基于DHT11的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 五咅7索龍駕TECHNOLOGICALUNIVERSITY本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目基于DHT11的溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計基于DHT11的溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等特點(diǎn)。溫濕度是我們?nèi)粘Ｉ钪凶罨镜沫h(huán)境參數(shù)，溫濕度的檢測具有重要意義。本文主要介紹該傳感器的特點(diǎn)，并采用STC89C52單片機(jī)，LCD1602液晶顯示器，及一些元器件進(jìn)行組合，從而完成對溫濕度的檢測。選用溫濕度傳感器DHT11檢測環(huán)境溫度和濕度，將其輸出的數(shù)字信號輸入單片

2、機(jī)STC89C52,單片機(jī)采集數(shù)字信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后由LCD1602進(jìn)行顯示，外加復(fù)位電路、時鐘電路、鍵盤電路和報警電路。本系統(tǒng)整體設(shè)計具有界面友好、控制靈活、硬件系統(tǒng)集成度高、電路簡單、 功能強(qiáng)、性能可靠、成本低等特點(diǎn)。對我們的生活特別有幫助。關(guān)鍵詞：DHT11；單片機(jī)；溫濕度；檢測。DesignaSystemofTemperatureandHumidityDetectionBasedontheDHT11AbstractDHT11temperatureandhumiditydigitalsensorisacompositetemperatureandhumiditysensor,ito

3、utputsthealreadycalibrateddigitalsignal,thesensorincludesaresistancetypemoistureelementandaNTCtemperaturemeasuringelement,withexcellentquality,superfastresponse,stronganti-interferenceability,extremelyhighperformance-priceratio.Temperatureandhumidityisthemostbasicparametersofenvironment,temperaturea

4、ndhumiditydetectionisofgreatsignificance.Thispapermainlyintroducesthecharacteristicsofthesensors,andusestheSTC89C52singlechip,LCD1602display,andsomeofthecomponentsarecombined,soastocompletethedetectionoftemperatureandhumidity.ChooseDHT11temperatureandhumiditysensorstodetecttemperatureandhumidity,the

5、outputofdigitalsignalinputmicrocontrollerSTC89C52single-chipdigitalsignalanddataprocessing,andthenbytheLCD1602display,plustheresetcircuit,clockcircuit,keyboardcircuitandalarmcircuit.Thesystemdesignwithfriendlyinterface,flexiblecontrol,highhardwaresystemintegration,simplecircuit,functional,reliablepe

6、rformance,lowcost,etc.Particularlyhelpfultoourlife.Keywords:DHT11;microcontroller;temperatureandhumidity;detection.目錄TOC o 1-5 h z中文摘要1Abstract2 HYPERLINK l bookmark4 1緒論1 HYPERLINK l bookmark6 1.1研究的意義1 HYPERLINK l bookmark8 1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1 HYPERLINK l bookmark10 1.3設(shè)計的市場現(xiàn)狀分析2 HYPERLINK l bookmark12 1.

7、4溫濕度檢測技術(shù)和存在的問題2 HYPERLINK l bookmark14 1.5設(shè)計內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果3 HYPERLINK l bookmark16 1.5.1主要完成內(nèi)容31.5.2本文的設(shè)計思路3 HYPERLINK l bookmark18 1.5.3預(yù)期結(jié)果4 HYPERLINK l bookmark22 2溫濕度測量系統(tǒng)方案設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark24 2.1系統(tǒng)總體設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark26 2.2系統(tǒng)設(shè)計原則5 HYPERLINK l bookmark28 2.3系統(tǒng)方案的論證與選擇6 HYPERLINK l bookmark3

8、0 2.3.1單片機(jī)的選擇6 HYPERLINK l bookmark32 2.3.2顯示器的選擇7 HYPERLINK l bookmark34 2.3.3報警系統(tǒng)的選擇8 HYPERLINK l bookmark36 3系統(tǒng)硬件設(shè)計9 HYPERLINK l bookmark38 3.1主控模塊9 HYPERLINK l bookmark40 STC89C52的簡介9 HYPERLINK l bookmark42 STC89C52的主要特點(diǎn)9 HYPERLINK l bookmark44 STC89C52的引腳功能9 HYPERLINK l bookmark46 STC89C52的控制接口

