【文章內容簡介】 （ 3）溫濕度調節(jié)部分（即除濕部分） （ 4） 用戶交互部分 其中溫濕度檢測模塊選用的是 DHT11 數字溫濕度傳感器， 它采用的是單總線數據格式，接口非常簡單，無需校準。此傳感器的分辨率是 8bit，完全使用此除濕系統(tǒng)的檢測要求。 完成數據處理模塊的是 STC89C52 單片機，其主要控制溫濕度數據的采集和運算。 溫濕度調節(jié)部分主要采用的是半導體制冷片，它的作用是降低電力箱柜內的環(huán)境溫度來排除空氣中的水分，以達到除濕的目的。 用戶交互模塊主要由按鍵和 LCD1602 液晶顯示屏構成。其中按鍵用于隨時設定溫濕度限度值， LCD1602 用以顯示溫濕度實時 數據。整個除濕器系 統(tǒng)原理框圖如下圖 ： 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 7 圖 21 除濕系統(tǒng) 結構 框圖 半導體 制冷 及 除濕的 基本原理 半導體制冷的原理 半導體制冷的理論基礎是 1834 年發(fā)現(xiàn)的熱力學原理 熱電 效應中的珀爾帖效應 [16]，是指兩種不同材料的導體組成閉合的回路中有直流電流通過時，兩種 材料的導體 連接點之間會產生溫差的物理現(xiàn)象 。如圖 22 所示 ，構成半導體制冷片的基礎元件是熱電偶對，就是把一個 P 型半導體和 N 型半導體聯(lián)接為半導體熱電偶，根據帕爾帖效應的原理，當半導體流過 直流電時，熱電偶對的以面將 吸收熱量（即為冷面），而另一面則釋放熱量（即為熱面）。若將很多半導體熱電偶對聯(lián)接起來的話，就組成了我們見到的半導體制冷片。 +5V穩(wěn)壓輸入 單片機控制電路 溫濕度傳感器 溫濕度顯示 半導體制冷片 1 半導體制冷片 2 繼電器 電源輸入 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 8 圖 22 半導體制冷片結構示意圖 半導體制冷除濕的原理 制冷除濕的原理是利用半導體制冷面對空氣進行降溫冷凝處理，將潮濕空氣中的水氣冷凝至露點溫度一下，使水氣凝結 成凝露排除箱外。如圖 23 所示，等待處理的空氣在狀態(tài) 1 點，到達除濕器冷面產生的低溫冷凝除濕之后變成狀態(tài) 2 點，可以由物理方法將冷凝除濕后的空氣通過除濕器的熱面，經過升溫后變?yōu)闋顟B(tài) 3 點，隨之再 次回到箱柜內。 圖 23 制冷除濕系統(tǒng) 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件的設計 主控器件 該系統(tǒng)的控制核心選用的是 STC89C52 單片機， STC 單片機主程序模塊通過對 DHT11 溫濕度傳感器采集信號的讀取，并進行分析和處理所得到的數據信號，再將采集得到的信號讓 1602 液晶顯示屏顯示出來。根據得到的溫濕度值是否在限定范圍內，采取何時讓除濕器工作。完成信息接收和發(fā)送。 STC89C52 芯片與時鐘電路和復位電路共同構成單片機的最小系統(tǒng)，才能完成信號處理。 復位電路 單片機的復位 電路是為了讓 電路 回到初始化狀態(tài) 。如果不初始化 ， 就 不知哪是 起始程序并且 如何開始運行程序。 還有 端口線 的 電平和輸入輸出狀態(tài) 的 不確定 都 可能使外圍設備 的誤操作 ， 容易發(fā)生嚴重的事故 ； 如果 一些控制寄存器內容不確定 就 可能導致定時器溢出、程序 還 尚未開始就要中斷 以 及串口 混 亂傳向外 部 設 備 發(fā)送數據，因此， 不管 任何單片機在開始 運行程序前，都一定要 進行一 次復位 ，使單片機處于一種 初始確定 的狀態(tài)。 圖 31 復位電路 復位分為上電復位和按鍵復位，但是本系統(tǒng)設計的復位電路兩種都包括如圖 31 若所示。如果需要復位的時候，按下復位鍵 S1，相應的電路接通后，復位腳就變成低電 平，此時芯片就會復位，回到初始確定狀態(tài)。也可以重新給單片機最小系統(tǒng)上電，也可以達到復位的效果。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 時鐘電路 單片機每一個功能部件的運行都是以晶振時鐘信號為準，有條不紊的工作。因此時鐘頻率會直接影響單片機處理數據的速度，時鐘電路的質量也會直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。時鐘產生方式包括兩種，一種是內部時鐘，一種是外部時鐘。內部時鐘就是單片機的外部聯(lián)接一個晶振電路，其與單片機內部的振蕩器組合相互作用產生時鐘脈沖信號，而外部時鐘是把外部已有的時鐘信號傳輸到單片機內，這種方式常用于很多單片機同時工作。 