儲藏室恒溫控制系統設計(共35頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上聲 明本人鄭重聲明:所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得 的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。學生簽名： 年 月 日畢業(yè)論文（設計）任務書班 級： 班 姓 名： 論文（設計）題目： 儲藏室恒溫控制系統設計 專 題： 論文（設計）來源： 應用研究 要求完成的內容：文獻檢索及調研工作，文獻檢索不低于10篇設計儲藏室恒溫控制方案（至少兩種方案，優(yōu)選）完成溫度檢測及溫控系統元器件分析與選型 設計

2、并繪制恒溫系統電氣控制圖一張完成設計說明書一份 發(fā)題日期：2014年12月30日 完成日期：2015 年 月 日實習實訓單位： 地點： 洛陽 論文頁數： 30 頁； 圖紙張數： 1張（A1） 指導教師： 教研室主任： 院長（系主任）： 摘 要溫濕度控制已成為當今社會研究的熱門項目，是工農業(yè)生產過程中必須考慮的因素。作為最常見的被控參數，溫度和濕度已經不再是相互獨立的物理量，而應在系統中綜合考慮，廣泛應用于實驗室、大棚、花圃、儲藏室等各個領域。而傳統的溫濕度控制則利用濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測。對不符合溫度和濕度要求的儲藏室進行通風、降溫、去濕等操作

3、。這種人工測試方法費時費力，效率低，且隨機性較大，誤差大。因此就需要一種造價低廉、使用方便且計算精確的溫濕度控制儀器。利用單片機對溫、濕度控制，具有控溫、濕精度高、功能強、體積小、價格低，簡單靈活等優(yōu)點，很好的滿足了工藝要求。本文通過使用STC89C52單片機、DHT11傳感器模塊、LCD1602液晶顯示屏模塊以及繼電器控制模塊。簡單明了的實現的溫濕度的控制要求。DHT11數字溫濕度傳感器把采集到的溫濕度數據傳給單片機。經過單片機的處理，準確的顯示到液晶屏上。如果溫度超過閥值，將會驅動繼電器工作，繼電器將驅動負載相應的工作，達到控制要求。關鍵詞：傳感器；溫濕度；單片機；智能控制；儲藏室ABST

4、RACT Temperature and humidity control has become a hot item in today's social studies. Is a factor that must be considered in the industrial and agricultural production process. As the control parameters of the most common. Temperature and humidi

5、ty is no longer a physical quantityindependent of each other, but should be considered in the system.Widely used in laboratory, greenhouse, flower garden, granary andsoil etc. The temperature and humidity control is the use o

6、f traditionalhygrometer, hair hygrometer, double-metal-style gauges and testequipment humidity paper etc. Through manual testing. Temperature and humidity do not meet the requirements of the Treasury for ventilation, cooling, dehumidificati

7、on operation. This kind of manual test method is time-consuming and laborious, low efficiency. Allrandom. Big error. Hence the need for a low cost, easy to use and the calculation of the temperature and humidity control instrument for preci

8、se. The use of microcomputer control of temperature, humidity,temperature, humidity is high precision, strong function, small size, low price, the advantages of simplicity and flexibility, good to meet theprocess requirements.In this p

9、aper, by using the STC89C52 SCM, DHT11 sensor module,1602 liquid crystal display module and relay control module. Simplerealization of the control of temperature and humidity requirements.DHT11 digital temperature and humidity sensor t

10、o temperature and humidity data collected to microcontroller. After a single treatment.Accurate to the liquid crystal display screen. If the temperature exceeds the threshold, will drive the relay to work. The relay will drive the

11、 load corresponding work.Keywords: Sensor, temperature and humidity, MCU, intelligent control, storeroom 目錄 0專心-專注-專業(yè)一 緒論1.1 課題的選題背景溫度是一個和人們生活環(huán)境有著密切關系的物理量，也是一種在生產、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，是國際單位制七個基本量之一，同時它也是一種最基本的環(huán)境參數。人民的生活與環(huán)境溫度息息相關，物理、化學、生物等學科都離不開溫度。在工業(yè)生產和實驗研究中，在電力、化工、石油、冶金、機械制造

12、、儲藏室、實驗室、農場塑料大棚甚至人們的居室里經常需要對環(huán)境溫度進行檢測，并根據實際的要求對環(huán)境溫度進行控制。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內；許多化學反應的工藝過程必須在適當的溫度下才能正常進行。煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產品；沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設備不能正常工作，儲藏室的儲物就會變質霉爛，酒類的品質就沒有保障。可見，研究溫度的測量具有重要的理論意義和推廣價值。隨著現代計算機和自動化技術的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉換、傳輸相處理的功能器件，溫度傳感器的作用日益突出，成為自動檢測、自動控制系統和計量測試中不可缺少

