基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng).doc

基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng) 一 主要內(nèi)容 以 STC89 系列單片機(jī)為核心 通過傳感器測(cè)試實(shí)驗(yàn)室溫濕度進(jìn)而啟動(dòng)設(shè)備調(diào)整實(shí)驗(yàn) 室溫濕度以達(dá)到舒適的環(huán)境 二 基本要求 1 以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng) 2 實(shí)現(xiàn)傳感器采集的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理 并啟動(dòng)相應(yīng)設(shè)備 來調(diào)整實(shí)驗(yàn)室溫濕度 3 使用 Keil C 編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)邏輯控制 4 電路原理圖設(shè)計(jì) protel 印刷電路圖設(shè)計(jì) 三 主要技術(shù)指標(biāo) 1 電壓直流 5V 工作電流小于 500mA 2 完成主要功能 3 電路原理圖 4 使用說明書撰寫 5 論文正文不少于 1 5 萬字 查閱文獻(xiàn)資料不少于 15 篇 其中外文文獻(xiàn) 2 篇以上 翻譯與課題有關(guān)的外文資料不少于 3000 漢字 四 應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) C 語言開發(fā) 關(guān)于 STC89 系列相關(guān)單片機(jī)開發(fā)文檔 相關(guān)傳感和顯示器件使用手冊(cè)和接口電路 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 五 進(jìn)度計(jì)劃 2011 年 2 月下旬 單片機(jī)開發(fā)集訓(xùn) 單片機(jī)工程實(shí)習(xí) 2011 年 3 月 10 日 資料收集 文獻(xiàn)閱讀 2011 年 3 月 20 日 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電路實(shí)現(xiàn) 2011 年 4 月 15 日 程序邏輯開發(fā)以及編譯燒錄 2011 年 5 月 10 日 系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)完成 2011 年 5 月 15 日 論文撰寫 2011 年 6 月 10 日 答辯準(zhǔn)備 ppt 設(shè)計(jì) 2011 年 6 月 15 日 答辯 目 錄 第第 1 1 章章 緒緒 論論 1 1 1 課題研究的背景 1 1 2 課題研究的意義 1 1 3 課題研究的主要內(nèi)容 2 1 4 課題研究的工作原理 2 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3 2 1 功能要求 3 2 2 設(shè)計(jì)思路 3 2 3 方案選擇 3 2 3 1 傳感器選擇方案 3 2 3 2 顯示器選擇方案 4 2 3 3 單片機(jī)主芯片選擇方案 4 2 4 總體設(shè)計(jì)框圖 5 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 3 1 概述 7 3 2 主控模塊設(shè)計(jì) 7 3 2 1 STC89C52 芯片的簡(jiǎn)介 7 3 2 2 主控模塊電路原理圖 10 3 3 DHT11 傳感器模塊設(shè)計(jì) 10 3 3 1 DHT11 傳感器簡(jiǎn)介 10 3 3 2 DHT11 傳感器模塊電路設(shè)計(jì) 14 3 4 1602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 15 3 4 1 1602 液晶顯示屏簡(jiǎn)介 15 3 4 2 1602 液晶顯示模塊電路原理圖 18 3 5 報(bào)警模塊 19 3 5 1 蜂鳴器介紹 19 3 5 2 蜂鳴器工作原理 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20 4 1 1602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 21 4 2 傳感器模塊設(shè)計(jì) 23 第 5 章 系統(tǒng)分析與調(diào)試 25 第 6 章 結(jié)論與展望 27 致 謝 29 附 錄 30 附錄 A 外文資料 30 附錄 B 硬件原理圖 38 附錄 C 程序清單 39 第 1 章 緒 論 1 1 課題研究的背景 溫度 濕度和人類的生產(chǎn) 生活有著密切的關(guān)系 同時(shí)也是工業(yè)生產(chǎn)中最常見 最基本的工藝參數(shù) 例如機(jī)械 電子 石油 化工等各類工業(yè)中廣泛需要對(duì)溫度濕 度的檢測(cè)與控制 并且隨著人們生活水平的提高 人們對(duì)自己的生存環(huán)境越來越關(guān) 注 而空氣中溫濕度的變化與人體的舒適度和情緒都有直接的影響 所以對(duì)溫度濕 度的檢測(cè)及控制就非常有必要了 隨著科技的飛速發(fā)展和普及 高性能設(shè)備越來越多 各行各業(yè)對(duì)溫濕度的要求 也越來越高 傳統(tǒng)的溫濕度檢測(cè)模式是以人為基礎(chǔ) 依靠人工輪流值班 人工巡回 查看等方式來測(cè)量和記錄環(huán)境狀況信息 在這種模式下 不僅效率低不利于人才資 源的充分利用 而且缺乏科學(xué)性 許多重大事故都是由人為因素造成的 人工維護(hù) 缺乏完整的管理系統(tǒng) 而問世監(jiān)控系統(tǒng)就可以解決這樣人才資源浪費(fèi) 管理不及時(shí) 的問題 這是由于它的智能化設(shè)計(jì)所決定的 故本次設(shè)計(jì)對(duì)于類似項(xiàng)目還具有普遍 意義 1 2 課題研究的意義 8051 單片機(jī)是常用于控制的芯片 在智能儀器儀表 工業(yè)檢測(cè)控制 機(jī)電一體 化等方面取得了令人矚目的成果 用其作為溫濕度控制系統(tǒng)的實(shí)力也很多 使用 8051 單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動(dòng)控制 而且 8051 單片機(jī)易于學(xué)習(xí)掌握 性 價(jià)比高 使用 8051 型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng) 可以即時(shí)精確的反應(yīng)溫室內(nèi)的溫度以 及適度的變化 完成諸如升溫到特定的溫度 降溫到特定的溫度 在溫度上下限范 圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式 在濕度控制方面也是如此 將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室當(dāng) 中無疑為植被生長(zhǎng)提供了更加適宜的環(huán)境 對(duì)于大棚種植和花圃 花卉栽培 必須 在某些特定環(huán)境安裝溫濕度裝置對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控 本系統(tǒng)可以及時(shí) 精確的反映室內(nèi) 的溫度以及濕度的變化 能夠滿足溫濕度的控制要求 1 3 課題研究的主要內(nèi)容 本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是 1 3 1 人性化的設(shè)計(jì) 界限溫度值及濕度值能夠由用戶根據(jù)不同植被的各種生 長(zhǎng)需求由鍵盤輸入并通過顯示器顯示 1 3 2 能夠?qū)崟r(shí) 準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值 1 3 3 通過采集溫度及濕度值 準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異 及時(shí) 的啟動(dòng)報(bào)警裝置 警報(bào)提示音提示音 進(jìn)行報(bào)警 并采取相應(yīng)的方案 1 3 4 能夠根據(jù)環(huán)境在不同時(shí)間段內(nèi)對(duì)溫濕度的不同要求 用戶可隨機(jī)人為的 更改溫度及濕度值 以滿足用戶不同的需求 1 4 課題研究的工作原理 該電路的最關(guān)鍵部分是關(guān)于溫度和濕度的采集以及檢測(cè) 顯示 主控電路芯片 采用學(xué)校統(tǒng)一制作的 STC89C52 單片機(jī)學(xué)習(xí)板 STC 單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快 對(duì) 工作環(huán)境的要求比較低 傳感器模塊我選擇了 