温湿度智能监控系统的设计-毕业设计-好

1、温湿度智能测控系统摘要本设计实现的是单片机温湿度测量与控制系统，通过在LCD1602上实时显示室内环境的温度和相对湿度。系统采用集温湿度传感器与A/D转换器为一体的DHT90传感器芯片，通过单片机AT89C52处理进行显示，其它模块包括了实时时钟/日期产生电路和超限报警处理电路，对所测量的值进行实时显示和报警处理。本文介绍了基于ATMEL公司的AT89C52系列单片机的温湿度实时测量与控制系统和显示系统的设计，包括介绍了硬件结构原理，并分析了相应的软件的设计及其要点，包括软件设计流程及其程序实现。系统结构简单、实用，提高了测量精度和效率。关键词：温湿度测控 DHT90传感器 AT89C52单片

2、机 LCD1602AbstractThe design and implementation of measurement and control temperature and humidity is MCU system, through which the temperature and humidity measurement LCD1602. System adopts set temperature and humidity sensor and A/D converter for DHT90 chip microcontroller processing, through tha

3、t other modules including real-time clock/date produce circuit and the off-gauge alarm circuit, the value of measurement for real-time display and alarm.The paper introduces the ATMEL company based on AT89C52 single-chip series of temperature and humidity measurement and control system and real-time

4、 display system design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software design, including the design of the software and its key process and procedure.System structure is simple, practical, and improve the measuring precision and efficiency.Keywords: temperature and hu

5、midity control, DHT90, LCD1602, AT89C52目录摘要IAbstractII目录III前言11 概述21.1 温度、湿度数据采集与监测技术的发展历程21.2 内外温度和湿度测量的发展史32 系统总体设计62.1 系统功能设计62.2 系统设计原则63 方案论证与比较83.1 数据采集部分83.2 控制部分93.3 显示部分103.4 系统框架图104 系统硬件结构114.1 温湿度传感器DHT90134.1.1 温湿传感器DHT90的简介134.1.2 接口说明144.1.3 温湿传感器DHT90的工作过程144.1.4 输出转换为物理量164.2 AT89C5

6、2184.2.1 主要性能参数184.2.2 功能特性概述184.2.3 特殊功能寄存器214.2.4 存储器结构234.2.5 看门狗定时器244.2.6 定时器2254.2.7 中断274.3 单片机最小系统的设计274.3.1 复位电路设计274.3.2 时钟电路设计284.3.3 报警电路284.3.4 键盘设定模块294.3.5 稳压电路304.4 软件设计305 系统软件设计316 仿真与调试326.1 仿真326.2 硬件调试33总结35致谢37参考文献38附件39前言在现代工业现场，随着科技的进步和自动化水平的提高，电缆的用量越来越大，电缆的安全保护已成为不可忽视的问题。从国内

7、外有关电缆火灾的统计资料看，许多电缆火灾是由电缆头击穿绝缘引起的。因此为电缆配置在线温度监测系统，对于电缆接头多，电缆密集的场所，就显得尤为重要。粮食是人类生存的必需品，温度与湿度是保存好粮食的先决条件，我国的公粮现均集中存放在国家或地方的仓库中，最大粮库方圆几公里，仓库库房数为数十个，测点可达数千个。按照国家粮食保护法则，必须定期抽样检查各点的粮食温度与湿度，以确保粮食的存储质量。档案馆中的档案资料同样会受到外界空气温湿度变化的影响，纸张纤维热胀冷缩，使强度降低，湿度过大会使霉菌和害虫滋长，以致造成资料质变。由此可见，温度、湿度监测在人们现实生活生产中应用已日渐广泛，在发电厂、纺织、食品、医

8、药、仓库、农业大棚等众多的应用场所，对温度、湿度参量的要求都非常严格，因此能否有效对这些领域的温、湿度数据进行实时监测和控制是一个必须解决的重要前提。本课题即以上述问题为出发点，设计实现了温度、湿度的实时监测系统，该系统不仅能实时采集各抽样点的温度值与湿度值，而且能够迅速处理，友好的将数据结果显示给用户，并存储结果以方便以后的对比研究。1 概述随着社会的发展，人们对环境中的温度和湿度的要求也越来越高，尤其是在医学、电子电力、航天航空、食品发酵等领域中对湿温度的要求尤其严格，鉴于此，设计出一个能够精确、稳定、实时测量出温湿度的实用型温湿度检测仪显得尤为重要。1.1 温度、湿度数据采集与监测技术的

