【正文】 示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊2，LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：，如下表所示工作電壓:—容量162個字符最佳工作電壓 工作電流字符尺寸(WH)mm表34 1602的主要技術(shù)參數(shù)3，引腳功能說明 如下表所示：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 編號符號引腳說明1VDD正極2VSS地3VL液晶顯示偏壓4RS數(shù)據(jù)/命令選擇5R/W讀/寫選擇6E使能信號7D0數(shù)據(jù)8D1數(shù)據(jù)9D2數(shù)據(jù)10D3數(shù)據(jù)11D4數(shù)據(jù)12D5數(shù)據(jù)13D6數(shù)據(jù) 1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 編號符號引腳說明14D7數(shù)據(jù)15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極表35引腳接口說明表4，管腳圖，如下圖所示：圖312 LCD1602的管腳圖5，,圖313 1602字符型液晶顯示器實物圖LCD1602主要有兩種，主要區(qū)別在于是否背光，它的控制器主要為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，在應(yīng)用中是否帶背光并不影響使用，兩者尺寸差別如下圖所示：圖314 1602LCD尺寸圖液晶顯示模塊是一個比較慢的顯示器件，因此在執(zhí)行指令之前要首先確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志處于低電平，表示空閑，不然此指令失效，輸入顯示字符地址后會顯示字符。2℃表32 性能說明(4)DHT11引腳說明如下表所示pin名稱注釋1VDD供電3－2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，懸空4GND接地，電源負(fù)極表33 DHT11引腳說明（5）應(yīng)用信息電阻式濕度傳感器暴露在化學(xué)物質(zhì)中會受到干擾，導(dǎo)致靈敏度下降，當(dāng)處于極限狀態(tài)時，傳感器可以通過程序處理，回復(fù)到初試的校準(zhǔn)狀態(tài)，在不符合規(guī)范的范圍內(nèi)使用傳感器，不僅會導(dǎo)致幾乎3%的臨時漂移信號，而且會加速產(chǎn)品的老化，轉(zhuǎn)為正常的使用范圍后，會漸漸恢復(fù)校準(zhǔn)狀態(tài)；溫度是影響氣體相對濕度的關(guān)鍵，因此測量時最好讓濕度傳感器工作溫度相同。1℃響應(yīng)時間1/e(63%)630S量程范圍050℃精度177。1%RH/yr遲滯177。1%RH溫度050℃177。Bit111%RH精度25℃177。假如響應(yīng)信號的讀取為高電平,但是DHT11無響應(yīng)響應(yīng),這時候說明路線可能連接不正常，當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，DHT11把總線拉低50us,接著總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。DHT11一旦接收到主機(jī)的開始信號，接著就等待開始信號的結(jié)束,然后發(fā)送80us的低電平響應(yīng)信號，要讀取DHT11的響應(yīng)信號,必須等待開始信號的結(jié)束，并延時等待2040us后才能夠接受，主機(jī)發(fā)送開始信號后,這時候就可輸出高電平或切換到輸入模式,接著總線由上拉電阻拉高。典型的應(yīng)用電路如下：圖35典型應(yīng)用電路DHT11實物圖如下：圖36 DHT11實物圖(1)串行接口(單線雙向)采用單總線數(shù)據(jù)格式,DATA 用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。5％RH；溫度測量范圍為0～50 ℃，溫度測量精度為177。復(fù)位電路如圖33所示：圖33 復(fù)位電路2,時鐘電路單片機(jī)是按時序一拍一拍執(zhí)行指令的，因此需要一個基準(zhǔn)時鐘信號，時鐘電路就是給AT89S51單片機(jī)提供時鐘信號的，且采用外部時鐘方式。 AT89S51電路設(shè)計主控系統(tǒng)的硬件電路就是AT89S51的外圍電路設(shè)計，包括電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路和I/O口分配。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。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：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。AT89S51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖31所示：圖31 AT89S51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖對AT89S51單片機(jī)的開發(fā)主要就是對其電路電源的設(shè)計、時鐘電路的設(shè)計、復(fù)位電路的設(shè)計和IO口的分配，其中IO口分配是很重要的，它關(guān)系到系統(tǒng)的布局布線和性能。 AT89S51模塊分析AT89S51是ATMEL公司生產(chǎn)的一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了探索、完善、形成和全面發(fā)展四個階段，其發(fā)展趨勢是向CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。