基于單片機(jī)的無塵間溫濕度控制

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書PAGE 基于單片機(jī)的無塵間溫濕度控制摘 要 溫濕度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們通常使用溫度計、濕度計來采集溫度和濕度，通過人工加熱、加濕、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強(qiáng)度大。有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作為溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對溫濕度的要求較高，由于溫度過高或過低引起的元器件失效或由于環(huán)境濕度過高而引起的事故時有發(fā)生，對系統(tǒng)的可靠運行造成影響，甚至危及到系統(tǒng)局部操作人員的安全。所以實施對溫濕度的監(jiān)控很重要。本設(shè)計針對無塵間實驗室設(shè)計了一種基于單片機(jī)的多點溫濕度控制系統(tǒng)，

2、該控制系主要采用AT89C51、LCD顯示、DHT11等芯片，并對其組成以及硬件電路進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，闡述了溫濕度控制系統(tǒng)的工作原理以及設(shè)計方法。最后通過軟件硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試，實現(xiàn)了溫濕度信號檢測與控制，達(dá)到了預(yù)期要求。關(guān)鍵詞：溫濕度控制 單片機(jī) 無塵間 DHT11 傳感器AbstractThe temperature and humidity control are widely used in our everyday production and life.People ofen use thermomter and humidometer to collect temperature an

3、d humidity and also through the artificial heating，adding wet;ventilation and cooling equipment to control temperature and humidity.Such ways not only effect low control precision but also bring the heavy operation labor of people.Some users using semiconductor diode as temperature sensor,but becaus

4、e of its poor compatibility,the effect is also not ideal.In some indusrries which have high demend of temperature and humidity often have accidents because the temperature and the humidity are too high or too low.These will have big effect on the reliable operation of the system,and even threaten th

5、e safety of the local people.So it is very important to control the temperature and humidity. This design for clean laboratories introduces a kind of more single temperature and humidity control system based on singlechip.This control system uses some chips,such as at89c51、lcd、and sht11.It also intr

6、oduce their composition and working principle in detail.Through online software and hardware debugging,it finally realizes the signal detection and control of the temperature and humidity and achieve the expected requirements. Keywords: Temperature and Humidity Control AT89C51 DHT11目錄 TOC o 1-3 h z

7、u HYPERLINK l _Toc326674686 1 緒論 PAGEREF _Toc326674686 h 1 HYPERLINK l _Toc326674687 1.1 選題的目的和意義 PAGEREF _Toc326674687 h 1 HYPERLINK l _Toc326674688 1.2 溫濕度控制在國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc326674688 h 2 HYPERLINK l _Toc326674689 1.3 設(shè)計的任務(wù)要求 PAGEREF _Toc326674689 h 4 HYPERLINK l _Toc326674690 2 系統(tǒng)方案選擇和工作原理

8、 PAGEREF _Toc326674690 h 5 HYPERLINK l _Toc326674691 2.1 系統(tǒng)綜述 PAGEREF _Toc326674691 h 5 HYPERLINK l _Toc326674692 2.2 功能要求 PAGEREF _Toc326674692 h 5 HYPERLINK l _Toc326674693 2.3 設(shè)計思路 PAGEREF _Toc326674693 h 5 HYPERLINK l _Toc326674694 2.4 方案選擇 PAGEREF _Toc326674694 h 6 HYPERLINK l _Toc326674695 2.4

9、.1 溫濕度傳感器方案選擇 PAGEREF _Toc326674695 h 6 HYPERLINK l _Toc326674696 2.4.2 粉塵濃度傳感器方案選擇 PAGEREF _Toc326674696 h 7 HYPERLINK l _Toc326674697 2.4.3 顯示器方案選擇 PAGEREF _Toc326674697 h 7 HYPERLINK l _Toc326674698 2.4.4 單片機(jī)芯片選擇 PAGEREF _Toc326674698 h 8 HYPERLINK l _Toc326674699 2.5 系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc326674699

10、 h 9 HYPERLINK l _Toc326674700 2.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc326674700 h 10 HYPERLINK l _Toc326674701 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc326674701 h 11 HYPERLINK l _Toc326674702 3.1 AT89C51構(gòu)成的最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc326674702 h 11 HYPERLINK l _Toc326674703 3.1.1 晶振電路 PAGEREF _Toc326674703 h 11 HYPERLINK l _Toc326674704 3.1.2 復(fù)位

