基于單片機(jī)倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)方案

1、摘要：倉(cāng)庫(kù)是人們用于存放重要物品的地方，它內(nèi)部環(huán)境的好換直接決定著 存放物品的質(zhì)量， 倉(cāng) 庫(kù)溫濕度直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠 性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān) 測(cè)工作。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展以及現(xiàn)代生產(chǎn)要求，人們發(fā)現(xiàn)需要實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的 智能化管理，而倉(cāng)庫(kù)溫室度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種性能良好的調(diào)控方式，主要應(yīng) 用于倉(cāng)庫(kù)、溫室以及一些對(duì)溫濕度有一定要求的區(qū)域。本文設(shè)計(jì)了一種以 AT89S51 單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型 化 LED 顯示溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并使用一些常用芯片。系統(tǒng)由單片機(jī)、溫 濕度檢測(cè)電路、報(bào)警電路以及顯示電路構(gòu)成。由芯片 AT89S51 控制溫濕 度

2、傳感器檢測(cè)到溫濕度值進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換，從而在顯示電路中數(shù)碼管中顯示 出來(lái)。本系統(tǒng)具有易安裝檢測(cè)、軟件功能完善，工作可靠、準(zhǔn)確度高等優(yōu) 點(diǎn)。本文講述了單片機(jī)技術(shù)研制成功的溫濕度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本原理，溫 濕度傳感器信號(hào)采集通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)方案。采用軟件校正，提高了測(cè)量 精度和整機(jī)的可靠性。實(shí)現(xiàn)使用表明，極大的調(diào)高了安全性、可靠性和準(zhǔn) 確度。關(guān)鍵詞 ：倉(cāng)庫(kù)，溫濕度傳感器，單片機(jī) AT89S51 ，報(bào)警，軟件校正AbstractThe warehouse is people is used at important items for the place where the internal enviro

3、nment of good change directly determine the deposit quality of the item, warehouse temperature and humidity directly affect the reserve service life and supplies the working reliability. To ensure the smooth implementation of the work of daily, the main issue was to strengthen the temperature and hu

4、midity in the warehouse of the monitoring work. Along with the development of modern and modern productionrequirements, people found that need to realizeintelligentmanagementof the warehouse, and warehousegreenhouse degrees monitoring system is a kind of the good performance of regulation and contro

5、l methods, mainly used in warehouse,greenhouse and some of the temperature andhumidity with special demands of the area.This paper introduces a design AT89S51 as the core to the low cost, high precision, miniaturization LED display temperature and humidity monitoring system, and use some commonly us

6、ed chip. By single-chip microcomputer system, temperature and humidity detection circuit, alarm circuit and display a circuit. By chip AT89S51 control temperature and humidity sensor detection to temperature and humidity value store conversion, thus in the display circuit digital tube display. This

7、system is easy to install detection, software function is perfect, reliable and advantages of accuracy.This article tells of the single chip computer technology research and the temperature and humidity of the success of the monitoring system, the basic principles of temperature and humidity sensor

8、signal acquisition through the single chip microcomputerto scheme. The softwarecorrection and improvethe measuring precision and reliabilityof the whole machine.Implementations use show that great raised safety, reliability and accuracy.Key words:Warehouse, temperature and humidity sensor,microcontr

9、oller AT89S51, alarm, software correction目錄第一章 緒論 11.1 課題背景 11.2 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用 11.3 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的意義 1第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 32.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程及要求 32.2 系統(tǒng)具體方案 32.3 本課題的研究?jī)?nèi)容 42.4 關(guān)鍵技術(shù)介紹 42.4.1 溫濕度傳感器 DHT11 42.4.2 單片機(jī) 8051 12第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 193.1 系統(tǒng)工作原理圖 193.2 系統(tǒng)的各模塊電路設(shè)計(jì) 203.2.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 203.2.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 213.2.3 溫濕度檢測(cè)電路 223.2.4 顯示電路設(shè)計(jì)

10、233.2.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 243.2.6 電路元器件功能分析 26第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 284.1 系統(tǒng)軟件分析 284.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 28第五章 總結(jié) 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄 33附錄 1 基于單片機(jī)控制的倉(cāng)庫(kù)溫濕度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) C 語(yǔ)言程序 33第一章 緒論1.1 課題背景 在現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，隨著科技的進(jìn)步和自動(dòng)化發(fā)展，溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在 某些行業(yè)中要求越來(lái)越高，特別是在大中型的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中，防潮、防 霉、防腐、防爆是倉(cāng)庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉(cāng)庫(kù)管理質(zhì)量的重要 指標(biāo)。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作 的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與

