【文章內容簡介】 圖 32 DHT11 與單片機的連接 LCD 顯示模塊 本次設計采用的是 LCD1602 字符型液晶顯示器，它是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD 顯示器，是一種 16*2 行的字符型液晶顯示器。一般 1602字符型液晶顯示器實物如圖 33所示。 南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 12 圖 33LCD 硬件圖 1602LCD的引腳功能及基本參數(shù)： LCD1602的技術指標：模塊最佳工作壓是 ，顯示容量為 16 2 個字符，芯片工作電壓是 — ，工作電流為 ()。引腳功能說明， 1602LCD 采用標準的 16 腳（帶背光）或者 14 腳（無背光）接口，各引腳接口說明如下表 34： 第三章 系統(tǒng)硬件設計 13 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯 示 偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令 選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 D8 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 D9 背光源正極 表 34 1602 引腳接口說明表 1602 液晶指令表如表 35所示 。 南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 14 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內容 圖 35 液晶指令表 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明： 1為高電平 、 0為低電平） 1602 與單片機系統(tǒng)連接圖如圖 36所示。 第三章 系統(tǒng)硬件設計 15 P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P 3. 616P 3. 717X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30EA31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C4089 C 5180 C 51123456789P1H e a de r 9C3C a p10 0 pFC2C a p10 0 pFC1C a p P ol 210 0 pFR1R e s 21KS1S W P BV C C12Y1X T A LV C CL1L2L3L4L5L6L7L8L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8V C CRSRSRWRWEEV C C V C Ck1k2k3k4E N AI N 1I N 2P 3. 5VSS1VCC2VEE3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K1616 0 216 0 2 圖 36 LCD1602與單片機系統(tǒng)連接圖 從圖 36可以看出， LCD1602 跟單片機連接需要 11根線， 8 條數(shù)據(jù)線， 3 條時鐘線，分別連到單片機的 P2 、 P0口。 1602 液晶 RS 引腳接單片機的 口，通過該口可以選擇送給液晶的是數(shù)據(jù)還是指令。當 高電平時，送給液晶的為數(shù)據(jù)，低電平時，送給液晶的是指令。 1602 液晶 RW 引腳接單片機的 口，通過該口可以選擇送給讀液晶還是寫液晶。當 高電平時，為讀液晶數(shù)據(jù)，低電平時，給1602 送數(shù)據(jù)。 E 引腳為電機的使能引腳，通過該位可以控制液晶的使能。 電機驅動模塊 本次設計所采用步進電機模擬窗戶轉動，通過 ULN2020 來驅動步進電機工作，uln2020 有 16個引腳其中有七個輸入七個輸出， 8號引腳接地， 9號引腳接 12V 或5V，步進電機公共端接 5V，其余四根線接驅動芯片的四個輸出端，然后單片機或外圍電路接上 ULN 2020 的四個輸入引腳，這樣挨個給脈沖就能轉一定角度。 南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 16 圖 37 ULN 內部結構和功能圖 ULN2020 管腳排列如上圖 37 所示： ULN2020 的內部結構和功能， ULN 是集成達林頓管 IC，內部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅動繼電器。通常單片機驅動 ULN2020 時，上拉 2K 的電阻較為合適，同時， COM 引腳應該懸空或接電源。 ULN2020 是大電流驅動陣列 ,一般用于智能儀表、單片機、 PLC、等控制電路中，繼電器等負載可以直接被它所驅動。當輸入 5VTTL電平時，輸出可以達到 500mA/50V。該電路具有如下的特點 : ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器。 圖 38 步進電機工作原理 第三章 系統(tǒng)硬件設計 17 此次設計所用步進電機有四相繞組 A、 B、 C、 D，當一繞組通電時在電動機內部形成 N－ S 極，產生磁場，當通電的相發(fā)生變化時，磁場發(fā)生旋轉，在磁場的作用下，轉子將轉動，若步進電機按雙四拍的方式來工作，則在 A、 B、 C、 D 四相繞組上輸入脈沖的順序為 AB→ BC→ CD→ DA→ AB，步進電機沿順時針方向轉動，即正轉；若在 A、 B、 C、 D 四相繞組上依次輸入脈沖 AB→ DA→ CD→ BC→ AB；步進電機將沿逆時針方向旋轉，即反轉。因此只要控制在四相繞組上輸入脈沖的順序，就可以控制電機的正轉 /反轉 。電路原理圖如 38 所示。 窗戶控制系統(tǒng)主要包括開關窗戶的控制。夏天當溫度傳感器檢測到室外溫度高于 30℃時， = 低電平，電機正轉窗戶關閉到限位點時，電機停止。溫度傳感器檢測到室外溫度低于 30℃時， =0、 高電平，電機反轉窗戶開啟到限位點時，電機停止 .下圖 39是步進電機與系統(tǒng)連接圖。 39 步進電機與系統(tǒng)連接圖 南 京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 18 第四章 系統(tǒng)軟件設計 KEIL 軟件介紹 本次設計所采用的軟件： KEIL uⅥ sioIl2 軟件是 KEIL 公司的產品， KEIL C51標準 C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開發(fā)提供了 C 語言環(huán)境，同時保留了匯編代碼高效，快速的特點。 C5l 編譯器的功能不斷增強，使用戶可以更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產品。 C51 已被完全集成到 uⅥ sion2 的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。 uVisioll2 DE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 本系統(tǒng)的 MCU 使用的是功耗比較低的單片機 STC89C52。主程序中僅完成了系統(tǒng)的初始化和開始的顯示部分，然后就進入待機模式。其他功能模塊都在中斷服務子程序中完成。當產生中斷時，微控單元被喚醒并執(zhí)行相應的中服務子程序，從中斷子程序返回后，系統(tǒng)又進入到待機模式。整個程序都是使用 C 語言來編寫，并且用模塊化的設計方法，把各個模塊相關聯(lián)的 程序放到一起，有助于分塊調試和管理，縮短了調試的時間，增加了程序的可移植性和可剪裁性。 系統(tǒng)主要流程如圖 41所示。 第四章 系統(tǒng)軟件設計 19 圖 41 流程圖 系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)將溫濕度傳感器做初始化，包括 1602 顯示等，然后系統(tǒng)開始測量溫度跟濕度，如果發(fā)現(xiàn)超過限制，則啟動自動關窗，反之，則關窗。 各部分子程序 1602LCD 顯示子程序 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模塊的忙標 志為低電平，表示不忙，則此指令失效，要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，告訴模塊在哪里現(xiàn)實了字符。 1602 液晶顯示模塊可與單片機直接接口的。軟件流程圖如圖 開 始 系統(tǒng)初始化 測量溫度 測量濕度 是 否 超限 關窗 是 否 開窗 南京工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 20 42所示： 開始 LCD 初始化 延時 設第一行顯示位置 顯示第一行內容 設第二行顯示位置 顯示第二行內 容 圖 42 LCD1602 軟件流程圖 第四章 系統(tǒng)軟件設計 21 溫濕度檢測程序 DHT11 子程序是結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)進行 CRC 校驗，然后根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)得到測量出的十進制溫度值 。 DHT11 溫濕度檢測的流程圖如下圖43。 開始 從機 80us 低電平 N 輸出低電平 是否結束 Y 延時 18ms 從機 80us高電平 N 是否結束 Y 輸出高電平 單片機進行數(shù)據(jù)接收 將數(shù)據(jù)按十進制數(shù)位 延時 40us 存入數(shù)組 讀 引腳是 N