【正文】 數(shù)字模塊采集技術(shù)，具 有很高的穩(wěn)定性和可靠性， DHT11傳感器內(nèi)含一個(gè) NTC 測(cè)溫和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè) 8 位的高性能單片機(jī)相連接，在精確的濕度校驗(yàn)室中 DHT11 傳感器進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)，以程序的形式校準(zhǔn)系數(shù)儲(chǔ)存在0TP內(nèi)存中，檢測(cè)信號(hào)的時(shí)候，在處理過(guò)程中傳感器內(nèi)部要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)，采用單線制的串行接口，使系統(tǒng)集成可以有較低的功耗，而且更加簡(jiǎn)單快速，信號(hào)傳輸距離超過(guò) 20 米，作為一個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 具有響應(yīng)快速、抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，它的性能指標(biāo)如下：濕度測(cè)量范圍為 20％～ 95％ RH；濕度測(cè)量精度為177。 5％RH；溫度測(cè)量 范圍為 0～ 50 ℃，溫度測(cè)量精度為177。 2℃，工作電壓 3． 0～ 5． 5 V，相應(yīng)時(shí)間 5S， DHT1l 采用 4 針單排引腳封裝 , 傳感器通電后，需要等待 1s，這是因?yàn)橐竭^(guò)不穩(wěn)定的狀態(tài)，在此期間不需發(fā)送指令 ,電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波 [7]。傳感器應(yīng)用電路：圖 。實(shí)物圖：圖 圖 傳感器電路 4 圖 dht1 實(shí)物圖 串行接口 (單線雙向 ) 采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ,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。 通訊過(guò)程如圖 圖 通訊過(guò)程 總線空閑狀態(tài)為高電平的時(shí)候主機(jī)把總線拉低等待 DHT11響應(yīng) , DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)，主機(jī)必須把總線拉低，至少大于 18ms。 DHT11一旦接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)，接著就等待開(kāi)始信號(hào)的結(jié)束 ,然后發(fā)送 80us的低電平響應(yīng)信號(hào)，要讀取 DHT11的響應(yīng)信號(hào) ,必須等待開(kāi)始信號(hào)的結(jié)束，并延時(shí)等待 2040us后才能夠接受，主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后 ,這時(shí)候就可輸出高電平或切換到輸入模式 ,接著總線由上拉電阻拉高。 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)的時(shí)候總線為低電平 ,DHT11把總線拉高 80us之前 ,必須等到響應(yīng)信號(hào)發(fā)送，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) ,每一 bit數(shù)據(jù)都以 50us低電平時(shí)隙開(kāi)始 ,數(shù)據(jù)位是 0或 1是由高電平的長(zhǎng)或短來(lái)決定。假如響應(yīng)信號(hào)的讀取為高電平 ,但是 DHT11無(wú)響應(yīng)響應(yīng) ,這時(shí)候說(shuō)明路線可能連接不正常，當(dāng)最后一 bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后， DHT11把總線拉低 50us,接著總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 數(shù)字 0信號(hào)表示方法如圖 圖 數(shù)字 0 信號(hào)表示方法 5 數(shù)字 1信號(hào)表 示方法 .如圖 ： 圖 信號(hào) 1 表示方法 顯示器件： lcd1602 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。 液晶顯示的分類(lèi)方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（ Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（ Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（ Active Matrix）三種。點(diǎn)陣圖形式液晶由 M N個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8列對(duì)應(yīng) 1字節(jié)的 8位，即每 行由 16 字節(jié)，共 16 8=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 64 16個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H—— 00FH 的 16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H）=00H，（ 002H） =00H，??（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線和 8條暗線組成的虛 線。這就是 LCD顯示的基本原理。 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的 漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5??右邊為 6??根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)??直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個(gè)完整漢字。 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的 1602 6 字符型液晶顯示 器為例，介紹其用法。一般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 所示： 圖 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖 ： 圖 1602LCD 尺寸圖 圖 1602 基本參數(shù) 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量： 16 2個(gè)字符 芯片工作電壓： — 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： （ W H） mm 顯示部分采用 SMC 1602 液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，其主要技術(shù)參為：表 1 所示。信號(hào)說(shuō)明為表 2 所示 . 7 表 1 液晶屏技術(shù)指標(biāo) 顯示容量： 16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓： ~ 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： （ WXH） mm 表 2 信號(hào)說(shuō) 明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇端 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLA 背光源負(fù)極 8 第三章 硬件電路圖的設(shè)計(jì) 報(bào)警電路 微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全起見(jiàn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)，都設(shè)定有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便于提醒操作人員注意，或者采取緊急措施，本設(shè)計(jì)采用把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、標(biāo)度變換、數(shù)字濾波之后，與該參數(shù)上下限與給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示。 