11、濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方 法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材， 通過(guò)人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降 溫等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤 差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫 濕度測(cè)量?jī)x。本課題即以上述問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系 統(tǒng)不僅采集各抽樣點(diǎn)的溫度值與濕度值，而且能夠迅速處理，友好的將數(shù) 據(jù)結(jié)果顯示給用戶，并儲(chǔ)存結(jié)果以便以后的對(duì)比研究。1.2 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科研領(lǐng)域。溫度與濕度測(cè) 量是生產(chǎn)和研究工作環(huán)境中，至

12、關(guān)重要的兩項(xiàng)參數(shù)，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì) 量和試驗(yàn)工作的成敗。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研、航天等部門, 經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。 但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中 ,濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的 一個(gè)參數(shù)。 用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來(lái)測(cè)量濕度的方法,早已無(wú)法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。 這是因?yàn)闇y(cè)量溫濕度要比測(cè)量溫度復(fù)雜的多, 溫度是個(gè)獨(dú)立的被測(cè)量 ,而濕度卻受其他因素 （大氣壓強(qiáng)、溫度 ）的影響。此外 , 濕度 的校準(zhǔn)也是一個(gè)難題。國(guó)外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，最熱門的研究領(lǐng)域也許是各種類型的仿生傳 感器了，而且在感觸、刺激以及視聽(tīng)辨別等方面已有最新研究成果問(wèn)世。 從

13、實(shí)用的角度考慮，多功能傳感器中應(yīng)用較多的是各種類型的多功能觸覺(jué) 傳感器，譬如人造皮膚觸覺(jué)傳感器就是其中之一， 這種傳感器系統(tǒng)由 PVDF 材料、無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)以及具有壓力敏感傳導(dǎo)功能的橡膠觸覺(jué)傳感器 等組成。據(jù)悉，美國(guó) MERRITT 公司研制開(kāi)發(fā)的無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)獲得 了較大的成功，其無(wú)觸點(diǎn)超聲波傳感器、紅外輻射引導(dǎo)傳感器、薄膜式電 容傳感器、以及溫度、氣體傳感器等在美國(guó)本土應(yīng)用甚廣。1.3 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的意義 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)疑是當(dāng)前單片機(jī)傳感器技術(shù)發(fā)展中一個(gè)全新的研究 方向，日前有許多學(xué)者正在積極從事于該領(lǐng)域的研究工作。如將某些類型 的傳感器進(jìn)行適當(dāng)組合而使之成為新的傳感器，如用

14、來(lái)測(cè)量流體壓力和互 異壓力的組合傳感器。又如，為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時(shí) 探測(cè)多種信號(hào)，微型數(shù)字式三端口傳感器可以同時(shí)采用熱敏元件、光敏元 件和磁敏元件；這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號(hào)，而且還能 夠輸出頻率信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。溫濕敏 傳感器正從簡(jiǎn)單的溫濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速 發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度 / 溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測(cè)量 技術(shù)提高到新的水平。第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)信號(hào)懂得輸入通道，由 計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得

15、被測(cè)信號(hào) 是其核心任務(wù)，而對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件 的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果 沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量 和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠 各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行 在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。計(jì)算機(jī)程序也可以分解為小的子程序或模塊，而這些子程序或模塊可 以分別進(jìn)行開(kāi)發(fā)和測(cè)試。這種方法就稱為模塊化程序設(shè)計(jì) （modular programming） 。模塊最重要的屬性是它們應(yīng)該盡可能的獨(dú)

16、立和自包含。 另外，一般將它們?cè)O(shè)計(jì)成執(zhí)行一個(gè)特定的、定義好的函數(shù)，它有一個(gè)入口 點(diǎn)和一個(gè)退出點(diǎn)。同時(shí)，模塊常常很短 （通常只有 50 到 100 條指令 ） 和高 度內(nèi)聚的。模塊化程序設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)。不管對(duì)于開(kāi)發(fā)者還是用戶來(lái)說(shuō)， 小的、自包含的單元都更易于設(shè)計(jì)和理解底層的邏輯。模塊化程序設(shè)計(jì)使 開(kāi)發(fā)更方便，這是因?yàn)槊總€(gè)模塊都可以獨(dú)自得以完善。2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程及要求具體來(lái)說(shuō)該學(xué)生的主要任務(wù)是在系統(tǒng)硬件電路的基礎(chǔ)上，利用 MCS-51 單片機(jī) C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序，連接硬件電路并驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。單片機(jī)控制倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要實(shí)現(xiàn)以下功能：首先，系統(tǒng) 能實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的溫度、濕度實(shí)時(shí)測(cè)量功能；其次，

