基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 基于單片機(jī)的智能 加濕器設(shè)計(jì) 姓 名 * 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號(hào) * 指導(dǎo)教師 * 鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院二二一五年一五年五五月月目 錄摘 要.IAbstract.II1 緒論 .11.1 選題背景和意義 .11.2 發(fā)展現(xiàn)狀及前景 .21.3 設(shè)計(jì)任務(wù) .32 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .52.1 總體設(shè)計(jì) .52.2 單片機(jī)模塊 .62.2.1 單片機(jī)介紹 .62.2.2 單片機(jī)的特點(diǎn) .72.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng) .92.3 傳感器模塊 .102.3.1 溫濕度傳感器選擇方案 .102.3.2 DHT11 數(shù)字溫濕

2、度傳感器.112.3.3 傳感器電路 .142.4 液晶顯示模塊 .152.4.1 顯示器的設(shè)計(jì)方案 .152.4.2 1602 字符型液晶顯示屏 .152.4.3 1602LCD 電路 .182.5 報(bào)警電路模塊 .192.6 按鍵模塊 .202.6.1 輸入設(shè)計(jì)方案 .202.6.2 按鍵電路 .202.7 系統(tǒng)電路工作原理 .213 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .233.1 主程序設(shè)計(jì) .233.2 溫濕度檢測(cè)控制模塊設(shè)計(jì) .243.3 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) .254 系統(tǒng)調(diào)試與分析 .274.1 軟件調(diào)試 .274.2 程序調(diào)試 .284.2.1 KEIL 軟件簡(jiǎn)介.284.2.2 調(diào)試過(guò)程 .294.

3、3 調(diào)試分析 .29總 結(jié) .32致 謝 .34參考文獻(xiàn) .35附錄 1 實(shí)物圖 .36附錄 2 源程序 .37基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)I基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)摘 要目前在我們的日常生活中，加濕器被應(yīng)用到很多領(lǐng)域，可是市場(chǎng)上大多數(shù)的加濕器都需要通過(guò)手動(dòng)來(lái)控制加濕器的開(kāi)啟和關(guān)閉，而且不能對(duì)空氣中的的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)且精確的監(jiān)測(cè)，使得人們?cè)谑褂眉訚衿鞯倪^(guò)程中出現(xiàn)一些意想不到的問(wèn)題，如對(duì)空氣過(guò)度加濕，過(guò)多的空氣濕度就會(huì)對(duì)人體健康造成負(fù)面影響；加濕器工作時(shí)出現(xiàn)干燒的情況還會(huì)給我們帶來(lái)安全隱患。因此在現(xiàn)有加濕器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出一種具有智能控制功能的加濕器顯得尤其必要。本次設(shè)計(jì)

4、以 STC89C52 單片機(jī)與溫濕度傳感器為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心，運(yùn)用溫濕度傳感器 DHT11 對(duì)空氣中的溫濕度信號(hào)進(jìn)行采集，并利用它處理信號(hào)的功能，將采集到的溫濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)的可編程能力對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析與處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò) 1602 液晶顯示屏顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣中的相對(duì)濕度的實(shí)時(shí)顯示功能，同時(shí)單片機(jī)也能夠智能控制加濕器的工作狀態(tài)，以達(dá)到自動(dòng)控制加濕器的目的。該設(shè)計(jì)還擁有水位監(jiān)測(cè)電路和報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)加濕器的防干燒功能。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，檢測(cè)數(shù)據(jù)的精度高，且具有較高的可靠性。關(guān)鍵詞:加濕器；STC89C52 單片機(jī)；溫濕度傳感器 DHT11；1602 液晶顯示屏基

5、于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)IIINTELLIGENT HUMIDIFIER DESIGN BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTERAbstractAt present in our daily life, the humidifier can be used in many areas, but the majority of the markets need to manually control the humidifier humidifier is opened and closed, and can not be real-time and accurate

6、 monitoring of temperature and humidity in the air, which makes people some beat all problems occur in the process of the humidifier, such as the excessive air humidification, air humidity will cause too much negative impact on human health; in the dry situation will bring hidden trouble to our humi

7、difier work. Therefore, based on the existing humidifier on the development of a kind of intelligent control function of the humidifier is particularly necessary.This design uses the STC89C52 microcontroller with temperature and humidity sensors for the design of the core system, using temperature a

8、nd humidity sensor DHT11 to collect temperature and humidity signal in the air, and use it in signal processing function, the temperature and humidity of the collected signal is converted into digital signal, the digital signal is single chip programmable ability analysis and processing, the process

9、ed data through 1602 LCD display, real-time display function of the relative humidity in the air, and the MCU can also work state of intelligent control of the humidifier, in order to achieve the purpose of automatic control humidifier. The design also has a water level monitoring circuit and alarm

10、circuit, dry burning prevention function of humidifier. The design of the circuit of the system is simple, high precision of detection data, and has high reliability.Keywords: humidifier; STC89C52 MCU; temperature and humidity sensor DHT11; 1602 LCD display基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)11 緒論目前加濕器被普遍應(yīng)用于很多領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展

11、與進(jìn)步，溫濕度檢測(cè)技術(shù)趨于成熟，以溫濕度檢測(cè)技術(shù)為設(shè)計(jì)核心的加濕器也朝著小型化、低功耗和智能化方向發(fā)展1。單片機(jī)以較高的集成度和穩(wěn)定的性能，使其在智能加濕器的設(shè)計(jì)方面具備更加顯著的優(yōu)勢(shì)。1.1 選題背景和意義隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平也逐漸提高，伴隨著的是生活環(huán)境與工作環(huán)境的質(zhì)量漸漸被人們重視起來(lái)。當(dāng)空氣中的濕度沒(méi)有達(dá)到一定的濕度值時(shí)，會(huì)給我們的日常生活和工作帶來(lái)負(fù)面影響。如果我們長(zhǎng)期生活在干燥的空氣環(huán)境中，人體的舒適度值會(huì)降到很低，甚至?xí)?duì)我們的身體健康帶來(lái)許多未知的隱患；當(dāng)我們?cè)诠ぷ鞯臅r(shí)候還會(huì)提高產(chǎn)品的不良率從而降低生產(chǎn)產(chǎn)品的速度，引起各式各樣的不良影響，此時(shí)加濕器就顯得尤為重要，

12、我們可以通過(guò)使用加濕器來(lái)有效地增加室內(nèi)空氣中的濕度，濕潤(rùn)干燥的空氣。水由于表面張力的作用，會(huì)主動(dòng)形成水滴的形狀，同時(shí)會(huì)吸附空氣中的灰塵。當(dāng)室內(nèi)空氣中的粉塵和漂浮的煙霧與水分子結(jié)合后，會(huì)形成一個(gè)個(gè)小的顆粒，使空氣中的灰塵沉淀下來(lái)，而且可以有效的去除室內(nèi)空氣中的異味，使空氣變得清新。在本次的設(shè)計(jì)中，主要是運(yùn)用加濕器調(diào)節(jié)空氣中的濕度，以達(dá)到提高人體舒適度的目的。研究發(fā)現(xiàn)，濕度不僅影響人們的生活質(zhì)量，在工業(yè)制造和產(chǎn)品質(zhì)量方面同樣有著重要的影響。塑料薄膜大棚、廠房和辦公室等室內(nèi)封閉場(chǎng)所，一般都需要用智能加濕器來(lái)調(diào)節(jié)空氣的濕度，使室內(nèi)空氣的濕度達(dá)到合適的程度。在日常生活中我們經(jīng)常用舒適度來(lái)描述環(huán)境質(zhì)量，但