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 告別了以 前的單獨(dú)測(cè)量溫度以及濕度的方式 更簡(jiǎn)潔 更方便 連接好外圍電路 通過 DHT11 準(zhǔn)確的檢測(cè)出當(dāng)前環(huán)境下的溫濕度 并且將所測(cè)數(shù)據(jù)交給 STC 單片機(jī)進(jìn)行分 析和處理 再將所得數(shù)據(jù)有單片機(jī)發(fā)送給 HJ1602A 液晶屏 成功完成顯示 控制模 塊采用蜂鳴器報(bào)警方式 預(yù)先設(shè)置好所需溫度和濕度的限值 一個(gè)上限一個(gè)下限 將蜂鳴器接入電路 通過溫度和濕度的上下限值控制蜂鳴器的報(bào)警 若逾越限值 實(shí)現(xiàn)蜂鳴器鳴響 但是需要注意的是溫度超標(biāo)和濕度超標(biāo)需設(shè)置兩種不同的鳴響方 式 用來加以區(qū)別 溫度越限以及濕度越限蜂鳴器的領(lǐng)翔方式必須不一樣 提醒工 作人員此時(shí)溫度濕度數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常 需及時(shí)調(diào)整 及時(shí)啟用升溫器 加濕器 降溫 風(fēng)扇以及噴霧器來有效的調(diào)整實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫濕度 從而簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了控制 總體來說 本次設(shè)計(jì)主要涉及了溫濕度的測(cè)量以及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制 硬件方面有四個(gè)模塊 即傳 感器模塊 STC80C52 單片機(jī)主控模塊 LCD1602 液晶顯示模塊以及報(bào)警模塊 從硬 件制作方面 也相對(duì)簡(jiǎn)便 原理清晰 連線方便 不需要額外的焊接等技術(shù) 給硬 件的制作帶來了極大的便捷 第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2 1 功能要求 1 通過數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 采集溫濕度數(shù)據(jù) 即時(shí)傳輸給單片機(jī) 2 單片機(jī)將收到的信號(hào)進(jìn)行分析和處理 將采集到時(shí)溫濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送給 1602 液晶顯示屏 3 通過 1602LCD 液晶屏完成溫濕度的數(shù)據(jù)顯示 4 給定溫度濕度上下限數(shù)值 設(shè)置不同的溫濕度 接入蜂鳴器 實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警 2 2 設(shè)計(jì)思路 電路總體上分為溫濕度采集部分 中央處理器 顯示模塊以及報(bào)警模塊部分 以 STC89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng)作為核心控制電路 控制 DHT11 傳感器采集的溫濕度的 轉(zhuǎn)換 控制 1602 液晶屏的顯示 以及蜂鳴器的報(bào)警 具體顯示內(nèi)容及方式由軟件來 完成 采集溫濕度方面由 DHT11 傳感器來完成 它是一個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器 內(nèi)置 模數(shù)轉(zhuǎn)換 可以直接與單片機(jī)相連接 而 1602 液晶屏是插針式 也可以直接與單片 機(jī)相連接 因此不需要手動(dòng)焊接等復(fù)雜的過程 具體步驟是 按照原理圖將傳感器 1602 液晶顯示屏分別接入單片機(jī) 通過 DHT11 傳感器采集當(dāng)前的溫濕度值 再經(jīng)單 片機(jī) 將處理后的數(shù)據(jù)傳送到液晶屏上顯示出來 并且接入蜂鳴器 設(shè)置溫度的上 下限值 實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警 2 3 方案選擇 2 3 1 傳感器選擇方案 方案一 選用 DS18B20 溫度傳感器作為溫度檢測(cè)模塊 DS18B20 是一線式數(shù)字 溫度傳感器 具有獨(dú)特的單線式接口方式 測(cè)量范圍在 55 125 10 85 誤差范圍在 0 5 最高精度可達(dá) 0 0625 HS1101 是電容式濕度傳感器 可測(cè)量相對(duì)濕度范圍在 0 100 RH 誤差為 2 RH 方案二 選用 DHT11 作為設(shè)計(jì)的溫濕度檢測(cè)模塊 DHT11 是一款集成型的數(shù)字 溫濕度一體傳感器 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 性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件 并 與一個(gè)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(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn) 測(cè)量范圍 20 90 RH 0 50 測(cè)溫精度為 2 測(cè)濕精度為 5 RH 完全符合本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求 經(jīng)上述分析 方案一雖然精度更精確 卻稍顯復(fù)雜 方案二即便不能實(shí)現(xiàn)方案 一的高精度測(cè)量 卻也能滿足設(shè)計(jì)要求 且簡(jiǎn)便易行 可靠穩(wěn)定 具有超高的性價(jià) 比 故選擇方案二 2 3 2 顯示器選擇方案 方案一 采用 12864 液晶顯示屏 液晶顯示模塊是 128 64 點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶 顯示模塊 可顯示漢字及圖形 內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字 16X16 點(diǎn)陣 128 個(gè)字符 8X16 點(diǎn)陣 及 64X256 點(diǎn)陣顯示 RAM GDRAM 可與 CPU 直接接口 提供兩種界面 來連接微處理機(jī) 8 位并行及串行兩種連接方式 具有多種功能 光標(biāo)顯示 畫面 移位 睡眠模式等 方案二 采用 HJ1602 液晶顯示屏 HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶 能夠同 時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 16 列 2 行 1602 只能顯示字母 數(shù)字和符號(hào)能顯示 16 2 個(gè)字符 但寄存器不止 32 個(gè) 有一些顯示效果 如字符一個(gè)個(gè)顯示 字符從 左到右或從右到左顯示等等 顯示效果簡(jiǎn)單 總結(jié) 在編程使用方面 兩者難度差不多 原理差不多 都是寫指令 寫地址 寫數(shù)據(jù)等等 當(dāng)然 12864 液晶屏顯示更全面 字符更多 相比于 1602 液晶屏 12864 能更形象具體的實(shí)現(xiàn)顯示功能 不過 1602 液晶屏也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求 網(wǎng)上 買比較廉價(jià) 最低的六塊錢左右 而 12864 液晶顯示屏最便宜的也要四十塊錢 從 造價(jià)方面考慮 當(dāng)然是價(jià)格低廉的優(yōu)先 而 HJ1602A 就是最好的選擇 2 3 3 單片機(jī)主芯片選擇方案 方案一 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 高性能 CMOS 型 8 位單片機(jī) 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn) 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS 51 指令系統(tǒng) 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 CPU 和 Flash 存儲(chǔ)單元 功能強(qiáng)大 其片內(nèi)的 4K 程序 存儲(chǔ)器是 FLASH 工藝的 這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低 開發(fā)時(shí)間也大大縮短 寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密 這又很好地保護(hù)我們的勞動(dòng)成果 再者 AT89C51 目前的售價(jià)比 8031 還低 市場(chǎng)供應(yīng)也很充足 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片 機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 縮小系統(tǒng)體積 增加系統(tǒng)的可靠性 降低系統(tǒng)的成本 只要程序 長(zhǎng)度小于 4K 四個(gè) I O 口全部提供給用戶 可用 5V 電壓編程 而且擦寫時(shí)間僅需 lOms AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密 提供了方便靈活而可靠的硬加密手 段 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制 PO 口是三態(tài)雙向口 通稱數(shù)據(jù)總線口 因?yàn)?