【正文】 間做其他的工作，這對人才是一個極大的浪費(fèi)。還需要人工來進(jìn)行加熱加濕，因此這中狀況急需改變。 我們僅僅只需要一塊非常小的單片機(jī)芯片配合外圍電路就能完成整個系統(tǒng)的控制工作。所以本文研究基于單片機(jī)設(shè)計溫濕度檢測系統(tǒng)將是非常有意義和價值的。這無不體現(xiàn)單片機(jī)的智能以及重要性。簡單的來講，就是把我們電腦主板上是由 CPU 處理、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、輸入輸出電路 IO、顯示設(shè)備等模塊集成到了一塊微小的芯片之內(nèi)。 因?yàn)?它兼容了傳統(tǒng)的 8051 系列 MCS51 指令單片機(jī)，移植性能強(qiáng)，相對高性能的單片機(jī)來講，它使用起來是很便利的。該設(shè)計使用它可以滿足我們的所有需求。整個系統(tǒng)使用液晶 LCD1602 進(jìn)行顯示，將檢測的溫濕度數(shù)據(jù)實(shí)時顯示在上面，整個系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)自動控制，實(shí)現(xiàn)無人操作。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 2 硬件 設(shè)計 本設(shè)計由主控芯片 STC89C52單片機(jī)，晶振電路，復(fù)位電路，電源電路， 溫濕度檢測電路，加熱電路，降溫電路，加濕電路，去濕電路， LCD1602 顯示 電路 ，按鍵電路及蜂鳴器報警電路 組成。 如圖： 主控模塊STC 89 C 52液晶顯示模塊LCD 1602蜂鳴器模塊 按鍵模塊溫濕度檢測模塊DHT 11加熱裝置 降溫裝置 加濕裝置 去濕裝置 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 LCD1602 液晶 簡介 LCD1602 為字符型，通常只能顯示字符和數(shù)字，如果想顯示漢字的話一般選擇LCD12864， LCD1602 能夠顯示 2 行字符，每一行顯示 16 個字符，故得名為 1602。通過控制 1602 的控制管腳 RS,RW,E 我們即可向 LCD1602 顯示器中寫入數(shù)據(jù)，具體的顯示位子第一行起始地址是 0x80,第二行顯示的起始地址是 0x40+0x8。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點(diǎn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 在這里我們設(shè)計中使用的常用的按鍵，其按下后會有些許的波動，導(dǎo)致高低電平不穩(wěn)，所以在后 面的程序編寫過程中需要專門用軟件來消抖，一般其抖動的時間在 10ms 左右，如果不想再軟件上做消抖處理也可以在硬件上做消抖，可以在按鍵那并接一個 RC電路，那樣就可以起到充放電延時的作用。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 圖 24 按鍵 蜂鳴器可分為 2 種，一種是無源蜂鳴器，一種是有源蜂鳴器，此二者的區(qū)分在于，有源蜂鳴器直接給高或低電平就能驅(qū)動發(fā)聲，但是無源蜂鳴器需要給他一定的脈沖觸發(fā)信號才能使蜂鳴器發(fā)聲，在此設(shè)計中我們使用的是無源蜂鳴器，即在控制他的時候我們必須輸出一定頻率的 脈沖方能時此蜂鳴器發(fā)聲報警。 其內(nèi)部有一個 PN 結(jié)組成，當(dāng)給發(fā)光二極管正極加上約 2V 電壓的時候就會發(fā)光，如果正負(fù)極接反的話不導(dǎo)通，電壓過大會燒壞發(fā)光二極管。 主控芯片 STC89C52單片機(jī)的簡介 單片機(jī)又稱單片微控制器，它把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片里。它體積小，價格便宜，功能豐富，調(diào)寫福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 程序便利。 