毕业设计（论文）-智能防风雨帘控制系统设计.doc

学校代码：11517 学 号：201050712214 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计（论文）题 目 智能防风雨帘控制系统设计 学生姓名 王萌 专业班级 电气工程及其自动化1022 学 号 201050712214 系 （部） 电气信息工程系 指导教师(职称) 宋 雪 洁（讲师） 完成时间 2012 年 5 月23日 河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 年 月 日 河南工程学院毕业设计(论文)原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 年 月 日河南工程学院毕业设计（论文）任务书题目 智能防风雨帘控制系统设计 专业 电气工程及自动化 学号 201050712214 姓名 王萌 主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：1.选择合适的湿度和压力传感器。2.通过检测外界是否下雨或起风从而将采集的湿度和风速模拟信号转化为数字信号，交给单片机系统进行处理。3.采用单片机控制的防风雨帘是一个集自动于一体的智能控制系统，通过外界是否下雨或大风这些模拟信号的采集，经过A/D转换变成单片机接收的信号使步进电机正反转来控制窗帘的开关。 基本要求：1.完成对风速和湿度信号检测系统设计原理及电路。2.选择单片机控制和步进电机驱动模块的实现方式，对各个模块之间连接控制以达到完美的实现窗帘关闭的智能系统。3.用软件进行控制系统的模拟仿真，以验证其结果正确性。 主要参考资料：1 马泽文、陈玥玮、徐力、杨赟卿.基于单片机的智能防风雨帘控制系统 价值工程 20082 卿太全.最新传感器选用手册M. 北京：中国电力出版社 2009.73 刘伟.传感器原理及实用技术M.北京:电子工业出版社2006.125-1364 高洪志，MCS-51单片机原理及应用技术教程M.北京人民邮电出版社2009.45 王幸之、钟爱琴、王雷、王闪.AT89系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社2004.9 6 吴爱萍、朱晓春.基于AT89S51的多功能红外遥控器设计，仪表技术与传感器 2008(08)7 董若愚、刘恒、俞焰芬、何建平.新型防风雨自动窗，电子制作8 王强、蒋江河.基于单片机的温湿分析遥控开关门窗系统，今日电子2010.1 完 成 期 限： 2012年5月 指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日目 录摘 要IABSTRACTII1 引言11.1 课题背景11.2 国内发展概况22 总体方案的设计42.1 设计要求42.2 各方案模块论证及选择52.3 主要系统组成73 各个模块硬件介绍及电路设计83.1 单片机简介83.1.1 AT89C52基本特性及各个引脚功能103.1.2 AT89C52程序编写153.2 湿度检测电路173.3 压力检测模块203.4 A/D转换模块213.5 遥控模块233.5.1 无线遥控接收电路233.5.2 无线遥控发射电路253.6 电机模块273.6.1步进电机工作原理273.6.2 步进电机驱动电路的设计293.7 电源模块293.8 显示模块304 系统的软件设计315 软件调试及Proteus仿真32结束语34致 谢35参考文献36附录37智能防风雨帘控制系统设计摘 要随着信息、自动化和通信等技术的不断进步，科技在改变人们生活方式与工作习惯的同时，人们对于自己居住环境的要求越来越高。生活节奏越来越快，人们想更要舒适、快捷、方便的居住环境。现在的房屋多数是有很大的落地窗，所以对于窗帘要求也是越来越高，也对传统的窗帘设计理念提出了挑战。因此智能窗帘控制系统应运而生，智能窗帘的出现不但能满足人们的各种需求而且克服了传统窗帘的缺点，为人们提供方便，快捷舒适的居住环境。本文设计的智能化窗帘控制系统具有防风、防雨、无线遥控、自动检测控制、自动保护等全部功能，所有功能控制都具有高稳定、高可靠性、高灵敏度和高人性化等的自动检测控制。智能窗帘控制系统的核心器件多为单片机，动力部分多种多样有直流电机或步进电机等。本系统以单片机AT89C52为核心，辅于必要的外部电路，通过使用压力传感器、湿度传感器、无线发射与接收为输入装置，控制窗帘的步进电机为输出装置。当遇到下雨或刮大风时，将采集到的湿度或风速信号通过A/D转换变成单片机所接受的信号，从而用单片机AT89C52通过软件编写程序控制步进电机正转与反转，实现控制窗帘的开启与关闭。关键字 AT89C52 湿度传感器A/D转换 无线遥控发射与接收器 步进电动机Intelligence prevent rain curtain control system designABSTRACTAlong with the information, automation and communication technology advances, in science and technology change people live and work habits at the same time, people for their own living environment demand more and more. The pace of life more and more quickly people want to comfortable, fast and convenient living environment. Now the house is a great majority of the French window, so for the curtain requirement is also more and more high, also to the traditional curtain design concept is a challenge. So intelligent curtain control system arises at the historic moment, the intelligence of the curtain appear not only can