沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計設(shè)計題目：家居溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計系別：自控系學(xué)生姓名：顧亞輝指導(dǎo)老師：祝尚臻班級:測控本101學(xué)號：2010312113職稱：講師起止日期：2013年3月11日起一至2013年3月22日沈陽工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計題目家居溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計系別自控系班級測本101學(xué)生姓名顧亞輝學(xué)號2010312113指導(dǎo)教師祝尚臻職稱講師課程設(shè)計進(jìn)行地點：實訓(xùn)F430任務(wù)下達(dá)時間：2013年3月8日起止日期：2013年3月11日起——至2013年3月22日止教研室主任年月日批準(zhǔn)課程設(shè)計題目家居溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計家居溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計成績評定表系部：自控系班級：測控本101學(xué)生姓名:顧亞輝指導(dǎo)教師評審意見評價內(nèi)容具體要求權(quán)重評分加權(quán)分論證獨立查閱文獻(xiàn)，制定課程設(shè)計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設(shè)計工作。0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，工作量飽滿，0.25432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，書寫工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評審成績（加權(quán)分合計乘以12）分加權(quán)分合計指導(dǎo)教師簽名：年月曰評閱教師評審意見評價內(nèi)容具體要求權(quán)重評分加權(quán)分查文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)有廣泛性，有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權(quán)分合計乘以8）分加權(quán)分合計評閱教師簽名：年月曰課程設(shè)計總評成績分iii中文摘要地球上因為有了溫度和水的存在，人類才能生存，但到底多高的溫度和濕度才適合人類的生存呢？這就需要用儀器來測量了，正是在這種情況下測溫濕儀應(yīng)運(yùn)而生。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，普通電路已經(jīng)無法滿足日常生活及工業(yè)的控制要求，這就要求測溫濕的技術(shù)要適應(yīng)市場的需求，要求的功能越來越強(qiáng)大，從單一的功能到多功能循環(huán)檢測，就是能多路檢測溫度，利用傳感器完成溫度數(shù)據(jù)的采集，然后經(jīng)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理，把檢測的溫濕度在顯示屏上顯示出來當(dāng)前的溫度，并設(shè)有一定的量程，超過量程就會發(fā)出報警。因此，家居溫度監(jiān)測正是順應(yīng)而生。本設(shè)計是一個基于單片機(jī)控制，為滿足家居溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，給出了了系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。該系統(tǒng)采用C8051單片機(jī)為核心控制芯片，采用溫度傳感器AD590和濕度傳感器HS1100進(jìn)行測量，可實現(xiàn)對溫濕度參數(shù)的測量，顯示，報警。關(guān)鍵詞：溫濕度測量；C8051；AD590；HS1100；關(guān)鍵字：單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換監(jiān)測溫濕度目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"課程設(shè)計要求61.1設(shè)計主要內(nèi)容及要求61.1.1設(shè)計目的：6\o"CurrentDocument"基本要求6\o"CurrentDocument"發(fā)揮部分6\o"CurrentDocument"1.2對設(shè)計論文撰寫內(nèi)容、格式及字?jǐn)?shù)的要求6\o"CurrentDocument"1.3時間進(jìn)度安排7\o"CurrentDocument"課程設(shè)計思路8\o"CurrentDocument"設(shè)計方案及元件選擇93.1設(shè)計的主要內(nèi)容及參數(shù)要求9基本要求9\o"CurrentDocument"參數(shù)要求93.2傳感器的選擇9\o"CurrentDocument"溫度傳感器9濕度傳感器10\o"CurrentDocument"信號傳輸通道10\o"CurrentDocument"硬件設(shè)計電路124.1信號采集部分電路設(shè)計12\o"CurrentDocument"4.1.1溫度信號采集124.1.2濕度信號采集134.2信號處理部分電路設(shè)計15報警電路15\o"CurrentDocument"顯示電路16信號分析部分電路設(shè)計17C8051單片機(jī)性能介紹17\o"CurrentDocument"復(fù)位電路20\o"CurrentDocument"晶振電路21\o"CurrentDocument"電源穩(wěn)壓電路22\o"CurrentDocument"軟件設(shè)計23\o"CurrentDocument"軟件流圖23程序代碼24總結(jié)28\o"CurrentDocument"致謝29\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)30\o"CurrentDocument"附錄311課程設(shè)計要求1.1設(shè)計主要內(nèi)容及要求1.1.1設(shè)計目的:（1）了解溫濕度檢測和控制技術(shù)的基本知識以及電工電子學(xué)、單片機(jī)、傳感器等相關(guān)技術(shù)。