9、发展历程最早的也是最简单的实现对温度、湿度的监测是采用人工的方式，这种方式不仅效率低，劳动时间长，而且会由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义。该方式还有一个弊端其应用场所有很大的局限性，工作人员不可能直接测量地下电缆的表面温度；去提取存有炸药、鞭炮等危险品仓库温湿度数据的工作人员还要承担一定的风险。后来随着电子技术的出现与进步，科研人员开始采用温度与湿度传感器代替原始的温度计与湿度计，开发了以单片机为核心的监测系统，并佐以接口芯片将结果显示在LED数码显示管上，单片机可直接控制打印监测数据。这种方式在很大程度上提高了工作效率，并扩展了应用范围。但其中所采用的温度、湿度传感器直接输出

10、为模拟电压信号，该信号在传输过程中易损耗，影响系统精度，且传输距离较近，需要经过 A/D 转换芯片才能被单片机接收。每个测试点都需要各自独立的信号线，为了实现多点监测不仅需要成百上千条信号线，还需要多路模拟转换开关电路轮流对多个测试点进行连续监测，从而增加了整个系统的环节，使其难于维护，价格昂贵。近年来，伴随微处理器芯片和网络通信技术的发展，为了简化系统设计并降低成本，各公司及科研机构开始致力于相关领域的探索，使得温湿度数据监测数字化、网络化的实现成为可能。其中美国达拉斯半导体公司推出了1-Wire（单总线）接口协议，单总线技术与其它总线不同，它采用单根信号线，既可传输时钟，又能传输数据，而且

11、数据传输是双向的，因此单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。该公司所提供的适用于单总线微网技术的单总线器件具有无需另附电源、在测试点直接将模拟信号数字化等特点，一方面减少了系统环节，另一方面保证了系统的精度。同时各软件公司开发的可视化软件开发工具，更是向着效率高、功能强大的方向努力，从而为获得良好的用户界面奠定了基础。1.2 内外温度和湿度测量的发展史模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传

12、输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度

13、控制量，适配各种微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。智能温度传

14、感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线总线、I2C总线、SMBus总线和SPI总线。湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要分为电阻式、电容式两大类。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿

15、膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell

16、公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型），Humirel公司（HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些产品可分成以下三种类型：（1）线性电压输出式集成湿度传感器：典型产品有 HIH3605/3610、HM1500/1520。其主要特点是采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。（2）线性频率输出集成湿度传感器：典型产品为HF3223型。它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz（型值），当

17、上对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。（3）频率/温度输出式集成湿度传感器：典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC端引出，配上二次仪表即可测量出温度值。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度/温度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新

18、的水平。2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功SHT11、SHT15型智能化温度/温度传感器，其外形尺寸仅为7.6（mm）5（mm）2.5（mm），体积与火柴头相近。出厂前，每只传感器都在温度室中做过精密标准，标准系数被编成相应的程序存入校准存储器中，在测量过程中可对相对湿度进行自动校准。它们不仅能准确测量相对温度，还能测量温度和露点。测量相对温度的范围是0100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为2%RH。测量温度的范围是-40123.8，分辨力为0.01。2 系统总体设计2.1 系统功能设计系统要完成的功能设计如下：（1）实现对室内温湿度参数的实时采集，并进行定时刷新；根据测

19、量空间和设备的实际需要，由温度、湿度传感器进行关键温、湿度敏感点进行测量，由单片机对数据进行循环检测、数据处理、存储。实现温湿度的智能测量。（2）现场监测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。要求达到的技术要求：测温范围：-20100测温精度：0.5测湿范围：0100%RH测湿精度：2.5%RH2.2 系统设计原则要求单片机系统应具有可靠性、操作维护方便、性价比高等特点。（1）可靠性高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输

20、入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊功能等。（2）操作维护简便在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此，在设计时多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，一边于维修。（3）性价比除了体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持高性能以外，要尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度容许情况下尽可能用软件功能取代硬件功能。3 方案论证与比较当将单片机用作测