單片機(jī)是在一塊半導(dǎo)體硅片集成了計算機(jī)的所有基本功能部件，包括中央處理器(CPU)、存儲器(RAM和ROM)、輸入/輸出接口電路、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器和串行通信接口電路等。 MCU主控單元硬件本系統(tǒng)的主控單元采用可編程的微型控制單元(MCU)，具體器件是ATMEL公司生產(chǎn)的增強(qiáng)型51系列單片機(jī)AT89S51。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)一般分為硬件和軟件部分進(jìn)行設(shè)計，其中硬件是基礎(chǔ)，其設(shè)計的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能。整體方案框圖如圖21所示：溫濕度傳感器單片機(jī)LCD溫濕度顯示鍵盤蜂鳴器圖21 整體方案框圖 小結(jié)方案的選擇是設(shè)計系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，方案的選擇直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的開發(fā)難度和開發(fā)成本。采用數(shù)碼管顯示直觀，但由于受數(shù)碼管位數(shù)的限制不能顯示很多數(shù)據(jù)，所以現(xiàn)在的監(jiān)測系統(tǒng)一般不采用這種顯示方式；采用LCD顯示數(shù)據(jù)方便、簡單，這是現(xiàn)場顯示的一種最佳選擇，LCD可以選擇1602或12864或其它型號的液晶；為了讓整個監(jiān)測系統(tǒng)具有更好的普適性，數(shù)據(jù)顯示采用了液晶(LCD)顯示方式。結(jié)合實際要求選擇了Sensirion傳感器公司研發(fā)的新型數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11，該傳感器采用CMOSens專利技術(shù)將溫濕度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)字接口無縫結(jié)合，使得該傳感器具有體積小、響應(yīng)速度快、接口簡單、性價比高等優(yōu)點。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出了溫度濕度集成在一起的傳感器—溫濕度傳感器，這樣就使得用戶對溫濕度的采集更方便了，性價比較高。數(shù)字傳感器則集成了AD轉(zhuǎn)換模塊，輸出的是可供MCU識別的數(shù)字信號。溫濕度傳感器的選擇溫度、濕度傳感器分模擬和數(shù)字的，模擬的傳感器輸出的是模擬量，數(shù)字傳感器輸出的數(shù)字量。 環(huán)境參數(shù)傳感器的選擇傳感器作為數(shù)據(jù)采集部分的關(guān)鍵器件，其選擇直接關(guān)系到數(shù)據(jù)采集的復(fù)雜程度、靈敏度和精度。SCM具有性能非常穩(wěn)定、功耗低、開發(fā)簡單等許多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于家用電器、智能化儀器儀表、醫(yī)用設(shè)備、汽車電子產(chǎn)品、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及工業(yè)生產(chǎn)過程控制等領(lǐng)域。但一般不用其來作為控制，而是作為大批量數(shù)據(jù)的處理芯片。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過通用微處理器。3) DSP(Digital Signal Processor)：DSP是一種獨特的微處理器，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。ARM芯片的處理速度可以達(dá)到上百兆，支持流水線操作。但FPGA芯片管腳較多，每次開發(fā)時需要對端口進(jìn)行配置，整體性價比不高。 方案的選擇 微控器(MCU)的選擇總體控制作為監(jiān)測系統(tǒng)的核心控制和處理部分，微控器(MCU)的選擇就顯得非常重要，選擇不同的MCU直接關(guān)系到整體監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)難度和成本。另外，方案選擇應(yīng)考慮系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)性、便利性和功耗。 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排本文設(shè)計開發(fā)的是基于單片機(jī)的環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)測系統(tǒng)，其包括以下幾個方面的內(nèi)容：1) 利用單片機(jī)作為主控芯片設(shè)計開發(fā)一個系統(tǒng)；2) 利用相應(yīng)的傳感器采集某區(qū)域中的相關(guān)環(huán)境參數(shù)；3) LCD顯示采集到的數(shù)據(jù)；論文結(jié)構(gòu)如下：第一章為緒論部分，介紹環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容；第二章為方案設(shè)計部分，主要是根據(jù)設(shè)計要求選擇合適的方案和對應(yīng)的器件；第三章為硬件設(shè)計部分，主要對監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行介紹和分析；第四章為軟件設(shè)計部分，主要對監(jiān)測系統(tǒng)的軟件程序進(jìn)行介紹和分析；第二章 方案設(shè)計根據(jù)緒