溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)(雙單片機(jī)系統(tǒng))本科畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

南京工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)Graduation Design (Thesis)Design And Simulation Of Intelligent Traffic Signal Control SystemBySunHaoSupervised byAssociate Prof. PAN Qing MingDepartment of Automation EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune, 2011畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”）評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評(píng)定成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日摘 要論文設(shè)計(jì)提出了一種基于雙單片機(jī)系統(tǒng)AT89C52和AT89C2051的新型溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方案的比較與論證，選擇了適合本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、鍵盤及顯示模塊。其中單片機(jī)AT89C52和AT89C2051組成雙單片機(jī)系統(tǒng)，分別完成顯示處理及溫濕度采樣；實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用DS12887實(shí)現(xiàn)年月日時(shí)分秒等時(shí)間信息的采集；溫濕度檢測(cè)模塊采用技術(shù)成熟的SHT11芯片作為對(duì)車前、車頂和車內(nèi)的溫度及濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；非編碼鍵盤對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)間的修改；LED顯示溫濕度及實(shí)時(shí)時(shí)間；采用7805 三端穩(wěn)壓集成芯片穩(wěn)定輸出5V直流電壓。通過(guò)對(duì)雙單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理分析，結(jié)合論文的設(shè)計(jì)要求，完成了系統(tǒng)流程圖及系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示、時(shí)間的修改、車前、車頂和車內(nèi)溫度及濕度顯示等功能。關(guān)鍵詞：雙單片機(jī)系統(tǒng)，SHT11，DS12887, LED顯示ABSTRACT This thesis presents a two-MCU system based on AT89C2051 and AT89C52 of a new temperature and humidity Measurement and real-time clock. Through the comparison of design and demonstration, select the appropriate modules of the design of the clock, temperature and humidity detection module, keyboard and display module. AT89C2051 microcontroller and which composition of the AT89C52 microcontroller system, the respective processing and display of temperature and humidity sampling; to achieve real-time clock with year, month, day, hour DS12887 time information such as the collection; temperature and humidity detection module uses chip technology as a mature SHT11 front of the car, the car roof and real-time detection of temperature and humidity; non-coding changes to the keyboard for real-time time; LED display and real time temperature and humidity; Using 7805 three-terminal regulators chip output DC voltage of 5V. By analysis the minimum system principium of Double MCU, combine the request of this character, I finished the design of system flow chart and system program. This design enables time display, time changes, front, roof and interior temperature and humidity display.Keywords: Double MCU Systems； SHT11； DS12887； LED Display目 錄第一章 緒 論11.1 引言11.2研究背景和意義11.3 本文的結(jié)構(gòu)1第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案32.1設(shè)計(jì)內(nèi)容32.2方案選擇42.2.1 單片機(jī)的選擇42.2.2 時(shí)鐘芯片的選擇42.2.3溫濕度傳感器的選擇42.2.4顯示模塊的選擇52.2.5鍵盤模塊的選擇5第三章 器件及模塊的介紹63.1雙單片機(jī)作為中央處理器，組成最小系統(tǒng)63.2時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)及原理113.3溫濕度檢測(cè)的設(shè)計(jì)及原理153.4 LED數(shù)碼管顯示電路173.5 鍵盤控制電路的設(shè)計(jì)213.6 