13、的重要技術工具，其應用已遍及工農業(yè)生產和日常生活的各個領域。本設計就是為了滿足人們在生活生產中對溫度測量系統方面的需求，從而設計出對于儲藏室恒溫控制系統的設計方案。1.2 課題研究的意義21世紀科學技術的發(fā)展日新月異，科技的進步帶動了測量技術的發(fā)展，現代控制設備的性能和結構發(fā)生了巨大的變化，我們已經進入了高速發(fā)展的信息時代，測量技術也成為當今科技的主流之一，被廣泛地應用于生產的各個領域。對于本次設計，其目的在于：（1）掌握溫濕度傳感器DHT11的原理、性能、使用特點和方法。（2）本課題綜合了現代測控、電子信息、計算機技術專業(yè)領域方方面面的知識，具有綜合性、科學性、代表性，可全面檢驗和促進學生的

14、理論素養(yǎng)和工作能力。（3） 本課題的研究可以使學生更好地掌握基于單片機應用系統的分析與設計方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、協作精神和理論聯系實際的學風，提高電子產品研發(fā)素質、增強針對實際應用進行控制系統設計制作的能力。1.3 本論文主要研究內容本系統所要實現的功能是：對儲藏室的恒溫控制系統的設計。具體規(guī)格要求如下：擬設計該儲藏室為5的干藏與冷藏可切換的家用小型儲藏室，用于儲藏米面等物品，溫濕度傳感器布點為1個，置于儲藏室中心位置即可。綜合考慮儲藏室設計時的面積、光線、溫度、濕度的要求，擬將儲藏室區(qū)分為干藏室和冷藏室。具體要求和范圍如下：分類溫度要求濕度要求干藏室10°C-25°C50%

15、-65%(貯藏米面等食品，其相對濕度應該再低一些)冷藏室2°C-4°C75%-85%（肉類乳制品）85%-90% （水果蔬菜） 表1-1 儲藏室分類及要求該溫控系統具體要求如下:1.溫濕度實時檢測及顯示。通過LCD1602實時地顯示傳感器DHT11檢測到的溫濕度值，并且固定時間（2s）檢測更新顯示一次。2.報警閾值的手動設置。通過四個按鍵實現溫濕度閾值的設置，使得系統更加人性化、智能化，具有更高的實用價值。3.當溫濕度超出閾值時能自動開啟相應的繼電器驅動負載。通過小燈指示哪一路工作，以提醒用戶。閥值可以通過AT24C02存儲，實現斷電保存。4.系統主要可以應用在儲藏室的智能

16、控制，當溫度超限進行降溫；當濕度超限可以抽濕。1.4 系統的工作原理簡介 總體來說，本次設計主要涉及了溫濕度的測量、顯示以及實現簡單控制。硬件方面有五個模塊，即STC89C52單片機主控模塊、傳感器模塊、LCD1602液晶顯示模塊、繼電器模塊以及閾值設置模塊。傳感器模塊使用的是DHT11數字溫濕度傳感器。通過DHT11檢測出當前環(huán)境下的溫濕度，將所測數據交給AT單片機進行分析和處理，并分別存入不同數組以便顯示時候用。其中，為了顯示穩(wěn)定，本系統每間隔2s采集一次數據送入單片機。本系統采用的是繼電器驅動負載，因此無論溫度還是濕度超出范圍繼電器均可以驅動負載工作，及時啟用降溫風扇以及抽濕風扇來有效的

17、調整該小型儲藏室內的溫濕度。 二系統總體方案設計2.1 系統總框圖硬件主要以STC89C52型單片機為核心，通過LCD1602實時地顯示傳感器DHT11檢測到的溫濕度值，閥值可以通過AT24C02存儲，實現斷電保存。過閥相應的報警驅動。本研究設計的溫濕度控制器框圖如圖2-1所示。圖2-1 溫濕度控制器方框圖2.2 方案選擇 2.2.1 單片機的選擇方案一：AT89C52是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS型8位單片機，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強大。其片內的8K程序

18、存儲器是FLASH工藝的，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內的程序還可以進行加密，這又很好地保護我們的勞動成果。再者，AT89C52目前的售價比8031還低，市場供應也很充足。AT89C52可構成真正的單片機最小應用系統，縮小系統體積，增加系統的可靠性，降低系統的成本。只要程序長度小于8K，四個I/O口全部提供給用戶?？捎?V電壓編程，而且擦寫時間僅需lOms。AT89C52芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統不被仿制。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數據總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。方案二：STC8