9、11 HYPERLINK l bookmark48 復(fù)位電路11 HYPERLINK l bookmark50 時鐘電路12 HYPERLINK l bookmark52 顯示模塊13 HYPERLINK l bookmark54 LCD1602簡介13 HYPERLINK l bookmark56 LCD1602特性13 HYPERLINK l bookmark58 LCD1602管腳功能13 HYPERLINK l bookmark60 LCD1602字符集14 HYPERLINK l bookmark62 LCD1602與單片機(jī)的接口14 HYPERLINK l bookmark64 3

10、.5溫濕度采集模塊15 HYPERLINK l bookmark66 溫濕度傳感器簡介15 HYPERLINK l bookmark68 串行接口（單線雙向）16 HYPERLINK l bookmark70 引腳與接口18 HYPERLINK l bookmark72 鍵盤模塊18報警模塊19 HYPERLINK l bookmark74 蜂鳴器報警原理19 HYPERLINK l bookmark76 報警電路接口20 HYPERLINK l bookmark78 串口通信模塊20 HYPERLINK l bookmark80 RS-232C簡介20 HYPERLINK l bookmar

11、k82 MAX232簡介21 HYPERLINK l bookmark84 3.9小結(jié)22 HYPERLINK l bookmark86 4系統(tǒng)軟件設(shè)計24 HYPERLINK l bookmark88 主程序模塊程序設(shè)計24 HYPERLINK l bookmark90 1602液晶顯示模塊程序設(shè)計25 HYPERLINK l bookmark92 傳感器模塊程序設(shè)計26鍵盤模塊設(shè)計27 HYPERLINK l bookmark94 小結(jié)28 HYPERLINK l bookmark96 5設(shè)計中遇到的問題及解決方法29 HYPERLINK l bookmark98 硬件問題及解決方法29

12、HYPERLINK l bookmark100 軟件所遇問題及解決方法29 HYPERLINK l bookmark102 6結(jié)論30 HYPERLINK l bookmark104 參考文獻(xiàn)31致謝錯誤!未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark106 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明33 HYPERLINK l bookmark108 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明35 HYPERLINK l bookmark112 附錄36 HYPERLINK l bookmark110 附錄1硬件原理圖36 HYPERLINK l bookmark114 附錄2程序377西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文

13、）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 緒論 緒論研究的意義溫度和濕度是兩個基本的環(huán)境參數(shù)。在我們的生活中，我們要時刻關(guān)心環(huán)境的變化，只有很好的把握好環(huán)境的差異變化，我們才能更好的生存與發(fā)展。比如說在一些養(yǎng)殖廠，牲畜的成長，和溫濕度是離不開的，它們只有在適宜的環(huán)境下，在適宜的溫度和濕度下，才能成長的更快，我們才能獲取更大的效益。準(zhǔn)確測量溫濕度在生物藥學(xué)、食品加工、造紙業(yè)等行業(yè)更是至關(guān)重要?？傊?，無論在日常生活中還是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面都離不開對周圍環(huán)境溫濕度的測量。因此，研究溫濕度的控制和測量具有非常重要的意義。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，使得人們可以利用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動測量

14、、信息處理和自動控制。傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此我們必須掌握各種傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，通過對傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制和開發(fā)及應(yīng)用。溫濕度傳感器發(fā)展速度快，應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，并且還有很大發(fā)展?jié)摿?，為了提高對傳感器的認(rèn)識和了解，尤其是對溫濕度傳感器的深入研究，基于實(shí)時、準(zhǔn)確和廣泛的原則進(jìn)行了設(shè)計1、2。本文設(shè)計的是基于單片機(jī)STC89C52的溫濕度檢測和控制系統(tǒng)，主要以廣泛應(yīng)用的DHT11溫濕度傳感器作為溫度和濕度數(shù)據(jù)的采集，該傳感器具有測量精度高、硬件電路簡單、數(shù)據(jù)傳輸方便，可測試不同

15、環(huán)境溫濕度的特點(diǎn)。另外和控制電路相連，可以進(jìn)行閾值的控制，使溫度和濕度參數(shù)在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，不需要人的直接參與。本系統(tǒng)還通過RS-232和上位機(jī)相連，可以直接下載程序。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀智能溫度傳感器在20世紀(jì)90年代中期問世。它是微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和自動測試術(shù)的結(jié)晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器隨機(jī)存取存儲器RAM和只讀存儲器ROM。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器并且可通過軟件來實(shí)現(xiàn)測試功能，溫度計也越來越智能化3