電源電路的設(shè)計(jì)213.7系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)原理圖22第四章 Protel99SE軟件簡(jiǎn)介234.1 Protel99SE軟件的介紹234.2 Protel99SE原理圖編輯244.3電路板的設(shè)計(jì)25第五章 硬件調(diào)試27第六章 總結(jié)286.1論文總結(jié)286.2 感想28致 謝29參考文獻(xiàn)30附錄A：系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)原理圖31附錄B：系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)PCB版圖32附錄C：器件清單列表3339南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第一章 緒 論1.1 引言隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境中的溫度和濕度以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求越來(lái)越高，尤其是在醫(yī)學(xué)、電子電力、航空航天、食品發(fā)酵等領(lǐng)域中對(duì)溫濕度及時(shí)間的要求尤其嚴(yán)格，鑒于此設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠精確、穩(wěn)定、實(shí)時(shí)測(cè)量出環(huán)境中的溫濕度的實(shí)用型溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)顯得特別重要。隨著科技的進(jìn)步，檢測(cè)系統(tǒng)也向著智能化、小型化、低功耗的方向發(fā)展。在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，以單片機(jī)為核心控制器的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)以體積小、操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)正逐步進(jìn)入生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。因此利用當(dāng)今先進(jìn)的科技致力于溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的研究將能更好的服務(wù)于人們的生活及工業(yè)的生產(chǎn)。機(jī)械式儀器雖然也可以告知人們時(shí)間，顯示日歷以及溫濕度，但是由于受到機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力和體積的限制，在功能、性能以及造價(jià)上都沒辦法與電子時(shí)鐘相比?；谝陨戏N種因素，能夠提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高、功能強(qiáng)大的原則，進(jìn)行了本次設(shè)計(jì)。1.2研究背景和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市人口日益增多，人們?cè)诿β档娜粘Ｉ钪卸夹枰粋€(gè)穩(wěn)定舒適的生活環(huán)境，人們對(duì)時(shí)間和環(huán)境中的溫度及濕度的要求越來(lái)越高，尤其在運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)、電子電力、航空航天、食品發(fā)酵等領(lǐng)域越來(lái)越重要。當(dāng)人們出行時(shí)，溫度和濕度對(duì)人們尤其重要，溫度過(guò)高時(shí)，人們應(yīng)該注意防曬，特別是兒童和老年人更需要防中暑。而生活中班車要準(zhǔn)點(diǎn)，上班要準(zhǔn)時(shí)，開會(huì)要有時(shí)間限制，；工業(yè)生產(chǎn)中，每一道工序都要有嚴(yán)格的時(shí)間限制以及環(huán)境中溫濕度的要求，這樣才能做到井井有條。從古代的圭表、水漏，到后來(lái)的機(jī)械鐘表以及當(dāng)今的電子鐘，都充分顯現(xiàn)出了時(shí)間的重要。而大氣中的溫濕度檢測(cè)，一般是采用各種機(jī)械式溫濕度計(jì)進(jìn)行人工測(cè)量，并定時(shí)記錄測(cè)量結(jié)果，這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)工，十分不便。因此，將溫濕度傳感器與實(shí)時(shí)時(shí)鐘相結(jié)合，集成一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)、電子電力、航空航天、食品發(fā)酵等領(lǐng)域越來(lái)越不可缺少。1.3 本文的結(jié)構(gòu)本論文基于雙單片機(jī)系統(tǒng)AT89C52和AT89C2051的新型溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方案的比較與論證，選擇了適合本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘模塊、溫濕度檢測(cè)模塊、鍵盤及顯示模塊。全文共分為六章，各章主要內(nèi)容如下：第一章簡(jiǎn)單的介紹了課題的研究背景、意義以及應(yīng)用；第二章規(guī)劃并給出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；第三章詳細(xì)的介紹了各個(gè)硬件模塊的硬件設(shè)計(jì)，給出了硬件設(shè)計(jì)圖；第四章對(duì)繪制原理圖及PCB板圖的軟件Protel99SE的使用方法進(jìn)行了介紹；第五章對(duì)器件進(jìn)行了調(diào)試，檢測(cè)有沒有錯(cuò)誤，并進(jìn)行修改；第六章總結(jié)了整個(gè)課題研究設(shè)計(jì)工作，并對(duì)設(shè)計(jì)不足之處提出展望，總結(jié)了設(shè)計(jì)的成果和感想。