13、是人體舒適度與大氣探測(cè)儀器檢測(cè)到的各種氣象要素結(jié)果有很大的不同，它不是一個(gè)精確的數(shù)據(jù)參數(shù)，僅僅是人體對(duì)外界氣象環(huán)境的一種主觀感受。人體舒適度指數(shù)是人為制定的一種生物氣象指標(biāo)，通過(guò)人體舒適度指數(shù)我們可以更加清楚的了解我們所在環(huán)境下的舒適感，且可以顯示出在不同的天氣條件下，人體可以感覺(jué)到的舒適度值。在眾多的影響因素中，溫度、相對(duì)濕度、氣壓、風(fēng)速這些氣象因素，對(duì)基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)2人體的舒適度產(chǎn)生很大的影響。最佳的溫濕度范圍是 40%RH60%RH2，人體在此溫濕度范圍內(nèi)的舒適度最佳。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：生活在適宜濕度的空氣環(huán)境下的生物體才能長(zhǎng)期保持活力。將一些我們常用的木質(zhì)家具長(zhǎng)期放置在過(guò)于干燥的

14、空氣環(huán)境下，會(huì)對(duì)其造成一些不同程度的損壞，如樂(lè)器、家具和木質(zhì)裝修等很可能會(huì)出現(xiàn)變形、老化甚至干裂的情況。因此，我們?cè)诖娣乓陨衔锲窌r(shí)要格外注意室內(nèi)濕度，標(biāo)準(zhǔn)情況下應(yīng)保持在 40%-60%RH 范圍內(nèi)，然而對(duì)于生活在河北地區(qū)的家庭來(lái)說(shuō)，冬天的室內(nèi)濕度平均為 10%-15%RH，干燥的空氣環(huán)境下，出現(xiàn)高壓靜電的情況十分普遍。家用電器及辦公電器的廣泛使用，使得靜電出現(xiàn)在我們生活中的各個(gè)角落3。當(dāng)靜電情況十分嚴(yán)重時(shí)，對(duì)我們的生活環(huán)境也是一種污染。生活或工作在此環(huán)境下的人心情容易煩躁，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)頭暈胸悶的情況，嚴(yán)重影響我們的身體健康。智能加濕器可以放出一些富含負(fù)氧離子的空氣，既調(diào)節(jié)為適宜濕度的空氣，這

15、些空氣均勻的布滿整個(gè)空間，可以很大程度的消除靜電現(xiàn)象，還可以過(guò)濾空氣中異味，制造出更加清新、芳香的空氣。因此，對(duì)空氣中的濕度適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行調(diào)節(jié)，無(wú)論是對(duì)與我們的身心健康還是工作學(xué)習(xí)，都有著不可忽視的重要意義。調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的方法有很多，我們可以在室內(nèi)灑水或者放置水族箱，但是這種調(diào)節(jié)空氣濕度的方式是十分緩慢的，而且我們無(wú)法控制它的影響程度。如果加濕的程度過(guò)大，也會(huì)對(duì)人體造成不好的影響，如今大多數(shù)的家庭和公司都是應(yīng)用加濕器來(lái)對(duì)空氣加濕。本次設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)，對(duì)智能加濕器的部分功能實(shí)施進(jìn)一步的改動(dòng)，使其可以根據(jù)用戶的個(gè)人需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且擁有智能控制功能，其能夠根據(jù)傳感器檢測(cè)到的實(shí)時(shí)濕度自動(dòng)控制加濕器的

16、工作狀態(tài)。在本設(shè)計(jì)中，加濕器的智能控制能力得到了加強(qiáng)，完全可以滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的簡(jiǎn)單要求，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面具有十分重要的意義。1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及前景智能加濕行業(yè)在我國(guó)發(fā)展了將近 20 年，通過(guò)這些年空氣質(zhì)量概念的普及和人們對(duì)身體健康意識(shí)的提高，加濕器的功能和作用也漸漸被人們所了解，并逐漸被人們接受和青睞?？墒?，由于加濕器這一新興行業(yè)在我國(guó)發(fā)展的比較晚，基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)3它相應(yīng)的一些產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有得到規(guī)范化，這為廣大用戶在選擇上帶來(lái)了一定的選擇困難。眾多廠商只跟風(fēng)不跟質(zhì)量的行為，導(dǎo)致了加濕器行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的參差不齊，使消費(fèi)者的合法權(quán)益受到了侵害。加濕器功能主要是增加室內(nèi)空氣的濕度，使?jié)穸瓤?/p>

17、制在相對(duì)健康的狀態(tài)下。加濕器按其功能劃分為三種：電熱加濕器、超聲波加濕器和凈化加濕器。電熱加濕器主要是對(duì)水進(jìn)行加熱使其蒸發(fā)，利用水蒸汽來(lái)加濕空氣，此種加濕方式容易發(fā)生熱蒸汽燙傷人的情況，已基本被淘汰。超聲波加濕，主要是運(yùn)用超聲波的高頻震蕩原理，把水分子震蕩、霧化為微小的霧狀顆粒，然后應(yīng)用風(fēng)動(dòng)裝置把這些霧狀顆粒吹送出去，實(shí)現(xiàn)加濕的功能。凈化加濕，在空氣循環(huán)系統(tǒng)中應(yīng)用水幕洗滌的技術(shù)，可以有效的過(guò)濾空氣中的塵埃，且把空氣中的雜質(zhì)吸附在高效過(guò)濾器上，再經(jīng)過(guò)風(fēng)動(dòng)裝置將過(guò)濾后的水分子稀釋到空氣中，使得空氣得到凈化且加濕，它是目前最新的加濕器產(chǎn)品。我國(guó)的加濕器產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，產(chǎn)品的人均占有率比日本、美國(guó)、韓國(guó)

