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毕业论文（初稿） 摘要城市居民每天在室内工作、学习和生活的时间占全天时间的90%左右，室内环境的好坏，与人类健康和儿童生长发育的关系极为密切，直接影响着居民的发病率和死亡率。 加强对家居环境的环境状况(包括有害气体含量、空气湿度、室内温度、火灾引起的烟雾等)的实时监测与治理，可为人们提供一个安全、健康、舒适的生活环境。 本设计为基于单片机的便携式多参数环境监测系统的显示模块的设计，能够实时显示温度数据、湿度数据、气体浓度，如果超出限定范围系统能够自动报警。 该设计为系统设计要求完成单片机电路的设计和显示、控制、报警的程序设计，并进行Proteus软件仿真。 所有室内环境质量的优劣与健康均有密切的关系。 在这里先谈谈人人接触的家居环境。 家居环境是家庭团聚、休息、学习和家务劳动的人为小环境。 家居环境卫生条件的好坏，直接影响着居民的发病率和死亡率。 近年来环境保护愈来愈受到人们的重视，但有很多人还没有意识到室内环境质量对健康的影响。 城市居民每天在室内工作、学习和生活的时间占全天时间的90%左右，一些老人、儿童在室内停留的时间更长。 因此，居室环境与人类健康和儿童生长发育的关系极为密切。 据生理学家研究，室内温度过高时，会影响人的体温调节功能，由于散热不良而引起体温升高、血管舒张、脉搏加快、心率加速。 冬季，如果室内温度经常保持在25以上，人就会神疲力乏、头晕脑涨、思维迟钝、记忆力差。 同时，由于室内外温差悬殊，人体难以适应，容易患伤风感冒。 如果室内温度过低，则会使人体代谢功能下降，脉搏、呼吸减慢，皮下血管收缩，皮肤过度紧张，呼吸道粘膜的抵抗力减弱，容易诱发呼吸道疾病。 因此，科学家们把人对“冷耐受”的下限温度和“热耐受”的上限温度，分别定为11和32。 在注意室内温度调节的同时，还应注意室内的湿度。 夏天，室内湿度过大时，会抑制人体散热，使人感到十分闷热、烦躁。 冬天，室内湿度大时，则会加速热传导，使人觉得阴冷、抑郁。 室内湿度过低时，因上呼吸道粘膜的水分大量散失，人会感到口干、舌燥，甚至咽喉肿痛、声音嘶哑和鼻出血等，并易患感冒。 所以，专家们研究认为，相对湿度上限值不应超过80%，下限值不应低于30%。 然而，人的体感并不单纯受气温或气湿两种因素的影响，而是两者综合作用的结果。 通过实验测定，最宜人的室内温湿度是冬天温度为18至25，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28，湿度为30%至60%。 在此范围内感到舒适的人占95%以上。 在装有空调的室内，室温为19至24，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。 如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。 18，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。 在内空气中的有害气体中甲醛是比较常见且危害性比较大的。 中国环境保护郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-2-协会有关数据统计表明90%白血病患儿家中曾进行过豪华装修，每年210万儿童死于豪华装修；80%的家庭装修甲醛超标；70%孕妇流产和环境污染有关；每年我国因室内环境污染引起的死亡人数高达11.1万人，平均每天304人死亡。 室内环境污染已经成为严重影响现代人类健康的杀手之一。 目前国家发布的与室内环境有关的甲醛的检测标准主要有1中华人民共和国国家标准居室空气中甲醛的卫生标准规定居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08毫克/立方米。 2中华人民共和国国家标准实木复合地板规定A类实木复合地板甲醛释放量小于和等于9毫克/100克；B类实木复合地板甲醛释放量等于9毫克40毫克/100克。 3国家环境标志产品技术要求人造木质板材规定人造板材中甲醛释放量应小于0.20毫克/立方米；木地板中甲醛释放量应小于0.12毫克/立方米。 4国家家具标准GB5296.xx规定如果甲醛释放量大于1.5毫克/升的规定标准，有关厂家将被处以销售额50%至3倍的罚款。 还将受到涉嫌欺诈的处罚。 1.2环境监测系统的发展和现状1.2.1国内环境监测系统的发展和现状环境监测是环境管理的基础和技术支持，随着我国环境保护工作的发展，我国环境监测技术也取得了较大的进步，环境监测仪器生产形成了一定的规模。 目前，我国环境监测仪器的生产企业有140余家，年产值4.8亿元，约占全国环保产品产值的2.3。 环境监测仪器的主要产品是各种水污染和大气污染监测、噪声与振动监测、放射性和电磁波监测仪器。 我国生产的烟尘采样器、烟气采样器、总悬浮微粒采样器、油份测定仪、污水流量计等环境监测仪器已接近或达到国际先进水平，在国内市场上占有很大比例。 国产大型实验室用原子吸收、紫外可见分光光度仪、气相色谱仪等监测仪器自动控制技术采用程度较低，关键零部件尚依赖进口。 我国环境监测仪器多是中小型企业生产，产品基本集中在中低档的环境监测仪器，远不能适应我国环境监测工作发展的需要。 主要表现为技术档次低，低水平、重复生产严重，规模效益差；产品质量不高，性能不稳定，一致性较差，使用寿命短，故障率高；研究开发能力较低，在线监测仪器的系统配套生产能力较低，不能适应市场的需要。 环境监测及监测仪器发展趋势 1、以目前人工采样和实验室分析为主，向自动化、智能化和网络化为主的监测方向发展； 2、由劳动密集型向技术密集型方向乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-3-发展； 3、由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展； 4、由单纯的地面环境监测向与遥感环境监测相结合的方向发展； 5、环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方面发展。 