21、控系统时，系统总要有被测信号懂得通道，由单片机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。3.1 数据采集部分（1）温度传感器采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。

22、现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200650，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100和10，其允许的测量误差A级为（0.15+0.002|t|），B级为（0.3+0.005|t|）。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50180测温。（2）湿

23、度传感器测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。采用HS1100/HS1101湿度传感器。HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜

24、于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于5s；温度系数为0.04 pF/。（3）采用的传感器大连北方测控工程有限公司生产的温湿度传感器DHT90，将两者的功能集成在一起，并且输出的是数字信号，不需要再进行A/D转换，其温度测量的范围为-40123.8，分辨率为0.01；测湿范围为0100%RH，分辨率为0.03%RH。综合上面各种设计的技术要求和传感器的特性，考虑到设计简约化，选择使用传感器DHT90，输出的是数字信号，不需要进行A/D转换，简化了系统设计。3.2 控制部分选择单片机的型号的出

25、发点有以下几个方面：1. 市场货源系统设计者只能在市场上能够提供的单片机中选择，特别是作为产品大批量生产的应用系统，所选择的单片机型号必须有稳定、充足的货源。2. 单片机的性能应根据系统的功能要求和各种单片机的性能，选择最容易实现系统技术指标的先好，而且能达到较高的性能价格比。单片机性能包括片内硬件资源、运行速度、可靠性、指令系统功能等方面。影响性能价格比的因素除了单片机的性能价格以外，还包括硬件和软件的设计的容易程度、相应工作量大小，以及开发工具的性能价格比。3. 研制周期在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是否能马上着手进行系统的设计，与研制周期有关的还有一个重

26、要的开发工具，性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。AT89C52单片机是AT89C系列中的增强型的高档产品，它片内存储器容量是AT89C51的一倍，即片内8KB的Flash程序存储器和256B的RAM。另外，它还增加一个功能性强的、具有独特应用的16位定时/计数器2等多种功能。由此，通过目前主流型号的比较，我们最终选择了AT89C52通用的普通单片机来实现系统设计。AT89C52是一种兼容MSC51的微控制器，工作电压4.0V到5.5V，全静态时钟0Hz到33MHz，三级程序加密，32个可编程I/O口，全双工串行数据通讯，低功耗支持Idle和Power-down模式，Power-down模

27、式支持中断唤醒，看门狗定时器，双数据针。3.3 显示部分采用1602 液晶模块显示所测数据，1602 液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要。3.4 系统框架图本系统由单片机主控电路，DHT90温湿度采集模块，1602液晶显示模块3部分组成，下图为框架图。 传感器 DHT90 单片机 AT89C52 液晶显示 1602图3.14 系统硬件结构本设计的原理是一个基于单片机AT89C52与温湿度传感器等技术相结合主体，利用数字温湿度传感器DHT90 对环境温湿度进行检测，实现对环境温湿度的测控。将它的输出由单片机的软件对其进行校正处理，所得到的结果最终送给液晶显示模块1602进行显示。设计原理图如

28、下：图4.1 基于单片机温湿度系统原理图4.1 温湿度传感器DHT90温度和湿度是最重要和最常用的信息，在现在社会的各个方面都有很重要的应用，所以温湿度传感器对于对于测量至关重要，通过传感器实时采集相关数据信息，输出数字信号信号，然后经微处理器进行相关信号处理后，方可实现对温度和湿度的显示。4.1.1 温湿传感器DHT90的简介DHT90是数字温湿度传感器系列中插针型插针型的传感器。传感器把传感元件和幸好处理集成起来，输出全标定的数字型号。传感器采用COMSens技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长久稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿温敏元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片

29、上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。每个传感器芯片在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以及程序储存在OTP内存中，在标定的过程中使用。该传感器品质卓越、响应超快、抗干扰能力强、性价比极高。适用OEM用户，免焊接、免水合处理，缩短开发时间，提高开发效率；精确测量相对湿度、温度、露点；全标定输出，使用时无需重新校准；卓越的长期稳定性；高精度两线制数字接口，直接与单片机相连；请求式测量，超低能耗；无需其他外部元件；自动休眠。下面是其技术指标： 测湿范围：0100%RH 测温范围：-40123.8 响应时间：湿度：8s，温度：30s 分辨率：湿度：0.03%RH，温度：0.01

