【正文】 控制器 讀取數(shù)據(jù)。 下圖 LCD的引腳圖 ： 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 50 頁 ： 圖 LCD1602芯片 主要性能介紹： VCC：主電源接 +5V VDD, 接地信號線 RS：寄存器選擇信號。若要顯示字符庫中沒有的圖形就很困難，雖然一般字 符型 LCD 也有讓用戶自定義建立專用字符的隨機(jī)存儲器 CGRAM，但容量通常很小。常用的 LCD 有筆段型、字符型和圖形型三種：筆段型最簡單，以長條狀顯示像素組成一位顯示，例如電子計(jì)算器，其控制與 8 段 LED差不多；字符型和圖形型一般采用點(diǎn)陣列來進(jìn)行字母、數(shù)字和符號的顯示，其控制相對復(fù)雜。因此， LCM 的顯示接口十分簡單，只要熟悉 LCM 的規(guī)格，即可在 LCD上顯示所要的信息。實(shí)際上， LCD 是由一些專為 LCD 設(shè)計(jì)的芯片所控制，如日立公司的 HD44780。以上是單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中總體應(yīng)用，其引腳的具體應(yīng)用 分 別如下列各個(gè)模塊的介紹所示： 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 50 頁 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) LCD 液晶顯示模塊 LCD芯片介紹 LCD 是 Liquid Crystal Display 的縮寫。單片機(jī)與 AT24C04之間的通訊能實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)采集的數(shù)字信號的保存，以便日后有需要?dú)v史數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)用。 P1 口用于時(shí)鐘電路和傳感器采集的數(shù)字信號的輸入， 獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 STC89C52在本文中的應(yīng)用 STC89C52 本身的特性已經(jīng)介紹完畢，在本文中各引腳的應(yīng)用如 附錄 1總 硬件 圖所示： P0 口用于 LCD 顯示輸出模塊 ， 控制被測溫濕度的實(shí)時(shí)顯示。 XTAL2：接外部晶振的另一端。 XTAL1：接外部晶振。在 RST/VPD 和 VCC 之間接一個(gè) 22uF 的電容，同時(shí)在 RST/VPD和 VCC 之間接一個(gè) 22KΩ的電阻時(shí)，單片機(jī)就具備了加電時(shí)自動復(fù)位 的功能。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí) ， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。作為輸入，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。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 50 頁 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。 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。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用 作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。當(dāng)P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。下圖 是單片機(jī) STC89C52 的引腳圖： 圖 單片機(jī) STC89C52芯片 單片機(jī) STC89C52 的主要特性如下 ： ? 8 位 CPU ? 21 個(gè)特殊功能寄存器 ? 4 個(gè) 8位并行 I/O 口 ? 1 個(gè)全雙工串行 I/O 口 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 50 頁 ? 3 個(gè) 16位計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器 ? 5 個(gè)中斷源，分為 2 個(gè)優(yōu)先級 ? 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM，另有 128 字節(jié)特殊寄存器 ? 8K 字節(jié)片內(nèi)程序存儲器 ROM ? 外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為 64KB ? 邏輯操作為尋址功能 ? 單一 +5V 電源供電 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 VCC：正常運(yùn)行和編程檢驗(yàn)時(shí)為 +5V。該器件采用 STC 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。當(dāng)被 測參數(shù)超過設(shè)定的上下限時(shí)，報(bào)警電路自動啟動直至被測參數(shù)符合設(shè)定要求為止。 MAX232 還具有將編寫好的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)的功能。采用按鍵的方式來進(jìn)行復(fù)位?？梢苑譃榘藗€(gè)模塊，分別為：單片機(jī) STC89C52的實(shí)時(shí)控制模塊、 LCD 的實(shí)時(shí)顯示模塊、報(bào)警電路、串口通訊接口電路模塊、按鍵復(fù)位電路模塊、 5 路單鍵盤輸入控制模塊、 AT24C04 數(shù)據(jù)存儲模塊，時(shí)鐘電路及 SHT10 傳感器數(shù)據(jù)采集部分。相對濕度在 0%~100%之間，溫度量程范圍在 10~100 度之間，測量精度達(dá)到 %。為了提高系統(tǒng)智能化、可靠性和實(shí)用性，采用溫度補(bǔ)償電路，線性補(bǔ)償，自動校準(zhǔn)等。所有的測量操作都可以通過主機(jī)控制軟件來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)是以 STC89S52 單片機(jī)為核心，配合 SHT10 溫濕度傳感器，以及相關(guān)的電路組成。本論文利用單片機(jī)結(jié)合溫濕度度傳感器技術(shù)而設(shè)計(jì)了這一數(shù)字式溫濕度儀。其發(fā)展速度非常之南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 50 頁 快，以及其應(yīng)用非常之廣，并且還有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＡ硪环矫鎮(zhèn)鞲衅髌鞯谋粶y信號來自于各個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力，提高工效和時(shí)效，各自都在開發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器和傳 感系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，他的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。因此，了解和掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)，工作原理及特性是非常重要的。 （ 2） 傳感器技術(shù) 隨著信息時(shí)代的到來，作為獲取信息的手段 —— 傳感器技術(shù)得到了顯著的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。 數(shù)字式溫濕度記錄儀廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)研究、工業(yè)、環(huán)保、衛(wèi)生 防疫、實(shí)驗(yàn)室、建筑業(yè)、倉儲運(yùn)輸、博物館、溫室等領(lǐng)域，進(jìn)行溫 濕 度監(jiān)測記錄的儀器。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年有1/4 以上的工業(yè)制造不良品與潮濕的危害有關(guān)。本文是在單片機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)對溫度濕度的實(shí)時(shí)檢測 （ 1） 選題背景及意義 數(shù)字式溫濕度儀，是集傳感 器 技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)與一體的數(shù)據(jù)記錄儀。