【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)。 電路 可分為溫濕度測(cè)量電路，顯示電路， 主控電路。選用的主要器件有：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89C52，溫濕度傳感器 DHT11， 1602LCD 顯示 器。 系統(tǒng)整體簡(jiǎn)介 LCD 液晶模塊負(fù)責(zé)顯示溫濕度數(shù)值，采用 LCD1602具有較好的顯示效果。溫濕度傳感器模塊采用數(shù)字式溫濕度傳感器 DHT11，該傳感器 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 系統(tǒng) 具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第三章 硬件部分設(shè)計(jì) 系統(tǒng)顯示模塊 液晶顯示器簡(jiǎn)介 （ 1) 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計(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、專用符號(hào)和圖形。 在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 顯示質(zhì)量高 —— 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 數(shù)字式接口 —— 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕 —— 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 功耗低 —— 相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) I C 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 (2)液晶顯示原理 :液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(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。 （ 3)液晶顯示器的分類 :液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、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。 （ 4) 一般 1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 LCD1602液晶顯示器實(shí)物 LCD1602液晶 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02即 32個(gè)字符。 1602液晶也叫 1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊。它由若干個(gè) 5X7或者 5X11等 點(diǎn)陣 字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和 行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。 管腳功能 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16腳接口， 如圖 ， 其中： 1腳： GND 為 電源地 。 2腳： VCC 接 5V電源正極 。 3腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 4腳： RS 為 寄存器 選擇，高電平 1時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0時(shí)選擇 指令寄存器 。 5腳： RW 為讀寫信號(hào)線，高電平 1時(shí)進(jìn)行讀操作， 低 電平 0 時(shí)進(jìn)行寫操作。 6腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平 1 時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。第 15～ 16 腳： 空腳 或背燈電源。 15腳背光正極， 16腳背光負(fù)極。 圖 LCD1602液晶管腳圖 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 液晶連接原理圖 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U1AT89C52VCCRSTMISOSCKMOSIVCCGND1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16P1LCD1602GNDVCC10KR1GNDVCCGND12345678P4 Header 812345678P6Header 8P712345678P3Header 81 2 3 4 5 6 7 8 9P2Header 9VCCVCC 圖 液晶連接原理圖 溫濕度采集模塊 DHT11產(chǎn)品概述 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)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(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和 一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)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(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè) 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(chǔ)存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)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(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)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(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 性能指標(biāo)和特性如下： 工作電壓范圍： 工作電流 ：平均 濕度測(cè)量范圍： 20－ 90％ RH 溫度測(cè)量范圍： 0－ 50℃ 濕度分辨率 ： 1％ RH 8位 溫度分辨率 ： 1℃ 8位 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 采樣周期 ： 1S 單總線結(jié)構(gòu)與 TTL 兼容（ 5V），實(shí)物如圖 ： 圖 DHT11傳感器實(shí)物圖 引腳說明 引腳號(hào) 引腳名稱 類型 引腳說明 1 VCC 電源 正 電源輸入， DC 2 Dout 輸出 單總線，數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 3 NC 空 空腳，擴(kuò)展未用 4 GND 地 電源地 電源引腳 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(wú)需發(fā)送任何指令。 DHT11 引腳圖 圖 DHT11引腳 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 應(yīng)用電路連接說明 DHT11數(shù)字濕溫度傳感器連接方法極為簡(jiǎn)單。第一腳接電源正，第四腳接電源地端。數(shù)據(jù)端為第二腳。可直接接主機(jī)（單片機(jī)）的 I/O 口。為提高穩(wěn)定性，建議在數(shù)據(jù)端和電源正之間接一只 的上拉電阻。第三腳為空腳，此管腳懸空不用。 如圖 ： 1234P5DHT11VCCGNDR2Res2 圖 溫濕度傳感器原理圖 串行接口 (單線雙向 ) 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(shí)間 4ms左右 , 用戶 MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后 ,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式 ,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后 ,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào) ,送出 40bit 的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號(hào)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(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始 信號(hào) ,DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集 .采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。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。 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) +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 校 驗(yàn)和校驗(yàn)和數(shù)據(jù)為前四個(gè)字節(jié)相加。 傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù) (濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù) )之間應(yīng)該分開處理。如果，某次從傳感器中讀取如下 5Byte 數(shù)據(jù)： 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗(yàn)和 濕度 溫度 校驗(yàn)和 由以上數(shù)據(jù)就可得到濕度和溫度的值，計(jì)算方法： humi (濕度 )= byte4 . byte3= (％ RH) (31) temp (溫度 )= byte2 . byte1= ( ℃ ) (32) chek(校驗(yàn) )= byte4+ byte3+ byte2+ byte1=73(=humi+temp)(校驗(yàn)正確 ) (33) 注意： DHT11一次通訊時(shí)間最大 3ms，主機(jī)連續(xù)采樣間隔應(yīng)該不小于 100ms。 DHT11的傳輸時(shí)序 DHT11 開始發(fā)送數(shù)據(jù)流程，如圖 。 圖 DHT11開始發(fā)送數(shù)據(jù)流程 主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后 ,延時(shí)等待 20us40us 后讀取 DH11T 的回應(yīng)信號(hào)，讀取總線為低電平 ,說明 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)， DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高 ,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù) ,每一 bit 數(shù)據(jù)都以低電平開始 ,格式見上面 。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平 ,則 DHT11沒有響應(yīng) ,請(qǐng)檢查線路是否連接正常。 主 機(jī)復(fù)位信號(hào)和 DHT11響應(yīng)信號(hào)，如圖 。 圖 主機(jī)復(fù)位信號(hào)和 DHT11響應(yīng)信號(hào) 數(shù)字‘ 0’信號(hào)表示方法，如圖 。 南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 數(shù)字‘ 0’信號(hào)表示方法 數(shù)字‘ 1’信號(hào)表示方法，如圖 。 圖 數(shù)字‘ 1’信號(hào)表示方法 AT89C52最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以的系統(tǒng) . 對(duì) 51系列單片機(jī)來(lái)說 ,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括 :單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路 . 下面給出一個(gè) 51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖如圖 7. 說明復(fù)位電路 :由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成 ,由圖并結(jié)合 電容電壓不能突變 的性質(zhì) ,可以知道 ,當(dāng)系統(tǒng)一上電 ,RST 腳將會(huì)出現(xiàn)高電平 ,并且 ,這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來(lái)決定 .典型的 51單片機(jī)當(dāng) RST 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位 ,所以 ,適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位 .一般教科書推薦 C 取 10u, 他取法的 ,就是要讓 RC 組合可以在 RST腳上產(chǎn)生不少于 2個(gè)機(jī)周期的高電平 .至于如何具體定量計(jì)算參考電路分析相關(guān)書籍晶南京工 程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 振電路典型的晶振取 .0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到率和 19200波特率有串口通訊的場(chǎng)合 )/12MHz