只有該口能直接用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀 寫操作 方案二 STC89C51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和 AT89C51 系列的完全兼容 但實(shí)際 操作起來卻存在很多問題 1 AT89C51 不帶 ISP 下載 要用下載器才行 STC89C52 可以用你的 USB 轉(zhuǎn)串 口下載 下載軟件可以到 STC 廠家網(wǎng)上去下 2 STC 單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快 大約是 AT 的 3 30 倍 盡管快是好事 但這樣一來 你在 AT 上好使的程序在 STC 上不一定好用 最典型的例子就是那些對(duì) 時(shí)序有嚴(yán)格要求的模塊 用 STC 時(shí)注意得加長(zhǎng)延時(shí) 大約是 AT 的 10 30 倍就差不 多 這一點(diǎn)自己調(diào)試就知道了 3 STC 單片機(jī)對(duì)工作環(huán)境的要求比較低 電壓低于 5 伏時(shí)仍然正常工作 甚 至 3 伏到 4 伏之間都還可以工作 然而這樣的環(huán)境下 AT 肯定不行了 所以當(dāng)一個(gè)系 統(tǒng)用 STC 單片機(jī)好用 但用 AT 的單片機(jī)不工作時(shí) 直接查最小系統(tǒng) 看單片機(jī)的供 電是否正常 比較這兩種方案 由于在學(xué)校期間學(xué)過數(shù)字電路 單片機(jī)原理 C 語言程序設(shè) 計(jì) 綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源 經(jīng)過對(duì)比此次設(shè)計(jì) 要求 我選擇用 STC 系列芯片完成 而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平臺(tái) 實(shí)際 操作起來比較方便 故 STC 為更合理的選擇 2 4 總體設(shè)計(jì)框圖 按照系統(tǒng)功能的具體要求 在保證實(shí)現(xiàn)其功能的然礎(chǔ)上 盡可能降低系統(tǒng)成本 總體設(shè)計(jì)方案圍繞上述思想 初步確定系統(tǒng)的方案如圖 2 1 所示 從圖中可以看出 系統(tǒng)有微處理器模塊 1602 字符液晶顯示模塊 DHT11 傳感 器模塊和報(bào)警模塊組成 在方案設(shè)計(jì)中 遵循簡(jiǎn)潔至上的原則 因此所有的外圍模 塊采用串行方式與微處理器模塊接口 該設(shè)計(jì)以 STC89C51 系列單片機(jī)為控制核心 實(shí)現(xiàn)溫濕度采集及顯示的基本功能 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí) 為了更好地采用模塊化設(shè)計(jì)法 分步的設(shè)計(jì)各個(gè)單元功能模塊 系統(tǒng)的硬件部分可以分為傳感器的使用 單片機(jī)控 P2 0 STC89C52 主 控模塊 P2 2 P2 4 P0 7 DHT11 傳感器模 塊 1602 字符液晶模 塊 報(bào)警模塊 傳感器與之相 連 1602 字符液 晶與之相連 制 1602 液晶顯示和實(shí)現(xiàn)報(bào)警四大部分 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3 1 概述 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由 4 個(gè)大的模塊構(gòu)成 分別是主控模塊 傳感器模塊 LCD 液晶顯示模塊及報(bào)警模塊 其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心模塊 主要是指 STC89C52 芯片 它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行 利用其各個(gè)口分別控制其他模塊 使其他 模塊能夠成為一個(gè)整體 實(shí)現(xiàn)功能的需要 報(bào)警模塊主要指將蜂鳴器接入單片機(jī)電 路 通過對(duì)時(shí)時(shí)溫度的檢測(cè) 并給定所需要的溫度區(qū)間 即給定上下限值 實(shí)現(xiàn)越 限報(bào)警 傳感器模塊用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)溫濕度的檢測(cè) 由于 DHT11 的數(shù)字一體性 集 成了模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊 直接接單片機(jī)即可 LCD 液晶顯示模塊同樣接入單片機(jī) 完 成對(duì)單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示 3 2 主控模塊設(shè)計(jì) 3 2 1 STC89C52 芯片的簡(jiǎn)介 功能特性 STC89C52 是一種低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系 統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 片上 Flash 允許 程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程 亦適于常規(guī)編程器 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 如圖 3 1 所示 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 8k 字節(jié) Flash 256 字節(jié) RAM 32 位 I O 口線 看門狗定時(shí)器 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針 三個(gè) 16 位 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu) 全雙工串行口 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路 另外 AT89S52 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(shí)器 計(jì)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)一切工作停止 直到下一個(gè)中斷 或硬件復(fù)位為止 主要性能 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作 0Hz 33Hz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 32 個(gè)可編程 I O 口線 三個(gè) 16 位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源 全雙工 UART 串行通道 低功耗 空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識(shí)符 圖 3 1 STC89C52 芯片 管腳說明 VCC 供電電壓 GND 接地 P0 口 P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I O 口 每腳可吸收 8TTL 門電流 當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí) 被定義為高阻輸入 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 它 可以被定義為數(shù)據(jù) 地址的第八位 在 FIASH 編程時(shí) P0 口作為原碼輸入口 當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí) P0 輸出原碼 此時(shí) P0 外部必須被拉高 P1 口 P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I O 口 P1 口緩沖器能接收 輸出 4TTL 門電流 P1 口管腳寫入 