【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上拉電阻與單片機(jī)進(jìn)行連接。： DHT21傳感器的引腳特性表管腳名稱注釋1VDD供電 2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3GND接地，電源負(fù)極4NC空腳在使用DHT21的過程中，要注意以下兩點(diǎn)：（1） 如果器件工作在非規(guī)定的范圍內(nèi)，則在濕度的測(cè)量過程中可能會(huì)造成3%RH左右的短暫性的漂移信號(hào)。當(dāng)返回到正常的工作環(huán)境后，器件可以慢慢恢復(fù)到校準(zhǔn)狀態(tài)。若傳感器長時(shí)間工作在非規(guī)定的范圍，會(huì)加速器件的老化。（2） 為了使傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，應(yīng)確保室內(nèi)穩(wěn)定相對(duì)穩(wěn)定，這樣才能測(cè)出相對(duì)準(zhǔn)確的濕度值。在器件的放置時(shí)，應(yīng)該使傳感器遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的器件，同時(shí)保持傳感器外殼良好痛風(fēng)性。 無線模塊電路設(shè)計(jì)無線收發(fā)模塊是本系統(tǒng)的一個(gè)很重要的模塊，是兩個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信的橋梁。采用NRF905來設(shè)計(jì)，可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。在使用該收發(fā)模塊時(shí)，有以下幾點(diǎn)需要特別說明：（1） 。，會(huì)燒壞模塊。（2） 模塊的13引腳與14引腳要跟整個(gè)系統(tǒng)的邏輯地相連接。（3） 如果單片機(jī)沒有集成硬件SPI，可以使用一般的I/O口，模擬SPI的讀寫時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)SPI通信。（4） 如果使用的微處理器是51系列單片機(jī)，模塊引腳與P0口相接，需要加10K的上拉電阻，其他接口不需要。如果是與5V的單片機(jī)相連，最好加限流電阻，可以直接跟I/O口相連。 無線模塊的工作方式NRF905有四種不同的工作模式，分別為掉電模式、空閑模式、發(fā)送模式和接收模式。前兩種是節(jié)電模式，后兩種是正常模式。通過對(duì)TRX_CE、TX_EN和PWR_UP的設(shè)置來控制NRF905的工作模式。： NRF905工作模式PWR_UPTX_ENTRX_CE工作模式0XX掉電和SPI編程1X0Standby和SPI編程101RX111TX無線模塊工作在ShockBurst TM模式，為了降低功耗，使用模塊片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，將數(shù)據(jù)從單片機(jī)內(nèi)以高速發(fā)送出去。因此，即使是低俗的單片機(jī)，數(shù)據(jù)發(fā)送速度也可以非常高。這樣數(shù)據(jù)在空中停留的時(shí)間變短，增強(qiáng)了抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。由于條件限制，系統(tǒng)還得考慮功耗問題。在此模式下，模塊的平均工作電流減少，降低了能耗。NRF905還會(huì)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)包頭與CRC校驗(yàn)碼。即發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上數(shù)據(jù)包頭與CRC檢驗(yàn)碼，在接收數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)去掉數(shù)據(jù)包頭與CRC校驗(yàn)碼。數(shù)據(jù)在發(fā)送和接收完成的情況下，DR引腳都會(huì)被拉高。NRF905的節(jié)能模式分別是關(guān)機(jī)模式和掉電模式。當(dāng)模塊工作在掉電模式下的時(shí)候，電流很小。當(dāng)模塊處于關(guān)機(jī)模式時(shí)，停止工作。系統(tǒng)不再進(jìn)行接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)，但是配置字中的數(shù)據(jù)將保存原來的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于等待接收狀態(tài)時(shí)，功耗會(huì)非常低。此時(shí)，模塊上的晶振仍處于工作狀態(tài)。這種工作模式可以節(jié)能，因?yàn)楣ぷ麟娏骱苄?。模塊從空閑模式轉(zhuǎn)換到接收或者發(fā)送模式的時(shí)間很短，僅為650us[13]。 液晶顯示電路液晶顯示屏的種類很多，不同的設(shè)計(jì)需要選擇不同的產(chǎn)品。