【正文】 14P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40傳感器與檢測技術(shù)課程設計 7 本次設計所使用的單片機如圖 所示。 STC89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 STC89C52 單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。 STC89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線。 STC89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性 1）兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 2） 8k 可反復擦寫 (1000 次） Flash ROM 3） 32 個雙向 I/O 口 4） 256x8bit 內(nèi)部 RAM 5） 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 6）時鐘頻率 024MHz 7） 2 個串行中斷 8）可編程 UART 串行通道 9） 2 個外部 中斷源 10）共 8 個中斷源 11） 2 個讀寫中斷口線 12） 3 級加密位 13）低功耗空閑和掉電模式 14）軟件設置睡眠和喚醒功能 引腳簡介： （ 1） VCC（ 40 腳），接＋ 5V 電源正端 GND（ 20 腳），接＋ 5V 電源地端 （ 2） XTAL1（ 19 腳），接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端。當采用外部振蕩器時，此引腳應接地。 XTAL2（ 18 腳），接外部晶 振的另一個引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和內(nèi)部時鐘電路的輸入端。當采用外部振蕩器時，此腳接外部振蕩傳感器與檢測技術(shù)課程設計 8 器的輸出端。 （ 3）控制信號線 RESET（ 9 腳）：復位信號輸入端，復位 /掉電時內(nèi)部 RAM 的備用電源輸入端。 ALE（ 30 腳）：地址鎖存允許 /編程脈沖輸入，用 ALE 鎖存從 P0 口輸出的低 8 位地址。在對片內(nèi) EPROM 編程時，編程脈沖由此輸入。 PSEN（ 29 腳）：外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。 EA（ 31 腳）：訪問外部存儲器允許 /編程電壓輸入。 EA 為高電平時，訪問內(nèi)部存儲器； 低電平時，訪問外部存儲器。 DHT11 濕度檢測模塊 圖 DHT11濕度模塊 檢測模塊如圖 所示 。 濕度檢測模塊選擇思路 要對當前環(huán)境濕度進行檢測，并且需要和單片機結(jié)合，最好便是用傳感器來檢測環(huán)境濕度，通過單片機進行數(shù)據(jù)處理后顯示出來。傳感器的選擇需要精度高，而且便于單片機控制。 濕度模塊 本次設計使用 DHT11 濕度傳感器。 DHT11 濕度模塊， 是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(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 位單片機相連接。因此該產(chǎn)品VCC1IO2NC3GND4U1 DHT11R2GNDVCCDHT傳感器與檢測技術(shù)課程設計 9 具有品質(zhì)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進行校準。校準系數(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。 引腳說明 ： （ 1） Pin1： (VDD)，電源引腳，供電電壓為 。 （ 2） Pin2：（ DATA），串行數(shù)據(jù)，單總線。 （ 3） Pin3:（ NC），空腳，懸浮。 （ 4） Pin4（ VDD），接地端，電源負極。 液晶顯示模塊 圖 液晶模塊 本系統(tǒng)顯示采用了工業(yè)字符型液晶模塊 1602，如圖 所示?？娠@示 2 行16 個字符，能方便顯示英文字母大小寫、阿拉伯數(shù)字、常用符號等。通過自定義還可顯示簡單的漢字。本液晶模塊的電路的連接圖如圖 33 所示，第 1 腳和第2 腳分別接到了電路的 GND 和 VCC，這 2 個腳是液晶工作的電源輸入腳。第 3 腳通過一個 10K 的電位器連接到地端，可通過調(diào)節(jié)該電位器來調(diào)節(jié)液晶的對比度。第 4 腳是液晶的寄存器控制腳，接到了單片機的 P12 腳上。第 5 腳是液晶的讀寫控制腳，接到了單片機的 P13 腳上。第 6 腳是液晶的使能腳，接到了單片機的P14 腳上。 第 7 腳到第 14 腳是液晶的數(shù)據(jù) /地址 8 位總線，接到了單片機的 P0口上。最后第 15 腳和第 16 腳是液晶的背光電源腳，直接連接系統(tǒng) VCC 和 GND。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： （ 1）顯示容量 :16 2 個字符 GNDGNDVCCVCCRSRWEND0D1D2D3D4D5D6D7R1103GNDVSS1VCC2VO3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K16LCD 1602LCD11602傳感器與檢測技術(shù)課程設計 10 （ 2）芯片工作電壓 :— （ 3）工作電流 :() （ 4）模塊最佳工作電壓 : （ 5）字符尺寸 : (W H)mm 引腳說明： （ 1） VSS ：接地 （ 2） VDD：接 5V 正電源 （ 3） VL： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整的端口，對比度的強弱由接電源的不同決定，對比度的調(diào)整可以通過一個 10k 的電位器 （ 4） RS： RS 是寄存器選擇 （ 5） R/W： R / W 的讀和寫信號線，高水平低的讀操作，寫操作 （ 6） E：使能端 E，當 E 端由 1 至 0 時，液晶模塊中的命令開始被運行 （ 7） 至（ 14） D0D7：位雙向數(shù)據(jù)線 （ 15） BLA：背光源正極 （ 16） BLK：背光源負極 報警模塊 圖 蜂鳴器模塊 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 ， 廣泛應用于 計算機 、打印機、復印機、報警器、 電子玩具 、汽車電子設備、電話機、 定時器 等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲 器件 。 