【正文】 度的上下限進(jìn)行設(shè)定，超過上下限時蜂鳴器會報警。 連接異常顯示實物圖從機電源未打開或連接出現(xiàn)異常時，顯示屏?xí)@示Hunt for DHT11 No Line 信息，來顯示異常。 顯示接收模塊實物圖主機將接收到的信息傳輸?shù)斤@示屏顯示，并將接收到的數(shù)據(jù)與溫濕度設(shè)定的上下限進(jìn)行比較，超出設(shè)置的閾值范圍則驅(qū)動蜂鳴器報警。 無線發(fā)射模塊實物圖從機檢測溫濕度信息，并將檢測到的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送模塊發(fā)出。 系統(tǒng)硬件電路結(jié)果分析該溫室大棚環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)溫濕度檢測，遠(yuǎn)距離無線傳輸，超出范圍報警等功能。在液晶顯示部分，屏幕開始會顯示一些無法識別的隨意的字符或者文字，經(jīng)查資料表明是未對液晶顯示屏進(jìn)行初始化清屏操作，因為在未清屏?xí)r，液晶屏中會有一些垃圾或者隨機數(shù)據(jù)導(dǎo)致顯示不正常。構(gòu)建系統(tǒng)模塊電路時耐心細(xì)致必不可少，在搭建的過程中細(xì)心認(rèn)真更是關(guān)鍵，遇到問題時，要冷靜應(yīng)對，液晶屏沒有顯示時首先要將涉及的線路進(jìn)行一一排除，出現(xiàn)亂碼時主要是軟件程序部分出現(xiàn)了問題。 系統(tǒng)硬件實物圖，該模塊作用是將DHT11溫濕度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給出去，右邊部分為無線接收模塊，將接收到的溫度和濕度信息傳輸?shù)揭壕э@示模塊LCD1602顯示，第一行為發(fā)送模塊采集的溫度信息，第二行為濕度信息。，在下圖中可以清楚了解到單片機型號、引腳數(shù)、串口號、最低波特率、清除代碼緩沖區(qū)、清除EEPROM和相關(guān)硬件選項等信息，在右邊界面下方可以看到操作成功的字樣，表示程序下載成功。 調(diào)試工具欄調(diào)試成功結(jié)果,在圖中可以清楚看到源程序調(diào)試零錯誤，零警告，表示源程序調(diào)試成功。 編譯結(jié)果顯示窗口按Ctrl+F5組合鍵或者使用菜單“Debug→Start/Stop Debug Session”即可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。同時在該窗口中可以看到該源程序的代碼量、內(nèi)部RAM的使用量、外部RAM的使用量等一些信息。 編譯連接工具欄編譯過程中的信息將會出現(xiàn)在輸出窗口中的Build頁中。選擇相應(yīng)菜單選項“Project→Build target”,連接當(dāng)前工程，當(dāng)前的文件若已經(jīng)被修改，將需要編譯該文件，然后再進(jìn)行連接從而產(chǎn)生的目標(biāo)代碼；若選擇“Rebuild All target files”則會對當(dāng)前工程中的所有相關(guān)文件進(jìn)行重新編譯后再進(jìn)行連接，從而確保最終文件產(chǎn)生最新的目標(biāo)代碼；而“Translate...”項則僅會對當(dāng)前相關(guān)文件進(jìn)行編譯，而不會連接。到此，設(shè)置完成。首先雙擊Project窗口的“Target1”,然后單擊鼠標(biāo)右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇“Project→Option for target“target1””,即出現(xiàn)工程設(shè)置對話框。此時單擊“Close”即可返回主窗口，返回后，單擊“Source Group1”前的加號，雙擊該文件名，即打開該源程序。將文件加入項目。保存完畢后可以將文件關(guān)閉。在輸入結(jié)束之后，選擇“File→Save”,給此文件取名并且保存。啟動代碼是目標(biāo)芯片啟動在main()函數(shù)之前首先執(zhí)行的代碼，用于清除片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、初始化硬件、再入堆棧指針。單擊“+”號展開，可以看到下一層的“Source Group1”,再單擊“Source Group1”前面的“+”。 選擇目標(biāo)芯片窗口，選擇目標(biāo)CPU,因為Keil C51支持的CPU很多，選擇 STC89C51芯片，單擊“確定”按鈕，要求選擇是否將標(biāo)準(zhǔn)STC89C51啟動文件加入工程中，單擊“是”按鈕，表示將文件加入工程中。 Vision3首先進(jìn)入KEIL軟件的集成開發(fā)環(huán)境,選擇“Project→New Project...”菜單，在彈出的“Creat New Project”對話框中為新的工程選擇或者創(chuàng)建一個目錄，并輸入工程文件的名稱，自動生成一個工程文件（.uv2）。KEILA51宏匯編器支持80C51及其派生系列的所有相關(guān)指令集[14]。Vision3 IDE創(chuàng)建的源文件可以被A51匯編器或C51編譯器處理生成可重定位的object文件。(3) LIB51庫管理器。Vision3可以自動完成編譯匯編鏈接程序的操作，使用vision3創(chuàng)建源文件并組成應(yīng)用工程加以管理；(2) BL51鏈接器定位器。 軟件調(diào)試 KEIL軟件的組成KEIL IDE Vision3集成開發(fā)環(huán)境主要由以下部分組成：(1)Vision3 IDE。要實現(xiàn)的功能是使LED燈有規(guī)律亮與熄滅，當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進(jìn)行實時的采樣，并判斷出當(dāng)前溫濕度與給定溫濕度之間的差異，如果當(dāng)前溫濕度低于用戶給定的下限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過低，系統(tǒng)自動啟動紅色警報燈，直至溫濕度值升到適合范圍時警報燈熄滅。