18、等國(guó)家低的多，我國(guó)民眾對(duì)空氣質(zhì)量和加濕器、凈化器產(chǎn)品的進(jìn)一步了解，能夠促進(jìn)國(guó)內(nèi)加濕器行業(yè)的發(fā)展，提升國(guó)民健康水平，更能提高國(guó)民的生活品質(zhì)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民的生活水平也逐漸提高。同時(shí)，人們也更加重視生活質(zhì)量和身體健康，空氣加濕器也慢慢的走進(jìn)了更多的家庭中，并且在干燥地區(qū)很受人們的歡迎?？諝饧訚衿髟趪?guó)內(nèi)仍是新興的產(chǎn)品，加強(qiáng)對(duì)加濕器的開(kāi)發(fā)和研究的力度，不但促進(jìn)了我國(guó)加濕器行業(yè)的發(fā)展，而且能夠提高人們的生活品質(zhì)和健康水平。近年來(lái)，人們對(duì)加濕器的功能與審美設(shè)置提出了更高的要求，為了實(shí)現(xiàn)這些要求，加濕器的產(chǎn)品類型變得更加多樣、材質(zhì)處理更加細(xì)膩，且造型設(shè)置更加豐富多姿。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)的

19、重點(diǎn)就是在現(xiàn)有的加濕器基礎(chǔ)上，增加防干燒功能，提高加濕器系統(tǒng)的智能控制能力。該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要，手動(dòng)設(shè)置最佳相對(duì)濕度值，并且在室內(nèi)空氣濕度發(fā)生變化時(shí)，能夠自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉加濕器，使?jié)穸戎当３衷谠O(shè)定的濕度范圍內(nèi)，達(dá)到智能加濕的目的。智能加濕器系統(tǒng)是通過(guò)溫濕度傳感器來(lái)采集空氣中的溫度和濕度的信號(hào)數(shù)據(jù)的，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)STC89C52 單片機(jī)的分析和處理，在 1602LCD 上顯示出當(dāng)前濕度與設(shè)定的濕基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)4度值。另外再添加時(shí)鐘電路、鍵盤電路和報(bào)警電路。該系統(tǒng)具備手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，在手動(dòng)模式里我們可以根據(jù)自己的實(shí)際需要來(lái)設(shè)定最佳濕度值；自動(dòng)模式中的最佳濕度值是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初

20、始值，這兩種模式可以通過(guò)設(shè)定的按鍵來(lái)切換。在本次設(shè)計(jì)中加濕模塊運(yùn)用二極管模擬的方式，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到驅(qū)動(dòng)加濕器模塊的管腳出現(xiàn)低電平時(shí)，二極管點(diǎn)亮演示加濕；水位監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)到低水位，既管腳電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防止出現(xiàn)加濕器干燒的情況?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)52 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了智能加濕器的整體設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案由單片機(jī)、溫度傳感器、1602LCD 以及按鍵輸入等部分組成。智能加濕器需滿足以下要求：（1）系統(tǒng)直接由 5V 的直流電源提供電壓；（2）用戶能夠自由設(shè)置系統(tǒng)的最佳濕度值；（3）環(huán)境濕度低于 40時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)加濕；（4）檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)可以通

21、過(guò)顯示模塊顯示?？傮w設(shè)計(jì)的智能加濕器功能原理圖如圖 2.1 所示。單片機(jī)溫濕度傳感器按鍵輸入模塊溫濕度顯示模塊mokuai加濕模塊報(bào)警模塊圖 2.1 智能加濕器功能原理圖電路中設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換鍵，選擇自動(dòng)模式，相當(dāng)于按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)恢復(fù)默認(rèn)最佳相對(duì)濕度，溫濕度傳感器對(duì)空氣中的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)，最后運(yùn)用液晶屏將經(jīng)過(guò)計(jì)算后的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，如果檢測(cè)到的濕度比最佳濕度范圍低就開(kāi)始加濕，超過(guò)最佳濕度范圍就停止加濕。在系統(tǒng)的顯示模塊中，STC89C52 芯片的 P0 端的八個(gè)引腳分別與液晶顯示屏的數(shù)據(jù)輸入端口 D1D8 相連，P2.7 和 P2.6 口分別接到 LCD 的寄存器選擇端和使能端，RW

22、為讀寫信號(hào)選擇端口，端口電平為高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。在本次設(shè)計(jì)中只進(jìn)行寫操作，所以讀寫信號(hào)選擇端口接地。RS 是寄存器選擇端口，當(dāng) RS=0時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行寫指令操作，RS=1時(shí)進(jìn)行寫數(shù)據(jù)操作；E 為使能端，當(dāng) E 端電平信號(hào)出現(xiàn)高脈沖即上升沿時(shí)，液基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)6晶屏開(kāi)始讀取顯示信息，并在信號(hào)電平跳變到下降沿的時(shí)候執(zhí)行指令4。溫濕度傳感器連接到單片機(jī)的 P1.2 腳，它采用的數(shù)據(jù)傳輸格式是單總線格式，可以單次輸出高達(dá) 40 位的數(shù)據(jù)，此次設(shè)計(jì)只顯示溫度和濕度的整數(shù)部分，因此只讀取整個(gè)數(shù)據(jù)的八位濕度整數(shù)部分與八位溫度整數(shù)部分。選擇的具體實(shí)施方案；系統(tǒng)具備自動(dòng)加濕和手動(dòng)加

23、濕兩種模式，用戶可以根據(jù)自身需要來(lái)選擇，且能夠手動(dòng)更改相對(duì)濕度的最優(yōu)值；單片機(jī)通過(guò)溫濕度傳感器檢測(cè)空氣中的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)送入主控模塊，主控模塊可以將測(cè)得的實(shí)時(shí)濕度與用戶設(shè)計(jì)的最佳相對(duì)濕度進(jìn)行對(duì)比，以此來(lái)決定是否需要加濕；主控模塊可以根據(jù)水位的高低來(lái)判斷是否需要報(bào)警，當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，主控模塊不但控制報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而且控制加濕器關(guān)閉加濕；運(yùn)用液晶顯示器顯示出室內(nèi)空氣的實(shí)時(shí)溫度和濕度，且將相對(duì)濕度的最優(yōu)值顯示出來(lái)；利用 LED 燈演示加濕和水位高低。2.2 單片機(jī)模塊2.2.1 單片機(jī)介紹本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)運(yùn)用的中心控制元件是 STC89C52 單片機(jī)，STC89C52 是深圳宏晶

24、科技公司開(kāi)發(fā)、TSMC 公司生產(chǎn)的一種增強(qiáng) 8051 內(nèi)核單片。其采用了基于 Flash 的在線編程技術(shù)，在對(duì)單片機(jī)編程寫軟件時(shí)無(wú)需采用專用編程器，可以通過(guò) PC 直接對(duì) STC 系列單片機(jī)進(jìn)行編程，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單7。STC 系列單片機(jī)性能優(yōu)秀，其編程十分方便，非常適合初學(xué)者使用，最重要的是它比較低廉。該芯片具備 8 bit CPU 與在線可編程 Flash，應(yīng)用該芯片的嵌入式控制系統(tǒng)變得更加高效、流暢。STC 系列單片機(jī)的正常工作電壓為 3.3V5.5V，如圖 2.2 是 STC89C52 的實(shí)物圖。圖 2.2 STC89C52 實(shí)物圖基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)7STC