1 后 被內(nèi)部上拉為高 可用作輸入 P1 口被外 部下拉為低電平時(shí) 將輸出電流 這是由于內(nèi)部上拉的緣故 在 FLASH 編程和校驗(yàn) 時(shí) P1 口作為第八位地址接收 P2 口 P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I O 口 P2 口緩沖器可接收 輸 出 4 個(gè) TTL 門電流 當(dāng) P2 口被寫 1 時(shí) 其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高 且作為輸 入 并因此作為輸入時(shí) P2 口的管腳被外部拉低 將輸出電流 這是由于內(nèi)部上拉 的緣故 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí) P2 口輸出地址的高八位 在給出地址 1 時(shí) 它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì) 當(dāng)對(duì)外部八位地 址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí) P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容 P2 口在 FLASH 編程 和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào) P3 口 P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I O 口 可接收輸出 4 個(gè) TTL 門 電流 當(dāng) P3 口寫入 1 后 它們被內(nèi)部上拉為高電平 并用作輸入 作為輸由于 外部下拉為低電平 P3 口將輸出電流 ILL 這是由于上拉的緣故 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口 如下表所示 管腳備選功能 表 3 1 P3 口的第二功能 P3 0 RXD 串行輸入口 P3 1 TXD 串行輸出口 P3 2 INT0 外部中斷 0 P3 3 INT1 外部中斷 1 P3 4 T0 記時(shí)器 0 外部輸入 P3 5 T1 記時(shí)器 1 外部輸入 P3 6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 P3 7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào) RST 復(fù)位輸入 當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí) 要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) 間 ALE PROG 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí) 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地 位字節(jié) 在 FLASH 編程期間 此引腳用于輸入編程脈沖 在平時(shí) ALE 端以不變的 頻率周期輸出正脈沖信號(hào) 此頻率為振蕩器頻率的 1 6 因此它可用作對(duì)外部輸出 的脈沖或用于定時(shí)目的 然而要注意的是 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) 將跳過一 個(gè) ALE 脈沖 如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0 此時(shí) ALE 只有在執(zhí)行 MOVX MOVC 指令是 ALE 才起作用 另外 該引腳被略微拉高 如果微處理器在外部 執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止 置位無效 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間 每個(gè)機(jī)器 周期兩次 PSEN 有效 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) 這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出 現(xiàn) EA VPP 當(dāng) EA 保持低電平時(shí) 則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 0000H FFFFH 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 注意加密方式 1 時(shí) EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET 當(dāng) EA 端保持高電平時(shí) 此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 在 FLASH 編程期間 此引腳也用于施加 12V 編程電源 VPP XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 XTAL2 來自反向振蕩器的輸出 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出 該反向放大器可以配置為片 內(nèi)振蕩器 石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用 如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件 XTAL2 應(yīng) 不接 有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器 因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的 脈寬無任何要求 但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 3 2 2 主控模塊電路原理圖 單片機(jī)主程序模塊通過對(duì) DHT11 傳感器采集到信號(hào)的讀取 將得到的數(shù)據(jù)信號(hào) 進(jìn)行分析和處理 再將處理后的信號(hào)發(fā)送給 1602 液晶顯示模塊 完成信息的接收與 發(fā)送 并且連接蜂鳴器 控制報(bào)警系統(tǒng) 如圖 3 2 所示 圖 3 2 STC89C52 模塊電路原理圖 3 3 DHT11 傳感器模塊設(shè)計(jì) 3 3 1 DHT11 傳感器簡(jiǎn)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(hào)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與 卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件 并與一 個(gè)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(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn) 每個(gè) 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)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP 內(nèi)存中 傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)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(jiǎn)易快捷 超小的體積 極低 的功耗 信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上 使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合 的最佳選則 產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝 連接方便 特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求 而提供 DHT11 傳感器實(shí)物圖如下 3 3 所示 圖 3 3 DHT11 傳感器實(shí)物圖 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(qǐng)懸浮 Pin4 VDD 接地端 電源負(fù)極 2 接口說明 建議連接線長(zhǎng)度短于 20 米時(shí)用 5K 上拉電阻 大于 20 米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的 上拉電阻 圖 3 4 DHT11 典型應(yīng)用電路 3 數(shù)據(jù)幀的描述 