30、 重复性：湿度：0.1%RH，温度：0.1 迟滞：1%RH 长期稳定性：0.5%RH/年 安装方式：插针 4.5%RH（湿度精度）0.5（温度精度） 2.54mm间距插针（安装方式）4.1.2 接口说明电源引脚（VDD，GND）DHT90的供电电压为2.4-5.5V，建议供电电压为3.3V。DHT90的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理；传感器不能按照I2C协议编址，但是，如果I2C总线上没有挂接别的元件，传感器可以连接到I2C总线上，但单片机必须按照传感器的协议工作。串行时钟输入（SCK）SCK用于微处理器与DHT90之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不

31、存在完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。串行数据DATA三态门用于数据的读取。DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。下表为DHT90的引脚结构：表4.1 DHT90的引脚结构PinNameComment1SCK时钟信号2VDD电源3GND地4DATA数据输出4.1.3 温湿传感器DHT90的工作过程1. 启动传感器选择供电电压后将传感器通电，上电速率不能低于1V/ms。通电后传感器需要11ms进入休眠状态，在此之前不允许对传感器发送任何命令。2. 发送命令用一组“启动传输”时序，来表示数据传输的初始化。

32、它包括：当SCK时钟高电平，紧接着SCK变为低电平，随后在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平。图4.2 “启动传输”时序后续命令包含三个地址位（目前只支持“000”），和五个命令位。DHT90会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8个SCK时钟的下降沿之后，将DATA下拉为低电平（ACK位）。在第9个SCK时钟的下降沿之后，释放DATA（恢复高电平）。3. 测量时序（RH，T）发布一组测量命令（表示相对湿度RH，表示温度T）后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约20/80/320ms，分别对应8/12/14bit测量。确切的时间随内部晶振速度，最多可能有-30%的变化。DHT90通过

33、下拉DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK时钟前，必须等待这个数据备妥信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。uC需要通过下拉DATA为低电平，以确认每个字节。所有的数据从MSB开始，右值有效（例如：对于12bit数据，从第5个SCK时钟起算作MSB；而对于8bit数据，首字节则无意义）。用CRC数据的确认位，表明通讯结束。如果不使用CRC-8校验，控制器可以在测量值LSB后，通过保持确认位ack高电平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，DHT90自动转入休眠模式

34、。4. 通讯复位时序如果与DHT90通讯中断，下列信号时序可复位串口：当DATA保持高电平时，触发SCK时钟9次或更多，参阅图4-3。在下一次指令前，发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。图4.3 通讯复位时序5. CRC-8校验数字信号的整个传输过程由8bit校验来确保。任何错误数据将被检测到并清除。用户可选择是否做CRC校验。图4.4 相对湿度测量时序值6. 状态寄存器DHT90的某些高级功能可以通过给状态寄存器发送指令来实现，如选择测量分辨率，电量不足提醒或启动加热功能等。4.1.4 输出转换为物理量1. 相对湿度 为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据

35、，建议使用如下公式修正读数： RHlinear=C1+C2SORH+C3SORH2(%RH)SORH C1C2C312bit -2.0468 0.0367 -1.5955E-6 8bit -2.0468 0.5872 -4.0845E-4 表4.2 湿度转换系数2.相对湿度对于温度依赖性的补偿 由于实际温度与测试参考温度25(77)的显著不同，湿度信号需要温度补偿。温度校正粗略对应于0.12%RH/50%RH，温度补偿系数请参阅表4.3。RHtrue=(T- 25) (t1 +t2 SORH)+ RHlinearSORHt1t212bit 0.01 0.00008 8bit 0.01 0.00

36、128 表4.3 温度补偿系数3.温度 由能隙材料 PTAT(正比于绝对温度)研发的温度传感器具有极好的线性。可用如下公式将数字输出转换为温度值，温度转换系数请阅表4.4：T=d1+d2SOT (OF)VDDd1()d1 (OF)5V-40.1-40.24V-39.8-39.63.5V-39.7-39.53V-39.6-39.32,5V-39.4-39.9SOTd2()d2(OF)14bit0.010.01812bit0.040.072表4.4 温度转换系数1602显示模块电路原理图如下所示：图4.5 1602显示电路1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线