国内环境监测仪器五大问题一是国内环境监测仪器大多是中小企业生产的中低档产品，技术水平比较低，产品种类少，故障率比较高，使用寿命比较短，这导致监测频次低、采样误差大、监测数据不准确，不能及时反映排污状况。 二是在我国，高质量的分析仪、专用监测仪器和自动监测系统绝大多数是从国外引进的，国产环境监测仪器占有的份额很小。 国内环境监测仪器研究开发能力比较低，在线监测仪器的系统配套生产能力比较低，不能适应市场的需要。 三是国内环境监测仪器行业经营管理能力差，劳动生产率不高，趋同化倾向严重。 五是当前，国内自动在线监测设备市场发展缓慢，主要是受到各地重视程度不够，仪器设备质量不够理想，服务不到位，无法与国外产品竞争，不规范操作和不正当竞争导致市场无法健康发展，难以吸引国外先进技术。 1.2.2国外环境监测系统的发展概况国外环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、智能化、自动化和网络化方面发展。 一、智能化。 智能传感器作为2l世纪最具影响力和发展前景的一项高科技产品，正引起同内外电子信息界的高度重视。 某些集成化智能传感器本身即可构成一个测试系统。 所谓智能传感器(Intelligent Sensor)，就是带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。 智能传感器的最大特点就是将传感器检测信息的功能与微处理器的信息处理功能有机地融合在一起。 从一定意义上讲，它具有类似于人工智能的作用。 二、自动化。 例如，澳大利亚GREEN SPAN公司生产的全自动废水在线监测仪可测定多种污染项目；日本纪本等公司生产的VS-5010总氮及VS-5020总磷在线自动监测仪，在控制水体富营养化方面起着重要作用，两者都是采用了JIS标准方法；在总量控制方面日本规定使用COD自动监测仪；为了实现有机污染物排放总量的控制，还推广了TOC和UV在线自动监测。 三、网络化。 瑞士于20世纪80年代建立了国家土壤环境监测网(NAB)，在全国设立了120个土壤监测点。 监测点的选择原则是农用地占50%，森林土壤占30%，其它广泛使用的土壤占20%。 从1985年开始监测，其中20个监测点五年后又进行了监测。 每个监测点的面积为100m，样品采集深度为20cm，每次在23m的间距采集4个样品组成一个混合样品。 所有采集的样品都要入库贮存。 测定项目包括Pb、Cu、Cd、Zn、Ni、Cr、Co、Hg和F。 金属元素采用沸腾的2molL的HNO提郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-4-取。 除此之外，还测定了土壤PH、CaCO、有机碳、粒度、铁和铝的氧化物、阳离子交换量(CEC)、有效态磷和土壤密度等指标。 建立土壤环境监测网的目的在于 (1)评价土壤污染和相关的生态毒性风险； (2)了解土壤污染的空间分布； (3)了解土壤污染随时间变化趋势。 1.3环境监测系统的内容和特点1.3.1环境监测系统的主要内容环境监测系统是利用多台微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，该系统代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，改变常规的继电保护装置不能与外界通信的缺陷。 多参数环境监测系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功能，可方便地监视环境质量的状态及变化。 一般来说，环境监测系统的内容应包括环境参数的采集，模拟信号数字信号的转换，信号的处理和显示，及超限报警等内容。 通过环境监测系统，实现对环境参数的监测，为环境的治理提供一定的科学依据，保证生活或工作于其中的人员的健康和生命安全。 当发生事故时，系统能够自动报警，提醒人们及时采取有效措施，应对环境状况的变化，或及早撤离事故发生地。 此外，环境监测系统还可以用于气象学和气候学的研究，其所记录的数据是将为这些领域的研究提供宝贵的资料。 1.3.2环境监测系统的特点环境监测系统具有以下几个突出的特点 （1）模块式、微机化的系统结构 （2）参数的实时显示 （3）高精度、高准确度 （4）测量显示数字化 （5）上下限值按键输入 （6）超限报警总之，多参数环境监测仪系统可以加强对家居环境的环境状况(包括有害气体含量、空气湿度、室内温度、火灾引起的烟雾等)的实时监测与治理，可为人们提供一个安全、健康、舒适的生活环境。 乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-5-1.4本文的主要工作环境监测系统涉及到微处理机技术、模数转换技术、传感器技术、液晶显示技术、系统可靠性理论、软件工程技术等诸多技术和理论，是一项复杂的系统工程。 本文的主要工作集中在如何用单片机实现环境监测系统的硬件结构设计，如何实现单片机和AD转换器之间的通信连接，并将数字信号发送到LCD显示出实时的环境参数，对单片机编写程序，用单片机程序控制各个模块的运行，从而实现模数转换、液晶显示、按键控制和超限报警等功能。 通过本次毕业设计，应达到的目标是加深对环境监测系统的认识，熟练掌握单片机的编程方法，掌握模数转换器的使用方法，掌握基于单片机的环境监测系统的设计方法，编制调试完成指定子系统的软件，实现环境监测系统的基本功能；掌握参考文献的查阅方法，掌握科技论文的写作方法。 郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-6-第二章单片机及AT89C51单片机（Single ChipMicroputer，SCM）是单片微型计算机的简称，是指在一块半导体芯片中集成有中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、基本I/O接口以及定时/计数器等必要部件的完整的微型计算机。 12.1单片机的特点和应用领域2.1.1单片机的特点单片机是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点9。 （1）可靠性高、抗干扰能力强; （2）集成度高、体积小 （3）功耗低、控制功能强 （4）使用方便灵活 （5）性能价格比高、开发方便简单2.1.2单片机的应用领域由于单片机具有良好的控制性能和灵活的嵌入品质，近年来点偏激在各种领域都获得了极为广泛的应用。 概要地分为以下几个方面 （1）智能仪器仪表 （2）机电一体化产品 （3）实时工业控制 （4）分布系统的前端模块 （5）家用电器2.2AT89C51单片机的基本结构2AT89单片机的基本结构如图2.1所示。 乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-7-图2.189C51系列单片机的基本结构框图AT89单片机是由微处理器（含运算器和控制器）、存储器、I/O接口以及特殊功能寄存器SFR等构成，如图2.2所示。 图2.2AT89系列单片机的内部结构框图1.中央处理器单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。 （1）运算器郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-8-运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。 其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。 算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。 ALU的输出也是两个一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。 ACC既是ALU处理数据的，又是ALU运算结果的存放单元。 单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入ACC。 运算结果存于AB寄存器中。 （2）控制器控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。 AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。 复位时PC的内容是0000H. (3)存储器单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。 AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路AT89C51单片机的外围接口电路主要包括4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 2.3AT89C51的工作原理2.3.1引脚排列及功能AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。 I/O口线P0口8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。 在编乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-9-程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。 P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。 作为普通输入时，应输出锁存器配置1。 P0口可驱动8个TTL负载。 P1口8位、准双向I/O，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。 在编程和校验时，可用作输入低8位地址。 用作输入时，应先将输出锁存器置1。 P1口可驱动4个TTL负载。 P2口8位、准双向I/O，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。 在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 P3口8位、准双向I/O，具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。 用作输入时，应先将输出锁存器置1。 在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。 它可驱动4个TTL负载。 控制信号线RST复位输入信号，高电平有效。 在振荡器稳定工作时，在RST脚施加两个机器周期以上的高电平，将器件复位。 EA/VPP外部程序存储器访问允许信号EA.当EA信号接地时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器，地址为0000H-FFFFH;当EA接VCC时，对ROM的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。 在编程时，该引脚可接编程电压5V或12V。 在编程校验时，该引脚可接VCC。 PSEN片外程序存储器读选通信号PSEN，低电平有效。 