17、將測(cè)量到的溫濕度含量顯 示在數(shù)碼管上；然后，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫度、濕度超限報(bào)警功能（設(shè)置有一定的 溫濕度范圍） 。單片機(jī)控制倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其測(cè)量的數(shù)據(jù)要求：溫度 檢測(cè)范圍 ：-30 -+50 ；測(cè)量精度 ： 0.5 ；濕度檢測(cè)范圍： 10%-100%RH ；檢測(cè)精度： 1%RH ；顯示方式 ：溫度用三位數(shù)碼管顯 示濕度用三位數(shù)碼管；顯示報(bào)警方式：三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警。2.2 系統(tǒng)具體方案系統(tǒng)的溫度采集利用溫度傳感器 DHT11 采集數(shù)據(jù)送給單片機(jī)，單片 機(jī)將采集的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管顯示以便操作人員直觀方便的了解當(dāng)前的溫濕 度條件，系統(tǒng)正常工作時(shí)設(shè)定了一個(gè)溫濕度范圍溫度檢測(cè)范圍： -30 -

18、+50 ，濕度檢測(cè)范圍： 10%-100%RH ，如果采集的溫度在這個(gè)設(shè)定范 圍內(nèi)，則單片機(jī)控制系統(tǒng)正常工作；如果采集的溫度不在設(shè)定的溫度范圍 內(nèi)，則說(shuō)明環(huán)境溫度條件不滿足工作需求，這時(shí)單片機(jī)控制一個(gè)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，停止工作；當(dāng)采取措施后環(huán)境溫度變化到設(shè)定范圍時(shí)，蜂鳴器停止警報(bào)，重新正常工作，此過(guò)程，通過(guò)溫濕度傳感器采集信息，單片機(jī)控 制主流程使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作起來(lái)。其系統(tǒng)具體方案流程如圖 2.1 所示。電源溫濕度傳感器 DHT11單片機(jī)報(bào)警顯示電路圖 2.1 系統(tǒng)具體方案流程2.3 本課題的研究?jī)?nèi)容1. 設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號(hào)采集電路、執(zhí)行電路等硬件電路。2. 實(shí)現(xiàn)各環(huán)境要素的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。3. 通過(guò)單片機(jī)

19、 C 語(yǔ)言編制數(shù)據(jù)采集、分析處理、顯示、修改、參數(shù)設(shè) 置、控制等程序功能模塊。4. 研究裝置的軟硬件抗干擾措施，提高系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性。2.4 關(guān)鍵技術(shù)介紹2.4.1 溫濕度傳感器 DHT11 為了消弱由于環(huán)境溫度造成的系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)更精確的測(cè)量計(jì)算，在 設(shè)計(jì)到時(shí)候，我們也同樣需要溫度補(bǔ)償電路，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行控制。這里 我們就選用一種比較簡(jiǎn)單好用的溫度補(bǔ)償系統(tǒng) DHT11 數(shù)字溫濕度傳 感器。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

20、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)。超小的體 積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，暖通空調(diào)、測(cè)試及檢測(cè)設(shè) 備、汽車、數(shù)據(jù)記錄、器消費(fèi)品、自動(dòng)控制、氣象站、家電、濕度調(diào)節(jié)、 醫(yī)療、除濕器等方面。 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器實(shí)物如圖 2.2 所示。圖 2.2 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器性能如表 2.1參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率111%RH16Bit重復(fù)性1%RH精度25 4%RH050 5%RH互換性可完全互換量程范 圍03090%RH25 209

21、0%RH50 2080%RH響應(yīng)時(shí) 間1/e(63 %)25 ，1m/s 空氣61015S遲滯1%RH長(zhǎng)期穩(wěn)定性典型值1%RH/y r溫度分辨率111161616Bit重復(fù)性1精度12量程范 圍050響應(yīng)時(shí) 間1/e(63%)630S表 2.1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器性能 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器外部封裝： 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(guò)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。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

22、接方便，特殊封裝形 式可根據(jù)用戶需求而提供。DHT11 的供電電壓為 3 5.5V 。傳感器上電后， 要等待 1s 以越過(guò)不 穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（ VDD ， GND ）之間可 增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器引腳 如圖 2.3 及各引腳的功能如表 2.2 所示。1 2 3 4 1 2 3 4圖 2.3 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器引腳Pi n名稱注釋1VDD供電 3 5.5VDC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極表 2.2 引腳的功能 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器特點(diǎn)：（ 1 ）相對(duì)濕度和溫度測(cè)

23、量（ 2） 全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出（ 3 ）卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（ 4 ）無(wú)需額外部件（ 5 ）超 長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離（ 6）超低能耗（ 7 ）4 引腳安裝（ 8）完全互換。 DHT11 數(shù)字溫濕度接口說(shuō)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。DHT11 的供電電壓為 3 5.5V 。傳感器上電后， 要等待 1s 以越過(guò)不 穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（ VDD ， GND ）之間可 增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。溫濕度傳感器與單片機(jī)控制部 分的連接原理圖 2.3 所示。圖 2.3 溫濕度傳感器與單片機(jī)連接圖 D

