【文章內(nèi)容簡介】 PDIP 封裝 ，引腳圖如下： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 26 STC89C52 單片機管腳圖 系統(tǒng)電路設(shè)計 本設(shè)計中使用 51 內(nèi)核芯片單片機是 STC89C52，通過 2 個 20P 電容和 1個 12MHz 的晶振組成的晶振電路，系統(tǒng)的時鐘脈沖就是由它提供，還有通過 1 個電阻和 1 個電解電容和 1個按鍵組成的復(fù)位電路， 使用 1個數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 對機房內(nèi)溫度及濕度的檢測，通過 4個按鍵來設(shè)定溫濕度的上下限值，如果檢測溫度高于設(shè)定上限溫度 驅(qū)動降溫電路，如果檢測溫度低于設(shè)定下限驅(qū)動加熱電路，如果檢測濕度高于設(shè)定濕度上限驅(qū)動去濕電路，如果檢測濕度低于設(shè)定下限驅(qū)動加濕電路。整個控制過程使用 1個蜂鳴器作為超限報警，選擇液晶 LCD1602 作為整個系統(tǒng)的顯示器，實時顯示檢測的溫濕度值 。 晶振電路 電路中 C2無極性電容和 C3 無極性電容是起振電容。當(dāng) 12MHz 晶振在高頻的情況工作時，會產(chǎn)生一定的寄生的電感。為了使電感達到平衡和產(chǎn)生諧振，那么可以加上 2個 1033pf 的無極性電容。具體的大小可以參考下晶振廠家提供的參數(shù)手冊。 單片機的內(nèi)部有一振蕩 電路，我們需要在外部接上晶振電路單片機才能工作。晶振和電容與內(nèi)部的電路組成振蕩電路。只要單片機一上電，電容啟振，晶振工作，這樣單片機就有一個持續(xù)的時鐘信號。 51 單片機內(nèi)部有一個 12分頻器，因此時鐘周期為 t = 1/12 ≈ 1us。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 圖 27 晶振電路 復(fù)位電路 此系統(tǒng)使用的 51 單片機是高電平復(fù)位。對 STC89C52來說，在復(fù)位引腳加上 2 個機器周期的高電平，可使單片機復(fù)位。單片機的 IO口呈現(xiàn)高電平，程序計數(shù)器從零開始執(zhí)行。 采用的手動復(fù)位，按鈕按下，復(fù)位引腳得到高電平，單片機復(fù)位，按鈕 松開后，單片機開始工作。 單片機的 9 腳 RST(Reset)復(fù)位引腳，如圖。當(dāng)我們的程序運行到 1000 行的時候，單片機重啟啟動了，之前運行的數(shù)據(jù)將會丟失，因為 RAM 是不儲存在我們的 flash 區(qū)域的，這個時候，那么我們的單片機會重新開始運行，這個過程就是復(fù)位。當(dāng)我們的程序運行中，遇到一些特殊情況造成系統(tǒng)奔潰了，我們把這種情況叫做死機，類似我們的電腦的，這個時候我們可以手動按下復(fù)位按鍵，單片機會重新運行。復(fù)位電路的存在，就是防止一些特殊情況的發(fā)生，在程序跑飛的時候能夠還原。 復(fù)位電路的工作原理： 51單片機 高電平復(fù)位。對 STC89C52來說，在復(fù)位引腳加 2個機器周期的高電平，可使單片機復(fù)位。單片機的 IO 口呈現(xiàn)高電平，程序計數(shù)器從零開始執(zhí)行。采用的手動復(fù)位，按鈕按下，復(fù)位引腳得到高電平，單片機復(fù)位，按鈕松開后，單片機開始工作。 當(dāng)這個電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，電容隔離直流電，隔離 +5V。此時復(fù)位按鍵在彈起的狀態(tài)， R1 的電阻是沒有電壓差的。我們的這個到單片機是高電平復(fù)位，低電平工作，當(dāng)按下去的時候，電容起到放電的作用，瞬間是 +5V 的高電平。所以，在按下的一瞬間，高電平復(fù)位成功。 我們再來分析從沒有電到上電的過程。