19、9C52系列單片機的指令系統和AT89C52系列的完全兼容，但實際操作起來卻存在很多問題：（1）AT89C52不帶ISP下載，要用下載器才行，STC89C52可以用你的USB轉串口下載，下載軟件可以到STC廠家網上去下。（2）STC單片機執(zhí)行指令的速度很快，大約是AT的3-30倍，盡管快是好事，但這樣一來，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些對時序有嚴格要求的模塊，用STC時注意得加長延時，大約是AT的1030倍就差不多，這一點自己調試就知道了。（3）STC單片機對工作環(huán)境的要求比較低，電壓低于5伏時仍然正常工作，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

20、定不行了，所以當一個系統用STC單片機好用，但用AT的單片機不工作時，直接查最小系統，看單片機的供電是否正常。比較這兩種方案，由于在學校期間學過數字電路、單片機原理、C語言程序設計，綜合考慮單片機的各部分資源和作為學生能夠獲得的資源，經過對比此次設計要求，我選擇用STC系列芯片完成。而且學校也提供了相應的硬件操作平臺，實際操作起來比較方便，故STC為更合理的選擇。本系統選擇STC89C52單片機作為主控芯片。足夠本設計運行，且價格便宜，下載程序方便。 2.2.2 傳感器的選擇方案一：選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測模塊，選用HS1101作為濕度檢測模塊。DS18B20傳感器的特性： 1

21、、適應電壓范圍寬，電壓范圍在3.05.5V，在寄生電源方式下可有數據線供電。2、獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通信。3、支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫。4、在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。5、 測溫范圍-55+125，在-10+85時精度為±0.5。6、可編程分辨率為912位，對應的可分辨率溫度分別為0.5，0.25，0.125和0.0625，可實現高精度測溫。7、在9位分辨率時，最多在93.78ms內把溫度轉換為數字；12位

22、分辨率時，最多在750ms內把溫度轉換為數字，顯示速度快。8、測量結果直接輸出數字溫度信號，以“一線總線”串行送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。9、負壓特性：當電源極性接反時，芯片不會因為發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。HS1101傳感器的特性：1、全互換性，在標準環(huán)境下不需校正2、寬量程：RH 0100 %RH，穩(wěn)定，極好的線性輸出3、高精度：±2%RH ，工作溫度范圍 40100 ，4、快速反應時間 長時間飽和下快速脫濕3、可以自動化焊接，包括波峰或水浸 4、高可靠性與長時間穩(wěn)定性濕度輸出受溫度影響極小，常溫使用無需溫度補償。5、基于獨特工藝設計

23、的電容元件 ，專利的固態(tài)聚合物結構 6、可用于線性電壓或頻率輸出回路 方案二： 選用DHT11作為設計的溫濕度檢測模塊。DHT11是一款集成型的數字溫濕度一體傳感器。濕溫度傳感器的一體化結構能相對的同時對相對濕度和溫度進行測量 。 1、數字信號輸出，從而減少用戶信號的預處理負擔。 2、 單總線結構輸出有效的節(jié)省用戶控制器的I/O口資源。并且，不需要額外電器元件。3、 獨特的單總數據傳輸線協議使得讀取傳感器的數據更加便捷。 4、全部校準。編碼方式為8位二進制數。5、 40bit 二進制數據輸出。其中濕度整數部分占1Byte，小數部分1Byte；溫度整數部分1Byte，小數部分

24、1Byte。其中，濕度為高16位。最后1Byte為校驗和。6、 卓越的長期穩(wěn)定性，超低功耗。 7、4引腳安裝，超小尺寸。9、8、各型號管腳完全可以互換。 9、測量濕度范圍從20RH到90RH；測量溫度范圍從0到50。10、 適用范圍包括恒濕控制，消費家電類產品，溫濕度計等領域。 它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產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位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、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

25、合本次畢業(yè)設計的要求。經上述分析，方案一雖然精度更精確。卻稍顯復雜。方案二即便不能實現方案一的高精度測量。卻也能滿足設計要求。且簡便易行?？煽糠€(wěn)定。具有超高的性價比。故選擇方案二。 2.3.2 顯示器選擇方案 液晶顯示器實物圖方案一：元器件LCD1602液晶顯示器。選用LCD1602液晶顯示器可以清楚的將溫度和濕度顯示出來，效果比較好。 LCD1602A 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）。第一行顯示溫度，第二行顯示濕度。LCD1602液晶顯示器是一款價廉物美的器件，其體積小，控制簡單，使用方便。1602只能顯示字母、數字和符號能顯示16*2個字符，但寄

