【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)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(xiě)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[8]。第五節(jié) 鍵盤(pán)接口原理鍵盤(pán)具有向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、命令等功能，是人與單片機(jī)對(duì)話的主要手段。下面介紹鍵盤(pán)的工作原理和鍵盤(pán)的工作方式。一、鍵盤(pán)輸入應(yīng)解決的問(wèn)題（一）鍵盤(pán)的任務(wù)任務(wù)有三項(xiàng)：1 判別是否有鍵按下，若有，則進(jìn)入下一步工作。2 識(shí)別哪一個(gè)鍵被按下，并求出相應(yīng)的鍵值。3 根據(jù)鍵值，找到相應(yīng)鍵值的處理程序入口。（二）鍵盤(pán)輸入的特點(diǎn)常見(jiàn)鍵盤(pán)：觸摸式鍵盤(pán)、薄膜鍵盤(pán)和按鍵式鍵盤(pán)，最常用的是按鍵式鍵盤(pán)。按鍵實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)開(kāi)關(guān)。，按鍵開(kāi)關(guān)的兩端分別連接在行線和列線上，通過(guò)鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合。 鍵盤(pán)開(kāi)關(guān) 鍵閉合時(shí)行線輸出電壓波形（呈現(xiàn)一串負(fù)脈沖），抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms，t2為穩(wěn)定的閉合期，其時(shí)間由按鍵動(dòng)作確定，一般為十分之幾秒到幾秒，t0、t4為斷開(kāi)期。（三）按鍵的識(shí)別鍵的閉合與否，行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)高電平或低電平。高電平，表示鍵斷開(kāi)，低電平則表示鍵閉合，通過(guò)對(duì)行線電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)，可確認(rèn)按鍵按下以及按鍵釋放與否。為了確保對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵有效，必須消除抖動(dòng)期t1和t3的影響[4]。二、鍵盤(pán)的工作原理鍵盤(pán)可分為兩類(lèi)：非編碼鍵盤(pán)和編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)是利用按鍵直接與單片機(jī)相連接而成，這種鍵盤(pán)通常使用在按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。使用這種鍵盤(pán)，系統(tǒng)功能通常比較簡(jiǎn)單，需要處理的任務(wù)較少，但是可以降低成本、簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。按鍵的信息通過(guò)軟件來(lái)獲取。常見(jiàn)的為兩種結(jié)構(gòu)：獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。（一）獨(dú)立式鍵盤(pán)特點(diǎn)是：一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)鍵各接一條I/O口線，通過(guò)檢測(cè)I/O輸入線的電平狀態(tài)，可容易地判斷哪個(gè)按鍵被按下。，圖中的上拉電阻保證按鍵釋放時(shí)，輸入檢測(cè)線上有穩(wěn)定的高電平。當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)線就變成了低電平，與其他按鍵相連的檢測(cè)線仍為高電平，只需讀入I/O輸入線的狀態(tài)，判別哪一條I/O輸入線為低電平，很容易識(shí)別哪個(gè)鍵被按下。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，各條檢測(cè)線獨(dú)立，識(shí)別按下按鍵的軟件編寫(xiě)簡(jiǎn)單。適用于鍵盤(pán)按鍵數(shù)目較少的場(chǎng)合，不適用于鍵盤(pán)按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，因?yàn)閷⒄加幂^多的I/O口線[5]。 獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路（二）矩陣式鍵盤(pán)矩陣式（也稱(chēng)行列式）鍵盤(pán)用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。一個(gè)4*4的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè)16個(gè)按鍵鍵盤(pán)。在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，要節(jié)省較多的I/O口線。矩陣中無(wú)按鍵按下時(shí)，行線為高電平；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線的電平也為高，這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣式鍵盤(pán)中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合，才能確定閉合鍵位置。