16、、4。濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè)。濕度傳感器主要分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片上涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃羝皆诟袧癫牧仙虾螅淖杩?、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了較大的發(fā)展。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展。國內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一，質(zhì)量價格都相差較大，用戶如何選擇性能價格比最優(yōu)的理想產(chǎn)品確有一定難度，需要在這方面作深入的了解?，F(xiàn)在國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式高分子聚合物，氯化鋰和金屬氧化物。測量溫濕度的關(guān)鍵是溫濕度傳

17、感器。過去測量溫度與濕度是分開的。隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們生活的需要出現(xiàn)了溫濕度共測的傳感器。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫濕度傳感器也是經(jīng)歷了這樣一個階段逐漸走向數(shù)字智能化5。溫濕度檢測系統(tǒng)在國內(nèi)各行業(yè)的發(fā)展水平仍然不高，雖然應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫濕度檢測器來講發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。進(jìn)入21世紀(jì)后，特別在我國加入WTO后，國內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、

18、自動控制技術(shù)進(jìn)行改造和提高。例如紡織業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對溫濕度的控制手段仍很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)仍然在使用干濕球溫度計，采用人工觀測，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機(jī)的方法，其控制效果可想而知。制藥行業(yè)里也基本如此。在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗(yàn)，很少有人使用溫濕度傳感器。設(shè)計的市場現(xiàn)狀分析縱觀市場，溫濕度檢測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，已有的各種溫濕度檢測產(chǎn)品，五花八門，如A2000家用溫濕度報警表、YD-808A工業(yè)用溫濕度顯示器等產(chǎn)品。從功能上分析這些產(chǎn)品可以看出，一個比較完整的環(huán)境溫濕度檢測系統(tǒng)應(yīng)該具備以下主要的三個功能：（1）實(shí)時檢測出環(huán)境中的溫度和濕度參數(shù)；（2）檢測的參數(shù)

19、值顯示在顯示設(shè)備上（如數(shù)碼管，液晶顯示器等）；（3）根據(jù)環(huán)境要求，設(shè)定溫度濕度報警的上下限值，并實(shí)時報警。因此，本設(shè)計也應(yīng)該具備這些功能，并且對每一個部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，也可以擴(kuò)展系統(tǒng)功能。除了功能上的分析之外，再看這些產(chǎn)品還存在一個問題就是價格太高，不符合普通消費(fèi)者的消費(fèi)水平，如A2000家用溫濕度報警表，售價300元左右。綜上所述，本設(shè)計設(shè)計出的環(huán)境溫濕度檢測系統(tǒng)，除了具備市場上已有產(chǎn)品的功能之外，還應(yīng)該盡量降低制作價格6。溫濕度檢測技術(shù)和存在的問題傳統(tǒng)的溫度和濕度檢測系統(tǒng)主要有以下幾種：水汽壓(e)：是水汽在大氣總壓力中的分壓力。它表示了空氣中水汽的絕對含量的大小，以毫巴為單位；相對濕度(

20、rh)：濕空氣中實(shí)際水汽壓e與同溫度下飽和水汽壓E的百分比，相對濕度的大小能直接表示空氣距離飽和的相對程度。空氣完全干燥時，相對濕度為零。相對濕度越小，表示當(dāng)時空氣越干燥。當(dāng)相對濕度接近于100%時，表示空氣很潮濕，越接近于飽和；露點(diǎn)(或霜點(diǎn))溫度：指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時的溫度；干濕球溫度表：用一對并列裝置的、形狀完全相同的溫度表，一支測氣溫，稱干球溫度表，另一支包有保持浸透蒸餾水的脫脂紗布，稱濕球溫度表；發(fā)濕度表(計)：利用脫脂人發(fā)(或牛的腸衣)具有空氣潮濕時伸長，干燥時縮短的特性，制成毛發(fā)濕度表或濕度自記儀器，它的測濕精度較差，毛發(fā)濕度表通常在氣溫低于-ioc