在片外程序存储器取指期间，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送至P0口；在访问外部RAM时，PSEN无效。 ALE/PROG低字节锁存信号ALE.在系统扩展时，ALE的下降沿将P0口输出的低8位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。 此外，ALE端连续输出正脉冲，频率为晶振频率的1/6，可做外部定时脉冲使用。 外部晶振引线XTAL1片内振荡器反向放大器和时钟发生线路的输入端。 使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。 XTAL2片内振荡器反相放大器的输出端。 当使用片内振荡器时，外接石英晶体和微调电容。 存储器组织和特殊功能寄存器AT89C51的存储器将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的存储空间和访问指令。 它有4个存储空间片内存储器、片外存储器、片内数据存储器及片3外存储器。 郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-10-2.4本章小结单片机是本系统的主要组成部分。 本章较详细地阐述了单片机的特点、应用领域、基本结构和工作原理；AT89系列单片机系统的基本组成，AT89系列单片机的引脚及其功能。 乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-11-第三章模拟数字转化器及ADC08093.1模数转换器原理概述4模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。 通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。 由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。 故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。 而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 任何ADC都包括三个基本功能抽样、量化和编码。 抽样过程将模拟信号在时间上离散化，使之成为抽样信号；量化将抽样信号的幅度离散化使之成为数字信号；编码则将数字信号最弹簧表示成数字系统所能接受的形式。 如何实现这三个功能就决定了ADC的形式和性能。 同时，ADC的分辨率越高，需要的转换时间就越长，转换速度就越低，故ADC的分辨率和转换速率两者总是相互制约的。 因而在发展高分辨率ADC的同时要兼顾高速，在发展高速ADC的同时要兼顾高分辨率，在此基础上还要考虑功耗、体积、便捷性、多功能、与计算机及通讯网络的兼容性以及应用领域的特殊要求等问题，这样也使得ADC的结构和分类错综复杂。 目前，ADC集成电路主要有并行比较ADC、逐次逼近型、积分型ADC、压频变换型ADC、-型ADC等类型，下面主要介绍逐次逼近型ADC和积分型ADC的原理。 图3.1逐次逼近型ADC原理图郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-12-逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，它由比较器、D/A转换器、比较寄存器SAR、时钟发生器以及控制逻辑电路组成，将采样输入信号与已知电压不断进行比较，然后转换成二进制数。 其原理图如图3.1所示，首先将DAC的最高有效位MSB保存到SAR，接着将该值对应的电压与输入电压进行比较。 比较器输出被反馈到DAC，并在一次比较前对其进行修正。 在逻辑控制电路和时钟驱动下，SAR不断进行比较和移位操作，直到完成LSB的转换，此时所产生的DAC输出逼近输入电压的1/2LSB。 当每一位都确定后，转换结果被锁存到SAR并作为ADC输出。 这一类型ADC的优点高速，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。 缺点在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。 图3.2积分型ADC原理图积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，是应用比较广泛的一类转换器。 它的基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。 与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。 其原理图如图4所示。 其工作分为两个阶段，第一阶段为采样期；第二阶段为比较期。 通过两次积分和计数器的计数可以得到模拟信号的数字值D=2nV1/VR，其中n为计数器的位数，V1为输入电压在固定时间间隔内的平均值。 积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的D表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。 此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。 若把积分器定时积分的时间取为工频信号的整数倍，可把由工频噪声引起的误差减小到最小，从而有效地抑制电网的工频干扰。 这类ADC主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。 其优点是分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。 