS1302的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。

DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類:一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性讀、寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)。

要特別說明的是備用電源B1，可以用電池或者超級電容器(0.1F以上)。雖然DS1302在主電源掉電后的耗電很小，但是，如果要長時(shí)間保證時(shí)鐘正常，最好選用小型充電電池?？梢杂美鲜诫娔X主板上的3.6V充電電池。如果斷電時(shí)間較短(幾小時(shí)或幾天)時(shí)，就可以用漏電較小的普通電解電容器代替。100μF就可以保證1小時(shí)的正常走時(shí)。DS1302在第一次加電后，必須進(jìn)行初始化操作。初始化后就可以按正常方法調(diào)整時(shí)間。

DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表1。

此外，DS1302還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，。實(shí)際上，在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器，只加一個(gè)32.768kHz的晶振即可。只是選擇晶振時(shí)，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度。只要占用CPU一個(gè)口線即可。LCD還可以換成LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的10位多功能8段液晶顯示模塊LCM101，內(nèi)含看門狗(WDT)/時(shí)鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，并有內(nèi)置顯示RAM，可顯示任意字段筆劃，具有3－4線串行接口，可與任何單片機(jī)、IC接口。功耗低，顯示狀態(tài)時(shí)電流為2μA(典型值)，省電模式時(shí)小于1μA，工作電壓為2.4V～3.3V，顯示清晰。

DS1302實(shí)時(shí)時(shí)間流程DS1302與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字節(jié)最高位MSB(D7)必須為邏輯1，如果D7=0，則禁止寫DS1302，即寫保護(hù)；D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)，D6=1，指定RAM數(shù)據(jù)；D5～D1指定輸入或輸出的特定寄存器；最低位LSB(D0)為邏輯0，指定寫操作(輸入)，D0=1，指定讀操作(輸出)。

在DS1302的時(shí)鐘日歷或RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，DS1302必須首先發(fā)送命令字節(jié)。若進(jìn)行單字節(jié)傳送，8位命令字節(jié)傳送結(jié)束之后，在下2個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)，或在下8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。

第三節(jié)SHT112.3.1SHT11簡介SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下：

◆高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能成到一個(gè)芯片上；

◆提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；

◆測量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，能通過對芯片內(nèi)部寄存器編程米選擇)；

◆測量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，能提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；

◆封裝尺寸超小(7.62mm×5.08mm×2.5mm)，測量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；

◆高可靠性，采用CMOSens工藝，測量時(shí)可將感測頭完全浸于水中。

SHT11的引腳功能

SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡單，引腳名稱及排列順序如圖1所示。

SKIPIF1<0圖2-11SHT11引腳功能圖各引腳的功能如下：

腳1和4--信號地和電源，其工作電壓范圍是2.4～5.5V；

腳2和腳3--二線串行數(shù)字接口，其中DA-TA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線；

腳5～8--未連接。

2.3.3SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理

溫濕度傳感器SHT11將溫度感測、濕度感測、信號變換、A／D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-12所示。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進(jìn)入微弱信號放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A／D轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境巾進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲在校準(zhǔn)寄存器中；在測量過程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來自傳感器的信號。此外，SHT11內(nèi)部還集成一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后能將SHT11的溫度升高5℃左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，能綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(>95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對濕度降低，較加熱前，測量值會(huì)略有差異。圖2-12SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

微處理器是通過二線串行數(shù)字接口和SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議和通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I／O口模擬該通信時(shí)序。微處理器對SHT11的控制是通過5個(gè)5位命令代碼來實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表1所列。SHT11應(yīng)用設(shè)計(jì)

微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計(jì)非常簡單；然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計(jì)中，需要用微處理器通用I／O口模擬通信協(xié)議。2.3.5硬件設(shè)計(jì)

SHT11通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有需求；當(dāng)工作電壓高于4.5V時(shí)，SCK頻率最高為10MHz，而當(dāng)工作電壓低于4.5V時(shí)，SCK最高頻率則為1MHz。硬件連接如圖3所示。

軟件設(shè)計(jì)

微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時(shí)鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程式開始，微處理器需要用一組"啟動(dòng)傳輸"時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)，如圖4所示。當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖剑辉赟CK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。

SHT11濕度測試時(shí)序如圖5所示。其中，陰影部分為SHT11控制總線。主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)命令，隨后發(fā)出一個(gè)后續(xù)8位命令碼，該命令碼包含3個(gè)地址位(芯片設(shè)定地址為000)和5個(gè)命令位；發(fā)送完該命令碼，將DATA總線設(shè)為輸入狀態(tài)等待SHT11的響應(yīng)；SHT11接收到上述地址和命令碼后，在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，將DATA下拉為低電平作為從機(jī)的ACK；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿之后，從機(jī)釋放DATA(恢復(fù)高電平)總線；釋放總線后，從機(jī)開始測量當(dāng)前濕度，測量結(jié)束后，再次將DATA總線拉為低電平；主機(jī)檢測到DATA總線被拉低后，得知濕度測量已結(jié)束，給出SCK時(shí)鐘信號；從機(jī)在第8個(gè)時(shí)鐘下降沿，先輸出高字節(jié)數(shù)據(jù)；在第9個(gè)時(shí)鐘下降沿，主機(jī)將DATA總線拉低作為ACK信號。然后釋放總線DATA；在隨后8個(gè)SCK周期下降沿，從機(jī)發(fā)出低字節(jié)數(shù)據(jù)；接下來的SCK下降沿，主機(jī)再次將DATA總線拉低作為接收數(shù)據(jù)的ACK信號；最后8個(gè)SCK下降沿從機(jī)發(fā)出CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù)，主機(jī)不予應(yīng)答(NACK)則表示測量結(jié)束。2.3.7溫度和濕度值的計(jì)算1、濕度線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償