26、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， 另外連接它的線很少，只需要8根數據線和3根控制線，這樣給使用帶來很大的方便，節(jié)約單片機I/O口。 LED數碼管實物圖方案二：數碼管顯示。數碼管亮度高、體積小、重量輕，但其顯示信息簡單、有限，并且需要較高的驅動能力，功耗高，人機交互功能差，較難控制。綜合比較方案一和方案二，方案一比較適合我設計的系統的要求，并且價格也很合理，顯示效果比較好，因此顯示器選擇LCD1602液晶顯示器。 三 系統硬件電路的設計3.1 系統硬件概述此次的畢業(yè)設計主要由五個大的模塊構成，分別是主控模塊、傳感器模塊、LCD液晶顯示模塊、繼電器

27、模塊以及閾值設置模塊。其中主控模塊是此次畢業(yè)設計的核心模塊，主要是指STC89C52芯片，它控制整個系統的運行，利用其各個口分別控制其他模塊，使其他模塊能夠成為一個整體，實現功能的需要，從DHT11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即時顯示。液晶屏上同時顯示溫濕度上限值，該上限值保存外外部EEPROM存儲器中，掉電不失，并且可以通過四只按鍵上調或下調。當溫度或濕度值超過上限值時，報警信號點亮相應報警燈。該報警信號可以通過三極管驅動繼電器，以控制外部風機或制冷器。3.2 主控模塊設計單片微型計算機是隨著微型計算機的發(fā)展而產生和發(fā)展的。自從1975 年美國德克薩斯儀器公司的第一臺單片微型計算

28、機（ 簡稱單片機）TMS-1000 問世以來，迄今為止，單片機技術已成為計算機技術的一個獨特分支，單片機的應用領域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制中經常遇到對某些物理量進行定時采樣與控制的問題，在儀器儀表智能化中也扮演著極其重要的角色。如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個階段：第一階段（19761978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。第二階段（19781982）：單片機的完

29、善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。（1）完善的外部總線。MCS-51設置了經典的8位單片機的總線結構，包括8位數據總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。（2）CPU外圍功能單元的集中管理模式。（3）體現工控特性的地址空間及位操作方式。（4）指令系統趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。第三階段（19821990）：8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統

30、的模數轉換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特征。第四階段（1990）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發(fā)展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。單片機是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計算機，這些元件包括中央處理器CPU、數據存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時/計數器、中斷系統、時鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機具有體積小、價格低、可靠性高、開發(fā)應用方便等特點，因此在現代電子技術和工業(yè)領域應用較為廣泛，在智能儀表中單片機是應用最多、最活躍的領域之一。在控制領

31、域中,現如今人們更注意計算機的底成本、小體積、運行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，提高計算機的運算速度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。 3.2.1 單片機引腳介紹單片機主要特點：（1）有優(yōu)異的性能價格比。（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。（3）控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統中均有極豐富的轉移指令、I/

32、O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。（4）低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品。（5）外部總線增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。（6）單片機的系統擴展和系統配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統。優(yōu)異的性能價格比。1）集成度高、體積小、有很高的可靠性。 單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取

33、屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。2）控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。單片機的系統擴展、系統配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統。 VCC：STC89C52電源正端輸入，接+5V。GND：電源地端。XTAL1: 單芯片系統時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2： 系統時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF

34、的小電容，可以使系統更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。RESET：STC89C52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統重置的各項動作，使得內部特殊功能寄存器之內容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp："EA"為英文"External Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，

35、因為其內部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。STC89C52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為STC89C52是以多工的方式送出地址及數據。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統工作頻率的1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751

36、程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。STC89C52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數據存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端

37、口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有內部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在STC89C52擴充外接程序存儲器或數據存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地若將端口1的輸出設為高電平

38、，便是由此端口來輸入數據。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當做定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部數據存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計時計數器0輸入。P3.5：T1，計時計數

39、器1輸入。P3.6：WR：外部數據存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部數據存儲器的讀取信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另

40、外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 單片機引腳圖如圖3-1所示：圖3-1 單片機引腳圖 3.2.2 單片機最小系統單片機芯片內還有一項主要內容就是并行I/O口。STC89C52共有4個8位的并行I/O

41、口，分別記作P0、P1、P2、P3。每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅動器和輸入緩沖器。實際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問片外擴展存儲器時，低8位地址和數據由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。在無片外擴展存每一位均可作為雙向的I/O端口使用。單片機的4個I/O口都是8位雙向口，這些口在結構和特性上是基本相同的，但又各具特點。STC89C52單片機的時鐘信號通常有兩種方式產生：一是內部時鐘方式，二是外部時鐘方式。在單片機內部有一振蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構成了自激振蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號。