缺点是乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-13-转换速率低，转换速率在12位时为100300SPS。 3.2模数转换器主要技术指标51.分辩率(Resolution)指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。 分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。 2.转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。 积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。 采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。 保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。 因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率接受的。 常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo/Million Samplesper Second）。 3.量化误差(Quantizing Error)AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。 通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。 4.偏移误差(Offset Error)输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。 5.满刻度误差(Full ScaleError)满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。 6.线性度(Linearity)实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。 其他指标还有绝对精度(Absolute Auracy)，相对精度(Relative Auracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total HarmonicDistotortion缩写THD）和积分非线性。 43.3ADC0809芯片及其与单片机的接口3.3.1ADC0809芯片ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。 其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。 是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片，其内部结构如图3.3所示。 郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-14-图3.3ADC0809的内部逻辑结构图1主要特性1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时）4）单个+5V电源供电5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度7）低功耗，约15mW。 2内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 3外部特性（引脚功能）ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 下面说明各引脚功能。 IN0IN78路模拟量输入端。 2-12-88位数字量输出端。 乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-15-ADDA、ADDB、ADDC3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 EOC A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）基准电压。 V电源，单一+5V。 GND地。 3.3.2ADC0809与单片机的接口ADC0809与单片机的接口可以采用查询方式和中断方式。 61.查询方式ADC0809与单片机的接口电路如图3.4所示。 由于ADC0809片内无时钟，故利用单片机提供的地址锁存器允许信号ALE经D触发器二分频后获得。 图3.4ADC0809与单片机的接口电路ALE引脚的频率是单片机时钟频率的1/6，如果单片机时钟频率为6MHz，则ALE引脚的频率为1MHz。 再经二分频后为500kHz，所以ADC0809能可靠工作。 由于ADC0809具有输出三态锁存器，故其8位数据输出线可直接与单片机数据总线相连。 单片机的低8位地址信号在ALE作用下锁存在74LS373中。 74LS373输出郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-16-的低3位信号分别加到ADC0809的通道选择端A、B、C上，作为通道编码。 单片机的P2.7作为片选信号，与/WR进行或非操作，得到一个正脉冲，加到ADC0809的ALE和START引脚上。 由于ALE和START链接在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。 在读取转换结果时，用单片机的读信号/RD和P2.7引脚经或非门后产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。 