SHT11可通過DATA數(shù)據(jù)總線直接輸出數(shù)字量濕度值。該濕度值稱為"相對濕度"，需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。由于相對濕度數(shù)字輸出特性呈一定的非線性，因此為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性，可按下式修正濕度值：（1-1）

式中：RHlinear為經(jīng)過線性補(bǔ)償后的濕度值，SORH為相對濕度測量值，C1、C2、C3為線性補(bǔ)償系數(shù)，取值如表2所列。

由于溫度對濕度的影響十分明顯，而實(shí)際溫度和測試參考溫度25℃有所不同，所以對線性補(bǔ)償后的濕度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償非常有必要。補(bǔ)償公式如下：（1-2）

式中：RHtrue為經(jīng)過線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值，T為測試濕度值時(shí)的溫度(℃)，t1和t2為溫度補(bǔ)償系數(shù)，取值如表3所列。

2、溫度值輸出

由于SHT11是采用PTAT能隙材料制成的溫度敏感元件，因而具有非常好的線性輸出。實(shí)際溫度值可由下式算得Temperature=d1+d2×SOT式中：d1和d2為特定系數(shù)，d1的取值和SHT11工作電壓有關(guān)，d2的取值則和SHT11內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換器采用的分辨率有關(guān)，其對應(yīng)關(guān)系分別如表4和表5所列。溫度值輸出

由于SHT11是采用PTAT能隙材料制成的溫度敏感元件，因而具有很好的線性輸出。實(shí)際溫度值可由下式算得：Temperature=d1+d2×SOT

式中：d1和d2為特定系數(shù)，d1的取值與SHT11工作電壓有關(guān)，d2的取值則與SHT11內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換器采用的分辨率有關(guān)，其對應(yīng)關(guān)系分別如表4和表5所列。露點(diǎn)計(jì)算

露點(diǎn)是一個(gè)特殊的溫度值，是空氣保持某一定濕度必須達(dá)到的最低溫度。當(dāng)空氣的溫度低于露點(diǎn)時(shí)，空氣容納不了過多的水分，這些水分會(huì)變成霧、露水或霜。露點(diǎn)可以根據(jù)當(dāng)前相對濕度值和溫度值計(jì)算得出，具體的計(jì)算公式如下：LogEW=0.66077+7.5×T／(237.3+T)+log10(SORH)-2Dp=((0.66077-logEW)×237.3)／(logEW-8.16077)式中：T為當(dāng)前溫度值，SORH為相對濕度值，Dp為露點(diǎn)。3.3.4鍵盤ZLG8279源程序BUFM

EQU7FFFH

BUFS

EQU3FFFH

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0013H

AJMPPINT1

MAIN:MOVSP,#60H

;設(shè)置堆棧

CLRP3.4

;8279復(fù)位

SETBP3.4

CLRP3.4

MOVDPTR,#BUFM

;指向命令/狀態(tài)口

MOVA,#0D1H

;送清除命令

MOVX@DPTR,A

WAIT:MOVXA,@DPTR

;讀入8279狀態(tài)字

JBACC.7,WAIT

;等待清除命令完成

MOVA,#01H

;送方式字

MOVX@DPTR,A

MOVA,#34H

;設(shè)置分頻命令字12MHz

MOVX@DPTR,A

SETBEA

SETBEX1

;允許響應(yīng)8279中斷

SJMP$

;讀取鍵盤子程序:

PINT1:

MOVDPTR,#BUFM

MOVA,#40H

;讀8279、每次讀一個(gè)單元的內(nèi)容

MOVX@DPTR,A

MOVDPTR,#BUFS

MOVXA,@DPTR

;

MOVR2,A

ANLA,#38H

;計(jì)算鍵號

RRA

RRA

RRA

MOVB,#4

MULAB

XCHA,R2

ANLA,#7

ADDA,R2

MOV78H,A

DISLED:MOVDPTR,#BUFM

;寫顯示RAM命令送8279

MOVA,#80H

MOVX@DPTR,A

MOVR0,#78H

;顯示數(shù)據(jù)的首地址送R0

MOVA,@R0

;取顯示數(shù)據(jù)

