畢業(yè)設(shè)計(jì)----單片機(jī)在多路溫度、濕度控制的研究與應(yīng)用

1、<p><b>　　X X 學(xué) 院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　課 題 名 稱 單片機(jī)在多路溫度、濕度控制的研究與應(yīng)用 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　系 、專 業(yè) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　職 稱 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的進(jìn)

4、步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暅貪穸纫蛩?，許多產(chǎn)品對(duì)溫濕度范圍要求嚴(yán)格，而目前市場(chǎng)上普遍存在的溫濕度檢測(cè)儀器大都是單點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)還有溫濕度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫濕度變化及時(shí)做出決定。在這樣的形式下，開發(fā)一種能夠同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫濕度信息的測(cè)量系統(tǒng)就很有必要。</p><p>　　本課題以MCS51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，能對(duì)多點(diǎn)的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢

5、。各檢測(cè)單元（從機(jī)）能獨(dú)立完成各自功能，同時(shí)能夠根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫濕度進(jìn)行定時(shí)采集，測(cè)量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)串行口，通過RS-485總線及通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的存檔、處理。主控機(jī)負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，控制各個(gè)從機(jī)進(jìn)行溫度采集，收集測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果（包括歷史數(shù)據(jù)）進(jìn)行整理、顯示和存儲(chǔ)。主控機(jī)與各從機(jī)之間能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，從而達(dá)到系統(tǒng)整體統(tǒng)一、和諧的效果。</p><

6、;p>　　關(guān)鍵詞:單片機(jī); RS485協(xié)議; 溫濕度測(cè)量</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As the industry and the society developing, the humiture becomes more and more important and a lot of products are

7、 sensitive to humiture. However, humiture -measuring apparatus in the market now only can check and measure the humiture of one point, at the same time, the humiture information is not real time and the precision is low.

8、 It takes a great of troubles for the industry-controllers to make decision .In this situation, design and implement one applicable system which can watch measure and</p><p>　　This system based on single chi

9、p computer, can inspect and control multiple humitures in real time. The Slaved Machine can collect humiture information on its own and display it on the LED module. Following the Master Machine’s command, the Slaved Ma

10、chine can up-send the humiture information to the Master Machine through the RS-485 bus interface and the communication protocol. The Master Machine sends commands, controls the Slaved Computer gathering and up-sending t

11、he humiture data including hi</p><p>　　Key words: single chip computer; RS-485 protocol; measure- humiture</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 概述····

12、83;····································&

13、#183;····································

14、;·················1</p><p>　　1.1 系統(tǒng)整體目標(biāo)··············

15、;····································

16、83;···························1</p><p>　　1.2 方案比較····

17、;····································

18、83;····································&

19、#183;·······1</p><p>　　2 硬件設(shè)計(jì)·······················

20、3;····································&#

21、183;···························4</p><p>　　2.1穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)···&#

22、183;····································

23、·······························4</p><p>　　2.2 溫濕度傳感器

24、選用····································&#

25、183;·································6</p><p

26、>　　2.3 通信模塊設(shè)計(jì)··································

27、····································

28、3;·····16</p><p>　　2.4 鍵盤模塊的設(shè)計(jì)·························&#

29、183;····································

30、··········19</p><p>　　2.5 液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)····················&#

31、183;····································

32、········23</p><p>　　2.6 單片機(jī)控制電路······················

33、3;····································&#

34、183;············25</p><p>　　3 軟件設(shè)計(jì)··················

35、3;····································&#

36、183;·····························34</p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)語言與軟件開發(fā)環(huán)境

37、····································

38、3;············34</p><p>　　3.2 軟件程序設(shè)計(jì)··················&#

39、183;····································

40、··················35</p><p>　　4 抗干擾設(shè)計(jì)與誤差分析············&#

41、183;····································

42、···············41</p><p>　　4.1 抗干擾設(shè)計(jì)················

43、····································

44、3;···························41</p><p>　　4.2 誤差分析····

45、;····································

46、83;····································&

47、#183;······44</p><p>　　總 結(jié)·························

48、····································

49、3;····································&#

50、183;···47</p><p>　　參考資料····························&

51、#183;····································

52、;·································48</p><p&g

53、t;　　致 謝···································&#

54、183;····································

55、······························49</p><p><b>　　1 概述&

56、lt;/b></p><p>　　1.1 系統(tǒng)整體目標(biāo)</p><p><b>　　本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：</b></p><p>　　(1) 實(shí)時(shí)巡檢功能</p><p>　　本系統(tǒng)能夠同時(shí)檢測(cè)4路溫濕度，檢測(cè)溫度范圍：0℃～400℃，濕度范圍：0～100%RH；</p><p><b

57、>　　(2) 高精度</b></p><p>　　應(yīng)用12位AD轉(zhuǎn)換芯片，采用過采樣和工頻周期求均值技術(shù)，分辨率達(dá)到16位，檢測(cè)溫度變化最小值達(dá)到0.007℃，濕度最小值達(dá)到5%RH。</p><p><b>　　(3) 傳輸距離遠(yuǎn)</b></p><p>　　使用RS-485串行總線進(jìn)行傳輸，MAX485驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換