24、HT11 數(shù)字溫濕度串行接口（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(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(shuō)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)+8bit 校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“ 8bit8bit 濕度整+數(shù)8b數(shù)it據(jù)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位即校驗(yàn)和

25、 數(shù)據(jù)為前四個(gè)字節(jié)相加。傳感器數(shù)據(jù)輸出的十位編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù) （濕度、溫度、證書(shū)、小數(shù)）之間應(yīng)分開(kāi)處理。如果，某次從傳感器上讀取如下 5Byte 數(shù)據(jù)：Byet4Byet3Byet2Byet1Byet000101101 0000000000011100 00000000整數(shù)01001001小數(shù)整數(shù)小數(shù)校驗(yàn)和濕度溫度校驗(yàn)和由以上數(shù)據(jù)就可得到溫度和濕度的值，計(jì)算方法：Humi （濕度） = Byet4* Byet3=45.0 （ %RH ）Temp （溫度） = Byet2* Byet1 =28.0（ ）Jiaoyan （校驗(yàn)） = Byet4+ Byet3+ Byet2+ Byet1=73

26、（ = Humi+Temp ）（校驗(yàn)正確）注意： DHT11 一次通訊時(shí)間最大 3ms ，主機(jī)連續(xù)采樣間隔建議不小 于 100ms 。用戶 MCU 發(fā)送一次開(kāi)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(kāi)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(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)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。（ 1）通訊過(guò)程 DHT11 開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖如圖 2.5 所示、主機(jī)復(fù)位 信號(hào)和 DHT11 響應(yīng)

27、信號(hào)流程圖如圖 2.6 所示。圖 2.5 DHT11 開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù) 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(kāi)始信號(hào)后， 等待主機(jī)開(kāi)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(kāi)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(kāi)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2.6 主機(jī)復(fù)位信號(hào)和 DHT11 響應(yīng)信號(hào)號(hào)，總線為低電平， 說(shuō)明 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)， DHT11 發(fā)送響

28、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(kāi) 始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是 0還是 1 。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則 DHT11 沒(méi)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)表示方法如圖 2.7 所示。圖 2.7 數(shù)字 0 信號(hào)表示方法 數(shù)字 1 信號(hào)表示方法如圖 2.8 所示。圖 2.8 數(shù)字 1 信號(hào)表示方法 注:采樣周期間隔不得低于 1 秒鐘。2.4.2 單片機(jī) 805151 單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一種單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的

29、一種，目前很 多公司都有 51 系列的兼容機(jī)型推出， 目前乃至今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將占有 大量市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)宏晶 STC 單片機(jī)以其低功耗、廉價(jià)穩(wěn)定性能，占據(jù)著國(guó)內(nèi) 51 單片機(jī)較大市場(chǎng)。單片機(jī) 8051 是 51 系列單片機(jī)的一種。（1） 8051 片內(nèi)結(jié)構(gòu)：8051 是有 8 個(gè)部件組成，即 CPU ，時(shí)鐘電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并行口 （ P0 P3 ）串行口， 定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)， 它們均由單一總線連接并被 集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)， 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 2.9 所示。圖 2.9 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CPU 中央處理器： 中央處理器是單片機(jī)的控制核心， 完成運(yùn)算和控

30、制功能。 CPU 中央處理器由運(yùn)算器和控制器組成。 運(yùn)算器包括一個(gè) 8 位算 術(shù)邏輯單元（ Arithmetic Logical Unit ，簡(jiǎn)稱 ALU ）、 8 位累加器 （ Accumulator ，簡(jiǎn)稱 ACC ）、8 位暫存器、寄存器 B 和程序狀態(tài)寄存器 （ Program Status Word ，簡(jiǎn)稱 PSW ）等。控制器包括程序計(jì)數(shù)器 （ Program Counter ，簡(jiǎn)稱 PC ）、指令寄存器（ Instruction Resgister ， 簡(jiǎn)稱 IR ）指令譯碼器（ Instruction decoder ，簡(jiǎn)稱 ID ）及控制電路。它 還可以產(chǎn)生控制信號(hào)， 把數(shù)據(jù)

