儲(chǔ)藏室恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共35頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得 的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。學(xué)生簽名： 年 月 日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)班 級(jí)： 班 姓 名： 論文（設(shè)計(jì)）題目： 儲(chǔ)藏室恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 題： 論文（設(shè)計(jì)）來(lái)源： 應(yīng)用研究 要求完成的內(nèi)容：文獻(xiàn)檢索及調(diào)研工作，文獻(xiàn)檢索不低于10篇設(shè)計(jì)儲(chǔ)藏室恒溫控制方案（至少兩種方案，優(yōu)選）完成溫度檢測(cè)及溫控系統(tǒng)元器件分析與選型 設(shè)計(jì)

2、并繪制恒溫系統(tǒng)電氣控制圖一張完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 發(fā)題日期：2014年12月30日 完成日期：2015 年 月 日實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)單位： 地點(diǎn)： 洛陽(yáng) 論文頁(yè)數(shù)： 30 頁(yè)； 圖紙張數(shù)： 1張（A1） 指導(dǎo)教師： 教研室主任： 院長(zhǎng)（系主任）： 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(jiàn)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、儲(chǔ)藏室等各個(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儲(chǔ)藏室進(jìn)行通風(fēng)、降溫、去濕等操作

3、。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，且隨機(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、LCD1602液晶顯示屏模塊以及繼電器控制模塊。簡(jiǎn)單明了的實(shí)現(xiàn)的溫濕度的控制要求。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。如果溫度超過(guò)閥值，將會(huì)驅(qū)動(dòng)繼電器工作，繼電器將驅(qū)動(dòng)負(fù)載相應(yīng)的工作，達(dá)到控制要求。關(guān)鍵詞：傳感器；溫濕度；單片機(jī)；智能控制；儲(chǔ)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(gè)和人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測(cè)量和控制的重要物理量，是國(guó)際單位制七個(gè)基本量之一，同時(shí)它也是一種最基本的環(huán)境參數(shù)。人民的生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，在電力、化工、石油、冶金、機(jī)械制造

12、、儲(chǔ)藏室、實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)場(chǎng)塑料大棚甚至人們的居室里經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)實(shí)際的要求對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)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(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行。煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備不能正常工作，儲(chǔ)藏室的儲(chǔ)物就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障?？梢?jiàn)，研究溫度的測(cè)量具有重要的理論意義和推廣價(jià)值。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)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(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)量測(cè)試中不可缺少

13、的重要技術(shù)工具，其應(yīng)用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)就是為了滿足人們?cè)谏钌a(chǎn)中對(duì)溫度測(cè)量系統(tǒng)方面的需求，從而設(shè)計(jì)出對(duì)于儲(chǔ)藏室恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。1.2 課題研究的意義21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科技的進(jìn)步帶動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代，測(cè)量技術(shù)也成為當(dāng)今科技的主流之一，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其目的在于：（1）掌握溫濕度傳感器DHT11的原理、性能、使用特點(diǎn)和方法。（2）本課題綜合了現(xiàn)代測(cè)控、電子信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域方方面面的知識(shí)，具有綜合性、科學(xué)性、代表性，可全面檢驗(yàn)和促進(jìn)學(xué)生的

14、理論素養(yǎng)和工作能力。（3） 本課題的研究可以使學(xué)生更好地掌握基于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、增強(qiáng)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的能力。1.3 本論文主要研究?jī)?nèi)容本系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能是：對(duì)儲(chǔ)藏室的恒溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。具體規(guī)格要求如下：擬設(shè)計(jì)該儲(chǔ)藏室為5的干藏與冷藏可切換的家用小型儲(chǔ)藏室，用于儲(chǔ)藏米面等物品，溫濕度傳感器布點(diǎn)為1個(gè)，置于儲(chǔ)藏室中心位置即可。綜合考慮儲(chǔ)藏室設(shè)計(jì)時(shí)的面積、光線、溫度、濕度的要求，擬將儲(chǔ)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(duì)濕度應(yīng)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(chǔ)藏室分類及要求該溫控系統(tǒng)具體要求如下:1.溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示。通過(guò)LCD1602實(shí)時(shí)地顯示傳感器DHT11檢測(cè)到的溫濕度值，并且固定時(shí)間（2s）檢測(cè)更新顯示一次。2.報(bào)警閾值的手動(dòng)設(shè)置。通過(guò)四個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)溫濕度閾值的設(shè)置，使得系統(tǒng)更加人性化、智能化，具有更高的實(shí)用價(jià)值。3.當(dāng)溫濕度超出閾值時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟相應(yīng)的繼電器驅(qū)動(dòng)負(fù)載。通過(guò)小燈指示哪一路工作，以提醒用戶。閥值可以通過(guò)AT24C02存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)斷電保存。4.系統(tǒng)主要可以應(yīng)用在儲(chǔ)藏室的智能

