基于at89c51单片机的大棚温湿度控制系统的毕业设计

基于at89c51单片机的大棚温湿度控制系统的毕业设计内容摘要：

存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此 时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 89C51 的存储器配置 . . 图 310 89C51 存储器配置 程序存储器 与 ROM 密切相关的两个引脚 地址锁存允许信号端 外部程序存储器允许输出信号端 当 ROM 容量不够时 ,尽量选择高容量存储器空间的单片机 ,如89C52,89C54,89C58 等 ,应避免外扩程序存储器 ,因为会增加硬件负担 . 通过 16位 PC 寻址 ,最大可寻址 64kB 地址空间 数 据存储器 数据存储器用于存放运算中间的结果、数据暂存、缓冲、标志位、待测程序等功能。 片内的 128B 的 RAM 地址为 00H～ 7FH，供用户做 RAM 用，但是在这中间的前32单元， 00H～ 1FH 即引用地址寻址做用户 RAM 用，常常做工作寄存器区，分做四组，每组由 8个单元组成通用寄存器 R0～ R7，任何时候都由其中一组作为当前工作寄存器，通过 RS0， RS1的内容来决定选择哪一个工作寄存器。 低 128 字节中的 20H～ 2FH共 16 字节可用位寻址方式访问各位，共 128 个位地址， 30H～ 7FH 共 80 个单元为用户 RAM区，作堆栈 或数据缓冲用，片内 RAM不够用时，须扩展片外数据存储器。 此时单片机通过 P2口和 P0 口选出 6位地址，使用 ALE 作低 8位的锁存信号，再由 P0口写入或读出数据。 写时用 ，读时用做外部数据存储器的选通信号 特殊功能寄存器 SFR . . 表 33 特殊功能寄存器 SFR 的位置 89C51 的工作模式 有四种工作模式 ： 模式 0， 模式 1， 模式 2， 模式 3 模式 0：选择定时器的高 8 位和低 5 位组成一个 13 位定时器 /计数器。 TL低 5 位溢出时向 TH 进位， TH 溢出时向中断标志位 TF进位，并申请中断。 定时时间 t=(213初值 )振荡 周期 12；计数长度位 213=8192 个外部脉冲 模式 1：与模式 0 的唯一差别是寄存器 TH 和 TL 以全部 16位参与操作。 定时时间 t=(216初值 )振荡周期 12；计数长度位 216=65536 个外部脉冲 模式 2：把 TL0 和 TL1 配置成一个自动重装载的 8位定时器 /计数器。 TL用作 8 位计数器， TH 用以保存初值。 TL 计数溢出时不仅使 TF0 置 1，而且还自动将 TH 中的内容重新装载到 TL中。 定时时间 t=(28初值 )振荡周期 12；计数长度位 28=256 个外部脉冲 模式 3：对 T0 和 T1 不大相同 若设 T0位模式 3， TL0 和 TH0 被分为两个相互独立的 8 位计数器。 TL0 为 8位计数器，功能与模式 0和模式 1相同，可定时可计数。 . . TH0 仅用作简单的内部定时功能，它占用了定时器 T1的控制位 TR1 和中断标志位 TF1，启动和关闭仅受 TR1 控制。 定时器 T1 无工作模式 3，但 T0 在工作模式 3时 T1 仍可设置为 0~2。 温湿度传感器 SHT11 SHT11是瑞士 Ssirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。 温湿度传感器 SHT11集温度传感器和湿度传感器于一体，因此采用 SHT11进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积 小、接口简单等优点；另外 SHT11芯片内部集成了 14位 A/D转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。 该芯片在温湿度监测、自动控制等领域均已得到广泛应用。 该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。 共主要特点如下： 高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、 A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上； 提供二线数字串行接口 SCK和 DATA，接口简单，支持 CRC传输校验，传输可靠性高； 测量精度可编程调节，内置 A/D转换器 (分辨率为 8～ 12位，可以通过对芯片内部寄存器编 程选择 )； 测量精确度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能； 封装尺寸超小 ( mm mm)，测量和通信结束后，自动转入低功耗模式； 高可靠性，采用 CMOSens工艺，测量时可将感测头完全浸于水中。 SHT11温湿度传感器采用 SMD(LCC)表面贴片封装形式，接口非常简单，引脚名称 及 各引脚的功能如下： 脚 1GND和 脚 4VDD—— 信号地和电源 ，其工作电压范围是 ～ V； 脚 2DATA和脚 3SCK—— 二线串行数字接口， DATA为数据线， SCK为时钟线； 脚 5～ 8—— 未连接。 SHT11的内部结构和工作原理 ： 温湿度传感器 SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、 A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图 3所示。 该芯片包括一个电容性聚合体. . 湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。 这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微 弱信号放大器进行放大；然后进入一个 14位的 A/D 转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。 SHT11在出厂前，都会在恒湿或恒温环境巾进行校准，校准系数存储在校准寄存器中；在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。 此外， SHT11内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将 SHT11 的温度升高 5℃ 左右，同时功耗也会有所增加。 