【正文】 復(fù)位，也可實現(xiàn)人工手動復(fù)位。當(dāng)剛開始打開電源時，電容C1相當(dāng)于短路，單片機RST腳短時間內(nèi)處于高電平，從而使單片機復(fù)位；同樣，當(dāng)SW鍵按下時，RST腳同樣為高電平，可以使單片機正常復(fù)位。以上三部分電路構(gòu)成了一個最小的單片機系統(tǒng)。 最小系統(tǒng)電路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 測元件，并與一個 高性能 8 位單片機相 連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快應(yīng)、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度校驗室中進(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)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， 使成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品 為 4 針單排引腳裝。 連接方便。 DHT11工作原理由于采用DHT數(shù)字溫濕度傳感器，電路不用考慮A/D轉(zhuǎn)換。 DHT11與單片機的連接DHT11溫濕度傳感器性能說明： DHT11溫濕度傳感器性能DHT11的數(shù)據(jù)讀?。?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(dāng)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) +8bit校驗和。數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(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。 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(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。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(jìn)行溫濕度采集，采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 　總線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，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(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號。主機發(fā)送開始信號結(jié)束后，延時等待2040us后，讀取DHT11的響應(yīng)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。　 總信號表示方法總線為低電平，說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號后，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低電平時隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。格式見下面圖示。如果讀取響應(yīng)信號為高電平，則DHT11沒有響應(yīng)，請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)?！? 數(shù)字0信號表示方法 　　 數(shù)字1信號表示方法L6203是專用驅(qū)動集成電路，屬于 H橋集成電路，其輸出電流為2A，最高電流5A，最高工作電壓48V，最高頻率100KHZ，可以驅(qū)動感性負(fù)載，如大功率直流電機，步進(jìn)電機，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機控制。當(dāng)驅(qū)動直流電機時，可以直接控制步進(jìn)電機，并可以實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。為了避免電機對單片機的干擾，可對模塊加入光耦，進(jìn)行光電隔離，從而使系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠的工作。 L6203的管腳圖 L6203的內(nèi)部框圖 電機驅(qū)動的原理圖 顯示電路設(shè)計顯示部分采用LCD12864作為顯示器件。LCD12864采用標(biāo)準(zhǔn)的20腳（有背光帶字庫），各引腳接口說明如表41所示。表41 LCD12864引腳說明128X64HZ 引腳說明引腳號引腳名稱方向功能說明1VSS模塊的電源地2VDD模塊的電源正端3V0LCD驅(qū)動電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號；串行的同步時鐘7~14DB0~DB7H/L數(shù)據(jù)0~數(shù)據(jù)715PSBH/L并/串行接口選擇：H并行；L串行16NC空腳17/RETH/L復(fù)位 低電平有效18NC空腳19LED_A（LED+5V）背光源正極20LED_K（LEDOV）背光源負(fù)極邏輯工作電壓(VDD)：～電源地(GND)：0V工作溫度(Ta)：10℃ ～60℃(常溫) / 20℃～70℃（寬溫）其中，VL為液晶顯示器對比度調(diào)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(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。