satisfy peoples needs and overcome the shortcomings of the traditional curtain, providing people with convenient, quick and comfortable living environment. In this paper the intelligent design curtain control system has the wind, the rain, and wireless remote control, automatic detection control, automatic protection to wait all functions, all function with high stability control are high reliability high sensitivity high humanization the automatic test control. Intelligent curtain of the control system of the core device for more than a single-chip microcomputer, drive part varied have dc motor or stepping motor. This system to monolithic integrated circuit AT89C52 as the core, complementary in the necessary external circuit, through the use of pressure sensor, humidity sensors, wireless transmitting and receiving for input device, control of the curtain for step motor output device. When caught in the rain or the wind is, will the collected rain and wind speed signal through the A/D transformation into A single chip microcomputer to signal, so as to use monolithic integrated circuit AT89C52 through writing software program for step motor is control of the curtain open and shut down.Key words: AT89C52,humidity sensor ,A/D conversion, wireless remote control launch and receiver, stepping motorIII智能防风雨帘控制系统设计1 引言当今世界建筑正朝着智能化方向发展，这种发展趋势也正是人类社会的文明程度在一定历史时期的体现。但现在使用的窗帘大多数是单纯的推拉式或平移式的，并且与自动控制毫不沾边，更不用说智能化了。如果使窗帘具有一定的智能性，如下雨则自动关闭，就会给人们的居家生活带来诸多方便，从而进一步提高人们的生活质量。沿着这样的思路，我们设计了以AT89C52单片机为中央控制器的智能窗帘。该智能窗帘能通过其数据检测传感电路不断循环检测湿度和风速信号，经处理后传入单片机。单片机对信号进行运算，然后与由预先设置的参数临界值相比较，从而做出开关窗帘的判断，再结合电路所检测到当前窗帘状态，再输出信号调整步进电机，完成下雨刮风自动关窗帘或自动开窗帘。1.1 课题背景 随着社会信息化的加快，其在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的家居用品设计理念提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的享受观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间的范畴，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。窗帘作为生活中必须的家居用品之一，在满足美观性、舒适性的基础上，对窗帘的功能要求也逐渐提高。 生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流。单片机控制的自动窗帘用遥控系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次同时还可以根据外界环境自动控制窗帘的开关，更能满足人们享受要求。现有的智能窗帘控制方式大体上有：声控、光控、时控和遥控。然而对于突发的外界环境变化，如下雨天气，若没有及时的关闭窗帘，会造成室内淋湿，甚至造成不必要的经济损失。本设计自动窗帘，用单片机结合软件，通过对风雨信号的采集来控制电机的转动，实现窗帘的自动、遥控升降的功能1。智能窗帘除了民用住宅使用外，还广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所。因此该产品具有广阔的市场前景。智能窗帘系统在我国还刚刚兴起但其发展前景广阔推广和应用智能窗帘系统具有重要的现实意义。其一改变人们的生活方式。单片机控制的智能窗帘系统具有多功能，为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的居住环境。基于单片机的窗帘能控制和监测房屋的窗帘问题，给人们生活带来极大的方便。这些部将改变人们传统的生活方式，并提高了人们的生活质量。其二牵动一大批产业。单片机控制的智能窗帘面向家庭及企业各种场合，其应用市场是庞大的，发展前景也是广阔的，必将吸引大批有远见的各类企业介入。从而牵动一大批产业的发展。这里最先受益的应该是房地产业，单片机控制的智能窗帘不仅是一个很好的概念与卖点，同时也是直接提升住宅档次的一个条件，这将会给房地产开发商带来新的利润空问。在家居集成化、网络化的趋势下家居智能集成也成为一种潮流，许多更专业的、美观的、智能化的家居集成产业相继出现。1.2 国内发展概况 在欧美等发达国家，电动智能窗帘己广泛应用于家庭、企业公司、医院、写字楼、宾馆等公共场合。