【文章內容簡介】 設計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠性是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎。此次最小系統(tǒng)中的電源供電模塊電源是通過計算機的USB口供給，當然也可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。振蕩電路（時鐘電路）最重要的是STC89C52單片機正常工作需要的時鐘電路提供一個穩(wěn)定的工作頻率。一般情況下，根據STC89C52單片機時鐘周期的要求，回路需要選用頻率為12MHz的晶振。內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2端口接上時鐘電源即可構成時鐘電路，此系統(tǒng)設計中采用內部時鐘產生方式。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶振，與內部的反相器構成穩(wěn)定的自激振蕩器。其發(fā)出的時鐘脈沖直接送入單片機內定時控制部件。電容對頻率有微調作用。單片機復位電路原理是在單片機的復位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復位。當在STC89C52單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。復位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復位有效。復位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。其數值可以由RC電路計算出時間常數。復位電路是由上電復位和按鍵復位兩部分組成。上電復位：STC89系列單片為高電平復位，通常情況下在復位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進行復位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為10K和10uF。按鍵復位：按鍵復位就是在復位電容上并聯(lián)一個開關，當開關按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復位。 單片機最小系統(tǒng)原理方案一：選用DS18B20溫度傳感器作為溫度檢測模塊。DS18B20是一線式數字溫度傳感器。它具有獨特的單線式接口方式。測量范圍在55℃~125℃，10℃~85℃，誤差范圍在\+℃?！?。HS1101是電容式濕度傳感器?？蓽y量相對濕度范圍在0%~100%RH。方案二：選用DHT11作為設計的溫濕度檢測模塊。DHT11是一種集成型的數字溫濕度一體傳感器。DHT11采用的是數字模塊采集技術與溫濕度傳感技術，這兩項技術確保產品具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。傳感器是由一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件組合而成，并與一個高性能8位單片機相連接。具有品質卓越、響應較快、抗干擾能力強、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。測量范圍20%~90%RH，0℃~50℃。測溫精度為\+2℃，測濕精度為\+5%RH。完全符合本次畢業(yè)設計的要求。經上述分析，方案一雖然精度更精確，卻稍顯復雜。方案二即便不能實現(xiàn)方案一的高精度測量。卻也能滿足設計要求。且簡便易行、可靠穩(wěn)定。具有超高的性價比，因此選擇方案二。傳統(tǒng)的溫濕度傳感器需要處理的是模擬信號，容易受到外界環(huán)境和溫漂的影 響 ，造成測量精度較低和可靠性較差；此外，溫室內除了裝有測量溫濕度的傳感器外，還需多個傳感器、放大器和信號傳輸線。這些都將使得系統(tǒng)安裝和維護的難度增大，從而使故障率增大。選用數字型溫濕度傳感器DHT11，其最大的優(yōu)點就是將傳感器檢測信息的功能和微處理器的信息處理功能有機地結合在一起。采用的是線制串行接口，使得系統(tǒng)集成變得簡易便捷。超小的體積、極低的功耗，信號的傳輸距離可達20米以上，在很多條件下可以選擇它作為傳感器，除此之外它采用的是使4針單排引腳封裝，連接方便，其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。數字型溫濕度傳感器的特點是直接輸出數字量。將溫度感測 、濕度感測 、信號變換 、A/D 轉換和加熱器等功能都集成到一個芯片上，DHT11傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，具有可靠性高與穩(wěn)定性高的特點，被廣泛的應用日常生活中。DHT11通過二線數字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。DHT11溫濕度數字傳感器采用的是4針單排引腳封裝，傳感器通電后，需要等待1s，這是因為需要越過不穩(wěn)定的狀態(tài)，在此期間不需發(fā)送指令，電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF的電容，用以去耦濾波。： DHT11實物：圖 DHT11傳感器模塊程序流程DHT11的技術參數如下：供電電壓：~ DC；輸出：單總線數字信號；測量范圍：濕度20～90%RH，溫度0~50℃；測量精度：濕度177。5%RH，溫度177。2℃；分辨率：濕度1%RH，溫度1℃；互換性：可完全互換。長期穩(wěn)定性：177。1%RH/年；本次設計采用溫濕度傳感器DHT11。它具有測量精度高，電路連接簡單等特點。具體接口如下：引腳1：VDD 供電3～ DC；引腳2：DATA 串行數據,單總線；引腳3：NC 空腳,請懸空；引腳4：GND 接地,電源負；有一點必須注意，在引腳2在接單片機時，同時要在數據線接一上拉電阻，接到電源上。