1、鹽城工學院本科生畢業設計說明書（2014）課程設計說明書單片機原理與接口技術專業建筑電氣與智能化學生姓名祁少淦班級bd電建101學號1020602121指導教師吳冬春完成日期2014年 1 月 17日1鹽城工學院單片機課程設計說明書（2014）目 錄前言一 理論部分11課題要求與內容12系統方案設計13系統硬件的設計23.1芯片介紹23.1.1at89c52單片機23.1.2sht10溫濕度采集器63.2 lcd1602液晶屏123.3 5v電源的設計174系統軟件設計18二 實踐部分201系統硬件原理簡介212系統硬件調試中出現的問題及解決措施232.1系統硬件調試中的問題232.2系統硬件

2、調試中的解決措施253系統軟件253.1軟件設計263.2軟件調試中出現的問題及解決措施26三 結束語和參考文獻27 1結束語27 2 參考文獻27 四 附錄28參考程序清單:設計圖紙：元器件清單：前言 隨著電子技術的發展，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現使現代的科學研究得到了質的飛躍，那么可編程控制器的出現則是給現代工業控制測控領域帶來了一次新的革命。在現代社會中，溫度控制不僅應用在工廠生產方面，其作用也體現到了各個方面。 隨著人們生活質量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務于社會，目前，單片機控制器在從生活工具到工業應用的各個領域，

3、例如生活的電梯工業生產中的現場儀表數控車床等。尤其是用單片機控制器改造落后的設備具有性價比高提高設備的使用壽命提高設備的自動化程度的特點。現代工業設計工程建設及日產生活中常常需要用到溫度控制，早期溫度控制主要應用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實現，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產品了。 隨著社會的發展，人們對食品溫度的控制要求也越來越高，對于低溫冷藏車的溫度控制也就相應的不斷提高，而我設計的溫濕度測量就是為了達到這樣的溫度控制要求而進行設計的。我所采用的控制芯片為at89c52，此芯片功能強大，能夠滿足設計要求。通過對電路的設計，對芯片的外圍擴展

4、，來達到對溫度和濕度的檢測。由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實際人們的生活中都有著密切的關系，所以溫濕度一體的傳感器就會相應產生。 sht10與單片機之間能采用簡單的單總線進行通信，僅僅需要一個i/o口。操作簡單，sht10傳感器讀出來的溫度和濕度值。 一 理論部分基于sht10溫濕度測量顯示電路設計 1.課題要求與內容 溫濕度傳感器在當今的社會，有很多地方在運用，我們的生活已離不開它，通過它來知道大氣溫度與濕度。在溫濕度測量技術不斷發展完善的今天,溫濕度傳感器也正在朝集成化、智能化、系統化方向發展。此文介紹了一種基于sht10溫濕度計的設計原理,詳細說明了溫濕度計的電路結構、sht10

5、數據傳輸格式、溫度、濕度數據采集軟件設計。通過硬件電路設計和軟件程序設計并實施實驗的數字式溫濕度計具有智能化、高精度、高可靠性等優勢。設計目的: （1）學習i/o口模擬串口iic接口方法； （2）學習延時子程序的編寫； （3）學習lcd的液晶顯示。設計要求: 在單片機最小系統的基礎上擴展一片sht10集成傳感器，測量環境 的溫度濕度并通過lcd液晶顯示測量值。2. 系統方案設計本次課程設計核心部件為at89c52，并以at89c52單片機系統為核心來對溫度、濕度進行實時采集。各檢測單元能獨立完成各自功能，并根據主控機的指令對溫濕度進行實時采集。主控機負責控制指令的發送，并控制各個檢測單元進行溫

6、度采集，收集測量數據，同時對測量結果進行整理和顯示。其中包括單片機，溫度檢測，濕度監測和顯示，系統軟件等部分的設計。單片機溫濕度測量系統，除單片機外，最重要的器件之一就是傳感器。對于溫濕度測量來說要使用溫濕度傳感器。這些溫濕度傳感器將溫濕度轉變為電量，被測溫濕度變化引起相應電量變化。單片機不能直接讀取這種電量，需要與傳感器相適應的信號調理電路，將這種電量先轉換為電壓量，如溫度變化引起熱敏電阻的電阻值的電阻值變化轉變為電壓變化，再由a/d轉換電路將電壓變化轉換為十六進制數供單片機讀取。典型溫濕度測量系統如圖1所示。 圖1為系典型溫濕度測量系統 本設計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成。（