（2）初步掌握常用測溫、測濕方法的特點和應(yīng)用場合，并選擇恰當(dāng)方法應(yīng)用于本設(shè)計。（3）通過學(xué)習(xí)，具體掌握所選擇測溫、測濕方法和相關(guān)傳感器的使用特點和方法。1.1.2基本要求（1）通過c8051f020單片機(jī)編程來實現(xiàn)溫濕度的實時顯示，具有超量程報警裝置。（2）要求設(shè)計相關(guān)的硬件電路，選擇合適的傳感器、控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)。（3）要有相應(yīng)的控制算法（軟件流程圖）。1.1.3發(fā)揮部分自由發(fā)揮1.2對設(shè)計論文撰寫內(nèi)容、格式及字?jǐn)?shù)的要求1）課程設(shè)計論文是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計成果的載體，一般不應(yīng)少于3000字。2）學(xué)生應(yīng)撰寫時應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。3）論文要求打印，打印時按《沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范》的要求4）課程設(shè)計論文裝訂順序為：封面、任務(wù)書、成績評審意見表、中文摘要和關(guān)鍵詞、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。

1.3時間進(jìn)度安排順序階段日期計劃完成內(nèi)容備注12013.3.11講解主要設(shè)計內(nèi)容，安排學(xué)生查閱資料打分22013.3.12檢查任務(wù)框圖的設(shè)計情況打分32013.3.13檢查整個設(shè)計理論方面的準(zhǔn)備情況打分42013.3.14指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行傳感器的選擇打分52013.3.15進(jìn)程傳感器及測量電路的硬件電路設(shè)計打分62013.3.18講解原理圖的繪制要求打分72013.3.19檢查原理圖完成情況，講解及糾正錯誤打分82013.3.20檢查流程圖的繪制及報告的書寫要求打分92013.3.21布置答辯打分102013.3.22答辯、寫報告打分2課程設(shè)計思路本次課程設(shè)計主要是利用單片機(jī)編程來控制家具溫濕度監(jiān)測電路，主要利用的儀器有C8051芯片，然后利用編成軟件SiliconLaboratoriesIDE來編寫程序，功能是實現(xiàn)家居溫濕度測量，然后通過測量電路和單片機(jī)來只能控制溫濕度，并帶有越限報警的功能，當(dāng)超過設(shè)定的溫濕度就會反應(yīng)，提示溫度超標(biāo)。程序主要測量電路、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理電路組成。該系統(tǒng)采用C8051單片機(jī)為核心控制芯片，采用溫度傳感器AD590和濕度傳感器HS1100進(jìn)行測量，可實現(xiàn)對溫濕度參數(shù)的測量，顯示，報警。本設(shè)計要實現(xiàn)的功能是：實時顯示當(dāng)前環(huán)境的溫濕度，并且允許用戶設(shè)定溫濕度閾值，當(dāng)環(huán)境溫濕度超過閾值時，系統(tǒng)會以蜂鳴器鳴響的方式進(jìn)行報警提示。依據(jù)功能設(shè)定，本系統(tǒng)主要分為以下三個模塊：采集部分：溫度，濕度數(shù)據(jù)的采集。分析部分：單片機(jī)對采集到信號進(jìn)行分析，處理。處理部分：顯示器，報警器輔助部分：這部分包括，穩(wěn)壓電源電路，晶振電路，復(fù)位電路關(guān)鍵詞：溫濕度測量；C8051；AD590；HS1100；3設(shè)計方案及元件選擇3?1設(shè)計的主要內(nèi)容及參數(shù)要求3.1.1基本要求設(shè)計一個溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)，適用于家居監(jiān)測。以C8051單片機(jī)為控制部分；選擇合適的溫度傳感器和濕度傳感器作為測量元件；能實時顯示溫度和濕度參數(shù)；設(shè)定好上下限后，當(dāng)溫濕度超過限度，報警。3.1.2參數(shù)要求本設(shè)計是應(yīng)用于室內(nèi)測量，對參數(shù)要求不是太苛刻。可做如下要求:溫度：-30°C-+40°C誤差：±0.5°C濕度：1%-100%RH誤差：土1%RH3.2傳感器的選擇3.2.1溫度傳感器方案1：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻傳感器的電阻與溫度之間具有優(yōu)異的線性和穩(wěn)定性。這類傳感器主要用于要求高精度、經(jīng)久耐用和長斯穩(wěn)定性的工業(yè)環(huán)境中。現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、竦等熱電阻，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)。缺點是價格貴，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。方案2：采用AD590溫度傳感器，它的測溫范圍在-55C?+150C之間，而且精度高。M檔在測溫范圍內(nèi)非線形誤差為±0.3C。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞，使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便，接口也很簡單。作為電流輸出型傳感器的一個特點是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力，AD590的測量信號可遠(yuǎn)傳百余米。