11、電路 PAGEREF _Toc326674704 h 12 HYPERLINK l _Toc326674705 3.2 DHT11傳感器模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc326674705 h 13 HYPERLINK l _Toc326674706 3.2.1 溫濕測量相關(guān)概念 PAGEREF _Toc326674706 h 14 HYPERLINK l _Toc326674707 3.2.2 DHT11傳感器簡介 PAGEREF _Toc326674707 h 15 HYPERLINK l _Toc326674708 3.2.3 DHT11傳感器電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc3266

12、74708 h 19 HYPERLINK l _Toc326674709 3.3 粉塵濃度傳感器電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc326674709 h 20 HYPERLINK l _Toc326674710 3.4 1602顯示模塊的設(shè)計 PAGEREF _Toc326674710 h 21 HYPERLINK l _Toc326674711 3.4.1 1602液晶顯示屏簡介 PAGEREF _Toc326674711 h 21 HYPERLINK l _Toc326674712 3.4.2 顯示電路設(shè)計 PAGEREF _Toc326674712 h 24 HYPERLINK l _

13、Toc326674713 3.5 報警電路設(shè)計 PAGEREF _Toc326674713 h 24 HYPERLINK l _Toc326674714 3.6 鍵盤電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc326674714 h 26 HYPERLINK l _Toc326674715 3.7 繼電器控制電路的設(shè)計 PAGEREF _Toc326674715 h 27 HYPERLINK l _Toc326674716 3.8 本章小結(jié) PAGEREF _Toc326674716 h 27 HYPERLINK l _Toc326674717 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc3266747

14、17 h 29 HYPERLINK l _Toc326674718 4.1 編程語言和工具的選擇 PAGEREF _Toc326674718 h 30 HYPERLINK l _Toc326674719 4.1.1 編程語言的選擇 PAGEREF _Toc326674719 h 30 HYPERLINK l _Toc326674720 4.1.2 編程工具的選擇 PAGEREF _Toc326674720 h 30 HYPERLINK l _Toc326674721 4.2 1602顯示器模塊的設(shè)計 PAGEREF _Toc326674721 h 30 HYPERLINK l _Toc3266

15、74722 4.3 傳感器模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc326674722 h 31 HYPERLINK l _Toc326674723 5 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc326674723 h 33 HYPERLINK l _Toc326674724 5.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc326674724 h 33 HYPERLINK l _Toc326674725 5.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc326674725 h 33 HYPERLINK l _Toc326674726 結(jié)束語 PAGEREF _Toc326674726 h 36 HYPERLINK

16、l _Toc326674727 致謝 PAGEREF _Toc326674727 h 37 HYPERLINK l _Toc326674728 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc326674728 h 38 HYPERLINK l _Toc326674729 附錄1 硬件連接圖 PAGEREF _Toc326674729 h 39 HYPERLINK l _Toc326674730 附錄2 硬件實物圖 PAGEREF _Toc326674730 h 40 HYPERLINK l _Toc326674731 附錄3 源程序 PAGEREF _Toc326674731 h 411 緒論溫濕度控制系

17、統(tǒng)應(yīng)用前景廣，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究以及日常生活等領(lǐng)域都離不開溫濕度控制系統(tǒng)，由此，開發(fā)一套新型實用的溫濕度控制系統(tǒng)，將具有推廣價值。室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)是一個對現(xiàn)實非常實用，對學(xué)生知識運用非常好的一個鍛煉課題，本課題的研究內(nèi)容是設(shè)計面向無塵間的溫濕度控制系統(tǒng)，主要是針對無塵實驗室?，F(xiàn)代社會越來越多的實驗都要求在嚴(yán)格的環(huán)境條件下完成，而溫度和濕度是實驗室最基本的環(huán)境條件，也是對實驗影響較大的因素。甚至有些對于空氣粉塵數(shù)也有一定的要求。一般溫濕度控制系統(tǒng)中的溫濕度測量均采用熱敏電阻與濕敏電容，這種傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般都需要設(shè)計信號調(diào)理電路并經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，因此測量精度難以保證，且在