21、時使用；電阻式濕度片：利用吸濕膜片隨濕度變化改變其電阻值的原理，常用的有碳膜濕敏電阻和氯化鋰濕度片兩種。前者用高分子聚合物和導(dǎo)電材料碳黑，加上粘合劑配成一定比例的膠狀液體，涂覆到基片上組成的電阻片；后者是在基片上涂上一層氯化鋰酒精溶液，當(dāng)空氣濕度變化時，氯化鋰溶液濃度隨之改變從而也改變了測濕膜片的電阻；薄膜濕敏電容：是以高分子聚合物為介質(zhì)的電容器，因吸收(或釋放)水汽而改變電容值。它制作精巧，性能優(yōu)良，常用在探空儀和遙測中。隨著智能檢測系統(tǒng)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)將多傳感器系統(tǒng)結(jié)合在一起。如何把多傳感器集中于一個檢測控制系統(tǒng)，綜合利用來自多傳感器的信息，獲得對被測對象的可靠了解和

22、解釋，以利于系統(tǒng)做出正確的響應(yīng)、決策和控制，是智能檢測控制系統(tǒng)中需要解決的首要問題。在溫濕度要求嚴(yán)格的場合，利用多傳感技術(shù)可以提高系統(tǒng)的可靠性和精度，亦可以提高系統(tǒng)的時間空間的覆蓋范圍7、8。設(shè)計內(nèi)容和預(yù)期結(jié)果主要完成內(nèi)容本文主要完成的內(nèi)容有：確定系統(tǒng)的總體功能設(shè)計方案；完成總體設(shè)計方案原理圖的繪制；完成硬件電路的焊接及調(diào)試；完成軟件系統(tǒng)的設(shè)計及編譯。本文的設(shè)計思路本文的設(shè)計目的是要對空氣中的溫度和濕度進(jìn)行檢測。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分是溫濕度傳感器完成的，溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)送入STC89C52單片機(jī)中，然后通過液晶顯示器LCD1602進(jìn)行顯示，單片機(jī)將預(yù)設(shè)的參考值與測量值進(jìn)行比較，根據(jù)比較

23、結(jié)果作出判斷，當(dāng)溫濕度值超過允許的誤差范圍，系統(tǒng)將發(fā)出報警聲音。（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計通過比較，選用STC89C52單片機(jī)來構(gòu)造本系統(tǒng)。在設(shè)計過程當(dāng)中，單片機(jī)的P0口用于液晶LCD1602顯示，P3.4、P3.5、P3.6為獨(dú)立式鍵盤接口，P3口接溫濕度傳感器DHT11，P1口連接蜂鳴報警器。（2）系統(tǒng)模塊設(shè)計測控模塊：檢測所處環(huán)境的溫濕度數(shù)據(jù)。顯示模塊：溫度和濕度采用液晶顯示，分兩行顯示使測量結(jié)果更直觀，便于管理人員做出決策。報警模塊：系統(tǒng)采用三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警，當(dāng)溫濕度超過系統(tǒng)所設(shè)置的閾值時，蜂鳴器就會發(fā)生報警。鍵盤模塊；鍵盤采用的是獨(dú)立式鍵盤，可分別設(shè)置溫度和濕度的上限值。1.5.3預(yù)期

24、結(jié)果根據(jù)設(shè)計方案及思路，預(yù)測出現(xiàn)的設(shè)計結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)完好的設(shè)計完后，連接所有的硬件設(shè)備，運(yùn)行相應(yīng)的軟件設(shè)備。軟硬件連接完好，電路完善的情況下，肉眼能看到的是經(jīng)過一系列的軟硬件編譯過的在LCD液晶顯示器上顯示的數(shù)字，當(dāng)液晶顯示器顯示的溫濕度值超過了預(yù)定的值時系統(tǒng)發(fā)出報警提示，當(dāng)溫濕度值沒有超過預(yù)定的溫濕度范圍，測系統(tǒng)接收下一次的溫濕度采集值。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）2溫濕度測量系統(tǒng)方案設(shè)計 溫濕度測量系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)要完成的設(shè)計功能如下：實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫濕度參數(shù)的實(shí)時采集，由單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的連續(xù)測量；實(shí)現(xiàn)超限數(shù)據(jù)的及時報

