【正文】 閾 值設(shè) 置 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 從圖中可以看出，系統(tǒng)有 STC89C52 單片機模塊、 DHT11 傳感器模塊、閾值設(shè)置模塊、 1602 字符液晶顯示模塊、報警模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊等組成。該設(shè)計以 STC89C52 單片機為控制核心，實現(xiàn)溫濕度采集、顯示、報警 。一個是液晶顯示部分，一個是 DHT11傳感器部分。整個流程如圖 所示： 分 析 題 目 并查 找 資 料設(shè) 計 電 氣原 理 圖搭 建 電 路 板 驗證 各 部 分 原 理寫 C 語 言 程 序 并調(diào) 試 各 部 分 功 能繪 制 P C B 、 制版 、 焊 接 、 調(diào) 試完 成 圖 整體設(shè)計流程圖 2020 畢業(yè)設(shè)計論文 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 主控模塊設(shè)計 STC89C52 概述 STC89C52 單片機是宏晶科技推出的新一代高速，低功耗，超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機。 2. 工作電壓： ～ 。 4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 。 6. 通用 I/O 口（ 32 個），復(fù)位后為： P0/P1/P2/P3 是準雙向口， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 8. 具有 EEPROM 功能 。 10. 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。 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 。STC89C52 單片機的工作模式 2020 畢業(yè)設(shè)計論文 1. 掉電模式：典型功耗 ,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 。 3. 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA。 2. VSS（ 20 引腳）：接地 。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負載，對端口 P0 寫入 “ 1” 時，可以作為高阻抗輸入。此時， P0口內(nèi)部上拉電阻有效。驗證時，要求外接上拉電阻 ,一般為 10kΩ。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動 4 個 TTL 輸入。P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流（ ILI ）。 5. P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 6. P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機的復(fù)位初 始化操作。在 Flash 編程時，此引腳（ PROR ）也用作編程輸入脈沖。當(dāng) STC89C52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程 序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。 11. XTAL1（ 19 引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 時鐘電路與復(fù)位電路 單片機需要外加時鐘電路為內(nèi)部程序提供時序。本系統(tǒng)的時鐘電路如圖 所示。 為了保證單片機的可控運行，需要給單片機加復(fù)位電路，一般情況下，單片機的復(fù)位電路有以下幾項功能： 1. 上電復(fù)位可對內(nèi)部寄存器進行復(fù)位，否則寄存器狀態(tài)未知。防止頻率不穩(wěn)及晶振停振。 4. 有復(fù)位引腳的芯片必須加復(fù)位，這是電子設(shè)計的基本要求。 6. 由于單片機在工作過程中可能會受到各種干擾因素，所以不排除單片機出錯的可能，當(dāng)單片機的程序 “跑飛 ”時可以通過復(fù)位電路是單片機恢復(fù)正常的運行狀態(tài)。本系統(tǒng)為了實現(xiàn)方便，2020 畢業(yè)設(shè)計論文 使用硬件復(fù)位方式，即采用自動電平復(fù) 位的方式，見圖 所示。 本設(shè)計各個輸入輸出點及功能說明 ： 本設(shè)計以 STC89C52 單片機最小系統(tǒng)為核心。將 P0 口作為與液晶的數(shù)據(jù)傳輸口。 作為與傳感器 DHT11通信的數(shù)據(jù)口， P3 口作為閾值模塊中四個按鍵的接口， 、 作為分別于液晶的 RS、 R/W 和 E 端相連接，以控制液晶顯示， 接蜂鳴器控制端，以控制報警模塊工作。 DHT11 傳感器模塊設(shè)計 DHT11 傳感器 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。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。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝 。 DHT11 傳感器引腳圖如下 所示： 1Pin2Pin3Pin4PinD H T 1 1 圖 DHT11 傳感器引腳圖 1. 引腳介紹： Pin1： (VCC)，電源引腳，供電電壓為 3~。 Pin3： （ NC），空腳，請懸浮。 2. 接口說明： 由傳感器資料知連接線長度短于 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。 單 片 機D H T 1 1傳 感 器5 KV C C V C CD A T A1 P i n2 P i n3 P i n4 P i nG N D 圖 DHT11 典型應(yīng)用電路 3. 數(shù)據(jù)幀的描述： 2020 畢業(yè)設(shè)計論文 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ， 采用單總線數(shù)據(jù)格式 ， 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 ， 具體格式在下面說明 ， 當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 。 