58、，傳送距離大于1200m，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p><b>　　(4) 功能完善</b></p><p>　?、?由主控機(jī)統(tǒng)一設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間和溫濕度修正值。</p><p>　?、?可由主控機(jī)分別設(shè)置各從機(jī)的溫濕度報(bào)警上下限，主機(jī)、從機(jī)均具有聲光報(bào)警功能。</p><p>　?、?具有定時(shí)、整點(diǎn)收集各從機(jī)數(shù)據(jù)功能，使

59、用I2C串行E2PROM，可保存各從機(jī)以往24小時(shí)的數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)更新與掉電保護(hù)功能。</p><p>　?、?具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可查詢各從機(jī)以往24小時(shí)的溫濕度情況。</p><p>　　從機(jī)可顯示當(dāng)前溫濕度、時(shí)間、報(bào)警閾值等信息。</p><p>　　主從機(jī)均采用中文點(diǎn)陣式液晶顯示器，人機(jī)界面友好。</p><p>　?、?自帶+5V和+

60、12V直流穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　1.2 方案比較</b></p><p>　　溫濕度測(cè)量的方案有很多種，可以采用傳統(tǒng)的分立式傳感器、模擬集成傳感器以及新興的智能型傳感器。對(duì)于控制系統(tǒng)可以采用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等。</p><p>　　1.2.1 設(shè)計(jì)方案一</p><p>　　采用模擬分立元件，如電容、電

61、感或晶體管等非線形元件，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫濕度的測(cè)量及顯示，該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單易懂，操作簡(jiǎn)單，且價(jià)格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。</p><p>　　1.2.2 設(shè)計(jì)方案二</p><p>　　采用PC機(jī)作為主控機(jī)，單片機(jī)構(gòu)成信號(hào)采集單元。通過溫濕度傳感器采集溫濕度信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大器放大后，送到A/D轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)過含有單片機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)一步分析處理，通過通信線

62、路將信息上行到PC機(jī)，在PC機(jī)上我們可對(duì)溫濕度信號(hào)進(jìn)行任何分析、處理。 </p><p>　　圖1.1 方案二的框圖</p><p>　　采用該方案技術(shù)已經(jīng)成熟，而且通過將溫濕度信息上傳到PC機(jī)，利用PC機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和相應(yīng)的輔助軟件，可以多角度、多需求的分析處理溫濕度數(shù)據(jù)，但這在工業(yè)上大多不是必須的。而且目前PC的機(jī)價(jià)格的原因，制造出這樣的系統(tǒng)，不會(huì)得到普遍的應(yīng)用。所以我不準(zhǔn)備采

63、用此種方案。</p><p>　　1.2.3 設(shè)計(jì)方案三</p><p>　　本方案以AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)為核心，對(duì)多點(diǎn)的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制巡檢。各檢測(cè)單元（從機(jī)）能獨(dú)立完成各自功能，根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)或定時(shí)采集，測(cè)量結(jié)果不僅能在本地儲(chǔ)存、顯示，而且可以利用單片機(jī)串行口，通過RS-485總線及通信協(xié)議將將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的分析、存檔、處理。主控機(jī)負(fù)責(zé)

64、控制指令發(fā)送，控制各個(gè)從機(jī)進(jìn)行溫濕度采集，收集測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果（包括歷史數(shù)據(jù)）進(jìn)行整理、顯示和打印。主控機(jī)與各從機(jī)之間能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)，從而達(dá)到了系統(tǒng)整體統(tǒng)一和諧的控制效果。</p><p>　　圖1.2 方案三的系統(tǒng)框圖</p><p>　　該方案主控機(jī)和從機(jī)完全由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，采用該方案完全可滿足工業(yè)上大部分需求，而且相對(duì)與第二種方案價(jià)格更加容易讓人接受。上圖中，從機(jī)部分實(shí)

65、現(xiàn)的功能幾乎和主機(jī)是對(duì)等的，但會(huì)接受主機(jī)發(fā)送過來的命令的指示。</p><p>　　圖1.3 從機(jī)部分的框圖</p><p>　　該方案采用AD620作為信號(hào)放大器MAX187作為A/D轉(zhuǎn)換部件，對(duì)于溫濕度信號(hào)的采集具有大范圍、高精度的特點(diǎn)。相對(duì)與方案1，在功能、性能、可操作性等方面都有較大的提升。相對(duì)與方案3，具有更高的性價(jià)比，更大的市場(chǎng)。所以我采用方案3完成本設(shè)計(jì)。</p>

66、<p><b>　　2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1 穩(wěn)壓電源的組成</p><p>　　電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?。交流電?jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是大?。娏鲝?qiáng)度）還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般是不能直接用來給集成電

67、路供電的，而要通過整流電路將交流電變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近穩(wěn)恒的直流電。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有±10%左右的波動(dòng)），負(fù)載和溫濕度的變化而變化，因而在整流、濾波電路之后，還需要接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。<

68、;/p><p>　　電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的倉(cāng)庫(kù)。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對(duì)電容器充電，把電能儲(chǔ)存在電容器中；當(dāng)外加電壓失去（或降低）之后，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來。充電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸升高，直到接近充電電壓；放電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸降低，直到完全消失。電容器的容量越大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。這種電容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來承擔(dān)濾波的任務(wù)。

69、 </p><p>　　穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。 </p><p>　　2.1.2 電源設(shè)計(jì)</p><p>　　工作原理：圖中為T1電源變壓器，它的作用是將交流電網(wǎng)電壓V1變?yōu)檎麟娐芬蟮慕涣麟妷?，