25、單片機(jī)產(chǎn)品種類十分繁多，現(xiàn)有超過(guò)百種的單片機(jī)。STC 單片機(jī)按照工作速度和內(nèi)部配置的差異，分為許多系列的產(chǎn)品。根據(jù)運(yùn)行速度能夠分為12T/6T 和 1T 系列產(chǎn)品。所謂 1T 是指單片機(jī)運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期只需要一個(gè)時(shí)鐘周期，運(yùn)行速度大大加快。STC89、STC90 和 STC11/10 系列屬于基本配置，而 STC12/15 系列產(chǎn)品增加了 PWM、A/D 和 SPI 等接口模塊。每個(gè)系列產(chǎn)品的差異主要是片內(nèi)資源數(shù)量上的差異。在單片機(jī)選型時(shí)，應(yīng)該根據(jù)控制的實(shí)際需求，選擇合適的單片機(jī)，即單片內(nèi)部資源要盡量滿足控制系統(tǒng)要求，而減少外部接口電路，保證單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性和高性價(jià)比。我們現(xiàn)在使用比較

26、的多的是 STC89C51/STC89C52 等。如圖 2.3 是 STC89C52 的管腳分布圖。圖 2.3 STC89C52 管腳圖單片機(jī)是一個(gè)功能很強(qiáng)大的芯片，在此芯片上人們把計(jì)算機(jī)的一些主要組成部件都集中起來(lái)，如中央處理器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和 I/0 接口電路等部件，同時(shí)集成在一個(gè)小小的芯片上，可以說(shuō)單片機(jī)就是一個(gè)微型化的計(jì)算機(jī)。所以，想擁有一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)的話，我們只需要為單片機(jī)添加適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備。2.2.2 單片機(jī)的特點(diǎn)（1）開(kāi)發(fā)周期短，易于生產(chǎn)，性價(jià)比較高。（2）芯片更加微型化，抗干擾能力很強(qiáng)，可靠性能良好。（3）功能完善，接口多。（4）低功耗、低電壓。一般在 53V 的電源

27、電壓范圍內(nèi)單片機(jī)都可以正常工作，12V 是其工作的最低電壓，低于此電壓后單片機(jī)就不再工作?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)8（5）總線多樣，易于擴(kuò)展。單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)采用的是三大總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)用此結(jié)構(gòu)能夠更加方便的對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展，使的開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)變得更加方便、快捷。外部總線增加 I2C 和 SPI 串行總線，應(yīng)用者可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行擴(kuò)展5。C52 單片機(jī)的主要功能特性如表 2.1 所示：表 2.1 STC89C52 功能特性表主要功能特性可應(yīng)用 MCS51 的指令編譯8K 可編譯 Flash ROM32 個(gè)雙向 I/O 口512 字節(jié) RAM看門狗定時(shí)器內(nèi)置 4K BEEPROM3 個(gè) 1

28、6 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器MAX8101 個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)全雙工串行口系統(tǒng)的掉電或空閑模式低功耗可以設(shè)置休眠和喚醒功能在實(shí)際電路中用到了 STC89C52 的部分引腳，其主要的引腳和功能為：（1）電源管腳(2 根)VCC:正極，接+5V 電源。GND:負(fù)極，接地線。（2）外接晶振管腳(2 根)XTALl:時(shí)鐘電路的輸入腳。XTAL2: 時(shí)鐘電路的輸出腳。（3）控制管腳(2 根)RSTNPP:復(fù)位管腳，當(dāng)端口信號(hào)為1時(shí)單片機(jī)會(huì)執(zhí)行復(fù)位操作。EA:程序存儲(chǔ)器選擇端口。接低電平時(shí)，ROM 讀操作只能在在外部程序存儲(chǔ)器中進(jìn)行；接高電平時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延至外部程

29、序存儲(chǔ)器。在該電路中，將其接負(fù)極。（4）可編程 I/O 管腳(32 根)STC89C52 單片機(jī)有 P0、P1、P2、P3 四個(gè) 8 位的并行輸入/輸出口，每個(gè)端口可以按字節(jié)或位進(jìn)行輸入輸出，4 個(gè)并行口一共有 32 根端口線。P0 口：P0 口是一個(gè)漏極開(kāi)路型雙向輸入/輸出口，輸出能力較強(qiáng)能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 門電路，經(jīng)常被作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線使用。內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，使用時(shí)需添加外部上拉電阻?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)9P1 口：Pl 口的輸入/輸出口為 8 位的雙向輸入/輸出口，通常作為通用輸入/輸出口使用，在 4 個(gè) I/O 口中，它的功能比較單一，只能作為輸入/輸出使用。電路的內(nèi)

30、部有上拉電阻，與場(chǎng)效應(yīng)管共同組成輸出驅(qū)動(dòng)電路。因此，P1 口作為輸出口使用時(shí)，已經(jīng)能向外提供推拉電流負(fù)載，無(wú)需再外接上拉電阻。P2 口：P2 口是內(nèi)部自帶上拉電阻，功能復(fù)用口。P3 口：P3 口是和 P2 口功能基本一樣。P3 口不僅可以用作通用輸入/輸出口，還具備第二功能，當(dāng) P3 口的部分口作為第二功能時(shí)，剩下的引腳可以單獨(dú)作為輸入/輸出口使用6。2.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)（1）時(shí)鐘電路 STC89C52 內(nèi)部擁有一個(gè)振蕩器，它是由高增益反相放大器構(gòu)成的，但是要形成時(shí)鐘脈沖，在擁有振蕩器的同時(shí)外部還需要增加電路。引腳 XTAL1 連接到內(nèi)部放大器的輸入端，引腳 XTAL2 連接到放大器的輸

31、出端。時(shí)鐘信號(hào)是由自激振蕩器發(fā)出的。引腳 XTAL1 與引腳 XTAL2 連接到外部晶體振蕩器，且與電容和晶振組成的并聯(lián)諧振回路相連，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體振蕩器的震蕩頻率不是固定值，它的頻率范圍為 1.212MHz，常用的晶振頻率是12MHz。電路中的電容值在 530pF 范圍內(nèi)都可以選擇，電容的大小在時(shí)鐘電路中起到對(duì)頻率的微調(diào)作用。在本次設(shè)計(jì)中采用振蕩頻率為 12MHz 的晶體振蕩器，使用 22pF 的電容。時(shí)鐘電路如圖 2.4 所示：XTAL218XTAL119U1R410kX1CRYSTALC122pFC222pFC3圖 2.4 時(shí)鐘電路（2）復(fù)位及復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作

32、。其主要功能是把 PC 地址初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元重新開(kāi)始執(zhí)行程序。復(fù)位是單片機(jī)系統(tǒng)的初始化操作，基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)10單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)后都需要先進(jìn)行復(fù)位操作，使系統(tǒng)處于一個(gè)確定的初始化狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)時(shí)，可以按下復(fù)位鍵進(jìn)行復(fù)位，使單片機(jī)系統(tǒng)回歸到初始狀態(tài)，且從初始狀態(tài)開(kāi)始工作7。如圖 2.5 所示電路的復(fù)位電路：XTAL218XTAL119ALE30PSEN29RST9R410k22pFC310uFR2220圖 2.5 復(fù)位電路RST 引腳的功能是控制復(fù)位信號(hào)輸入。當(dāng) RET 管腳信號(hào)為1且維持 2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，復(fù)位信號(hào)有效，單片