下面討論矩陣式鍵盤(pán)按鍵的識(shí)別方法。1 掃描法　　第1步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下；第2步，如有鍵被按下，識(shí)別出具體的鍵位。，說(shuō)明識(shí)別過(guò)程?！　〉?步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下。先把所有列線均置為0，然后檢查各行線電平是否都為高，如果不全為高，說(shuō)明有鍵按下，否則無(wú)鍵被按下。例如，當(dāng)鍵3按下時(shí)，第1行線為低，還不能確定是鍵3被按下，因?yàn)槿绻恍械逆I1或0之一被按下，行線也為低電平。只能得出第1行有鍵被按下的結(jié)論。　　第2步，識(shí)別出哪個(gè)按鍵被按下。采用逐列掃描法，在某一時(shí)刻只讓1條列線處于低電平，其余所有列線處于高電平。當(dāng)?shù)?列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，因?yàn)槭擎I3被按下，第1行的行線仍處于高電平；當(dāng)?shù)?列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，第1行的行線仍處于高電平；直到讓第4列為低電平，其余各列為高電平時(shí)，此時(shí)第1行的行線電平變?yōu)榈碗娖?，?jù)此，可判斷第1行第4列交叉點(diǎn)處的按鍵，即鍵3被按下?！　【C上所述，掃描法的思想是，先把某一列置為低電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行線電平為低電平，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。2 線反轉(zhuǎn)法　　掃描法要逐列掃描查詢，有時(shí)則要多次掃描。而線反轉(zhuǎn)法則很簡(jiǎn)練，無(wú)論被按鍵是處于第一列或最后一列，均只需經(jīng)過(guò)兩步便能獲得此按鍵所在的行列值，下面以矩陣式鍵盤(pán)為例，介紹線反轉(zhuǎn)法的具體步驟。 讓行線編程為輸入線，列線編程為輸出線，并使輸出線輸出為全低電平，則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行。 再把行線編程為輸出線，列線編程為輸入線，并使輸出線輸出為全低電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。兩步即可確定按鍵所在的行和列，從而識(shí)別出所按的鍵。線反轉(zhuǎn)法簡(jiǎn)單適用，但不要忘記按鍵去抖動(dòng)處理[6]。　?。?系統(tǒng)按鍵接線圖第六節(jié) 傳感器的選擇及簡(jiǎn)介一、傳感器的選擇本系統(tǒng)選擇的溫濕度傳感器是由瑞士Sensirion公司推出了SHT11單片數(shù)字溫濕度集成傳感器，采用CMOS過(guò)程微加工專(zhuān)利技術(shù)（MOSens technology），確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。該傳感器包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件，并在同一芯片上，與l4位的A／D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進(jìn)行標(biāo)定，以鏡面冷凝式濕度計(jì)為參照。校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式存儲(chǔ)在OTP內(nèi)存中，在校正的過(guò)程中使用。兩線制的串行接口，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡(jiǎn)單。微小的體積、極低的功耗，使其成為各類(lèi)應(yīng)用的首選。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車(chē)、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下：1 高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；2 提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；3 測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器(分辨率為8～12位，可以通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程米選擇)；4 測(cè)量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；5 封裝尺寸超小( mm mm)，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；6 高可靠性，采用CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸于水中[10]。二、SHT11的引腳功能SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡(jiǎn)單。