基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)

1、 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng) temperature and humidity control system based on mcu 20122012 屆屆 電氣工程電氣工程 系系專專 業(yè)業(yè) 電子信息工程電子信息工程 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 完成日期完成日期 20122012 年年 5 5 月月 2525 日日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱評(píng) 定 成 績(jī)指導(dǎo)教師得分評(píng)閱人得分答辯小組組長(zhǎng)得分成績(jī)：院長(zhǎng)(主任) 簽字：年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書畢業(yè)設(shè)

2、計(jì)任務(wù)書題 目基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電子信息工程承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院導(dǎo)師姓名李 磊導(dǎo)師職稱一、主要內(nèi)容 以 stc89 系列單片機(jī)為核心，通過(guò)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(lái)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(shuō)明書

3、撰寫5、論文正文不少于 1.5 萬(wàn)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(yǔ)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

4、 月 10 日，答辯準(zhǔn)備，ppt 設(shè)計(jì)2011 年 6 月 15 日，答辯教研室主任簽字時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程系研究背景溫度、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(lái)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(lái)越多，各行各業(yè)對(duì)溫濕度的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的溫濕度

5、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(lái)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(wèn)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(wèn)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。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)在 20 世紀(jì) 90 年代中期問(wèn)世。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ate_）的結(jié)晶。目前，國(guó)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)

6、換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)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（cpu） 、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ram）和只讀存儲(chǔ)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（mcu） ，并且可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，溫度計(jì)也越來(lái)越智能化。（2）濕度傳感器濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測(cè)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(lái)，國(guó)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(jiǎn)單的濕敏元件

7、向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展。國(guó)內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一，質(zhì)量?jī)r(jià)格都相差較大，用戶如何選擇性能價(jià)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。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn)了不少國(guó)內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品，電容式濕敏元件較為多見，感濕材料種類主要為高分子聚合物，氯化鋰和金屬氧化物。三、研究方案首先明了了設(shè)計(jì)思路以后，著手硬件電路設(shè)計(jì)。采用學(xué)校統(tǒng)一發(fā)放的 stc89c52 單片機(jī)學(xué)習(xí)板做為課題設(shè)計(jì)的主控模塊。實(shí)現(xiàn)圍繞著單片機(jī)的各個(gè)元器件正常工作并且實(shí)現(xiàn)所要的功能。溫濕度傳感器不在使用分開使用。而是采用 dht11 數(shù)字溫濕度一體傳感器進(jìn)型溫濕度的測(cè)量。一方面在簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程的同

8、時(shí)增加的系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一方面為降低了設(shè)計(jì)的成本消耗。借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，傳感器使用方法，用字符液晶顯示可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 主要內(nèi)容有：學(xué)習(xí)強(qiáng)化單片機(jī)知識(shí) 掌握智能溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，提出硬件電路設(shè)計(jì)方案 畫出原理圖 編寫單片機(jī)控制軟件 完成系統(tǒng)整體功能調(diào)試 設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。其硬件電路主要由電源電路、主控制器和顯示電路等構(gòu)成。其中單片機(jī)是核心部分負(fù)責(zé)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行接收、檢驗(yàn)并傳輸處理。四、預(yù)期結(jié)果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)用戶需求實(shí)現(xiàn)控制并且通過(guò)顯示器顯示。2. 能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。3.通過(guò)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

9、的差異，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（蜂鳴器提示音）進(jìn)行報(bào)警，并通過(guò)外界人為的采取相應(yīng)的方案。來(lái)改變溫濕度至所需狀態(tài)4.能夠一改以前靠人力控制溫濕度的狀況、徹底的做到溫濕度檢測(cè)和控制的智能化。從而大大提高系統(tǒng)的方便性以及穩(wěn)定性。指導(dǎo)教師簽字時(shí) 間 年 月 日摘要溫濕度控制已成為當(dāng)今社會(huì)研究的熱門項(xiàng)目。是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必須考慮的因素。作為最常見的被控參數(shù)。溫度和濕度已經(jīng)不再是相互獨(dú)立的物理量，而應(yīng)在系統(tǒng)中綜合考慮。廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、大棚、花圃、糧倉(cāng)乃至土壤等各個(gè)領(lǐng)域。而傳統(tǒng)的溫濕度控制則利用濕度表、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)、降