33、機(jī)系統(tǒng)才會(huì)完成復(fù)位操作。如果選擇使用的晶振頻率為 12MHz，想要成功完成復(fù)位的話，RET 端的高電平就應(yīng)該維持超過(guò) 2us 即兩個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。單片機(jī)的復(fù)位方式有兩種：上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。上電加按鍵復(fù)位電路比上電復(fù)位多了一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)。本次設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位電路，其復(fù)位電路如圖 2.5 所示。按下復(fù)位按鈕后，電流經(jīng)過(guò) 220 歐的電阻與 RET 端口直接相連，復(fù)位端引腳信號(hào)變?yōu)?；當(dāng)復(fù)位按鈕彈起后，電流從 10K 電阻和 10uF 的電容所在的電路通過(guò)，電容恢復(fù)到充電狀態(tài)，復(fù)位端發(fā)出復(fù)位正脈沖信號(hào)，該信號(hào)持續(xù)的時(shí)間與電阻與電容電路的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。2.3 傳感器模塊2.3.1 溫濕度傳感器選擇方

34、案方案一：一般情況下，我們檢測(cè)溫度的時(shí)候都會(huì)用熱敏元器件來(lái)檢測(cè)，如熱電阻和熱敏電阻。其中熱電阻的工作原理為：熱電阻的電阻值會(huì)隨溫度的變化出現(xiàn)大的波動(dòng)，當(dāng)溫度升高時(shí)電阻的大小也會(huì)增大，并且電阻值會(huì)隨著溫度按照近似的線性關(guān)系而緩慢變化。熱敏電阻的工作原理是熱敏電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，并隨著溫度的升高而迅速變化。一般情況下電阻值與溫度呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，溫度越高電阻值下降的越快，只有少量才具有正溫度系數(shù)8?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)11有許多方法來(lái)檢測(cè)濕度，其中用濕敏元器件檢測(cè)空氣中濕度是人們常用的方法，濕敏元件分為電容式濕度敏感元件和電阻式濕度敏感元件兩種類型。我們經(jīng)常使用的濕度傳感器有高分子電

35、容式和高分子電阻式兩種類別。其中高分子電容式濕度傳感器的工作原理為：水和高分子材料的介電常數(shù)是不一樣的，它們的介電常數(shù)之和為高分子電容式濕度傳感器的介電常數(shù)，電容式濕度傳感器的介電常數(shù)在不同的環(huán)境下會(huì)受到很大的影響。當(dāng)被測(cè)的霧氣狀態(tài)的水分子通過(guò)帶有多個(gè)孔洞的上電極，擴(kuò)散到感應(yīng)濕度的薄膜表面時(shí)，薄膜上的極性官能團(tuán)會(huì)吸收這些水分子，進(jìn)而誘發(fā)電容式濕度傳感器的介電常數(shù)發(fā)生變化，改變了濕敏電容器的容量值。高分子電阻型濕度傳感器的工作原理為：通常情況下，聚合物膜上的極性基團(tuán)會(huì)對(duì)水會(huì)產(chǎn)生吸附力。濕度低，由于吸附量很小，不會(huì)產(chǎn)生帶電離子，其電阻值是比較高的。當(dāng)空氣相對(duì)濕度增加，吸附量增大，吸附水的連通性成為

36、導(dǎo)電通道，正、負(fù)離子聚合物電解質(zhì)主要起載體作用。此外，這些被吸附到薄膜上的水分子會(huì)解離出氫離子和質(zhì)子，增強(qiáng)電荷導(dǎo)通性，減小濕度傳感器的電阻。濕敏電阻和熱敏電阻的在可靠性和精度方面效果不是很好，如果溫濕度傳感器需要高精度的檢測(cè)數(shù)據(jù)的話，選用濕敏電阻和熱敏電阻就不是太適合。方案二：采用集成溫濕度傳感器。集成溫濕度傳感器最大的優(yōu)點(diǎn)就是它檢測(cè)數(shù)據(jù)的精度高，自帶 A/D 轉(zhuǎn)換功能，可以把檢測(cè)到的溫濕度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并且存放到自身攜帶的 RAM 存儲(chǔ)器中，單片機(jī)系統(tǒng)能夠很快的從中讀取到數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是可以得到我們需要的溫濕度數(shù)值，使用起來(lái)十分快捷、便利。DHT11 溫濕度傳感器市面上最流行

37、的，它響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比很高。因此，我選擇方案二。2.3.2 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器本系統(tǒng)選用 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器作為溫濕度檢測(cè)元件，DHT11 由一個(gè) NTC 檢測(cè)溫度的元器件與一個(gè)電阻式的檢測(cè)濕度的元器件組成，該傳感器可以與高性能的 8 位單片機(jī)相連，是一塊可以同時(shí)檢測(cè)溫度和濕度的數(shù)字傳感器。通過(guò)單片機(jī)和一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，它可以檢測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度采集并實(shí)時(shí)比較，具有性能穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)。DHT11通過(guò)一個(gè) I/O 口就可以與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，傳感器內(nèi)部的溫濕度數(shù)據(jù)可以基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)12一次性的傳給單片機(jī)。DHT11 數(shù)

38、字溫濕度傳感器不需要太大的工作電流，一般情況下最大電流為 0.5mA。它的工作電壓和單片機(jī)的工作電壓一樣，都是+5V。DHT11 外形及引腳說(shuō)明和描述，如圖 2.6 所示：圖 2.6 DHT11 外形及引腳排列VCC 連接到正電壓，電壓輸入范圍為 3.5V 到 5.5V；DOUT 為數(shù)據(jù) I/O 口也是 DATA 口；NC 為空腳，因?yàn)闆](méi)有擴(kuò)張，所以引腳未啟用；GND 為負(fù)極。DHT11 能夠同時(shí)對(duì)相對(duì)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)。DHT11 數(shù)字傳感器輸出的是數(shù)字信號(hào)，減少了預(yù)處理信號(hào)這一步驟，降低了單片機(jī)系統(tǒng)的工作量，提高了系統(tǒng)的使用率。輸出為單總線結(jié)構(gòu)，能夠有效減少對(duì)單片機(jī)的 I/O 口的占用，節(jié)省資