37、是背光电源线，其引脚如图所示。VCC（15脚） 和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中16个引脚及其功能如下表所示：表4.5 1602的引脚图引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3VO液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。6EE（或EN）端为使能（enable）端，下降沿使能。7DB0底4位三

38、态、 双向数据总线 0位（最低位）8DB1底4位三态、 双向数据总线 1位9DB2底4位三态、 双向数据总线 2位10DB3底4位三态、 双向数据总线 3 位11DB4底4位三态、 双向数据总线 4位12DB5底4位三态、 双向数据总线 5位13DB6底4位三态、 双向数据总线 6位14DB7高4位三态、双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光电源正极16BLK背光电源负极4.2 AT89C524.2.1 主要性能参数（1）与MCS51产品指令和引脚完全兼容；（2）8k字节可重擦写Flash 闪速存储器；（3）1000次擦写周期；（4）全静态操作：0Hz24MHz；

39、（5）三级加密程序存储器；（6）2568字节内部RAM；（7）32个可编程I/O 口线；（8）3个16位定时/计数器；（9）8个中断源；（10）可编程串行UART通道；（11）低功耗空闲和掉电模式。4.2.2 功能特性概述AT89C52提供以下标准功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM

40、中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。（1）VCC：电源电压；（2）GND：接地；（3）P0口：是一组 8 位漏极开路型双向 I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节。校验时，要求外接上拉电阻。（4）P1口：是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）

41、4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）参见表4.6。表4.6 P1.0和P1.1的第二功能引脚号功能特性P1.0T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX（定时/计数器2捕获/重装载触发和方向控制）（5）P2口：是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻

42、辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号；（6）P3口：是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时

43、，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口外，更重要的用是它的第二功能，参见表4.7。表4.7 P3口第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据储存器写选通）P3.7RD（外部数据储存器读选通）（7）RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。（8）ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位

44、字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。（9）PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN

45、有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。（10）EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。（11）XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。（12）XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。图4.6 AT89C52的框架图

46、4.2.3 特殊功能寄存器在AT89C52片内存储器中，80H-FFH共128个单元为特殊功能寄存器（SFE），SFR的地址空间映象如表4-9所示。并非所有的地址都被定义，从80HFFH共128个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。表4.8 AT89C52SFR映像及复位状态AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0和定时/计数器1外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2的

47、控制和状态位位于T2CON（见表4-8），寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2在16位捕获方式或16位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。表4.6 定时/计数器2控制寄存器T2CONT2CON地址=0C8H 复位值=0000 0000BTF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL76543210符号功 能TF2定时器2溢出标志位。必须软件清“0”。RCLK=1或TCLK=1时，TF2不用置位。EXF2定时器2外部标志位。EXEN2=1时，T2EX上的负跳变而出现捕捉或重载时，EXF2会被硬件置位。定时器2打开，EXF2=1时，将引导CPU执行定时器2中断程

48、序。EXF2必须如见清“0”。在向下/向上技术模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中断。RCLK串行口接收数据时钟标志位。若RCLK=1，串行口将使用定时器2溢出脉冲作为串行口工作模式1和3的串口接收时钟；RCLK0，将使用定时器1计数溢出作为串口接收时钟。TCLK串行口发送数据时钟标志位。若TCLK=1，串行口将使用定时器2溢出脉冲作为串行口工作模式1和3的串口发送时钟；TCLK0，将使用定时器1计数溢出作为串口发送时钟。EXEN2定时器2外部允许标志位。当EXEN2=1时，如果定时器2没有用作串行时钟，T2EX（P1.1）的负跳变见引起定时器2捕捉和重载。若EXEN20，定时器2将视T2

49、EX端的信号无效TR2开始/停止控制定时器2。TR2=1，定时器2开始工作C/T2定时器2定时/计数选择标志位。C/T20，定时；C/T21，外部事件计数（下降沿触发）CP/RL2捕捉/重载选择标志位。当EXEN2=1时，CP/RL21，T2EX出现负脉冲，会引起捕捉操作；当定时器2溢出或EXEN2=1时T2EX出现负跳变，都会出现自动重载操作。CP/RL20将引起T2EX的负脉冲。当RCKL=1或TCKL1时，此标志位无效，定时器2溢出时，强制做自动重载操作。（1）中断寄存器AT89C52有6个中断源，2个中断优先级，IE寄存器控制各中断位，IP寄存器中6个中断源的每一个可定为2个优先级。（