25、警；現(xiàn)場檢測設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力；軟件設(shè)計既要具有完成數(shù)據(jù)采集、處理的功能，其軟件編程應(yīng)具有功能強(qiáng)大、界面友好、便于操作和執(zhí)行速度快。設(shè)計要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：測量范圍：濕度20-90%RH,溫度0-50C；測量精度：濕度5%RH,溫度2C；分辨率：濕度1%RH,溫度1C。該設(shè)計的總體方案是數(shù)據(jù)采集用的是DHT11溫濕度傳感器,它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器,傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件,具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等特點(diǎn)。單片機(jī)采用STC89C52，液晶顯示采用LCD1602,報警采用蜂鳴器,鍵盤使用獨(dú)立鍵盤,外加復(fù)

26、位電路和時鐘電路。溫度濕度信號通過溫濕度傳感器進(jìn)行信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再運(yùn)用單片機(jī)STC89C52進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，并在LCD1602上顯示當(dāng)前溫濕度。外加復(fù)位電路、時鐘電路、鍵盤電路和報警電路。系統(tǒng)程序主要包括數(shù)據(jù)采集程序、溫溫度閾值設(shè)置程序、報警程序及顯示程序等。本設(shè)計可以通過鍵盤手動設(shè)置溫度濕度的上、下限值,該設(shè)定值為系統(tǒng)閾值。溫濕度傳感器將檢測到的值傳輸給單片機(jī),通過分析比較,當(dāng)檢測數(shù)值超出閾值時,驅(qū)動蜂鳴器報警,以便管理人員及時切斷電源,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)。系統(tǒng)硬件原理圖如圖2.1所示。系統(tǒng)設(shè)計原則要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價比高等特點(diǎn)。設(shè)計原則有以下幾個

27、：可靠性高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提,在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié),都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)行軟硬件濾波等。圖2.1硬件原理圖（2）操作維護(hù)方便在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計時，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對操作人員專業(yè)知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設(shè)計時，要盡可能減少人機(jī)交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。（3）性價比高單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛應(yīng)用，性價比是其中一個關(guān)鍵

28、因素。因此，在設(shè)計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。2.3系統(tǒng)方案的論證與選擇2.3.1單片機(jī)的選擇方案一：采用AT89C51單片機(jī)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM一FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS

29、-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡版本AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案9AT89C51不支持ISP（在線更新程序）功能，且4個時鐘周期完成一個指令周期，處理速度較慢，適用于要求時性不高的系統(tǒng)中。方案二：采用STC89C52單片機(jī)，STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的

30、功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停

31、止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選似。綜合本系統(tǒng)需要滿足的技術(shù)指標(biāo)以及硬件設(shè)計的性價比我們選擇方案二。2.3.2顯示器的選擇方案一：數(shù)碼管。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。（1，靜態(tài)顯示驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5X8=40根I/O端口來驅(qū)動

32、，要知道一個89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個呢：，實(shí)際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。（2，動態(tài)顯示驅(qū)動數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各

33、個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的。數(shù)碼管亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定，從而得到了廣泛的應(yīng)用，但對于溫濕度的顯示不太方便，而且連線復(fù)雜12。方案二：米用1602液晶屏。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(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。1602具有輕薄短小、低壓微功耗、

34、體積小、無輻射、平面直角顯示及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)點(diǎn)，且可視面積大、效果好、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)，適合用于顯示字母、數(shù)字、符號等信息，而且不需要擴(kuò)展過多外圍電路，可由單片機(jī)直接進(jìn)行控制輸出顯示13、14。相對而言，液晶顯示器顯示質(zhì)量高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，而且其電路設(shè)計簡單，操作更加方便。因此我們選擇方案二。報警系統(tǒng)的選擇方案一：采用語音芯片ISD1820。美國ISD公司于2001年最新推出一種單片820秒單段語音錄放電路ISD1820,它的基本結(jié)構(gòu)與ISD1110、1420完全相同，采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器，話筒前置放大，自動增益控制，防混淆濾波器，揚(yáng)聲器驅(qū)動及FLASH陣列。ISD1