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)。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。D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。，其中，RT1電位器用來調(diào)節(jié)LCD的對比度，該對比度必須在LCD正常工作的時候調(diào)節(jié)到一個合適值。 LCD12864電路原理圖時鐘電路是利用單片機STC89C52控制串行實時時鐘芯片DS1302構(gòu)成的，實現(xiàn)計時的功能。時鐘芯片DS1302帶有后備電池，具備對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力，保證電路斷電后仍保存時間和數(shù)據(jù)信息，這些優(yōu)點解決了目前常用實時時鐘計時不可靠等缺點。時鐘芯片DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，可以通過串行接口與單片機進(jìn)行通信。實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、星期、月、年的信息，每個月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過AM/PM標(biāo)志位決定采用24或12小時時間格式。DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需三根I/O線：復(fù)位（RST）、I/O數(shù)據(jù)線、串行時鐘（SCLK）。時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時鐘信息時，功耗小于1mW。 DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 時鐘電路 光電開關(guān)電路設(shè)計 光電開關(guān)電路是利用光電反射傳感器ST178來控制的。當(dāng)檢測到黑色帶時，輸出低電平電機轉(zhuǎn)動即窗戶運動，當(dāng)檢測到白色帶時，輸出高電平電機停止轉(zhuǎn)動即窗戶停止運動。、ST178的底視圖和內(nèi)部電路如下圖： ST178的底視圖和內(nèi)部電路、ST178的特點1．采用高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。 2．檢測距離可調(diào)整范圍大，410mm可用。3．采用非接觸檢測方式。本設(shè)計的按鍵主要是用來設(shè)定開關(guān)窗的時間和是否要根據(jù)溫濕度情況和設(shè)定時間的情況來開關(guān)窗。第5章 軟件設(shè)計 主程序流程圖本系統(tǒng)的MCU使用了ATMEL公司的低功耗單片機STC89C52。主程序中僅完成了系統(tǒng)的初始化和開始的顯示部分，然后就進(jìn)入待機模式。其他功能模塊都在中斷服務(wù)子程序中完成。當(dāng)產(chǎn)生中斷時，MCU被喚醒并執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，從中斷子程序返回后，系統(tǒng)又進(jìn)入到待機模式，并關(guān)閉顯示設(shè)備，節(jié)省電量。整個程序的設(shè)計使系統(tǒng)在絕大多數(shù)時間都處于最低功耗狀態(tài)。整個程序用全部用C 語言編寫，使用模塊化的設(shè)計方法，把各個模塊相關(guān)的程序放在一個文件中，便于分塊調(diào)試和管理，縮短了調(diào)試周期，增加了程序的可移植性和可剪裁性。在主程序中，首先關(guān)閉了看門狗和總中斷，避免了在初始化過程中看門狗或其他中斷導(dǎo)致單片機復(fù)位，使初始化無法完成。初始化過程分模塊進(jìn)行，增加了程序的可讀性，而已便于分塊調(diào)試，縮短了調(diào)試周期。整個系統(tǒng)軟件需要對溫度傳感器DHT1報警器、窗戶控制系統(tǒng)進(jìn)行管理。溫度傳感器DHT11為數(shù)字式溫度傳感器，直接與單片機的串口連接來讀取溫度。以上所有模塊均在主程序中完成初始化過程，系統(tǒng)流程圖如圖51所示。系統(tǒng)初始化中斷初始化溫濕度數(shù)據(jù)讀取有異常？處理N開始結(jié)束 主程序流程圖 各部分子程序DHT11子程序是結(jié)合它的用戶使用資料編寫，主要完成的是初始化DHT11，從DHT11中讀出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，向DHT11中寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，配置DHT11包括警報溫度的上限和下限、溫度轉(zhuǎn)換的精度，讀出Scrachpad存儲器中的九個字節(jié)的數(shù)據(jù)，讀出Rom中的64位Code值，對讀出的Scrachpad數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗，然后根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)得到測量出的十進(jìn)制溫度值。