50、2）定时器2寄存器寄存器T2CON和T2MOD包含定时器2的控制位和状态位（如表4-8所示），寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。4.2.4 存储器结构MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。（1）程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89S52，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址0000H1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000HFFFFH。（2）数据存储器：AT89C52有256个字节的内部RAM，80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是

51、重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0A0H（即P2口）地址单元：MOV0A0H，#data间接寻址指令访问高128字节RAM，例如，下面的间接寻址指令中，R0的内容为0A0H，则访问数据字节地址为0A0H，而不是P2口（0A0H）。MOVR0，#data堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128位数据RAM亦可作为堆栈区使

52、用。4.2.5 看门狗定时器WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器（WDTRST）构成。WDT在默认情况下无法工作；为了激活WDT，户用必须往WDTRST寄存器（地址：0A6H）中依次写入01EH和0E1H。当WDT激活后，晶振工作，WDT在每个机器周期都会增加。WDT计时周期依赖于外部时钟频率。除了复位（硬件复位或WDT溢出复位），没有办法停止WDT工作。当WDT溢出，它将驱动RSR引脚一个高个电平输出。（1）WDT的使用为了激活WDT，用户必须向WDTRST寄存器（地址为0A6H的SFR）依次写入0E1H和0E1H。当WDT激活后

53、，用户必须向WDTRST写入01EH和0E1H喂狗来避免WDT溢出。当计数达到8191（1FFFH）时，13位计数器将会溢出，这将会复位器件。晶振正常工作、WDT激活后，每一个机器周期WDT都会增加。为了复位WDT，用户必须向WDTRST写入01EH和0E1H（WDTRST是只读寄存器）。WDT计数器不能读或写。当WDT计数器溢出时，将给RST引脚产生一个复位脉冲输出，这个复位脉冲持续96个晶振周（TOSC），其中TOSC=1/FOSC。为了很好地使用WDT，应该在一定时间内周期性写入那部分代码，以避免WDT复位。（2）掉电和空闲方式下的WDT在掉电模式下，晶振停止工作，这意味这WDT也停止了

54、工作。在这种方式下，用户不必喂狗。有两种方式可以离开掉电模式：硬件复位或通过一个激活的外部中断。通过硬件复位退出掉电模式后，用户就应该给WDT喂狗，就如同通常AT89S52复位一样。通过中断退出掉电模式的情形有很大的不同。中断应持续拉低很长一段时间，使得晶振10稳定。当中断拉高后，执行中断服务程序。为了防止WDT在中断保持低电平的时候复位器件，WDT直到中断拉低后才开始工作。这就意味着WDT应该在中断服务程序中复位。为了确保在离开掉电模式最初的几个状态WDT不被溢出，最好在进入掉电模式前就复位WDT。在进入待机模式前，特殊寄存器AUXR的WDIDLE位用来决定WDT是否继续计数。默认状态下，在

55、待机模式下，WDIDLE0，WDT继续计数。为了防止WDT在待机模式下复位AT89S52，用户应该建立一个定时器，定时离开待机模式，喂狗，再重新进入待机模式。4.2.6 定时器2定时器2是一个16位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2位选择。定时器2有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON的控制位来选择，参见表4.7。表4.7 定时器2工作方式RCLK+TCLKCP/RL2TR2MODE00116-bit Auto-rload01116-bit Cupture1X1

56、Baud rate generaterXX0（Off）定时器2由两个8位寄存器TH2和TL2组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2寄存器的值加1，由于一个机器周期由12个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。在计数工作方式时，当T2引脚上外部输入信号产生由1至0的下降沿时，寄存器的值加1，在这种工作方式下，每个机器周期的5SP2期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为1，而在下一个机器周期中采到的值为0，则在紧跟着的下一个周期的S3P1期间寄存器加1。由于识别1至0的跳变需要2个机器周期（24个振荡周期），因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少被采样一次。（1）自动重载当定时器2工作于16位自动重载模式，可对其编程实现向上计数或向下计数。这一功