【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7 不符合 符 合 圖 系統(tǒng)工作流程圖 溫濕度數(shù)據(jù) LED 液晶顯示 溫濕度 控制系統(tǒng) 報(bào)警 不報(bào)警 51單片機(jī) 判斷 河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 8 3 系統(tǒng)硬件 AT89C51 單片機(jī) AT89C51 單片機(jī)介紹 作為設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心，單片機(jī)的挑選尤其重要。其性能的好壞直接關(guān) 系到整個(gè)系統(tǒng)的好壞，對(duì)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展都有著很大的影響。在眾多單片機(jī)的種類(lèi)中， 51系列的單片機(jī)，很容易作為教學(xué)材料，以及學(xué)生設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)的核心單片機(jī)，其中較為常見(jiàn)的是 ATMEL公司的 AT89S52 和 AT89C51 單片機(jī)，而作為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的 AT89C51 單片機(jī)，內(nèi)部有 4KRM內(nèi)存，是 flash 工藝的，這樣，我們使用特定的編譯器 [9]就可以輕易地擦除和改寫(xiě)單片機(jī)，片內(nèi)存在有 128字節(jié)的 RAM[10]。這樣單片機(jī)讀寫(xiě)速度會(huì)很快，優(yōu)點(diǎn)很多，所以選擇該款單片機(jī)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。 Intel 公司 在 80 年代初推 出的 AT89C51 單片機(jī) 是內(nèi)部 有 8位數(shù)據(jù)總線 [11]，外部 有 8位數(shù)據(jù)總線 8位嵌入式微控制器，它與其它 系列 芯片相比，有功能全、性能高、使用方、便售價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)應(yīng)用方面 AT89C51 有許多明顯的特點(diǎn)，它 不僅 具有 強(qiáng)大的 8位總線外圍 拓展 功能， 而且 在數(shù)據(jù)處理方面 還 有 8 位微機(jī)的快速功能。由于 隨著集成芯片技術(shù) [12]的精尖，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)把所有 把許多常用的輸出輸入檢測(cè)控制通道制作在同一塊硅片上， 極 大地靈活了外部連線， 加 強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ， 并且速度快（時(shí)鐘 [13]12MHz）， 很 適合 在 工業(yè)環(huán)境下使用。因此本系統(tǒng) CPU 選用 的 是 AT89C51 芯片。 AT89C51 單片機(jī) 的 引腳 是 40 雙列直插式 的 封裝結(jié)構(gòu)。 AT89C51 系統(tǒng) 的 CPU 中的主要組件有：寄存器控制器 、 特殊 的 功能寄存器（ SFR） 、 高速寄存器陣列 、 算術(shù)邏輯單元（ RALU）。它與外部通訊通過(guò)存儲(chǔ)器 和 特殊功能 這樣的 寄存器 SFR，控制器進(jìn)行的。 AT89C51 系統(tǒng)的 CPU的主要特色是重量輕 、 售價(jià)低 、 體積小 、 抗干擾能力強(qiáng) 、 使用方便 等特點(diǎn) 。此外，通過(guò) SFR還可 以 直接控制 它的 A/D、 PWM、 I/O、串行 端 口等部件有效運(yùn)行。 CPU 內(nèi)部的兩條總線寄存器陣列和一個(gè)控制單元和 EALU 連接起來(lái)。這 兩條總線是： 8位 的 數(shù)據(jù)總線 [14]（ DBUS）和 16 位 的 地址總線（ ABUS）。數(shù)據(jù)總線僅在 RALU 與寄存器陣列或 SFR 之間傳送數(shù)據(jù)，地址總線用作數(shù)據(jù) 的 傳送的地址總線或用作與寄存器 的 控制器連接的多路復(fù)用地址 /數(shù)據(jù)總線 [15]。 CPU 對(duì)片內(nèi) RAM訪問(wèn)是通過(guò)寄存器 R1,R0 間接訪問(wèn)的和直接訪問(wèn)。 AT89C51工作時(shí)所需的時(shí)鐘可采用芯片內(nèi)部的振蕩器 還 可通過(guò)其 XTALL輸入 的 引腳由外部輸入。其工作 的 頻率為 6～ 12MHz 的 。在本系統(tǒng)中 我們 采用 的 頻率 。 51單片河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 9 機(jī) 實(shí)物 (圖 （ a） )以及引腳圖（ 圖 （ b） ） 。 (a) (b) 圖 AT89C51單片機(jī)實(shí)物 和引腳 圖 AT89C51 引腳簡(jiǎn)單介紹 40 個(gè)引腳按功能可 以 分為如下 3類(lèi)： 電源 、 時(shí)鐘引腳 — VCC、 VSS； XTAL XTAL2。 控制引腳 — PSEN、 ALE/PROG、 EA/VPP、 RST。 I/O 端 口 的 引腳 — P0、 P P P3，為 4 個(gè) 8 位 I/O 口的外部引腳。 總線型 非總線型 I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192040393837363534333231302928 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10201918 17 16 15 14 13 12 11 P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7RST / V PDP 3 . 0 / RXDP 3 . 1 / TXDP 3 . 2 / INT 0P 3 . 