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) 。 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。 表 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 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 注 :采樣周期間隔不得低于 1 秒鐘。單片機的 口用來發(fā)收串行數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)口。由于測量范圍電路小于 20 米，加一個 5K 的上拉電阻，因此在傳感器的Pin2 口與電源之間連接一個 5K 電阻。傳感器的第三腳懸浮放置。（ 16 列 2 行）。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。它有以下幾個優(yōu)點： 1. 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點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。 2. 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠， 操作更加方便。 4. 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 IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 芯片工作電壓 ： —。 模塊最佳工作電壓 ： 。 （ 2） 引腳功能說明 ： 2020 畢業(yè)設(shè)計論文 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 所示 ： 表 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 背光源負極 第 1 腳： VSS 為地電源。 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。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 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 15 腳：背光源正極。 2. 1602 的 RAM 地址映射及標準字庫表 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 L C D1 6 字 * 2 行0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0 2 7?4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B 4 C 4 D 4 E 4 F 5 0 6 7? 圖 1602LCD 內(nèi)部顯示地址 1602 液晶顯示模塊電路設(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)域進行控制，有電就有顯示。 其中 Vo 腳，即第三引腳加了一個 10K 的滑動變阻器，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)。從上到下依次設(shè)為 K K K K7 四個按鍵，其連接單片機引腳分別是 、 、 、 四個引腳。例如濕度最高值設(shè)置，按一次 K6 濕度最高值加一，按一次 K7 濕度最高值減一， 1602 液晶顯示將實時顯示出設(shè)置值。 按鍵閾值設(shè)置模塊部分，設(shè)置非常人性化，而不用每次設(shè)置閾值都到程序里邊去設(shè)置后再燒制進單片機，實現(xiàn)了自動化。當(dāng)單片機 輸出一個低電平時，蜂鳴器響，實現(xiàn)報警。 +5VR71kR81kL2潮濕L3超溫報警顯示P15P16 圖 發(fā)光二極管報警模塊原理圖 24C02 數(shù)據(jù)存儲模塊 24C02 數(shù)據(jù)存儲器 2IC總線是一種由 PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。主要在存儲一些掉電后還要保存數(shù)據(jù)的場合。 2. 每個連接到總線的器件都可以 通過唯一的地址和一直存在的簡單的主機 、 從機關(guān)系軟件設(shè)定地址，主機可以作為主機發(fā)送器或主機接收器。 24C02 數(shù)據(jù)存儲器模塊電路設(shè)計 本設(shè)計為實現(xiàn)溫濕度 閾值 的連續(xù)性。 24C02 的時鐘線 SCL與單片機的 相連，數(shù)據(jù)線 SDA 與單片機的 相連。 R1610k+5VA01A12A23Vss4Vcc8WP7SCL6SDA5U524C02R1510kGND2402_SCL2402_SDAEEPROM 存儲器電路 圖 24C02 數(shù)據(jù)存儲模塊原理圖 2020 畢業(yè)設(shè)計論文 系統(tǒng)總體電氣原理圖 RST9RXD/10INT0/12INT1/13T0/14T1/15EA/VPP31XTAL119GND203938373635343332123456782122232425262728ALE/PROG30TXD/11WR/16RD/17PSEN29XTAL218VCC40U0STC89C52Y1C220pFC320pFR310KC11110uFC522uFC4+5VGNDGND2402_SDA2402_SCL單片機系統(tǒng)P00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P23P22P21P20+5VDATAGNDR2 5K1234JP2DHT11 溫濕度傳感器接口1122334455667788991010111112121313141415151616JP3液晶屏接口P27P26P25P00P01P02P03P04P05P06P07R9 1K R10 10KGND+5V123456781615141312111095KR4P00P01P02P03P04P05P06P07P25P26P27K2TH+K5THK7HHK6HH+R33 1k