【文章內(nèi)容簡介】 制器共有11條控制指令。1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 ；S，屏幕上所有文字是否左移或者右移，高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示； C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)； B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 ；N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 ；F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。與HD44780相兼容的芯片時序表如下：表33 基本操作時序表讀狀態(tài)輸入RS=L R/W=H E=H輸出D0—D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L R/W=L D0—D7=指令碼 E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H R/W=H E=H輸出D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H R/W=L D0—D7=數(shù)據(jù) E=高脈沖輸出無讀寫操作時序如圖37和38所示：圖37 讀操作時序圖38 寫操作時序（4）1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖39是1602的內(nèi)部顯示地址。圖39 1602LCD內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖310所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”圖310 字符代碼與圖形對應(yīng)圖（5）1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程延時15ms寫指令38H（不檢測忙信號）延時5ms寫指令38H（不檢測忙信號）延時5ms寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號寫指令38H：顯示模式設(shè)置寫指令08H：顯示關(guān)閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標(biāo)移動設(shè)置寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 按鍵電路設(shè)計由于該款溫濕度計應(yīng)用于對空氣中的溫濕度進行測量，當(dāng)濕度達(dá)到某一數(shù)值時需要啟動加濕功能，因此需要設(shè)定一個濕度值。為此，本設(shè)計增加了4個按鍵，其中K1鍵為設(shè)定鍵，K2鍵為光標(biāo)右移鍵，K3為循環(huán)加1鍵，K4為確定鍵，、。按鍵未被按下時，4個I/O口均為高電平；一旦按鍵按下，對應(yīng)的I/O口被拉為低電平。以此來實現(xiàn)軟件程序設(shè)計中的按鍵掃描。按鍵電路如圖311所示：圖311 按鍵電路 加濕部分此部分采用超聲波霧化器，當(dāng)濕度達(dá)到某一數(shù)值時電路啟動加濕功能，即超聲波霧化器實現(xiàn)噴霧功能從而對空氣進行加濕。超聲波霧化器利用電子高頻震蕩（ ，超過人的聽覺范圍，該電子振蕩對人體及動物絕無傷害），通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑。與加熱霧化方式比較，能源節(jié)省了90%。另外在霧化過程中將釋放大量的負(fù)離子,其與空氣中漂浮的煙霧、粉塵等產(chǎn)生靜電式反應(yīng)，使其沉淀，同時還能有效去除甲醛、一氧化碳、細(xì)菌等有害物質(zhì)，使空氣得到凈化，減少疾病的發(fā)生。加濕電路如圖312所示：圖312 加濕電路加濕電路工作原理為：當(dāng)溫濕度傳感器SHT11檢測到室內(nèi)的濕度超過設(shè)定值時，、，通過三極管驅(qū)動超聲波霧化器，使超聲波霧化器工作，超聲波霧化器噴出水霧從而對室內(nèi)空氣進行加濕，這就實現(xiàn)了加濕功能。本章小結(jié)本章主要介紹了溫濕度傳感器的硬件電路設(shè)計，具體分為了控制模塊、溫濕度采集模塊、液晶顯示模塊、加濕模塊，并對這幾個模塊的硬件設(shè)計進行了具體的描述，詳細(xì)說明了每個模塊將要完成什么樣的功能，對所涉及的芯片進行了具體的介紹，例如單片機、溫濕度傳感器、LCD1602等。第4章 整機工作原理整機電路原理圖見附錄3，通過整機電路圖可知整機電路工作原理為：接通電源，按下電源開關(guān)后電路上電后，通過軟件進入LCD測試程序，此時說明電路已經(jīng)可以開始工作；通過按復(fù)位開關(guān)使程序復(fù)位，這樣可以保證對LCD顯示器初始化以及對溫濕度傳感器(SHT11)時時檢測，使電路正常運行。