3 / INT 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1P 3 . 6 / WRP 3 . 7 / RDXTAL 2XTAL 1V SSV CCP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EA / V PPALE / PROGPSENP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0R S T P 3 . 0 / R X DP 3 . 1 / T X D X T A L 2X T A L 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 3 / I N T 1 P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1GNDV CCP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1 / AIN 1P 1 . 0 / AIN 0P 3 . 7注 ： 類(lèi)似的還有 P h i l i p s 公司的 8 7 L P C 64 ， 20 引腳 8 XC 748 / 750 / （ 751 ）， 24 引腳 8 X 749 （ 752 ）， 28 引腳 8 XC 754 ， 28 引腳 等等80C51/89C5189C2051河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 10 圖 89C51的引腳封裝 [16] DHT11 傳感器模塊系統(tǒng) DHT11 傳感器簡(jiǎn)介 DHT11 數(shù)字 的 溫濕度傳感器是 4 針單排一款引腳封裝的傳感器模塊。主要應(yīng)用于場(chǎng)所 范圍內(nèi) 溫濕度的檢測(cè)， 優(yōu)點(diǎn)是 性能可靠穩(wěn)定。 DHT11 傳感器主要由一個(gè) NTC測(cè)溫元件和一個(gè)電阻式感濕元件組成， DHT11 傳感器 的 引腳可以直接與 AT89C51相連接。該傳感器 外部連接方式非常簡(jiǎn)便 ， 因此 利用該傳感器 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng) 能夠簡(jiǎn)化外部鏈接，易于操作可實(shí)時(shí)性強(qiáng)。 DHT11 傳感器實(shí)物圖 如下 所示： 圖 DHT11傳感器實(shí)物圖 （ 1）引腳介紹： 引腳 1： (VCC)，電源引腳， 參考 供電電壓 3~，供電電壓 5V 即可。 引腳 2：（ DATA），單總線，串行數(shù)據(jù)。 引腳 3:（ NC），空腳，懸 置就行 。 河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 11 引腳 4： （ VDD），接地端， 連 接電源負(fù)極。 （ 2）接口說(shuō)明 ： 如果連接線長(zhǎng)度 在合適范圍內(nèi) ， 我們需要 加上 5K 的 上拉電阻 [17],比較長(zhǎng)的話則 根據(jù)實(shí)際情況 我們需要就要增加上合適的拉電阻來(lái)調(diào)整電路數(shù)據(jù)參數(shù)的漂移特性 [18]。如圖 所示 圖 （ 3）數(shù)據(jù)幀 [19]的描述： DATA 的主要任務(wù)是采用單總線數(shù)據(jù)形式 使 AT89C51 單片機(jī) 和 DHT11 傳感器之間 能夠同步以及交換信號(hào) ,單次 交換 時(shí)間 4ms 左右 ,數(shù)據(jù) 不僅 有整數(shù)部分 還 有小數(shù)部分。 （ 4） 電氣特性： 一般情況下 VDD=5V，除非特別注明。如 表 所示。 表 DHT11的電氣特性 [20] 參數(shù) 條件 Min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測(cè)量 mA 平均電流 平均 1 mA 供電 時(shí)間 待機(jī) 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 注 :采樣周期間隔不得低于 1s鐘。 DHT11 傳感器電路系統(tǒng) DHT11 傳感器和 AT89C51 單片機(jī)連接 非常簡(jiǎn)單 ， 我們需要增加一個(gè) 5K 的上拉電阻。利用 DHT11 傳感器 的 P2 數(shù)據(jù)口 和 AT89C51 單片機(jī)的 端 口 的連接 發(fā)收串行數(shù)據(jù)。傳感器的 P P4 電源端口分別 與 單片機(jī)的 VDD和 GND 端 口連接 。傳感器的第三腳懸 空 放置。 DHT11傳感器的電路 的 原理圖如圖 所示： 河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 12 圖 DHT11的 電路原理圖 1602 液晶顯示系統(tǒng) 1602 液晶顯示屏簡(jiǎn)介 LCD1602 顯示屏 能夠同時(shí)顯示 有 32字符（ 16 列 2 行）。 實(shí)物如圖 所示： 圖 實(shí)物 液晶 顯示 屏 （ 1） LCD1602 的 RAM 的 地址映射 和 標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 LCD1602液晶模塊 的 字符發(fā)生存儲(chǔ)器 本身 存儲(chǔ) 就有 160個(gè)不同字符圖，但是 并 沒(méi)有漢字。我們是通過(guò) 軟件 編程來(lái)實(shí)現(xiàn) 顯示屏 LCD1602 的讀寫(xiě)、 、 屏幕的操作的（ 0 為低電平 ， 1為高河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 13 電平）。 LCD1602 的 內(nèi)部顯示地址如 下 圖 所示： 圖 1602內(nèi)部顯示地址 LCD1602 液晶顯示電路原理圖 河南師范大學(xué)本科畢業(yè) 論文 14 圖 LCD1602顯示模塊 光聲報(bào)警系統(tǒng) 和 溫濕度控制系統(tǒng) 光聲報(bào)警系統(tǒng) 系統(tǒng)采用 LED 雙色燈 作為光報(bào)警 的 提示 燈 ， 如果