35、820的地址模式必須要精確計算錄音時間與地址單元的換算，才能確定每段語音的起始地址，除非使用ISD公司生產(chǎn)的ISD1425高級語音編程拷貝機(jī)進(jìn)行自動分段錄音并將地址讀出，否則使用起來還是很麻煩的。而操作模式雖然可以不用擔(dān)心語音地址的問題，但在多段錄放上的操作略顯繁瑣，完成一個功能要進(jìn)行多個管腳的操作，使用起來不是很方便。而且ISD1820價格昂貴，貨源稀缺，雖功能強(qiáng)大，但不是最佳選擇。方案二：采用壓電式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器是一種電聲轉(zhuǎn)換器件。將壓電材料粘貼在金屬片上，當(dāng)壓電材料和金屬片兩端施加上一個電壓后，因?yàn)閴弘娦?yīng)，蜂鳴片就會產(chǎn)生機(jī)械變形而發(fā)出聲響。壓電材料有多種，用在蜂鳴片上的壓電材料通

36、常是高壓極化后的壓電陶瓷片。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成，有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5-15V直流工作電壓）多諧振蕩器起振輸出1.5-2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。因此該產(chǎn)品電路設(shè)計簡單，操作更加方便，而且具有很高的性價比15。綜上所述，本設(shè)計選擇方案二作為本系統(tǒng)的報警模塊。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）

37、3系統(tǒng)硬件設(shè)計 # 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)計的硬件系統(tǒng)主要由主控模塊、顯示模塊、溫濕度采集模塊、串口通信模塊、鍵盤模塊、報警模塊、時鐘電路和復(fù)位電路組成。3.1主控模塊本系統(tǒng)主控模塊采用STC89C52單片機(jī)作為控制核心，通過DHT11溫濕度傳感器專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，把采集到的溫濕度數(shù)字信號通過單片機(jī)的處理輸出到LCD1602顯示器，以顯示其溫濕度值。本設(shè)計可以手動設(shè)置溫度和濕度的上、下限值，只要有一樣超出設(shè)置的閾值時，即溫度或者濕度過高，則該系統(tǒng)的報警系統(tǒng)就會啟動，就會發(fā)出蜂鳴報警。STC89C52的簡介STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，

38、具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案16STC89C52的主要特點(diǎn)STC89C52的主要特點(diǎn)有：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時鐘/機(jī)器周期和12時鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；工作電壓：5.5V3.3V(5V單片機(jī))/3.8V2.0V(3V單片機(jī))；工作頻率范圍：040MHz,相當(dāng)于普通8051的080MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；用戶應(yīng)

39、用程序空間為8K字節(jié)；片上集成512字節(jié)RAM；通用I/O口(32個)，復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時,需加上拉電阻；ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；具有EEPROM功能；共3個16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2；（10）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路,PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；（11）通用異步串行口（UART），還可

40、用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多個UART；（12）工作溫度范圍：-40+85C（工業(yè)級）/075C（商業(yè)級）；（13）PDIP封裝。STC89C52的引腳功能單片機(jī)STC89C52的管腳圖如圖3.1所示。T2-/P1.OT2EX/P1r1Pl.2PL.PLr4?1.5Pl-Sf.TRSTKXD/F3.DTD/F3.1ITJT0/P3,2IWT1/P3.3tq/ps,4T1/P3.5Wg/PS.SD/P3.7XTAL2XTAL1VSSFDIPXOVCCPO.O/ADOPO.1/AD1PO.2/AD3PO.3/AD-3PO.4/AD4PC-5/AD-5FC.6/ADFC.7/AD7EA仏E：FFEOGFSEW

41、P2.7/A1SP2.6/A14.L./A1JP2.4/A12P2.3/A11P2.2/A1-0P2.1/A9F2.O/AS圖3.1STC89C52引腳圖STC89C52RC引腳功能說明：VCC（40引腳）：接電源。VSS（20引腳）：接地。P0端口（P0.0P0.7,3932引腳）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動8個TTL負(fù)載，對端口P0寫入“1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在FlashROM編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時，則輸出指令字節(jié)

42、。驗(yàn)證時，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7,18引腳）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P1口作輸入口使用時，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。此外，P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。P2端口（P2.0P2.7,2128引腳）：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/

43、O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVXDPTR”指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVXR1”指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。P3端口（P3.0P3.7,1017引腳）：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動

44、（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫入1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。RST（9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機(jī)器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計時完成后，RST引腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號，是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89C51RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機(jī)器周期被激活兩

45、次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接GND。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定位RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。XTAL1（19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端17。STC89C52的控制接口STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，P0口連接液晶顯示器的數(shù)據(jù)口控制LCD1602液晶顯示溫度和濕度值，P2.5、P2.6、P2.7分別接液晶的RS、R/W、E腳對