此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器元件的性能。 在高湿 (95％ RH)环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。 加热后 SHT11温度升高、相对湿度降低，较加热前，测量值会略有差异。 图 3 SHT11内部结构图 微处理器是通过二线串行数字接口与 SHT11进行通信的。 通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的，因此需要用通用微处理器 I/O口模拟该通信时序。 微处理器对 SHT11的控制是通过 5个 5位命令代码来实现的，命令代码的含义如表 2所示。 表 2 SHT11控制命令代码 命令代码 含 义 相对湿度传感器 温度 传感器 放大器 14 位 A/D转换器 校准存储器 I2C 总线接口 和 CRC 寄存器 VDD GND SCA DATA . . 00011 测量温度 00101 测量湿度 00111 读内部状态寄存器 00110 写内部状态寄存器 11110 复位命令，使内部状态寄存器恢复默认值。 下一次命令前至少等待 11ms 其他 保留 SHT11应用设计 ： 微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片 SHT11进行通信，所以硬件接门设计非常简单；然而，通信协议是芯片厂家自己定义的，所以在软件设计中，需要用微处理器通用 I/O口模拟通信协议。 硬件设计 ： SHT11通过二线数字串行接口来访问，所以硬件接口电路非常简单。 需要注意的地方是： DATA数据线需要外接 上拉电阻，时钟线 SCK用于微处理器和 SHT11之间通信同步，由于接口包含了完全静态逻辑，所以对 SCK最低频率没有要求；当工作电压高于 ， SCK频率最高为 10MHz，而当工作电压低于 时， SCK最高频率则为 1MHz。 软件设计 ： 微处理器和温湿度传感器通信采用串行二线接口 SCK和 DATA，其中 SCK为时钟线， DATA为数据线。 该二线串行通信协议和 I2C协议是不兼容的。 在程序开始，微处理器需要用一组 “ 启动传输 ” 时序表示数据传输的启动，如图 4所示。 当 SCK时钟为高电平时， DATA翻转为低 电平；紧接着 SCK变为低电平，随后又变为高电平；在 SCK时钟为高电平时， DATA再次翻转为高电平。 DATA SCK 图 4 数据传输启动时序 液晶显示 LCD1602 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等. . 的 点阵 型液晶模块它有若干个 5 7 或者 5 11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 每位之间有一个点距的间隔每行之 间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。 1602LCD 是指显示的内容为 16 2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字）。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低。 1602LCD 主要技术参数： 显示容量 :16 2个字符 ； 芯片工作电压 :— ； 工作电流 :()； 模块最佳工作电压 :； 字符尺寸 : (W H)mm。 1602采用标准的 16脚接口，其中： 第 1脚： VSS为电源地。 第 2脚： VDD接 5V电源正极。 第 3脚： V0为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） ； 第 5脚： RW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 ； 第 6脚： E(或 EN)端为使能 (enable)端。 第 7～ 14脚： D0～ D7为 8位双向数据端。 第 15～ 16脚：空脚或背灯电源。 15脚背光正极， 16脚背光负极。 1602LCD的指令说明及时序 ： 1602 液晶模块内部的控制器共有 11条控制指令，如表 3所示。 1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 （说 明： 1为高电平、 0为低电平） 表 3 1602LCD控制指令 序 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 . . 号 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入 模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开、关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存储器地址 0 0 0 1 字符发生存储器地址 8 置数据存储器地址 0 0 1 显示数据存储器地址 9 读忙标志活地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRA,M 或 DDRAM 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。 指令 3：光标和显示模式设置。 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 ； S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。 高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 ； C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 ； B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位。 S/C：高电平时 移动显示的文字 ， 低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令。 DL：高电平时为 4。