在LED燈轉(zhuǎn)換的同時，聲音報警也會同時啟動，可采用延時的方式來延長聲音報警的聲音。LED是由單片機控制LED燈組成的，其轉(zhuǎn)換規(guī)律為：（1）系統(tǒng)溫濕度值在給定的范圍時，LED不亮。 報警模塊報警模塊具備兩項功能，即為報警燈和聲音報警。 無線接收軟件流程圖 顯示模塊本系統(tǒng)采用1602液晶顯示溫濕度值，當(dāng)系統(tǒng)剛開始上電時1602液晶不顯示任何數(shù)據(jù)，等待從機端的監(jiān)測數(shù)據(jù)，雙行顯示在1602液晶上。接著延遲進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。接著把發(fā)送端待發(fā)射數(shù)據(jù)的目標(biāo)地址TXADDR和數(shù)據(jù)TXPLD寫入nRF24L01緩沖區(qū)，延時后發(fā)射數(shù)據(jù)。通過SPI總線配置射頻芯片使其進(jìn)入正確的工作模式。如溫度和濕度高于上限時或低于下限時需要進(jìn)行啟動警報，并且將溫濕度結(jié)果以無線進(jìn)行通信等[13]。溫濕度傳感器的精確度值直接影響到整個系統(tǒng)的檢測與控制，所以本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11采集溫室內(nèi)的溫濕度。 系統(tǒng)初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容： （1）單片機初始化以及各種引腳定義 （2）1602液晶初始化及工作方式 （3）系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài) 數(shù)據(jù)采集模塊溫濕度檢測模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成溫度和濕度的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。 軟件設(shè)計思路本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計包括：系統(tǒng)初始化模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，無線模塊，1602LCD顯示模塊，報警模塊。 1602LCD引腳圖 報警模塊設(shè)計本系統(tǒng)采用紅LED燈作為光報警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場為紅燈報警提示；本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為聲報警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場沒有蜂鳴器報警提示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場蜂鳴器報警提示。（2）液晶顯示原理：。第15腳：背光源正極。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。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。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：162個字符芯片工作電壓：工作電流：()模塊最佳工作電壓：字符尺寸：(WH)mm（1）引腳功能說明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下：第1腳：VSS為地電源。 單片機與nRF24L01連接圖 液晶顯示模塊設(shè)計1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊，它有若干個5x7或者5x11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。nRF24L01 的配置寄存器共有25個。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從MISO輸出給MCU。但針對單個字節(jié)而言，要先送高位再送低位。最后接收成功時，若CE變低，則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1。當(dāng)接收方檢測到有效的地址和CRC時，就將數(shù)據(jù)包存儲在RX FIFO中，同時中斷標(biāo)志位RX_DR置高，IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU去取數(shù)據(jù)。若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(ARC)達(dá)到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)；MAX_RT或TX_DS置高時，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU。若自動應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址TX_ADDR一致）。在掉電模式下電流損耗最小，同時nRF24L01也不工作，但其所有配置寄存器的值仍然保留。FIFO(3) 工作模式：通過配置寄存器可將nRF24L01配置為發(fā)射、接收、空閑及掉電四種工作模式。(1) 主要特點：（a）GFSK調(diào)制，硬件集成OSI鏈路層（b）具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能（c）片內(nèi)自動生成報頭和CRC校驗碼（d）數(shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s（e）SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s（f）125個頻道與其他nRF24系列射頻器件相兼容（g）雙通道數(shù)據(jù)接收，內(nèi)置環(huán)行天線，開闊地?zé)o干擾條件通信距離2050米（h）QFN20引腳4 mm4 mm封裝（i） V～ V(2) 引腳說明： nRF24L01。