70、四只整流二極管D1~ D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。</p><p><b>　　先計(jì)算文件參數(shù)：</b></p><p>　　二極管D1、D3和D2、D4兩輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為</p><p>　　ID=IC=0.45 (2.1)</p><p>

71、　　二極管在截止時(shí)管子兩端承受的最大反向電壓可以從圖1中看出。在正半周時(shí)D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。此時(shí)D2、D2所承受的最大反向電壓均為的最大值。即=</p><p>　　同理，在的負(fù)半周，D、D也承受到同樣大小的反向電壓。</p><p>　　圖2.1 +12V電源示意圖</p><p>　　橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反

72、向電壓較低，同時(shí)因?yàn)殡娫醋儔浩髟谡?、?fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到充</p><p>　　分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了頗為廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　濾波電路：我們采用電容濾波電路。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)為小功率電源,初始時(shí)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)為正半周時(shí)，通過D1、D3向電容器C充電；當(dāng)為負(fù)半周時(shí)，通過D2、D4向電容器C充電。充電時(shí)

73、間常數(shù)為。包括變壓器副繞組的直流電阻和二極管D的正向電阻。由于一般很少，電容器很快就達(dá)到了交流電壓的的最大值。由于電容器無放電回路，故輸出電</p><p>　　壓保持在，輸出為一個(gè)恒定的直流。</p><p>　　電容濾波電路的特點(diǎn)：</p><p>　　(1) 二極管的導(dǎo)電角，流過二極管的瞬時(shí)電流很大，電流的有效值和平均值的關(guān)系與波形有關(guān)。在平均值相同的情況下，

74、波形越尖，有效值越大，在純電阻負(fù)載時(shí)，變壓器副邊電流的有效值而有電容濾波時(shí)。</p><p>　　(2) 負(fù)載平均電壓升高，紋波(交流成分)漸少，且RC越大，電容放電速率越</p><p>　　慢，則負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載平均電壓越高。為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取</p><p>　　τd=RLC≥(3~5)T/2

75、 (2.2)</p><p>　　其中T為電源交流電壓的周期。</p><p>　　(3) 負(fù)載直流電壓隨負(fù)載直流電流增加二減少。隨的變化關(guān)系稱為輸出特性或者外特性。 </p><p>　　C值一定，當(dāng)RL=∞，即空載時(shí)</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　當(dāng)C

76、=0，即無電容時(shí)</p><p><b>　　(2.4)</b></p><p>　　(4) 在整流電路的內(nèi)組不太大(幾歐)和放電時(shí)間常數(shù)滿足式（2.2）的 關(guān)系時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載電壓和的關(guān)系約為</p><p>　　(2.5) </p><p>　　總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，

77、負(fù)載直流電壓VL較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。</p><p>　　+5V電源電路如圖所示:</p><p>　　圖2.2 5V 電源示意圖</p><p>　　2.2 溫濕度傳感器選用</p><p>　　2.2.1 選用細(xì)則</p><p>　　現(xiàn)代傳感器在

78、原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。</p><p>　　(1) 根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型</p><p>　　要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，

79、這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。</p><p>　　(2) 靈敏度的選擇</p>&l

80、t;p>　　通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲拇當(dāng)_信號(hào)</p><p>　　(3) 頻率響應(yīng)特性</p><p>　　傳感器的頻

81、率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。</p><p><b>　　(4) 線性范圍</b></p><p>　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比

82、的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。</p><p><b>　　(5) 穩(wěn)定性</b&

83、gt;</p><p>　　傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具</p><p>　　有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。</p><p

84、><b>　　(6) 精度</b></p><p>　　精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器得精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。</p><p>　　如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)

85、精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。</p><p>　　傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器一般都要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，因此測(cè)量精度難以保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。SHT11溫濕傳感

86、器是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有I2C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對(duì)濕度和溫度傳感器。該傳感器采用獨(dú)特的CMOSens TM技術(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)。文中對(duì)傳感器的性能特點(diǎn)、接口時(shí)序與命令進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，給出了SHT11與單片機(jī)的接口電路及相應(yīng)程序。SHT11將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來，從而發(fā)揮出它們強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。 綜合上述細(xì)則，在本設(shè)計(jì)中選用SHT11溫濕傳感器

87、。</p><p>　　2.2.2 SHT11溫濕度傳感器的原理 </p><p><b>　　(1) 性能特點(diǎn)</b></p><p>　　SHT11溫濕度傳感器的主要特性如下：</p><p>　　① 將溫濕度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線接口全部集成于一芯片（CMOSens TM技術(shù)）；</p

88、><p>　?、?可給出全校準(zhǔn)相對(duì)濕度及溫度值輸出；</p><p>　?、?帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線數(shù)字輸出接口；</p><p>　?、?具有露點(diǎn)值計(jì)算輸出功能； </p><p>　?、?具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；</p><p>　?、?濕度值輸出分辨率為14位，溫度值輸出分辨率為12位，并可編程為12位和8位；<

89、;/p><p>　?、?小體積（7.65×5;7;8×23; 5mm），可表面貼裝；</p><p>　　⑧ 具有可靠的CRC數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能；</p><p>　　⑨ 片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)可保證100%互換性;</p><p>　?、?電源電壓范圍為2.4～5.5V；電流消耗，測(cè)量時(shí)為550μA，平均為28μA，休眠時(shí)為3μA