DHT11典型應用電路如下圖所示，連接電路簡單，僅需要占用控制器一個I/O口即可完成上下位的連接。一般建議連接線長度短于20時用5K上拉電阻,大于20米時根據實際情況使用合適的上拉電阻。 DHT11溫濕度傳感器外型及管腳 DHT11數字濕溫度傳感器采用單總線數據格式，即單個數據引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數據包由5Byte（40Bit）組成。一次通訊時間最大3ms,數據分小數部分和整數部分。一次完整的數據傳輸為40bit，高位先出。 方案一：采用12864液晶顯示屏。液晶顯示模塊是12864點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）以及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）?？膳cCPU直接相接，提供兩種界面來連接微處理機：8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。方案二：采用LCD1602液晶顯示屏。LCD1602 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02 即32個字符。LCD1602只能顯示字母、數字和符號能顯示16*2個字符，但寄存器不止32個，有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單。總結：在編程使用方面，兩者難度差不多，原理差不多，都是寫指令、寫地址、寫數據等等。當然12864液晶屏顯示更全面、字符更多。相比于1602液晶屏、12864能更形象具體的實現(xiàn)顯示功能。不過 1602 液晶屏也能實現(xiàn)設計的要求。網上買比較廉價，最低的六塊錢左右。而12864液晶顯示屏最便宜的也要四十塊錢。從造價方面考慮，當然是價格低廉的優(yōu)先。而LCD1602就是最好的選擇。 LCD1602概述顯示器使用最多的是發(fā)光二極管顯示器( LED )和液晶顯示器( LCD )。由于它們都具有結構簡單、耗電少、價格低廉、接口簡單、壽命長等優(yōu)點，被廣泛應用于智能儀表場合，尤其是單片機系統(tǒng)中大量應用。LCD以其功耗低、視覺范圍廣等特點也被廣泛應用。對于溫濕度測控系統(tǒng)的設計而言，顯示電路的設計也是不可缺少的。在本設計系統(tǒng)中，不僅需要顯示測量的溫濕度值，而且還要顯示不同的溫濕度報警參數，顯示模塊的設計是十分必要的?？紤]到本設計的特點(工作溫濕度、顯示行列數、光線等因素)，設計中選用的是LCD1602顯示器。該顯示器的大屏幕顯示具有顯示清晰、視覺范圍廣、價格低等優(yōu)點。LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別。使用的單片機系統(tǒng)液晶顯示器作為輸出設備具有以下優(yōu)點:由于液晶顯示接收信號中的每個點保存后的顏色和亮度，恒定的光，而不是作為一個陰極射線管(CRT)顯示需要不斷刷新新的亮點。因此，液晶顯示器顯示效果好、質量高。液晶顯示器都是數字式的，接口與單片機系統(tǒng)相接更加穩(wěn)定，從而使得操作更加便捷。 LCD1602顯示器主要是由顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)，通過液晶分子的組合來達到顯示的目的，顯示特性比以往的顯示器高，性價比也比較高。 相對來說，液晶顯示器內部的電極和驅動IC是主要的功耗來源，因此耗電量比其它顯示器要小得多。 LCD1602基本參數及引腳功能LCD1602技術參數如下：顯示容量：162個字符；芯片工作電壓：～；工作電流：()；模塊工作電壓：；字符尺寸：(WH)mm；LCD1602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，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、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據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。 LCD與單片機接口電路液晶顯示的原理主要是利用液晶的物理特性，由電壓對其顯示區(qū)域進行有效控制，上電就會顯示出來，也可以顯示出設定的圖形及其文字與字母。液晶顯示器的特點：厚度比較薄、能夠被大規(guī)模集成電路直接驅動、能夠便捷的實現(xiàn)全彩色顯示，近些年來，它已經被廣泛應用在筆記本電腦、數碼攝像機、手機移動通信等領域。： 1602顯示模塊該模塊主要是結合溫濕度采集模塊，通過采集模塊部分采集的信息轉化電信號，經單片機系統(tǒng)處理后，進入顯示模塊。所測溫濕度與該參數上下限給定值進行比較，如果高于上限值或低于下限值則報警燈亮，否則就作為正常的采樣值，進行顯示和控制。溫濕度傳感器采集來的溫濕度與單片機設定的溫濕度值相比較。報警電路中加了兩個發(fā)光二極管，，只要其中任何一個過限，報警燈就會亮。當溫度大于設定值，其中一只二極管發(fā)光；當濕度大于設定值，另一只發(fā)光二極管亮。兩個發(fā)光二極管的顏色不同，這樣可以通過顏色的不同來判斷是溫度超出范圍還是濕度超出范圍，這樣以來是操作者比較方便管理與判斷。單片機IO引腳輸出的電流較小，因此需要增加一個電流放大的電路，即通過三極管來放大驅動報警燈（不同顏色的發(fā)光二極管）。繼電器是電子控制元器件，通常被應用于自動控制電路中。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，本質上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。本電路采用常開繼電器組成控制電路，本次設計只是降低溫室數值。降溫設備工作原理：當溫度高于設定上限溫度時，與單片機連接的引腳將送入低電平，三極管將導通，繼電器有電流通過將吸合，則降溫裝置將進行降溫工作，使溫度降低。當溫度下降到設定范圍之內時，置其引腳為高電平，三極管將截止，繼電器停止工作，處于常開狀態(tài)