16、控制，當(dāng)溫度超限進(jìn)行降溫；當(dāng)濕度超限可以抽濕。1.4 系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)介 總體來(lái)說(shuō)，本次設(shè)計(jì)主要涉及了溫濕度的測(cè)量、顯示以及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制。硬件方面有五個(gè)模塊，即STC89C52單片機(jī)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(shè)置模塊。傳感器模塊使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。通過(guò)DHT11檢測(cè)出當(dāng)前環(huán)境下的溫濕度，將所測(cè)數(shù)據(jù)交給AT單片機(jī)進(jìn)行分析和處理，并分別存入不同數(shù)組以便顯示時(shí)候用。其中，為了顯示穩(wěn)定，本系統(tǒng)每間隔2s采集一次數(shù)據(jù)送入單片機(jī)。本系統(tǒng)采用的是繼電器驅(qū)動(dòng)負(fù)載，因此無(wú)論溫度還是濕度超出范圍繼電器均可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，及時(shí)啟用降溫風(fēng)扇以及抽濕風(fēng)扇來(lái)有效的

17、調(diào)整該小型儲(chǔ)藏室內(nèi)的溫濕度。 二系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總框圖硬件主要以STC89C52型單片機(jī)為核心，通過(guò)LCD1602實(shí)時(shí)地顯示傳感器DHT11檢測(cè)到的溫濕度值，閥值可以通過(guò)AT24C02存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)斷電保存。過(guò)閥相應(yīng)的報(bào)警驅(qū)動(dòng)。本研究設(shè)計(jì)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(jī)的選擇方案一：AT89C52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位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。其片內(nèi)的8K程序

18、存儲(chǔ)器是FLASH工藝的，這種單片機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)備的要求很低，開(kāi)發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫(xiě)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，AT89C52目前的售價(jià)比8031還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。AT89C52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。只要程序長(zhǎng)度小于8K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需lOms。AT89C52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，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(xiě)操作。方案二：STC8

19、9C52系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C52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）AT89C52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

20、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。本系統(tǒng)選擇STC89C52單片機(jī)作為主控芯片。足夠本設(shè)計(jì)運(yùn)行，且價(jià)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(cè)模塊，選用HS1101作為濕度檢測(cè)模塊。DS18B20傳感器的特性： 1

21、、適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在3.05.5V，在寄生電源方式下可有數(shù)據(jù)線供電。2、獨(dú)特的單線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。3、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。4、在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。5、 測(cè)溫范圍-55+125，在-10+85時(shí)精度為±0.5。6、可編程分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨率溫度分別為0.5，0.25，0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。7、在9位分辨率時(shí)，最多在93.78ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；12位

22、分辨率時(shí)，最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，顯示速度快。8、測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。9、負(fù)壓特性：當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因?yàn)榘l(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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)時(shí)間 長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕3、可以自動(dòng)化焊接，包括波峰或水浸 4、高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性濕度輸出受溫度影響極小，常溫使用無(wú)需溫度補(bǔ)償。5、基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)

23、的電容元件 ，專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu) 6、可用于線性電壓或頻率輸出回路 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)字溫濕度一體傳感器。濕溫度傳感器的一體化結(jié)構(gòu)能相對(duì)的同時(shí)對(duì)相對(duì)濕度和溫度進(jìn)行測(cè)量 。 1、數(shù)字信號(hào)輸出，從而減少用戶信號(hào)的預(yù)處理負(fù)擔(dān)。 2、 單總線結(jié)構(gòu)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(dú)特的單總數(shù)據(jù)傳輸線協(xié)議使得讀取傳感器的數(shù)據(jù)更加便捷。 4、全部校準(zhǔn)。編碼方式為8位二進(jìn)制數(shù)。5、 40bit 二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出。其中濕度整數(shù)部分占1Byte，小數(shù)部分1Byte；溫度整數(shù)部分1Byte，小數(shù)部分

24、1Byte。其中，濕度為高16位。最后1Byte為校驗(yàn)和。6、 卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，超低功耗。 7、4引腳安裝，超小尺寸。9、8、各型號(hào)管腳完全可以互換。 9、測(cè)量濕度范圍從20RH到90RH；測(cè)量溫度范圍從0到50。10、 適用范圍包括恒濕控制，消費(fèi)家電類產(chǎn)品，溫濕度計(jì)等領(lǐng)域。 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

25、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 液晶顯示器實(shí)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(lái)，效果比較好。 LCD1602A 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）。第一行顯示溫度，第二行顯示濕度。LCD1602液晶顯示器是一款價(jià)廉物美的器件，其體積小，控制簡(jiǎn)單，使用方便。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