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案課題為溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，是通過(guò)整合各個(gè)功能模塊的硬件電路，配以最優(yōu)化的系統(tǒng)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本章為論文的主要部分，提出了設(shè)計(jì)的要求，比較和論證了本設(shè)計(jì)的總體方案和各功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)方案，完成了各模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1.1設(shè)計(jì)要求根據(jù)溫濕度檢測(cè)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)給出的原始數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)硬件電路，主要內(nèi)容如下：(1) 設(shè)計(jì)雙單片機(jī)系統(tǒng)，分別完成溫濕度采樣及顯示處理；(2) 設(shè)計(jì)車前、車頂、和車內(nèi)溫濕度傳感器接口，完成溫濕度檢測(cè)；(3) 設(shè)計(jì)鍵盤電路，修改并行時(shí)鐘的實(shí)時(shí)時(shí)間；(4) 設(shè)計(jì)并行時(shí)鐘讀取電路，完成時(shí)鐘的修改及讀??；(5) 設(shè)計(jì)LED顯示電路，完成溫濕度及實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示。2.1.2設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)框圖如圖2.1單片機(jī)一顯示模塊實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊鍵盤模塊單片機(jī)二溫濕度傳感器溫濕度傳感器溫濕度傳感器圖2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)框圖2.2方案選擇2.2.1 單片機(jī)的選擇設(shè)計(jì)采用的AT89C52單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為本設(shè)計(jì)提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)。AT89C2051單片機(jī)雖然和DSP、ARM相比處理速度和運(yùn)算上都比較慢，但它的體積小，質(zhì)量輕，價(jià)格便宜，它的速度可以滿足本次設(shè)計(jì)的要求，所以我們采用AT89C2051這款單片機(jī)1。2.2.2 時(shí)鐘芯片的選擇方案一：因?yàn)轭}目中只要求顯示小時(shí)、分鐘、秒，因此可以用門電路組合構(gòu)成時(shí)鐘發(fā)生器，但此方案硬件復(fù)雜，穩(wěn)定性低，且不易控制。方案二：采用帶RAM的時(shí)鐘芯片DS12887。該芯片可以進(jìn)行時(shí)分秒的計(jì)數(shù)，可記時(shí)到2100年前，可編程接口，自帶晶體振蕩器及鋰電池，總線兼容中斷，三種可編程中斷，時(shí)間性中斷可產(chǎn)生每秒一次直到每天一次中斷，周期性中斷 122500ms，時(shí)鐘更新結(jié)束中斷。比較兩種方案，后者完全能滿足題目的要求，而第一種方案，硬件復(fù)雜、穩(wěn)定性低、不易控制，權(quán)衡優(yōu)劣，選擇方案二。2.2.3溫濕度傳感器的選擇方案一：采用傳統(tǒng)的電阻式溫濕度傳感器，但一般都要涉及信號(hào)調(diào)理器電路并需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程，因此測(cè)量精度難以保證，并且在重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。方案二：采用SHT11芯片作為溫度和濕度的傳感器，由于SHT11自帶A/D轉(zhuǎn)換，使傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電路連接簡(jiǎn)單。相比較，方案二完全能滿足題目的要求，且準(zhǔn)確性較高，重復(fù)性和可靠性好，所以采用方案二。2.2.4顯示模塊的選擇方案一：采用LED(發(fā)光二極管顯示器)顯示。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)碼管的體積小，重量輕，并且功耗低，是一種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容的期間，在單片機(jī)系統(tǒng)中有著重要的作用。方案二：采用液晶顯示。液晶顯示功耗低，輕便防震。采用液晶顯示界面友好清晰，操作方便，顯示信息豐富。比較兩種方案，由于平時(shí)主要學(xué)習(xí)LED顯示，相對(duì)于液晶顯示技術(shù)，對(duì)LED顯示技術(shù)了解更多些，所以采用方案一。2.2.5鍵盤模塊的選擇鍵盤可以分為獨(dú)立連接式和行列式兩類，獨(dú)立式鍵盤就是各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，各個(gè)按鍵工作狀態(tài)互不影響，這是最簡(jiǎn)單的鍵盤結(jié)構(gòu)。行列式按鍵是為了減少鍵盤與單片機(jī)接口時(shí)所占用I/O線的數(shù)目。該設(shè)計(jì)需要校對(duì)和修改時(shí)間，所以只需要四個(gè)鍵盤，這里采用獨(dú)立式按鍵，分別負(fù)責(zé)移動(dòng)光標(biāo)到時(shí)分秒、加一、減一、進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的優(yōu)點(diǎn)是電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2。第三章 器件及模塊的介紹論文設(shè)計(jì)提出：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89C52和AT89C2051組成雙單片機(jī)系統(tǒng)，分別完成顯示處理及溫濕度采樣；實(shí)時(shí)時(shí)鐘采用DS12887實(shí)現(xiàn)年月日時(shí)分秒等時(shí)間信息的采集；溫濕度檢測(cè)模塊采用技術(shù)成熟的SHT11芯片作為對(duì)車前、車頂和車內(nèi)的溫度及濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；非編碼鍵盤對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)間的修改；LED顯示溫濕度及實(shí)時(shí)時(shí)間；采用7805 三端穩(wěn)壓集成芯片穩(wěn)定輸出5V直流電壓。3.1雙單片機(jī)作為中央處理器，組成最小系統(tǒng)在某些單片機(jī)系統(tǒng)中，單機(jī)系統(tǒng)并不能滿足要求，系統(tǒng)往往需要兩個(gè)或者多個(gè)單片機(jī)協(xié)同工作。本節(jié)主要介紹單片機(jī)間雙機(jī)通信。