【文章內容簡介】 測量。2）采用 1602 液晶顯示溫濕度數據。3）可通過按鍵設置溫度和濕度的報警范圍，并實現報警值的斷電保存。4）一旦超出報警范圍，蜂鳴器鳴叫。5）有相應的指示燈指示是哪個數據超出范圍。 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 是一線式數字溫度傳感器，具有獨特的單線式接口方式，測量溫度范圍在55℃—125℃，10℃—85℃，誤差為177。%。最高精度可達 ℃。HS1101 是電容式濕度傳感器，可測相對濕度范圍在 0%—100%RH，誤差為177。2%RH。方案二：選用 DHT11 作為溫濕度檢測模塊。DHT11 是一款數字輸出的復合傳感器，包含一個電阻式干事元件和 NTC 式溫度檢測元件，可測 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試范圍和精度，但由于本設計所測試的是一般的環(huán)境溫度和濕度，選取方案二的 DHT11 溫濕度傳感器已經能夠滿足設計的要求，并且，DHT11 復合了溫濕度傳感器，且價格便宜，故本模塊采用方案二。 單片機的選擇方案一：采用 DSP 作為系統控制器。DSP （digital signal processor）是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。DSP 具有對元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部因素影響小，容易實現集成，可分時復用，共享處理器，方便調整處理器的系數實現自適應，可用于頻率非常低的信號等優(yōu)點。但 DSP 硬件電路比較復雜，且價格昂貴，數字系統由耗電的有源器件構成，沒有無源設備可靠。 方案二：采用單片機作為系統控制器。單片機具有可靠性強、性價比搞、電壓低、功耗低等優(yōu)點得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，單片機算術運算功能強，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程實現各種邏輯功能，本身帶有定時器、計數器，可以用來定時和計數，并且其功耗低，體積小，計數成熟和成本低等優(yōu)點?；谝陨戏治?，擬定方案二，用 STC89C52 單片機作為控制器。2第 3 章 系統硬件設計 整體方案設計 系統概述整個系統以 STC89C52 單片機為核心器件，配合電阻電容晶振等器件，構成單片機的最小系統。其它個模塊圍繞著單片機最小系統展開。其中包括，傳感器輸采用 DHT11溫濕度一體的傳感器，負責采集溫度和濕度的數據后發(fā)給單片機。按鍵部分使用市面上常見的輕觸按鍵作為系統的輸入設置模塊。輸出則采用蜂鳴器+LED 的形式。電源供電則采用 USB 5V 供電。 系統框圖 31 系統框圖 最小系統模塊 STC89C52 簡介（1）概述STC89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統，片內置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 STC89C52 單片機可為您提供許多較復雜系統控制應用場合。 STC89C52 有 40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口，3 個 16 位可編程定時計數器,2 個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線。STC89C52 有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。 （2）主要功能特性? ?◆ 兼容 MCS51 指令系統；? ?◆8k 可反復擦寫(1000 次）Flash ROM； ? ?◆32 個雙向 I/O 口； ?◆256x8bit 內部 RAM ；? ?◆3 個 16 位可編程定時/計數器中斷；?◆ 時鐘頻率 024MHz； ? ?◆2 個串行中斷；單片機最小系統DHT11 溫濕度一體傳感器1602 液晶顯示按鍵設置輸入蜂鳴器LED 指示燈3P10245678REST9/XDINWALGVC? ?◆ 可編程 UART 串行通道； ? ?◆2 個外部中斷源； ? ?◆ 共 8 個中斷源； ? ?◆2 個讀寫中斷口線； ? ?◆3 級加密位； ? ?◆ 低功耗空閑和掉電模式； ?◆ 軟件設置睡眠和喚醒功能；（3）8051 單片機的引腳功能MCS51 系列單片機一般采用 40 個引腳，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），接外部晶振的一個引腳。在單片機內部，它是一個反相放大器 的輸入端。當采用外部振蕩器時，此引腳應接 地。XTAL2（18 腳），接外部晶振的另一個引腳。在片內接至反相放大器的輸出端和 內部時鐘電路的輸入端。當采用外部振蕩器時，此腳接外部振蕩器的輸出端。③ 控制信號線RESET（9 腳），復位信號輸入端，復位/掉電時內部 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。在對片內 EPROM 編程時，編程脈沖由此輸入。PSEN（29 腳），外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。 