26、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， 另外連接它的線很少，只需要8根數(shù)據(jù)線和3根控制線，這樣給使用帶來(lái)很大的方便，節(jié)約單片機(jī)I/O口。 LED數(shù)碼管實(shí)物圖方案二：數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管亮度高、體積小、重量輕，但其顯示信息簡(jiǎn)單、有限，并且需要較高的驅(qū)動(dòng)能力，功耗高，人機(jī)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(shè)計(jì)的系統(tǒng)的要求，并且價(jià)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(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件概述此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由五個(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、繼電器

27、模塊以及閾值設(shè)置模塊。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，從DHT11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即時(shí)顯示。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值，該上限值保存外外部EEPROM存儲(chǔ)器中，掉電不失，并且可以通過(guò)四只按鍵上調(diào)或下調(diào)。當(dāng)溫度或濕度值超過(guò)上限值時(shí)，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。該報(bào)警信號(hào)可以通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，以控制外部風(fēng)機(jī)或制冷器。3.2 主控模塊設(shè)計(jì)單片微型計(jì)算機(jī)是隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。自從1975 年美國(guó)德克薩斯儀器公司的第一臺(tái)單片微型計(jì)算

28、機(jī)（ 簡(jiǎn)稱單片機(jī)）TMS-1000 問(wèn)世以來(lái)，迄今為止，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛，特別是在工業(yè)控制中經(jīng)常遇到對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)采樣與控制的問(wèn)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(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個(gè)階段：第一階段（19761978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)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(lǐng)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(jī)”一詞即由此而來(lái)。第二階段（19781982）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的完

29、善階段。Intel公司在MCS-48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS-51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。（1）完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)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(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。（4）指令系統(tǒng)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(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)

30、的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)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(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面、深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)

31、域中,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)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(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 3.2.1 單片機(jī)引腳介紹單片機(jī)主要特點(diǎn)：（1）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/

32、O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。（4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)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(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。（6）單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。優(yōu)異的性能價(jià)格比。1）集成度高、體積小、有很高的可靠性。 單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 VCC：STC89C52電源正端輸入，接+5V。GND：電源地端。XTAL1: 單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。XTAL2： 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)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(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESET：STC89C52的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開(kāi)始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp："EA"為英文"External Access"的縮寫(xiě)，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，

35、因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的縮寫(xiě)，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。STC89C52可以利用這支引腳來(lái)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(jìn)鎖存器中，因?yàn)镾TC89C52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751

36、程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫(xiě)，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA=0），會(huì)送出此信號(hào)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(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)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(gè)8位寬的開(kāi)路汲極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個(gè)I/O端

37、口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在STC89C52擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來(lái)使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平

38、，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)做定時(shí)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(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。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(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)

39、器1輸入。P3.6：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入信號(hào)。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(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

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(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/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。 單片機(jī)引腳圖如圖3-1所示：圖3-1 單片機(jī)引腳圖 3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)芯片內(nèi)還有一項(xiàng)主要內(nèi)容就是并行I/O口。STC89C52共有4個(gè)8位的并行I/O

41、口，分別記作P0、P1、P2、P3。每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。實(shí)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(wèn)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時(shí)傳送，高8位地址由P2口傳送。在無(wú)片外擴(kuò)展存每一位均可作為雙向的I/O端口使用。單片機(jī)的4個(gè)I/O口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點(diǎn)。STC89C52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。

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(dāng)在STC89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用6MHZ時(shí)C取22uF,R取1K。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)

43、就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)RST端經(jīng)過(guò)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。最小系統(tǒng)圖如圖3-2所示 圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.3 DHT11傳感器模塊設(shè)計(jì) 3.3.1 DHT11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)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

44、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。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)物圖如下圖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

45、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。如下圖3-4所示：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

46、的末8位。（4）電氣特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊標(biāo)注表3-1 DHT11的電氣特性參數(shù)條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測(cè)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(shí)序描述：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。

47、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。 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(kāi)始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見(jiàn)下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT

48、11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)。 3.3.2DHT11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。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(shè)計(jì) 3.4.1 液晶顯示屏簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1602 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（

50、CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫(huà)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，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 （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

51、時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)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(xiě)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(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)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(xiě)、常用的符號(hào)、

52、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(xiě)的英文字母“A”的代碼是B（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(xiě)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4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電

53、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：DDRAM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

54、命令或者數(shù)據(jù)。指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù) 。指令11：讀數(shù)據(jù) 。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3-6所示： 圖3-6 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(xiě)入40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第 一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1，所以實(shí)際寫(xiě)入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是B（40H）+B(80H)=B(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

55、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(xiě)、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(xiě)的英文字母“A”的代碼是B（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“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(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

56、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。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(diǎn)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(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)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(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。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(guò)PNP型三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)閥值超過(guò)設(shè)定時(shí)，單片機(jī)會(huì)由高電平跳變成低電平，三極管導(dǎo)通繼電器吸合，繼電器起開(kāi)關(guān)作用，可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，硬件電路如圖3-8所示。 圖3-8 按鍵控制電路圖 繼電