【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)量。2）采用 1602 液晶顯示溫濕度數(shù)據(jù)。3）可通過(guò)按鍵設(shè)置溫度和濕度的報(bào)警范圍，并實(shí)現(xiàn)報(bào)警值的斷電保存。4）一旦超出報(bào)警范圍，蜂鳴器鳴叫。5）有相應(yīng)的指示燈指示是哪個(gè)數(shù)據(jù)超出范圍。 方案選擇 傳感器的選擇方案一：選用 DS18B20 溫度傳感器和 HS1101 濕度傳感器。DS18B20 是一線式數(shù)字溫度傳感器，具有獨(dú)特的單線式接口方式，測(cè)量溫度范圍在55℃—125℃，10℃—85℃，誤差為177。%。最高精度可達(dá) ℃。HS1101 是電容式濕度傳感器，可測(cè)相對(duì)濕度范圍在 0%—100%RH，誤差為177。2%RH。方案二：選用 DHT11 作為溫濕度檢測(cè)模塊。DHT11 是一款數(shù)字輸出的復(fù)合傳感器，包含一個(gè)電阻式干事元件和 NTC 式溫度檢測(cè)元件，可測(cè) 20—90%RH 濕度，誤差為177。5%RH，0—50℃，誤差范圍177。2℃。綜上所述，雖然方案一具有較高的測(cè)試范圍和精度，但由于本設(shè)計(jì)所測(cè)試的是一般的環(huán)境溫度和濕度，選取方案二的 DHT11 溫濕度傳感器已經(jīng)能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，并且，DHT11 復(fù)合了溫濕度傳感器，且價(jià)格便宜，故本模塊采用方案二。 單片機(jī)的選擇方案一：采用 DSP 作為系統(tǒng)控制器。DSP （digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。DSP 具有對(duì)元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小，容易實(shí)現(xiàn)集成，可分時(shí)復(fù)用，共享處理器，方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)，可用于頻率非常低的信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。但 DSP 硬件電路比較復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒(méi)有無(wú)源設(shè)備可靠。 方案二：采用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器。單片機(jī)具有可靠性強(qiáng)、性價(jià)比搞、電壓低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，本身帶有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，可以用來(lái)定時(shí)和計(jì)數(shù)，并且其功耗低，體積小，計(jì)數(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨戏治?，擬定方案二，用 STC89C52 單片機(jī)作為控制器。2第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 整體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)概述整個(gè)系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心器件，配合電阻電容晶振等器件，構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其它個(gè)模塊圍繞著單片機(jī)最小系統(tǒng)展開(kāi)。其中包括，傳感器輸采用 DHT11溫濕度一體的傳感器，負(fù)責(zé)采集溫度和濕度的數(shù)據(jù)后發(fā)給單片機(jī)。按鍵部分使用市面上常見(jiàn)的輕觸按鍵作為系統(tǒng)的輸入設(shè)置模塊。輸出則采用蜂鳴器+LED 的形式。電源供電則采用 USB 5V 供電。 系統(tǒng)框圖 31 系統(tǒng)框圖 最小系統(tǒng)模塊 STC89C52 簡(jiǎn)介（1）概述STC89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 STC89C52 單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 STC89C52 有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫(xiě)口線。STC89C52 有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 （2）主要功能特性? ?◆ 兼容 MCS51 指令系統(tǒng)；? ?◆8k 可反復(fù)擦寫(xiě)(1000 次）Flash ROM； ? ?◆32 個(gè)雙向 I/O 口； ?◆256x8bit 內(nèi)部 RAM ；? ?◆3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；?◆ 時(shí)鐘頻率 024MHz； ? ?◆2 個(gè)串行中斷；單片機(jī)最小系統(tǒng)DHT11 溫濕度一體傳感器1602 液晶顯示按鍵設(shè)置輸入蜂鳴器LED 指示燈3P10245678REST9/XDINWALGVC? ?◆ 可編程 UART 串行通道； ? ?◆2 個(gè)外部中斷源； ? ?◆ 共 8 個(gè)中斷源； ? ?◆2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線； ? ?◆3 級(jí)加密位； ? ?◆ 低功耗空閑和掉電模式； ?◆ 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；（3）8051 單片機(jī)的引腳功能MCS51 系列單片機(jī)一般采用 40 個(gè)引腳，雙列直插式封裝，用 HMOS 工藝制造，其外部引腳排列如圖 32 所示。其中，各引腳的功能為:? 圖 32 STC89C52 引腳圖① 主電源引腳VCC（40 腳），接＋5V 電源正端；GND（20 腳），接＋5V 電源地端；② 外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1（19 腳），接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器 的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接 地。XTAL2（18 腳），接外部晶振的另一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和 內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此腳接外部振蕩器的輸出端。③ 控制信號(hào)線RESET（9 腳），復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位/掉電時(shí)內(nèi)部 RAM 的備用電源輸入端。ALE（30 腳），地址鎖存允許/編程脈沖輸入，用 ALE 鎖存從 P0 口輸出的低 8位地址。在對(duì)片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，編程脈沖由此輸入。