18、線性度、重復(fù)性、互換性等方面也存在一定問題。這種傳感器只適合那些測量點數(shù)較少，對精度要求不高的場合。因此設(shè)計出一款精度高、穩(wěn)定性好、成本低的溫濕度檢測控制系統(tǒng)將具有一定的市場。本系統(tǒng)采用具有高精度、防干擾等優(yōu)點的數(shù)字式傳感器DHT11，不需要外部元件，可適配各種單片機(jī)。這為開發(fā)新一代的溫濕度測控系統(tǒng)提供了有利條件，同時也有助于將溫濕度測控技術(shù)提高到新的水平。 1.1 選題的目的和意義隨著工業(yè)的發(fā)展，需要對溫濕度進(jìn)行控制的場合越來越多。例如：倉庫系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、檔案資料庫、煙草、食品加工等等，溫濕度的高低對其影響很大，如糧倉中的溫濕度過高將會使糧食變質(zhì)；檔案資料庫房中的溫度忽高忽低，紙張纖維熱脹

19、冷縮，是強(qiáng)度降低，濕度過大會使霉菌和害蟲滋長，以致造成資料質(zhì)變；電力系統(tǒng)中，由于溫度過高、過低引起的元件失效或由于濕度過高而引起的爬電、閃絡(luò)事故時有發(fā)生等等。由于溫濕度的控制不當(dāng)導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失將讓我們無法估計，為避免受到溫濕度的影響，需要安裝溫濕控制系統(tǒng)減少因溫度和濕度的變化給我們帶來的經(jīng)濟(jì)損失1。溫濕度控制系統(tǒng)應(yīng)用前景廣，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究以及日常生活等領(lǐng)域都離不開溫濕度控制系統(tǒng)，而我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，在控溫控濕方面投入較少，因而采用進(jìn)口高檔控制系統(tǒng)有困難，由此，開發(fā)一套新型實用的溫濕度控制系統(tǒng)，將具有推廣價值。室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)是一個對現(xiàn)實非常實用，對學(xué)生知識運用非常好的一個鍛煉課題，本課

20、題的研究內(nèi)容是設(shè)計面向無塵間的溫濕度控制系統(tǒng)，主要是針對無塵實驗室。伴隨著社會科技發(fā)展水平的不斷提高以及對質(zhì)量要求的提高，現(xiàn)代社會越來越多的實驗都要求在嚴(yán)格的環(huán)境條件下完成，而溫度和濕度是實驗室最基本的環(huán)境條件，也是對實驗影響較大的因素。甚至有些實驗室對空氣的粉塵濃度也有一定的要求，為了滿足這些要求以及提高檢測水平，本設(shè)計針對實驗室的溫濕度以及空氣粉塵濃度的自動檢測系統(tǒng)展開了研究。本次設(shè)計主要圍繞無塵間的溫濕度以及空氣粉塵濃度這一指標(biāo)，運用傳感器獲得外界溫濕度以及粉塵濃度參數(shù)的值，并用AT89C51單片機(jī)為控制核心對溫濕度及粉塵濃度進(jìn)行實時采集。1.2 溫濕度控制在國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 從17

21、世紀(jì)初伽利略發(fā)明溫度計，把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉進(jìn)行測量溫度。在1659年法國人布利奧把玻璃泡的體積縮小，并把測溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計已具備了現(xiàn)在溫度計的雛形。以后荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀做為測量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計。瑞典人攝爾修斯于1742年改進(jìn)了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為100度，把水的冰點定為0度。而真正把溫度變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅魇?821年由德國物理學(xué)家賽貝發(fā)明的，這就是后來的熱電偶傳感器。20世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。進(jìn)入21世紀(jì)后，特別在我國加入WTO后，國內(nèi)產(chǎn)品面

22、臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、自動控制技術(shù)進(jìn)行改造和提升。例如紡織行業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對溫濕度的測控手段仍很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)仍在使用干濕球濕度計，采用人工觀測，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機(jī)的方法，其控制效果可想而知。制藥行業(yè)里也基本如此。而在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗，很少有人使用濕度傳感器。值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，許多農(nóng)民意識到必需擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式，采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來應(yīng)付進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，并打進(jìn)國外市場。各地建立了越來越多的新型溫室大棚，種植反季節(jié)蔬菜，花卉；養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的測控也日感迫切；調(diào)溫冷庫的大量興建都給溫濕