90、。 </p><p>　　SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，管腳排列如圖2.3所示，其引腳說明如下：</p><p>　　① GND:接地端；</p><p>　　② DATA：雙向串行數(shù)據(jù)線；</p><p>　?、?SCK：串行時(shí)鐘輸入；</p><p>　?、?VDD 電源端：0.4～5

91、.5V電源端；</p><p>　?、荨?NC：空管腳。</p><p>　　圖2.3 SHT11外形及引腳排列</p><p><b>　　(2) 工作原理</b></p><p>　　SHT11的濕度檢測(cè)運(yùn)用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具有不同保護(hù)的“微型結(jié)構(gòu)”檢測(cè)電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持電容式濕

92、敏器件的原有特性外，還可抵御來自外界的影響。由于它將溫度傳感器與濕度傳感器結(jié)合在一起而構(gòu)成了一個(gè)單一的個(gè)體，因而測(cè)量精度較高且可精確得出露點(diǎn)，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起的誤差。CMOSens T M技術(shù)不僅將溫濕度傳感器結(jié)合在一起，而且還將信號(hào)放大器、模／數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、標(biāo)準(zhǔn)I2C總線等電路全部集成在一個(gè)芯片內(nèi)。SHT11傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示。</p><p>

93、　　圖2.3 SHT11傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　SHT11的每一個(gè)傳感器都是在極為精確的濕度室中校準(zhǔn)的。SHT11傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在OTP內(nèi)存中。經(jīng)校準(zhǔn)的相對(duì)濕度和溫度傳感器與一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器相連，可將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字溫濕度值送給二線I2C總線器件，從而將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合I2C總線協(xié)議的串行數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　由于將傳感器與電路部分結(jié)合在一起，因

94、此，該傳感器具有比其它類型的濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。首先是傳感器信號(hào)強(qiáng)度的增加增強(qiáng)了傳感器的抗干擾性能，保證了傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而A/D轉(zhuǎn)換的同時(shí)完成，則降低了傳感器對(duì)干擾噪聲的敏感程度。其次在傳感器芯片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保證了每一只濕度傳感器都具有相同的功能，即具有100%的互換性。最后，傳感器可直接通過I2C總線與任何類型的微處理器、微控制器系統(tǒng)連接，從而減少了接口電路的硬件成本，簡(jiǎn)化了接口方式。</p><p

95、>　　2.2.3 輸出特性</p><p><b>　　(1) 溫度值輸出</b></p><p>　　由于SHT11溫度傳感器的線性非常好，故可用下列公式將溫度數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫度值：</p><p>　　T=d1+d2SOT (2.6)</p><p>

96、;　　當(dāng)電源電壓為5V，且溫度傳感器的分辨率為14位時(shí)，d1= - 40；d2=0.01</p><p>　　當(dāng)溫度傳感器的分辨率為12位時(shí)，d1= - 40；d2=0.04。</p><p>　　圖2.5 SHT11傳感器相對(duì)濕度輸出特性曲線</p><p><b>　　(2) 濕度值輸出</b></p><p>　

97、　SHT11可通過I2C總線直接輸出數(shù)字量濕度值，其相對(duì)濕度數(shù)字輸出特性曲線如圖2.5所示。由圖2.5可看出，SHT11的輸出特性呈一定的非線性，為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性，可按如下公式修正濕度值：</p><p>　　RHlinear=c1+c2SORH+c3SORH2 (2.7)</p><p>　　式中，SORH為傳感器相對(duì)濕度測(cè)量值，系

98、數(shù)取值如下：</p><p>　　12位：SORH：c1=-4, c2=0.0405,c3= -2.8×10-6</p><p>　　8位：SORH: c1=-4,c2=0.648,c3=-7.2×10-4 </p><p><b>　　(3) 露點(diǎn)計(jì)算</b></p><p>　　空氣的露點(diǎn)值可根據(jù)

99、相對(duì)濕度和溫度值來得出，具體的計(jì)算公式如下：</p><p>　　Log EW=(0.66.077+7.5T)/(237.3+T)+[log10(RH)-2] (2.8)</p><p>　　Dp=[(0.66077-logEW)×237.3]/(logEW-8.16077) (2.9)</p><p&

100、gt;　　2.2.4 命令與接口時(shí)序</p><p>　　SHT11傳感器共有5條用戶命令，具體命令格式見表1所列。下面介紹一下具體的命令順序及命令時(shí)序。</p><p>　　表2.1 SHT11傳感器命令列表</p><p><b>　　(1)傳輸開始</b></p><p>　　初始化傳輸時(shí)，應(yīng)首先發(fā)出“傳輸開始”

101、命令，該命令可在SCK為高時(shí)使DATA由高電平變?yōu)榈碗娖?，并在下一個(gè)SCK為高時(shí)將DATA升高。</p><p>　　接下來的命令順序包含三個(gè)地址位（目前只支持“000”）和5個(gè)命令位，當(dāng)DATA腳的ack位處于低電位時(shí)，表示SHT11正確收到命令。</p><p>　　(2) 連接復(fù)位順序</p><p>　　如果與SHT11傳感器的通訊中斷，下列信號(hào)順序會(huì)使串口