3.1.1 雙單片機(jī)通信概述單片機(jī)通信方式通常有并行通信和串行通信。并行通信優(yōu)點(diǎn)是傳送速度快，缺點(diǎn)是占用是數(shù)據(jù)傳輸線多，長(zhǎng)距離傳輸成本高。單片機(jī)間通信通常采用串行通信方式。本文實(shí)現(xiàn)在單片機(jī)甲與單片機(jī)乙之間傳送數(shù)據(jù)。通信雙方約定發(fā)送方為甲機(jī)，接受方為乙機(jī)。首先甲機(jī)向乙機(jī)發(fā)送一聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)，乙機(jī)接收到后響應(yīng)應(yīng)答信號(hào)，然后接收甲機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)3。3.1.2 單片機(jī)間連接的比較單片機(jī)間的通信設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是最重的支撐部分。單片機(jī)間通信設(shè)計(jì)方案，通常有以下兩種：方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)間可以通過(guò)單片機(jī)的串口直接相連的方法實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信，此設(shè)計(jì)方法需要單片機(jī)間的距離很短（1m以內(nèi)），而且電路連接十分簡(jiǎn)單。方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)間可以利用RS-232C接口延長(zhǎng)通信距離，此時(shí)必須將單片機(jī)的TTL電平與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此電路比較復(fù)雜，適合通信距離較遠(yuǎn)的連接方式。比較兩種方案，方案一完全符合本設(shè)計(jì)的要求，而且硬件電路相對(duì)十分簡(jiǎn)單。而方案二雖然可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的連接，但本設(shè)計(jì)中單片機(jī)之間的距離相對(duì)很短，權(quán)衡優(yōu)劣，選擇方案一。3.1.3 雙單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)以AT89C52和AT89C2051單片機(jī)為中央系統(tǒng)組成最小系統(tǒng)的原理圖如圖3.1圖3.1單片機(jī)雙機(jī)通信接口硬件電路3.1.4 AT89C52和AT89C2051單片機(jī)的概述本設(shè)計(jì)采用的AT89C52單片機(jī)是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可為本設(shè)計(jì)提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合4。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3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，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。3.1.5 AT89C52單片機(jī)的主要特性： (1) 兼容MCS51指令系統(tǒng)；(2) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM；(3) 32個(gè)雙向I/O口；(4) 256x8bit內(nèi)部RAM；(5) 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；(6) 時(shí)鐘頻率0-24MHz；(7) 2個(gè)串行中斷；(8) 可編程UART串行通道；(9) 2個(gè)外部中斷源共8個(gè)中斷源；(10)5個(gè)中斷源 ；(11)2個(gè)讀寫中斷口線；(12)3級(jí)加密位；(13)軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；(14)低功耗空閑和掉電模式。3.1.6 AT89C52單片機(jī)的管腳說(shuō)明：本設(shè)計(jì)需要用到AT89C52單片機(jī)的大多數(shù)管腳，AT89C52單片機(jī)的管腳名稱及信息說(shuō)明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每個(gè)管腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻態(tài)。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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4T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口在用于外部程序內(nèi)存或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)和控制信號(hào)。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口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 /INT0(外部中斷0)P3.3 /INT1(外部中斷1)P3.4 T0(記時(shí)器0外部輸入)P3.5 T1(記時(shí)器1外部輸入)P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(hào)。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(wèn)外部?jī)?nèi)存時(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端以不變的頻周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)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(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)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(wú)效。/PSEN：外部程序內(nèi)存的選通信號(hào)。