綜合比較方案1與方案2,方案2更為適合于本設(shè)計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。3.2.2濕度傳感器方案1：采用HOS-201濕敏傳感器。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ?1KHZ,測量濕度范圍為0?100%RH,工作溫度范圍為0?50°C，阻抗在75%RH(25°C)時為1MQ。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。方案2：采用HM1500濕度傳感器。線性電壓輸出式集成濕度傳感器HM1500采用獲得專利的濕敏電容HS1101設(shè)計制造，其濕度測量范圍為5%?99%(相對濕度);相對濕度精度為3%；工作溫度為-30?+60C；工作濕度范圍為0?100%(相對濕度)；供電電壓為5V(最大電壓DC16V)；可輸出DC電壓為1?4V；響應(yīng)時間為5s，適用于工業(yè)級場合。方案3：采用HS1100/HS1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。具有完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，響應(yīng)時間快速，專門設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸(HS1100)和側(cè)面接觸(HS1101)兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在1%-100%RH范圍內(nèi)；電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH；響應(yīng)時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04pF/C，可見精度是較高的。凹綜合比較方案一，方案二和方案三，方案一雖然滿足精度及測量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時具有良好的線性，其工作電壓為交流1V以下，實現(xiàn)叫困難，而且還不能在系統(tǒng)要求的溫度條件下工作，方案二測量精度不符合設(shè)計系統(tǒng)要求。因此，我們選擇方案三來作為本設(shè)計的濕度傳感器。3.3信號傳輸通道在本設(shè)計系統(tǒng)中，溫度輸入信號為多路的模擬信號，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。方案1、采用多路并行模擬量輸入通道這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點為：可以根據(jù)各輸入量測量的要求選擇不同性能檔次的器件。硬件復(fù)雜，故障率高。軟件簡單，各通道可以獨立編程。方案2、采用多路分時的模擬量輸入通道這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點為：。處理速度慢。硬件簡單，成本低。軟件比較復(fù)雜。

綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計系統(tǒng)對于模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬件簡單的突出優(yōu)點，所以選擇方案二作為信號的輸入通道。圖例如下：多路并行模擬量輸入通道多路分時的模擬量輸入通道4硬件設(shè)計電路4.1信號采集部分電路設(shè)計4.1.1溫度信號采集AD590傳感器的主要特性：AD590溫度傳感器是電流型溫度傳感器，通過對溫度的測量可得到所需要的電流值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測量電路，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V+；2腳為電流輸出端I0;3腳為管殼，一般不用。1、流過器件的電流（心）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：【「門=川AK式中：七——流過器件（AD590）的電流，單位HA。T——熱力學(xué)溫度，單位K。2、AD590的測溫范圍-55°C?+150°C。3、AD590的電源電壓范圍為4V-30V。電源電壓可在4V-6V范圍變化，電流ZT變化1hA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。4、輸出電阻為710MQ。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55C?+150C范圍內(nèi)，非線形誤差±0.3C。溫度測量電路圖3-1是AD590用于測量熱力學(xué)溫度的基本電路。在被測溫度一定時，AD590相當(dāng)于一個恒流源，把它和5?30V的直流電源相連，并在輸出端串接一個40k。的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時電阻兩端將會有1mV/K的電壓信號。因為流過傳感器的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻氣和電位器R2的電阻之和為40k。時，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對電路進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V0=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只保證在0C或25C附近有較高的精度。AD誠AJ）頑AD誠AJ）頑O?AM?AD590應(yīng)用電路如圖3-1所示，電位器R2用于調(diào)整零點，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。調(diào)整方法如下：在0°C時調(diào)整R2,使輸出V0=0，然后在100°C時調(diào)整R4使V0=100mV。