本系統(tǒng)對(duì)液晶屏的顯示要求很低，所以選擇LCD1602液晶屏。這款液晶屏共16個(gè)引腳，帶背光接口。： 1602的各個(gè)引腳接口表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6EN使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極1602的主要引腳介紹：LCD1602的電源和地引腳分別為VDD和VSS，只有當(dāng)這兩個(gè)引腳正確連接時(shí)，液晶才能正常工作。VL引腳是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)比度調(diào)節(jié)功能的。通過電位器調(diào)整VL引腳的分壓，可以改變液晶的對(duì)比度。當(dāng)VL接地時(shí)，對(duì)比度最高，會(huì)造成看不清液晶屏上顯示的字符。RS引腳是一個(gè)重要的引腳，控制寄存器的選擇。不同的寄存器控制液晶不同的功能。當(dāng)RS為高電平時(shí)選中數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)RS為低電平時(shí)選中指令寄存器。R/W為讀寫選擇引腳。該引腳為高電平時(shí)，是讀操作；該引腳為低電平時(shí)，是寫操作。EN引腳為液晶使能引腳，從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，進(jìn)行寫入操作。D0D7為數(shù)據(jù)引腳。LCD1602的這8位數(shù)據(jù)引腳是雙向的，不但可以對(duì)1602寫入數(shù)據(jù)，也可以讀取1602上面的數(shù)據(jù)。讀寫功能由R/W引腳控制。BLA和BLK分別是背光調(diào)節(jié)的正極跟負(fù)極。由于STC12C560S2的I/O口的電流驅(qū)動(dòng)能力有限，每個(gè)I/O口平均為20毫安，不足以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行發(fā)聲報(bào)警。因此要采用三極管對(duì)I/O口的電流進(jìn)行放大，然后再去驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。只要給有源蜂鳴器兩端加上何時(shí)的電壓電流，它就會(huì)發(fā)出聲音，因?yàn)樗鼉?nèi)部集成了振蕩源；而對(duì)于無源蜂鳴器，內(nèi)部沒有振蕩源，所以需要給它加上2K~5KHz的方波才會(huì)發(fā)出響聲。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)只要蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，因此采用有源蜂鳴器，這樣電路更加簡(jiǎn)單。用于報(bào)警電路作為電流放大的三極管8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)常看到它，應(yīng)用范圍很廣，主要用于功率放大、開關(guān)。，直流電增益為10~60，功耗為625毫瓦。5 系統(tǒng)軟件設(shè)置 軟件設(shè)計(jì)的總體架構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用模塊化思想，將各個(gè)模塊的功能編程獨(dú)立的子函數(shù)，在主函數(shù)中調(diào)用各個(gè)子函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能。主要的模塊功能包括：初始化程序、溫濕度傳感器采集溫濕度程序、無線模塊收發(fā)數(shù)據(jù)程序、液晶顯示程序和蜂鳴器報(bào)警程序。其中，初始化程序分別包括：傳感器初始化、LCD1602初始化和NRF905初始化。無線收發(fā)模塊程序包括：打包發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)，接收溫濕度數(shù)據(jù)并進(jìn)行拆包。： 上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)程序流程圖由上面的流程圖可以看出：當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行初始化操作，即初始化傳感器和NRF905無線模塊。然后單片機(jī)讀取溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)起來。通過無線模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，加上CRC檢驗(yàn)碼后，發(fā)送出去。如果數(shù)據(jù)還沒發(fā)送完成，即DR引腳還沒被置高，則繼續(xù)執(zhí)行發(fā)送程序。當(dāng)發(fā)送完畢后，再讀取下一次數(shù)據(jù)，接著發(fā)送出去。 