在10年前，电动智能窗帘就已经进入我国，可一直没有大的推广。这两年，随着电控技术的不断提高及价格的不断下降，智能窗帘热才又逐渐兴起。据了解，全国共有几百多种电动智能窗帘器获得了国家专利，但就其技术本身而言。还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要几百块。随着我国电子技术飞速发展还有生活水平的不断提高智能窗帘已经成为未来家居装饰潮流发展的新方向。从目前发展趋势来看，在未来几十年里，智能窗帘必将成为我国主流行业之一。据统计，近几年电工行业年销售额4060亿元人民币，其中高档产品销售额近20亿元。从市场发展的角度看，以智能化为代表的新型电工产品的市场份额会逐年地快速放大，并最终替代传统的电工产品，这里孕育着巨大的商机。 目前，全国房地产业蓬勃发展，小区智能化已成为一项基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然给房地产业带来新的卖点和活力，因此“全智能”是二十一世纪房产开发商力推的主题。从市场的成长环境看，现在我国每年的数字化家园建设比例已经占到了新建住宅总量的30%左右，如果根据国家制定的在未来几年，中国大中城市60%的住宅要实现智能化的数字化家园这个发展目标，我们认为，中国数字化家园的开发与建设要以年均6%的速度递增。 据调查，13亿人口的中国目前拥有1亿多智能家居家庭客户，这个群体相当于大半个欧洲，构成了一个巨大的、时尚的市场。在这个市场中，平均每家每年花费1000元，就有1000亿元的市场。事实上，市场调查数据表明，属于感性和持继性消费群体，每年在家居方面的支出人均远远不止1000元。因此，如何在这个市场中站好位置，占有利地形，关系到能否把握住一个长期的、一劳永逸的商机。 智能窗帘是人们追求高品质生活的体现，是舒适人生、简单人生的代言，它的存在势必引起人们生活习惯的改变。 2 总体方案的设计 系统主要由单片机控制器模块、压力检测模块、湿度检测模块、A/D转换模块、遥控模块、电机模块、显示模块组成。如框图2-1。外界环境变化湿度检测模块压力检测模块A/D转换模块555芯片单片机模块窗帘电机模块遥控模块显示模块图2-1 系统总体框图2.1 设计要求 1.自动防风：当风速超过8m/s时，压力传感器检测风信号，单片机控制板使窗户自动关闭。即使主人不在家，照样将其看管得无微不至，为您营造一个干干净净的环境。 2.自动防雨：平时上班或临时加班不能及时关窗、出门在外也总有忘记关窗的时候，遇到下雨时，湿敏传感器检测到下雨信息，单片机控制板控制电动机动作，窗门自动关闭，使您的家用设备遭雨水侵袭，解除您的后顾之忧。此功能特别适合高楼住户。 3.遥控：当自动系统失灵或反应不灵敏还有随时随地开关窗时，为了提供一定的方便才去的控制方式。2.2 各方案模块论证及选择 1 控制器模块 对于控制器的选择有两种方案： 方案一：采用FPGA，现场可编程门列阵，作为系统的控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用EDA软件仿真、调试易于进行功能扩展。FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。由检测模块输出的信号并行输入FPGA，FPGA通过程序设计控制电机做出相应的转动，但由于本设计对数据处理的速度要求不是很高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。方案二：采用ATMEL公司的单片机AT89C52作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。 基于以上分析，本设计选择采用方案二单片机控制的方框图如图2-1在本设计中单片机负责监测压力检测模块、湿度检测模块、电机模块、显示模块等功能。 2 湿度检测模块 湿度传感器：能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器。测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 方案一：采用HOS-201湿敏传感器3，HOS-201湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V以下，频率为50HZ1KHZ，测量湿度范围为0100%RH，工作温度范围为050，阻抗在75%RH(25)时为1M。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。 方案二：采用HS1100(HS1101)湿度传感器， HS1100/HS1101电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在1%100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/。可见精度是较高的，且其在仿真时可用一电容代替。综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。3 压力检测模块 采用压力传感器来实现。在窗户有压力的时候，比如风力，将压力转换成电流、电压的可测量压力、位移等物理量，通过计算反映到单片机的I/O口线，从而产生信号发送到电动机的控制电路电路，使窗户电动机产生正转来达到关窗户的目的。选用美国摩托罗拉公司的MPX4115集成压力传感器。4 A/D转换模块 本设计可供选的A/D转换芯片有ADC0809与ADC0832，根据所选传感器以及减少单片机I/O口数量造价低等特点，选用ADC0832芯片作为A/D转换工具。5 遥控模块 方案一：采用AT89S2051单片机来实现红外遥控发射与接收。该电路采用频分制的编码方式区分按键较多路。输出控制方式可选择使用性强，但容易受外界环境干扰使其工作不是很稳定操作比较麻烦。 方案二：采用无线遥控发射与接收是具有高灵敏度自带解码芯片的无线接收模块能够和实验板连接进行扩展无线实验。发射手柄和接收模块共同构成了实用无线遥控系统，遥控距离在无障碍物的开阔地条件下可以达到200米，能够满足大部分无线遥控的要求同时具有价格低廉的特点。基于上诉方案的分析，本设计选择无线遥控的发射和接收。 6 电机模块 方案一：采用直流电机，但由于直流电机上电即转动掉电后惯性较大，停机时还会转动一定角度后才可停下来。 