它 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時器 ，內(nèi)置 2KB EEPROM， 擁有 3 個 16位的定時 器和計數(shù)器 ， 還有 外部中斷 2 個，和 全雙工 串行口 等等 。 其特性有： 8K字節(jié)程序 存儲空間 ； 512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間； 內(nèi)帶 2K 字節(jié) EEPROM 存儲空 間 。 2. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī) ） /～ （ 3V 單片機(jī)）。 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： 單片機(jī)擁有 40 個管腳， P0,P1,P2,P3 各 8個，還有復(fù)位 1 個，晶振 2 個，電源 2 個， EA 一個， ALE 一個 。 其他 3 個口都有內(nèi)部的上拉電阻 ，所以可以不用外接。 8. 具有 EEPROM 功能 。即 定時器 T0、 T T2。 11. 可以使用 定時器 模擬出 多個 異步串行口 。 13. PDIP 封裝 ，引腳圖如下： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 26 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 系統(tǒng)電路設(shè)計 本設(shè)計中使用 51 內(nèi)核芯片單片機(jī)是 STC89C52，通過 2 個 20P 電容和 1個 12MHz 的晶振組成的晶振電路，系統(tǒng)的時鐘脈沖就是由它提供，還有通過 1 個電阻和 1 個電解電容和 1個按鍵組成的復(fù)位電路， 使用 1個數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 對機(jī)房內(nèi)溫度及濕度的檢測，通過 4個按鍵來設(shè)定溫濕度的上下限值，如果檢測溫度高于設(shè)定上限溫度 驅(qū)動降溫電路，如果檢測溫度低于設(shè)定下限驅(qū)動加熱電路，如果檢測濕度高于設(shè)定濕度上限驅(qū)動去濕電路，如果檢測濕度低于設(shè)定下限驅(qū)動加濕電路。 晶振電路 電路中 C2無極性電容和 C3 無極性電容是起振電容。為了使電感達(dá)到平衡和產(chǎn)生諧振，那么可以加上 2個 1033pf 的無極性電容。 單片機(jī)的內(nèi)部有一振蕩 電路，我們需要在外部接上晶振電路單片機(jī)才能工作。只要單片機(jī)一上電，電容啟振，晶振工作，這樣單片機(jī)就有一個持續(xù)的時鐘信號。 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 圖 27 晶振電路 復(fù)位電路 此系統(tǒng)使用的 51 單片機(jī)是高電平復(fù)位。單片機(jī)的 IO口呈現(xiàn)高電平，程序計數(shù)器從零開始執(zhí)行。 單片機(jī)的 9 腳 RST(Reset)復(fù)位引腳，如圖。當(dāng)我們的程序運(yùn)行中，遇到一些特殊情況造成系統(tǒng)奔潰了，我們把這種情況叫做死機(jī)，類似我們的電腦的，這個時候我們可以手動按下復(fù)位按鍵，單片機(jī)會重新運(yùn)行。 復(fù)位電路的工作原理： 51單片機(jī) 高電平復(fù)位。單片機(jī)的 IO 口呈現(xiàn)高電平，程序計數(shù)器從零開始執(zhí)行。 當(dāng)這個電路處于穩(wěn)定狀態(tài)時，電容隔離直流電，隔離 +5V。我們的這個到單片機(jī)是高電平復(fù)位，低電平工作，當(dāng)按下去的時候，電容起到放電的作用，瞬間是 +5V 的高電平。 我們再來分析從沒有電到上電的過程。從這個過程中， Rst 復(fù)位引腳是先高電平一段時間，然后再低電平，之后單片機(jī)正常工作運(yùn)行的。重要一點(diǎn)的是，每個單片機(jī)復(fù)位高電平的時候都是不，具體的要參考手冊。單片機(jī)電源： STC89C52 單片機(jī)的工作電壓范圍： — ， 一般給 51單片機(jī)外接一個 5V 的直流穩(wěn)壓電源。 