在由外部程序內(nèi)存取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)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內(nèi)存(0000H-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序內(nèi)存。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)部程序內(nèi)存。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(lái)自反向振蕩器的輸出。3.1.7 AT89C52單片機(jī)的振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器，可采用石晶振蕩或陶瓷振蕩。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2則不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.1.8復(fù)位電路89系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便于中央處理器以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如RST引腳上有一個(gè)高電平并持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期），則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是吧PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也須按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。1、電自動(dòng)復(fù)位是在加電瞬間電容通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.2所示。在通電瞬間，電容通過(guò)電阻充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。圖3.2復(fù)位電路2、所謂手動(dòng)復(fù)位，是通過(guò)連接一個(gè)按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位電路雖然簡(jiǎn)單，但其作用非常重要。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，首先要檢查是否能復(fù)位成功。3.1.9晶振電路單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須給它提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)才能正常工作。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)，為各種指令的執(zhí)行提供時(shí)鐘節(jié)拍。通常單片機(jī)可通過(guò)內(nèi)部振蕩或外部振蕩兩種方式得到系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。AT89C52芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為AXTL1，輸出端為XTAL2，兩端接11.0592MHZ的石英晶體。電容采用30pF的陶瓷電容，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，其原理圖如圖3.3所示。確定的單片機(jī)4個(gè)周期分別是：（fosc為晶體振蕩器的頻率）振蕩周期=1/fosc；狀態(tài)周期=2/fosc；機(jī)器周期=12/fosc；指令周期=(14)機(jī)器周期圖3.3 系統(tǒng)時(shí)鐘電路而AT89C2051的管腳功能與特性，AT89C52都具有，這里不予介紹。3.2時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)及原理DS12887是DALLAS公司的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片RTC（Real Time Clock），它功能豐富，應(yīng)用廣泛，PC機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)就是由D512887提供的。DS12887內(nèi)部自帶晶體振蕩器及鋰電池，可計(jì)算到2100年前的秒、分、小時(shí)、星期、日、月、年七種日歷信息并帶閏年補(bǔ)償，斷電后能運(yùn)行10年之久不丟失數(shù)據(jù)?？蛇x用夏令時(shí)，具有24小時(shí)或12小時(shí)兩種制式。它在工業(yè)控制及儀器儀表中有廣泛用途。DS12887上電時(shí)，當(dāng)Vcc高于4.25V 200mS后，芯片可以被外部程序操作。當(dāng)Vcc低于4.25V時(shí)，芯片處于寫保護(hù)狀態(tài)（所有的輸入均無(wú)效），同時(shí)所有輸出呈高阻狀態(tài)。當(dāng)Vcc低于3V時(shí)，芯片將自動(dòng)把供電方式切換為由內(nèi)部電池供電8。3.2.1 DS12887 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 為了更好的了解這款時(shí)鐘芯片，并應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去，簡(jiǎn)要介紹DS12887時(shí)鐘芯片的主要技術(shù)特點(diǎn)，如下：（1）內(nèi)含一個(gè)鋰電池,斷電后運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。（2）計(jì)秒,分,時(shí),天,星期,日,月,年,并有閏年補(bǔ)嘗功能。（3）二進(jìn)制數(shù)碼或BCD碼表示時(shí)間,日歷和定鬧。（4）12小時(shí)或24小時(shí)制,12小時(shí)時(shí)鐘模式帶有PM和AM指示,有夏令時(shí)功能。（5）Motorola和Intel總線時(shí)序選擇。（6）有128個(gè)字節(jié)RAM單元與軟件接口,其中14個(gè)字節(jié)作為時(shí)鐘和控制寄存器,114字節(jié)為通用RAM,所有RAM單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護(hù)功能。（7）可編程方波信號(hào)輸出。