其各引腳的功能如下：1 腳1和4－信號(hào)地和電源，～ V；2 腳2和腳3－二線串行數(shù)字接口，其中DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線； 3 腳5～8－未連接。三、SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理　　SHT11的溫濕度檢測(cè)運(yùn)用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具有不同保護(hù)的“微型結(jié)構(gòu)”檢測(cè)電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來(lái)組成傳感器芯片的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來(lái)自外界的影響。由于它將溫度傳感器與濕度傳感器結(jié)合在一起而構(gòu)成了一個(gè)單一的個(gè)體，因而測(cè)量精度高且可精確得出露點(diǎn)，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起的誤會(huì)。CMOSensTM技術(shù)不僅將溫濕度傳感器結(jié)合在一起，而且還將信號(hào)放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、標(biāo)準(zhǔn)I2C總線等電路全部集成在一個(gè)芯片內(nèi)?！　HT11的每一個(gè)傳感器都是在極為精確得濕度室內(nèi)中校準(zhǔn)的。SHT11傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在OTP內(nèi)存中。經(jīng)校準(zhǔn)的相對(duì)濕度和溫度傳感器與一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器相連，可將裝換后的數(shù)字溫濕度值送給I2C總線器件，從而將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為符合I2C總線協(xié)議的串行數(shù)字信號(hào)。由于將傳感器與電路部分結(jié)合在一起，因此，該傳感器具有比其他類(lèi)型的溫濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。首先是傳感器信號(hào)強(qiáng)度的增加增強(qiáng)了傳感器的抗干擾性能，保證了傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而A/D轉(zhuǎn)換的同時(shí)完成，則降低了傳感器對(duì)干擾噪聲的敏感程序。其次在傳感器芯片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保證了每一只溫濕度傳感器都具有相同的功能，即具有100%的互換性。最后，傳感器可直接通過(guò)I2C總線與任何類(lèi)型的微處理器、微控制器系統(tǒng)連接，從而減少了接口電路的硬件成本，簡(jiǎn)化了接口方式。　　溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上。SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5℃左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(95％RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異。　　微處理器是通過(guò)二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I/O口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過(guò)5個(gè)5位命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 溫濕度傳感器SHT11集溫度傳感器和濕度傳感器于一體，因此采用SHT11進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；另外SHT11芯片內(nèi)部集成了14位A／D轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號(hào)輸出，因此抗干擾能力也比同類(lèi)芯片高。該芯片在溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用[11]。DATAGNDVDD濕度傳感溫度傳感放大器14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器標(biāo)定儲(chǔ)存I2C總線接口SCK SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖第七節(jié) 系統(tǒng)整體硬件電路圖　　： 系統(tǒng)整體硬件電路圖第八節(jié) 本章小結(jié)本章硬件設(shè)計(jì)是為了設(shè)計(jì)的思路清晰，對(duì)各個(gè)部分都要求很慎重，比如單片機(jī)選擇問(wèn)題，考慮到了很多因數(shù)：抗干擾、節(jié)約性、方便、速度快等方面，而且從實(shí)際的使用仿真角度出發(fā)，由于一些老的芯片已經(jīng)完全停產(chǎn)了，所以不利于購(gòu)買(mǎi)，因此放棄了一些芯片的選擇，最后選擇功能比較全面的AT89C51，適合該設(shè)計(jì)的需要。