【正文】 19 圖 37 數(shù)字 0 信號表示法 數(shù)字 1 信號表示方法如下圖 38 所示 圖 38 數(shù)字 1 信號表示法 DHT11 傳感器電路的設(shè)計 為了實現(xiàn) 多 點測量 ， 系統(tǒng)采用 多 個 DHT11 芯片 ，本設(shè)計針對實驗室的三點進(jìn)行測量。分別用單片機(jī)的 P1 P1 P17 來分別接三個點的 DHT11 的 DATA引腳。按照說明書的要求， DHT11 與單片機(jī)的連線長度小于 20 米時，需要在河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 20 VCC 和 DATA 之間接 5K 的上拉電阻，因此 DHT11 與單片機(jī)的連接電路如下圖 39 所示： 圖 39 溫濕度檢測電路 粉塵濃度傳感器電路的設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)的要求，粉塵濃度傳感器選用 GCG1000。 GCG1000 粉塵濃度傳感器吸收消化了國內(nèi)外先進(jìn)的測塵 技術(shù)，可連續(xù)檢測存在易燃易爆可燃性氣體混合物的環(huán)境中浮游粉塵的濃度，具有測量快速準(zhǔn)確、靈敏度高、就地顯示、遠(yuǎn)程信號傳輸、性能穩(wěn)定、可預(yù)置 K 值等功能及特點，可與各種監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。 GCG1000 粉塵濃度傳感器主要技術(shù)指標(biāo)：測量范圍： ～ 1000） mg/m3； 測量相對誤差：≤ 15%； 采樣流量誤差：≤177。 %； 采樣流量穩(wěn)定性：≤177。5%； 采樣流量： 15L/min； 工作電壓： DC（ 9～ 24） V（本安電源）；工作電流：≤ 250mA； 重量： 5kg； 輸出信號制式：頻率（ 200～ 1000） Hz。 GCG1000 粉塵濃度傳感器實物如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 21 圖 310 GCG1000 粉塵濃度傳感器實物圖 由于 GCG1000 粉塵濃度傳感器只有成品，沒有芯片 形式。 所以對于粉塵濃度傳感器的硬件電路設(shè)計在這里就不予給出。 1602 顯示 模塊 的設(shè)計 1602 液晶顯示屏 簡介 HJ1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符。（ 16列 2 行）。一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 311 和 312 所示 ： （ 1）引腳說明： 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時 圖 311 液晶屏正面 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 22 圖 312 液晶屏背面 對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù) 。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 （ 2） 1602LCD 的 RAM 地址映射以及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，它的讀寫操作、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，低電平左河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 23 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 （有些模塊是 DL：高電平時為 8 位總線，低電平時為 4 位總線）。 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：讀出忙信號和光標(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，模塊就能接收相應(yīng)的命令或者數(shù)據(jù)。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 。 指令 11：讀數(shù)據(jù) 。 1602 內(nèi)部顯示地址如圖 313 所示： 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” [5]。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 24 圖 313 1602 內(nèi)部顯示地址 顯示電路設(shè)計 液晶顯示 的原理是利用液晶的物理特性， 通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 如圖 314 所示： 圖 314 顯示電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 25 報警電路設(shè)計 本設(shè)計需要指示一種溫濕度 以及粉塵濃度的 正常狀態(tài)、一種數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)和 六 種超限報警狀態(tài)，即溫度超下限，溫度超上限，濕度超下限，濕度超上限，粉塵濃度超上限，粉塵濃度超下限， 可采用簡單的報警電路 [6]。 目前智能化的測試儀表設(shè)計都自帶有報警電路。設(shè)計報警電路也是為了更完善系統(tǒng)的功能，本設(shè)計采用發(fā)光二極管和壓電式蜂鳴器為核心的聲光報警電路。 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多謝振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓），多謝振蕩器起震，輸出 ~ 的音頻信號，由阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 報警電路的功能是在 AT89C51 單片機(jī)的控制下實現(xiàn)聲光報警或解除報警。當(dāng) AT89C51 單片機(jī)檢測工作間隙超過規(guī)定的量值時，通過 報警電路向報警器發(fā)出有效信號（高電平有效），聲音報警電路接到有效電平后則自動發(fā)出預(yù)置的報警聲，同時紅色報警指示燈發(fā)出耀眼的紅色信號，當(dāng) P21， T0 為低電平時，三極管為低電平，三極管截止，集電極電流為 0，發(fā)射級電流為 0，聲光報警器均不能正常工作。當(dāng) P21， T0 為高電平時，輸出高電平，三極管集電極為高電平，三極管導(dǎo)通，集電極電流不為 0，發(fā)射極電流、聲光報警器均能正常工作，處于報警狀態(tài)。電路圖如圖 315 所示： 圖 315 報警電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 26 鍵盤電路的設(shè)計 鍵盤是由若干 按鈕組成的開關(guān)矩陣，它是單片機(jī)系 統(tǒng)中最常用的輸入設(shè) 備，用戶能通過鍵盤向計算機(jī)輸入指令、地址和數(shù)據(jù)。一般單片機(jī)系統(tǒng)中采用 非編碼碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活等特點，因此被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng) [7]。 通過 I/O 口連接，將每個按鈕的一端接到單片機(jī)的 I/O 口，另一端接地，如圖所示。 六個按鍵分別接到 P10 P11 P12 P13 P14 。對于這種鍵盤程序能采用持續(xù)查詢的方式，功能就是：檢測是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入對應(yīng)的鍵處理。其功能很簡單，六個鍵定義如下： P10：切換顯示界面 P11：對溫濕度上下限進(jìn)行設(shè)置 P12：增的設(shè)置 P13：減的設(shè)置 P14： 粉塵濃度的設(shè)置 按鍵電路如圖 316 所示： 繼電器控制電路的設(shè)計 當(dāng)溫 濕度 或粉塵濃度 高于或低于設(shè)定值時，需要通過繼電器來控制，本設(shè)計選用的繼電器型號為 SRD05VDCSLC 繼電器， 本次設(shè)計選用三極管進(jìn)行驅(qū)動 ， 并將發(fā)光電路與此連接在一起，電路圖如下圖 317 所示 ： 本章小結(jié) 本章主要介紹了溫濕度傳感器的定義及其分類。對溫濕度傳感器 DHT11芯片的工作原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，性能特點做了充分的說明。本章 系統(tǒng)闡述了本設(shè)計硬件的工作原理。設(shè)計了由 AT89C51 單片機(jī)控制的溫濕度測量回路、 LCD顯示電路，聲光報警電路、鍵盤電路、繼電器電路。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 27 圖 316 按鍵電路 圖 317 繼電器 的 電路 設(shè)計 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 28 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 在我們所要設(shè)計的課題有了整體的了解之后，需要先建立程序框架的流程圖，對整個設(shè)計劃分模塊，逐個模塊實現(xiàn)其功能，最終把各個子模塊合理的連接起來，構(gòu)成總的程序。主程序首先要對整個系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后將采集到的溫濕度指令傳給系統(tǒng)的主流程圖如圖 41 所示 [10]。 開 始 初始化 顯示歡迎語