本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。如圖 所示。蜂鳴器額定電流≤ 30Ma,而對(duì)于STC89C52 單片機(jī)， P1口的灌電流為 15mA,由此可見(jiàn)，僅靠單片機(jī)的 P3 口電流是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機(jī)的功率更小，所以使用 PNP型晶體管 ,當(dāng)外部環(huán)境的溫度或者濕度超過(guò)預(yù)設(shè)值的時(shí)候，基級(jí)變?yōu)榈碗娖剑澍Q器導(dǎo)通鳴叫。 圖 報(bào)警電路 晶振電路 單片機(jī)系統(tǒng)都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)中晶振的作用非常大，全稱叫做晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生所需時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度就會(huì)越快，單片機(jī)的一切指令執(zhí)行都是建 立在單片機(jī)晶振所提供的時(shí)鐘頻率。在通常的工作條件下，普通的晶振頻率的絕對(duì)精度可以達(dá)到百萬(wàn)分之五十，高級(jí)晶振精度更高，有些晶振還可以由外加的電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓榨振蕩器，在共振的狀態(tài)下晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體工作，以提供 9 穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供及本周的時(shí)鐘信號(hào)，通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，以便于各部分保持同步，有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而是通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率，可以用于同一個(gè)晶 振項(xiàng)鏈的不同鎖相環(huán)來(lái)提供的。單片機(jī) STC89C52 的晶振電路采用無(wú)源晶振，微調(diào)電容取 33uf。圖 即為晶振電路。 圖 晶振電路 3. 3 顯示電路 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生，它已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)器件，比方在計(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(zhuān)用符號(hào)和圖形。顯示模塊選用 1602 字符型液晶模塊，它是目前工控系統(tǒng)中使用最廣泛的液晶屏之一，由于它顯示的質(zhì)量高 ，電路圖如圖 所示， 1602 字符型液晶模塊是點(diǎn)陣型液晶，驅(qū)動(dòng)方便，經(jīng)過(guò)編程后顯示內(nèi)容多樣 化。 圖 lcd1602顯示電路 10 傳感器電路 DHT11是數(shù)字型溫濕度傳感器，可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的當(dāng)前環(huán)境溫濕度，DHT11采用的是單總線通信，因此只需將單片機(jī)的一個(gè) I／ O端口與 DHT11的通信接口連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳送，相對(duì)于其他電路來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。如圖 ： DATA1234J1VCCDATA 圖 傳感器電路 復(fù)位電路 本次設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位，而 51 單片機(jī)采用的都是高電平復(fù)位，當(dāng) RST 引腳上出現(xiàn)了兩個(gè)周期以上的高電平就會(huì)觸發(fā)內(nèi)部復(fù)位，如圖 所示： 圖 復(fù)位電路 11 總體電路 總體電路圖如圖 所示： 圖 總體電路圖 12 13 第四章 軟件部分設(shè)計(jì) 程序流程圖 開(kāi)始 通訊復(fù)位 啟動(dòng)傳輸 定時(shí)器初始化 寫(xiě)濕度指令 成功 OK=1 失敗 ERROR=1 讀濕度值 成功 OK=1 失敗 ERROR=1 寫(xiě)溫度指令 成功 OK=1 失敗 ERROR=1 讀溫度值 成功 OK=1 失敗 ERROR=1 ERROR=1? Y 數(shù)據(jù)處理 顯示處理 通訊復(fù)位 啟動(dòng)傳輸 N 定時(shí)器時(shí)間到 中斷其它程序 設(shè)置初始值 刷新 lcd 回到中斷點(diǎn) 14 總 結(jié) 大學(xué)的學(xué)習(xí)中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與社會(huì)實(shí)踐的很好鍛煉，從最初的選題，開(kāi)題構(gòu)思，繪圖，編程，仿真直到完成設(shè)計(jì)，這中間，查找資料，老師指導(dǎo)，同學(xué)交流，編寫(xiě)調(diào)試程序，以及硬件焊接，每一個(gè)過(guò)程都是一次成長(zhǎng)和對(duì)自己的一次的檢驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的溫濕度設(shè)計(jì)，包括硬件電路和軟件兩部分。設(shè)計(jì)初對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用并不是很了解，本科學(xué)習(xí)中初步接觸過(guò) C語(yǔ)言，由于本次設(shè)計(jì)需要硬件和軟件兩部分，因此我是從軟件部分先開(kāi)始的，然后才開(kāi)始硬件電路的設(shè)計(jì)，但是由于軟件 的不完美影響了硬件電路設(shè)計(jì)的不是很美觀。 在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，我基本是一步步開(kāi)始學(xué)起的，在學(xué)習(xí)中遇到很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)同學(xué)的指點(diǎn)和討論，我學(xué)到了很多編程技巧，同時(shí)也掌握了一些編程思想。由于原器件的局限性，硬件電路不是很美觀，但是這并不影響結(jié)果，再畫(huà)原理圖的過(guò)程中我又進(jìn)一步掌握了 proteus 的基本應(yīng)用，并有了較為深入的了解。由于電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，所以并沒(méi)有涉及 PCB板，直接手動(dòng)焊接完成電路。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)于主要芯片 STC89C52有了基本的了解，并且對(duì) DHT11 傳感器有了切實(shí)的了解何在實(shí)際中的應(yīng)用有了深刻的認(rèn)識(shí) ?；菊莆樟嗽撔酒幕竟δ?。經(jīng)過(guò)軟件在硬件電路的時(shí)候，基本功能均能實(shí)現(xiàn)，如果把手放在傳感器