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(shí)間 4ms 左右 數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 具體格式在下面說明 當(dāng)前小數(shù)部分用 于以后擴(kuò)展 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) 數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)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 4 電氣特性 VDD 5V T 25 除非特殊標(biāo)注 表 3 2 DHT11 的電氣特性 參數(shù)條件Mintypmax單位 供電DC355 5V 測(cè)量0 52 5mA 平均0 21mA 供電電流 待機(jī)100150uA 采樣周期秒1次 注 采樣周期間隔不得低于 1 秒鐘 5 時(shí)序描述 用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號(hào)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(hào)結(jié)束后 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào) 送出 40bit 的數(shù)據(jù) 并觸發(fā)一次信號(hào)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(hào)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(hào) DHT11 不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集 采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到 低速模式 通訊過程如下圖 3 5 所示 圖 3 5 總線空閑狀態(tài)為高電平 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(cè)到起始信號(hào) DHT11 接收到主機(jī)的開始信號(hào)后 等待 主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束 然后發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號(hào) 主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后 延時(shí) 等待 20 40us 后 讀取 DHT11 的響應(yīng)信號(hào) 主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)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 圖 3 6 總線為低電平 說明 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào) DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)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(shí)隙開始 高電平的長(zhǎng)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(hào)為高電平 則 DHT11 沒有響應(yīng) 請(qǐng)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) 數(shù)字 0 信號(hào)表示方法如下圖 3 7 所示 圖 3 7 數(shù)字 1 信號(hào)表示方法如下圖 3 8 所示 圖 3 8 3 3 2 DHT11 傳感器模塊電路設(shè)計(jì) DHT11 傳感器連接 STC89C51 系列單片機(jī)相對(duì)比較簡(jiǎn)單 單片機(jī)的 P2 0 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) 由于測(cè)量范 圍電路小于 20 米 建議加一個(gè) 5K 的上拉電阻 因此在傳感器的 Pin2 口與電源之間 連接一個(gè) 5K 電阻 而傳感器的電源端口 Pin1 和 Pin4 分別接單片機(jī)的 VDD 和 GND 端 傳感器的第三腳懸浮放置 DHT11 傳感器原件的電路原理圖如下 3 9 所示 圖 3 9 DHT11 電路原理圖 3 4 1602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 3 4 1 1602 液晶顯示屏簡(jiǎn)介 HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶 能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 16 列 2 行 在日常生活中 我們對(duì)液晶顯示器并不陌生 液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn) 品的通過器件 如在計(jì)算器 萬用表 電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到 顯示的主要是數(shù)字 專用符號(hào)和圖形 在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中 一般的輸出方 式有以下幾種 發(fā)光管 LED 數(shù)碼管 液晶顯示器 發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用 軟硬件都比較簡(jiǎn)單 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度 恒定發(fā)光 而不像陰極射線管顯示器 CRT 那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn) 因此 液晶顯示器畫質(zhì) 高且不會(huì)閃爍 液晶顯示器都是數(shù)字式的 和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠 操作更加方便 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的 在重量 上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多 相對(duì)而言 液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上 因而耗電 量比其它顯示器要少得多 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母 數(shù)字 符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD 目 前常用 16 1 16 2 20 2 和 40 2 行等的模塊 下面以長(zhǎng)沙太陽人電子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器為例 介紹其用法 一般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 3 10 和 3 11 所示 圖 3 10 液晶屏正面 圖 3 11 液晶屏背面 1 引腳說明 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(duì)比度調(diào)整端 接正電源時(shí)對(duì)比度最弱 接地時(shí)對(duì)比 度最高 對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 鬼影 使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比 度 第 4 腳 RS 為寄存器選擇 高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器 低電平時(shí)選擇指令寄存 器 第 5 腳 R W 為讀寫信號(hào)線 高電平時(shí)進(jìn)行讀操作 低電平時(shí)進(jìn)行寫操作 當(dāng) RS 和 R W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址 當(dāng) RS 為低電平 R W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào) 當(dāng) RS 為高電平 R W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù) 第 6 腳 E 端為使能端 當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí) 