10、溫、去濕等操作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低。切隨機(jī)性較大。誤差大。因此就需要一種造價(jià)低廉、使用方便且計(jì)算精確的溫濕度控制儀器。利用單片機(jī)對(duì)溫、濕度控制，具有控溫、濕精度高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低，簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn)，很好的滿足了工藝要求。本文通過(guò)使用 stc89c52 單片機(jī)、dht11 傳感器模塊、1602 液晶顯示屏模塊以及報(bào)警模塊。簡(jiǎn)單明了的實(shí)現(xiàn)的可提要求。dht11 數(shù)字溫濕度傳感器把采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)。經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理。準(zhǔn)確的顯示到液晶屏上。并對(duì)溫濕度設(shè)置上下限。越限報(bào)警。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)dht11 傳感器1602 液晶顯示屏stc89c52報(bào)警abstractthe te

11、mperature and humidity control has become a popular project in todays social studies. is the industry and agriculture production process must consider the factors. as the most common is accused of parameters. temperature and humidity is no longer is independent of each other physical quantities, and

12、 in the system should be considered. widely used in laboratory, awning, flower bed, granaries and soil, and other fields. while the traditional temperature and humidity control is use of humidity table, hair humidity table, double metal type gauge and humidity dipstick test equipment. through the ar

13、tificial testing. not in conformity with the requirements of the temperature and humidity supply cooling, ventilation, to wet operation. this artificial testing time-consuming, the efficiency is low. cut large randomness. error. hence the need for a cheap and easy to use and the calculating accurate

14、 temperature and humidity control instruments. using single chip microcomputer to control temperature and humidity, temperature control, wet with high precision and strong function, small volume, low price, advantages, such as simple nimble, meet the technological requirements. this article through

15、the use of stc89c52 microcontroller, dht11 sensor module, 1602 lcd screen module and alarm module. simple and clear implementation can be asked. dht11 digital temperature and humidity sensors to the acquisition of temperature and humidity data to the microcontroller. the processing of single chip. a

16、ccurate displayed on the lcd panel. and the temperature and humidity on the set limit. the limit alarm. keywords:singlechip dht11 sensor 1602 lcd screenstc89c52alari 目錄第 1 章緒論11.1課題研究的背景11.2課題研究的意義11.3課題研究的主要內(nèi)容21.4課題研究的工作原理2第 2 章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1功能要求32.2設(shè)計(jì)思路32.3方案選擇32.3.1傳感器選擇方案32.3.2顯示器選擇方案42.3.3單片機(jī)主芯片選

17、擇方案42.4 總體設(shè)計(jì)框圖5第 3 章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)73.1概述73.2主控模塊設(shè)計(jì)73.2.1stc89c52 芯片的簡(jiǎn)介73.2.2主控模塊電路原理圖103.3dht11 傳感器模塊設(shè)計(jì)103.3.1dht11 傳感器簡(jiǎn)介103.3.2dht11 傳感器模塊電路設(shè)計(jì)143.41602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)153.4.11602 液晶顯示屏簡(jiǎn)介153.4.21602 液晶顯示模塊電路原理圖183.5報(bào)警模塊193.5.1蜂鳴器介紹193.5.2蜂鳴器工作原理19第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)204.11602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)214.2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2

18、7致謝29附錄30附錄 a外文資料30附錄 b硬件原理圖38ii附錄 c程序清單39石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1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(lái)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(lái)越多，各行各業(yè)對(duì)溫濕度的要求也越來(lái)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

19、巡回查看等方式來(lái)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(wèn)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(wèn)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

