基于STC89C52单片机的粮仓温湿度的系统设计.doc

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1、 学号： 常 州 大 学 毕业设计（论文）（2012届）题 目 学 生 学 院 专业班级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务 二一二年六月基于STC89C52单片机的粮仓温湿度的系统设计摘要：温湿度作为一个重要的物理量，是粮食仓库中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着科学技术的不断更新，对温湿度测量的准确性要求不断提高,因此温湿度检测也成为一个重要的研究课题。 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性以及数字温湿度传感器可以产生数字信号的性能，设计了以STC89C52为核心的一套控制系统，其中包括单片机、温湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。 STC8

2、9C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K可编程Flash 存储控器。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定性。关键词:温湿度；STC89C52；DHT11传感器；Temperature and Humidity of Granary System design based on STC89C52 MicrocontrollerAbstract: Temperature and humidity as an important physical quant

3、ity, is one of the most common food warehouse, the most important process parameters. As the times progress, social development, science and technology constantly updated, the accuracy of measurement of temperature and humidity requirements continue to improve, so the temperature and humidity testin

4、g has also become an important research topic. The design is based on single-chip digital signal high sensitivity and controllability, as well as digital temperature and humidity sensors can produce the performance of digital signal, design a control system STC89C52 as the core, Including the microc

5、ontroller, temperature and humidity testing, keyboard and display, the alarm circuit, system software, and other parts of the design. STC89C52 a low-power, high performance CMOS8 bit microcontroller with 8K programmable Flash storage controller. DHT11 digital temperature and humidity sensor is a com

6、posite Sensor contains a calibrated digital signal output of the temperature and humidity. Application of a dedicated digital modules collection technology and the temperature and humidity sensing technology, to ensure that products with high reliability and excellent long-term stabilityKey words: T

7、emperature and Humidity; STC89C52; DHT11 sensor;目录摘要I1 绪论11.1课题开发的意义11.2课题开发的背景11.3课题开发的目标22系统总体分析22.1 总体方案设计22.2 硬件选择32.3 系统仿真43硬件设计63.1 Protel硬件开发软件63.2 单片机系统模块73.3 温湿度检测模块123.4 显示模块143.5 温湿度上限存储模块173.6 电源及程序下载模块194 软件设计214.1 主程序214.2 温湿度检测模块程序224.3 LCD显示模块程序235 系统实现与调试245.1 电路板焊接注意事项245.2 程序下载245

8、.3 系统运行25参 考 文 献27致 谢28附 录 A29附 录 B44III常州大学本科生毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题开发的意义“国以民为本，民以食为天”，“兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性。储粮是为了防备战争、保证非农业人口的粮食消费需求、调节国内粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害及其它突发性事件而采取的有效措施，因此，粮食的科学储藏具有重要的战略意义和经济意义。 一般来说，粮食存放在粮仓中，大型的粮仓可存放数以万计的粮食，而且这些粮食存放的时间有长有短。目前，我国地方及垦区的各种大型粮仓都还存在着不同程度的粮食储存变质问题。根据国家粮食保护法

9、规定，必须定期抽样检查粮仓各点的粮食温度和湿度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。但大部分粮仓目前还是采取人工测量温度和湿度的方法，这不仅使粮仓工作人员工作量增大，且工作效率低，尤其是大型粮仓的温度和湿度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，我国每年因粮食变质而损失的粮食达数亿千克，直接造成的经济损失是惊人的。 影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的大气条件，即温度和相对湿度的日变和季节变化，而温度和湿度两者之间又是相互关联的。为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，就必须使粮仓内的温度和湿度保持在一定的范围以内。1.2 课题开发的背景随着传感器技术、计算

10、机应用技术、超大规模集成电路技术和网络通信技术的发展，监控系统广泛应用于工农业生产等领域，在此同时，粮仓温湿度监控技术的研究在软、硬件等方面都有了一定的进展。 初期，以热敏电阻，湿敏电阻作为传感器件，通过检测电阻的变化来反映粮食温湿度的变化，为粮食保管提供参考依据。采用人工测量与人工抄录、管理相结合的传统方法，并且用人工的办法对粮食进行晾晒，通风，喷洒药剂防止因存储不当引起的温湿度异常及虫害，消耗了大量的人力和财力，效率较低，然而往往由于判断失误和管理不力，效果不佳，发霉变质等现象大量存在。广大科技工作者近30年的共同努力下，粮情检测技术不断完善、提高、并日趋成熟，逐步形成了样式繁多的粮情检测

11、系统，为安全、科学储粮起到了积极作用。 目前，国内生产的粮仓温湿度监控系统品种繁多，系统结构各异，在粮仓内外温湿度检测、粮食内部温湿度检测及分析、通风机械的控制等方面，比之前有了不少进步但仍有进步空间。现场检测电路和上位机的通讯大多采用RS-485，使整个系统抗干扰能力差，实时性和纠错能力不强，增加了节点困难。当某一通信节点出现故障时，还会影响整个系统。 国外的温湿度监控系统相对比较先进，主要体现在以下三个方面： （1）无论是传感器的测量精度、反应速度、稳定性、功能多样性还是使用环境方面，国外的传感器都比较先进。 （2）构成系统整体的测控技术和管理，无论是硬件还是软件，都已普遍采用相应的标准模

12、块集成，并且早已实现组态。 （3）系统结构已经普遍采用网络连接的现场总线技术(FCS)，有些需要的场合，则连接到Internet上，实现远程控制、远程诊断。 温湿度监控系统主要应用于控制环境空间的温度和相对湿度，从系统控制的角度来看，属于纯滞后控制，而这一技术已经相当成熟。目前研制高精度，高性能，多功能的温湿度监控系统是主流，提高可靠性、灵活性和降低成本也是其考虑的重点，并且系统在报警、记录、控制、通信等方面的自动化和智能化也将逐步完善。1.3 课题开发的目标利用STC89C52单片机及温湿度传感器DHT11采集粮仓的温湿度，实现温湿度的实时显示、报警等功能。2 系统总体分析2.1 总体方案设

