基于单片机的空气湿度检测系统设计

基于单片机的空气湿度检测系统设计内容摘要：

模拟输入中的一路 ALE：地址锁 存允许信号，输入，高电平有效。 START： A／ D 转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： A／ D 转换结束信号，输出，当 A／ D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当 A／ D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 Vcc：电源，单一＋ 5V。 GND：地。 本科生毕业设计（论文） 8 内部结构 ： ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A／ D 转换器，内部结构如图 所示，它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8 位开关树型 D／ A 转换器、逐次逼近 图 ADC0809内部结构图 A/D 转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。 数据传送的关键问题是如何确认 A/D 转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。 为此可采用下述三种方式。 a 定时传送方式 ： 对于一种 A/D 转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已 知的和固定的。 例如 ADC0809 转换时间为 128μs，相当于 6MHz 的 MCS51 单片机共 64 个机器周期。 可据此设计一个延时子程序， A/D 转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 b 查询方式 ： A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如 ADC0809 的 EOC 端。 因此可以用查询方式，测试 EOC 的状态，即可却只转换是否完成，并接着进行数据传送。 c 中断方式 ： 把表明转换完成的状态信号（ EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数EOC 8 路 模 拟 开 关 IN7 IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0 START CLOCK A/D 转 换 三 态 锁 存 缓 冲 器 地址锁存与译码 ADDA ADDB ADDC ALE OE DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 本科生毕业设计（论文） 9 据传送。 不管使用上述那种方式，只要一旦确 定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以 /RD 信号有效时， OE 信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。 ADC0809 的工作过程是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。 此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。 下降沿启动 A／ D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。 直到 A／ D 转换完成， EOC 变为高电平，指示 A／ D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。 当 OE 输入高电平 时，输出三态门打开， 转换结果 的数字量输出到数据总线上。 ADC0809 与单片机的连接： V C CV C CE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10A T 89C 5 1Y11. 059M H Z33P F33P FR1200 KR21K22u FI N 026m sb2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714ls b2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f( )16E N A B L E9S T A R T6r e f( + )12C L O C K10A D C 080 9N O T123A456BP 2. 7C L K3D2SD4CD1Q5Q6A74L S 74V C CV C C 图 A/D转换器 ADC0809与单片机 AT89C51连接示意图 如图 ， ADC0809 与 AT8951 的连接是三方面的连接：数据总线的连接、地址总线的连接和控制总线的连接。 对于 8 位 CPUAT8951， ADC0809 的数据线 D7～ D0可直接连至 CPU 的数据总线。 对于 CPU 的地址总线， ADC0809 的通道选择端口 ADDA， ADDB， ADDC 本科生毕业设计（论文） 10 经过 74LS373 与之相连。 ADC0809 的引脚 START 与 ALE 接在一起，连到 CPU的 /RD 与片选 CS 经与非门后的输出端， CPU 在执行 OUT 指令时能对 ADC0809执行写操作。 ADC0809 的引脚 ENABLE 连到 CPU 的 /WR 与片选 CS 经与非门后的输出端， CPU 在执行 IN 指令时能对 ADC0809 执行读操作。 地址锁存器 地址锁存器选用 74LS373 芯片。 该芯片为三态输出的 8 D 透明锁存器，它的输出端 O0O7 可直接与总线相连。 当三态允许控制端 OE 为低电平时， O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。 当 OE 为高电平时， O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑 操作不受影响。 当锁存允许端 LE 为高电平时， O 随数据 D 而变。 当 LE 为低电平时， O 被锁存在已建立的数据电平。 当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。 OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q1974 LS37 3 图 74LS373引脚图 74LS373 引出端符号： D0～ D7数据输入端 OE三态允许控制端（低电平有效） LE锁存允许端 O0O7输出端 极限值 : 电源电压 7V 输出高阻态时高电平电压 工作环境温度 ： 0~70℃ 存储温度 ： 65~150℃ 本科生毕业设计（论文） 11 湿度采集电路 I N 026m sb2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714ls b2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f( )16E N A B L E9S T A R T6r e f( + )12C L O C K10U1A D C 08 0 9V C CV C COC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U474 L S 37 3VccUoutGNDH I H 36 10VccUoutGNDH I H 36 10VccUoutGNDH I H 36 10 图 湿度采集系统硬件电路连接图 如图 ， 3 个湿度传感器 HIH3610 由 VCC 供电后工作，输出电压 Uout 分别接在 ADC0809 的 3 个输入端 IN0~IN3。 地址锁存器 74LS373D0~D8 分别与ADC0809 的 21~27 相连，输出端 1Q ， 2Q ， 7Q 分别与 ADC0809 的ADD1,ADDB,ADDC 相连，目的是进行地址选择 和地址锁存 ，从而分别选取 3个湿度传感器的输出信号，保证数据选取准确。 单片机 本次设计选用 AT89C51 单片机。 AT89C51 单片机是 美国 ATMEL 公司生产的带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压 ,高性能 CMOS8 位微处理器 ,俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 ,与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能8 位 CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中 ,ATMEL的 AT89C51 是一种高效微控制器。 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 本科生毕业设计（论文） 12 主要特性： 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数 器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 管脚说明 ： E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P SE N29A L E /P30T X D11R X D10A T 89 C 51 图 AT8951引脚图 VCC：供电电压。 GND：接 地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口 ,每脚可吸收 8TTL 门电流。 当P1 口的管脚第一次写 1 时 ,被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器 ,它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时 ,P0 口作为原码输入口 ,当 本科生毕业设计（论文） 13 FIASH 进行校验时 ,P0 输出原码 ,此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 ,P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后 ,被内部上拉为高 ,可用作输入 ,P1 口被外部下拉为低电平时 ,将输出电流 ,这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时 ,P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 ,P2 口缓冲器可接收 ,输出4 个 TTL 门电流。