23、度測控技術(shù)提供了廣闊的市場。我國已引進(jìn)荷蘭、以色列等國家較先進(jìn)的大型溫室四十多座，自動化程度較高，成本也高。國內(nèi)正在逐步消化吸收有關(guān)技術(shù)，一般先搞調(diào)溫、調(diào)光照，控通風(fēng)；第二步搞溫濕度自動控制及二氧化碳的測控。此外，國家糧食儲備工程的大量興建，對溫濕度測控技術(shù)提也提出了要求。 國外廠家比較優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品主要使用聚酰胺樹脂，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)概要為在硼硅玻璃或藍(lán)寶石襯底上真空蒸發(fā)制作金電極，再噴鍍感濕介質(zhì)材料（如前所述）形式平整的感濕膜，再在薄膜上蒸發(fā)上金電極.濕敏元件的電容值與相對濕度成正比關(guān)系，線性度約2%。雖然，測濕性能還算可以但其耐溫性、耐腐蝕性都不太理想，在工業(yè)領(lǐng)域使用，壽命、耐溫性和穩(wěn)定性、抗腐蝕能

24、力都有待于進(jìn)一步提高。我國幾十年來在工業(yè)上的溫濕度空調(diào)工程以及凡是對濕度有控制要求的空調(diào)工程站中，為了控制室內(nèi)相對濕度總不得不用再熱的處理方法，這幾乎已成了機(jī)械工業(yè)，電子工業(yè)等有關(guān)工程設(shè)計數(shù)十年的不變規(guī)律。因為，為了控制相對濕度，歷來一貫的做法先把大量空氣(新風(fēng)和回風(fēng))的溫度一直降低到必要的露點溫度以下，以除去其中的水分，然后再加熱升溫，才能保持室內(nèi)一定的相對濕度?？墒沁@種再熱形成的冷熱抵消現(xiàn)象所引起的能耗是十分驚人的。并且費人力，溫度變化大，不易控制。 在過程工業(yè)發(fā)展的初期，在溫度和濕度等測量和手動操作閥門開度的基礎(chǔ)上，用手動操作方式完成溫度和濕度等過程變量的調(diào)節(jié)，這是一直保留下來的控制策略

25、，直到現(xiàn)在，在長期手動操作生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上，逐漸總結(jié)出反饋控制的理論。在以后的發(fā)展中，PID調(diào)節(jié)是主要的控制策略，PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單，魯棒性好，可靠性高等優(yōu)點，被廣泛用于工業(yè)工程控制。隨著計算機(jī)及各種接口電路、執(zhí)行元件的不斷開發(fā)，現(xiàn)在計算機(jī)已廣泛用于溫度和濕度控制系統(tǒng)中，如Apple-,IBM-PC,Supper等個人計算機(jī)以及各種單片機(jī)等均在熱處理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，控制效果好，控制精度可達(dá)1。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對控制的要求也越來越高，隨之發(fā)展出許多以計算機(jī)為基礎(chǔ)的新興控制算法。1.3 設(shè)計的任務(wù)要求無塵間也叫潔凈室(Clean Room）、無塵室，是指將一定

26、空間范圍內(nèi)將空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等之污染物排除，并將室內(nèi)的溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)，而所給予特別設(shè)計之房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化，其室內(nèi)均能俱有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫濕度等性能特性。1、基本要求（1）主要檢測室內(nèi)的溫濕度以及粉塵濃度，并使其保持在適合的范圍；（2）溫濕度以及粉塵濃度參數(shù)顯示在LCD液晶顯示器上；（3）設(shè)置報警點，并能按照設(shè)置實時報警；2、控制要求當(dāng)溫度、濕度以及粉塵濃度越限時報警，并通過報警信號提示通過調(diào)節(jié)空調(diào)溫度以及過濾裝置或者啟動除濕機(jī)或加濕器來進(jìn)行控制。3、制作要求（1）制作低廉，工

