【文章內(nèi)容簡介】 ，所以硬件接口電路非常簡單。需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有要求；，SCK頻率最高為10MHz， 時(shí)，SCK最高頻率則為1MHz。 軟件設(shè)計(jì)： 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時(shí)鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組“啟動傳輸”時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?，如圖4所示。當(dāng)SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖?；在SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。 DATA SCK圖4 數(shù)據(jù)傳輸啟動時(shí)序 液晶顯示LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)57或者511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荒茱@示圖形。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為162,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量:162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:(WH)mm。 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 　第1腳：VSS為電源地。 　第2腳：VDD接5V電源正極。 　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比 度最高（對比度過高時(shí)會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度）；　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平“1”時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平“0”時(shí)進(jìn)行寫操作； 　 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 　第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。 1602LCD的指令說明及時(shí)序：1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3所示。1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平） 表3 1602LCD控制指令序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開、關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲器地址0001字符發(fā)生存儲器地址8置數(shù)據(jù)存儲器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲器地址9讀忙標(biāo)志活地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRA,M或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移；S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示；C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)；B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動顯示的文字，低電平時(shí)移動光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令。DL：高電平時(shí)為4 位總線，低電平時(shí)為8 位總線；N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；F：低電平時(shí)顯示57 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示510 的點(diǎn)陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)。 模塊功能介紹 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路 此復(fù)位電路的工作原理是：單片機(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5V的電通過電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會由0V慢慢的升到4V左右（），RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期，89C51將復(fù)位。正因?yàn)檫@樣，復(fù)位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作（這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位）；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作（這是手動復(fù)位原理）。如圖5所示。 單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的，在單片機(jī)的XTAL1和XYAL2兩個(gè)管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路[12]，如圖5所示。 圖5 手動復(fù)位及時(shí)鐘電路 傳感器電路 此模塊是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的信號采集及初步處理的模塊，由溫濕度傳感器芯片SHT11構(gòu)成，如圖6所示。主要的功能結(jié)構(gòu)在前面的芯片介紹中已有，這里不重新介紹。下面介紹多點(diǎn)溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對于多點(diǎn)采集只需在單個(gè)采集的基礎(chǔ)上作一點(diǎn)程序上的改動，所以本文只作介紹不作仿真，只對單個(gè)采集仿真[16]。 圖6 SHT11傳感器電路 多點(diǎn)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由于每個(gè)SHT11占用單片機(jī)兩個(gè)I/ O口，所以單片機(jī)有限的I/ O口資源將制約著單個(gè)微控制器上所能測量的最大點(diǎn)數(shù)；由于每個(gè)SHT11的測量所需時(shí)間是固定不變的，采用單獨(dú)操作的逐個(gè)測量方式在多點(diǎn)測量系統(tǒng)中必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集時(shí)間過長、控制滯后，從而影響控制系統(tǒng)性能的提高。在倉庫測控應(yīng)用系統(tǒng)中，要求所采集的溫濕度數(shù)據(jù)是反應(yīng)整個(gè)倉庫相同時(shí)間點(diǎn)的總體情況的，所以多個(gè)SHT11必須同時(shí)開始測量，即單片機(jī)必須同時(shí)向多個(gè)SHT11發(fā)送測量命令。結(jié)合倉庫應(yīng)用的具體要求，本文對多個(gè)SHT11傳感器和微控制器的連接方式采取如下方案：各SHT11的SCK線接到微控制器的同一個(gè)I/ O 口上, 而DATA線則分別接到不同I/ O口線上。這種連接方式有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，n個(gè)傳感器只占用n+1個(gè)I/ O口，比前述方式節(jié)省了n1個(gè)I/ O口，解決了多點(diǎn)測量系統(tǒng)中單片機(jī)I/ O口資源短缺和盡可能增加測量點(diǎn)之間的矛盾問題；其次，由于多個(gè)SHT11共用一條時(shí)鐘線所以在每次測量中可以同時(shí)發(fā)出測量命令，多個(gè)傳感器同時(shí)進(jìn)行測量，只需一次等待時(shí)間則完成了整體數(shù)據(jù)的收集，大大縮短了數(shù)據(jù)采集時(shí)間，為控制系統(tǒng)快速響應(yīng)提供了條件[17]。下面以三點(diǎn)測量為例詳細(xì)介紹該設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)，如圖7所示。，、。當(dāng)需要再增加測量點(diǎn)時(shí)只需要增加對應(yīng)的I/ O口數(shù)即可以，而且只需對程序作很少的修改即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活擴(kuò)展。圖7 SHT11多點(diǎn)采集設(shè)計(jì) 顯示電路 此模塊是由LCD1602芯片組成實(shí)時(shí)溫濕度顯示的電路部分。LCD1602是一個(gè)兩行每行16字的液晶顯示屏，D0D7接P0口，RW接地，RS、 起控制作用。如圖8所示。 圖8 LCD1604 顯示及其連接電路 超限處理電路此部分電路是由5個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)蜂鳴報(bào)警器構(gòu)成，分別是D0、DDD4和D5，發(fā)光二極管與單片機(jī)的連接部分如圖所示。D0、DDDD5分別代表著發(fā)光、降溫、加熱、干燥和加濕，一旦傳感器測定的溫濕度超過設(shè)定的限額，就會產(chǎn)生不同的發(fā)光反應(yīng)，起警示作用，同時(shí)蜂鳴報(bào)警器連續(xù)發(fā)出“滴” 的聲音。如圖9所示。 圖9 超限處理警示電路和蜂鳴器電路部分 整體電路圖 圖1