显然，上述操作时，P2.7应为低电平。 ADC0809的EOC端经反相器连接到单片机的P3.3（/INT1）引脚，作为查询或中断信号。 下面的程序采用查询方式，分别对8路模拟信号轮流取样一次，并依次把转换结果存储到片内RAM以DATA为起始地址的连续单元中。 MAIN:MOV R1,#DATAH;置数据区首地址MOV DPTR,#7FF8H;指向0通道MOV R7,#08H;置通道数MOV A,#00H;累加器清零LOOP:MOVXDPTR,A;启动A/D转换HER:JB P3.3,HER;查询A/D转换结束MOVX A,DPTR;读取A/D转换结果MOVR1,A;存储数据INC DPTR;指向下一个通道INC R1;修改数据指针DJNZ R7,LOOP;8个通道转换完否？对于上面的程序，也可以采用软件延时的方法读取每次的转换结果，即在启动A/D后，延时100s左右，等待转换结果。 2.中断方式采用中断方式可大大节省CPU的时间。 谠转换结束时，EOC向单片机发出中断申请信号。 响应中断请求后，又中断服务子程序读取A/D转换结果并存储到RAM中，然后启动ADC0809的下一次转换。 下面的程序采用中断方式，读取IN0通道的模拟量转换结果，并送至片内RAM以DATA为首地址的连续单元中。 ORG0013H;/INT1中断服务程序入口AJMP PINT1ORG2000H MAIN:MOV R1,#DATAH;置数据区首地址SETB IT1;/INT1为边沿触发方式乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-17-SETB EA;开中断SETB EX1;允许/INT1中断MOV DPTR,#7FF8H;指向IN0通道MOV A,#00H;累加器清零MOVXDPTR,A;启动A/D转换LOOP:NOP;等待中断AJMP LOOPORG2100H;中断服务程序入口PINT1:PUSH PSW;保护现场PUSH ACCPUSH DPLPUSH DPHMOV DPTR,#1FF8H MOVXA,DPTR;读取A/D转换结果MOVR1,A;存储数据INC R1;修改数据区指针MOVXDPTR,A;再次启动A/D转换POP DPHPOP DPLPOP ACCPOP PSWRET1;中断返回3.4本章小结模数转换器与单片机广泛应用于数码显示电路。 本章较详细地介绍了模数转换器的类型、工作原理、主要技术指标以及ADC0809的引脚及其与单片机的接口，还有相应的汇编程序。 郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-18-第四章LCD显示器及其接口技术4.1LCD显示器的分类7LCD液晶显示器是Liquid CrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。 液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。 段码式显示和点阵式显示。 段码是最早最普通的显示方式，比如计算器，电子表这些。 自从有了MP3，就开发了点阵式，如MP3，手机屏，数码相框这些高档消费品。 被动矩阵式LCD。 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。 由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。 被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layerSTN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。 主动矩阵式LCD。 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin FilmTransistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。 TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。 与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。 4.2LCD模块的引脚下面介绍常用的20字X2行字符模块，引脚如图4.1所示。 8乔志华基于单片机的多参数环境监测系统研究-19-图4.1LCD引脚图20字X2行LCD每行可以显示20个字，可显示的行数为2行，有16只引脚，其中数据线DB0DB7与控制信号线RS、R/W、E用来与单片机相连接，另外3只引脚为电源信号线Vss、VDD、V0，各引脚的功能见表4.1。 引脚符号功能说明1Vss接地2VDD电源；+5V3V0显示屏明亮度调节脚，一般将此引脚接地4RS寄存器功能选择引脚5R/W读/写。 0写；1读6E读/写使能，下降沿触发7DB08DB19DB210DB311DB412DB513DB614DB78位双向数据总线，实现数据的传输；DB7也是一个忙标志15BLA背光源正极16BLK背光源负极表4.1LCD引脚图郑州大学电气工程学院毕业设计（论文）-20-4.3LCM控制指令指令操作包括显示模式设置、显示开关控制、输入模式控制、数据指针设置、读写数据、清屏、归位等方面，LCM提供了11项指令，详见表4.2。 9控制线数据线指令功能RS R/W DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000000000清除显示屏清除屏幕显示，并把光标移至左上角000000001X光标回到原点光标移至左上角，显示内容不变00000001I/D S输入方式设置设置光标的移动方向，并指定整体显示是否移动0000001D CB显示