基于单片机仓库温湿度的监测系统的毕业设计

基于单片机仓库温湿度的监测系统的毕业设计内容摘要：

器的内部逻辑框图 图 312 MC14433引脚图 MC14433 的框图（图 311）和引脚（图 312）功能说明 各引脚的功能如下： 电源及共地端 VDD： 主工作电源 +5V。 VEE: 模拟部分的负电源端，接 5V。 VAG： 模拟地端。 VSS： 数字地端。 VR： 基准电压。 外界电阻及电容端 RI： 积分电阻输入端， VX=2V 时， R1=470Ω； VX=200Mv 时， R1=27KΩ。 崔亚平：基于单片机仓库温湿度的监测系统的设计 16 C1： 积分电容输入端。 C1 一般为。 C0 C02： 外界补偿电容端，电容取值约。 R1/C1： R1 与 C1的公共端。 CLKI、 CLKO ： 外界振荡器时钟调节电阻 Rc， Rc一般取 470 KΩ左右。 转换启动 /结束信号端 EOC：转换结束信号输出端，正脉冲有效。 DU： 启动新的转换，若 DU 与 EOC相连，每当 A/D 转换结束后，自动启动新的转换。 过量程信号输出端 /OR ： 当 |Vx|›VR，过量程 /OR 输出低电平。 位选通控制线 DS4DS1： 选择个 、 十 、 百 、 千位，正脉冲有效。 DS1 对应千位， DS4 对应个位。 每个选通脉冲宽度为 18 个时钟周期，两个相应脉冲之间间隔为 2个时钟周期。 ～～～～～～1 / 2 C L K 周 期1 6 4 0 0 个 时 钟 脉 冲 周 期1 8 个 时 钟 脉 冲 周 期E O CD S 1D S 2D S 3D S 4( 最 高 位 ) 1 / 2 位 2 个 时 钟 脉 冲 周 期最 低 位 图 313 MC14433选通脉冲时序图 BCD 码输出线 Q0Q3： BCD 码输出线。 其中 Q0为最低位， Q3 为最高位。 当 DS DS3 和 DS4 选通期间，输出三位完整的 BCD 码数，但在 DS1 选通期间，输出端 Q0Q3 除了表示个位的 0 或 1 外，还表示了转化值的正负极性和欠量程还是过量程其含意见表 33。 由表可知 Q3 表示 1/2 位， Q3=“ 0”对应 1，反之对应 0。 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 17 表 33 DS1选通时 Q3～ Q0表示的结果 Q 2Q 1Q 0 01000011表 示 结 果千 位 数 为 0千 位 数 为 1结 果 为 正结 果 为 负输 入 过 量 程输 入 欠Q 31001 Q2 表示极性， Q2=“ 1”为正极性，反之为负极性。 Q0=“ 1”表示超量程：当 Q3=“ 0”时 ，表示过量程；当 Q3=“ 1”时，表示欠量程； 三、 MC14433 与 AT89C51 单片机的接口设计 由于 MC14433 的 A/D 转换结果是动态分时输出的 BCD 码， Q0～ Q3HE DS1～ DS4 都不是总线式的。 因此， MCS51 单片机只能通过并行 I/O 接口或扩展 I/O 接口与其相连。 对于 AT89C51 单片机的应用系统来说， MC14433 可以直接和其 P1 口或扩展 I/O 口8155/8255 相连。 下面是 MC14433 与 AT89C51 单片机 P1 口直接相连的硬件接口，接口电路如图 314所示 图 314 MC14433 与 AT89C51 单片机 P1 口直接相连的硬件接口 崔亚平：基于单片机仓库温湿度的监测系统的设计 18 单片机 AT89C51 的介绍 为了设计此系统，我们采用了 AT89C51 单片机作为控制芯片，在前向通道中是一个非电信号的电量采集过程。 它由传感器采 集非电信号，从传感器出来经过功率放大过程，使信号放大，再经过模 /数转换成为计算机能识别的数字信号，再送入计算机系统的相应端口。 一、 介绍 8 位 AT89C51 CHMOS 工艺单片机被设计用于处理高速计算和快速输入 /输出。 MCS51 单片机典型的应用是高速事件控制系统。 商业应用包括调制解调器，电动机控制系统，打印机，影印机，空调控制系统，磁盘驱动器和医疗设备。 汽车工业把 MCS51 单片机用于发动机控制系统，悬挂系统和反锁制动系统。 AT89C51 尤其很好适用于得益于它的处理速度和增强型片上外围功能集，诸如： 汽车动力控制，车辆动态悬挂，反锁制动和稳定性控制应用。 由于这些决定性应用，市场需要一种可靠的具有低干扰潜伏响应的费用 效能控制器，服务大量时间和事件驱动的在实时应用需要的集成外围的能力，具有在单一程序包中高出平均处理功率的中央处理器。 拥有操作不可预测的设备的经济和法律风险是很高的。 一旦进入市场，尤其任务决定性应用诸如自动驾驶仪或反锁制动系统，错误将是财力上所禁止的。 重新设计的费用可以高达 500K 美元，如果产品族享有同样内核或外围设计缺陷的话，费用会更高。 另外，部件的替代品领域是极其昂贵的，因为设备要用来把 模块典型地焊接成一个总体的价值比各个部件高几倍。 为了缓和这些问题，在最坏的环境和电压条件下对这些单片机进行无论在部件级别还是系统级别上的综合测试是必需的。 Intel Chandler 平台工程组提供了各种单片机和处理器的系统验证。 这种系统的验证处理可以被分解为三个主要部分。 系统的类型和应用需求决定了能够在设备上执行的测试类型。 二、 AT89C51提供以下标准功能： 4k 字节 FLASH 闪速存储器， 128 字节内部 RAM， 32 个 I/O 口线， 2 个 16 位定时 /计数器，一个 5 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， AT89C51 降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工作模式。 空闲方式体制 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 中的内容，但振荡器体制工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位 ，如图 315。 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 19 图 315 AT89C51 方框图 引脚功能说明 (如图 316) Vcc：电源电压 GND：地 P0 口： 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。 