EA（31 腳）,訪問外部存儲器允許/編程電壓輸入。EA 為高電平時，訪問內部存 儲器；低電平時，訪問外部存儲器。④ 多功能 I/O 口引腳8051 單片機設有 4 個雙向 I/O 口（P0、PPP3），每一組 I/O 口線都4可以獨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，可驅動 8個 LSTTL 門電路。實際應用中常作為分時使用的地址/數據總線口，對外部程序或數據存儲器尋址時低 8 位地址與數據總線分時使用 P0 口：先送低 8 位地址信號到 P0 口，由地址鎖存信號 ALE 的下降沿將地址信號鎖存到地址鎖存器后，再作為數據總線的口線對數據進行輸入或輸出。 P1 口（1～8 腳）——準雙向口（三態(tài)），可驅動 4 個 LSTTL 門電路。用作輸入線時，口鎖存器必須由單片機先寫入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出 線。 P2 口（21～28）——準雙向口（三態(tài)），可驅動 4 個 LSTTL 門電路?？勺鳛檩斎?輸出口，實際應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，用于對外部存儲器的接口電路進行尋址。 P3 口（10～17 腳）——準雙向口（三態(tài)），可驅動 4 個 LSTTL 門電路。雙功能口，作為第一功能使用時，與 P1 口一樣；作為第二功能使用時，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 最小系統電路STC89C52 的最小系統如圖 33 所示，整個最小系統由三個部分組成，晶振電路部分、復位電路部分、電源電路等三個部分組成。晶振電路包括 2 個 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，單片機的執(zhí)行速度越快。在進行電路設計的時候，晶振部分越靠近單片機越好。單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當單片機系統在運行中，受到環(huán)境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執(zhí)行。端口引腳 第二功能 注 釋 RXD 串行口數據接收端 TXD 串行口數據發(fā)送端 /INT0 外中斷請求 0 /INT1 外中斷請求 1 T0 定時/計數器 0 外部計數信號輸入 T1 定時/計數器 1 外部計數信號輸入 /WR 外部 RAM 寫選通信號輸出 /RD 外部 RAM 讀選通信號輸出5P10234678REST9/XDINWALGVCUMpFuKHBY復位電路由 10uF 的極性電容 C1 和 10K 的電阻 R4 構成。利用電容電壓不能突變的性質,可以知道,當系統一上電，RESET 腳將會出現高電平，并且這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定。典型的 51 單片機當 RESET 腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位，所以適當組合 RC 的取值就可以保證可靠的復位。在電路圖中，電容的的大小是 10uF，電阻的大小是 10k。所以根據公式，可以算出電容充電到電源電壓的 倍（單片機的電源是 5V，所以充電到 倍即為 ），需要的時間是 10K10UF=。也就是說在電腦啟動的 內， 增加，這個時候 RESET 引腳所接收到的電壓是 。在 5V 正常工作的 51單片機中小于 的電壓信號為低電平信號，而大于 的電壓信號為高電平信號。所以在開機 內，單片機系統自動復位（RESET 左右）。最后一個是電源部分，采用 5V 的 USB 直接供電，可采用手機充電器、電腦 USB 口、移動電源等設備進行供電。 此外，除了單片機最小系統的 3 個部分之外，這里還多了一些外部電路。由于 STC89C52 的 P0 口是漏極開路輸出，因此在 P0 口接了一個 10K 的排阻 R1，使得 P0 口可以作為普通的 I/O 口使用，本設計用 P0 口來做液晶的數據口。特別注意的是，對于 31 腳(EA),當接高電平時,單片機在復位后從內部 ROM 的0000H 開始執(zhí)行；當接低電平時,復位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行。由于我們的程序存儲在了單片機內部，所以 EA 要接高電平，保證單片機是從內部讀取程序去執(zhí)行的。圖 33 單片機最小系統 DHT11 傳感器電路 DHT11 簡介?◆ 相對濕度和溫度測量6?◆ 全部校準，數字輸出 ?◆ 卓越的長期穩(wěn)定性 ?◆ 無需額外部件?◆ 超長的信號傳輸距離 ?◆ 超低能耗?◆4 引腳安裝?◆ 完全互換（1）DHT11 產品概述DHT11（圖 34）數字溫濕度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。它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產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