27、作可靠；（2）做出實物，調(diào)試通過，可以正常工作；因此，本溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)以這三方面的要求為依據(jù)，從而進(jìn)行各個部分的詳細(xì)設(shè)計。2 系統(tǒng)方案選擇和工作原理2.1 系統(tǒng)綜述 根據(jù)本設(shè)計第一章要求的性能指標(biāo)，方案設(shè)計時不僅要考慮怎么樣實現(xiàn)測量一定精度的溫濕度以及粉塵濃度信號值的基本功能，還要考慮溫濕度以及粉塵濃度超過閥值時系統(tǒng)的報警功能以及控制功能。根據(jù)設(shè)計要實現(xiàn)的功能，還要考慮系統(tǒng)控制芯片擴(kuò)展口的分配，選擇AT89C51單片機(jī)就能夠滿足設(shè)計要求。最后還要考慮設(shè)計系統(tǒng)選擇元器件的成本。系統(tǒng)工作的可靠性，實用性，長久性指標(biāo)也是系統(tǒng)在設(shè)計時值得考慮的幾個因素。2.2 功能要求1、通過數(shù)字溫濕度傳感器

28、DHT11采集溫濕度數(shù)據(jù)，通過GCG-1000粉塵濃度傳感器采集粉塵濃度數(shù)據(jù)，即時傳輸給單片機(jī)；2、單片機(jī)將收到的信號進(jìn)行分析和處理，將采集到的實時數(shù)據(jù)送給1602液晶顯示屏；3、通過1602LCD液晶屏完成數(shù)據(jù)顯示；4、給定溫度濕度以及粉塵濃度上下限數(shù)值，設(shè)置不同的數(shù)值，接入蜂鳴器，實現(xiàn)越限報警，并驅(qū)使繼電器動作控制輸出。2.3 設(shè)計思路電路總體上分為數(shù)據(jù)采集部分、中央處理器、顯示模塊以及報警模塊部分。以AT89C51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以及GCG-1000傳感器采集的粉塵濃度值的轉(zhuǎn)換，控制1602液晶屏的顯示，以及蜂鳴器的報警。具體顯示內(nèi)容及方式

29、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。并且接入蜂鳴器和繼電器。（1）溫度監(jiān)控：通過溫度傳感器對無塵間實驗室溫度進(jìn)行測量，并通過升溫或降溫達(dá)到無塵實驗室的最佳要求。（2）濕度監(jiān)控：通過濕度傳感器對無塵間實驗室濕度進(jìn)行測量，并通過除濕機(jī)或加濕器達(dá)到適合的濕度范圍。（3）粉塵濃度監(jiān)控：

30、通過粉塵濃度傳感器對無塵間實驗室的粉塵濃度進(jìn)行測量，并通過空氣濾清器來控制粉塵濃度使其達(dá)到適合的范圍。（4）控制處理：當(dāng)溫度、濕度以及粉塵濃度越限時報警，并通過報警信號提示通過調(diào)節(jié)空調(diào)溫度以及過濾裝置或者啟動除濕機(jī)或加濕器來進(jìn)行控制。（5）顯示：LCD就地顯示輸入值和相應(yīng)的溫濕度。2.4 方案選擇2.4.1 溫濕度傳感器方案選擇方案一：選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測模塊。DS18B20是一線式數(shù)字溫度傳感器。具有獨特的單線式接口方式。測量范圍在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量相對濕度范圍在0%100%RH。誤差為

31、2%RH。方案二： 選用DHT11作為設(shè)計的溫濕度檢測模塊。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期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點。測量范圍20%90%RH，050。測溫精度為2，測濕精度為5%RH。完全符合本次畢業(yè)設(shè)計的要求。經(jīng)上述分析，方案一雖然精度更精確。卻稍顯復(fù)雜。方案二即便不能實現(xiàn)方案一的高精度測量。卻也能滿足設(shè)計要求。且簡便易行。可靠穩(wěn)定。具有超高的性價比。故選擇方案二。2

32、.4.2 粉塵濃度傳感器方案選擇根據(jù)系統(tǒng)的要求，粉塵濃度傳感器選用GCG-1000，它主要用于檢測空氣中浮游粉塵的質(zhì)量濃度，通過數(shù)碼管顯示并轉(zhuǎn)換成頻率信號輸出。GCG-1000粉塵濃度傳感器吸收消化了國內(nèi)外先進(jìn)的測塵技術(shù)，可連續(xù)檢測存在易燃易爆可燃性氣體混合物的環(huán)境中浮游粉塵的濃度，具有測量快速準(zhǔn)確、靈敏度高、就地顯示、遠(yuǎn)程信號傳輸、性能穩(wěn)定、可預(yù)置K值等功能及特點，可與各種監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。2.4.3 顯示器方案選擇方案一：采用12864液晶顯示屏。液晶顯示模塊是12864點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個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及

