【文章內(nèi)容簡介】 液晶顯示和實現(xiàn)報警四大部分。第 3 章　系統(tǒng)硬件設(shè)計　概述此次的畢業(yè)設(shè)計主要由 4 個大的模塊構(gòu)成，分別是主控模塊、傳感器模塊、LCD液晶顯示模塊及報警模塊，其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計的核心模塊，主要是指STC89C52 芯片，它控制整個系統(tǒng)的運行，利用其各個口分別控制其他模塊，使其他模塊能夠成為一個整體，實現(xiàn)功能的需要；報警模塊主要指將蜂鳴器接入單片機電路。通過對時時溫度的檢測，并給定所需要的溫度區(qū)間，即給定上下限值，實現(xiàn)越限報警；傳感器模塊用于實驗室實時溫濕度的檢測、由于 DHT11 的數(shù)字一體性，集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換等模塊。直接接單片機即可。LCD 液晶顯示模塊同樣接入單片機，完成對單片機處理后的數(shù)據(jù)進行顯示?！≈骺啬K設(shè)計　STC89C52 芯片的簡介功能特性：STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，如圖 31 所示。STC89C52 具有以下標準功能： 8k 字節(jié)Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。主要性能：與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容、8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器、1000 次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz 、三級加密程序存儲器 、32 個可編程I/O 口線 、三個 16 位定時器/計數(shù)器八個中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。圖 31　STC89C52 芯片管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）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（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， 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，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。　主控模塊電路原理圖單片機主程序模塊通過對 DHT11 傳感器采集到信號的讀取，將得到的數(shù)據(jù)信號進行分析和處理，再將處理后的信號發(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?？刂茍缶到y(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　DHT11 傳感器簡介DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(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期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達 20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。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 傳感器實物圖如下 33 所示：圖 33　DHT11 傳感器實物圖（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，請懸浮。Pin4（VDD） ，接地端，電源負極。（2）接口說明 ：建議連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻,大于 20 米時根據(jù)實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,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展,: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)傳送正確時校驗和數(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測量 mA平均 1 mA供電電流待機 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）時序描述：用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號后,DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號,送出 40bit 的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用,DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11 低速模式。通訊過程如下圖 35 所示：圖 35　總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待 DHT11 響應(yīng),主機把總線拉低必須大于 18 毫秒,保證 DHT11 能檢測到起始信號。DHT11 接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送 80us ,延時等待 2040us 后, 讀取 DHT11 的響應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后,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,說明 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號,DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一 bit 數(shù)據(jù)都以 50us 低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是 0 還是 ,則 DHT11 沒有響應(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入空閑狀態(tài)。數(shù)字 0 信號表示方法如下圖 37 所示： 圖 37數(shù)字 1 信號表示方法如下圖 38 所示圖 38　DHT11 傳感器模塊電路設(shè)計 DHT11 傳感器連接 STC89C51 系列單片機相對比較簡單。單片機的 口用來發(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)） 。由于測量范圍電路小于 20 米，建議加一個 5K 的上拉電阻，因此在傳感器的 Pin2 口與電源之間連接一個 5K 電阻。而傳感器的電源端口 Pin1 和 Pin4 分別接單片機的 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　1602 液晶顯示屏簡介HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符。 （16 列 2行） 。在日常生活中，我們對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，如在計算器、萬用表、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、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，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，軟硬件都比較簡單。在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：由于液晶顯示器每一個點在收到信號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。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，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 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、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的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 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳：R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳：E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，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：背光源負極。（2）1602LCD 的 RAM 地址映射以及標準字庫表