基于單片機(jī)的溫濕度控制

目錄TOC\o"3-3"\h\z\t"標(biāo)題1,2,標(biāo)題2,3,一章題目,1,標(biāo)題,1"1.緒論11.1課題的選題背景11.2課題研究的目的和意義11.3本論文主要研究內(nèi)容11.4系統(tǒng)的工作原理簡介12系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)總框圖22.2方案選擇2單片機(jī)的選擇方案選擇2傳感器的選擇32.2.3顯示器選擇方案43系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)43.1系統(tǒng)硬件概述53.2主控模塊設(shè)計(jì)5單片機(jī)的開展53.2.2STC89C52單片機(jī)引腳介紹63.3DHT11傳感器模塊設(shè)計(jì)9DHT11傳感器簡介9DHT11傳感器模塊電路設(shè)計(jì)123.4液晶顯示模塊設(shè)計(jì)123.4.1液晶顯示屏簡介123.4.2液晶顯示模塊電路原理圖133.5繼電器模塊143.6閥值設(shè)定模塊154系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)164.1液晶顯示模塊設(shè)計(jì)164.2傳感器模塊設(shè)計(jì)175系統(tǒng)分析與調(diào)試186結(jié)論與展望20致謝21參考文獻(xiàn) .22外文翻譯23附錄1電路圖24附錄2程序251緒論1.1課題的選題背景溫濕度和人類的生產(chǎn)、生活有著密切的關(guān)系，同時溫濕度在現(xiàn)代機(jī)械、電子、石油、化工等各類工業(yè)中等都起著重要的作用。并且隨著人們生活水平的提高，人們對自己的生存環(huán)境越來越關(guān)注。而空氣中溫濕度的變化也與人體的舒適度和情緒都有直接的影響，所以對溫度濕度的檢測及控制就非常有必要了。單片機(jī)是常用于控制的芯片，在工業(yè)檢測和控制、智能儀器儀表、機(jī)電一體化等方面都起著不可磨滅的作用，用其作為溫濕度控制系統(tǒng)的例子也很多。使用單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動控制，而且單片機(jī)易于學(xué)習(xí)掌握，性價比高。使用單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)，可以即時精確的反響溫濕度以及適度的變化。完成諸如加濕到一定的濕度等。在溫濕度上下限范圍內(nèi)保持合理溫濕度范圍等多種控制方式，對于大棚種植和花圃、花卉栽培等必須在某些特定環(huán)境安裝溫濕度裝置對其進(jìn)行監(jiān)控。本系統(tǒng)可以及時和精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化，可以在設(shè)定好的范圍內(nèi)進(jìn)行有效的控制。1.2課題研究的目的和意義討論一種測量溫濕度的簡單方法，并利用我們常用的電子元器件來組成簡單而實(shí)用的溫濕度檢測電路。在溫濕度檢測的根底上，簡單了討論溫濕度的控制問題，分析溫濕度調(diào)節(jié)的可行性以及怎么樣調(diào)節(jié)的問題。1.3本論文主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能是：1.實(shí)時檢測和顯示溫度和濕度。通過LCD1602實(shí)時地顯示傳感器DHT11檢測到的溫濕度值，并且固定時間2s檢測更新并且刷新LCD1602液晶屏一次。2.手動設(shè)置的報(bào)警閾值。是通過三個按鍵實(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)用價值。3.當(dāng)溫濕度超出閾值時能自動開啟相應(yīng)的繼電器驅(qū)動負(fù)載。通過小燈指示哪一路工作，以提醒用戶。閥值可以通過24C02存儲，實(shí)現(xiàn)斷電保存。4.系統(tǒng)主要可以應(yīng)用在需要智能控制溫濕度的場所，當(dāng)溫度超限通風(fēng)降溫；當(dāng)濕度超限可以抽濕。1.4系統(tǒng)的工作原理簡介總體來說，本次設(shè)計(jì)主要涉及了溫濕度的測量、顯示以及實(shí)現(xiàn)簡單控制。硬件方面有五個模塊，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DHT11檢測出當(dāng)前環(huán)境下的溫濕度，將所測數(shù)據(jù)交給STC單片機(jī)進(jìn)行分析和處理，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)動負(fù)載，因此無論溫度還是濕度超出范圍繼電器均可以驅(qū)動負(fù)載工作，及時啟用制冷片以及抽濕風(fēng)扇來有效的需要控制溫濕度的應(yīng)用場所內(nèi)的溫濕度。2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LCD1602實(shí)時地顯示傳感器DHT11檢測到的溫濕度值，閥值可以通過24C02存儲，實(shí)現(xiàn)斷電保存。過閥相應(yīng)的報(bào)警驅(qū)動。本研究設(shè)計(jì)的溫濕度控制器框圖如圖2-1所示。STCSTC89C52單片機(jī)按鍵輸入過閥報(bào)警1602LCD顯示DHT11溫濕度傳感器EPPROM溫濕度上限溫濕度數(shù)據(jù)圖2-1溫濕度控制器方框圖2.2方案選擇單片機(jī)的選擇方案選擇方案一：AT89C52是一種高性能低功耗的采用CMOS工藝制造的8位微控制器，擁有8KB的可編程的閃存〔Flashprogrammableanderasablereadonlymemory〕。該器件是根據(jù)ATMEL公司的高密度的固定存儲器技術(shù)生產(chǎn)的，此單片機(jī)的引腳和指令系統(tǒng)與80C31、87C51完全兼容。片上的閃存允許在系統(tǒng)內(nèi)再編程。由于在單片集成電路上包括了通用8位CPU和閃存,ATMELAT89C52成為強(qiáng)大的微控制器，它為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了高度靈活而又價格適宜的解決方案。方案二：STC89C52系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C52系列的完全兼容?！?