【正文】 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]。設(shè)計了由 AT89C51 單片機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。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。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。 通過 I/O 口連接，將每個按鈕的一端接到單片機的 I/O 口，另一端接地，如圖所示。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，它是單片機系 統(tǒng)中最常用的輸入設(shè) 備，用戶能通過鍵盤向計算機輸入指令、地址和數(shù)據(jù)。當(dāng) AT89C51 單片機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)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。壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。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。 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]。 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。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 指令 11：讀數(shù)據(jù) 。 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 8： DDRAM 地址設(shè)置 。 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 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。 B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。 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。高電平表示有效，低電平則無效 。 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 。 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。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 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 2 腳： VDD 接 5V 正電源 。（ 16列 2 行）。 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。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。按照說明書的要求， DHT11 與單片機的連線長度小于 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。 數(shù)字 0 信號表示方法如下圖 37 所示： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 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。 DHT11 接收到主機的開始信號后 ,等待主機開始信號結(jié)束 ,然后發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號 .主機發(fā)送開始信號結(jié)束后 ,延時等待 2040us 后 , 讀取 DHT11 的響應(yīng)信號 ,主 機發(fā)送開始信號后 ,可以切換到輸入模式 ,或者輸出高電平均可 , 總線由上拉電阻拉高。 （ 5）時序描述 ： 用戶 MCU 發(fā)送一次開始信號后 ,DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式 ,等待主機開始信號結(jié)束后 ,DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號 ,送出 40bit 的數(shù)據(jù) ,并觸發(fā)一次信號采集 ,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù) .從模式下 ,DHT11 接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集 ,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號 ,DHT11 不會主動進(jìn)行溫濕度采集 .采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 數(shù)據(jù)格式 :8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末 8 位。 （ 2）接口說明 ： 建議連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。 Pin3:（ NC），空腳，請懸浮。 DHT11 傳感器實物圖如下 33 所示： （ 1）引腳介紹： Pin1： (VDD)，電源引腳，供電電壓為 3~。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。單線制串行接口，使系統(tǒng)集 成變得簡易快捷。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。 DHT11 傳感器簡介 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。此 時的溫度即為露點溫度。當(dāng)達(dá)到一定溫度、相對濕度達(dá)到 100%飽和。此物理量亦隨著溫度和壓力的變化而變化，并且在 0 度以下即使同意濕度，與水共存的飽和水蒸汽和與冰共存的飽和水蒸汽的值是不同的，通常采用的是于水共存的飽和水蒸汽。通常在工作和生活中我們使用的濕度即為相對濕度。 相對濕度： 氣體中所含的水蒸氣與氣體飽和時所含的水蒸氣的比，用百分比表示。 但是，即使水蒸氣量相同，由于濕度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化，即絕對濕度 D 發(fā)生變化?，F(xiàn)代科學(xué)對溫濕度測量做出了明確的定義和表示方法。它是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參數(shù)隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置，其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱熱電阻傳感器，金屬熱電阻式傳感器簡稱熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡稱熱敏電阻， 將溫度變化換為電動勢變化的稱為熱電偶傳感器 [3]。在接觸式和非接觸式兩大類溫度傳感器中，相比之下運用較多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一般在比較特殊的場合才使用。溫度傳感器 從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類。濕度傳感器的種類有很多，大致可以分為物性型，結(jié)構(gòu)型，其他河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 14 形式三大類。濕度傳感器在倉庫，工業(yè)生產(chǎn)，過程控制，無塵間實驗室等方面有著廣泛的應(yīng)用。在此意義下，常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比、飽和差及露點等物理量來表示；若表示在濕蒸汽中 液態(tài)水分的重量占蒸汽總重量的包分比，則稱之為蒸汽的濕度。在一定的濕度下載一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕。所以選用智能化的集成溫濕度傳感器芯片 DHT11，可以滿足我們的設(shè)計要求。寄存器 包括程序計數(shù)器 PC 和特殊功能寄存器，其中（ PC） =0000H 圖 32 復(fù)位電路 特殊功能寄存器的 復(fù)位 狀態(tài) 見 表 31。 單片機的 RST引腳是復(fù)位信號的輸入端， RST引腳上保持兩個機器周期（ 24個時鐘周期）以上的高電平時，單片機內(nèi)部 可以安全 復(fù)位。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的 。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng) VCC 超過 低于 以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才能被撤出，微機電路開始正常工作。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。 圖 31 晶振電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（ 論文）說明書 12 復(fù)位 電路 復(fù)位電路的功能就是對 CPU 進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng) CPU 落入死循環(huán)之后，能及時發(fā)現(xiàn)并使整個系統(tǒng)復(fù)位。電容 C1 和 C2 對頻率有微調(diào)作用。如圖所示。 晶振 電路 晶振電路的主要 任務(wù)是為 AT89C51 單片機正常工作需要的時鐘電路提供一個穩(wěn)定的工作頻率。因此本設(shè)計選用 MCS51 系列的AT89C51 單片機作為本系統(tǒng)的 CPU。國內(nèi)尤以 MCS51 系列單片機應(yīng)用最為廣泛。 本章小結(jié) 本章介紹了 總體方案的設(shè)計以及單片機的選型，設(shè)計出了本系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)框圖，其中輸入電路 包括單片機的晶振電路