33、64X256點陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU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，能夠同時顯示16x02 即32個字符。（16列2行）。1602只能顯示字母、數(shù)字和符號能顯示16*2個字符，但寄存器不止32個，有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單。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、128

34、64能更形象具體的實現(xiàn)顯示功能。不過1602液晶屏也能實現(xiàn)設(shè)計的要求。網(wǎng)上買比較廉價，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。從造價方面考慮，當(dāng)然是價格低廉的優(yōu)先。而HJ1602A就是最好的選擇。2.4.4 單片機(jī)芯片選擇根據(jù)總體功能和性價比及其運行速度等因素的考慮，選用MCS-51系列的89C51單片機(jī)。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用

35、ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，各端口的功能簡介如下所示：P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向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，被定義為 HYPERLINK /view/1410710.htm t _blank 高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/ 地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(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，

36、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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，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，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)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程

37、和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個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。作為輸入，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AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： 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（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀

38、選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種 HYPERLINK /view/37.htm t _blank 軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止2。 2.5 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：圖2-1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖該測量系統(tǒng)的核心是AT89C51單片機(jī)。溫濕度信號檢測可以使用傳統(tǒng)的電阻式溫濕度傳感器也可以采用集成的智能溫濕度傳感器芯片測量

39、，粉塵濃度傳感器應(yīng)該使用測量以及采樣相對誤差較小的傳感器。集成傳感器芯片內(nèi)部自帶有信號放大電路。放大電路是提高單片機(jī)對信號進(jìn)行識別的有效方法，而且在復(fù)雜電路的各種設(shè)計領(lǐng)域中是最常用也是必須采用的方法。由溫濕度傳感器檢測到的溫濕度信號經(jīng)過芯片內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換電路，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字式信號后經(jīng)過I2C總線輸入通道傳送給單片機(jī)。為了提高測量的精度，提高信號的轉(zhuǎn)換質(zhì)量，作為模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器，對其本身的性能要求也很高，因此傳感器芯片內(nèi)要有性能良好的A/D轉(zhuǎn)換器。作為智能化的檢測儀器，由LCD1602實現(xiàn)的顯示器使人們直觀的觀看到測量的溫度和濕度的值。在本設(shè)計系統(tǒng)中，正常情況下，顯示

40、電路可以實時的顯示無塵間內(nèi)的溫度、濕度和粉塵濃度。當(dāng)超過閥值時，報警電路可以立即發(fā)出警報，以便實現(xiàn)無塵間實驗室溫度、濕度和粉塵濃度的調(diào)整。2.6 本章小結(jié)本章介紹了總體方案的設(shè)計以及單片機(jī)的選型，設(shè)計出了本系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)框圖，其中輸入電路包括單片機(jī)的晶振電路，復(fù)位電路，溫濕度以及粉塵濃度檢測電路，鍵盤輸入電路；輸出電路包括顯示電路，報警電路，繼電器控制電路。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3.1 AT89C51構(gòu)成的最小系統(tǒng) 單片機(jī)是一種集成的電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊

41、硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。國內(nèi)尤以MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛。此系列單片機(jī)易于開發(fā)、使用靈活、而且體積小、抗干擾能力強(qiáng)。因此本設(shè)計選用MCS-51系列的AT89C51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的CPU。由AT89C51單片機(jī)為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。3.1.1 晶振電路晶振電路的主要任務(wù)是為AT89C51單片機(jī)正常工作需要的時鐘電路提供一個穩(wěn)定的工作頻率。本設(shè)計中采用內(nèi)部時鐘產(chǎn)生方式。如圖所示。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶振，與內(nèi)部的反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的時鐘脈沖直接送入單片機(jī)內(nèi)定時控制部件。電容C1和C2對頻率有微調(diào)作用。電容C1和C2，應(yīng)盡