102、復(fù)位：即當(dāng)DATA線處于高電平時(shí)，觸發(fā)SCK 9次以上（含9次），此后應(yīng)接著發(fā)一個(gè)“傳輸開始”命令。</p><p>　　表2.2 SHT11狀態(tài)寄存器類型及說明</p><p>　　(3) 溫濕度測(cè)量時(shí)序</p><p>　　當(dāng)發(fā)出了溫（濕）度測(cè)量命令后，控制器就要等到測(cè)量完成。使用8/12/14位的分辨率測(cè)量分別需要大約11/55/210ms的時(shí)間。為表明測(cè)量

103、完成，SHT11會(huì)使數(shù)據(jù)線為低，此時(shí)控制器必須重新啟動(dòng)SCK，然后傳送兩字節(jié)的測(cè)量數(shù)據(jù)與1字節(jié)CRC校驗(yàn)和?？刂破鞅仨毻ㄟ^使DATA為低來確認(rèn)每一個(gè)字節(jié)，所有的量均從右算，MSB列于第一位。通訊在確認(rèn)CRC數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用CRC-8校驗(yàn)和，則控制器就會(huì)在測(cè)量數(shù)據(jù)LSB后保持ack為高來停止通訊，SHT11在測(cè)量和通訊完成后會(huì)自動(dòng)返回睡眠模式。需要注意的是：為使SHT11的溫升低于0.1℃此時(shí)的工作頻率不能大于標(biāo)定值的15％（如

104、：12位精確度時(shí)，每秒最多進(jìn)行3次測(cè)量）。</p><p>　　2.2.5 寄存器配置</p><p>　　SHT11傳感器中的一些高級(jí)功能是通過狀態(tài)寄存器來實(shí)現(xiàn)的，寄存器各位的類型及說明見表2所列。下面對(duì)寄存器相關(guān)位的功能說明：</p><p><b>　　(1)加熱</b></p><p>　　使芯片中的加熱開關(guān)接通

105、后，傳感器溫度大約增加5℃，從而使功耗增加至8mA@5V。加熱用途如下：</p><p>　?、偻ㄟ^對(duì)啟動(dòng)加熱器前后的溫、濕度進(jìn)行比較，可以正確地區(qū)別傳感器的功能；</p><p>　?、谠谙鄬?duì)濕度較高的環(huán)境下，傳感器可通過加熱來避免冷凝。</p><p><b>　　(2) 低電壓檢測(cè)</b></p><p>　　SH

106、T11工作時(shí)可以自行檢測(cè)VDD電壓是否低于2.45V，準(zhǔn)確度為±0.1V。</p><p><b>　　(3)下載校準(zhǔn)系數(shù)</b></p><p>　　為了節(jié)省能量并提高速度，OTP在每次測(cè)量前都要重新下載校準(zhǔn)系數(shù)，從而使每一次測(cè)量節(jié)省8.2ms的時(shí)間。</p><p>　　(4) 測(cè)量分辨率設(shè)定</p><p&g

107、t;　　將測(cè)量分辨率從14位（溫度）和12位（濕度）分別減到12位和8位可應(yīng)用于高速或低功耗場(chǎng)合。</p><p>　　圖2.6 SHT11與單片機(jī)的接口電路</p><p>　　2.2.6 應(yīng)用說明</p><p><b>　　(1) 運(yùn)行條件</b></p><p>　　測(cè)量量程以外的溫度會(huì)使?jié)穸刃盘?hào)暫時(shí)地偏移+3

108、%。然后傳感器會(huì)慢慢返回到校準(zhǔn)條件。若將芯片在濕度小于5%環(huán)境下加熱24小時(shí)到90℃，芯片就會(huì)迅速恢復(fù)高相對(duì)濕度、高溫度環(huán)境的影響，但是，延長(zhǎng)強(qiáng)度條件會(huì)加速芯片的老化。</p><p>　　(2) 安裝注意事項(xiàng)</p><p>　　由于大氣的相對(duì)濕度與溫度的關(guān)系比較密切，因此，測(cè)量大氣溫度時(shí)的要點(diǎn)是將傳感器與大氣保持同一溫度，如果傳感器線路板上有發(fā)熱元件，SHT11應(yīng)與熱源保持良好的通風(fēng)，

109、為減少SHT11和PCB之間的熱傳導(dǎo)，應(yīng)使銅導(dǎo)線最細(xì)并在其中加上窄縫，同時(shí)應(yīng)避免使傳感器在強(qiáng)光或UV下曝曬。傳感器在布線時(shí)，SCK和DATA信號(hào)平行且相互接近，或信號(hào)線長(zhǎng)于10cm時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生干擾信息，此時(shí)應(yīng)在兩組信號(hào)之間放置VDD或GND。2.2.7 具體應(yīng)用</p><p>　　圖5是AT89C2051單片機(jī)與SHT11的接口電路。由于AT89C2051不具備I2C總線接口，故使用單片機(jī)通用I/O口線來虛擬

110、I2C總線，并利用P1.0來虛擬數(shù)據(jù)線DATA，利用P1.1口線來虛擬時(shí)鐘線，并在DATA端接入一只4.7kΩ的上拉電阻，同時(shí)，在VDD及GND端接入一只0.1μＦ的去耦電容。下面給出與上述硬件電路配套的C51應(yīng)用程序。</p><p>　　#define DATA P1.1</p><p>　　#define SCK P1.0</p><p>　　#define