31、從存儲(chǔ)器或輸入口送到 CPU 或 CPU 數(shù)據(jù)寫(xiě) 入存儲(chǔ)器或送到輸出端口。 時(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)部有時(shí)鐘電路，只需要外接石英晶體做振蕩器 和微調(diào)電容即可。晶振頻率可選擇 6MKHz 、 12 MKHz 或 11.0592 MKHz 。 內(nèi)存：內(nèi)部存儲(chǔ)器可分做程序存儲(chǔ)器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 。 定時(shí) / 計(jì)數(shù)器： 8051 有兩個(gè) 16 位的定時(shí) / 計(jì)數(shù)器， 每個(gè)定時(shí)器 / 計(jì) 數(shù)器都可以設(shè)置成定時(shí)的方式和計(jì)數(shù)的方式，但只能用其中的一個(gè)功能， 以定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 并行 I/O 口：8051 有四個(gè) 8 位的并行 I/O 口，P0 ，P1 ，P2，P3， 以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

32、的并行輸出。 串行口： 8051 內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行口，它可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)通信，該并行口功能較強(qiáng)，既可以做為全雙工異 步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用，擴(kuò)展外部 I/O 端口。 中斷控制系統(tǒng)： 8031 有五個(gè)中斷源，既外部中斷 1 ，外部中斷 0， 定時(shí)計(jì)數(shù)中斷 1，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷 1 ，串行中斷，全部的中斷分為高和低的兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。（ 2 ） 8051 的外部結(jié)構(gòu)及引腳8051 外部結(jié)構(gòu)如圖 2.10 所示。 8051 引腳如圖 2.11 所示。圖 2.10 8051 外部結(jié)構(gòu)圖圖 2.11 8051 引腳圖8051 單片機(jī)采用 40 管腳雙列直插 DIP 封裝

33、，引腳說(shuō)明如下：VCC （40 引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源。VSS （ 20 引腳）接地。XTAL1 （ 19 引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端， 該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，該引腳也是 可以接外部的晶振的一個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)于 8051 而言此 引腳應(yīng)該接地。XTAL2 （ 18 引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用 外部振蕩器時(shí)， 對(duì) MCS51 系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào) 直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。RST/VPD （ 9 引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期 的電平將單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持不

34、高于 0.5V 的低電平 以保證 8051 正常工作。在掉電時(shí)， 此引腳接備用電源 VDD ，以保持 RAM 數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng) BVCC 低于規(guī)定的值時(shí)，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi) 時(shí)， VPD 就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。ALE/PROG （ 30 引腳）當(dāng) 8051 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器和程序存儲(chǔ)器， ALE9 地址鎖存允許 0 輸入的脈沖的下沿用于鎖存 16 位地址的低 8 位，在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的時(shí)候， ALE 仍有兩個(gè)周期的正脈 沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的 1/6 ，在訪問(wèn)外存儲(chǔ)器的是候，在兩個(gè) 周期中， ALE 只出現(xiàn)一次， ALE 斷可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS

35、 TTL 負(fù)載，對(duì)于有片 內(nèi) EPROM 的而言，在 EPROM 編程期間，此腳用于輸入編程脈沖 PROG 。（ 29 引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)， 在讀取外部指令期間， PSEN 非有兩次在每個(gè)周期有效， 在此期間， 每當(dāng) 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的 PSEN 非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū) 動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。/VPP （ 31 引腳）當(dāng)保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng) PC 值超過(guò) 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn) 外部程序存儲(chǔ)器，對(duì) 8051 而言，此腳必須接地。P0，P1 ，P2，P3：8051 有四個(gè)并行

36、口，在這四個(gè)并行口中，可以 在任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù)，故它們都是雙向的，每 一個(gè) I/O 口內(nèi)部都有一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖 器，各成為 SFR 中的一個(gè)， 因此 CPU 數(shù)據(jù)從并行 I/O 口輸出時(shí)可以得到 鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟町惡艽螅?P0 和 P2 口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路，故它們除可以用做 通用 I/O 口以外還具有特殊的功能， P0 口通常用做通用 I/O 口為 CPU 傳送數(shù)據(jù)， P2 口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除 P0 口以 外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。8051 有一個(gè)全雙

37、工串行口， 這個(gè)串行口既可以在程序下把 CPU 的 8 位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以把串 行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來(lái)變成并行數(shù)據(jù)給 CPU ，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú) 進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。8051 的 串行發(fā)送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用 P3.1 做串 行數(shù)據(jù)接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器 SCON ， 電源及波特率選擇寄存器 PCON 和串行緩沖寄存器 SBUF ，他們都屬于 SFR ，PCON 和 SCON 用于設(shè)置串行口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收， SBUF 用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。 P3 口各引腳的第二功能 如表