42、可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。圖3-1 晶振電路3.1.2 復(fù)位電路復(fù)位電路的功能就是對CPU進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)CPU落入死循環(huán)之后，能及時發(fā)現(xiàn)并使整個系統(tǒng)復(fù)位。為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75低于5.25以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才能被撤出，微機(jī)電路開始正常工作。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電

43、與按鈕復(fù)位電路，如圖3-2所示。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連的，斯密特觸發(fā)器是用來抑制噪聲的。單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，RST引腳上保持兩個機(jī)器周期（24個時鐘周期）以上的高電平時，單片機(jī)內(nèi)部可以安全復(fù)位。復(fù)位后，單片機(jī)內(nèi)部各寄存器的內(nèi)容將被初始化，復(fù)位不影響片內(nèi)RAM和片外RAM中的內(nèi)容。寄存器包括程序計數(shù)器PC和特殊功能寄存器，其中（PC）=0000H圖3-2 復(fù)位電路特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)見表3-1。表3-1 復(fù)位特殊功能寄存器的初始狀態(tài)SFR名稱初始狀態(tài)SFR名字初始狀態(tài)ACC00HTMOD00HB00HTCO

44、N00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0-P3FFHSBUF不確定IPXXX00000BSCON00HIE0XX00000BPCON0XXXXXXB3.2 DHT11傳感器模塊設(shè)計溫濕度的測量在倉庫管理、工業(yè)生產(chǎn)制造、無塵間、科學(xué)研究及日常生活中被廣發(fā)應(yīng)用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器需設(shè)計信號調(diào)理電路并需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)標(biāo)定過程，測量精度難以得到保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。所以選用智能化的集成溫濕度傳感器芯片DHT11，可以滿足我們的設(shè)計要求。濕度，表示大氣干燥程度的物理量。在一定的濕度下載一定體積的

45、空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕?？諝獾母蓾穸冉凶鰸穸?。在此意義下，常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比、飽和差及露點等物理量來表示；若表示在濕蒸汽中液態(tài)水分的重量占蒸汽總重量的包分比，則稱之為蒸汽的濕度。濕度傳感器是指檢測外界環(huán)境濕度的傳感器，它將所測環(huán)境中的濕度信號轉(zhuǎn)換為便于處理、顯示、記錄的電（頻率）信號。濕度傳感器在倉庫，工業(yè)生產(chǎn)，過程控制，無塵間實驗室等方面有著廣泛的應(yīng)用。濕度溫度傳感器是本設(shè)計中核心的器件，其感濕溫特性直接決定了本設(shè)計的性能指標(biāo)。濕度傳感器的種類有很多，大致可以分為物性型，結(jié)構(gòu)型，其他形式三大類。物性型包括電解質(zhì)系，半導(dǎo)體及陶瓷系，聚合

46、物系；結(jié)構(gòu)型包括毛發(fā)型，腸膜型；其他形式包括干濕球式，石英振子式，種子法式等等。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸，來檢測被物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。在接觸式和非接觸式兩大類溫度傳感器中，相比之下運用較多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一般在比較特殊的場合才使用。目前在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究工作中得到廣泛使用的接觸式傳感器主要是熱電傳感器。它是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參數(shù)隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置，其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱熱電阻傳感器，金屬熱電阻式傳感器簡稱熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡稱熱敏電阻

47、，將溫度變化換為電動勢變化的稱為熱電偶傳感器3。3.2.1 溫濕測量相關(guān)概念 濕度和溫度很久以前就與人類生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。現(xiàn)代科學(xué)對溫濕度測量做出了明確的定義和表示方法。絕對濕度：單位體積的氣體中含有的水蒸氣的質(zhì)量。但是，即使水蒸氣量相同，由于濕度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化，即絕對濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。相對濕度：氣體中所含的水蒸氣與氣體飽和時所含的水蒸氣的比，用百分比表示。但是，溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸汽氣壓也將隨之而變化。通常在工作和生活中我們使用的濕度即為相對濕度。飽和水蒸氣壓氣體中所含水蒸氣的量是有限度的，達(dá)到限度的狀態(tài)即可稱為飽和，此時