初始化ROM指令讀取溫濕度Y儲存溫度N結(jié)束CRC校驗 DHT11數(shù)據(jù)的CRC校驗。為了解決單總線串行傳輸數(shù)據(jù)可能引起的錯誤，DHT11內(nèi)部具有產(chǎn)生CRC校驗碼電路，這樣編程時可以通過對讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗碼，并用這個校驗碼和獲得的數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)比較，若兩者相同則證明數(shù)據(jù)傳送沒有錯誤，從而驗證通信過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，使采集溫度信號的可靠性得到保證。 CRC檢驗的求法。M為一個k位長的信息幀。P為n+1位預(yù)先確定的用來生成校驗碼的二進(jìn)制序列其最高位和最低位必須為1，DS18B20中使用的序列為：P ＝ 1 0011 0001。F為ｎ位FCS，即校驗碼序列。T為k＋ｎ位被傳輸?shù)膸?。因為F是接在M信息幀之后的，因此T=M 2 n (2 n 為2的n次方)中，M 2 ｎ 相當(dāng)于M左移ｎ位，后面添ｎ個零。設(shè)M 2 ｎ 除以P的商和余數(shù)分別是Q和R，則有M 2 ｎ =P Q+R即M 2 ｎ /P=Q+R/P若設(shè)T=M 2 ｎ +R，則T定能被整除。因為按模2的加減運算相當(dāng)于異或運算，故有T/P=(M 2 ｎ +R)/P=(M 2 ｎ )/P+R/P =Q+R/P+R/P=Q這樣一來，校驗碼序列F就是M 2 ｎ 除以P的余數(shù)R。通過計算可以得到 256個用于CRC檢驗的數(shù)據(jù)[4]。在本設(shè)計中，為了降低處理器的功耗，選用了查表法來進(jìn)行計算。其關(guān)鍵代碼如下： for(i=0。icrc_number。i++) { checkdata=(checkdata8)^CRCTable[((checkdata8)^crc_data[i])]。 } CRC_CCITT_L=(unsigned char)(checkdata%256)。 CRC_CCITT_H=(unsigned char)(checkdata/256)。 電機控制系統(tǒng)窗戶控制系統(tǒng)主要包括開關(guān)窗戶的控制。夏天當(dāng)溫度傳感器檢測到室外溫度高于30℃時，=電機正轉(zhuǎn)窗戶關(guān)閉到限位點時，電機停止。溫度傳感器檢測到室外溫度低于25℃時，=0、電機反轉(zhuǎn)窗戶開啟到限位點時，電機停止。電機反轉(zhuǎn)開窗電機正轉(zhuǎn)關(guān)窗是是開始溫度25℃結(jié)束溫度30℃? 窗戶控制程序流程圖LCD顯示程序最主要的部分就在發(fā)送命令和發(fā)送數(shù)據(jù)這兩個基礎(chǔ)程序。通過LCD的數(shù)據(jù)手冊，可知LCD時序圖如下。表51 LCD12864基本操作狀態(tài)表1. 讀操作時序根據(jù)LCD12864控制器的數(shù)據(jù)手冊，可以通過流程圖來得知LCD讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)的時序及流程。 LCD12864讀操作時序2. 寫操作時序如圖 LCD12864寫操作時序LCD寫操作包括寫數(shù)據(jù)和寫命令兩個部分構(gòu)成，當(dāng)RS=0時，為寫命令，當(dāng)RS=1時為寫數(shù)據(jù)。具體程序見附頁。 第6章 系統(tǒng)組裝與調(diào)試 基本電路板檢查根據(jù)前面的研究完成各個電路模塊的原理設(shè)計并生成PCB圖，制作電路板，進(jìn)行實驗調(diào)試。（1）檢查印制板的印制線是否有斷路，是否有毛刺，是否與其它線或是焊盤粘連，焊盤是否有脫落，過孔是否有未金屬化現(xiàn)象等等。（2）先用萬用表復(fù)核目測中認(rèn)為可疑的連接或是接點，檢查它們的通短狀態(tài)是否與設(shè)計規(guī)定相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，如有再仔細(xì)檢查出并排除。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前檢查出。（3）路接通電源后，用手摸一下芯片是否發(fā)熱，如果發(fā)熱，立即關(guān)掉電源，稍后再進(jìn)行再次檢測；如果沒有發(fā)熱，再測試芯片的VCC端電壓是否達(dá)到設(shè)計要求，接地端是否都接地。 主控模塊調(diào)試在本次設(shè)計中，主控模塊是非常重要的部分，它不僅是本次設(shè)計的核心，在本次硬件調(diào)試中也遇到了問題，接上電源的時候，液晶顯示亮了，但沒有任何顯示，于是我做了如下的工作：(1)檢查電源是否通電，使用萬用表測試之后，主要測試各個芯片和液晶顯示是否正常通電，發(fā)現(xiàn)電壓、電流都是正確的；(2)液晶顯示通電但沒信號顯示，檢測發(fā)現(xiàn)是電位器燒壞了，換了一個好的。重新通電液晶正常顯示。 軟件調(diào)試當(dāng)硬件制作完成后，軟件制作也是不可輕視的部分，是實現(xiàn)電路的功能的關(guān)鍵部分，通過本次畢業(yè)設(shè)計，總結(jié)經(jīng)驗如下：（1）先進(jìn)行人工檢查。寫好程序后，不要立