111、ACK 1</p><p>　　#define no ACK 0</p><p>　　#define MEASURE_TEMP 0ｘ03 // 測(cè)量溫度命令</p><p>　　#define MEASURE_HUMI 0ｘ05 // 測(cè)量溫度命令</p><p><b>　　//讀溫濕度數(shù)據(jù)</b&

112、gt;</p><p>　　char s_measure(unsigned char *p_ value, un-signed char *p_checksum, unsigned char mode)</p><p>　　{unsigned char error=0;</p><p>　　unsigned int i;</p><p>　　

113、s-transstart() //傳輸開始</p><p>　　switch(mode){</p><p><b>　　case</b></p><p>　　TEMP:error+=s_write_byte(measure_temp);</p><p><b>　　

114、break;</b></p><p><b>　　case</b></p><p>　　HUMI:error+=s_write_byte(measure_humi);break;</p><p>　　defaulr:break;</p><p><b>　　}</b></p>

115、<p>　　for(i=;i<65535;i++) if(DATA= =0)break;</p><p>　　if(DATA)reeor+=1;</p><p>　　*(p_value)=s_read_byte(ACK);</p><p>　　*(p_value+1)=s_read_byte(ACK);</p><p>

116、　　*p_checksum=s_read_byte(no ACK);</p><p>　　return error;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 溫濕度值標(biāo)度變換及溫度補(bǔ)償</p><p>　　void calc_sth15(float *p_humidity,float *p_te

117、mpera-ture)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　const float c1=-4.0;</p><p>　　const float c2=0.0405;</p><p>　　const float c3=-0.0000028;</p><p>　　const

118、float t1=-0.01;</p><p>　　const float t2=0.00008;</p><p>　　float rh=×p_humidity;</p><p>　　float t=×p_temperature;</p><p>　　float rh_lin;</p><p>　　

119、float th_ture;</p><p>　　float t_c;</p><p>　　t_c=t×0.01-40;</p><p>　　rh_lin=c3×rh+c2×rh+c1;</p><p>　　trh_ture=(t_c-25) ×(t1+t2×rh)+rh_lin;</p

120、><p>　　×p_temperature=t-c;</p><p>　　×p_humidity=rh_ture;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// 從相對(duì)溫度和濕度計(jì)算露點(diǎn)</p><p>　　char calc_dewpoint(float h

121、,float t)</p><p>　　{float loge×,dewpoint;</p><p>　　loge×0.66077+7.5×t/(237.3+t)+[log 10(h)-2];</p><p>　　dew_point=(loge×-0.66077) ×237.3/(0.66077+7.5-loge&#

122、215;);</p><p>　　return dew_point;}</p><p>　　2.3 通信模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 RS-485接口簡(jiǎn)介</p><p>　　在自動(dòng)化領(lǐng)域，隨著分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展，迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信。在RS-422標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，EIA研究出了一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈

123、敏度的RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　RS-485標(biāo)準(zhǔn)采有用平衡式發(fā)送，差分式接收的數(shù)據(jù)收發(fā)器來驅(qū)動(dòng)總線，具體規(guī)格要求如下：</p><p>　　(1) 接收器的輸入電阻RIN大于等于12kΩ　　</p><p>　　(2) 驅(qū)動(dòng)器能輸出±7V的共模電壓</p><p>　　(3) 輸入端的電容小于等于50pF?！　　?/p>

124、　　 </p><p>　　(4) 在節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)，配置了120Ω的終端電阻的情況下，驅(qū)動(dòng)器至少還能輸出電壓1.5V。</p><p>　　(5) 接收器的輸入靈敏度為200mV。</p><p>　　因?yàn)镽S-485的遠(yuǎn)距離、多節(jié)點(diǎn)（32個(gè)）以及傳輸線成本低的特性，使得EIA RS-485成為工業(yè)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p&g

125、t;　　RS-485串行接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是RS-422的變型，它屬于七層OSI（Open System Interconnection，開放系統(tǒng)互連）模型物理層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。由于性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組網(wǎng)容易，RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其互連方式如圖2.7所示:</p><p>　　圖2.7 RS-485互連方式圖</p><p>　　RS -485采用平衡發(fā)送和差分接

126、收方式來實(shí)現(xiàn)通信：在發(fā)送端TXD將串行口的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)A、B兩路輸出，經(jīng)傳輸后在接收端將差分信號(hào)還原 成TTL電平信號(hào)。兩條傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，因此有極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，接收靈敏度也相當(dāng)高。同時(shí)，最大傳輸速率和最大傳輸距離也大 大提高。如果以10Kbps速率傳輸數(shù)據(jù)時(shí)傳輸距離可達(dá)12m，而用100Kbps時(shí)傳輸距離可達(dá)1.2km。如果降低波特率，傳輸距離還可進(jìn)一步提高。 另外RS-485實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)互連

127、，最多可達(dá)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32接收器，非常便于多器件的連接。不僅可以實(shí)現(xiàn)半雙工通信，而且可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。</p><p><b>　　2.3.2電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于單片機(jī)串行口輸出的是TTL電平，要想實(shí)現(xiàn)多機(jī)通訊，必須要將其轉(zhuǎn)換成常用的串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)接口電平，如RS-232或RS-485。</p><p>　　其中RS