本系統(tǒng) 設計采用的是內部時鐘方式如圖 32 所示，用以盡量降低功耗，STC89C52 通過連接晶振作為震蕩源，單片機本身內部自帶振蕩電路，因此只需通過 XTAL1 和 XTAL2 兩引腳外部連接一個晶振和兩個電容，來構成單片機系統(tǒng)的時鐘電路。電容大小為 30pf，晶振頻率為 。 圖 32 時鐘電路 STC89C52 芯片的簡單介紹 （ 1）功能特性： STC89C52 芯片是一種功耗低，性能高 8 位單片機，它在系統(tǒng)可編程 Flash 儲存器的存儲空間為 8K。并且完全兼容與 80C51 產品的指令于引腳。芯片上，有在系 統(tǒng)可編程 Flash 和 8 位 CPU，使 STC89C52 提供的解決方案靈活性高，而且超有效，如圖 33 所示。 STC89C52 擁有以下標準功能： 8K字節(jié)的 Flash， 256 字節(jié)的 RAM， 32 位 I/O 端口線，看門狗定時器，數據指針 2個， 16 位定時器 /計時器，全雙工串行口，晶振及時鐘電路。另外，空閑模式時，CPU 工作停止，仍允許 RAM、串口、中斷、定時器 /計時器工作。掉電保護時，RAM 的內容被保存，凍結振蕩器，單片機停止一切工作。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 11 圖 33 STC89C52 芯片 （ 2）主要性能： 1000 次擦寫周期、與 MCS51 兼容 、全靜態(tài)操作： 0Hz~33Hz、8K 字節(jié)可編程 Flash 存儲器、全雙工 UART 串行通道、三級加密程序存儲器、看門狗定時器、掉電后中斷可喚醒、雙數據指針等。 （ 3）管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： 8 位漏記開路雙向 I/O 口，每個引腳可吸收 8TTL 門電流。 如果 P1口的管腳第一次寫 1，就被定義為高阻輸入。 外部程序數據存儲器可以用到 P0口，可以定義 P0 口為地址 /數據的第八位。在 FIASH 編程時，當 FIASH 進行校驗時，作為原碼出入口的 P0 口輸出原碼，這時 P0 外部一定要被拉高。 P1 口： P1 口是 一個 8 位雙向 I/O 口，其內部電阻上拉， P1 口緩沖器能夠接受 4TTL 門電流。 P1 引腳寫 1 時，被上拉為高電平，可用作輸入， P1 引腳寫 0時，被外部下拉為低電平，可輸出電流。在 FLASH 編程和校驗時，此管腳作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口是一個內部上拉電阻 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器能接收輸出沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 4 個 TTL 門電流，當 P2 管腳寫入 1 后，被內部上拉電阻拉高，可作為輸入。并且因為作為輸入時， P2 口被外部拉低，將輸出電流。這是因為內部上拉的緣故。P2 管腳當用作 16 位地址外部數據存儲器或者外部程序存儲器進行存取時， P2管腳 輸出高八位地址。當給地址“ 1”時，它可由于內部上拉，當對外部八位地址進行讀寫時， P2 管腳輸出它的特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程時接收地址的高八位信號和控制信號。 P3 口：它是 8 個帶有內部上拉電阻的雙向 I/O 口，能夠接收輸出 4TTL 門電流。 P3 口管腳寫入“ 1”后， 被內部上拉電阻拉為高電平，并且可用作輸入。如果又作為輸入由于外部下拉拉為低， P3 口會輸出電流。 P3 口可作為 STC89C52 的特殊功能口，如表 11 所示： 表 11 P3 口的第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串的輸出） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（計時器 0 外部輸入） T1（計時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫） /RD（外部數據存儲器讀） P3 管腳也為閃爍編程和編程校驗接受控制信號。 RST：復位管腳。當振蕩器復位元器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期高電平持續(xù)時間。 ALE/PROG： 地址鎖存允許 端口 /編程脈沖信號端 口 。訪問外部存儲器時，地址鎖存允許 得 輸出電平用 來 鎖存地址低位 的 字節(jié)。在 FLASH 編 程 的時候 ， 這個 引腳 用來 輸入編程脈沖。平時， ALE 端 口 以 恒定 的頻率周期 來 輸出正脈沖信號， 此時的 頻率為振蕩器頻率的 1/6。 