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。25℃，除非特殊標(biāo)注 電氣特性表參數(shù)條件mintypmax單位供電DC35V供電電流供電電流 供電電流測量mA平均1mA待機100150uA采樣周期秒1次。(9) 電氣特性VDD=5V，T 位數(shù)據(jù)“0”的格式 位數(shù)據(jù)“1”的格式(8) 測量分辨率 主機發(fā)送起始信號（c）DHT11的DATA引腳檢測到外部信號有低電平時，等待外部信號低電平結(jié)束，延遲后DHT11的DATA 引腳處于輸出狀態(tài)，輸出80us的低電平作為應(yīng)答信號，緊接著輸出80us的高電平通知外設(shè)準(zhǔn)備接受數(shù)據(jù)，微處理器的I/O此時處于輸入狀態(tài)，檢測到I/O有低電平（DHT11回應(yīng)信號）后 ，等待80us 的高電平后的數(shù)據(jù)接收。 數(shù)據(jù)時序圖（7）外設(shè)讀?。╝）DHT11上電后，測試環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，并記錄數(shù)據(jù)，同時DHT11的DATA數(shù)據(jù)線由上拉電阻拉高一直保持高電平；此時DHT11的DATA引腳處于輸入狀態(tài)，時刻檢測外部信號。（5）校驗位數(shù)據(jù)定義“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”8bit校驗位等于所得結(jié)果的末8位。由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機呼叫從機時，從機才能應(yīng)答，因此主機訪問器件都必須嚴(yán)格遵循單總線序列，如果出現(xiàn)序列混亂，器件將不響應(yīng)主機[10]。單總線即只有一根數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制均由單總線完成。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。引腳1：引腳2：DATA串行數(shù)據(jù)，單總線引腳3：NC空腳，懸空引腳4：GND接地，電源負(fù)極（2）電源引腳：DHT11的供電電壓為3－。4引腳安裝超長的信號傳輸距離卓越的長期穩(wěn)定性相對濕度和溫度測量產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便[9]。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。 時鐘電路。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格要求，但電容的大小多少會影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)采用晶振時鐘電路。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端，在單片機內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個引腳。按鍵按下系統(tǒng)復(fù)位，是電容處于一個短路電路中，釋放了所有的電能，電阻兩端的電壓增加引起的[4]。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復(fù)位。（3）復(fù)位電路本系統(tǒng)采用上電+按鍵復(fù)位，是上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位的組合，無論是上電還是按動按鍵都能使單片機復(fù)位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。實際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷[4]。（2）中斷：STC89C51 有6個中斷源：兩個外部中斷（INT0 和INT1），三個定時中斷（定時器0、2）和一個串行中斷。 （d）指令周期: 它是指CPU完成一條操作所需的全部時間。（c）機器周期: 一個機器周期包含 6 個狀態(tài)周期S1~S6, 也就是 12 個時鐘周期。（2）機器周期和指令周期：（a）振蕩周期: 也稱時鐘周期, 是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。當(dāng)一條指令訪問高于7FH 的地址時，尋址方式?jīng)Q定CPU 訪問高128 字節(jié)RAM 還是特殊功能寄存器空間。高128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。對于 89S52，如果EA 接VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為0000H～1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為：2000H~FFFFH。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以64K尋址。其內(nèi)部主要由CPU、RAM、ROM、通用I/O及總線構(gòu)成。（b）控制線引腳（4個） RST/VPD:復(fù)位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳； ALE/PROG:地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳(低電平有效）； EA/Vpp:內(nèi)外存儲器選擇引腳（低電平有效）/