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0C時，V0=0mV,100C時V0=100mV為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗。例如，若室溫為25C，那么V0應(yīng)為25mV。冰水混合物是0C環(huán)境，沸水為100C環(huán)境。4.1.2濕度信號采集HS1100傳感器的主要特性HS1100/HS1101電容傳感器具有完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，響應(yīng)時間快速的特點，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。其測量的范圍相對濕度在1%--100%RH內(nèi)，電容量由16pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH，響應(yīng)時間小于5S；溫度系數(shù)為0.04pF/C。可見精度是較高的。濕度測量電路HS1100/HS1101電容傳感器在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)易于接受的信號，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；另一種是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號，可直接被計算機(jī)所采集。[18]頻率輸出的555測量振蕩電路如圖3-3所示。集成定時器555芯片外接電阻R4、R2與濕敏電容C，構(gòu)成了對濕敏電容C的充電回路。7端通過芯片內(nèi)部的品體管對地短路又構(gòu)成了對濕敏電容C的放電回路，并將引腳2、6端相連引入到片內(nèi)比較器，便成為一個典型的多諧振蕩器，即方波發(fā)生器。另外，R3是防止輸出短路的保護(hù)電阻，R1用于平衡溫度系數(shù)。[19]頻率輸出的555振蕩電路該振蕩電路兩個暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下：首先電源Vcc通過R4、R2向濕敏電容C充電，經(jīng)充電時間后，Uc達(dá)到芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，此時輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)放電時間后，Uc下降到比較器的低觸發(fā)電平，此時輸出引腳3端又由低電平突降為高電平，如此翻來覆去，形成方波輸出。其中，充放電時間為T充就C(R4+R2)ln2T放電=CR2ln2因而，輸出的方波頻率為f=1/(T,+T)=1/[C(R+2R)ln2]充電放電42可見，空氣濕度通過555測量電路就轉(zhuǎn)變?yōu)榕c之呈反比的頻率信號，表3-1給出了其中的一組典型測試值。4.2信號處理部分電路設(shè)計4.2.1報警電路本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。如圖3.2所示。蜂鳴器額定電流^30Ma,而對于AT89S51單片機(jī)，P3口的灌電流為15mA,由此可見，僅靠單片機(jī)的P3口電流是不能驅(qū)動蜂鳴器的，必須使用品體管放大電路，為了使單片機(jī)的功率更小，所以使用PNP型品體管，當(dāng)外部環(huán)境的溫度或者濕度超過預(yù)設(shè)值的時候，基級變?yōu)榈碗娖剑澍Q器導(dǎo)通鳴叫。報警電路圖4.2.2顯示電路在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生，它已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，比方在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，它是目前工控系統(tǒng)中使用最廣泛的液晶屏之一，由于它顯示的質(zhì)量高，電路圖如圖3.4所示，1602字符型液晶模塊是點陣型液晶，驅(qū)動方便，經(jīng)過編程后顯示內(nèi)容多樣化顯示部分電路圖

5信號分析部分電路設(shè)計5?1C8051單片機(jī)性能介紹單片機(jī)圖8051系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是各種邏輯單元及其之間的互連構(gòu)成的。主要包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，8051系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架示意圖，如圖3.11所示。

逋道。驅(qū)動器通道￡驅(qū)動器通道1鎖存器I通道1驅(qū)動器IOSCKTAL1'HDH'KTAL2緩沖器”定時和指令逋道。驅(qū)動器通道￡驅(qū)動器通道1鎖存器I通道1驅(qū)動器IOSCKTAL1'HDH'KTAL2緩沖器”定時和指令控制謖輯寄存器《程序計數(shù)器｛并序序I4并用日日；P1.0—P1.7P3.0—P3.7nuP0.0~P0.7P2.0—P2.7：『『『『『『『!:程序地址寄存器堆棧指針中斷、串行口

定時器謖輯主要性能參數(shù)：與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容8k字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash閃速存儲器1000次擦寫周期4.0-5.5V的工作電壓范圍全靜態(tài)工作模式：0Hz-33MHz三級程序加密鎖128*8字節(jié)內(nèi)部RAM32個可編程I/O口線⑼2個16位定時/計數(shù)器6個中斷源全雙工串行UART通道(12)低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑摸喚醒系統(tǒng)看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針口］中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，51系列單片機(jī)是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，它能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼。CPU主要由算術(shù)邏輯部件，控制器和專用寄存器三部分電路組成。它負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：數(shù)據(jù)存取器(RAM)可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個。程序存儲器（ROM）：程序存取器（ROM）用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格等。8051共有4096個8位掩膜ROM。定時/計數(shù)器：定時/計數(shù)器用于硬件的定時或計數(shù)。8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，也可產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出（I/O）口：單片機(jī)的并行輸入輸出（I/O）口主要用于和外部設(shè)備進(jìn)行通信，以便于處理外部的輸入和將運(yùn)算結(jié)果反饋到外部設(shè)備。8051共有4組8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：全雙工串行口主要用于與其他設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送。8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容［8】。管腳說明：8051系列單片機(jī)采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，它們的引腳配置如圖3-2所示，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個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，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，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，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，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，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，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，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3□:P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個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，如下表所示：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（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。5?2復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位的原理是在時鐘電路開始工作后，在單片機(jī)的RST引腳施加24個時鐘振蕩脈沖（即兩個機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可以實現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位期間，單片機(jī)的ALE引腳和\P\S\E\N引腳均輸出高電平。當(dāng)RST引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖胶螅瑔纹瑱C(jī)便從0000H單元開始執(zhí)行程序。在實際應(yīng)用中，一般采用既可以手動復(fù)位，又可以上電復(fù)位的電路，這樣可以人工復(fù)位單片機(jī)系統(tǒng)，這種電路如圖3.13復(fù)位部分所示。上電復(fù)位電路部分的原理也是RC電路的充放電效應(yīng)。除了系統(tǒng)上電的時候可以給RST引腳一個短暫的高電平信號外，當(dāng)按下按鍵開關(guān)的時候，VCC通過一個高電阻連接到RST引腳，給RST一個高電平，按鍵松開的時候，RST引腳恢復(fù)為低電平，復(fù)位完成。5.3晶振電路時鐘電路是用于產(chǎn)生單片機(jī)正常工作時所需要的時鐘信號。單片機(jī)內(nèi)部包含有一個振蕩器，可以用于CPU的時鐘源。另外也可以采用外部振蕩器，由外部振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號來供內(nèi)部CPU運(yùn)行使用。內(nèi)部時鐘模式內(nèi)部時鐘模式是采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩器來工作的模式。51系列單片機(jī)內(nèi)部包含有一個高增益的單級反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別為片內(nèi)放大器的輸入端口和輸出端口,其工作頻率為0?33MHz。當(dāng)單片機(jī)工作于內(nèi)部時鐘模式的時候，只需在XTAL1引腳和XTAL2引腳連接一個品體振蕩器或陶瓷振蕩器，并聯(lián)兩個電容后接地即可，如圖3-6所示。使用時對于電容的選擇有一定得要求，具體如下：A當(dāng)外接品體振蕩器的時候，電容值一般選擇C1=C2=30±10pF；B當(dāng)外接陶瓷振蕩器的時候，電容值一般選擇C1=C2=40±10pF。在實際電路設(shè)計時，盡量保證外接的振蕩器和電容盡可能接近單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳，這樣可以減少寄生電容的影響，使振蕩器能夠穩(wěn)定可靠地為單片機(jī)提供時鐘信號。