基于单片机的大棚温湿度控制系统.doc

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1、摘 要温室大棚是设施农业的重要组成局部，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的根本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物到达优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的开展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件局部和软件局部设计来到达监控要求。硬件局部实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件局部主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实

2、现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。关键词：大棚; 温度; 湿度; 传感器 ABSTRACTGreenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules

3、analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the

4、main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Thethesis isabout an intelligent system designed for controlling the temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through

5、 the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the

6、 design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better a

7、nd run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also itcanbe controlled. And it has much of value to apply and popularize in other fields.KEY WORDS: Vegetable; Temperature; Humidity; Sensor 目 录摘 要I前言11

8、 绪论2 1.1课题的选题背景2 1.2课题研究的意义2 1.3本论文主要研究内容2 1.4系统的工作原理简介32 系统总体方案设计4 2.1系统总框图4 2.2方案选择4 2.2.1单片机的选择4 2.2.2传感器的选择5 2.3.2显示器选择方案63 系统硬件电路的设计7 3.1系统硬件概述7 3.2主控模块设计7 3.2.1单片机引脚介绍8 3.2.2单片机最小系统11 3.3 DHT11传感器模块设计13 3.3.1DHT11传感器简介13 3.3.2DHT11传感器模块电路设计15 3.4 液晶显示模块设计16 3.4.1 液晶显示屏简介16 3.4.2 液晶显示模块电路原理图18

9、3.5继电器模块19 3.6阀值设定模块204 系统软件程序的设计23 4.1 液晶显示模块设计24 4.2传感器模块设计255 系统分析与调试276 结论29致 谢30参考文献31附录 A32附录 B33仅供学习参考前言改革开放以来，我国经济的迅速增长，使得农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成局部。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行监测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在现代化农业生产中，以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，

10、直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经开展到比拟完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的监测与控制都采用人工管理，这样不可防止的有测控精度低、劳动强度大及测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了本钱，浪费了人力资源，而且很难到达预期的效果。为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的开展，必须大力开展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境。目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要

11、求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。温室大棚是植物栽培生产中必不可少的设施之一，温湿度是衡量温室大棚的最重要的指标，它直接影响到栽培作物的的生长和产量，为了能给作物提供一个适宜的生长环境，首要问题是加强温室内的温湿度的监测。因此，为了实现高效农业的科学化和研究性，推动我国农业开展，解决我国农民普遍收入低的问题，缩小城乡差距，推动全面小康社会，迫切需要价格适中的、自动化程度高的农业设备。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得本钱低性能稳定的这种要求变为可能。本设计是针对这一问题，设计能够实现温湿度上限设定、自动监测、显示和报警等多功能的温湿度测控系统。

12、该设计系统还可以推广到其他领域。1 绪论1.1课题的选题背景温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最根本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。1.2课题研究的意义STC89C52单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实力也很多。使用STC89C52单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且

13、STC89C52单片机易于学习掌握，性价比高。使用STC89C52型单片机设计温湿度控制系统，可以即时精确的反响温室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度。在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适宜的环境。对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必须在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求。1.3本论文主要研究内容本系统所要实现的功能是：1.温湿度实时检测及显示。通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值，并

14、且固定时间2s检测更新显示一次。2.报警阈值的手动设置。通过四个按键实现温湿度阈值的设置，使得系统更加人性化、智能化，具有更高的实用价值。3.当温湿度超出阈值时能自动开启相应的继电器驱动负载。通过小灯指示哪一路工作，以提醒用户。阈值可以通过AT24C02存储，实现断电保存。4.系统主要可以应用在温室大棚的智能控制，当温度超限通风降温；当湿度超限可以抽湿的改良措施。1.4系统的工作原理简介总体来说，本次设计主要涉及了温湿度的测量、显示以及实现简单控制。硬件方面有五个模块，即STC89C52单片机主控模块、传感器模块、LCD1602液晶显示模块、继电器模块以及阈值设置模块。传感器模块使用的是DHT

15、11数字温湿度传感器。通过DHT11检测出当前环境下的温湿度，将所测数据交给STC单片机进行分析和处理，并分别存入不同数组以便显示时候用,本系统每间隔2s采集一次数据送入单片机。本系统采用的是继电器驱动负载，因此无论温度还是湿度超出范围继电器均可以驱动负载工作，及时启用降温风扇以及抽湿风扇来有效的调整大棚等应用场所内的温湿度。2系统总体方案设计2.1系统总框图硬件主要以STC89C52型单片机为核心，通过LCD1602实时地显示传感器DHT11检测到的温湿度值，阈值可以通过AT24C02存储，实现断电保存。过阈相应的报警驱动。本研究设计的温湿度控制器框图如图2-1所示。图2-1 温湿度控制器方

