【文章內容簡介】 通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對SCK最低頻率沒有要求；，SCK頻率最高為10MHz， 時，SCK最高頻率則為1MHz。 軟件設計： 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時鐘線，DATA為數據線。該二線串行通信協議和I2C協議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組“啟動傳輸”時序表示數據傳輸的啟動，如圖4所示。當SCK時鐘為高電平時，DATA翻轉為低電平；緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖剑辉赟CK時鐘為高電平時，DATA再次翻轉為高電平。 DATA SCK圖4 數據傳輸啟動時序 液晶顯示LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊它有若干個57或者511等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形。1602LCD是指顯示的內容為162,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質量高、數字式接口、體積小、重量輕、功耗低。1602LCD 主要技術參數： 顯示容量:162個字符； 芯片工作電壓:—； 工作電流:()； 模塊最佳工作電壓:； 字符尺寸:(WH)mm。 1602采用標準的16腳接口，其中： 　第1腳：VSS為電源地。 　第2腳：VDD接5V電源正極。 　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比 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5腳：RW為讀寫信號線，高電平“1”時進行讀操作，低電平“0”時進行寫操作； 　 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。 　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據端。 　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。 1602LCD的指令說明及時序：1602 液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表3所示。1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、0為低電平） 表3 1602LCD控制指令序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開、關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲器地址0001字符發(fā)生存儲器地址8置數據存儲器地址001顯示數據存儲器地址9讀忙標志活地址01BF計數器地址10寫數到CGRA,M或DDRAM10要寫的數據內容11從CGRAM或DDRAM讀數11讀出的數據內容指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。 指令3：光標和顯示模式設置。I/D：光標移動方向，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：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示；C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標；B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位。S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令6：功能設置命令。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57 的點陣字符，高電平時顯示510 的點陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。 指令8：DDRAM地址設置。 指令9：讀忙信號和光標地址。BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數據。 指令11：讀數據。 模塊功能介紹 復位電路和時鐘電路 此復位電路的工作原理是：單片機的復位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內的電阻很低，通電后，5V的電通過電阻給電容進行充電，電容兩端的電會由0V慢慢的升到4V左右（），RC構成的微分電路在上電瞬間產生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機器周期，89C51將復位。正因為這樣，復位腳的電由低電位升到高電位，引起了內部電路的復位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機開始正常工作（這是單片機的上電復位，也叫初始化復位）；當按下復位鍵時，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進行了一次復位工作（這是手動復位原理）。如圖5所示。 單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的，在單片機的XTAL1和XYAL2兩個管腳接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路[12]，如圖5所示。 圖5 手動復位及時鐘電路 傳感器電路 此模塊是整個電路設計的信號采集及初步處理的模塊，由溫濕度傳感器芯片SHT11構成，如圖6所示。主要的功能結構在前面的芯片介紹中已有，這里不重新介紹。下面介紹多點溫濕度采集系統的設計，對于多點采集只需在單個采集的基礎上作一點程序上的改動，所以本文只作介紹不作仿真，只對單個采集仿真[16]。 圖6 SHT11傳感器電路 多點采集系統設計 由于每個SHT11占用單片機兩個I/ O口，所以單片機有限的I/ O口資源將制約著單個微控制器上所能測量的最大點數；由于每個SHT11的測量所需時間是固定不變的，采用單獨操作的逐個測量方式在多點測量系統中必然導致數據采集時間過長、控制滯后，從而影響控制系統性能的提高。在倉庫測控應用系統中，要求所采集的溫濕度數據是反應整個倉庫相同時間點的總體情況的，所以多個SHT11必須同時開始測量，即單片機必須同時向多個SHT11發(fā)送測量命令。結合倉庫應用的具體要求，本文對多個SHT11傳感器和微控制器的連接方式采取如下方案：各SHT11的SCK線接到微控制器的同一個I/ O 口上, 而DATA線則分別接到不同I/ O口線上。這種連接方式有幾個優(yōu)點：首先，n個傳感器只占用n+1個I/ O口，比前述方式節(jié)省了n1個I/ O口，解決了多點測量系統中單片機I/ O口資源短缺和盡可能增加測量點之間的矛盾問題；其次，由于多個SHT11共用一條時鐘線所以在每次測量中可以同時發(fā)出測量命令，多個傳感器同時進行測量，只需一次等待時間則完成了整體數據的收集，大大縮短了數據采集時間，為控制系統快速響應提供了條件[17]。下面以三點測量為例詳細介紹該設計方案的實現，如圖7所示。，、。當需要再增加測量點時只需要增加對應的I/ O口數即可以，而且只需對程序作很少的修改即可實現系統的靈活擴展。圖7 SHT11多點采集設計 顯示電路 此模塊是由LCD1602芯片組成實時溫濕度顯示的電路部分。LCD1602是一個兩行每行16字的液晶顯示屏，D0D7接P0口，RW接地，RS、 起控制作用。如圖8所示。 圖8 LCD1604 顯示及其連接電路 超限處理電路此部分電路是由5個發(fā)光二極管和一個蜂鳴報警器構成，分別是D0、DDD4和D5，發(fā)光二極管與單片機的連接部分如圖所示。D0、DDDD5分別代表著發(fā)光、降溫、加熱、干燥和加濕，一旦傳感器測定的溫濕度超過設定的限額，就會產生不同的發(fā)光反應，起警示作用，同時蜂鳴報警器連續(xù)發(fā)出“滴” 的聲音。如圖9所示。 圖9 超限處理警示電路和蜂鳴器電路部分 整體電路圖 圖10 整體電路圖3 軟件設計 主程序框圖 圖11 主程序框圖 溫濕度采集及處理框圖 圖12 SH