【正文】 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 28 主程 序設(shè)計(jì) 主程序是整個(gè)軟件 系統(tǒng) 的核心，通過對各子程序的調(diào)用，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。 通過這三步就完成了軟件的設(shè)計(jì)，在仿真中所有的功能都夠?qū)崿F(xiàn)后就可以開始做實(shí)物硬件了。 第二步是利用 Keil 軟件對 編好的程序進(jìn)行編譯，利 用 Keil 中的編譯的結(jié)果對程序有錯(cuò)誤的地方進(jìn)行修改，在編譯無誤后，通過相關(guān)的設(shè)置生成對應(yīng)的 hex文件。 通過網(wǎng)絡(luò)和圖書館的書籍查閱， 加之參考部分功能的程序?qū)崿F(xiàn)方式和設(shè)計(jì)思想，然后再結(jié)合 設(shè)計(jì)的實(shí)際需要來修改 程序。 圖 41 軟件系統(tǒng)程序總體結(jié)構(gòu) 圖 注：軟件程序 見附錄 A 主程序 DHT11溫濕度采集子程序 LCD1602液晶屏顯示子程序 鍵盤掃描子程序 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 27 軟件任務(wù)分析 由設(shè)計(jì)的工作流程圖和功能分析以及硬件 電路的連接決定了軟件的設(shè)計(jì)以及要實(shí)現(xiàn)的功能，在軟件任務(wù)分析中涉及 到三部分的分析：一、軟件程序的編寫與修改；二、用到的 Keil軟件的任務(wù)分析；三、 proteus 軟件任務(wù)分析。 C 語言編程的優(yōu)點(diǎn)有： 1. 簡潔緊湊、靈活方便 ； 2. 運(yùn)算符豐富 ； 3. 數(shù)據(jù)類型豐富 ； 4. 語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大 。 C 語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。首先建立主程序框架流程圖，弄明白整個(gè)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，其次再分別設(shè)計(jì)傳感器模塊 、顯示模塊 和鍵盤模塊的程序，最后在進(jìn)行整合，形成一個(gè)完整的程序。 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 25 圖 312 系統(tǒng) 整體 原理圖 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 26 第四章 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)概述 完成 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 之后 ，接著系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 。 本設(shè)計(jì)中的電源模塊電路圖如下圖所示 。 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 24 蜂鳴器和 LED 報(bào)警模塊電路 圖 蜂鳴器和 LED 發(fā)光二極管組成的聲光報(bào)警模塊電路圖如下 圖所示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，銦鎵氮二極管發(fā)藍(lán)光。由鎵（ Ga）與砷（ As）、磷（ P）、氮（ N）、銦（ In）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極 管。 當(dāng)單片機(jī)，蜂鳴器響，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。有源蜂鳴器由于內(nèi)部集成了振蕩源，所以使用直流電壓就可以驅(qū)動(dòng)它鳴叫；無源蜂鳴器內(nèi)部沒有振蕩源，因此一般使用 2K～ 5K方波來驅(qū)動(dòng)。采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用 于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè) 備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 鍵盤模塊的電路圖如 下 圖 39 所示。 本設(shè)計(jì)中的鍵盤是低電平有效。本控制系統(tǒng)中只需要用到 4 個(gè)按鍵，數(shù)目較少，并且可用的 I/O 口充足，故采用獨(dú)立式鍵盤，一個(gè)按鍵對應(yīng)單片機(jī)的一個(gè) I/O 口管腳。其中，非編碼式鍵盤又包括矩陣式鍵盤和獨(dú)立式鍵盤。 其中 Vo 腳 ，即第三引腳加了一個(gè) 10K的滑動(dòng)變阻器，該變阻器的目的是調(diào)節(jié)液晶的顯示對比度，通過調(diào)節(jié)滑阻改變 Vo 的電壓值，從而使液晶顯示在最清晰的狀態(tài)。 1602 液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì) 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。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(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。 1602 內(nèi)部顯示地址如圖 37 所示 。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(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) ； 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 ； N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 ； F： 低電平時(shí)顯示 5X7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為 8 位總線，低電平時(shí)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(shí)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) ； 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 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(shí)現(xiàn)的（說明： 1為高電平 ， 0 為山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 21 低電平） 。 表 33引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 1 號引 腳： VSS 為地電源 ； 2 號引 腳： VDD 接 5V 正電源 ； 3 號引 腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對比度 ； 4 號引 腳： RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器 ； 5 號引 腳： R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 功耗低：液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像數(shù)碼顯示器那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)使用 LCD1602 液晶顯示器。 