南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 50 頁 引 言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化技術(shù)運(yùn)用越來越廣泛，傳感器技術(shù)也逐漸為眾人所熟悉。傳統(tǒng)的檢測設(shè)備已不能滿足社會的需要。 絕大部分電子產(chǎn)品都要求在干燥條件下作業(yè)和存放。對于電子工業(yè)，潮濕的危害已經(jīng)成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一。并可將采集記錄的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。傳感器技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。 由于傳感器能將各種物理量，化學(xué)量和生物量等信號轉(zhuǎn)化為電信號，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動測量，信息處理和自動控制， 但是它們都不同程度的溫漂和非線性等影響。因此，不僅必須掌握傳感器的結(jié)構(gòu)，原理和性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿足信號的處理，顯示和控制的要求，而且只有通過傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析和了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)，研制，開發(fā)和應(yīng)用。溫濕度傳感器是其中重要的一類傳感器。 為了提高對傳感器器的認(rèn)識和了解，尤其是對溫濕度傳感器的深入研究以及其用法和用途，基于實(shí)用，廣泛和典型的原則而設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。 （ 3） 本課題主要研究內(nèi)容 主要研究的是數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)變換處理、量程變換，計(jì)算機(jī)接口電路，輸入通道及顯示?？梢越邮账?測環(huán)境的溫度和濕度信號，檢測人員可以通過儀器的 LCD 液晶 顯示數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的溫度和濕度情況。由溫度和濕度傳感器得到的測量信號，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過一定的放大送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)軟件分析處理后送顯示裝置， CPU 根據(jù)檢測到的溫度和濕度結(jié)果，判斷溫度，濕度是否在界定的范圍內(nèi)，由此啟動系統(tǒng)的報(bào)警，并進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，直到溫度和濕度達(dá)到界定范圍。能實(shí)現(xiàn)對溫度，濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)的參數(shù)檢測，數(shù) 字顯示及參數(shù)修改，報(bào)警。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 50 頁 1 系統(tǒng)簡介 整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)八個(gè)模塊來分別介紹，這個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的連接方式可表示為下圖 所示 ： 圖 系統(tǒng)總原理 框 圖 系統(tǒng)功能總介紹： 采用 SHT10 溫濕度傳感器和時(shí)鐘芯片 DS1302，對外部溫度濕度信號進(jìn)行采集，經(jīng)傳感器內(nèi)部放大電路， A/D 轉(zhuǎn)換電路，溫度補(bǔ)償?shù)葦?shù)據(jù)處理，檢測到的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字 輸入單片機(jī)再由 LCD1302 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。數(shù)據(jù)存儲器采用 AT24C04 存儲芯片，可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲，需要調(diào)用歷史數(shù)據(jù)時(shí)可以通過 MAX232 串口下載。用 5 路單鍵電路實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改，保存能功能。 單 片 機(jī)STC89C52RC 時(shí)鐘模塊 DS1302 按鍵輸入 溫濕 度傳感器 SHT10 電源 電路 串口 通信 LCD溫濕度 顯示 蜂鳴器 數(shù)據(jù)存儲器 AT24C04 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 50 頁 2 單片機(jī) 簡介 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， STC89C52 是一種高效 微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 VSS：地線。 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。 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。 P1 口： P1 口是一個(gè)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。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 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(shí)， P2 口輸出地址的高八位。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。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。 P3 口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口，如下表 所示： 表 P3口引腳說明表 口管腳 備選功能 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。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。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。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)。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)南華大學(xué)電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 50 頁 /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。 RST/VPD：單片機(jī)工作時(shí)，如該引腳輸入超過 24 個(gè)時(shí)鐘寬度的高電平信號，則使單片機(jī)復(fù)位。此外，如在此處外接 +5V 備用電源，可在 VCC 電壓突然下降或斷電時(shí)，保護(hù)片內(nèi) RAM中的信息不丟失，以便 VCC 恢復(fù)后繼續(xù)正常運(yùn)行。它是內(nèi)部一個(gè)反相放大器的輸入端，用外部時(shí)鐘時(shí)，此端接地。它是內(nèi)部一個(gè)反相放大器的輸入端，用外部時(shí)鐘時(shí)，此端引入外部時(shí)鐘脈沖。（ 數(shù)據(jù)顯示位置 ，字長等） P2 口用于 5 路單鍵鍵盤 的輸入 ，實(shí)現(xiàn)報(bào)警上下限參數(shù)的修改，數(shù)據(jù)保存等功能。 P3 口用于數(shù)據(jù)通訊模塊，單片機(jī)與 MAX232 之間的通信能把程序指令寫入單片機(jī)，保存 的歷史 數(shù)據(jù)下載至帶通訊功能的設(shè)備。單片機(jī)的復(fù)位采用外圍電路手動復(fù)位方式，時(shí)鐘信號也由外部晶振電路提供，分別與 XTAL1,XTAL2 接口相接。一般而言， LCD 顯示器都是以點(diǎn)矩陣的顯示方式來顯示文字或圖形數(shù)據(jù)。這些芯片與 LCD 構(gòu)成一個(gè) LCM 模塊（ LCD Module）。 LCD 液晶顯示器的構(gòu)