38、2.3 所示。第一功能第二功能第二功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接受P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷 0 請(qǐng)求P3.3INT1外部中斷 1 請(qǐng)求P3.4T0定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 0 的部輸入P3.5T1定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 1 部輸入P3.6WR外部 RAM 或 I/O 寫(xiě)選通P3.7RD外部 RAM 或 I/O 讀選通表 2.3 P3 口各引腳的第二功能（3） 8051 程序存儲(chǔ)器8051 沒(méi)有片內(nèi)的 ROM ， 8051 有 4K 的 ROM ，而 8751 則是 4K 光可擦寫(xiě) EPROM ， 89C51 片內(nèi)有 4KB 的光可擦寫(xiě) EPROM 。MCS-51 系列單片機(jī)片

39、外最多能擴(kuò)展 64K 的片外程序存儲(chǔ)器，外內(nèi) 外的 ROM 是統(tǒng)一編址的。如保持高電平， 8051 的程序計(jì)數(shù)器 PC 在 0000H0FFFH 地址范圍內(nèi)（即前 4KB 地址），則執(zhí)行片內(nèi) ROM 中程序； 如 PC 在 1000HFFFFH 地址范圍時(shí)，則自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的 程序。如保持低電平，則只能尋址外部程序存儲(chǔ)器，片外存儲(chǔ)器可以從 0000H 開(kāi)始編址。單片機(jī)有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器 PC ，它始終存著 CPU 要讀取的機(jī)器碼的所 在地址，單片機(jī)工作時(shí)， PC 自動(dòng)加一，此時(shí)程序開(kāi)始順序執(zhí)行，尋址范 圍為是 64K ，PC 沒(méi)有地址，是不可尋址的，因此用戶無(wú)法對(duì)它進(jìn)行讀寫(xiě)。 但可以通

40、過(guò)轉(zhuǎn)移，調(diào)用，返回等指令改變內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。程序存儲(chǔ)器中有一組特殊單元是 0000H002H 。系統(tǒng)復(fù)位后， PC=0000H, 表示單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。還有一組特殊但愿是 0003H002AH, 共 40 個(gè)單元。 這 40 個(gè)單元被均勻地分為 5 段，作為以下 5 個(gè)中斷程序入口地址區(qū)。0003H000AH ：000BH0012H0013H001AH ：001BH0022H0023H002AH ：外部中斷 0 入口地址。 ：定時(shí)器 0 溢出中斷入口地址。外部中斷 1 入口地址。 ：定時(shí)器溢出中斷入口地址。串行口中斷入口地址。使用時(shí)常在這些入口外安放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指

41、令，使程序跳轉(zhuǎn)到擁護(hù)安 排的中斷處理程序的起始地址，或從 0000H 外執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到 用戶設(shè)計(jì)的初始程序入口。（4） 8051 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8051 的內(nèi)部 RAM 共有 256 個(gè)單元通常把這 256 個(gè)單元按其功能劃 分為兩個(gè)部分：低 128 單元（單元地址 00H7FH ）和高 128 單元（單 元地址 80HFFH ）。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、 數(shù)據(jù)暫存、 緩 沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功能。片內(nèi)的 128B 的 RAM 地址為 00H 7FH ，供用戶做 RAM 用，但是 在這中間的前 32 單元， 00H 1FH 即引用地址尋址做用戶 RAM 用，常 常做工作寄存器區(qū)

42、， 分做四組， 每組由 8 個(gè)單元組成通用寄存器 R0 R7， 任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過(guò) RS0 ，RS1 的內(nèi)容來(lái)決定選擇哪一個(gè)工作寄存器。低 128 字節(jié)中的 20H 2FH 共 16 字節(jié)可用位尋址方式訪問(wèn)各位， 共 128 個(gè)位地址， 30H 7FH 共 80 個(gè)單元為用戶 RAM 區(qū)，作堆?；驍?shù) 據(jù)緩沖用，片內(nèi) RAM 不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)通 過(guò) P2 口和 P0 口選出 6 位地址，使用 ALE 作低 8 位的鎖存信號(hào)，再由 P0 口寫(xiě)入或讀出數(shù)據(jù)。寫(xiě)時(shí)用，讀時(shí)用做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào)（ 5）特殊功能寄存器 SFR8051 片內(nèi) RAM

43、 的高 128 單元地址為 80HFFH ，是供給專用寄存 器 SFR （ Special Function Register，也稱特殊功能寄存器）使用的。8051 有 21 個(gè)專用寄存器， 他們是用來(lái)管理 CPU 和 I/O 口以及內(nèi)部 邏輯部件的，在指令中專用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫(xiě)的，專用寄存 器雖有名稱，但尋址時(shí)都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) RAM 的 地址相連的。下面就專用寄存器作以簡(jiǎn)單的介紹：累加器 A ：在絕大多數(shù)情況下它參與運(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。寄存器 B ：進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)，寄存器 B 有特定的用途，在乘時(shí)存放一 個(gè)乘數(shù)以及積的最高位， A 中存放另一個(gè)乘數(shù)以