通過按鍵對溫濕度的數(shù)值范圍進行預(yù)先的設(shè)定，作為是否啟動超聲波霧化器的條件，通過4個按鍵完成這部分功能。溫濕度傳感器(SHT11)，采用串行通信。，再通過調(diào)用LCD顯示的子程序就可以實現(xiàn)時時顯示溫濕度的情況，同時還要判斷是否已超出已設(shè)定好的溫濕度的范圍，如果超出，作為啟動超聲波霧化器的控制信號。與此同時依然通過溫濕度傳感器(SHT11)對溫濕度時時監(jiān)測，已達(dá)到預(yù)設(shè)定的溫濕度要求。第5章 軟件程序設(shè)計 主程序首先，單片機通過I178。C總線讀寫程序?qū)貪穸葦?shù)據(jù)從SHT11中讀出來，然后，根據(jù)溫濕度補償（主要指非線性補償）公式計算出當(dāng)前溫濕度值并送到1602顯示；接著，單片機將溫濕度值讀取出來，若濕度達(dá)到設(shè)定的值時，超聲波霧化器開始加濕。程序流程圖：開始初始化清屏讀取實時溫度值顯示有無按鍵按下送顯示設(shè)定值=實驗值？結(jié)束否否是加濕控制是圖51 基于單片機的溫濕度計的主程序流程圖 溫濕度采集子程序（1）設(shè)計思路單片機首先向溫濕度傳感器SHT11發(fā)出啟動傳輸命令，然后通過寫總線子程序?qū)囟葴y量指令（地址位000+命令位00011）或者濕度測量指令（000+命令位00101）寫入SHT11。傳感器正確接收到溫度測量指令后，就會進行數(shù)據(jù)采集，單片機要等到測量完成，隨后SHT11向單片機傳送兩字節(jié)測量數(shù)據(jù)（MSB和LSB）與1字節(jié)CRC校驗碼，單片機則通過讀總線子程序?qū)貪穸葦?shù)據(jù)讀取出來。讀子程序流程圖：圖52 獲取溫濕度子程序（2）SHT11時序問題從SHT11中讀取數(shù)據(jù)以及往SHT11中寫指令都涉及到了時序問題，下面簡要介紹一下SHT11相關(guān)時序：啟動傳輸時序：當(dāng)SCK為高時DATA翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著SCK變?yōu)榈碗娖剑缓笤赟CK位高電平時DATA翻轉(zhuǎn)為高電平。測量時序：當(dāng)單片機發(fā)出了啟動傳輸命令，且SHT11正確接收到溫（濕）度測量命令后，單片機就要等到測量完成。為表明測量完成，SHT11會使數(shù)據(jù)線為低，此時單片機必須重新啟動SCK。然后SHT11向單片機傳送兩字節(jié)測量數(shù)據(jù)（MSB、LSB）與1字節(jié)CRC校驗碼。在傳輸過程中控制器必須通過使DATA為低來確認(rèn)每一字節(jié)，所有的測量值從右算MSB列于第一位。通訊在確認(rèn)CRC數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用CRC8校驗碼，則單片機需要在測量數(shù)據(jù)LSB后，保持ACK為高來停止通訊。連接復(fù)位時序：當(dāng)DATA線處于高電平時，觸發(fā)SCK9次以上（含9次），并隨后發(fā)一個前述的“傳輸開始”命令。 溫濕度顯示子程序（1）設(shè)計思路由于溫濕度傳感器的非線性因素的影響，單片機直接從SHT11讀取的溫濕度數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確，必須經(jīng)過相對濕度和溫度的非線性補償公式、相對濕度對于溫度的依賴性補償公式進行修正。然后，單片機通過往1602寫數(shù)據(jù)子程序?qū)⑿拚蟮臄?shù)據(jù)寫入1602顯示出來。送顯之前，單片機會通過1602寫指令子程序往1602中寫入顯示字符地址，來設(shè)定顯示位置。特別值得注意的是，液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則指令失效。因此，單片機往1602寫指令或數(shù)據(jù)之前，都要確認(rèn)液晶模塊空閑。讀子程序流程圖：圖53 顯示溫濕度子程序流程圖濕度補償設(shè)置濕度顯示位置顯示濕度顯示溫度設(shè)置溫度顯示位置溫度補償結(jié)束開始（2）溫濕度修正公式溫度非線性補償公式：t1=ntemp相對濕度非線性補償公式： Flt0=nhumnhum4相對濕度對于溫度的依賴性補償公式： Flt1=(t125) (+nhum)+flt0（3）1602內(nèi)部顯示地址 單片機往1602寫入顯示地址時，要求最高位D7必須為高電平，本設(shè)計采用的處理方法是：將顯示字符地址與0x80相或，然后由單片機直接將結(jié)果寫入1602。 I178。C總線讀寫程序（1）應(yīng)答時序本設(shè)計用到了兩個串行傳輸器件，故用單片機通用I/O口模擬了I178。C總線，這就涉及到了總線讀寫。在設(shè)計總線讀寫程序時，涉及到了應(yīng)答時序問題，下面簡要介紹一下：應(yīng)答時序：如果單片機選擇寫操作，則從器件每接受一個8位數(shù)據(jù)之后響應(yīng)一個應(yīng)答信號（即從器件在第9個時鐘周期時將DATA線拉低）。