16、框图2.2方案选择2.2.1单片机的选择方案一：AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片内的8K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动成果。再者，AT89C52目前的售价比8031还低，市场供给也很充足。AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的本钱。只要程序长

17、度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需lOms。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。PO口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。方案二：STC89C52系列单片机的指令系统和AT89C52系列的完全兼容，但实际操作起来却存在很多问题：1AT89C52不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C52可以用你的USB转串口下载，下载软件可以到STC厂家网上去下。2STC单片机执行指令的速度很快，大约是AT的3-30倍，尽管快是好事，但这样一来，你在AT上

18、好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些对时序有严格要求的模块，用STC时注意得加长延时，大约是AT的1030倍就差不多，这一点自己调试就知道了。3STC单片机对工作环境的要求比拟低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，然而这样的环境下AT肯定不行了，所以当一个系统用STC单片机好用，但用AT的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机的供电是否正常。比拟这两种方案，由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C语言程序设计，综合考虑单片机的各局部资源和作为学生能够获得的资源，经过比照此次设计要求，我选择用STC系列芯片完成。而且学校也提供了相应的硬件操作平台，实

19、际操作起来比拟方便，故STC为更合理的选择。本系统选择STC89C52单片机作为主控芯片。足够本设计运行，且价格廉价，下载程序方便。2.2.2传感器的选择方案一：选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器。具有独特的单线式接口方式。测量范围在55125，1085，误差范围在-+0.5。最高精度可达0.0625。HS1101是电容式湿度传感器。可测量相对湿度范围在0%100%RH。误差为-+2%RH。方案二： 选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一款集成型的数字温湿度一体传感器。 它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极

20、高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。测量范围20%90%RH，050。测温精度为-+2，测湿精度为-+5%RH。完全符合本次毕业设计的要求。经上述分析，方案一虽然精度更精确。却稍显复杂。方案二即便不能实现方案一的高精度测量。却也能满足设计要求。且简便易行。可靠稳定。具有超高的性价比。应选择方案二。2.3.2显示器选择方案方案一：采用12864液晶显示屏。液晶显示模块是12864点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字16X1

21、6点阵、128个字符8X16点阵及64X256点阵显示RAMGDRAM。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。方案二：采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02 即32个字符。16列2行。1602只能显示字母、数字和符号能显示16*2个字符，但存放器不止32个，有一些显示效果，如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等，显示效果简单。总结：在编程使用方面，两者难度差不多，原理差不多，都是写指令、写地址、写数据等等。当然12864液晶屏显示更全面、字符更多

22、。相比于1602液晶屏、12864能更形象具体的实现显示功能。不过1602液晶屏也能实现设计的要求。网上买比拟廉价，最低的六块钱左右。而12864液晶显示屏最廉价的也要四十块钱。从造价方面考虑，当然是价格低廉的优先。而LCD1602A就是最好的选择。3 系统硬件电路的设计3.1系统硬件概述此次的毕业设计主要由五个大的模块构成，分别是主控模块、传感器模块、LCD液晶显示模块、继电器模块以及阈值设置模块。其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指STC89C52芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要，从DHT11温湿度传感器中读入温

23、度和湿度，在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温湿度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。当温度或湿度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。该报警信号可以通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或制冷器。3.2主控模块设计单片微型计算机是随着微型计算机的开展而产生和开展的。自从1975 年美国德克萨斯仪器公司的第一台单片微型计算机 简称单片机TMS-1000 问世以来，迄今为止，单片机技术已成为计算机技术的一个独特分支，单片机的应用领域也越来越广泛，特别是在工业控制中经常遇到对某些物理量进行定时采样与控制的问题，在仪器仪表智能化中也扮演着极其重

24、要的角色。如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的开展历史大致可以分为以下几个阶段：第一阶段19761978：单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有Motorola、Zilog等。都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单片机一词即由此而来。第二阶段19781982：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48根底上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。1完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总

25、线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。2CPU外围功能单元的集中管理模式。3表达工控特性的地址空间及位操作方式。4指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段19821990：8位单片机的稳固开展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器开展的阶段。Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，表达了单片机的微控制器特征。第四阶段1990：微控制器的全面开展阶段。随着单片机在各个领域全面、深入地开展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用

26、型单片机。单片机是在集成电路芯片上集成了各种元件的微型计算机，这些元件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时/计数器、中断系统、时钟部件的集成和I/O接口电路。由于单片机具有体积小、价格低、可靠性高、开发应用方便等特点，因此在现代电子技术和工业领域应用较为广泛，在智能仪表中单片机是应用最多、最活泼的领域之一。在控制领域中,现如今人们更注意计算机的低本钱、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。在各类仪器、仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，提高计算机的运算速度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。3.2.1单片机引脚介绍单片机主要特点：1有