42、圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5-30pF，典型值為30pF。晶振CYS的振蕩頻率范圍在1.2-12MHz間選擇，典型值為12MHz和11.0592MHz。當在STC89C52單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現自動上電復位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1K。除了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。本設計

43、就是用的按鍵手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過RST端經過電阻與電源Vcc接通而實現的。最小系統圖如圖3-2所示 圖3-2 單片機最小系統原理圖3.3 DHT11傳感器模塊設計 3.3.1 DHT11傳感器簡介DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產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位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、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

44、進行校準。校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據用戶需求而提供。 DHT11傳感器實物圖如下圖3-3所示：圖3-3DHT11傳感器實物圖（1）引腳介紹：Pin1：(VDD)，電源引腳，供電電壓為35.5V。Pin2：（DATA），串行數據，單總線。Pin3:（NC），空腳，請懸浮。Pin4（VDD），接地端，電源負極。（2）接口說明 ：建議連接線

45、長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據實際情況使用合適的上拉電阻。如下圖3-4所示：圖3-4DHT11典型應用電路（3）數據幀的描述：DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數據格式,一次通訊時間4ms左右,數據分小數部分和整數部分,具體格式在下面說明,當前小數部分用于以后擴展,現讀出為零.操作流程如下:一次完整的數據傳輸為40bit,高位先出。數據格式:8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bi溫度整數數據+8bit溫度小數數據數據傳送正確時校驗和數據等于“8bit濕度整數數據+8bit濕度小數數據+8bi溫度整數數據+8bit溫度小數數據”所得結果

46、的末8位。（4）電氣特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊標注表3-1 DHT11的電氣特性參數條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測量0.52.5mA平均0.21mA待機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從低功耗模式轉換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發(fā)送響應信號,送出40bit的數據,并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數據.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發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數據后轉換到低速模式。

47、總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,然后發(fā)送80us低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,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。 總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應信號,DHT11發(fā)送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數據,每一bit數據都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數據位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平,則DHT

48、11沒有響應,請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數據傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。 3.3.2DHT11傳感器模塊電路設計 DHT11傳感器連接STC89C51系列單片機相對比較簡單。單片機的P2.0口用來發(fā)收串行數據，即數據口。連接傳感器的Pin2（單總線，串行數據）。由于測量范圍電路小于20米，建議加一個5K的上拉電阻，因此在傳感器的Pin2口與電源之間連接一個5K電阻。而傳感器的電源端口Pin1和Pin4分別接單片機的VDD和GND端。傳感器的第三腳懸浮放置。DHT11傳感器原件的電路原理圖如下3-5所示：圖3-5 DHT11電路原理圖3

49、.4 液晶顯示模塊設計 3.4.1 液晶顯示屏簡介LCD1602 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）。在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：由于液晶顯示器每一個點在收到信號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（

50、CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 （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整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平

51、時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。 第6腳：E端為使能端，當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位雙向數據線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負極。（2）1602LCD的RAM地址映射以及標準字庫表LCD1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符圖有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、

52、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B（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。它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的（說明：1為高電平，0為低電平）。指令1：清顯示，指令碼01H，光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H 。指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，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：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示。 C：控制光標的開與關，高電

53、平表示有光標，低電平表示無光標。 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 。指令6：功能設置命令 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地址設置 。指令8：DDRAM地址設置 。指令9：讀出忙信號和光標地址。 BF為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙，模塊就能接收相應的

54、命令或者數據。指令10：寫數據 。指令11：讀數據 。液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時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 內部顯示地址如圖3-6所示： 圖3-6 1602內部顯示地址例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H 就可以將光標定位在第二行第 一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1，所以實際寫入的數據應該是B（40H）+B(80H)=B(C0H) 。在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自

55、動右移的，無需人工干預。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 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，如下圖所示，這些字符有：阿拉伯數字、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B（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”。 3.4.2 液晶顯示模塊電路原理圖液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性， 通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，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)模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯

56、示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。電路中液晶接口圖如圖3-7所示：圖3-71602顯示模塊3.5 繼電器模塊電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。電路中繼電器室通過PNP型三極管驅動，當閥值超過設定時，單片機會由高電平跳變成低電平，三極管導通繼電器吸合，繼電器起開關作用，可以驅動負載，硬件電路如圖3-8所示。 圖3-8 按鍵控制電路圖 繼電