如果單片機選擇讀操作，再從器件發(fā)送一個8位數(shù)據(jù)后釋放DATA線并監(jiān)視一個應(yīng)答信號，一旦接受到應(yīng)答信號，從器件繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如單片機沒有發(fā)送應(yīng)答信號，從器件停止傳送數(shù)據(jù)且等待一個停止信號。（2）讀總線子程序循環(huán)變量i的初值為0x80（10000 0000），每循環(huán)一次，i=i/2(即0x80中的1右移一位)；當(dāng)DATA為1時，通過i和read_data的或運算將相應(yīng)位置1，否則該位為0。讀取8位數(shù)據(jù)之后，若單片機向從器件發(fā)送應(yīng)答信號，從器件將在總線空閑時繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；否則從器件結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)。（3）寫總線子程序和讀程序一樣，循環(huán)變量i的初值為0x80（10000 0000），每循環(huán)一次，i=i/2（即0x80中的1右移1位）；待發(fā)送數(shù)據(jù)與i進行與運算，若結(jié)果為0則發(fā)送0，結(jié)果非0發(fā)送1，發(fā)送完8位數(shù)據(jù)后，單片機讀取應(yīng)答信號賦值給ack_bit，并返回該值。本章小結(jié)本章主要介紹溫濕度計的軟件程序設(shè)計，著重講訴了主程序、溫濕度采集與顯示子程序的設(shè)計思路及程序流程圖。第6章 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試當(dāng)硬件主板做完，要搭建硬件電路元件時候，必須對硬件主板進行檢查和調(diào)試。首先必須對電路板各個節(jié)點進行檢查，利用萬用表檢查各節(jié)點是否有斷路現(xiàn)象。在檢查過程中，總共檢測到了以下三個問題：，31管腳是Vpp，屬于單片機的第二電源，如果它為高電平則讀片內(nèi)存儲器，如果為低電平則讀片外存儲器，而我所編的程序用的全部是片內(nèi)程序存儲器，所以Vpp沒接高電平它始終讀片外存儲器不讀片內(nèi)存儲器所以單片機不工作，功能不實現(xiàn)，把31腳改接到電源正極，電路即可正常工作。，檢測LCD液晶顯示是否正常工作，當(dāng)模塊在接受指令前，微處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即等待前一個指令確實執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時間請參考指令表中的個別指令說明，“RE”為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位元，當(dāng)變更“RE”位元后，往后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位元，否則使用相同指令集時，不需每次重設(shè)“RE”位元。 ，檢測溫濕度傳感器是否正常。通過鍵盤輸入溫濕度范圍，觀察LCD液晶顯示能否時時反映出此時數(shù)值，如果超出設(shè)定范圍，看超聲波霧化器是否能及時的調(diào)節(jié)溫濕度，達(dá)到所需的數(shù)值。 此外硬件調(diào)試中，還應(yīng)注意單片機管腳18和管腳19所外接的晶體振蕩器是否起振，它直接關(guān)系到時鐘振蕩電路是否起作用的；還有數(shù)碼管的選用應(yīng)注意數(shù)碼管的共陽極還是共陰極。 軟件調(diào)試 測試工具單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼。Keil μVision是Keil公司（ARM子公司）開發(fā)的一款用于MCS51單片機開發(fā)的應(yīng)用十分廣泛的編譯和調(diào)試軟件。該軟件可以編輯、編譯匯編語言、C51語言，連接定位目標(biāo)文件和庫文件，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試目標(biāo)程序等。Keil軟件功能強大，包含很多部分，本文我們主要使用Keil μVision來開發(fā)C51項目、調(diào)試程序并生成HEX文件來用于單片機開發(fā)。Keil μVision是一款在Windows下使用的集成開發(fā)環(huán)境，目前最新版本為V3。 測試過程首先是安裝軟件,待安裝完成后，我們就可以使用軟件了，打開軟件，我們可以看到其界面，如圖61所示：圖 61 keil集成開發(fā)環(huán)境下面我們就來使用Keil軟件開發(fā)我們的第一個項目。點擊“Project”（工程）菜單下面的“New Project”（新建工程），我們來新建一個工程。軟件彈出“Crea