電容 C1 上方是 5V 電壓，這個時候哦電容C1 進行充電，正離子從上往下充電，負電子從 GND 往上充電，這個時候電容對電路來說是短路的，相當(dāng)于一根導(dǎo)線，電壓都加在了 R1這個電阻上，那么 RST 上的電壓值，Vrst = R1*I，隨著電容充電越多，在充滿的時候，電流就會越來越小的，那么此時 Vrst上的電壓也會變小，直到電容充滿后，線路中不再有電流，那么這個時候 Rst 和 GND的電位就相等了，也即是 0V。從這個過程中， Rst 復(fù)位引腳是先高電平一段時間，然后再低電平，之后單片機正常工作運行的。我們可以根據(jù)一條充放電的公式得到： T = 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 ，把我們上圖的參數(shù)帶入，求得是 564us，大于 2 個機器周期。重要一點的是，每個單片機復(fù)位高電平的時候都是不，具體的要參考手冊。 4K7R110uFC1VCCS1res 圖 28 復(fù)位電路 電源電路 向單片機供電。單片機電源： STC89C52 單片機的工作電壓范圍： — ， 一般給 51單片機外接一個 5V 的直流穩(wěn)壓電源。連接方式為 VCC(40 腳）：接電源 +5V 端 VSS(20 腳）：接電源地端。 LCD1602 顯示 電 路 此設(shè)計中采用的是字符型 LCD1602，它只能顯示數(shù)字及字符，可以顯示 2 行，每 一行可以顯示 16個字符，通過控制 LCD 的數(shù)據(jù)命令 RS管腳和讀寫 RW管腳還有使能 E 管腳。即可實現(xiàn)對 LCD1602 的讀寫了。將我們要顯示的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送到 LCD 上實時顯示。我們將 LCD 數(shù)據(jù)口接到單片機的 P0 口，用于數(shù)據(jù)的發(fā)送，將 LCD 的命令數(shù)據(jù)及讀寫還有使能控制端口接在單片機的 P10 P11 P12 上，通過單片機的這寫管腳控制即可實現(xiàn)在LCD 上顯示，如下圖： 圖 210 LCD1602 顯示 電路 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 溫濕度檢測 電路 此設(shè)計中我們使用 1個溫濕度傳感器進行對機房內(nèi)的溫度及濕度的檢測，傳感器使用的是 DHT11，此傳感器采用單總線通信模式，因此其數(shù)據(jù)管腳只有一個，其他的是 VCC和 GND 管腳。由于我們使用的單片機不具有此接口，因此需要單片機管腳模擬單總線通信時序，設(shè)計中將 DHT11 的數(shù)據(jù)管腳接在單片機的 P35 上。具體電路如下： 圖 211 溫濕度檢測 電路 按鍵 電路 在本設(shè)計中我們使用了 4個按鍵接到單片機管腳 P27,P26, P25， P24 上，另一端共地，如果有按鍵按下去了，單片機的對應(yīng)管腳就會被拉為低電平，因此可以使用此方法來判斷，按鍵是否按下，然后做出相應(yīng)的動作。具體電路如下 圖 212 按鍵 電路 報警 電路 設(shè)計中需要設(shè)計一個超限報警裝置，當(dāng)檢測的溫濕度高于或低于設(shè)定值時就報警，設(shè)計中采用一個無源蜂鳴器，即只有觸發(fā)一定頻率的脈沖才能使蜂鳴器發(fā)聲。我們將單片機的 P13 管腳接在 PNP 型三極管上，當(dāng)單片機 P13 口輸出一定頻率的脈沖即可觸發(fā)蜂鳴器發(fā)聲了。具體電路如下： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖 213 報警電路 加熱加濕 電路 設(shè)計中我們需要檢測的溫度高于或者濕度低于設(shè)定值，系統(tǒng)能夠自動進行加熱加濕，因此就需要一個驅(qū)動控制加熱加濕的電路，本設(shè)計采用繼電器來控制加熱加濕模塊的工作， 通過單片機端口 P17 和 P37 接在三極管 PNP 上，當(dāng) P17 P37 輸出低電平的時候，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電， D1 指示燈、 D3 指示燈發(fā)亮，開始加熱加濕。