方案二：采用步进电机，步进电机的惯性很小可以能够做到快速的启动和停止步进电机的定位精度非常高。如果在能力范围内，使步进电机正向旋转两圈再反转两圈，它将精确地回到起始位置，不会产生旋转量的误差积累，而且步进电机能够直接接受数字信号。 方案三：采用无刷电机，无刷永磁体直流电机是同步电机，定子的磁场旋转速度和转子的机械旋转速度相同。比较适合本系统，但因其价格较高，使用起来比较麻烦。基于以上分析，本设计选择方案二。 7 电源模块 在本设计中使用直流稳定电源对模块电路供电。主要采用7805稳压电路。8 显示模块 方案一：LED数码管显示，方案二：LCD显示，本设计用LCD(LM016L)作显示电路。2.3 主要系统组成 经过仔细分析和论证，决定了各系统主要模块的最终方案如下： 1控制模块 采用AT89C52控制。 2湿度检测模块 采用HS1101湿度传感器。3压力检测模块 采用MPX4115压力传感器。4 A/D转换模块 采用ADC0832芯片作为A/D转换工具。5 遥控模块 采用 无线遥控发射与接收。6电机模块 采用 步进电机。 7 电源模块 采用7805稳压电源。 8 显示模块 采用LM016L作显示电路。3 各个模块硬件介绍及电路设计3.1 单片机简介 单片机发展过程：单片机是一种集成电路芯片。它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器(含程序存储器ROM和数据存储器RAM)、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上，构成一个既小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先设定的任务。其诞生于20世纪70年代末，主要经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。1.SCM即单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)阶段，主要是寻求最佳的单片形嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。 2 .MCU即微控制器(Micro Controller Unit)阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。 3 .MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。 4.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。近年来单片机发展趋势：(1)CMOS化：由于CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。因为单片机芯片多数是采用CMOS(金属栅氧化物)半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS(高密度、高速度MOS)和CHMOS工艺。CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而，在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。(2)高性能化：主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集(RISC)结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高者已达100MIPS(Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒)，并加强了位处理功能、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10倍以上。由于这类单片机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其I/O功能，由此引入了虚拟外设的新概念。(3)低噪声与高可靠性：为提高单片机的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。(4)低功耗化：单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3至6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。(5)大容量化：以往单片机内的ROM为1KB至4KB，RAM为64B至128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前，单片机内ROM最大可达64KB，RAM最大为2KB。(6)低电压化：几乎所有的单片机都有WAIT、STOP等省电运行方式。允许使用的电压范围越来越宽，一般在3至6V范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达1至2V。目前0.8V供电的单片机已经问世。 随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小、功能更强。在单片机家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司将其MCS-51系列中的80C51内核使用权以专利互换或出售形式转让给全世界许多著名IC制造厂商，如Philips、 NEC、Atmel、AMD、华邦等，这些公司都在保持与80C51单片机兼容的基础上改善了80C51的许多特性。这样，80C51就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百品种的大家族，现统称为80C51系列。80C51系列单片机已成为单片机发展的主流。专家认为，虽然世界上的MCU品种繁多，功能各异，开发装置也互不兼容，但是客观发展表明，80C51系列可能最终形成事实上的标准MCU芯片。 本设计选用AT89C52单片机，它是一种低功耗、低价格、高性能8位微处理器。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压高性能CMOS8位单片机。