液晶顯示器從實(shí)用的角度出發(fā)，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是濕度顯示、設(shè)置顯示和定時(shí)時(shí)間的調(diào)整，我們就可以用四行的顯示器，而LCD1604正是16字4行，就滿足了需要?；就瓿蛇x擇后，就是進(jìn)一部來(lái)考察各器件的使用和性質(zhì)、接線，難度比較大的是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的各個(gè)功能，除了認(rèn)真的去研究各個(gè)元器件的功能和作用之外，就很難完成要求的內(nèi)容。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序流程圖本系統(tǒng)的智能核心是AT89C51，其監(jiān)控程序和應(yīng)用軟件全部固化在EPROM內(nèi)。他的工作過(guò)程是：當(dāng)系統(tǒng)接通電源后，AT89C51單片機(jī)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)完成對(duì)各個(gè)端口的初始化工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生申請(qǐng)中斷，進(jìn)入響應(yīng)的中斷程序，完成鍵盤(pán)處理工作。當(dāng)沒(méi)有外部控制信息的輸入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采集溫濕度傳感器的電壓值，最終數(shù)據(jù)在LCD顯示屏上顯示。 主程序流程圖 程序流程圖實(shí)現(xiàn)步驟：1 接通電源之后，系統(tǒng)初始化；2 接通單片機(jī)的EEPROM及Flash技術(shù)與程序的結(jié)合寫(xiě)入濕度報(bào)警的上下限值與設(shè)定的定時(shí)時(shí)間；3 然后讀取溫濕度且顯示溫濕度值及當(dāng)前時(shí)間；4 將檢測(cè)的濕度與我們?cè)O(shè)置的報(bào)警上下限的濕度值進(jìn)行比較，若高于上限值，則啟動(dòng)報(bào)警且不用對(duì)花卉進(jìn)行澆水；若低于下限值，則啟動(dòng)報(bào)警且要對(duì)花卉進(jìn)行澆水；若正常，則不作任何動(dòng)作；5 判斷有無(wú)按鍵處理，若有則返回到設(shè)置定時(shí)時(shí)間的部分，若無(wú)則繼續(xù)顯示當(dāng)前濕度值。第二節(jié) 初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容：1 單片機(jī)初始化以及各種引腳定義。2 1602液晶初始化及工作方式。3 系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。第三節(jié) 傳感器模塊SHT11數(shù)字溫濕傳感器加濕器溫濕度傳感器隨著科技的不斷發(fā)展，汽車(chē)、空調(diào)、除濕器、烘干機(jī)等種類(lèi)繁多的電器都已進(jìn)入人們的日常生活，而這些電器設(shè)備很多都離不開(kāi)對(duì)溫度、濕度等環(huán)境因素的要求。因此，溫度、濕度傳感器用途越來(lái)越廣泛。新一代的數(shù)字傳感器不再需要外置的A／D轉(zhuǎn)換模塊，并具有標(biāo)準(zhǔn)接口，使用方便，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。SHT11作為一種新型的單總線溫濕度數(shù)字傳感器，具有更多的優(yōu)點(diǎn)，它使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，控制方便，易于實(shí)現(xiàn)。1單總線通信簡(jiǎn)介目前常用的微機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要有2C總線、SPI總線和SCI總線。其中I2C總線以同步串行兩線方式進(jìn)行通信(1條時(shí)鐘線，1條數(shù)據(jù)線)，SPI總線則以同步串行三線方式進(jìn)行通信(1條時(shí)鐘線，1條數(shù)據(jù)輸入線，1條數(shù)據(jù)輸出線)，而SCI總線是以異步方式進(jìn)行通信的(1條數(shù)據(jù)輸入線，1條數(shù)據(jù)輸出線)。這些總線至少需要兩條或兩條以上的信號(hào)線。： SHT11傳感器模塊程序流程圖第四節(jié) 液晶顯示模塊顯示模塊的液晶操作主要是數(shù)據(jù)和指令的處理。寫(xiě)指令數(shù)據(jù)到LCD寫(xiě)指令寄存器子程序入口寄存器為R1。因?qū)懭霑r(shí)，要求E出現(xiàn)負(fù)調(diào)變，所以送出數(shù)據(jù)后需另E置0，方可完成寫(xiě)入過(guò)程。寫(xiě)指令的時(shí)候要求E為高脈沖，RS=0，RW=0，D0D7=指令碼。寫(xiě)顯示數(shù)據(jù)到LCD寫(xiě)數(shù)據(jù)寄存器子程序入口寄存器為R2。寫(xiě)入時(shí)同樣要求E出現(xiàn)負(fù)調(diào)變，而且與寫(xiě)指令寄存器IR有相似的地方，所以DR送出數(shù)據(jù)后和還是要求E置0，方可完成寫(xiě)入過(guò)程。寫(xiě)指令的時(shí)候要求E為高脈沖，RS=1（不同點(diǎn)）。RW=0，D0D7=指令碼。： LCD顯示流程圖第五節(jié) 報(bào)警電路模塊本次設(shè)計(jì)的報(bào)警電路是利用當(dāng)前讀取到