PSEN（29 腳），外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。 EA（31 腳）,訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器允許/編程電壓輸入。EA 為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部存 儲(chǔ)器；低電平時(shí)，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。④ 多功能 I/O 口引腳8051 單片機(jī)設(shè)有 4 個(gè)雙向 I/O 口（P0、PPP3），每一組 I/O 口線都4可以獨(dú)立地用作輸入或輸出口，其中：P0 口（32～39 腳）——雙向口（三態(tài)），可作為輸入/輸出口，可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL 門電路。實(shí)際應(yīng)用中常作為分時(shí)使用的地址/數(shù)據(jù)總線口，對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)低 8 位地址與數(shù)據(jù)總線分時(shí)使用 P0 口：先送低 8 位地址信號(hào)到 P0 口，由地址鎖存信號(hào) ALE 的下降沿將地址信號(hào)鎖存到地址鎖存器后，再作為數(shù)據(jù)總線的口線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入或輸出。 P1 口（1～8 腳）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。用作輸入線時(shí)，口鎖存器必須由單片機(jī)先寫(xiě)入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出 線。 P2 口（21～28）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。可作為輸入/輸出口，實(shí)際應(yīng)用中一般作為地址總線的高 8 位，與 P0 口一起組成 16位地址總線，用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的接口電路進(jìn)行尋址。 P3 口（10～17 腳）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。雙功能口，作為第一功能使用時(shí)，與 P1 口一樣；作為第二功能使用時(shí)，每一位都有特定用途，其特殊用途如表 所示：表 P3 口第二用途 最小系統(tǒng)電路STC89C52 的最小系統(tǒng)如圖 33 所示，整個(gè)最小系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，晶振電路部分、復(fù)位電路部分、電源電路等三個(gè)部分組成。晶振電路包括 2 個(gè) 30pF 的電容 C2 和 C3，以及 12M 的晶振 X1。電容的作用在這里是起振作用，幫助晶振更容易的起振，取值范圍是 1533pF。晶振的取值也可以是24M，晶振的取值越高，單片機(jī)的執(zhí)行速度越快。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，晶振部分越靠近單片機(jī)越好。單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。端口引腳 第二功能 注 釋 RXD 串行口數(shù)據(jù)接收端 TXD 串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端 /INT0 外中斷請(qǐng)求 0 /INT1 外中斷請(qǐng)求 1 T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入 T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入 /WR 外部 RAM 寫(xiě)選通信號(hào)輸出 /RD 外部 RAM 讀選通信號(hào)輸出5P10234678REST9/XDINWALGVCUMpFuKHBY復(fù)位電路由 10uF 的極性電容 C1 和 10K 的電阻 R4 構(gòu)成。利用電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電，RESET 腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來(lái)決定。典型的 51 單片機(jī)當(dāng) RESET 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位。在電路圖中，電容的的大小是 10uF，電阻的大小是 10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的 倍（單片機(jī)的電源是 5V，所以充電到 倍即為 ），需要的時(shí)間是 10K10UF=。也就是說(shuō)在電腦啟動(dòng)的 內(nèi)， 增加，這個(gè)時(shí)候 RESET 引腳所接收到的電壓是 。在 5V 正常工作的 51單片機(jī)中小于 的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于 的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開(kāi)機(jī) 內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位（RESET 左右）。最后一個(gè)是電源部分，采用 5V 的 USB 直接供電，可采用手機(jī)充電器、電腦 USB 口、移動(dòng)電源等設(shè)備進(jìn)行供電。 此外，除了單片機(jī)最小系統(tǒng)的 3 個(gè)部分之外，這里還多了一些外部電路。由于 STC89C52 的 P0 口是漏極開(kāi)路輸出，因此在 P0 口接了一個(gè) 10K 的排阻 R1，使得 P0 口可以作為普通的 I/O 口使用，本設(shè)計(jì)用 P0 口來(lái)做液晶的數(shù)據(jù)口。特別注意的是，對(duì)于 31 腳(EA),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部 ROM 的0000H 開(kāi)始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開(kāi)始執(zhí)行。由于我們的程序存儲(chǔ)在了單片機(jī)內(nèi)部，所以 EA 要接高電平，保證單片機(jī)是從內(nèi)部讀取程序去執(zhí)行的。圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng) DHT11 傳感器電路 DHT11 簡(jiǎn)介?◆ 相對(duì)濕度和溫度測(cè)量6?◆ 全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出 ?◆ 卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 ?◆ 無(wú)需額外部件?◆ 超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離 ?◆ 超低能耗?◆4 引腳安裝?◆ 完全互換（1）DHT11 產(chǎn)品概述DHT11（圖 34）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