（8）中斷信號(hào)輸出（IRQ）和總線兼容,定鬧中斷,周期性中斷、時(shí)鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件屏蔽,也可分別進(jìn)行測(cè)試。3.2.2 DS12887的管腳說(shuō)明AD0AD7為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線。NC為空腳。MOT為總線模式選擇（MOTOROLA/INTEL），當(dāng)此腳接到Vcc時(shí)，選用的是MOTOROLA總線時(shí)序，當(dāng)它接地或不接時(shí)，選用的是INTEL總線時(shí)序。CS為片選端。AS為地址鎖存允許端。R/W在INTEL總線下作為寫。DS在INTEL總線下作為讀。RESET為復(fù)位端，復(fù)位端對(duì)時(shí)鐘、日歷、RAM無(wú)效，系統(tǒng)上電時(shí)復(fù)位端要保持低電平200mS以上DS12887才可以正常工作。IRQ為中斷請(qǐng)求輸出端。SQW為方波輸出端，當(dāng)Vcc低于4.25V時(shí)沒有作用。Vcc為+5V電源。GND為接地端。GND、VCC：直流電源，其中VCC接+5V輸入，GND接地，當(dāng)VCC輸入為+5V時(shí)，用戶可以訪問(wèn)DS12887內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)，并可對(duì)其進(jìn)行讀、寫操作；當(dāng)VCC的輸入小于+4.25V時(shí)，禁止用戶對(duì)內(nèi)部RAM進(jìn)行讀、寫操作，此時(shí)用戶不能正確獲取芯片內(nèi)的時(shí)間信息；當(dāng)VCC的輸入小于+3V時(shí)，DS12887會(huì)自動(dòng)將電源發(fā)換到內(nèi)部自帶的鋰電池上，以保證內(nèi)部的電路能夠正常工作。MOT：模式選擇腳，DA12887有兩種工作模式，即Motorola模式和Intel模式，當(dāng)MOT接VCC時(shí)，選用的工作模式是Motorola模式，當(dāng)MOT接GND時(shí)，選用的是Intel模式。本文主要討論Intel模式。SQW：方波輸出腳，當(dāng)供電電壓VCC大于+4.25V時(shí)，SQW腳可進(jìn)行方波輸出，此時(shí)用戶可以通過(guò)對(duì)控制寄存器編程來(lái)得到13種方波信號(hào)的輸出。AD0AD7：復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線，該總線采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在總線周期的前半部分，出現(xiàn)在AD0AD7上的是地址信息，可用以選通DS12887內(nèi)的RAM，總線周期的后半部分出現(xiàn)在AD0AD7上的數(shù)據(jù)信息。AS：地址選通輸入腳，在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，AS的上升沿將AD0AD7上出現(xiàn)的地址信息鎖存到DS12887上，而下一個(gè)下降沿清除AD0AD7上的地址信息，不論是否有效，DS12887都將執(zhí)行該操作。DS/RD：數(shù)據(jù)選擇或讀輸入腳，該引腳有兩種工作模式，當(dāng)MOT接VCC時(shí)，選用Motorola工作模式，在這種工作模式中，每個(gè)總線周期的后一部分的DS為高電平，被稱為資料選通。在讀操作中，DS的上升沿，使DS12887將內(nèi)部數(shù)據(jù)送往總線AD0AD7上，以供外部讀取。在寫操作中，DS的下降沿將使總線AD0AD7上的數(shù)據(jù)，鎖存在DS12887中；當(dāng)MOT接GND時(shí)，選用Intel工作模式，在該模式中，該引腳是讀允許輸入腳，即Read Enable。R/W：讀/寫輸入端，該管腳也有2種工作模式，當(dāng)MOT接VCC時(shí)，R/W工作在Motorola模式。此時(shí)，該引腳的作用是區(qū)分進(jìn)行的是讀操作還是寫操作，當(dāng)R/W為高電平時(shí)為讀操作，R/W為低電平時(shí)為寫操作；當(dāng)MOT接GND時(shí)，該管腳工作在Intel模式，此時(shí)該引腳作為寫允許輸入，即Write Enable。CS：片選輸入，低電平有效。IRQ：中斷請(qǐng)求輸入，低電平有效，該引腳有效對(duì)DS12887內(nèi)的時(shí)鐘、日歷和RAM中的內(nèi)容沒有任何影響，僅對(duì)內(nèi)部的控制寄存器有影響，在典型的應(yīng)用中，RESET可以直接與VCC連接，這樣可以保證DS12887在掉電時(shí)，內(nèi)部控制寄存器不受影響。3.2.3 DS12887的存儲(chǔ)功能DS12887有128個(gè)RAM單元。其中4個(gè)單元用作控制寄存器，10個(gè)單元用作存放時(shí)鐘字節(jié)，114字節(jié)為通用RAM。DS12887內(nèi)部存儲(chǔ)器功能如表3.1所示。地址功能取值范圍（十進(jìn)制數(shù)）取值范圍（二進(jìn)制數(shù)）取值范圍（BCD碼）0秒059003B00591秒鬧鈴059003B00592分059003B00593分鬧鈴059003B0059412小時(shí)模式012010C AM818C PM0112 AM8192 PM24小時(shí)模式023001700235時(shí)鬧鈴，12小時(shí)制112010C AM818C PM0112 AM8192 PM時(shí)鬧鈴，24小時(shí)制023001700236星期（星期天=1131011F01318月112010C01129年0990063009910控制寄存器A11控制寄存器B12控制寄存器C13控制寄存器D50世紀(jì)099NA19，203.3.3 DS12887與單片機(jī)的連接圖在各種設(shè)備、家電、儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)中，可以很容易地用DS12887來(lái)組成時(shí)間獲取單元，以實(shí)現(xiàn)各種時(shí)間的獲取。圖3.4是用AT89C52單片機(jī)和DS12887芯片構(gòu)成的，時(shí)間獲取電路圖，其中DS12887的基地址為7F00H，相應(yīng)的程序采用C51語(yǔ)言編寫(設(shè)計(jì)中為Intel工作模式)。圖3.4 ds12887與單片機(jī)的連接圖3.3溫濕度檢測(cè)的設(shè)計(jì)及原理3.3.1 SHT11溫濕度傳感器的概述SHT11是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的一款數(shù)字式溫濕度傳感器。該傳感器采用獨(dú)特的CMOSens TM技術(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)。