39、源并且不用再額外的增加電器元件。濕度測(cè)量范圍 20%90%RH，溫度測(cè)量范圍 050；應(yīng)用范圍廣泛，在濕度控制、溫濕度檢測(cè)、消費(fèi)領(lǐng)域的家電市場(chǎng)都有應(yīng)用。單片機(jī)系統(tǒng)與 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器通過(guò) DATA 進(jìn)行通信，DATA 選擇單總線的數(shù)據(jù)傳輸格式，通訊時(shí)間為 4MS。數(shù)據(jù)被分為兩部分：整數(shù)和小數(shù)。在本次設(shè)計(jì)中只用到數(shù)據(jù)的整數(shù)部分，所以小數(shù)部分的數(shù)值始終為0。具體的數(shù)據(jù)傳輸流程如下：數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，可以一次性的傳輸高達(dá) 40 位的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的傳輸樣式為：8bit 濕度整數(shù)部分+8bit 濕度小數(shù)部分+8bit 溫度整數(shù)部分+8bit 溫度小數(shù)部分+8bit 校

40、驗(yàn)和9。單片機(jī)向 DHT11 溫濕度傳感器發(fā)送低電平信號(hào)（開(kāi)始信號(hào)）后，DHT11開(kāi)始工作，等到單片機(jī)發(fā)出高電平信號(hào)（開(kāi)始信號(hào)結(jié)束）后，DHT11 發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，發(fā)送 40 位數(shù)據(jù)，并開(kāi)始收集信號(hào)，用戶可以有選擇的讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)13單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)始信號(hào)，并被 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器接收到后，會(huì)激活傳感器對(duì)溫度和濕度信號(hào)進(jìn)行采集，DHT11 溫濕度傳感器只有在接收到單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的開(kāi)始信號(hào)后，才可以采集空氣中的溫濕度信號(hào)。采集信號(hào)結(jié)束后，傳感器會(huì)主動(dòng)把運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行模式。通信流程如圖 2.7 所示：圖 2.7 DHT11 的通訊過(guò)程在單片機(jī)系統(tǒng)中，總線電

41、平是1時(shí)為空閑狀態(tài)，單片機(jī)把總線電平拉低等待 DHT11 響應(yīng)時(shí)，總線被拉低的持續(xù)時(shí)間必須大于 18 毫秒，在本次設(shè)計(jì)的程序中拉低 20MS，保證 DHT11 能夠檢測(cè)到起始信號(hào)。單片機(jī)系統(tǒng)拉高電平后，需要維持 20us 到 40us 的時(shí)間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行延時(shí)，在本次的設(shè)計(jì)程序中延時(shí)的時(shí)間為 40us。發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程如圖 2.8 所示：圖 2.8 數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)總線的狀態(tài)為低電平時(shí)，表明 DHT11 溫濕度傳感器發(fā)出應(yīng)答信號(hào)，應(yīng)答信號(hào)發(fā)出后，溫濕度傳感器把總線的電平拉高等待 80us，做好傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。每次開(kāi)始傳輸 1bit 數(shù)據(jù)都會(huì)拉低電平 50us，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，數(shù)字0和1用高電平的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)區(qū)分

42、。數(shù)字0信號(hào)的表示方法如圖 2.9 所示。傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束后，溫濕度傳感器把總線的電平變?yōu)榈碗娖?，且持續(xù) 50us，最后上拉電阻把總線電平從低電平變?yōu)楦唠娖剑箿貪穸葌鞲衅鬓D(zhuǎn)換到空閑狀態(tài)?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)14圖 2.9 數(shù)字0信號(hào)傳輸方法 信號(hào)0的傳輸方式是：數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始階段結(jié)束后，總線電平被拉高，如果該高電平持續(xù)的時(shí)間為 26us 到 28us，此階段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是信號(hào)0。數(shù)字1的信號(hào)表示方法如圖 2.10 所示：圖 2.10 數(shù)字1信號(hào)表示方法信號(hào)1傳輸方式是：數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始階段結(jié)束后，總線電平被拉高，如果該高電平持續(xù)的時(shí)間為 116us 到 118us，此階段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是信號(hào)1。2

43、.3.3 傳感器電路DHT11 溫濕度傳感器能夠在 3V 到 5.5V 的電壓下正常工作，結(jié)合一些輔助電路可以檢測(cè)信號(hào)，并且能夠?qū)z測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理。上電后，DHT11傳感器為了通過(guò)不穩(wěn)定的狀態(tài)，需要等待一秒鐘，在這段時(shí)間不發(fā)送任何指令。DHT11 與單片機(jī)間的通信和同步是通過(guò)數(shù)據(jù)端口來(lái)實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)端口與計(jì)算機(jī)連接到 P1.2 端口，使用 4.7K 上拉電阻，防止干擾，提高穩(wěn)定性。因?yàn)闄z測(cè)濕度時(shí)會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，所以我們應(yīng)該在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行濕度基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)15檢測(cè)，在測(cè)量濕度的過(guò)程中，濕度傳感器應(yīng)在同一溫度中。因此，在安裝DHT11 溫濕度傳感器時(shí)，我們應(yīng)該注意

44、把溫濕度傳感器放置到離發(fā)熱快的元件較遠(yuǎn)的地方，同時(shí)能夠保證傳感器可以正常的工作。傳感器電路如圖 2.11 所示。在本次仿真中，由于仿真軟件里沒(méi)有 DHT11 溫濕度傳感器的仿真圖，所以在圖 2.11 中的 DHT11 元器件，只是本人在仿真軟件里找的一個(gè)與 DHT11有著相似管腳的元器件。在實(shí)際焊接時(shí)，僅僅按照這個(gè)仿真圖里的管腳連接方式進(jìn)行連接，元器件還是 DHT11 傳感器，與此沒(méi)有太大的關(guān)系。圖 2.11 DHT11 傳感器連接電路2.4 液晶顯示模塊2.4.1 顯示器的設(shè)計(jì)方案方案一：采用數(shù)碼管顯示。在該設(shè)計(jì)中我們需要顯示很多的信息，數(shù)碼管數(shù)量少的話就很難達(dá)到要求，這樣的話會(huì)加大我們?cè)诤?/p>

45、接和排版時(shí)會(huì)增加很大的負(fù)擔(dān)。方案二：采用 LCD 顯示屏。我們常用的是 1602LCD，它可以同時(shí)輸出 32個(gè)字符，比一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)碼管顯示出的內(nèi)容要多得多。該方案不僅滿足系統(tǒng)功能要求，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。綜合考慮，我決定采用方案二。2.4.2 1602 字符型液晶顯示屏1602 液晶顯示屏按照其結(jié)構(gòu)可以分為兩種類型：有背光與沒(méi)有背光。兩種類型的顯示屏在系統(tǒng)應(yīng)用上沒(méi)有多大的區(qū)別，只不過(guò)有背光的顯示屏比沒(méi)有背光的厚一些?？傮w來(lái)說(shuō)，兩者可以通用的。兩者尺寸差別如下圖 2.12 所示：基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)16圖 2.12 1602LCD 尺寸圖本系統(tǒng)選用的顯示屏是 1602LCD，它是一種字符型的液