〕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，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(yán)格要求的模塊，用STC時注意得加長延時，大約是AT的10—30倍就差不多，這一點(diǎn)自己調(diào)試就知道了?！?〕STC單片機(jī)對工作環(huán)境的要求比擬低，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肯定不行了，所以當(dāng)一個系統(tǒng)用STC單片機(jī)好用，但用AT的單片機(jī)不工作時，直接查最小系統(tǒng)，看單片機(jī)的供電是否正常。比擬這兩種方案，綜合考慮單片機(jī)的各局部資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源，經(jīng)過比照此次設(shè)計(jì)要求，選擇用STC系列芯片完成。實(shí)際操作起來比擬方便，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，且價格廉價，下載程序方便。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。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。測量范圍在—55℃~125℃，—10℃~85℃，誤差范圍在-\+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-\+2%RH。方案二：選用HIH-4000傳感器?？蓽y量相對濕度范圍在0%~100%RH。工作溫度范圍-40℃~85℃，0~100%RH非凝結(jié)，寬工作溫度范圍–40~85℃0~100%RH非凝結(jié)，寬工作溫度范圍–40~85℃0~100%RH非凝結(jié)，寬工作溫度范圍–40~85℃同樣選用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(dú)特的單線式接口方式。測量范圍在—55℃~125℃，—10℃~85℃，誤差范圍在-\+方案三：選用DHT11作為設(shè)計(jì)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。DHT11傳感器包括一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，并且可以直接與一個高性能8位單片機(jī)相連接，不用使用繁瑣的電路。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(diǎn)。DHT11的測量范圍20%~90%RH，0℃~50℃。測溫精度為-\+2℃，測濕精度為經(jīng)上述分析，方案一和方案二雖然精度更精確。卻稍顯復(fù)雜且造價相比方案三高。方案三即便不能實(shí)現(xiàn)方案一的高精度測量。卻也能滿足本次設(shè)計(jì)要求。且簡便易行?？煽糠€(wěn)定。具有超高的性價比。應(yīng)選擇方案三。2.2.3顯示器選擇方案方案一：選用12864液晶顯示屏。12864液晶顯示屏是128×64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可以顯示漢字及圖形，內(nèi)置有8192個中文漢字〔16X16點(diǎn)陣〕、128個字符〔8X16點(diǎn)陣〕及64X256點(diǎn)陣顯示RAM〔GDRAM〕?？膳c單片機(jī)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LCD1602液晶顯示屏。LCD1602是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符?！?6列2行〕。1602只能顯示字母、數(shù)字和符號能顯示16*2個字符，但存放器不止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。經(jīng)上述分析：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。但是1602液晶屏也能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求。網(wǎng)上買比擬廉價，最低的六塊錢左右。而12864液晶顯示屏最廉價的也要四十塊錢。從造價方面考慮，LCD1602是首要選擇。3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件概述此次的設(shè)計(jì)主要由五個大的模塊構(gòu)成，分別是主控模塊、LCD1602液晶顯示模塊、傳感器模塊、繼電器模塊以及閾值設(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，主要是用STC89C52芯片，用STC89C52芯片控制整個溫濕度系統(tǒng)的運(yùn)行，再利用單片機(jī)上各個針腳連接其他模塊，從而分別控制其他模塊，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能需要，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。同時可以通過三個按鍵上調(diào)或下調(diào)在液晶屏上調(diào)整溫濕度上下限值，該上下限值保存外外部24c02存儲器中，掉電不失。當(dāng)溫度或濕度值超過上限值或下限值時，報(bào)警信號點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈。該報(bào)警信號可以通過三極管驅(qū)動繼電器，以控制外部風(fēng)扇或制冷器工作。3.2主控模塊設(shè)計(jì)單片機(jī)的開展單片機(jī)的開展歷史并不長，它的產(chǎn)生和開展與計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和開展大體上同步，也經(jīng)歷了四個階段。第一階段〔1970-1974年〕：為4位單片機(jī)階段。