外部時鐘模式外部時鐘模式是采用外部振蕩器產(chǎn)生時鐘信號，直接提供給單片機(jī)使用。對于不同的結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，外部時鐘信號接入的方式有所不同。對于普通的8051單片機(jī)，外部時鐘信號由XTAL2引腳接入后直接送到單片機(jī)內(nèi)部的時鐘信號發(fā)生器，而引腳XTAL1則應(yīng)直接接地。這里需要注意，由于XTAL2引腳的邏輯電平不是TTL信號，因此外接一個上拉電阻。對于CMOS型的80C51,80C52,AT89S52等單片機(jī)，和普通的8051不同的是其內(nèi)部的時鐘信號取自于反相放大器的輸入端。因此外部的時鐘信號應(yīng)該接到單片機(jī)的XTAL1引腳，而XTAL2引腳懸空即可。根據(jù)實際應(yīng)用，我們選擇內(nèi)部時鐘電路，外接頻率12.000MHz的晶體振蕩器，選擇兩個電容值為30pF的陶瓷電容。

5.4電源穩(wěn)壓電路電源穩(wěn)壓電路由變壓器T1,橋式整流器BRIDGE1濾波電容和集成穩(wěn)壓電路組成。變壓器T1用于將220交流電壓裝換為5V低壓交流電壓。整流電路用于將低壓交流電整流為全波直流脈動電壓。該全波直流脈動電壓經(jīng)過二極管D1，與電容C1，C2相連，形成了較平滑的直流電壓。該直流電壓送入傘端穩(wěn)壓器U1的輸入端，輸出端形成5V電壓，共單片機(jī)和其他電路使用。電容C3,C4起到濾波作用。6.1軟件流圖6軟件設(shè)計程序代碼$INCLUDE(C8051F020.INC)ORGMOVRETAMX0SL,#01H0000H;ADC02:MOV60H,#02HLJMPMAINMOVAMX0SL,#02HORG0093HRETLJMPINT6ADC03:MOV60H,#03HORG009BHMOVAMX0SL,#03HLJMPINT7RETORG100HINT6:MOV70H,#10HPORT:CLRAMOV71H,#10HMOVXBR0,AMOV72H,#10HMOVP74OUT,#0F0HMOV73H,#10HRETMOVP3IF,#00HADC00:MOV60H,#00HRETIMOVAMX0CF,#00HINT7:ORLEIE2,#30HMOVAMX0SL,#00HMOVP3IF,#00HMOVADC0CF,#58HSETBEAMOVREF0CN,#03HLCALLADC00MOVADC0CN,#0C0HRETLCALLXUNHUANADC01:MOV60H,#01HRETIXUNHUAN:MOV70H,#05HMOV71H,#05HMOV72H,#05HMOV73H,#05HRETSYSCLK:MOVOSCICN,#05HRETMAIN:MOVWDTCN,#0DEHMOVWDTCN,#0ADHLCALLSYSCLKLCALLPORTORLEIE2,#30HMOVP3IF,#00HSETBEALCALLADC00LCALLXUNHUANCL:DJNZ70H,N0MOV70H,#01

DJNZ71H,N1MOV71H,#01DJNZ72H,N2MOV72H,#01DJNZ73H,N3LCALLXUNHUANLJMPCLN3:LCALLADC03LJMPSSN2:LCALLADC02LJMPSSN1:LCALLADC01LJMPSSN0:LCALLADC00SS:LCALLLCDSETBAD0BUSYJNBAD0INT,$CLRAD0INTMOVA,ADC0HMOV30H,AMOVA,ADC0LMOV31H,AHEX2BCD:CLRAMOV41H,AMOV40H,AMOV39H,AMOV38H,AMOV37H,AMOVR5,#16H2B:CLRCMOVA,51HRLCAMOV51H,AMOVA,50HRLCAMOV50H,AMOVA,41HADDCA,41HDAAMOV41H,AMOVA,40HADDCA,40HDAAMOV40H,A

MOVA,39HADDCA,39HMOV39H,ADJNZR5,H2BMOVA,41HMOVB,#16DIVABMOV38H,AMOV37H,BMOVA,39HMOV41H,AMOVA,40HMOVB,#16LCD:DIVABLCD:DIVABMOV40H,AMOV39H,BLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYAJMPCLLJMP$LCALLDELAYMOVP7,#38HMOVP6,#01HMOVP6,#00HLCALLDELAYMOVP7,#0EHMOVP6,#01MOVP6,#00LCALLDELAYMOVP7,#06MOVP6,#01DELAY1:MOVLCALLMOVMOVMOVLCALLRETDELAY:DELY0:DELY1:P6,#00MOVLCALLMOVMOVMOVLCALLRETDELAY:DELY0:DELY1:P6,#00DELAYP7,#01P6,#01P6,#00DELAYMOVR7,#01HMOVR6,#80HMOVR5,#00HDJNZR5,$LCDXIAN1:LCALLXULIE1LCALLGGLCALLGGMOVA,41HADDA,#30HCJNEA,#30H,D1SJMPD2D1:LCALLLCD_XIAN4SJMPLOOPD2:LCALLLCD_XIAN2LCALLLCD_XIAN3：LOOP:CLRCYMOVA,40HCJNEA,#02H,LOPLOP:JNCBJJCLOP1LOP1:CJNEA,#01H,LOP2LOP2:JNCHYJCLOP3LOP3:MOVA,39HCJNEA,#05H,LOP4LOP4:JNCHYJCBJRETBJ:MOVXBR2,#40HMOVP1MDOUT,#0FFHCLRP0.0CLRP0.1CLRP0.2CLRP3.5RETXULIE1:MOVA,60HADDA,#30HMOVP7,AMOVP6,#05End總結(jié)兩周的課程設(shè)計終于結(jié)束了。在這兩周的時間里，我學(xué)到了很多。通過這兩周的課設(shè)，我學(xué)到了更多單片機(jī)技術(shù)方面的知識，所學(xué)的課本知識也更加扎實。除此之外，我還從中體會到了這門課的趣味性。在做課程設(shè)計時，根據(jù)自己的思路與想法，我先編寫出了各個模塊的程序，然后根據(jù)題目所給的要求，反復(fù)進(jìn)行編程并不斷修改程序，最終完成了總程序。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識