46、晶顯示屏，能夠以點(diǎn)陣的方式顯示符號(hào)、數(shù)字和字母10。帶背光的 1602 液晶顯示屏擁有 16 個(gè)引腳，比不帶背光的多了一條背光電源線和一條地線，但是它們的控制原理都是一樣的。1602 型液晶屏有 d0-d7 共 8 位的數(shù)據(jù)總線接口與三個(gè)控制端口，能夠顯示出 32 個(gè)字符。其實(shí)物如圖 2.13 所示：圖 2.13 1602LCD 實(shí)物圖1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16x2 個(gè)字符芯片工作電壓：4.5-5.5V運(yùn)行電流：2.0mA字符大?。?.95x4.35mm1602 液晶顯示屏的引腳如圖 2.14 所示：基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)17180103234567RV1100KD714

47、D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016LRESPACK-8圖 2.14 1602 字符型液晶屏引腳1602 液晶顯示屏有兩種不同的接口，一種為 14 腳的顯示屏它沒(méi)有背光，另一種是帶有背光的 16 腳顯示屏，但它們的主要引腳功能都是一樣的，下面就以 16 腳的顯示屏為例介紹一下各引腳功能。引腳功能如表 2.2 所示：表 2.2 1602 液晶引腳功能表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源負(fù)極9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)11D4數(shù)據(jù)4RS指令/數(shù)據(jù)選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀寫信號(hào)選擇13D

48、6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源的正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源的負(fù)極在本次設(shè)計(jì)中，我們用到的 1602 顯示屏是 16 腳帶背光的，下面是用到的各個(gè)引腳在單片機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)引腳的連接方式：第 1 腳：VSS 接地。第 2 腳：VDD 接+5V 電源。第 3 腳：VL 是 LCD 對(duì)比度的調(diào)節(jié)引腳，如果顯示器對(duì)比度太高的話，我們就很難看清楚顯示出的內(nèi)容，所以我們?cè)趹?yīng)用該顯示器的時(shí)候，可以連接上一個(gè) 10K 大小的可調(diào)電阻，用戶能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)18第 4 腳：RS 是寄存器選擇控制端口，當(dāng) RS=0時(shí)應(yīng)用指令寄存器，當(dāng)RS=1時(shí)應(yīng)用數(shù)據(jù)寄

49、存器。第 5 腳：R/W 為讀寫信號(hào)端口，當(dāng)該端口的狀態(tài)為低電平時(shí)進(jìn)行寫操作，端口狀態(tài)為高電平時(shí)進(jìn)行讀操作。當(dāng) RS 和 R/W 的端口信號(hào)為“00”時(shí)，能夠?qū)懭胫噶睿划?dāng) RS 和 R/W 的端口信號(hào)為“01”時(shí)可以進(jìn)行讀忙信號(hào)；當(dāng) RS 和R/W 的端口信號(hào)為“10”時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端口是使能信號(hào)引腳，當(dāng)該引腳的電平由1變?yōu)?時(shí)，顯示器開(kāi)始執(zhí)行命令。第 7 到 14 腳：d0 至 d7 口是 8 位的輸入/輸出數(shù)據(jù)傳輸端口。第 15 腳：背光源的正極。第 16 腳：背光源的負(fù)極。2.4.3 1602LCD 電路本次設(shè)計(jì)的顯示部分采用 1602 液晶顯示屏，可以輸出顯示預(yù)設(shè)的最

50、佳濕度值和室內(nèi)的溫度與濕度。RS 腳和 E 腳分別和單片機(jī)的 P2.7 和 P2.6 相連，D0-D7 口和單片機(jī)的 P0 口相連，P0 口作為一列 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，常用作地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，P0 口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，使用時(shí)需添加外部上拉電阻。當(dāng)用 flash 進(jìn)行編譯的時(shí)候時(shí)，P0 口接收到的數(shù)據(jù)為指令字符，當(dāng)用 flash校準(zhǔn)驗(yàn)證的時(shí)候，P0 口向傳感器發(fā)送字節(jié)指令。因?yàn)?P0 口驅(qū)動(dòng)能力較弱，所以在 P0 口我們應(yīng)該再焊接一個(gè)上拉電阻。在本次設(shè)計(jì)中，上拉電阻用的是排阻，1602LCD 的電路如圖 2.15 所示：1 18234567182345670103810301

51、234567P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225RV1100K234567891RP1RESPACK-8D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD2LM016L圖 2.15 1602LCD 電路基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)192.5 報(bào)警電路模塊本次設(shè)計(jì)的蜂鳴報(bào)警電路采用的是有源蜂鳴器，其驅(qū)動(dòng)發(fā)聲簡(jiǎn)單通電就能持續(xù)發(fā)聲。

52、主要功能就是通過(guò)水位按鍵將低水位信號(hào)送給單片機(jī)，單片機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)后 UI 進(jìn)行報(bào)警，起到防干燒的目的。蜂鳴器發(fā)聲原理為：通過(guò)電磁線圈的電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)振膜發(fā)聲，所以轟鳴器需要一定的電流才能發(fā)出聲音。輸出電流小的單片機(jī) I/O 口，TTL 輸出水平基本不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以我們需要設(shè)計(jì)放大器電路，產(chǎn)生一個(gè)可以驅(qū)動(dòng)轟鳴器工作的電流，既添加一個(gè) PNP 型三極管來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。在本次設(shè)計(jì)中轟鳴器電路由蜂鳴器、晶體管和 220 歐的電阻構(gòu)成。晶體管放大系統(tǒng)電路中的電流，該電流能夠驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，限流電阻是用來(lái)防止和控制放大電流的11。轟鳴器電路連接到STC89C52 的 P3.7 腳，當(dāng)檢測(cè)的水

53、位信號(hào)為低水位時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)管腳 P3.7發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，使得晶體管轉(zhuǎn)換到通路狀態(tài)，進(jìn)而促使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到的水位是正常的，P3.7 置高電l三極管截止。報(bào)警電路模塊如圖2.16 所示：P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.4/A12P2.5/A1326P2.6/A1427R3220R1220Q1TIP34D1LED-GREENBUZ1BUZZER圖 2.16 轟鳴器報(bào)警電路基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)202.6 按鍵模塊2.6.1 輸入設(shè)計(jì)

54、方案方案一：選用 8155 芯片對(duì)輸入/輸出口進(jìn)行擴(kuò)展。這個(gè)方案好的地方為：該芯片支持編程，使用起來(lái)更加多樣化；具備 RAM；內(nèi)部擁有運(yùn)算功能。它能夠供應(yīng)較多的輸入/輸出口，但實(shí)際使用起來(lái)有些復(fù)雜。方案二：直接在 I/O 端口上連接上按鈕開(kāi)關(guān)。它的優(yōu)點(diǎn)是：電路十分簡(jiǎn)單，直接與單片機(jī)相連。在該系統(tǒng)中我對(duì)整體電路進(jìn)行了精簡(jiǎn)與優(yōu)化，所以余下的 I/O 端口還有足夠多的數(shù)量。本次設(shè)計(jì)中使用了六個(gè)按鍵，運(yùn)用單片機(jī)的 P1 口就足夠用了，不需要再對(duì) I/O 口進(jìn)行擴(kuò)展，故選擇方案二。2.6.2 按鍵電路鍵盤分為獨(dú)立按鍵和矩陣按鍵。因?yàn)橄到y(tǒng)中使用的按鍵不是很多，所以選擇使用獨(dú)立按鍵的方式連接電路。按鍵開(kāi)關(guān)的