7、1） 信號采集：由溫度傳感器、模塊濕度傳感器和單片機最小系統模塊組成；（2） 信號分析：由單片機at89c52組成；（3） 信號處理：由lcd動態液晶顯示屏顯示測量值。 圖2為系統方框圖3. 系統硬件的設計3.1.芯片介紹3.1.1.at89c52單片機at89c52是51系列單片機的一個型號，它是atmel公司生產的。at89c52是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內含8k bytes的可反復擦寫的flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準mcs-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和

8、flash存儲單元，功能強大的at89c52單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。 圖3為at89c52引腳圖at89c52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，at89c52可以按照常規方法進行編程,但不可以在線編程(s系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的flash存儲器可有效地降低開發成本。主要功能特性：1、兼容mcs51指令系統 2、8k可反復擦寫(大于1000次）flash rom； 3、32個雙向i/o口； 4、256x8b

9、it內部ram； 5、3個16位可編程定時/計數器中斷； 6、時鐘頻率0-24mhz； 7、2個串行中斷，可編程uart串行通道； 8、2個外部中斷源，共8個中斷源； 9、2個讀寫中斷口線，3級加密位； 10、低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能； 11、有pdip、pqfp及plcc等幾種封裝形式，以適應不同產品需求。at89c52p為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業標準的c51內核，在內部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主ic 內部寄存器、數據ram及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，

10、紅外遙控信號ir的接收解碼及與主板cpu通信等。主要管腳有：xtal1（19 腳）和xtal2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12mhz 晶振。rst/vpd（9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。vcc（40 腳）和vss（20 腳）為供電端口，分別接+5v電源的正負端。p0p3 為可編程通用i/o 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中，p0 端口（3239 腳）被定義為n1 功能控制端口，分別與n1的相應功能管腳相連接，13 腳定義為ir輸入端，10 腳和11腳定義為i2c總線控制端口，分別連接n1的sdas（18腳）和scls（19腳）端口，12 腳、27 腳及28

11、腳定義為握手信號功能端口，連接主板cpu 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態進入的控制功能。p0 口p0 口是一組8 位漏極開路型雙向i/o 口， 也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8 個ttl邏輯門電路，對端口p0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在flash 編程時，p0 口接收指令字節，而在程序校驗時，輸出指令字節，校驗時，要求外接上拉電阻。p1 口p1 是一個帶內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口， p1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或

12、輸出電流）4 個ttl 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。與at89c51 不同之處是，p1.0 和p1.1 還可分別作為定時/計數器2 的外部計數輸入（p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex），參見表1。flash 編程和程序校驗期間，p1 接收低8 位地址。表.p1.0和p1.1的第二功能。表1為at89c52的p1.0和p2.0的其它用途引腳號功能特性p1.0t2，時鐘輸出p1.1t2ex（定時/計數器2） p2 口 p2 是一個帶有內部上拉電阻的8

13、位雙向i/o 口，p2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個ttl 邏輯門電路。對端口p2 寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。在訪問外部程序存儲器或16 位地址的外部數據存儲器（例如執行movx dptr 指令）時，p2 口送出高8 位地址數據。在訪問8 位地址的外部數據存儲器（如執行movx ri 指令）時，p2 口輸出p2 鎖存器的內容。flash 編程或校驗時，p2亦接收高位地址和一些控制信號。p3 口p3 口是一組帶有內部上拉電阻的8 位雙向i/o 口。p3 口輸出

14、緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個ttl邏輯門電路。對p3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3 口除了作為一般的i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功能p3口還接收一些用于flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。rst復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ale/prog當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節。一般情況下，ale 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目

15、的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ale 脈沖。對flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區中的8eh 單元的d0 位置位，可禁止ale 操作。該位置位后，只有一條movx 和movc指令才能將ale 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執行外部程序時，應設置ale 禁止位無效。psen程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當at89c52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次psen 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次psen信號。ea/vp