片内含8kbytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM)。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器CPU和Flash存储单元功能强大的AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。3.1.1 AT89C52基本特性及各个引脚功能AT89C52系列单片机主要性能参数如下4: 1. 与MCS-51产品指令和引脚完全兼容 ；2. 28k字节可重擦写Flash闪速存储器 ；3. 1000次擦写周期 ；4. 全静态操作，0HZ24MHZ ；5. 三级加密程序存储器； 6. 256字节内部RAM ；7. 32个可编程I/O口线 ；8. 3个16位定时/计数器 ；9. 8个中断源 ；10. 可编程串行UART通道 ；11. 低功耗空闲和掉电模式。 AT89C52提供以下标准功能：8k字节，Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6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，AT89C52可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止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，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C52引脚功能图如3-1。 图3-1 引脚功能P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。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P0写“1”时，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口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1口：P1口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)。与AT89C51 不同之处是P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入，P1.0/T2和输入P1.1/T2EX Flash。 编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表3-1为P1.0和P1.1的第二功能。表3-1引脚P1.0和P1.1的第二功能 引脚号功能特性P1.0T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX（定时/计数器2捕获/重装载触发和方向控制 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P2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位地址的外部数据存储器。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。如执行MOVX RI 指令时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动，吸收或输出电流，4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流IIL。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能。此外，P3口还接收一些用于Flash闪速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。表3-2为引脚P3口的第二功能。表3-2引脚P3口的第二功能端口引脚图第二功能P3.0RXD(串行输入口）P3.1TXD(串行输出口）P3.2/INT0(外中断0）P3.3/INT1(外中断1）P3.4T0(定时/计数器T0）P3.5T1(定时/计数器T1）P3.6/WR(外部数据存储器写选通）P3.7/RD(外部数据存储器读选通） 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。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，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单元的D0位置位可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE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禁止位无效。 PSEN：程序储存允许，PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89C52由外部程序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。此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 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Vic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App，当然这必须是该器件是使用12V编程电压App。 XTAL1：振荡器反相放大器的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。 AT89C52存储器：(1)中断寄存器，AT89C52有6个中断源，2个中断优先级，IE寄存器控制各中断位，IP寄存器中6个中断源的每一个可定为2个优先级。(2)数据存储器，AT89C52有256个字节的内部RAM，80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器SFR，地址是重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。 