報警電路的要求是電路器件簡單，易于控制。所以報警模塊選擇單片機設計中最常使用的有源蜂鳴器。本設計利用單片機的 I/O 控制三極管的開關(guān)狀態(tài)，進而達到控制蜂鳴器的報警。 Q18550GNDVCCBEEP1BEEP傳感器與檢測技術(shù)課程設計 11 由于蜂鳴器工作時，需要的電流比較大，單片機的 IO 口輸出的電流又比較小，所以這里利用三極管的開關(guān)管功能來控制蜂鳴器發(fā)音，本設計選用的三極管型號是 PNP 三極管 S8550，而且本設計選用的蜂鳴器屬于有 源蜂鳴器，即在蜂鳴器內(nèi)部已經(jīng)內(nèi)置了震蕩電路，單片機無需連續(xù)發(fā)出高低電平來驅(qū)動它，而只要輸出高（或低）電平即可，這大大簡化了單片機程序的設計。由于選用的是 PNP型而單片機上電 IO 口默認是高電平的，所以上電時蜂鳴器是不會發(fā)出鳴叫的。 按鍵輸入模塊 圖 按鍵輸入模塊 在單片機應用中鍵盤用得最多的形式是獨立鍵盤及矩陣鍵盤。它們各有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復雜 得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。 本設計中由于采用的按鍵數(shù)量較少，只有 3 個按鍵，分別是“設置”、“減”、“加”，故采用了獨立鍵盤的方式。 電路的排版連線設計 電路元器件的排版和連線影響到電路的美觀和功能的實現(xiàn)，本設計采用protel 軟件進行排版設計。 制作流程：（ 1）將生成的 pcb 圖打??； （ 2）按照打印的圖紙在板子上進行刻錄聯(lián)系； （ 3）將刻錄的連線部分用錫進行覆蓋； （ 4）用蝕銅液把多余的銅腐蝕掉； K1K2K3GNDKEY2KEY3KEY1傳感器與檢測技術(shù)課程設計 12 （ 5）打孔，焊接。 4 軟件設計 總程序流程圖 圖 程序流程圖 程序流程圖實現(xiàn)步驟： 本系統(tǒng)的軟件流程圖如圖 ，最開始先進行液晶的初始化，包括液晶功能初始化和液晶顯示內(nèi)容初始化，接著就開始進行溫濕度的檢測，然后判斷讀取到的溫濕度是否在報警的范圍之內(nèi)，如果超出范圍，則蜂鳴器鳴叫，且對應的指示燈亮。檢測完溫濕度數(shù)據(jù)后，就判斷是否有按鍵被按下（第一個），有的話，傳感器與檢測技術(shù)課程設計 13 則進入了報警范圍設置界面，否則進行一段時間的延時后，就進入下一個循環(huán)，從新檢測溫濕度數(shù)據(jù)。 溫濕度 DHT11 程序 圖 溫濕度 DHT11程序流程圖 該軟件部分的實現(xiàn)步驟為： （ 1） DHT11 發(fā)出讀取命令，讀取濕度和溫度數(shù)據(jù)以及校驗和； （ 2）檢測數(shù)據(jù)是否出錯； （ 3）若數(shù)據(jù)出錯，則丟棄當前數(shù)據(jù)；若數(shù)據(jù)符合，則數(shù)據(jù)被采用，進行下一個程序。 傳感器與檢測技術(shù)課程設計 14 LCD1602 液晶程序 圖 LCD1602液晶程序 該程序的實現(xiàn)步驟為： （ 1）液晶進行初始化后，對行列坐標進行定位； （ 2）顯示一個字符； （ 3）數(shù)據(jù)是否顯示完成，若否，則重新顯示字符；若是，則進行下一個程序。 程序設計 利用 C51 語言進行編程可以把程序進行模塊化編寫，然后在主函數(shù)里進行調(diào)用即可，這樣分工明確，框架清晰，給人一目了然的感覺。程序詳見附錄一。 串口通信 串口程序如附錄三所示 。 單片機要與計算機通信，必須通過 MAX232（或其他）芯片。這是因為計算傳感器與檢測技術(shù)課程設計 15 機串口上的電平執(zhí)行的是 RS232 標準，它定義的高低電平和單片機的 TTL 邏輯電平不兼容。而 MAX232 芯片加上幾個電解電容，能完成電壓 的加倍和反相，實現(xiàn) TTL 電平和 RS232 電平的轉(zhuǎn)換。單片機的串行口 TXD 與 MAX232 的一組電平轉(zhuǎn)換器的 TTL 輸入端（管腳 12）相連，經(jīng)過 MAX232 轉(zhuǎn)換后， RS232 標準輸出端（管腳 14）輸出的信號進入計算機串口的 RXD。同樣計算機串口的 TXD 與 MAX232 的RS232 標準輸入端（管腳 13）相連，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后，由 TTL 輸出端（管腳 11）輸出到單片機的 RXD 上 DHT11 的供電電壓為 3－ 。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加 一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 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 ,當前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下 :一次完整的數(shù)據(jù)傳輸 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) +8bit 校驗和用戶 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 ,等待主機開始信號結(jié)束后 ,DHT11 發(fā)送響應信號 ,送出 40bit 的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號采集 ,用戶可選擇