反之如果輸出高電平的話，三極管截止，繼電器線圈不得電。 D1指示燈、 D3 指示燈滅，加熱加濕電路不工作。具體電路如下： 圖 214 加熱加濕 電路 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 降溫去濕 電路 設(shè)計中我們需要檢測的溫度低于或者濕度高于設(shè)定值，系統(tǒng)能夠自動進行降溫去濕，因此就需要一個驅(qū)動控制降溫去濕的電路，本設(shè)計采用繼電器來控制降溫去濕模塊的工作，通過單片機端口 P16 和 P36 接在三極管 PNP 上，當(dāng) P16 P36 輸出低電平的時候，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電， D2 指示燈、 D4 指示燈亮，開始 降溫去濕 。反之如果輸出高電平的話，三極管截止，繼電器線圈不得電。 D2 指示燈、 D4 指示燈滅， 降溫去濕 電路不工作。具體電路如下： 圖 215 降溫去濕 電路 總電路設(shè)計 用 Protel畫圖 軟件繪制的完整電路圖如下： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 圖 216 總電路圖 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 3 軟件設(shè)計 系統(tǒng)概述 電路實現(xiàn)的基本功能是溫濕度檢測。通過液晶 LCD1602 實時環(huán)境溫濕度的基本信息。增強功能是超過上下 限會有對應(yīng)的報警指示燈亮和蜂鳴器報警。 軟件設(shè)計是本設(shè)計的關(guān)鍵，軟件程序編寫的好壞直接影響著系統(tǒng)運行情況的良好。因本程序涉及的模塊較多，所以程序編寫也采用模塊化設(shè)計， C語言具有編寫靈活、移植方便、便于模塊化設(shè)計的特點，所以本系統(tǒng)的軟件采用 C51 編寫。 程序設(shè)計流程圖 N開 始液 晶 初 始 化g F u n c t i o n c o u n t是 否 為 0顯 示 子 函 數(shù) 1Y按 鍵 掃 描 子 程 序 圖 31 主程序流程圖 主程序流程圖如圖 41 所示，先對液晶顯示進行初始化，然后判斷 gFunctioncount的值是否為 0，為 0 則進入顯示子函數(shù)，否則進行下一步操作，最后執(zhí)行按鍵掃 描子程序。 按鍵掃描子程序原理圖是這樣的。一次完整的擊鍵過程，包含以下 5 個階段： 1.等待階段：此時按鍵尚未按下，處于空閑階段。 （閉合）抖動階段：此時按鍵剛 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 剛按下，但按鍵信號還處于抖動狀態(tài)，這個時間一般為 5~20ms。為了確保按鍵操作不會誤動作，此時必須有個前沿消抖動延時。 ：此時抖動已經(jīng)結(jié)束，一個有效的按鍵動作已經(jīng)產(chǎn)生。系統(tǒng)應(yīng)該在此時執(zhí)行按鍵功能；或?qū)存I所對應(yīng)的鍵值記錄下來，待按鍵釋放時再執(zhí)行。 （釋放）抖動階段：一般來說，考究一點的程序應(yīng)該在這里再做一次消抖延時，以防誤動作 。但是，如果前面“前沿抖動階段”的消抖延時時間取值合適的話，可以忽略此階段。 ：此時后沿抖動已經(jīng)結(jié)束，按鍵已經(jīng)處于完全釋放狀態(tài)，如果按鍵是采用釋放后再執(zhí)行功能，則可以在這個階段進行按鍵操作的相關(guān)處理。 L C D 1 6 0 2 初 始 化 子 函 數(shù)設(shè) 置 8 位 格 式 ， 2 行 ， 5 * 7開 整 體 顯 示 ， 關(guān) 光 標(biāo) ， 不 閃 爍設(shè) 定 輸 入 方 式 ， 增 量 不 移 位清 除 屏 幕 顯 示清 屏 延 時 圖 32 LCD16