16、p外部訪問允許。欲使cpu 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000hffffh），ea 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1 被編程，復位時內部會鎖存ea端狀態。如ea端為高電平（接vcc端），cpu 則執行內部程序存儲器中的指令。flash 存儲器編程時，該引腳加上+12v 的編程允許電源vpp，當然這必須是該器件是使用12v 編程電壓vpp。xtal1振蕩器反相放大器的及內部時鐘發生器的輸入端。xtal2振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能寄存器在at89c52 片內存儲器中，80h-ffh 共128 個單元為特殊功能寄存器（sfe），sfr 的地址空間映象如表2 所示。并非

17、所有的地址都被定義，從80hffh 共128 個字節只有一部分被定義，還有相當一部分沒有定義。對沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數值將不確定，而寫入的數據也將丟失。不應將數據“1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復位后這些單元數值總是“0”。at89c52除了與at89c51所有的定時/計數器0 和定時/計數器1 外，還增加了一個定時/計數器2。定時/計數器2 的控制和狀態位位于t2con，t2mod，寄存器對（rcao2h、rcap2l）是定時器2 在16 位捕獲方式或16 位自動重裝載方式下的捕獲/自動重裝載寄存器。數據存儲器at89c52

18、有256 個字節的內部ram，80h-ffh 高128 個字節與特殊功能寄存器（sfr）地址是重疊的，也就是高128字節的ram 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它們是分開的。當一條指令訪問7fh 以上的內部地址單元時，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式決定是訪問高128 字節ram 還是訪問特殊功能寄存器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。定時器2定時器2 是一個16 位定時/計數器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數器使用，其工作方式由特殊功能寄存器t2con（如表3）的c/t2 位選擇。定時器2 有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數）方式

19、和波特率發生器方式，工作方式由t2con 的控制位來選擇。定時器2 由兩個8 位寄存器th2 和tl2 組成，在定時器工作方式中，每個機器周期tl2 寄存器的值加1，由于一個機器周期由12 個振蕩時鐘構成，因此，計數速率為振蕩頻率的1/12。在計數工作方式時，當t2 引腳上外部輸入信號產生由1 至0 的下降沿時，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個機器周期的5sp2 期間，對外部輸入進行采樣。若在第一個機器周期中采到的值為1，而在下一個機器周期中采到的值為0，則在緊跟著的下一個周期的s3p1 期間寄存器加1。由于識別1 至0 的跳變需要2 個機器周期（24 個振蕩周期），因此，最高計數速率為

20、振蕩頻率的1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采樣一次。flash存儲器的編程at89c52單片機內部有8k字節的flash perom，這個flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態（即所有存儲單元的內容均為ffh），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電壓（+12v）或低電壓（vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統，而高電壓編程模式可與通用eprom 編程器兼容。at89c52 單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內的簽名字節獲得該信息。at89c5

21、2 的程序存儲器陣列是采用字節寫入方式編程的，每次寫入一個字節，要對整個芯片內的perom 程序存儲器寫入一個非空字節，必須使用片擦除的方式將整個存儲器的內容清除。3.1.2.sht10溫濕度采集器sht10 屬于sensirion溫濕度傳感器家族中的貼片封裝系列。傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標定的數字信號。傳感器采用專利的cmosens技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14 位的a/d 轉換器以及串行接口電路實現無縫連接。因此，該產品具有品質卓越、響應迅速

22、、抗干擾能力強、性價比高等優點。每個傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進行標定，校準系數以程序形式儲存在otp 內存中，用于內部的信號準。兩線制的串行接口與內部的電壓調整，使外圍系統集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗，使sht10成為各類應用的首選。傳感器芯片此為sht10-v4。sht10-v4 是第四代硅傳感芯片，除了濕度、溫度敏感元件以外，還包括一個放大器，a/d 轉換器，otp 內存和數字接口。第四代傳感器在其頂部印有產品批次號，以字母及數字表示，如“a5z”，見圖4。 圖4為sht10 傳感器尺寸（1mm=0.039inch) 外部接口：1：gnd, 2: data, 3:

23、sck, 4: vdd傳感器性能（1） 相對濕度 圖5為25時三種型號傳感器的相對濕度最大誤差 1)輸出相對濕度輸出轉換公式為： rhlinear =c1+c2.so（rh）+c3.so(rh)2(%rh) 其中，rhlinear為25時相對濕度的線性值，so（rh）為傳感器輸出的 相對濕度的數值，c1,c2,c3為系數。 2)當測量溫度與25相差較大時，則需要考慮傳感器的溫度系數：t=d1+d2.so(t) 其中，t為實際溫度，so(t)為傳感器輸出的溫度數值，d1、d2為系數。(2) 溫度圖6為三種型號傳感器的溫度最大誤差 電氣特性 表2為sht10的電氣參數 接口定義 表3為sht10引

24、腳分配，nc保持懸空 （1）電源引腳 (vdd, gnd)sht10的供電電壓范圍為2.4-5.5v, 建議供電電壓為3.3v。在電源引腳（vdd，gnd）之間須加一個100nf的電容，用以去耦濾波。見圖7。sht10 的串行接口，在傳感器信號的讀取及電源損耗方面，都做了優化處理；傳感器不能按照i2c協議編址，但是，如果i2c 總線上沒有掛接別的元件，傳感器可以連接到i2c 總線上，但單片機必須傳感器的協議工作。圖7為典型應用電路,包括上拉電阻rp和vdd 與gnd之間的去藕電容 (2) 串行時鐘輸入(sck)sck 用于微處理器與sht1x 之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態邏輯，因而不

25、存在最小sck頻率。 （3） 串行數據 (data) data引腳為三態結構，用于讀取傳感器數據 . 當向傳感器發送命令時,data 在sck上升沿有效且在sck 高電平時必須保持穩定。data在sck下降沿之后改變。為確保通訊安全,data的有效時間在sck上升沿之前和下降沿之后應該分別延長至tus and tho 參見圖8。 當從傳感器讀取數據時,data tv在sck變低以后有效，且維持到下一個sck的下降沿。 為避免信號沖突，微處理器應驅動data在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如：10k)將信號提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的i/o電路中。詳細的i/o 特性，參見表4

26、。表4為sht10直流特性。rp表示上拉電阻,iol指 低電平輸出電流圖8為時序圖,普通的data線由單片機控制表5為sht10中i/o信號特性，在圖8中出現的ol 表示輸出負載 （4）溫濕度測量發布一組測量命令（00000101表示相對濕度rh，00000011表示溫度t）后，控制器要等待測量結束。這個過程需要大約20/80/320ms，分別對應8/12/14bit 測量。確切的時間隨內部晶振速度，最多可能有-30%的變化。sht10，通過下拉data至低電平并進入空閑模式，表示測量的結束。控制器在再次觸發sck時鐘前，必須等待這個“數據備妥”信號來讀出數據。檢測數據可以先被存儲，這樣控制器

27、可以繼續執行其它任務在需要時再讀出數據。接著傳輸2個字節的測量數據和1 個字節的crc奇偶校驗（可選擇讀取）。uc需要通過下拉data為低電平,以確認每個字節。所有的數據從msb開始，右值有效。 信號轉換(1)相對濕度濕度的非線性補償建議用以下公式進行信號轉換。公式中的參數見表6。表6為濕度補償系數 （2）濕度信號的溫度補償由于實際溫度與測試參考溫度25 (77)的顯著不同， 濕度信號需要溫度補償。溫度校正粗略對應于0.12%rh/50%rh，溫度補償系數請參閱表7。表7為溫度補償系數 串行接口 sht10的兩線串行接口（bidirectional2-wire）在傳感器信號讀取和電源功耗方面都

28、做了優化處理，其總線類似i2c總線但不兼容i2c總線。 （1）串行時鐘輸入（sck）。sck引腳是mcu與shtio之間的同步時鐘，由于接口包含了全靜態邏輯，因此沒有最小的時鐘頻率。 （2）串行數據（data）引腳是1個三態門，用于mcu與shtio之間的數據傳輸。data的狀態在串行始終sck的下降沿之后發生改變，在sck的上升沿有效。在數據傳輸期間，當sck為高電平時，data數據線上必須保持穩定狀態。 （3）為避免數據發生沖突，mcu應該驅動data使其處于低電平狀態，而外部接一個上拉電阻，將信號拉至高電平。 （4） sht10的主要特點如下：相對濕度和溫度的測量兼有露點輸出；全部校準，