20、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(wú)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。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21.3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(guò)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

21、度值。1.3.3 通過(guò)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(guò)dht11 準(zhǔn)確

22、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?？刂颇K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(guò)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(lái)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(lái)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?？傮w來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)主

23、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(lái)了極大的便捷。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3第 2 章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1功能要求1、通過(guò)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(guò) 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

24、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(lái)完成。采集溫濕度方面由 dht11 傳感器來(lái)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(guò)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(guò) 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)

25、據(jù)傳送到液晶屏上顯示出來(lái)。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55125，1085，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?？蓽y(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)字石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4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

26、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，050。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?？煽糠€(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 12864 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)

27、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） ?？膳c cpu 直接接口，提供兩種界面來(lái)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

28、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(guò) 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

29、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。只要程序石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5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

30、，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)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?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(lái)卻存在很多問(wèn)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(lái)，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

31、約是 at 的 1030 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(guò)數(shù)字電路、單片機(jī)原理、c 語(yǔ)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(guò)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(lái)比較方便，故 stc 為更合理的選擇。2.4 總體

32、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?？傮w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。p2.0 stc89c52 主控模塊p2.2p2.4 p0.7dht11 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 字符液晶與之相連石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6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)

33、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)控制、1602 液晶顯示和實(shí)現(xiàn)報(bào)警四大部分。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7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(guò)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

34、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)3.2.1stc89c52 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

35、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

36、儲(chǔ)器、1000 次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0hz33hz 、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。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8圖 3-1stc89c52 芯片管腳說(shuō)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

37、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

38、，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)。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9p3 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

39、 stc89c52 的一些特殊功能口，如下表所示：管腳備選功能:表 3-1p3 口的第二功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷 0）p3.3/int1（外部中斷 1）p3.4t0（記時(shí)器 0 外部輸入）p3.5t1（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(wèn)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

40、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(guò)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(wú)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(wèn)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/

41、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(lái)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)石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要

42、通過(guò)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(wú)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(guò)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?？刂茍?bào)警系統(tǒng)。如圖 3-2 所示。圖 3-2stc89c52 模塊電路原理圖3.3dht11 傳感器模塊設(shè)計(jì)3.3.1dht11 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)

43、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)。校石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11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。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

44、 3-3 所示：圖 3-3dht11 傳感器實(shí)物圖（1）引腳介紹：pin1：(vdd)，電源引腳，供電電壓為 35.5v。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(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。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12圖 3-4dht11 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(shuō)明,當(dāng)前

45、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）

46、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(méi)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)換到石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13低速模式。通訊過(guò)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

47、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(shuō)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(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

48、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：石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14 圖 3-7數(shù)字 1 信號(hào)表示方法如下圖 3-8 所示圖 3-83.3.2dht11 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(lái)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。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)

49、院畢業(yè)設(shè)計(jì)15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3.41602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)3.4.11602 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(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)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

50、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(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)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，因而耗電石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16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

51、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(yáng)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(shuō)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(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ，使用時(shí)可以通過(guò)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

52、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)。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17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 714 腳：d0d7 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)

53、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(lái)，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(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的（說(shuō)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(wú)效 。指令

54、 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(wú)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：dd

55、ram 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) 。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18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)

56、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(wú)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）

57、 ，顯示時(shí)模塊把地址 41h 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“a” 。3.4.21602 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(guò)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。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19圖 3-131602 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、

58、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” 、 “l(fā)b” 、 “jd”等）表示。3.5.2蜂鳴器工作原理圖 3-14蜂鳴器工作原理圖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20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(lái)，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

59、低于 26高于 30蜂鳴器鈴響蜂鳴器鈴響結(jié)束圖 4-1主程序流程圖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)214.11602 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：石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)22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 4-21602 液晶顯示模塊程序流程圖石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)234.2傳感器模塊設(shè)計(jì)溫濕度模

60、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(lái)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(lái)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