所以 它可 以 用作對外部輸出的脈沖或 者 用來 定時。 但是 要注意的是：每當用 于 外部數據 的 存儲器時， 將會 跳過一個 ALE 脈沖。如 果 想禁止 ALE 輸出 ， 可在 SFR8EH 地址上置 0。 這 時 。 ALE 只執(zhí) MOVX，MOVC 指令是 ALE 的時候 才起作用。另外， ALE管腳 被略微拉高。如果 單片機沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE被 禁止 時 ，置位 就會 無效。 PSEN：外部程序存儲器選通信號，低電平 才 有效。在外部程序存儲器取指的時 候 ，每個機 械 周期 的 兩次 /PSEN 有效。但 是 在訪問外部數據存儲器 的時候 ，這兩次有效的 PSEN 信號 就 不 會再 出現(xiàn)。 EA/VPP ：外部程序存儲器訪問允許 端口 。注意加密 為 方式 1 的 時 候 ，內部被 EA鎖定為 RESET；當 EA 端 為 高電平時，此 期 間內部程序存儲器。在 FLASH 編程 的時候 ， 這個 引腳也 被 用于 提供 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1 ：片內振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2 ：片內振蕩器反相放大器的輸出端。 XTAL1 和 XTAL2是反向放大器的輸入與輸出。這個放大器可以配置為片內振 蕩器。如果要采用外部時鐘驅動器件， XTAL2不用接入。 溫濕度采集器件 DHT11 傳感器模塊檢測電路設計 DHT11 傳感器與 STC89C52 單片機還是比較簡單的。通過單片機的 接口接收發(fā)送串行數據，即為數據接口。聯(lián)接溫濕度傳感器的 Pin2（單總線、串行數據）。這個傳感器的測量范圍電路不超過 20 米，所以應該加上一個阻值為5K 的上拉電阻，因此在電源和溫濕度傳感器的 Pin2 接口之間聯(lián)接一個 5K 的上拉電阻。而溫濕度傳感器的電源接口 Pin1與 Pin4分別聯(lián)接單片機的 VDD和 GND端口。溫濕度傳 感器的第三個引腳置空。 DHT11 溫濕度傳感器元件的電路原理電路圖如下 34： 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 圖 34 DHT11 電路原理圖 DHT11 傳感器介紹 該系統(tǒng)中的 溫 濕度傳感器選擇 得是 DFrobot 公司開發(fā)的 DHT11， 這是一 類既有 溫濕度 檢測又可以 校準 數字信號輸出 的單總線復合傳感 元 器件，它 應 用 了數字 模塊 采集技術和溫濕度 檢測傳感 技術，保證了 產品具有 較高的可靠性和 長期 穩(wěn) 定性 。 DHT11由 一個電阻式溫濕度測量 器 件和一個 NTC溫度測量 器 件 組成 ，并 且 連接在一個 高性能的 8 位的 單片機 上。該 溫濕度 傳感器具有 卓越 的品質，單 總 線 的 串行接口使 得 系統(tǒng)集成變得 訊速 、 方便 。 DHT11 傳感器 的體積小，功耗 比較 低，響應速度 超 快，抗干擾能力 極 強，并且具備較高 性價比 [17]。 任何 一個 DHT11 都經過了 極為精確和 嚴格的試驗校準， 其 濕度校準 部分 可以說是非常 的精 確。校準系數 以程序的形勢 存儲 于 OTP 存儲器 中，這 些校準系數用于 DHT11 溫濕度傳感器內部采集信號的處理過程 。 信號傳輸的距離能夠超過 20 米以上 ，使得 其 成為多種應用 甚至 處于較為苛刻 應用條件 的最佳選擇器件。 DHT11 溫濕度傳感器是 4 引腳單 排 引腳封裝 的 器件。可根據用戶的 需 求提供 比較容易 的連接和特殊 封 裝。 Pin Pin 4 分別 聯(lián) 接電源 VDD 和 GND 端口 ，Pin 2 引 腳用 1k? 的上拉電阻 聯(lián) 接到 +5V 電源端， Pin 3 腳 置 空。當 DHT11 傳感器 的 測量 小于 20 米時，建議 在串聯(lián)一個 5K 的上拉電阻；當 測量范圍 超過 20 米，按需 求再次 選擇一個 適當阻值 的上拉電阻。它的工作 電壓 范圍為 直流電壓，測量電流 范圍為 ~。濕度 的 測量范圍 是 0%RH95%RH；濕度 測量 的 精度為 177。5%RH；溫度 的 測量范圍 是 050℃ ， 溫度 測量 的 精度為 177。2 ℃ 。 沈陽工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 15 圖 35 DHT11 典型應用電路 DHT11 數字式溫度傳感器串行單線雙向接口 ，其典型應用電路如圖 35所示。 （ 1） 引腳介紹： Pin1：（ VDD），電源引腳，供電電壓范圍 3~。 Pin2：（ DATA