例如：下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0A0H，即P2口，地址单元。 MOV 0A0H#data间接寻址指令访问高128字节RAM，例如：下面的间接寻址指令中，R0的内容为0A0H，则访问数据字节地址为0A0H，而不是P2口0A0H。 MOV R0#data堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128位数据RAM亦可作为堆栈区使用。定时器0和定时器1定时器2：AT89C52的定时器0和定时器1的工作方式与AT89C51的相同。定时器2是一个16位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2 位选择。定时器2有三种工作方式，捕获方式，自动重装载，向上或向下计数，方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON的控制位来选择。 波特率发生器：当T2CON中的TCLK和RCLK置位时，定时/计数器2作为波特率发生器使用。如果定时/计数器2作为发送器或接收器，其发送和接收的波特率可以是不同的定时器1用于其它功能。若RCLK和TCLK置位，则定时器2工作于波特率发生器方式。 波特率发生器的方式与自动重装载方式相仿。在此方式下，TH2翻转使定时器2的寄存器用RCAP2H和RCAP2中的16位数值重新装载，该数值由软件设置。 中断：AT89C52共有6个中断向量，两个外中断，INT0和INT1，3个定时器中断定时器0、1、2和串行口中断。这些中断源可通过分别设置专用寄存器IE的置位或清0来控制每一个中断的允许或禁止。IE也有一个总禁止位EA，它能控制所有中断的允许或禁止。定时器2的中断是由T2CON中的TF2和EXF2逻辑或产生的。当转向中断服务程序时，这些标志位不能被硬件清除。事实上，服务程序需确定是TF2或EXF2产生中断，而由软件清除中断标志位。定时器0和定时器1的标志位TF0和TF1在定时器溢出那个机器周期的S5P2状态置位而会在下一个机器周期才查询到该中断标志。然而，定时器2的标志位TF2在定时器溢出的那个机器周期的S2P2状态置位，并在同一个机器周期内查询到该标志。 表3-3为AT89C52的直流参数。表3-3 T=-40+85 和 Vcc=5.0V20%下的直流参数符号 参数 条件最大值 最小值单位 VL 输入低电压 （Except EA）-0.50.2VCC-0.1V VL1 输入低电压 -0.50.2VCC-0.3V VH 输入高电压(ExceptXTAL1,RST）0.2VCC+0.9 VCC+0.5V VH1 输入高电压 (XTAL,RST) 0.7VCC VCC+0.5V VOL 输入低电压（P1， 2， 3） I=1.6mA 0.45V VOL1 输入低电压（P0，ALE/PESN） I=32mA 0.45V VOH 输入高电压 I=-25umA 0.75VCCV VOH1 输入高电压 I=-300umA 0.75VCCV IIL 逻辑0输入电流（P1， 2 ，3） V=0.45V -50uA ITL 逻辑1到0转换电流（P1， 2 ，3） V=2V -650uA RST 复位下拉电阻 50 300K CIO 引脚电容 1MHzpF ICC 消耗电流 Active Mode 12MHz 25mA3.1.2 AT89C52程序编写 Flash存储器的编程，AT89C52单片机内部有8k字节的Flash PEROM。这个Flash存储阵列出厂时已处于擦除状态，即所有存储单元的内容均为FFH，用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压+12V或低电压Vcc的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM编程器兼容。AT89C52单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息。表3-4为编程信息。表3-4编程信息VPP=12VVPP=5V 顶面标记AT89C52XxxxyywwAT89C52xxxx-5yyww 签名字节(030H)=1EF(031H)=52H(032H)=FFH(030H)=1EF(031H)=52H(032H)=05HAT89C52的程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的。每次写入一个字节要对整个芯片内的PEROM程序存储器写入一个非空字节。必须使用片擦除的方式将整个存储器的内容清除 。程序校验，如果加密位LB1、LB2没有进行编程，则代码数据可通过地址和数据线读回原编写的数据。加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验证。 编程方法： 1在地址线上加上要编程单元的地址信号； 2在数据线上加上要写入的数据字节； 3激活相应的控制信号； 4在高电压编程方式时，将EA/Vpp端加上+12V编程电压； 5每对Flash存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个编程脉冲。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms。重复15步骤改变编程单元的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。 Ready/Busy：字节编程的进度可通过“RDY/BSY”输出信号监测，编程期间，ALE变为高电平“H”后，P3.4“RDY/BSY”端电平被拉低，表示正在编程状态。编程完成后，P3.4变为高电平表示准备就绪状态。 芯片擦除：利用控制信号的正确组合并保持ALE/PROG引脚10mS的低电平脉冲宽度即可将PEROM阵列，4k字节和三个加密位整片擦除。代码阵列在片擦除操作中将任何非空单元写入“1”这步骤需再编程之前进行。 3.2 湿度检测电路本设计湿度检测用的是HS1101电容式器件2，HS1101是Humirel公司新推出的湿敏电容，其外部结构及符号如下图所示。它采用专利技术，能构成