MOVDPTR,#LEDSEG

;加偏移量

MOVCA,@A+DPTR

;查表將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為段碼

MOVDPTR,#BUFS

MOVX@DPTR,A

;寫入顯示RAM

RETI

LEDSEG:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H;

DB99H,92H,82H,0F8H;

DB80H,90H,88H,83H;

DB0C6H,0A1H,86H,8EH

END8279應(yīng)用程序鍵盤和LED顯示程序

;*8279初始化*

;*KEYCOM為8279命令口KEYDAT為8279數(shù)據(jù)口*

KEYCOMXDATA0E601H

KEYDATXDATA0E600H

KEYCAMEQU30H;定義存放按鍵值RAM起始地址

ORG0000H

AJMPSTART

ORG0003H

LJMPAAA

ORG0060H

START:MOVR0,#10

MOVDPTR,#KEYCOM;命令口地址

MOVA,#10H;鍵盤/顯示方式命令字8字符顯示左入口，編碼鍵盤，雙鍵鎖定

MOVX@DPTR,A

MOVA,#34H;程序時(shí)鐘命令26分頻對外部輸入時(shí)鐘

MOVX@DPTR,A

MOVA,#0DFH;清除顯示緩沖區(qū)命令

MOVX@DPTR,A

BUSY1:MOVXA,@DPTR

JBACC.7,BUSY1

MOVIE,#81H

MOVDPTR,#KEYDAT

MOVA,#0C8H

MOVX@DPTR,A;字型送入8279

INCDPTR

MOVA,#90H

MOVX@DPTR,A;字位送入8279（顯示P）

HA7S2:MOV30H,#80H

MOV31H,#40H

HA7S3:MOVDPTR,#KEYCOM

MOVXA,@DPTR

ANLA,#07H

CJNEA,#00H,HA7S4;

AJMPHA7S3

HA7S4:MOVDPTR,#KEYDAT

MOVXA,@DPTR

MOVB,A;取鍵值

MOVR1,#00H

MOVDPTR,#KEYTAB;數(shù)字鍵鍵值表

HA7S5:MOVA,#00H

MOVCA,@A+DPTR

CJNEA,B,HA7S6;查鍵值表是否相同

AJMPHA7SA;轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理程序

HA7S6:INCDPTR;鍵值表地址加1

INCR1;查找次數(shù)加1

MOVA,R1

JBACC.4,HA7S7;是功能鍵嗎？

AJMPHA7S5;繼續(xù)查找

HA7S7:MOVR1,#00H

MOVDPTR,#KEYTAB1;功能鍵表地址

HA7S8:MOVA,#00H

MOVCA,@A+DPTR;取出功能鍵鍵值

CJNEA,B,HA7S9;鍵值相同嗎？

AJMPHA7SC;轉(zhuǎn)功能鍵處理子程序

HA7S9:INCDPTR

INCR1

MOVA,R1

JNBACC.2,HA7S8;繼續(xù)查找

LJMPSTART

;;;AJMPHA7SD;無按鍵返回

HA7SD:LJMPSTART

HA7SA:MOVA,30H

MOVDPTR,#0FE01H

MOVX@DPTR,A;字位送入8279

MOVA,R1

MOVR0,31H

MOV@R0,A

INC31H

MOVDPTR,#CDATA

MOVCA,@A+DPTR;取字型代碼

MOVDPTR,#KEYDAT

MOVX@DPTR,A;送8279顯示

INC30H

MOVA,30H;字位加1

CJNEA,#88H,HA7SB;

LJMPHA7S2

HA7SB:AJMPHA7S3

HA7SC:MOVDPTR,#KJPADDR

MOVA,R1

RLA

;;ADDA,R1

ADDA,#00H

JMP@A+DPTR;

KJPADDR:LJMPLOOP0

LJMPLOOP1

LJMPLOOP2

KEYTAB:DB0C1H,0C8H,0C9H,0D0H,0D8H,0E0H,0C2H,0CAH,0D1H,0D9H

DB0DAH,0C3H,0CBH,0D2H,0D3H,0DBH

KEYTAB1:DB0E3H,0E2H,0E1H

CDATA:DB0CH,9FH,4AH,0BH,99H,29H,28H,8FH,08H,09H,88H,38H,6CH,1AH,68H,0E8H

LOOP0:MOVR5,#0CH;0

LJMPDISPC

LOOP1:MOVR5,#9FH;1

LJMPDISPC

LOOP2:MOVR5,#4aH;2

DISPC:MOVR6,#80H

DISPC1:MOVDPTR,#KEYCOM

MOVX@DPTR,A;字位送8279

MOVA,R5

MOVDPTR,#KEYDAT;字形送8279

MOVX@DPTR,A

LCALLDELAY1

;MOVA,#0FFH

;MOVX@DPTR,A;關(guān)顯示

;INCR6;

;CJNER6,#88H,DISPC1

;AJMPDISPC;

LJMPHA7S2

AAA:NOP

NOP

RETI

DELAY1:MOVR1,#0FAH

DELAY2:NOP

NOP

DJNZR1,DELAY2

DJNZR0,DELAY1

RET