29、數字輸出；接口簡單（2-wire），響應速度快；超低功耗，自動休眠；出色的長期穩定性；超小體積（表面貼裝）；測濕精度±45%rh,測溫精度±0.5（25）。3.2.lcd1602液晶屏 在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優點： （1）顯示質量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發光，而不像陰極射線管顯示器（crt）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 （2）數字式接口：液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 （3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態

30、來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。 （4）功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動ic上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。液晶顯示簡介(1)液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、pda移動通信工具等眾多領域。(2)液晶顯示器的分類液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等

31、。如果根據驅動方式來分，可以分為靜態驅動（static）、單純矩陣驅動（simple matrix）和主動矩陣驅動（active matrix）三種。1602lcd的基本參數及引腳功能1602lcd分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為hd44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖9所示：圖9 1602lcd尺寸圖1602lcd主要技術參數1）顯示容量:16×2個字符；2）芯片工作電壓:4.55.5v；3）工作電流2.0ma(5.0v)；4）模塊最佳工作電壓:5.0v；5）字符尺寸:2.95×4.35(w×h)mm；引腳

32、功能說明1602lcd采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表8所示：表8為引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1vss電源地9d2數據2vdd電源正極10d3數據3vl液晶顯示偏壓11d4數據4rs數據/命令選擇12d5數據5r/w讀/寫選擇13d6數據6e使能信號14d7數據7d0數據15bla背光源正極8d1數據16blk背光源負極第1腳：vss為地電源。第2腳：vdd接5v正電源。第3腳：vl為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調整對比度。第4腳：rs為寄存器

33、選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當rs和r/w共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當rs為低電平r/w為高電平時可以讀忙信號，當rs為高電平r/w為低電平時可以寫入數據。第6腳：e端為使能端，當e端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。1602lcd的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表9所示：表9為控制命令表序號指令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d01清顯示0000000001

34、2光標返回000000001*3置輸入模式00000001i/ds4顯示開/關控制0000001dcb5光標或字符移位000001s/cr/l*6置功能00001dlnf*7置字符發生存貯器地址0001字符發生存貯器地址8置數據存貯器地址001顯示數據存貯器地址9讀忙標志或地址01bf計數器地址10寫數到cgram或ddram）10要寫的數據內容11從cgram或ddram讀數11讀出的數據內容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。指令1：清顯示，指令碼01h,光標復位到地址00h位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00h。指令3：光標和顯示模式設置 i/d：

35、光標移動方向，高電平右移，低電平左移 s:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。 d：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 c：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 b：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位 s/c：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令 dl：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 n：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 f: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發生器ram地址設置。指令8：ddram

36、地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址 bf：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數據。指令11：讀數據。表10為基本操作時序表讀狀態輸入rs=l，r/w=h，e=h輸出d0d7=狀態字寫指令輸入rs=l，r/w=l，d0d7=指令碼，e=高脈沖輸出無讀數據輸入rs=h，r/w=h，e=h輸出d0d7=數據寫數據輸入rs=h，r/w=l，d0d7=數據，e=高脈沖輸出無3.3.5v電源的設計一般情況下，給5v用電的單片機供電，都是通過由220v交流電經220v/9v的變壓器，變換為9v的交流電，在通過in4007整流二極管和1000uf的電解

37、電容把9v的交流電變換成脈動的直流電，最后通過7805穩壓管輸出5v直流電源。整流電路如下圖10所示：7805系列集成穩壓器的典型應用電路如下圖10所示，這是一個輸出正5v直流電壓的穩壓電源電路。ic采用集成穩壓器7805，c1、c2分別為輸入端和輸出端濾波電容，rl為負載電阻。當輸出電較大時，7805應配上散熱板。本次單片機課程設計我直接采用了燒錄器，把5v電源送給單片機，而沒有直接用7805轉換成5v電源，主要是考慮成本問題，故在這邊把5v電源的電路設計出來，做為參考，其實7805說產生的5v電源電壓和用燒錄器插在電腦上的電壓是一樣的，只不過，用的方法不同，但是原理是一樣。實物中采用燒錄器