128、-232適于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場(chǎng)合，其邏輯電平與TTL、MOS邏輯電平完全不同，需要用MAX232驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。其主要缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率慢、傳送距離短（不超過30m），抗干擾能力差，不能滿足題目的要求。RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口為差分驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，它通過傳輸線驅(qū)動(dòng)器把邏輯電平變換為電位差，完成信號(hào)的傳遞，具有傳輸速率快、傳送距離長(zhǎng)（可傳1200m）、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，允許一對(duì)雙絞線上一個(gè)發(fā)送器驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載設(shè)備。所以本系統(tǒng)使用RS

129、-485總線進(jìn)行傳輸，采用MAX485驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。原理圖如圖2.8、圖2.9所示：</p><p>　　圖2.8 從機(jī)與MAX485接口電路圖</p><p>　　圖2.9 主機(jī)部分與MAX485接口電路圖</p><p>　　2.3.3 通信協(xié)議的建立</p><p>　　作為一種具有分布式控制思想的溫度測(cè)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)首先要

130、解決的是主機(jī)與從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊問題，除了建立硬件電路基礎(chǔ)外，還要定義系統(tǒng)的軟件通訊協(xié)議。協(xié)議規(guī)定如下：</p><p>　　(1)主、從雙方波特率均設(shè)置為9600bpt；</p><p>　　(2)主從雙方初始狀態(tài)均設(shè)置為串行口中斷方式；</p><p>　　(3)主機(jī)發(fā)送的格式為：</p><p>　　[起始符][從機(jī)地址][命令字][數(shù)

131、據(jù)][數(shù)據(jù)/命令字校驗(yàn)][地址校驗(yàn)]</p><p>　　當(dāng)從機(jī)接受到主機(jī)發(fā)送的命令時(shí)，從機(jī)先檢驗(yàn)是否為自己的地址，如果是則回復(fù)主機(jī)且執(zhí)行相應(yīng)命令，否則不做響應(yīng)。</p><p>　　(4)從機(jī)應(yīng)答的格式為：</p><p>　　[起始符][本機(jī)地址][命令字] [數(shù)據(jù)][數(shù)據(jù)/命令字校驗(yàn)][地址校驗(yàn)]</p><p>　　主機(jī)接受到從機(jī)應(yīng)答

132、后，知道從機(jī)完成響應(yīng)。則去干其它事情；否則繼續(xù)發(fā)送。發(fā)送3次不響應(yīng)則視為線路故障；</p><p>　　(5)從機(jī)發(fā)送與從機(jī)應(yīng)答基本相同，主機(jī)發(fā)送與主機(jī)應(yīng)答基本相同。</p><p>　　(6)從機(jī)不主動(dòng)發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由主機(jī)控制。</p><p>　　系統(tǒng)進(jìn)行溫度檢測(cè)工作的過程是這樣的：首先，主控機(jī)針對(duì)需要檢測(cè)的從機(jī)發(fā)出巡檢指令，通過串口送出，經(jīng)接口電路加載

133、至通訊長(zhǎng)線電纜端口，成功確認(rèn)應(yīng)答信號(hào)后轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)接收狀態(tài)；各從單片機(jī)同時(shí)接收到經(jīng)通訊接口輸入的巡檢指令，并與自身地址編碼比較，若編碼一致則產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)，然后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送回主機(jī)，發(fā)送完畢在切換至采集信號(hào)并等待響應(yīng)接收中斷狀態(tài)；主機(jī)將接收到的全部數(shù)據(jù)經(jīng)校驗(yàn)判斷無誤后，送數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)計(jì)算、顯示，如數(shù)據(jù)傳輸有誤，則指令從機(jī)重發(fā)數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.4 鍵盤模塊的設(shè)計(jì)</p><p>

134、;　　2.4.1 HD7279A的原理</p><p><b>　　(1) 主要特性</b></p><p>　　HD7279A是比高公司生產(chǎn)的單片具有串行接口、可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管（或64只獨(dú)立LED）的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成LED顯示及鍵盤接口的全部功能。HD7279A和微處理器之間采用串行接口，其接口和外圍電

135、路比較簡(jiǎn)單，且占用接口線少，加之它具有較高的性能價(jià)格比，因此，在微型控制器、智能儀表、控制面板和家用電器等領(lǐng)域獲得了日益廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　HD7279A的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?、賻в写薪涌冢瑹o需外圍元件便可直接驅(qū)動(dòng)LED；</p><p>　?、诟魑豢瑟?dú)立控制譯碼/不譯碼、消隱和閃爍等屬性；</p><p>　

136、　③具有（循環(huán)）左移/（循環(huán)）右移指令；</p><p>　　④具有段尋址指令，可方便地用來控制獨(dú)立的LED顯示管；</p><p>　?、?4鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路。</p><p><b>　　(2) 引腳說明</b></p><p>　　HD7279A一共有28個(gè)引腳，各引腳的主要功能如下：</p>

137、<p>　　RESET：復(fù)位端。當(dāng)該端由低電平變成高電平，并保持25ms后，復(fù)位過程結(jié)束。通常，該端接+5V電源；</p><p>　　DIG0～DIG7：8個(gè)LED管的位驅(qū)動(dòng)輸出端；</p><p>　　SA～SG：LED數(shù)碼管的A段～G段的輸出端；</p><p>　　DP：小數(shù)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)輸出端；</p><p>　　RC：外

