基于单片机的温湿度监测系统毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的温湿度监测系统毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

钟电路等部分组成。 中央处理器 CPU 中央处理器 CPU 是单片机的核心。 是计算机的控制指挥中心。 同一般微机的CPU类似。 AT89C51单片机内部 CPU包括控制器和运算器两部分。 如图 21AT89C51单片机内部结构简化框图。 运算器 AT89C51 运算器电路以算术逻辑单元 ALU 为核心。 有累加器 ACC、寄存器 B、暂存器 暂存器 程序状态寄存器 PSW 和布尔处理机共同组成。 它主要完成数据的算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传输等操作。 运算结果的状态 由程序寄存器 PSW 保存。 算术逻辑单元 ALU 与累加器 ACC、寄存器 B 算术逻辑单元 ALU 不但能完成 8 位二进制的加、减、乘、除等算数运算。 而且还能对 8 位变量进行逻辑“与”“或”“异或”循环位移等逻辑运算。 累加器ACC(简称累加器 A) 为一个 8 位寄存器，它是 CPU 中使用最频繁的寄存器。 专门存放操作数或运算结果。 无 锡 职 业 技 术 学 院 15 图 21 AT89C51 单片机内部结构简化框图 程序状态寄存器 程序状态寄存器 PSW 是一个 8 位的状态寄存器。 用于存放标志寄存器。 用于存 放指令执行后的状态，以供程序查询和判别。 PSW 各位的状态通常是在指令执行的过程中自动设置的。 但可以由用户根据需要指令加以改变。 状态寄存器共有进位标志位 CY、辅助进位标志位（或称半进位） AC、用户自定义标志位 F0、工作寄存器组选择位 RS RS0、溢出标志位 OV、奇偶标志位 P。 控制器 控制部件是单片机的神经中枢。 它包括程序计数器 PC、指令寄存器 IR、指令译码器 ID、数据指针 DPTR、堆栈指针 SP、缓冲器和定时器控制电路等。 它先以主振频率为基准发出 CPU 的时序对指令进行译码，然后发出各种控制信 号。 完成一系列定时控制的微操作。 用来协调单片机各部分正常工作。 AT89C51 单片机引脚功能 AT89C51 系列单片机的封装形式有两种：一种是双列直插方式封装；另一种是方形封装。 AT89C51 单片机 40 个引脚及总线结构图如下所示。 其 CMOS 工艺制造的低地功耗芯片也有采用方形封装的。 但为 44 个引脚，其中 4 个引脚是不使用的。 由于 89C51 单片机是高性能的单片机。 同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。 如 图 22 单片机引脚图。 主电源引脚两根： VCC 接 +5V 电源正端； VSS 接 +5V 电源地端。 XTAL1:接外部石英体和微调电源的一端。 XTAL2:接外部晶体和微调电容的另一端。 其中，对用外部时钟时，对于 HMOS 单片机 ,XTAL1 脚接地， XTAL2 脚作为外部振荡信号的输入端。 对 CHMOS 单片机 XTAL1 脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2 脚空不接。 无 锡 职 业 技 术 学 院 16 图 22 单片机引脚图 3. 引脚功能 I\O 引脚共 32 根。 ① PO 口： 统称为 PO 口是 8 位双向 I/O 口线。 P0 口即可作为地址/数据总线使 用，又可作为通用的 I/O 口线。 在不接片外存储器与不扩展 I/O 口时，可作为准双向输入 /输出口。 在接有片外存储器或扩展 I/O 时， P0 口分时复用为低 8 位地址总线和双向数据总线。 ② P1 口： 统称为 P1 口。 是 8 位准双向 I/O 口线。 P1 口作为通用的 I/O 口使用。 ③ P2 口： 统称为 P2 口。 是 8 位准双向 I/O 口线。 P2 口即可作为通用的 I/O 口使用。 也可作为片外存储器的高 8 位地址线。 与 P0 口组成 16位片外存储器单元地址。 ④ P3 口： 统称为 P3 口。 是 8 位准双向 I/O 口 线。 P3 口除作为准双向口使用外。 每个引脚还具有第二功能。 P3 口的每一个引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能， P3 口的第二功能如下表所示： P3 口的第二功能 无 锡 职 业 技 术 学 院 17 RXD 串行口输入 TXD 串行口输出 0IM 外部中断 0 输入 1IM 外部中断 1 输入 T0 定时 /计数器 0 计数输入 T1 定时 /计数器 1 输入 WR 片外 RAM 写选通信号（输出） RD 片外 RAM 读选通信号（输出） 4．控制线 控制线共四根。 ① ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。 ② PSEN 片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。 ③ RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。 ④ EA/VPP 片外程序存储器选用端。 AT89C51 单片机的存储器结构 AT89C51 单片机的存储器物理结 构上分为片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器和片外程序存储器 4 个存储空间。 AT89C51 单片机的并行 I/O 端口 AT89C51 单片机有 4 个 8 位并行 I/O 端口（ P0、 P P P3）每个端口都各有 8 条 I/O 口线，每条 I/O 口线都独立地用作输入输出，在具有片外扩展存储器的系统中， P2 口送出高 8 位地址， P0 口分时送出低 8 位地址和 8 位数据。 各端口的功能不同，结构上也有差异，但是每个端口的 8 位结构是完全相同的。 如图 23 I/O 口位结构图所示。 口。 P0 口是一个三态双向口，可作 为地址 /数据分时复用口，也可作为通用 I/O 接口。 口。 P1 口为准双向口，它在结构上与 P0 口的区别在与输出驱动部分。 