38、的方法，而沒有采用7805的方法，特在次說明。圖10為5v電源輸出4. 系統軟件設計系統單片機代碼采用c語言編寫，以keil uvision4為開發環境。系統軟件實現的功能：1) 通過sht10溫濕度傳感器得到溫度和濕度；2) 通過lcd顯示溫濕度值；3) 根據相應的溫濕度值控制溫濕度調節系統運行。（1）系統概述 keil c51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。下面詳細介紹k

39、eil c51開發系統各部分功能和使用。 （2）keil c51單片機軟件開發系統的整體結構 c51工具包的整體結構，uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發環境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發流程。開發人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及c51編譯器編譯生成目標文件(.obj)。使用獨立的keil仿真器時，注意事項 1）仿真器標配24.0mhz的晶振，但用戶可以在仿真器上換上別的晶振。 2）仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統。 根據溫濕度控制系統功能，系統軟件流程圖如圖1

40、1所示。 程序開始 初始化 1602和sht10初始化 讀取溫濕度值讀取成功 sht10重啟動1602顯示數據延時0.8s圖11為溫濕度控制流程圖lcd1602流程圖圖12為lcd軟件流程圖sht10溫濕度傳感器流程圖為了提高系統相對溫度的測量精度，采用補償濕度傳感器的非線性以獲取準確數據，使用公式修正輸出數值：式中：sorh表示傳感器的相對濕度輸出數值(大約范圍在903400)，c1、c2、c3為濕度轉換系數，具體數值見表6。濕度傳感器對電壓基本上沒有依賴性。 圖13為sht1o溫濕度流程圖二 實踐部分1. 系統硬件原理簡介（1） 工作原理 采用at89c52單片機作為本系統的控制單元，傳感

41、器采用sht10，顯示模塊為lcd1602。單片機收到來自sht10的溫濕度數據，再經過軟件線性擬合，最后送到1602上顯示出數據。（2） 原理圖圖14為基于sht10溫濕度測量顯示（3） 電路仿真圖如圖15所示圖15為電路仿真圖 （4）單片機最小系統單片機最小系統復位電路的極性電容c1的大小直接影響單片機的復位時間，一般采用1030uf，52單片機最小系統容值越大需要的復位時間越短。單片機最小系統晶振可以采用6mhz或者12mhz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，52單片機最小系統晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快。單片機最小系統起振電容c2、c3一般采用

42、1530pf，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好 。口為開漏輸出，作為輸出口時需加上拉電阻，阻值一般為10k。其他接口內部有上拉電阻，作為輸出口時不需外加上拉電阻。單片機最小系統如圖16所示。圖16所示為單片機最小系統2. 系統硬件調試中出現的問題及解決措施2.1系統硬件調試中的問題（1） 一開始程序燒進去但是單片機沒有工作，我有點緊張了，不知道如何解決了，如下圖17所示，lcd不亮。圖17為工作不正常的情況（2） lcd亮了，但是沒有數據輸出，如下圖18所示。 圖18為lcd亮，但不現實數據2.2系統硬件調試中的解決措施 （1）之所以lcd不亮的原因是因為lcd液晶屏上的

43、5v電源線，焊接不牢靠，造成了虛焊，這種情況時常發生，這對于我們初學者來說是經常發生的，我們要盡量避免這種情況發生，所以在焊好pcb板時，要檢查線路有沒有問題，不能急于求成。 （2）lcd沒有數據輸出是因為端口輸出錯誤，本來是p2口的一點，不小心焊到了p1口的一點上去了，花了好長時間才找到。3. 系統軟件proteus軟件(1)軟件簡介 proteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然

44、目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發應用的科技工作者的青睞。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到pcb設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086和msp430等，2010年即將增加cortex和dsp系列處理器，并持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持iar、keil和m