該芯片廣泛應(yīng)用于空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。主要特點(diǎn)如下9：(1)高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、AD轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；(2)提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；(3)測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器(分辨率為812位，可以通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程米選擇)；(4)測(cè)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?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；(5)封裝尺寸超小(7.62 mm5.08mm2.5 mm)，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；(6)高可靠性，采用CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸于水中。3.3.2 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(jiǎn)單，引腳名稱及排列順序如圖3.5所示。 圖3.5 SHT11引腳排列各引腳的功能如下： （1） 腳1和腳4-信號(hào)地和電源，其工作電壓范圍是2.45.5 V；（2） 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；（3） 腳58-未連接。3.3.3 SHT11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(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、AD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3.6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(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的AD轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。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(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測(cè)量過(guò)程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將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，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(95RH)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(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異9。 圖3.6 SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖微處理器是通過(guò)二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器IO口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過(guò)5個(gè)5位命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如下表3.2所列。命令代碼含義00011測(cè)量溫度00101測(cè)量濕度00111讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器00110寫內(nèi)部狀態(tài)寄存器11110復(fù)位命令，使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復(fù)默認(rèn)值，下一次命令前至少等待11ms其他保留3.3.4 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(jiǎn)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IO口模擬通信協(xié)議11。3.3.5 硬件設(shè)計(jì)SHT11通過(guò)二線數(shù)字串行接口來(lái)訪問(wèn)，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)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(duì)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10 MHz，而當(dāng)工作電壓低于4.5 V時(shí)，SCK最高頻率則為1 MHz。硬件連接如圖3.7所示12。圖3.7 SHT11與微處理器的硬件連接圖3.4 LED數(shù)碼管顯示電路3.4.1 LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極與共陽(yáng)極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光級(jí)管陰極共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接。通常的七段顯示器（也有人稱為七節(jié)顯示屏）是由八個(gè)發(fā)光二極管所組成的，因此也被叫做八段顯示器。其中包括七個(gè)細(xì)長(zhǎng)條形的LED及小數(shù)點(diǎn)形的LED，顯示器的每一段或每一劃都有其名稱，分別是英文小寫的a到f，以及小數(shù)點(diǎn)dp（DECIMAL POINT）。七段顯示器可以顯示包括小數(shù)點(diǎn)的0到9數(shù)字與部分的英文字母。在近年來(lái)，由于生產(chǎn)器件的工藝的進(jìn)步，也出現(xiàn)了十六段碼LED顯示器和點(diǎn)陣式單色和雙色顯示器，這些LED顯木器被廣泛應(yīng)用于電梯、大屏幕LED顯示器、公共汽車報(bào)站器、車站車次顯示等領(lǐng)域，特別是點(diǎn)陣式雙色顯示器