44、及積的低位。除法時(shí)， B 中存放除數(shù)及余數(shù)，而在 A 中存放被除數(shù)和商，其他情況可作為普通寄存 器用。堆棧指針 SP：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來(lái)暫存數(shù)據(jù)和地址，它按 先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi) RAM 中的位置，系統(tǒng)復(fù)位后， SP 變成 07H ，使堆棧從 00 單元開(kāi)始。數(shù)據(jù)指針 DPTR ：由兩個(gè)字節(jié)組成， DPH 字地址由 83H ，DPL 由 82H ， 存放一個(gè) 16 位的二進(jìn)制數(shù)做地址用。程序狀態(tài)字 PSW ：七位用來(lái)表征各種標(biāo)志。C：進(jìn)位標(biāo)志位，用于表示加減運(yùn)算時(shí)最高位有無(wú)進(jìn)位和借位，在加 法運(yùn)算中，若累加器最高位有進(jìn)位則 CY=1 ，否則 C

45、Y=0 ，在減法時(shí)則有 借位 CY=1 ，否則 CY=0 ，在執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算時(shí)可以被硬件或軟件置位 或清除， CPU 在進(jìn)行移位操作也會(huì)影響該位。AC：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位 時(shí)，AC 置1，否則清 0。若 AC=0 時(shí)則在加減過(guò)程中 A3 沒(méi)有向 A4 進(jìn)位 或借位，否則正好相反。F0 ：F0 常不是由機(jī)器來(lái)指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù)程序的需 要進(jìn)行設(shè)置的， 這個(gè)位一經(jīng)確定就可通過(guò)軟件測(cè)試來(lái)決定用戶程序的流向。RS1 ，RS0 ：8031 有四個(gè) 8 位工作寄存器 R0R7 ，用戶可以改變 RS1 和 RS0 的狀態(tài)來(lái)決定 R0 R7 的物理地址。OV

46、 ：用以指示運(yùn)算是否發(fā)生溢出， 由機(jī)器執(zhí)行指令自動(dòng)形成， 若機(jī)器 在執(zhí)行指令過(guò)程中累加器 A 超過(guò) 8 位，則 OV=1 否則為 0 。P：用來(lái)來(lái)表示累加器 A 中的值為 1 的二進(jìn)制位的奇偶數(shù)，若 1 的個(gè)數(shù)為奇數(shù) P=1 ，為偶數(shù) P=0 。在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸結(jié) 果的正確性。(6)工作方式它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。 復(fù)位方式當(dāng) MCS-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST( 全稱 RESET) 出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器 周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平， 單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)

47、位和上電或 開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù) 位電路如圖 2.12a) 中左圖所示。圖中電容 C1 和電阻 R1 對(duì)電源十 5V 來(lái) 說(shuō)構(gòu)成微分電路。 上電后， 保持 RST 一段高電平時(shí)間， 由于單片機(jī)內(nèi)的等 效電阻的作用，不用圖中電阻R1 ，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖(2.12a) 中所示。上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后， 單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且 在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù) 位電路如圖 (2.12b) 所示。上電后， 由于電容 C3 的充電和反相門的作用， 使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平。 當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，

48、按下復(fù)位鍵 K 后松開(kāi)， 也能使 RST 為一段時(shí)間的高電平， 從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操 作。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)， 下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、 電阻參考值。圖 2.12 單片機(jī)的復(fù)位電路圖(2.12a) 中：Cl 10-30uF ，R1 1kO圖(2.12b) 中： C： 1uF ，Rl lkO ， R2 10kO 掉電和低功耗方式人們往往在程序運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使 RAM 和寄存器中的 數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無(wú)策， 8051 有掉電保護(hù)， 是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 經(jīng)分析，將系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是由溫濕度傳感器組成的檢

49、測(cè)部 分，另一個(gè)是由單片機(jī)和 LED 數(shù)碼管組成的主控與顯示部分。 如圖 DHT11 溫濕度檢測(cè)電路將檢測(cè)到的數(shù)送到單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理并送到 LED 數(shù)碼管， 5V 穩(wěn)壓電源給各個(gè)部分供電。系統(tǒng)整體組成框圖 如圖 4.1 所示：圖 3.1 系統(tǒng)整體組成框圖3.1 系統(tǒng)工作原理圖本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可 以對(duì)外界溫度發(fā)生感應(yīng)并能記錄，我設(shè)計(jì)了以 8051 基本系統(tǒng)為核心的一 套檢測(cè)系統(tǒng)， 其中包括單片機(jī)最小系統(tǒng) （復(fù)位電路、時(shí)鐘電路） 、溫濕度檢 測(cè)電路、數(shù)碼顯示電路、報(bào)警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。因此，基于 單片機(jī)控制的倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)