无 锡 职 业 技 术 学 院 18 其输出驱动部分由场效应管 V1 与内部上拉电阻组成，当某某位输出高电平时，可以提供上拉电流负载，不必像 P0 口上那样需要外接上拉电阻。 口。 P2 口也为准双向口。 其具有通用 I/O 接口或高 8 位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比 P1 口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关 MUX 和反相器 3. 口。 P3 口的输出驱动由与非门 3 和 V1 组成，比 P0、 P P2 口结构多了一个缓冲器 口除了可为通用准双向 I/O 接口外，每一根线还具有第二功能。 （ a） P0 口结构 （ b） P1 口结构 （ c） P2 口结构 （ d） P3 口结构 图 23 I/O 口位结构图 AT89C51 单片机时钟电路及时序 AT89C51 单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一种是内部方式，一种是外部方式。 图 2 25 所示。 无 锡 职 业 技 术 学 院 19 AT89C51 单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。 即单字节单机器周 期指令、单字节双机器周期指令、单字节四机器周期指令，双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和三字节双机器周期指令。 图 24 内部方式时钟电路 图 25 外部方式时钟电路 复位电路 复位是通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初值状态的操作，AT89C51 单片机在时钟电路工作以后，在 RST/VPD 端持续给出两个机器周期的高电平就可以完成复位操作。 复位分为上电复位和按键手动复位两种方式。 AT89C51单片机复位状态如下表所示 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P1 OFFH IP XXX00000B IE 0XX00000B TMOD 00H TCON 00H TL0、 TL1 00H TH0、 TH1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON 0XXX0000B AT89C51 单片机的指令系统 控制计算机与操作的指令是一组二进制编码，称之为机器语言。 计算机只能识别和执行机器语言指令。 AT89C51 单片机指令与指令系统共有 111 条指令，从无 锡 职 业 技 术 学 院 20 功能上可分成数据传输类指令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、程序控制转移类指令和位操作指令五大类。 3 DS18B20 温度传感器 DS18B20 温度传感器的性能特点 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被 测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。 DS18B20的性能特点如下： ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； ●多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； ●无须外部器件； ●可通过数据线供电，电压范围为 ~； ●零待机功耗； ●温度以９或１２位数字； ●用户可定义报警设置； ●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； DS18B20 温度传感器的内部结构框图及设置 DS18B20 采用３脚 PR－ 35封装或８ 脚 SOIC 封装，其内部结构框图如图 31所示。 I/O C 64 位 ROM 和 单 线 接 口 高速缓存 存储器与控制逻 辑 温度传感器 高温 触发器TH 低温触发器 TL 配置寄存器 8位 CRC发生器 Vdd 无 锡 职 业 技 术 学 院 21 图 31 DS18B20 内部结构 64 位 ROM 的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后８位是前面 56 位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。 温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。 高速暂存 RAM 的结构为８字节的存储器，结构如图 32 所示。 头２ 个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。 第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。 DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。 该字节各位的定义如图 3 所示。 低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式， DS18B20 出厂时该位被设置为０，用户要去改动， R1 和Ｒ 0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。 无 锡 职 业 技 术 学 院 22 TM R1 1R0 1 1 1 1 .... 图 32 DS18B20 字节定义 由表 33 可见， DS18B20 温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数 据转换时间越长。 因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。 第９字节读出前面所有８字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当 DS18B20 接收到温度转。