這種單片機(jī)的特點(diǎn)是：價格廉價，控制能力強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O接口，有的根據(jù)不同用途還配有許多專用接口，有些甚至還包括A/D轉(zhuǎn)換，聲音合成的電路。豐富的I/O功能大大增強(qiáng)了4位單片機(jī)的控制能力，從而使外部設(shè)備接口電路極為簡單。4位單片機(jī)主要應(yīng)用于錄音機(jī)，攝像機(jī)，電視機(jī)，洗衣機(jī)，錄像機(jī)和電子玩具等產(chǎn)品中。第二階段〔1974-1978年〕：為低中檔8位單片機(jī)階段。它是8位單片機(jī)的早期產(chǎn)品，以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，這個系列的單片機(jī)在片內(nèi)集成8位CPU，并行I/O口，8位定時/計(jì)數(shù)器，RAM和ROM等，無串行接口，中斷處理較簡單，片內(nèi)RAM和ROM容量較小，且尋址范圍不大于4KB。第三階段〔1978-1983年〕：為高檔8位單片機(jī)階段。這類單片機(jī)是在低、中檔根底上開展起來的，其性能有明顯提高。以Intel公司MCS-51系列單片機(jī)為代表，在片內(nèi)增加了串行接口，有多級中斷處理系統(tǒng)，16位定時/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM、ROM容量增大，尋址范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。這類單片機(jī)功能強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣，是目前各類單片機(jī)中應(yīng)用最多的一種。第四階段〔1983年至今〕：為8位單片機(jī)穩(wěn)固開展階段及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。此階段主要特征是：一方面不斷完善高檔8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同用戶的需要；另一方面開展16位單片機(jī)、32位單片機(jī)及專用型單片機(jī)。16位單片機(jī)除了CPU為16位外，片內(nèi)RAM為232B,ROM為8KB,片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為8級，處理能力更強(qiáng)。近些年來，各個計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家已經(jīng)進(jìn)入更高性能的32位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段，32位單片機(jī)處理具有更高的集成度外，主振頻率已達(dá)20MHz，這使32位單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機(jī)快很多，性能比8位、16位單片機(jī)更加優(yōu)越。需要提到的是，單片機(jī)的開展雖然經(jīng)歷了4位、8位、16位各階段，但4位、8位、16位單片機(jī)仍各有其應(yīng)用領(lǐng)域，如4位單片機(jī)在一些簡單家用電器、高檔玩具中仍有應(yīng)用，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，16位單片機(jī)在比擬復(fù)雜的控制系統(tǒng)中才有應(yīng)用，32位單片機(jī)因控制領(lǐng)域?qū)λ囊蟛⒉皇制惹校?2位單片機(jī)在我國的應(yīng)用并不多。STC89C52單片機(jī)引腳介紹STC89C52單片機(jī)是一種8位微控制器，特點(diǎn)是低功耗、有高性能CMOS，同時內(nèi)置8K字節(jié)可編程Flash存儲器。芯片內(nèi)擁有十分靈巧的8位微處理器和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52單片機(jī)提供為許多較靈活、十分有效的解決方案，主要在工農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)中。STC89C52的標(biāo)準(zhǔn)功能如下：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O接口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量的中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種工作軟件，用來選擇節(jié)電模式。當(dāng)工作在空閑模式下，微處理器就會停止工作，允許隨機(jī)存儲器、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。在掉電的時候，隨機(jī)存儲器中的內(nèi)容會被保存起來，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)停止一切內(nèi)外部工作，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)，見圖3-1。圖3-1單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)RST：復(fù)位輸入，在高電平狀態(tài)時有效。當(dāng)單片機(jī)有脈沖信號時，在這個引腳加上持續(xù)時間超過2個機(jī)器周期的高電平狀態(tài)時，就可以完成復(fù)位操作。一般在正常運(yùn)行狀態(tài)時，此引腳應(yīng)該是低電平狀態(tài)。PSEN：片外程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)單片機(jī)在讀片外程序存儲器時，這個引腳的讀片外部程序存儲器選通信號應(yīng)該是負(fù)跳沿脈沖。此引腳接外部程序存儲的OE端時，訪問外部RAM，PSEN信號是處在無效狀態(tài)。EA/VPP：為訪問外部程序存儲器允許控制端。當(dāng)EA的引腳接入低電平時，對程序存儲器的操作，只能是讀取外部程序存儲器中的數(shù)據(jù)，所尋地址的范圍是為0000H到FFFFH。如果需要執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接入高電平。