下位機(jī)接收數(shù)據(jù)流程圖由下位機(jī)的流程圖可以看出，當(dāng)系統(tǒng)上電后，也是首先進(jìn)行一系列初始化處理。其中包括1602液晶顯示初始化，NRF905初始化。當(dāng)檢測(cè)到匹配的地址后，NRF905開始接收數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解包，去除CRC檢驗(yàn)碼后把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到寄存器內(nèi)。單片機(jī)讀取NRF905上的數(shù)據(jù)，在液晶屏上顯示出來。同時(shí)判斷溫濕度的范圍，如果超出設(shè)定的范圍，則蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。溫濕度的范圍可以通過系統(tǒng)上的按鍵進(jìn)行設(shè)定。 溫濕度傳感器程序設(shè)計(jì)DHT21的供電電壓為5V，當(dāng)系統(tǒng)上電后，溫濕度傳感器會(huì)有1秒的不穩(wěn)定狀態(tài)，因此在系統(tǒng)中要通過延時(shí)等操作，跳過這個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)后再對(duì)DHT21進(jìn)行讀寫操作。設(shè)計(jì)電路時(shí)，最后在電源與地間加上一個(gè)去耦濾波電容，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。單片機(jī)與溫濕度傳感器是通過單總線進(jìn)行通信的，通訊時(shí)間大約為5毫秒。40位傳輸數(shù)據(jù)下面所示：數(shù)據(jù)格式=16位濕度數(shù)據(jù)+16位溫度數(shù)據(jù)+8位檢驗(yàn)和。其中，40位數(shù)據(jù)里面，高位在前，低位在后。后八位檢驗(yàn)和由前面濕度的高8位加上低8位，再加上溫度的高8位與低8位組成。： 40位數(shù)據(jù)組成系統(tǒng)上電工作后，單片機(jī)給溫濕度傳感器發(fā)送指令，使DHT21從低功耗模式迅速切換到高速模式，給單片機(jī)傳回一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。接著發(fā)送采集到的40bit數(shù)據(jù)給單片機(jī)進(jìn)行處理。因?yàn)閭鞲衅鱾鬏攦纱螖?shù)據(jù)給單片機(jī)有一定的時(shí)間間隔，當(dāng)這個(gè)間隔時(shí)間比較長的時(shí)候，需要再采集一次數(shù)據(jù)才能獲得最新、最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。當(dāng)上位機(jī)不工作的時(shí)候，單片機(jī)與傳感器直接的單總線處于高電平狀態(tài)。兩者開始通信的時(shí)候，單片機(jī)需要先將總線拉低1~10毫秒，然后再釋放。接著延時(shí)20~40微秒后，單片機(jī)檢測(cè)傳感器發(fā)來的應(yīng)答信號(hào)。： 通訊時(shí)序圖DHT21的應(yīng)答信號(hào)是一個(gè)大約80微秒的低電平，然后再拉高總線約80微秒，接著系統(tǒng)將進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。： 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖經(jīng)過80微秒后，開始傳送數(shù)據(jù)位。每一位數(shù)據(jù)是由一段高電平和一段低電平組成。所有數(shù)據(jù)位的低電平維持的時(shí)間相同，大約為50微秒，代表數(shù)據(jù)位的開始。后面的高電平維持的時(shí)間長短決定該數(shù)據(jù)位是“1”還是“0”。其中，高電平維持時(shí)間長的為數(shù)據(jù)“1”，高電平維持時(shí)間短的為數(shù)據(jù)“0”。當(dāng)傳輸完最后一位，DHT21將總線拉為低電平，維持大約50微秒，再將總線釋放。DHT21傳感器采集濕度和溫度的程序如下所示：//溫濕度讀取子函數(shù)void read_byte(){ uchar i,temp,delay。 for(i=0。i8。i++) { delay=2。 while((!DHT)amp。amp。delay++)。 //等待DHT變高電平 delay:防止死循環(huán) delay_1us(30)。 //延時(shí)30us 如果還是高電平則為1 temp=0。 if(DHT) temp=1。 //高位先出 delay=2。 while((DHT)amp。amp。delay++)。 if(delay==0) break。//超時(shí)讀取就錯(cuò)誤 data=1。 data|=temp。 }} //溫濕度讀取函數(shù)void read_rh(){ uchar delay,check,error=0。 DHT=0。 Delay_1ms(18)。// DHT=1。 delay_1us(20)。 DHT=1。 if(!DHT) { delay=2。