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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)(編輯修改稿)

2025-07-16 12:57 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 )這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口,如下表所示:管腳備選功能:表 31 P3 口的第二功能 RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) /INT0(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0 外部輸入) T1(記時(shí)器 1 外部輸入) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí), ALE 只有在執(zhí)行MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止,置位無(wú)效。/PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA 保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000HFFFFH) ,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí),/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加12V 編程電源(VPP) 。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2:來(lái)自反向振蕩器的輸出。XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件,XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度?!≈骺啬K電路原理圖單片機(jī)主程序模塊通過(guò)對(duì) DHT11 傳感器采集到信號(hào)的讀取,將得到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析和處理,再將處理后的信號(hào)發(fā)送給 1602 液晶顯示模塊。完成信息的接收與發(fā)送。并且連接蜂鳴器??刂茍?bào)警系統(tǒng)。如圖 32 所示。圖 32 STC89C52 模塊電路原理圖 DHT11 傳感器模塊設(shè)計(jì) DHT11 傳感器簡(jiǎn)介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(guò)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。 DHT11 傳感器實(shí)物圖如下 33 所示:圖 33 DHT11 傳感器實(shí)物圖(1)引腳介紹:Pin1:(VDD),電源引腳,供電電壓為 3~。Pin2:(DATA) ,串行數(shù)據(jù),單總線。Pin3:(NC) ,空腳,請(qǐng)懸浮。Pin4(VDD) ,接地端,電源負(fù)極。(2)接口說(shuō)明 :建議連接線長(zhǎng)度短于 20 米時(shí)用 5K 上拉電阻,大于 20 米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。圖 34 DHT11 典型應(yīng)用電路(3)數(shù)據(jù)幀的描述: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,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說(shuō)明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,: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)+8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末 8 位。(4)電氣特性:VDD=5V,T = 25℃,除非特殊標(biāo)注表 32 DHT11 的電氣特性參數(shù) 條件 Min typ max 單位供電 DC 3 5 V測(cè)量 mA平均 1 mA供電電流待機(jī) 100 150 uA采樣周期 秒 1 次注:采樣周期間隔不得低于 1 秒鐘。(5)時(shí)序描述: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,DHT11 接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),DHT11 低速模式。通訊過(guò)程如下圖 35 所示:圖 35 總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待 DHT11 響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于 18 毫秒,保證 DHT11 能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11 接收到主機(jī)的開始信號(hào)后,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送 80us ,延時(shí)等待 2040us 后, 讀取 DHT11 的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖 36 總線為低電平,說(shuō)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80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一 bit 數(shù)據(jù)都以 50us 低電平時(shí)隙開始,高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是 0 還是 ,則 DHT11 沒(méi)有響應(yīng), bit 數(shù)據(jù)傳送完畢后,DHT11 拉低總線 50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。數(shù)字 0 信號(hào)表示方法如下圖 37 所示: 圖 37數(shù)字 1 信號(hào)表示方法如下圖 38 所示圖 38 DHT11 傳感器模塊電路設(shè)計(jì) DHT11 傳感器連接 STC89C51 系列單片機(jī)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。單片機(jī)的 口用來(lái)發(fā)收串行數(shù)據(jù),即數(shù)據(jù)口。連接傳感器的 Pin2(單總線,串行數(shù)據(jù)) 。由于測(cè)量范圍電路小于 20 米,建議加一個(gè) 5K 的上拉電阻,因此在傳感器的 Pin2 口與電源之間連接一個(gè) 5K 電阻。而傳感器的電源端口 Pin1 和 Pin4 分別接單片機(jī)的 VDD 和 GND 端。傳感器的第三腳懸浮放置。DHT11 傳感器原件的電路原理圖如下 39 所示: 圖 39 DHT11 電路原理圖 1602 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 1602 液晶顯示屏簡(jiǎn)介HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶,能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符。 (16 列 2行) 。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(guò)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)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):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。 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。 液晶顯示器通過(guò)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。 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) IC 上,因而耗電量比其它顯示器要少得多。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD,目前常用 16*1,16*2,20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的1602 字符型液晶顯示器為例,介紹其用法。一般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 310 和 311 所示:圖 310 液晶屏正面 圖 311 液晶屏背面(1)引腳說(shuō)明:第 1 腳:VSS 為地電源。 第 2 腳:VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳:VL 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,接地時(shí)對(duì)比度最高,對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影” ,使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳:RS 為寄存器選擇,高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳:R/W 為讀寫信號(hào)線,高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng) RS 為低電平R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào),當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳:E 端為使能端,當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí),液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7~14 腳:D0~D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳:背光源正極。 第 16 腳:背光源負(fù)極。(2)1602LCD 的 RAM 地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,這些字符圖有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H) ,顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái),我們就能看到字母。它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的(說(shuō)明:1 為高電平,0 為低電平) 。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(dòng)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(wú)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(wú)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(dòng)顯示的文字,低電平時(shí)移動(dòng)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 5X7 的點(diǎn)陣字符,高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 (有些模塊是 DL:高電平時(shí)為 8 位總線,低電平時(shí)為 4 位總線) 。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:讀出忙信號(hào)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,模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)。指令 10:寫數(shù)據(jù) 。指令 11:讀數(shù)據(jù) 。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平,表示不忙,否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址,也就是告訴模塊在哪里顯示字符。1602 內(nèi)部顯示地址如圖 312 所示: 圖 312 1602 內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H,那么是否直接寫入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第 一個(gè)字符的位置呢?這樣不行,因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位 D7恒定為高電平 1,所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式,在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的,無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形,如下圖所示,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等,每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B(41H) ,顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái),我們就能看到字母“A” 。 1602 液晶顯示模塊電路原理圖液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性, 通過(guò)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。圖 313 1602 顯示模塊 報(bào)警模塊 蜂鳴器介紹蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。采用直流電壓供電,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA” (舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM” 、 “LB”、 “JD”等)表示?!》澍Q器工作原理圖 314 蜂鳴器工作原理圖 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在對(duì)我們所
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