P0口：8位，漏極開路的雙向I/O口。當(dāng)89C52擴(kuò)展外部存儲器及I/O接口芯片時，P0口作為地址總線及數(shù)據(jù)總線的分時復(fù)用端口。P0口也可以作為通用的I/O口使用，但需加上拉電阻，這時為準(zhǔn)雙向口。當(dāng)P0口用來做普通的I/O接口輸入時，應(yīng)該先向該端口的輸出鎖存器寫1。P0口可以用來驅(qū)動8個LS型的TTL負(fù)載。P1口：8位，準(zhǔn)雙向的輸入輸出接口，它的內(nèi)部中有上拉電阻。P1口是專門為用戶使用的準(zhǔn)雙向I/O口，當(dāng)用來做普通的I/O口輸入時，應(yīng)該首先向端口的輸出鎖存器寫入1。P1口可以用來驅(qū)動4個LS型的TTL負(fù)載。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入(P1.0/T2)和時器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入(P1.1/T2EX)，具體如下表2-1所示。當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行Flash固化編程時，P1口同時接收低8位地址。P2口：8位，準(zhǔn)雙向的輸入輸出接口，它的內(nèi)部中有上拉電阻。當(dāng)89C52擴(kuò)展外部存儲器及I/O接口時，P2口可輸出高8位地址。P2口也可作為普通的I/O口使用，當(dāng)用來做普通的I/O口輸入時，應(yīng)該首先向端口的輸出鎖存器寫入1。P2口也可以用來驅(qū)動4個LS型的TTL負(fù)載。P3口：8位，準(zhǔn)雙向的輸入輸出接口，它的內(nèi)部中也有上拉電阻。P3口可以用來做為常用的I/O口，當(dāng)作為通用的I/O口輸入時，應(yīng)該首先向端口的輸出鎖存器寫入1。P3口也可以用來驅(qū)動4個LS型的TTL負(fù)載。P3口還能向用戶提供一些第二功能。P3口也可以用來作為STC89C52的一些特殊功能的接口，如下表2-2所示。當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行Flash固化編程時，P3口同時也接收一些外部控制信號。ALE/PROG：在芯片訪問外部存儲器時，有時候需要對地址或者數(shù)據(jù)進(jìn)行所存操作，該引腳的功能正是與鎖存相對應(yīng)，在軟件編程方面也可以利用該功能進(jìn)行便捷的操作。當(dāng)單片機(jī)進(jìn)行Flash固化編程時，此引腳對于輸入編程脈沖有作用。時鐘引腳XTAL1：反向振蕩放大器的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如圖3-2所示，STC89C52單片機(jī)有一個反相放大器，用來構(gòu)成內(nèi)部振蕩器，一般會選石英晶體振蕩器作為外接振蕩源。此電路在加電過后會在XTAL2引腳上產(chǎn)生一個正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由外接的石英晶振的頻率決定。電路中的兩個電容C1、C2的作用有兩個：一是用來幫助振蕩器起振，二是用來微調(diào)晶體振蕩器的頻率。電容C1、C2的典型值為30pF。圖3-2振蕩器原理圖VCC：接+5V電源。GND：接地。3.3DHT11傳感器模塊設(shè)計(jì)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)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。DHT11數(shù)字溫濕度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(diǎn)。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在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)用場合的最正確選那么。產(chǎn)品為4DHT11傳感器實(shí)物圖如下列圖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3~5.5V。Pin2：〔DATA〕，串行數(shù)據(jù)，單總線。Pin3:〔NC〕，空腳，懸浮放置。Pin4〔VDD〕，接地端，電源負(fù)極?！?〕傳感器性能說明表3-1表3-1傳感器性能說明表參數(shù)條件MinTypMax單位濕度分辨率111%RH8Bit重復(fù)性±1%RH精度25±4%RH0－50±5%RH互換性可完全互換量程范圍03090%RH252090%RH502080%RH響應(yīng)時間1/e(63%)25℃，1m/s空續(xù)表3-1續(xù)表3-161015S遲滯±1%RH長期穩(wěn)定性典型值±1%RH/yr溫度分辨率111℃888Bit重復(fù)性±1℃精度±1±2℃量程范圍050℃響應(yīng)時間1/e(63%)630S〔3〕接口說明：當(dāng)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(shí)際情況使用適宜的上拉電阻。如下列圖圖3-4DHT11典型應(yīng)用電路〔4〕數(shù)據(jù)幀的描述：DATA是用于單片機(jī)與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間一般在4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)局部和整數(shù)局部,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)局部用于以后擴(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,數(shù)據(jù)的高位先出。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(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?！?〕DHT11電氣特性〔表3-2〕：VDD=5V，T=25℃表3-2DHT11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DHT11傳感器模塊電路設(shè)計(jì)DHT11傳感器連接STC89C51系列單片機(jī)相比照擬簡單。