液晶模塊執(zhí)行命令 第 7 14 腳 D0 D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 第 15 腳 背光源正極 第 16 腳 背光源負(fù)極 2 1602LCD 的 RAM 地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖 形 這些字符圖有 阿拉伯?dāng)?shù)字 英文字母的大小寫 常用的符號(hào) 和日文假名等 每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼 比如大寫的英文字母 A 的代碼是 01000001B 41H 顯示時(shí)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 它的讀寫操作 屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的 說明 1 為高 電平 0 為低電平 指令 1 清顯示 指令碼 01H 光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2 光標(biāo)復(fù)位 光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I D 光標(biāo)移動(dòng)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(guān)控制 D 控制整體顯示的開與關(guān) 高電平表示開顯示 低 電平表示關(guān)顯示 C 控制光標(biāo)的開與關(guān) 高電平表示有光標(biāo) 低電平表示無光標(biāo) B 控制光標(biāo)是否閃爍 高電平閃爍 低電平不閃爍 指令 5 光標(biāo)或顯示移位 S C 高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字 低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6 功能設(shè)置命令 DL 高電平時(shí)為 4 位總線 低電平時(shí)為 8 位總線 N 低電平時(shí)為單行顯示 高電平時(shí)雙行顯示 F 低電平時(shí)顯示 5X7 的點(diǎn)陣字符 高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 有些模塊是 DL 高電平時(shí)為 8 位總線 低電平時(shí) 為 4 位總線 指令 7 字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置 指令 8 DDRAM 地址設(shè)置 指令 9 讀出忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF 為忙標(biāo)志位 高電平表示忙 此時(shí)模塊不 能接收命令或者數(shù)據(jù) 如果為低電平表示不忙 模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù) 指令 10 寫數(shù)據(jù) 指令 11 讀數(shù)據(jù) 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件 所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的 忙標(biāo)志為低電平 表示不忙 否則此指令失效 要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地 址 也就是告訴模塊在哪里顯示字符 1602 內(nèi)部顯示地址如圖 3 12 所示 圖 3 12 1602 內(nèi)部顯示地址 例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H 那么是否直接寫入 40H 就可以將光標(biāo)定 位在第二行第 一個(gè)字符的位置呢 這樣不行 因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位 D7 恒定為高電平 1 所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B 40H 10000000B 80H 11000000B C0H 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式 在液晶模塊顯 示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的 無需人工干預(yù) 每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是 否處于忙的狀態(tài) 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器 CGROM 已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形 如下圖所示 這些字符有 阿拉伯?dāng)?shù)字 英文字母的大小 寫 常用的符號(hào) 和日文假名等 每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼 比如大寫的英 文字母 A 的代碼是 01000001B 41H 顯示時(shí)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 3 4 2 1602 液晶顯示模塊電路原理圖 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性 通過電壓對(duì)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 液晶顯示器具有厚度薄 適用于大規(guī)模集成 電路直接驅(qū)動(dòng) 易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn) 目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦 數(shù)字?jǐn)z像機(jī) PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域 圖 3 13 1602 顯示模塊 3 5 報(bào)警模塊 3 5 1 蜂鳴器介紹 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(jì)算機(jī) 打印機(jī) 復(fù)印機(jī) 報(bào)警器 電子玩具 汽車電子設(shè)備 電話機(jī) 定時(shí)器等電子產(chǎn)品 中作發(fā)聲器件 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型 蜂鳴器在 電路中用字母 H 或 HA 舊標(biāo)準(zhǔn)用 FM LB JD 等 表示 3 5 2 蜂鳴器工作原理 圖 3 14 蜂鳴器工作原理圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在對(duì)我們所要設(shè)計(jì)的課題有了整體的了解之后 需要先建立程序框架的流程圖 對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)劃分模塊 逐個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能 最終把各個(gè)子模塊合理的連接起來 構(gòu)成總的程序 主程序首先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化 然后將采集到的溫濕度指令 傳給系統(tǒng)的主流程圖如圖 4 1 所示 開始 初始化 延時(shí) 溫濕度測(cè)量 1602 顯示數(shù)據(jù) 判斷溫度 溫度 低于 26 高于 30 蜂鳴器鈴響蜂鳴器鈴響 結(jié)束 圖 4 1 主程序流程圖 4 1 1602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件 在執(zhí)行每條指令之前要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為 低電平 表示不忙 則此指令失效 要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址 告訴模 塊在哪里現(xiàn)實(shí)了字符 1602 液晶顯示模塊可與 STC89C52 直接接口的 軟件流程圖 如圖 4 2 所示 開始 LCD 初始化 延時(shí) 設(shè)第一行顯示位 置 顯示第一行內(nèi)容 設(shè)第二行顯示位置 顯示第二行內(nèi)容 圖 4 2 1602 液晶顯示模塊程序流程圖 4 2 傳感器模塊設(shè)計(jì) 溫濕度模塊 DH11 數(shù)字溫濕傳感器加濕器溫濕度傳感器隨著科技的不斷發(fā)展 汽 車 空調(diào) 除濕器 