45、plab等多種編譯器。 （2）軟件應用 電子設計的核心是eda技術。eda 是指以計算機為工作平臺,融合應用電子技術計算機技術、智能化技術最新成果而研制成的電子cad 通用軟件包,主要能輔助進三方面的設計工作,即ic設計、電子電路設計和pcb設計。eda技術已有30年的發展程,大致可分為三個階段。70 年代為計算機輔助設計（cad）階段,人們開始用計機輔助進行ic版圖編輯、pcb布局布線,取代了手工操作。80年代為計算機輔助（cae）階段。與cad相比，cae除了有純粹的圖形繪制功能外,又增加了電路功能計和結構設計,通過電氣連接網絡表將兩者結合在一起,實現了工程設計。 proteus與其電子仿

46、真軟件不同的是,它不僅能仿真單片機cpu的工作情況,還能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時,關心的不再是某些語句執行時單片機寄存器和存儲器內容的改變,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗,從某種意義上講,是彌補了實驗和工程應用間脫節的矛盾和現象。 該課題的核心是在proteus平臺上設計一套51系列單片機實驗系統。以proteus強大功能的為支持,設計出的實驗系統不僅具有一般硬件實物板的一切功能,而且具有很好的開發性實驗功能。isis是一個操作簡便而功能強大的原理繪圖工具。proteus軟件的虛擬系統模型使用了混合

47、模式的spice電路仿真,動態器件和微控制器模型,實現了完整的基于微控制器設計的協同仿真。proteus軟件第一次真正使在物理原型出來之前對各類設計的開發和測試成為可能。3.1 軟件設計stc_isp_v4.88是由stc公司研發，可以向stc89c51、stc89c52等系列單片機內燒寫程序。可以設置波特率，串口等參數。同時stc_isp_v4.88還可以作為串口調試工具，用于串口收發數據的調試軟件。以proteus為平臺,設計一套單片機學習系統以達到時代對單片機教學的要求。并結合本文所開發的開放式單片微機綜合實驗系統,將教學內容分解到一個個具有明確應用目標的實驗課題中,通過讓學生在規定時間

48、內依次完成這些課題來達到教學目的。同時,在課題的設計和順序安排上必須注意循序漸進,各部分內容緊密相依,前面的課題應為后面的課題打基礎,后面的課題在不斷注入新內容和新概念的同時,也應對前面課題提到的知識點進行適當的重復這就是本文進行上述實驗系統設計的目的。系統設計的設計要求 1)實用性。虛擬板必須實現普通51板的實驗； 2)開放性。發揮proteus 開放自主的設計優勢,在模塊設計上不僅能滿足基礎實驗的要求,而且能夠在各個模塊基礎上進行開放性的實驗； 3)客觀性。不能因為proteus 設計的工程不會有任何元器件的損壞而不顧及到電路設計的客觀性,保證每個元器件都能在額定狀態下工作；3.2軟件調試

49、中出現的問題及解決措施由于時間長了，對于stc_isp_v4.88軟件已經忘了，在很長一段時間內都不知道如何通過stc_isp_v4.88把程序燒到實物中，最后還是通過查資料，才解決了問題，所以對我們來說，要更加注重理論，平時沒事的時候多看點書。 三 結束語和參考文獻結束語設計小結回顧起此次單片機課程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。 課程設計是培養學生綜合運用所學知識,發現,提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環節,是對學生實

50、際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發技術是十分重要的。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂得單片機的正

51、負極，對單片機c語言掌握得不好通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。 這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最終在吳冬春老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在吳冬春老師的幫助下我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我幫助的所有同學再次表示忠心的感謝！參考文獻1 張蘭紅.單片機原理及應用m. 北京:機械工業出版社, 2012.2 趙星寒. arm開發工具ads原理與應用m. 北京:北京航空航天大學出版社, 2006.3 潭浩強. c語言程序設計m. 北京:高等教育出版社, 2000.4 樓然苗.李光飛. 單片機課程設計指導m. 北京:北京航空航天大學出版社, 2007.5 何勇,王生澤. 光電傳感器及其應用m. 北京:化學工業出版社, 2004.6 周立功. magicarm2200-s教學實驗開發平臺實驗指導m. 北京:北京航空航天大學出版社, 2005.7 郭天祥. 新概念51單片機c語言教程m. 北京:電子工業出版社,2008.8 彭偉. 單片機c語言程序設計實