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，对端口写“ 1”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 口接受指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 崔亚平：基于单片机仓库温湿度的监测系统的设计 20 图 316 AT89C51 引脚图 P1 口： P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 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。 作为输入口使用时，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）。 Flash 编程和程序校验期间， P1 接受低 8 位地址。 P2 口： P2 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。 作为输入口使用时，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）。 在访问外部程序存储器或 16 位四肢的外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR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（例如执行 MOVX @ RI 指令）时， P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（ SFR）区中 R2 寄存器的内容），在整个访问期间不改变。 Flash 编程和程序校验时， P2 也接收高位地址和其他控制信号。 P3 口： P3 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P3 的输出缓冲级可驱动（吸收或输 出电流） 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。 作为输入口使用时，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）。 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速安徽工程大学机电学院毕业设计（论文） 21 存储器编程和程序校验的控制信号。 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。 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 位字节。 即使不访问外部存储器， ALE 仍以时钟振荡 频率的1/6 输出固定的正脉冲信号，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 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活。 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 无效。 PSEN：程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通型号，当 89C51 由外部存储 器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的 PSEN 信号不出现。 EA/VPP：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H— FFFFH）， 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使用 12v 编程 电压 Vpp。 XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 89C51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图5。 外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容 C C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。 对电容 C C2 虽没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易 程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30Pf177。 10 Pf，而如使用陶瓷谐振器建议选择 40Pf177。 10Pf。 用户也可以采用外部时钟。 这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端 XTAL2 则悬空。 掉电模式： 在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内 RAM 和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。 推出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变 RAM 中的内容，在 Vcc 恢复到正常工作电平前，复位应无 效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。 89C51 的程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字符，要对整个芯片的 EPROM 程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方法将整个存崔亚平：基于单片机仓库温湿度的监测系统的设计 22 储器的内容清楚。 三、 编程方法 编程前，设置好地址、数据及控制信号，编程单元的地址加在 P1 口和 P2 口的 — （ 11 位地址范围为 0000H—— 0FFFH），数据从 P0口输入，引脚 、 和、 的电平设置见表 6， PSEB 为低电平， RST保持高电平， EA/Vpp 引 脚是编程电源的输入端，按要求加上编程电压， ALE/PROG引脚输入编程脉冲（负脉冲）。 编程时，可采用 4— 20MHz 的时钟振荡器， 89C51 编程方法如下：在地址线上加上要编程单元的地址信号在数据线上加上要写入的数据字节。 激活相应的控制信号。 在高电压编程方式时，将 EA/Vpp 端加上 +12v 编程电压。 每对 Flash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个 ALE/PROG 编程脉冲。 改变编程单元的地址和写入的数据，重复 1— 5 步骤，知道全部文件编。