27、优异的性能价格比。 2集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。 3控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。 4低功耗、低电压，便于生产便携式产品。 5外部总线增加了IICInter-Integrated Circuit及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线

28、方式，进一步缩小了体积，简化了结构。 6单片机的系统扩展和系统配置较典型、标准，容易构成各种规模的应用系统。优异的性能价格比。1集成度高、体积小、有很高的可靠性。 单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。2控制功能强。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。单片机的系统扩展、系统配置较典型、标准，

29、容易构成各种规模的应用系统。VCC：STC89C52电源正端输入，接+5V。GND：电源地端。XTAL1: 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间参加一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，防止噪声干扰而死机。RESET：STC89C52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能存放器之内容均被设成状态，并且至地址0000H处开

30、始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码存于外部EEPROM中来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压Vpp。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。STC89C52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器如

31、74LS373，将端口0的地址总线A0A7锁进锁存器中，因为STC89C52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当STC89C52被设成为读取外部程序代码工作模式时EA=0，会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。STC89C52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合

32、并在一起而共用64K的定址范围。PORT0P0.0P0.7：端口0是一个8位宽的开路汲极Open Drain双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口P1、P2、P3那么不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。PORT2P2.0P2.7：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，假设将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，假设是在STC89C52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8

33、A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。PORT1P1.0P1.7：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地假设将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3P3.0P3.7：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3

34、.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用

35、于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，那么在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时

36、，此间内部程序存储器。 单片机引脚图如图3-1所示：图3-1 单片机引脚图3.2.2单片机最小系统单片机芯片内还有一项主要内容就是并行I/O口。STC89C51共有4个8位的并行I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。每个口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。实际上，它们已被归入专用存放器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。在访问片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口分时传送，高8位地址由P2口传送。在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均可作为双向的I/O端口使用。单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是根本相同的，但又各具特点。STC89C51单片机

37、的时钟信号通常有两种方式产生：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。在单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体简称晶振，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5-30pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围在1.2-12MHz间选择，典型值为12MHz和11.0592MHz。当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作假设该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电

38、路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用6MHZ时C取22uF,R取1K。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经过电阻与电源Vcc接通而实现的。最小系统图如图3-2所示： 图3-2 单片机最小系统原理图3.3 DHT11传感器模块设计3.3.1DHT11传感器简介DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳

39、定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最正确选那么。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 DHT11传感器实物图如下列图3-3所示：图3-3DHT11传感器实物图1引脚

40、介绍：Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为35.5V。Pin2：DATA，串行数据，单总线。Pin3:NC，空脚，请悬浮。Pin4VDD，接地端，电源负极。2接口说明 ：建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用适宜的上拉电阻。如下列图3-4所示：图3-4DHT11典型应用电路3数据帧的描述：DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数局部和整数局部,具体格式在下面说明,当前小数局部用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式:8bit湿度整数数据+8

41、bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据所得结果的末8位。（4） 电气特性：VDD=5V，T = 25，除非特殊标注表3-1 DHT11的电气特性参数条件Mintypmax单位供电DC355.5V供电电流测量0.52.5mA平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次注:采样周期间隔不得低于1秒钟。5时序描述：用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发

42、一次信号采集,用户可选择读取局部数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后, 读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。 总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DH

43、T11发送响应信号后,再把总线拉高80us,准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,那么DHT11没有响应,请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。3.3.2DHT11传感器模块电路设计 DHT11传感器连接STC89C51系列单片机相比照拟简单。单片机的P2.0口用来发收串行数据，即数据口。连接传感器的Pin2单总线，串行数据。由于测量范围电路小于20米，建议加一个5K的上拉电阻，因此在传感器的Pin2口与电源之间连接一个5

44、K电阻。而传感器的电源端口Pin1和Pin4分别接单片机的VDD和GND端。传感器的第三脚悬浮放置。DHT11传感器原件的电路原理图如下3-5所示：图3-5 DHT11电路原理图3.4 液晶显示模块设计3.4.1 液晶显示屏简介LCD1602A 是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02 即32个字符。16列2行。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED数码管比

45、拟常用，软硬件都比拟简单。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器CRT那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来到达显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 1引脚说明：第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL为液

46、晶显示器比照度调整端，接正电源时比照度最弱，接地时比照度最高，比照度过高时会产生“鬼影，使用时可以通过一个10K的电位器调整比照度。 第4脚：RS为存放器选择，高电平时选择数据存放器、低电平时选择指令存放器。 第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。21602LCD的RAM地址映射以及标准字库表LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符图有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比方大写的英文字母“A的代码是01000001B41H，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母。它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的说明：1为高电平，0为低电平。指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H 。指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方