50、的電路原理圖如圖 3.2 所示：圖 3.2 基于單片機(jī)控制的倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)的電路原理圖 電路原理圖分析：?jiǎn)纹瑱C(jī)：進(jìn)行 C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序控制整個(gè)系統(tǒng)；溫濕 度傳感器 DHT11 ：采集外界環(huán)境溫濕度并分析處理溫濕度；數(shù)碼管：把 所測(cè)到的溫濕度用數(shù)字形式顯示在數(shù)碼管上；蜂鳴器：當(dāng)溫濕度傳感器測(cè) 量到的數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。3.2 系統(tǒng)的各模塊電路設(shè)計(jì)3.2.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生 8051 單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)， 8051 本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)， 8051 在唯 一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響 單片機(jī)的速

51、度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 8051 內(nèi)部有一 個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1 和 XTAL2 ，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器。電路中的 C1 、C2 的選擇在 30PF 左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻 率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在 1.2MHZ 12MHZ 之間，頻率越高 單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采 用溫度穩(wěn)定性好的 NPO 電容， 采用的晶振頻率為 12MHZ 。時(shí)鐘電路如圖 3.3 所示：圖 3.3

52、 系統(tǒng)時(shí)鐘電路3.2.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 無(wú)論是在單片機(jī)剛接上電源是時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù) 位。單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)的其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初 始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，使單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器的第一個(gè)單元指 令執(zhí)行。單片機(jī)復(fù)位電路的條件是：必須使 RST（第 9 引腳）加上持續(xù)兩個(gè)周 期（即 24 個(gè)震蕩脈沖周期）以上接高電平。若時(shí)鐘頻率為 122MHz ，每 個(gè)機(jī)器周期為 1us ，為需要加上持續(xù) 2us 以上時(shí)間高電平， 其系統(tǒng)的復(fù)位 電路如圖 3.4 所示：圖 3.4 系統(tǒng)的復(fù)位電路3.2.3 溫濕度檢測(cè)電路 溫濕度監(jiān)測(cè)電路是有數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11

53、 與單片機(jī)系那個(gè)連 接，數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 來(lái)檢測(cè)外界環(huán)境的溫濕度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處 理分析信號(hào)， 單片機(jī)用來(lái)編寫(xiě)程序， 系統(tǒng)的溫濕度檢測(cè)電路如圖 3.5 所示。圖 3.5 系統(tǒng)溫濕度監(jiān)測(cè)電路3.2.4 顯示電路設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。本設(shè)計(jì)是利用 8051 的串行口實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示器接口。當(dāng) 8051 的串行口未作它用時(shí)，使用 8051 的串行口來(lái)外擴(kuò)鍵盤 / 顯 示器。應(yīng)用 8051 的串行口方式 0 的輸出方式， 其數(shù)碼管顯示電路如圖 3.6 所示。圖 3.6 數(shù)碼管顯示電路3.2.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中， 為了安全生產(chǎn)， 對(duì)

54、于一些重要的參數(shù)或系 統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急 措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字 濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值 （或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控 制。本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。 峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購(gòu)買市 售的壓電式蜂鳴器，然后通過(guò) MCS-51 的 1 根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音 發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用 TTL 系列集成電 路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖中， P3.2 接晶體

55、管基極輸入端。當(dāng) P3.2 輸出高電平“ 1 ”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫；當(dāng) P3.2 輸出低電平“ 0 ”時(shí)，三 極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲，圖 3.7 是一個(gè)簡(jiǎn)單的使用三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴 音報(bào)警電路。圖 3.7 報(bào)警電路3.2.6 電路元器件功能分析 由系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及電路原理圖的基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng) 元件清單表如表 3.1 所示。序號(hào)名稱參數(shù)數(shù)量1單片機(jī)AT89C511個(gè)2晶振12KMHz1個(gè)3溫濕度傳感器DHT111個(gè)4八段數(shù)碼管6個(gè)5三極管80507個(gè)6電容30pf2個(gè)7電容1041個(gè)8電容22pf1個(gè)9電阻10K7個(gè)10電阻5K1個(gè)11蜂鳴器1個(gè)表 3.1 基于單片機(jī)的倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)元件清單表電路元器件的作用功能分析：?jiǎn)纹瑱C(jī)：編寫(xiě) C 語(yǔ)言程序；晶振：構(gòu)成 了片內(nèi)的震蕩器；信號(hào)；溫濕度傳感器：檢測(cè)環(huán)境溫濕度；八段數(shù)碼管： 顯示溫濕度；三極管：驅(qū)動(dòng)蜂鳴器或數(shù)碼管；電容 : 充放電；電阻：上電 或阻抗；蜂鳴器：報(bào)警。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)軟件分析單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，