46、液晶顯示器進(jìn)行控制。鍵盤控制用P3口，其中P3.4是開閾值和模式的設(shè)置，按一下是開閾值和濕度的設(shè)置，按兩下是溫度的設(shè)置，按三下是關(guān)閾值，P3.5和P3.6分別是對溫度與濕度的上、下限值進(jìn)行加減設(shè)置的。P3.2連接DHT11溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)傳輸口。具體接線見附錄溫濕度控制系統(tǒng)整體原理圖。3.2復(fù)位電路本系統(tǒng)復(fù)位模塊采用的是上電復(fù)位。復(fù)位電路利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，當(dāng)你進(jìn)行完了一個題目的計算后肯定是要清零的是吧！或者你輸入錯誤，計算失誤時都要進(jìn)行清零操作。以便回到原始狀態(tài)，重新進(jìn)行計算。上電復(fù)位電路就是上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RST端為高電

47、平，自動復(fù)位；電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開路，RST端為低電平，程序正常運(yùn)行。RST引腳的高電平只要能保持兩個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。復(fù)位電路的電路圖如圖3.2所示。十J_|t_雯上OST王圖3.2復(fù)位電路的電路圖復(fù)位電路接單片機(jī)的I/O口第九腳RST腳，進(jìn)行上電復(fù)位，當(dāng)RST引腳的高電平只要能保持兩個機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。3.3時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時所必須的時鐘控制信號，單片機(jī)的內(nèi)部電路在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格的執(zhí)行指令進(jìn)行工作，在執(zhí)行指令時，CPU首先要到程序存儲器中取出所需要的指令操作碼，然后

48、譯碼，并由時序電路產(chǎn)生一系列控制信號去完成指令所規(guī)定的操作。CPU發(fā)出的時序信號有兩類，一類用于片內(nèi)對各個功能部件的控制，另一類用于對片外存儲器或I/O端口的控制。單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作，因此時鐘頻率直接影響單片的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘設(shè)計電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。本文設(shè)計應(yīng)用的是外部時鐘，外部時鐘方式是使用外部振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號，本設(shè)計采用的是12MHZ的晶振和30PF的電容組成時鐘電路。時鐘電路的電路圖如圖3.3所示。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）西

49、安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) GND1|ITAL133PFiTiTiiriTnT30PF圖3.3時鐘電路的電路圖時鐘電路分別接單片機(jī)的第十八和十九腳XTAL1腳和XTAL2腳。3.4顯示模塊液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年來被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。單片機(jī)可以通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用存儲器訪問形式、I/O設(shè)備訪問形式控制該液晶顯示模塊。本設(shè)計采用1602液晶屏，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(qū)域進(jìn)行控制，通電后就可以顯示出圖形、文字。在本設(shè)計中，應(yīng)用1602顯示方便且工作穩(wěn)定。LC

50、D1602簡介1602字符型液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16X2即32個字符(16列2行)18。注：為了表示的方便，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。LCD1602特性LCD1602的主要特性有：3.3V或5V工作電壓，對比度可調(diào)；內(nèi)含復(fù)位電路；提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能；有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM；內(nèi)建有192個5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM；有8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。LCD1602管腳功能1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:第1腳：VSS為電源地；第2腳：VCC接5V電源正極；第3腳：VO為液晶顯示器

51、對比度調(diào)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(chǎn)生“鬼影”使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）；第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器；第5腳：RW為讀寫信號線，高電平1時進(jìn)行讀操作，低電平0時進(jìn)行寫操作；第6腳：E（或EN）端為使能（enable）端,高電平1時讀取信息，負(fù)跳變時執(zhí)行指令；第714腳：DOD7為8位雙向數(shù)據(jù)端；第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極19。LCD1602字符集1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文

52、字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。LCD1602與單片機(jī)的接口LCD1602的第一個腳接電路板的地。第二腳接電路板的電源。第三腳是顯示器對比度調(diào)節(jié)端，接一個滑動變阻器，滑動變阻器一端接地一端接電源，用來調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度。第四腳是寄存器選擇端，接單片機(jī)的I/O口P2.5，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳是RW讀寫信號端，接單片機(jī)的I/O口P2.6，高電平1時進(jìn)行讀操作，低電平0時進(jìn)行寫操作。第6腳