55、電平狀態(tài)為：當(dāng)按鍵被按下時(shí)，發(fā)出的電平信號(hào)為低電平；當(dāng)按鍵開(kāi)關(guān)彈起時(shí)，發(fā)出的電平信號(hào)為高電平；這些電平信號(hào)都是通過(guò)按開(kāi)關(guān)鍵和單片機(jī)相連引腳發(fā)出，被單片機(jī)系統(tǒng)接收并處理。這些按鍵的主要功能為：（1）總開(kāi)關(guān)：主要用來(lái)控制硬件系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。（2）水位報(bào)警鍵 K1:向單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送低水位信號(hào)，用來(lái)模擬低水位報(bào)警。（3）狀態(tài)選擇鍵 KS:自動(dòng)/手動(dòng)模式選擇鍵。按鍵按下后，系統(tǒng)輸入模式就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng)模式，用戶能夠依據(jù)自己的要求手動(dòng)輸入最佳濕度值；當(dāng)再次按下按鍵使按鍵彈起時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)轉(zhuǎn)變到自動(dòng)運(yùn)行模式，系統(tǒng)會(huì)按照初始的最佳濕度 40%RH 運(yùn)行加濕器。（4）設(shè)置鍵 K2：在手動(dòng)模式狀態(tài)下，用戶可以按下 K2

56、鍵對(duì)最佳濕度值進(jìn)行設(shè)置。該系統(tǒng)擁有加鍵 K3 和減鍵 K4，每按下 K3 或 K4，最佳濕度值就會(huì)增加或減少 1，當(dāng)用戶設(shè)置好濕度值想退出設(shè)置狀態(tài)時(shí)，可以再次按下 K2基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)21鍵，退出后系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶設(shè)置的數(shù)字進(jìn)行判斷，決定是否需要加濕。鍵盤模塊的電路圖如圖 2.17：圖 2.17 按鍵電路2.7 系統(tǒng)電路工作原理本次電路的設(shè)計(jì)是分模塊進(jìn)行的，整個(gè)系統(tǒng)被分為：溫濕度檢測(cè)模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、加濕模塊和按鍵輸入模塊。整體設(shè)計(jì)的電路圖如圖2.18 所示：圖 2.18 系統(tǒng)電路原理圖基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)22工作原理：該設(shè)計(jì)結(jié)合了硬件和軟件的功能，在設(shè)計(jì)中使用軟件的方

57、式來(lái)控制硬件完成自動(dòng)智能化的工作。單片機(jī)通過(guò) LCD 把溫濕度傳感器檢測(cè)到的溫度和濕度信號(hào)顯示出來(lái)，并輸出控制信號(hào)或加濕報(bào)警信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)智能加濕、防干燒的效果?；趩纹瑱C(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)233 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)分為幾個(gè)模塊：溫濕度檢測(cè)模塊、控制模塊、按鍵輸入模塊、顯示模塊和水位檢測(cè)模塊。主程序流程圖如圖 3.1 所示：初始化開(kāi)始溫濕度檢測(cè)溫濕度顯示鍵盤掃描延時(shí)轟鳴器報(bào)警判斷水位高低判斷是否超過(guò)最佳濕度否高是低啟動(dòng)加濕結(jié)束停止/暫停加濕數(shù)據(jù)初始化圖 3.1 主程序設(shè)計(jì)流程圖基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)24單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，會(huì)檢測(cè)水位的電平變化，并且能夠根據(jù)這些電

58、平信號(hào)自動(dòng)判斷是否需要啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；轉(zhuǎn)變手動(dòng)/自動(dòng)模式后，傳感器讀取溫濕度將數(shù)據(jù)送至單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，判斷是否需要加濕。在本次設(shè)計(jì)中我只是用濕度的大小來(lái)決定加濕器是否需要工作，不再把溫度考慮進(jìn)去，所以在本次設(shè)計(jì)中，只顯示當(dāng)前環(huán)境下的溫度而不對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。加濕過(guò)程中，如果系統(tǒng)檢測(cè)到低水位電平信號(hào)，蜂鳴就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并且立即停止加濕。3.2 溫濕度檢測(cè)控制模塊設(shè)計(jì)依據(jù)溫濕度傳感器的通訊協(xié)議，單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)輸入/輸出口積極地發(fā)出激勵(lì)信號(hào)，繼而使溫濕度傳感器掌管數(shù)據(jù)線，最后單片機(jī)系統(tǒng)使用 while 循環(huán)語(yǔ)句對(duì)輸入/輸出口的電平進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，從而得到準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)。圖 3

59、.2 所示為溫濕度檢測(cè)模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖。開(kāi)始P1.2 輸出低電平延時(shí) 20msP1.2 輸出高電平延時(shí) 40ms接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)保存到數(shù)組P1.2 是否為低電平80us 低電平是否結(jié)束結(jié)束是是否否80us 高電平是否結(jié)束否圖 3.2 溫濕度檢測(cè)模塊的軟件流程圖基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)25使用溫濕度傳感器采集空氣中的溫濕度信號(hào)：系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后，單片機(jī)系統(tǒng)拉低 P1.2 腳的電平，經(jīng)過(guò) 20ms 之后把 P1.2 腳的電平拉高 40ms，等待結(jié)束后，系統(tǒng)檢測(cè)管腳 P1.2 的電平是否為0，如果不是0就循環(huán)檢測(cè)該信號(hào)；如果信號(hào)為0，就執(zhí)行判斷重復(fù) 80us 低電平是否結(jié)束；如果 80us 低電平判

60、斷結(jié)束，就再次運(yùn)行判別持續(xù) 80us 高電平是否結(jié)束，若是判斷沒(méi)有結(jié)束就循環(huán)執(zhí)行該指令；如果指令執(zhí)行完畢，單片機(jī)系統(tǒng)就開(kāi)始接收數(shù)據(jù)，并將接收到的數(shù)據(jù)信息按照十進(jìn)制的方式存放到特定的數(shù)組中，信號(hào)采集完畢后，系統(tǒng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存且保持信號(hào)采集指令持續(xù)執(zhí)行。3.3 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)軟件流程圖如圖 3.3 所示：開(kāi)始液晶 1602 初始化延時(shí)寫 LCD 指令寫顯示行列地址取顯示首地址寫數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)并顯示返回圖 3.3 液晶顯示程序流程圖1602 液晶顯示屏輸出數(shù)據(jù)的流程為：首先運(yùn)行顯示器的初始化操作，初始化之后執(zhí)行延時(shí)程序，等待信號(hào)的采集，采集完成后先寫入一些指令和顯示字基于單片機(jī)的智能加濕器設(shè)計(jì)