日常生活中， 液晶顯示器并不陌生。 DHT11 傳感器原件的電路原理圖如下 35所示 。而傳感器的電源端口 Pin1 和 Pin4 分別接單片機(jī)的 VDD 和 GND 端。單片機(jī)的 口用來收 發(fā) 串行數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)口 21 連接傳感器的 Pin2（單總線，串行數(shù)據(jù)）。 表 32 DHT11 的電氣特性 參數(shù) 條件 Min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測量 mA 平均 1 mA 待機(jī) 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 注 :采樣周期間隔不得低于 1 秒鐘。 數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)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?，F(xiàn)讀出為零 。考慮本設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用情況故使用 5K 上拉電阻。 DHT11 傳感器實(shí)物圖 和 引腳圖 如下 33 所示 。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。 圖 32 STC89C52模塊電路原理圖 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 17 溫濕度采集模塊設(shè)計(jì) DHT11 溫濕度傳感器 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。并且連接蜂鳴器， 控制報(bào)警系統(tǒng)。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的 輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 16 引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 表 31 P3口的第二 功能 P3口 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。作為輸由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口（ 10～ 17 號引腳 ）： （ 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ） P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對 外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 引腳號第二功能： t2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 t2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 t2ex（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 t2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） mosi（在線系統(tǒng)編程用） miso（在線系統(tǒng)編程用） 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 15 sck（在線系統(tǒng)編程用） P2 口（ 21～ 28 號引腳 ）： （ 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ） P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 此外， 和 分別作 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 t2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。對端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉 到高電位，此時(shí)可用作輸入口。 P1 口（ 1～ 8號引腳 ）： （ 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ） P1 口： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P0 口（ 39～ 32 號引腳 ）： （ 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ ） P0 口： P0 口為一 個(gè) 8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 ALE/PROG(30 號引腳 )：地址鎖存允許信號 PSEN(29 號引腳 )：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(31 號引腳 )：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 STC89C52 單片機(jī)引 腳及封裝 STC89C52 單片機(jī)有多種封裝形式，本設(shè)計(jì)中選用 40DIP 封裝，其管腳定義如圖 31所示。即定時(shí)器 T0、 T T2； 11. 外部中斷 4 路 ，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 ； 12. 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級） ； 13. 通用全雙工異步串行口 (UART)， 還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART； 14. 封裝： PDIP40, PLCC44。 主控模塊設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī)概述 STC89C52 系列單片機(jī)是 由 宏晶科技 推出的新一代 高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾 8051 單片機(jī)， 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍，內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路。 圖 22 系統(tǒng)工作流程圖 開始 初始化 DHT11 設(shè)定溫濕度上下限報(bào)警值 DHT11 采集數(shù)據(jù) 判定當(dāng)前溫濕度 高于設(shè)定的溫濕度上限？ 低于設(shè)定的溫濕度下限？ 發(fā)出聲光報(bào)警信號 是 否 否 是 山東工商學(xué)院 201X 屆畢業(yè)論文 12 第三章 系統(tǒng) 硬件 設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng) 概述 本 設(shè)計(jì)主要由 6 大模塊組成，即 主控模塊、 溫濕度采集 模塊 、 顯示 模塊、 鍵盤 模塊 、 報(bào)警模塊 及電源模塊 。 STC89C52單片機(jī) DHT11 溫濕度采集模塊 LCD 液晶顯示模塊 復(fù)位模塊 按鍵輸入模塊 蜂鳴器報(bào)警模塊 晶振模塊 系統(tǒng)