烘干機(jī)等種類繁多的電器都已進(jìn)入人們的日常生活 而這些電 器設(shè)備很多都離不開對(duì)溫度 濕度等環(huán)境因素的要求 因此 溫度 濕度傳感器用 途越來越廣泛 新一代的數(shù)字傳感器不再需要外置的 A D 轉(zhuǎn)換模塊 并具有標(biāo)準(zhǔn)接 口 使用方便 得到了越來越多的應(yīng)用 DHT11 作為一種新型的單總線溫濕度數(shù)字 傳感器 具有更多的優(yōu)點(diǎn) 它使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單 控制方便 易于實(shí)現(xiàn) 1 單總 線通信簡(jiǎn)介 目前常用的微機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要有 I2C 總線 SPI 總線和 SCI 總線 其中 I2C 總線以同步串行兩線方式進(jìn)行通信 1 條時(shí)鐘線 1 條數(shù)據(jù)線 SPI 總線則以同步串行三線方式進(jìn)行通信 1 條時(shí)鐘線 1 條數(shù)據(jù)輸入線 1 條數(shù)據(jù)輸出線 而 SCI 總線是以異步方式進(jìn)行通信的 1 條數(shù)據(jù)輸入線 1 條數(shù)據(jù) 輸出線 這些總線至少需要兩條或兩條以上的信號(hào)線 DHT11 傳感器模塊的軟件流程圖如下圖所示 給 DHT11 上電 延時(shí) 1S 保持高電平 檢測(cè)記錄信號(hào) 輸出低電平 延時(shí) 輸出低電平 數(shù)據(jù)輸出 結(jié)束信號(hào) 圖 4 3 DHT11 傳感器模塊程序流程圖 第 5 章 系統(tǒng)分析與調(diào)試 本設(shè)計(jì)是在 Keil C 環(huán)境下開發(fā)的 Keil C 軟件支持 C 語言的編程及調(diào)試 運(yùn) 用方便 是做 C 語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選 設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)軟 件 在簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)和了解 Keil C 后 我們便可在此環(huán)境下開始了對(duì)帶錄音功能的電 子琴的設(shè)計(jì)工作 在編譯完 Keil C 后 再運(yùn)用 STC ISP V480 軟件燒錄到開發(fā)板上 實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接 在燒錄前要對(duì) STC ISP V480 進(jìn)行一些必要的設(shè)置 第一步 設(shè)置 MCU Type 為 STC89C52RC 第二步 打開編寫好并編譯的程序文件 它是以 hex 為后綴的文件 第三步 選擇對(duì)應(yīng)的 COM 端口 可在我的電腦的設(shè)備管理處查 看 COM 選項(xiàng) 第四步 點(diǎn)擊 Download 下載 等提示 請(qǐng)給 MCU 上電時(shí) 打開開發(fā)板上的開關(guān) 它就自行燒錄了 Keil C 程序運(yùn)行如圖 5 1 所示 圖 5 1 keil C 運(yùn)行圖 圖 5 2 程序燒錄運(yùn)行圖 在完成對(duì)程序的調(diào)試及燒錄之后 還需要對(duì)其進(jìn)行演示 把開發(fā)板與電腦連上 設(shè)置好對(duì)應(yīng)的接口 完成供電及下載 開始供電后 稍帶幾秒等 1602 液晶屏能正常 顯示當(dāng)前溫濕度了之后 觀察當(dāng)前溫濕度的變化 并且針對(duì)與自己設(shè)定的限值相比 較 若當(dāng)前溫度沒有超標(biāo) 即沒有超過限值 可以用手捂住 DHT11 傳感器 令其溫 度的顯示超標(biāo) 測(cè)試能否達(dá)到報(bào)警 經(jīng)過測(cè)試 完全可行 因而簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫 度的控制 濕度控制原理跟溫度一樣 第 6 章 結(jié)論與展望 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件的控制系統(tǒng) 利用軟件編程 最終基本上實(shí)現(xiàn)了各 項(xiàng)要求 雖然系統(tǒng)還存在一些不足 比如溫濕度測(cè)量不夠精確 特別是濕度 波動(dòng) 較大 嘗試了各種改進(jìn)方法 仍然不太理想 不過大體能反映出設(shè)計(jì)的目的和要求 與預(yù)期的結(jié)果相差不多 經(jīng)過近兩個(gè)月的奮斗 從確定題目 到后來查找資料 理論學(xué)習(xí) 實(shí)驗(yàn)編程調(diào) 試 這一切都使我的理論知識(shí)和動(dòng)手能力有了很大的提高 了解了單片機(jī)的硬件結(jié) 構(gòu)和軟件編程方法 對(duì)單片機(jī)的工作方式有了很大的認(rèn)知 同時(shí) 對(duì)一些外圍設(shè)備 比如傳感器 液晶屏 鍵盤 蜂鳴器等有了一定的了解 學(xué)會(huì)了對(duì)一項(xiàng)工程如何設(shè) 計(jì) 首先 要分析需要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)什么功能 需要什么器件 然后 針對(duì)設(shè) 計(jì)購(gòu)買相應(yīng)的硬件 選用硬件時(shí)不僅要選用經(jīng)濟(jì)的 更重要的是如何能更精確更方 便的完成系統(tǒng)的要求 再次 對(duì)各個(gè)硬件的軟件實(shí)現(xiàn)要弄清楚 如何更好的實(shí)現(xiàn)各 個(gè)硬件的協(xié)調(diào) 更好的通過主控制器件實(shí)現(xiàn)硬件的功能 最后 通過各種測(cè)試與調(diào) 試 讓設(shè)計(jì)更好的完成系統(tǒng)要求 但因?yàn)槲覀兊乃接邢?此設(shè)計(jì)中也存在一定的不足 就比如說對(duì)濕度的控制 方面 由于溫度時(shí)刻都在發(fā)生著變化 而濕度的變化又大體上取決于溫度 因而對(duì) 于濕度的控制有點(diǎn)困難 同時(shí)由于濕度變化波動(dòng)比較大 造成報(bào)警頻繁 為濕度限 值的設(shè)定也帶來了不小的麻煩 溫濕度控制已經(jīng)成為了 21 世紀(jì)熱門研究話題之一 無論是從生產(chǎn)還是生活 與 我們?nèi)祟惗际窍⑾⑾嚓P(guān)的 而智能化的控制溫濕度已經(jīng)發(fā)展成為一種必然 隨著世 界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 人們生活水平的提高以及社會(huì)的進(jìn)步 我們不可能一直墨守陳規(guī) 不能在恪守以前利用人力資源來控制溫濕度的方法 不僅浪費(fèi)大量的人力資源 財(cái) 力資源 并且控制系統(tǒng)也更加單一化 而采用自動(dòng)控制的辦法 既節(jié)省了人力資源 更體現(xiàn)了與時(shí)俱進(jìn)的思想 世界在進(jìn)步 而這種進(jìn)步就該體現(xiàn)在各個(gè)方面 參考文獻(xiàn) 1 陳明熒 8051 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材 M 北京 清華大學(xué)出版社 2003 2 徐新艷 單片機(jī)原理 應(yīng)用與實(shí)踐 M 北京 高等教育出版社 2005 3 吳金戌 沈慶陽 郭庭吉 8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 M 北京 清華大學(xué)出版社 2002 4 王千 實(shí)用電子電路大全 M 電子工業(yè)出版社 2001 5 馮博琴 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) M 北京 清華大學(xué)出版社 2004 6 張毅剛 MCS 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) M 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2004 7 張淑清 姜萬錄等 單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用 M 國(guó)防工業(yè)出版社 2003 8 吳金戌 沈慶陽 郭庭吉 8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 M 北京 清華大學(xué)出版社 2001 9 馮博琴 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) M 清華大學(xué)出版社 2004 10 張毅剛 MCS 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) M 