48、的水蒸汽壓即稱為飽和水蒸汽壓。此物理量亦隨著溫度和壓力的變化而變化，并且在0度以下即使同意濕度，與水共存的飽和水蒸汽和與冰共存的飽和水蒸汽的值是不同的，通常采用的是于水共存的飽和水蒸汽。露點：溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多，將此氣體冷卻后其所含水蒸氣的量即不發(fā)生變化，但其相對濕度也會增加。當(dāng)達(dá)到一定溫度、相對濕度達(dá)到100%飽和。此時，繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話，其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時的溫度即為露點溫度。露點在0度以下結(jié)冰時即為霜點。3.2.2 DHT11傳感器簡介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)

49、品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(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4。 DHT11傳感器實物圖如下3-3所示：（1）引腳

50、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，請懸浮。Pin4（VDD），接地端，電源負(fù)極。（2）接口說明 ：建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。典型應(yīng)用電路如下圖3-4所示：圖3-3DHT11傳感器實物圖圖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)

51、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)傳送正確時校驗和數(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供電電流測量0.52.5mA平均0.21mA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）時序描述：用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)

52、開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。通訊過程如下圖3-5所示：圖3-5 通訊過程一總線空閑狀態(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能檢測到起始信號。DHT11接收到主機(jī)的開始信號后,等待主機(jī)開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號.主機(jī)發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號,主機(jī)發(fā)送開始信號

53、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 通訊過程二總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號為高電平,則DHT11沒有響應(yīng),請檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。數(shù)字0信號表示方法如下圖3-7所示：圖3-7 數(shù)字0信號表示法數(shù)字1信號表示方法如下圖3-8所示圖3-8 數(shù)字1信號表示法3.2.3 DHT11傳感器電

54、路的設(shè)計 為了實現(xiàn)多點測量，系統(tǒng)采用多個DHT11芯片，本設(shè)計針對實驗室的三點進(jìn)行測量。分別用單片機(jī)的P15、P16、P17來分別接三個點的DHT11的DATA引腳。按照說明書的要求，DHT11與單片機(jī)的連線長度小于20米時，需要在VCC和DATA之間接5K的上拉電阻，因此DHT11與單片機(jī)的連接電路如下圖3-9所示：圖3-9 溫濕度檢測電路3.3 粉塵濃度傳感器電路的設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)的要求，粉塵濃度傳感器選用GCG-1000。GCG-1000粉塵濃度傳感器吸收消化了國內(nèi)外先進(jìn)的測塵技術(shù)，可連續(xù)檢測存在易燃易爆可燃性氣體混合物的環(huán)境中浮游粉塵的濃度，具有測量快速準(zhǔn)確、靈敏度高、就地顯示、遠(yuǎn)程信號傳

55、輸、性能穩(wěn)定、可預(yù)置K值等功能及特點，可與各種監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。GCG-1000粉塵濃度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)：測量范圍：0.11000）mg/m3； 測量相對誤差：15%； 采樣流量誤差：2.5%； 采樣流量穩(wěn)定性：5%； 采樣流量：15L/min； 工作電壓：DC（924）V（本安電源）；工作電流：250mA； 重量：5kg； 輸出信號制式：頻率（2001000）Hz。 GCG-1000粉塵濃度傳感器實物如下：圖3-10 GCG-1000粉塵濃度傳感器實物圖由于GCG-1000粉塵濃度傳感器只有成品，沒有芯片形式。所以對于粉塵濃度傳感器的硬件電路設(shè)計在這里就不予給出。3.4 1602顯示模塊的

56、設(shè)計3.4.1 1602液晶顯示屏簡介 HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02 即32個字符。（16列2行）。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖3-11和3-12所示：（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為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時 圖3-11 液晶屏正面 圖3-12 液晶屏背面對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫

57、操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(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，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)字庫表LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，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，

58、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：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo) 。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線。 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示。 F：低電平時顯示5X7的點陣字符，高電平時顯

59、示5x10的點陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時為8位總線，低電平時為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：讀出忙信號和光標(biāo)地址。 BF為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時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) 。1602 內(nèi)部顯示地址如圖3-13所示：在對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光標(biāo)是自動右移的，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)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字

60、符圖形，如圖所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 5。圖3-13 1602內(nèi)部顯示地址3.4.2 顯示電路設(shè)計液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性， 通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。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、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，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移動通信工具等眾多領(lǐng)域。如圖3-14所示：圖3-14 顯