LCD1602 顯示 電 路 此設(shè)計中采用的是字符型 LCD1602，它只能顯示數(shù)字及字符，可以顯示 2 行，每 一行可以顯示 16個字符，通過控制 LCD 的數(shù)據(jù)命令 RS管腳和讀寫 RW管腳還有使能 E 管腳。將我們要顯示的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送到 LCD 上實(shí)時顯示。由于我們使用的單片機(jī)不具有此接口，因此需要單片機(jī)管腳模擬單總線通信時序，設(shè)計中將 DHT11 的數(shù)據(jù)管腳接在單片機(jī)的 P35 上。具體電路如下 圖 212 按鍵 電路 報警 電路 設(shè)計中需要設(shè)計一個超限報警裝置，當(dāng)檢測的溫濕度高于或低于設(shè)定值時就報警，設(shè)計中采用一個無源蜂鳴器，即只有觸發(fā)一定頻率的脈沖才能使蜂鳴器發(fā)聲。具體電路如下： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖 213 報警電路 加熱加濕 電路 設(shè)計中我們需要檢測的溫度高于或者濕度低于設(shè)定值，系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行加熱加濕，因此就需要一個驅(qū)動控制加熱加濕的電路，本設(shè)計采用繼電器來控制加熱加濕模塊的工作， 通過單片機(jī)端口 P17 和 P37 接在三極管 PNP 上，當(dāng) P17 P37 輸出低電平的時候，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電， D1 指示燈、 D3 指示燈發(fā)亮，開始加熱加濕。 D1指示燈、 D3 指示燈滅，加熱加濕電路不工作。反之如果輸出高電平的話，三極管截止，繼電器線圈不得電。具體電路如下： 圖 215 降溫去濕 電路 總電路設(shè)計 用 Protel畫圖 軟件繪制的完整電路圖如下： 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 圖 216 總電路圖 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 3 軟件設(shè)計 系統(tǒng)概述 電路實(shí)現(xiàn)的基本功能是溫濕度檢測。增強(qiáng)功能是超過上下 限會有對應(yīng)的報警指示燈亮和蜂鳴器報警。因本程序涉及的模塊較多，所以程序編寫也采用模塊化設(shè)計， C語言具有編寫靈活、移植方便、便于模塊化設(shè)計的特點(diǎn)，所以本系統(tǒng)的軟件采用 C51 編寫。 按鍵掃描子程序原理圖是這樣的。 （閉合）抖動階段：此時按鍵剛 福建農(nóng)林大學(xué)金山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 剛按下，但按鍵信號還處于抖動狀態(tài)，這個時間一般為 5~20ms。 ：此時抖動已經(jīng)結(jié)束，一個有效的按鍵動作已經(jīng)產(chǎn)生。 （釋放）抖動階段：一般來說，考究一點(diǎn)的程序應(yīng)該在這里再做一次消抖延時，以防誤動作 。 ：此時后沿抖動已經(jīng)結(jié)束，按鍵已經(jīng)處于完全釋放狀態(tài)，如果按鍵是采用釋放后再執(zhí)行功能，則可以在這個階段進(jìn)行按鍵操作的相關(guān)處理。 LCD1602 初始化子函數(shù)先設(shè)置其顯示參數(shù)和輸入方式，再清除屏幕顯示?；蛘咄ㄟ^編譯生成的 HEX 文件燒寫到仿真軟件中，看具體的效果，直到效果無誤即可。 KEIL C51 簡介 KEIL C51 是由 ARM 公司開發(fā)的，針對 51 單片機(jī)開發(fā)設(shè)計，內(nèi)部具體編譯調(diào)試軟件仿真等等一系列功能，是一個非常強(qiáng)大的單片機(jī)開發(fā)工具。只需要在 KEIL 軟件內(nèi)設(shè)定生成 HEX，即可將高級語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器能識別的機(jī)器語言?；蛘咄ㄟ^編譯生成的 HEX 文件燒寫到設(shè)計好的硬件仿真電路的單片機(jī)中，看具體的效果，直到效果無 誤即可 。此軟件