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 2004 11 趙亮 侯國(guó)銳 單片機(jī) C 語言編程與實(shí)例 M 北京 人民郵電出版社 2003 12 王振紅 李洋 郝承祥 ISD4004 語音芯片的工作原理及其在智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 J 電子器件 2002 年 3 月第 25 卷第 1 期 13 R L Geiger P E Allen N R Strader VLSI Design Techniques for Analog And Digitial Ciruits McGraw Hill Inc 1990 14 ANALOG DEVICES The technology of AT89C51 EB OL White Paper Spe 28 2000 致 謝 畢業(yè)在即 而畢業(yè)論文則是畢業(yè)前的最后一環(huán) 也是非常重要的一環(huán) 為期兩 個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 老師給與了我很大幫助 無論是從實(shí)習(xí)期間的懵懂狀態(tài) 再到硬件設(shè)計(jì)以及畢業(yè)論文的完成后的略有小成 我都會(huì)有深深的感慨 熱情的教 師團(tuán)隊(duì)以及同學(xué)間的相互幫助 使我更加增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)以及競(jìng)爭(zhēng)意識(shí) 大學(xué)四年一路走來 我在課堂上學(xué)習(xí)了不少相關(guān)知識(shí) 尤其是 單片微型計(jì)算 機(jī)原理與接口技術(shù) 和 傳感器原理與應(yīng)用技術(shù) 這兩門課程為我今天的畢業(yè)設(shè)計(jì) 帶來了極大的幫助 把淺淺的理論上升到實(shí)踐 使我對(duì)理論的掌握更加深入 從而 培養(yǎng)了自己的動(dòng)手能力 增強(qiáng)學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣 同時(shí)我還要感謝實(shí)習(xí)老師 經(jīng)過老師的耐心講解 我慢慢學(xué)會(huì)了各種簡(jiǎn)單元器 件的使用 比如蜂鳴器 數(shù)碼管 LED 燈等 并能自主的設(shè)計(jì)小問題 自主的完成 實(shí)驗(yàn) 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中 也是指導(dǎo)老師給我指明了思路 包括硬件采購(gòu) 電 路連接以及軟件程序設(shè)計(jì)等 都給我提供了相當(dāng)大的幫助 在此 特意對(duì)實(shí)習(xí)老師 表示深深感謝 最后 還要對(duì)學(xué)校表示感謝 是學(xué)校給我們提供了一次難能可貴的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì) 而實(shí)習(xí)期間 剛好排除了我們對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)一點(diǎn)頭緒也沒有的煩惱 并且通過本次實(shí) 習(xí) 為大家畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成做了很大鋪墊 因此 這次實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)不僅重要 并且顯 得那么寶貴 還有學(xué)校從硬件方面也對(duì)我們能幫助很大 實(shí)驗(yàn)室老師辛苦的焊接 STC89C52 單片機(jī)學(xué)習(xí)板 大大的方便了我們完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 總之 無論是從學(xué)生 老師還是到學(xué)校 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我受到了很大的 幫助和啟發(fā) 沒有你們 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就堅(jiān)持不下來 感謝你們 有了你們 我受 益匪淺 STC89C52 的介紹 綜合描述綜合描述 STC89C52 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗 高性能 CMOS 8 位單片機(jī) 片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn) 兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳 由于將多功能 8 位 CPU 和 閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中 ATMEL 的 STC89C52 是一種高效微控制器 STC89C52 是它的一種精簡(jiǎn)版本 STC89C52 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(jià)廉的方案 可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)介 可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 STC89C52 具有如下特點(diǎn) 40 個(gè)引腳 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 32 個(gè)外部雙向輸入 輸出 I O 口 5 個(gè)中 斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 個(gè)全雙工串行通信口 看門狗 WDT 電路 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 此外 STC89C52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可 為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式 空閑模式下 CPU 暫停工作 而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù) 器 串行口 外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作 掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù) 停 止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位 同時(shí)該芯片還具有 PDIP TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式 以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 功能特性概述 功能特性概述 STC89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè) I O 口線 看門狗 WDT 兩個(gè)數(shù)據(jù)指針 兩個(gè) 16 位定時(shí) 計(jì)數(shù)器 一個(gè) 5 向 量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu) 一個(gè)全雙工串行通信口 片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路 同時(shí) AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作 并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式 空閑方式停止 CPU 的工作 但允許 RAM 定時(shí) 計(jì)數(shù)器 串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作 掉電方 式保存 RAM 中的內(nèi)容 但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件 復(fù)位 主要特性 主要特性 與 MCS 51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命 1000 寫 擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間 10 年 全靜態(tài)工作 0Hz 24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128 8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 引腳功能說明 引腳功能說明 VCC 供電電壓 GND