53、是E（或EN）端為使能（enable）端,接單片機(jī)的I/O口P2.7,高電平1時讀取信息，負(fù)跳變時執(zhí)行指令。第714腳是D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端，接單片機(jī)I/O口P0,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸最終顯示在顯示器上。第15和16腳是空腳或背燈電源，15腳背光正極接電源，16腳背光負(fù)極接地。LCD與單片機(jī)的接口電路如圖3.4所示。VCC(AD1)PO-1(ADQJPO(AD4)P0-4(AD5JPO5(AD6JPO.6(AD7JPO7(AS)PQ_O(AQJPJ1(A10)Pi2(AlljPU(A12JM斗(A13；)PiJ(A14)PQ_6圖3.4LCD1602與單片機(jī)的接口電路圖籃二D1D2瓷D3樓哉3.5

54、溫濕度采集模塊圖3.5DHT11傳感器實(shí)物圖DHT11實(shí)物如圖3.5所示。3.5.1溫濕度傳感器簡介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超

55、小的體積、極低的功耗，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便20。3.5.2串行接口（單線雙向）DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間4ms左右，用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進(jìn)行溫濕度采集采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。具體格式在下面說明，當(dāng)前小數(shù)部分用于以后

56、擴(kuò)展，出現(xiàn)讀出為零。操作流程如下：一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號,DHT11不會

57、主動進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。通訊過程如圖3.6所示。亠i=SS則粵將DriTftjfg*1丄唯篩惱出-圖3.6DHT11與單片機(jī)的通訊過程總線空閑狀態(tài)為咼電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機(jī)的開始信號后，等待主機(jī)開始信號結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號主機(jī)發(fā)送開始信號結(jié)束后，延時等待20-40us后，讀取DHT11的響應(yīng)信號，主機(jī)發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。通訊初始化要求如圖3.7所示。單總鑲littTftrffltt一一*審豐督號偸號線

58、說1S；主機(jī)悄號TWH伯嗎圖3.7通訊初始化要求圖總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后，再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示如果讀取響應(yīng)信號為高電平，貝0DHT11沒有響應(yīng)，請檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。26us-2SusL表茅WIit數(shù)字0信號表示方法如圖3.8所示。33下一bit開始/沁遏I門”開始I卑也線.、5OUS信號線說明：主機(jī)信號DHT信號圖3.8數(shù)字0信號電平變化圖數(shù)字1信號

59、表示方法如圖3.9所示。7Ous信號統(tǒng)說眛DHTfe號主機(jī)信號圖3.9數(shù)字1信號電平變化圖3.5.3引腳與接口（1）引腳介紹：Pin1：（VDD）,電源引腳，供電電壓為3-5.5V。Pin2：（DATA），串行數(shù)據(jù)，單總線。Pin3:（NC），空腳，請懸浮。Pin4（VDD），接地端，電源負(fù)極。（2）接口說明：建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻，大于20米時根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。DHT11接口圖如圖3.10所示。單片機(jī)P3.2口用來發(fā)收串行數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)口。連接傳感器的Pin2（單總線,串行數(shù)據(jù)）21。VCC圖3.10DHT11接口圖傳感器的第一腳是電源腳，接電路板的電源。第二腳

60、是數(shù)據(jù)端，接單片機(jī)的I/O口P3.2，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。第三腳是空管腳，懸空。第四腳是接地端,接電路板的地。3.6鍵盤模塊鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。在本設(shè)計中由于按鍵不多，因此選用獨(dú)立式鍵盤：（1）總開關(guān)：主要控制硬件系統(tǒng)的開/關(guān)機(jī)；（2）數(shù)字設(shè)置鍵：K1是模式選擇鍵，按一次為開閾值和溫度設(shè)置模式，按兩次是溫度設(shè)置模式，按三下是關(guān)閾值。K2和K3只有在濕度和溫度設(shè)置模式下才有效，分別為閾值增加和閾值減小。鍵盤模塊的電路圖如圖3.11所示。aim-圖3.11鍵盤模塊電路圖開關(guān)K1、K2、K3分別接單片機(jī)的I/O口P3.4、P3.5、P3.6。K1是模式選擇鍵，按一次為開閾值和溫度設(shè)置模式