單片機(jī)的P2.0口用來發(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(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圖3-5DHT11電路原理圖3.4液晶顯示模塊設(shè)計(jì)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?！?6列2行〕。液晶模塊應(yīng)用廣泛，如在計(jì)算器、萬用表、電子表等等很多我們家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在這次設(shè)計(jì)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：液晶顯示器的每一個點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而且不會閃爍。液晶顯示器都是數(shù)字式的，相比使用LED數(shù)碼管的情況下，LCD1602與單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。一般1602字符型液晶顯示器如圖3-6所示:圖3-61602液晶顯示器〔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為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影〞，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。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7～14腳：D0～D7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。液晶顯示模塊電路原理圖本次設(shè)計(jì)的1602屏幕電路連接如圖3-7所示:[鍵入文檔的引述或關(guān)注點(diǎn)的摘要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置?？墒褂谩拔谋究蚬ぞ擗曔x項(xiàng)卡更改重要引述文本框的格式。][鍵入文檔的引述或關(guān)注點(diǎn)的摘要。您可將文本框放置在文檔中的任何位置?？墒褂谩拔谋究蚬ぞ擗曔x項(xiàng)卡更改重要引述文本框的格式。]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，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，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(diǎn)與靜觸點(diǎn)〔常開觸點(diǎn)〕吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)〔常閉觸點(diǎn)〕釋放。這樣吸合、釋放，從而到達(dá)了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉〞觸點(diǎn)，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(diǎn)，稱為“常開觸點(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。電路中繼電器通過PNP型三極管驅(qū)動，當(dāng)閥值超過設(shè)定時，單片時機(jī)由高電平跳變成低電平，三極管導(dǎo)通繼電器吸合，繼電器起開關(guān)作用，可以驅(qū)動負(fù)載。硬件電路如圖3-8所示：圖3-8繼電器電路圖3.6閥值設(shè)定模塊溫濕度閾值存儲在EPPROM芯片24C02中，并可以通過K1—K3按鍵調(diào)節(jié)并保存，其中K1為進(jìn)入調(diào)整溫濕度上下限，K2為溫濕度增加，K3為溫濕度減少，。24C02是IIC芯片，其電路如圖3-9所示：圖3-924C02的芯片引腳圖芯片在低壓的工業(yè)與商業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行了最優(yōu)化。AT24C01的封裝為8腳PDIP、8腳JEDECSOIC、8腳TSSOP，通過2線制串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。另外,整個系列有2.7V(2.7V至5.5V)和1.8V(1.8V至5.5V)兩個版本。設(shè)備操作：CLOCK和DATA變化：SDA管腳通常外都要拉高。SDA管腳上的數(shù)據(jù)只能在SCL低期間改變。數(shù)據(jù)在SCL高期間改變定義為一個開始或停止信號。開始狀態(tài)：在任何操作之前必須有一個開始信號在SCL為高時SDA上產(chǎn)生一個下降沿。停止?fàn)顟B(tài)：SCL為高時SDA產(chǎn)生一個上升沿是停止信號，停止信號后將停止所有通信。在一個讀的序列之后，停止信號將讓EPPROM進(jìn)入備用電源模式。4系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)在對我們所要設(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，對整個設(shè)方案分模塊，逐個模塊實(shí)現(xiàn)其功能，最終把各個子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。主程序首先要對整個系統(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：開始初始化延時溫濕度測量開始初始化延時溫濕度測量單片機(jī)接收數(shù)據(jù)1602顯示溫度高于上限？溫度低下限?濕度高上限？降溫升溫降濕濕度低下限？加濕不調(diào)節(jié)YYYYNNNN4.1液晶顯示模塊設(shè)計(jì)液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，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，那么此指令