138、接振蕩元件連接端，其中電阻的典型值為1.5KΩ，電容的典型值為15pF。</p><p>　　(3) 控制指令和接口時(shí)序</p><p>　　HD7279A的控制指令分為純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令兩大類，以下分別給予介紹。</p><p><b>　?、?純指令</b></p><p>　　HD7279A控制指令中的純指令有

139、復(fù)位（清除）指令A(yù)4H、左移指令A(yù)1H和右移指令A(yù)0H。其中，復(fù)位（清除）指令A(yù)4H用于清除所有的顯示，同時(shí)清除所有設(shè)置的字符消隱和閃爍等屬性。執(zhí)行該指令后，芯片所處的狀態(tài)與系統(tǒng)上電后所處的狀態(tài)一樣。左移指令A(yù)1H可使所有的顯示自右向左（從第1位向第8位）移動(dòng)一位（包括處于消隱狀態(tài)的顯示位），但對(duì)各位所設(shè)置的消隱及閃爍屬性不起作用。右移指令A(yù)0H與左移指令類似，但所做移動(dòng)為自左向右（從第8位向第1位）移動(dòng)，移動(dòng)后，最左邊一位為空。<

140、;/p><p><b>　?、?帶有數(shù)據(jù)的指令</b></p><p>　　帶有數(shù)據(jù)的指令包括以下5種：</p><p>　?。╝）下載數(shù)據(jù)且按方式0譯碼</p><p><b>　　這種指令的格式為：</b></p><p>　　該命令由二字節(jié)組成，前半部分為指令，其中a2～a

141、0為位地址，d0～d3為數(shù)據(jù)，收到此指令時(shí)，HD7279A將按照以下規(guī)則（譯碼方式0）進(jìn)行譯碼。即：</p><p>　　0000：顯示0； 1001：顯示9</p><p>　　1010：顯示1； 1111：顯示空白</p><p>　　（b）下載數(shù)據(jù)且按方式1譯碼</p><p>　　此指令與上一條指令基本相同，所不同的只是譯碼方式。該指

142、令的譯碼方式為：d0～d3的值對(duì)應(yīng)于0～9和A～F。格式如下:</p><p>　?。╟）下載數(shù)據(jù)但不譯碼</p><p><b>　　該指令的格式如下：</b></p><p>　　在該指令格式中，a2，a1，a0為位地址，A～G和DP為顯示數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)7段LED數(shù)碼管的各段。當(dāng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位為1時(shí)，該段點(diǎn)亮，否則，該段不亮。實(shí)際上，此指令是比

143、較靈活的，設(shè)計(jì)時(shí)可以通過造字形表來顯示用戶所需的字符。</p><p>　　（d） 閃爍控制88H</p><p>　　此命令用于控制各個(gè)數(shù)碼管的閃爍屬性，d1～d8分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管1～8。在相應(yīng)的各位中0表示閃爍，1表示不閃爍。開機(jī)后的缺省狀態(tài)為各位均不閃爍。具體指令格式如下:</p><p>　?。╡）讀鍵盤數(shù)據(jù)指令15H</p><p>

144、<b>　　該指令的格式如下：</b></p><p>　　該指令主要用于從HD7279A讀出當(dāng)前的按鍵代碼。與其它指令不同的是，此命令的前一個(gè)字節(jié)00010101B為微控制器傳送到HD7279A的指令，而后一個(gè)字節(jié)d0～d7才是HD7279A返回的按鍵代碼，該代碼的具體范圍是0～3FH（當(dāng)無鍵按下時(shí)，為0xFF）。</p><p>　　當(dāng)HD7279A檢測(cè)到有效按鍵

145、時(shí)，KEY引腳從高電平變?yōu)榈碗娖剑⒁恢北３值桨存I結(jié)束。在此期間，如果HD7279A接收到“讀鍵盤數(shù)據(jù)指令”，則輸出當(dāng)前按鍵的鍵盤代碼；而如果在接收到“讀鍵盤指令”時(shí)沒有有效按鍵被按下時(shí)，HD7279A則輸出FFH（11111111B）。</p><p>　　(4) 串行接口時(shí)序 </p><p>　　綜上所述在HD7279A的指令結(jié)構(gòu)類型中不帶數(shù)據(jù)的純指令的指令寬度為8Bit，即微處

146、理器需發(fā)送8個(gè)CLK脈沖。而帶有數(shù)據(jù)的指令寬度為16Bit，即微處理器需發(fā)送16個(gè)CLK脈沖。但其中的讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令,寬度也16Bit，前8個(gè)Bit為微處理器發(fā)送到HD7279A的指令，后8個(gè)Bit為HD7279A返回的鍵盤代碼。執(zhí)行此指令時(shí)，HD7279A的DATA端在第9個(gè)CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵鰻顟B(tài)，并于第16個(gè)脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，以等待接收下一個(gè)指令。</p><p>　　2.4.2 鍵盤電

147、路設(shè)計(jì)</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，由于采用LED模塊進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的顯示，所以并不會(huì)連接數(shù)碼管。由此電路顯得非常簡(jiǎn)單，為了增加HD7279A的驅(qū)動(dòng)能力，在SA～SD管腳上增加了4個(gè)100 kΩ的下拉電阻。為了調(diào)節(jié)通過鍵盤的電流植，使得HD7279A讀出的鍵值更加準(zhǔn)確增加了4只10kΩ和4只200Ω的電阻。</p><p>　　HD7279A與微處理器接口非常簡(jiǎn)單，僅需4條接口線，其中C