13、计粮仓温湿度监测系统需要满足以下条件：温湿度监测系统能完成数据采集、处理、显示、串行通信、输出信号控制等多种功能。本设计是基于单片机对数字信号的高敏感性和可控性以及数字温湿度传感器可以产生数字信号的性能，设计了以STC89C52为核心的一套控制系统，其中包括单片机、温湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。图2.1系统总体框图2.2 硬件选择（1） 微控制器选择STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超

14、有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。（2） 传感器选择DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出

15、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佳选则。（3）显示器选择在单片机的人机交流界面中，一般的

16、输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高：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。数字式接口：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。体积小、重量轻功耗低：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。本设计中选用LCD1602液晶显示器。(4)存储芯片选择AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有

17、256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。AT24C02支持I2C，总线数据传送协议I2C，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端A0、A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上。2.3 系统仿真（1）Proteus软件简介Proteus软件

18、是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有近20年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，Proteus能够很容易的为用户建立了完备的电子设计开发环境。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。

19、此系统受益于15年来的持续开发,被电子世界在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品“The Route to PCB CAD”。Proteus 产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块:个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真; ARES PCB设计. PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软

20、件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型支持许多通用的微控制器,如PIC,*R,HC11以及8051。Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。（2）系统仿真结果图2.2 系统仿真结果该温湿度检测系统利用Proteus仿真软件进行仿真，基本实现课题设计要实现的功能。

21、硬件部分设置了四个按键：TH+、TH-、HH+、HH-。通过TH+、TH-按键设置温度的上限，HH+、HH-按键设置湿度上限。通过三个LED灯实现温湿度超限报警。图2.3 系统仿真结果3 硬件设计3.1 Protel硬件开发软件Protel是目前国内最流行的通用EDA软件，它是将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台，是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。它集成了软件界面、仿真功能和PLD设计和信号完整性分析，在此基础上Protel 99SE又增加了一些新的功能，用户使用更加方便灵活。Protel的功能十分强大，在电

22、子电路设计领域占有极其重要的地位。它以其强大功能和实用性，逐渐获得广大硬件设计人员的青睐，是目前众多EDA设计软件中用户最多的产品之一。Protel软件主要由电路原理图设计模块、印制电路板设计模块（PCB设计模块）、电路信号仿真模块和PLD逻辑器件设计模块等组成，各模块具有强大的功能，可以很好的实现电路设计与分析。(1) 原理图设计模块（Schematic模块）电路原理图是表示电气产品或电路工作原理的重要技术文件，电路原理图主要由代表各种电子器件的图形符号、线路和结点组成。图4.1所示为一张电路原理图。该原理图是由Schematic模块设计完成的。Schematic模块具有如下功能：丰富而灵活

23、的编辑功能、在线库编辑及完善的库管理功能、强大的设计自动化功能、支持层次化设计功能等。 (2) 印制电路板设计模块（PCB设计模块）印制电路板（PCB）制板图是由电路原理图到制作电路板的桥梁。设计了电路原理图后，需要根据原理图生设计成印制电路板的制板图，然后在根据制板图制作具体的电路板。印制电路板设计模块具有如下主要功能和特点：可完成复杂印制电路板（PCB）的设计；方便而又灵活的编辑功能；强大的设计自动化功能；在线式库编辑及完善的库管理；完备的输出系统等。3.2 单片机系统模块3.21 STC89C2单片机的基本结构图3.1 STC89C52引脚图VCC：电源电压VSS：接地P0端口：P0口是

24、一个漏极开路的8位双向I/O口。P1端口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。表3.1引脚复用功能引脚号功能特性P1.0T2（定时器/计数器2外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）P2端口：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。P3端口：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个T

25、TL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流（IIL）。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。P3口除了作为一般的IO口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示。表3.2 口第二功能引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7T1（定时器1的外部输入）XTAL1：振荡器反相

26、放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.12 时钟振荡器电路STC89C52 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF10

27、F。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图3. 2所示。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。图3.2 外部时钟电路3.23 开关及报警电路(1) 开关的分类对于键盘来说，它实际上就是一组开关。在通常的单片机外设电路的设计过程中，常用的按键就是弹性机械开关。闭合开关即可导通线路。断开开关线路就被断开。如下图所示，为几种单片机系统常用按键开关示意图。图3.3 弹性按键图3.4 自锁按键图3.3为弹性按键示意图。该按键被按下时闭合，接通电路，当被松开时自动断开，电路断开；图3.4为自锁按键示意图。当被按下时，该按键可以锁定，保持闭合状态，即使

28、松手，也不会复位，此时电路接通，当再次被按下后，自锁解除，按键弹起，断开电路。通常，把自锁按键作为整个电路的电源开关按键。而当涉及到外围电路的信号控制时，则选用弹性按键比较好。（2）开关连接电路图3.5 按键连接电路（3）报警电路图3.6 报警电路3.24 单片机系统电路图3.7 单片机系统原理图3.3 温湿度检测模块3.31 DHT11封装及引脚、性能说明图3.8 DHT11外形及引脚DHT11温湿度传感器为4针单排引脚封装，传感器管脚方向识别：正面（有通气孔的一面）看过去，从左到右依次为1、2、3、4脚。表3.3 引脚说明引脚号引脚名称类型引脚说明1VCC电源正电源输3V-5.5V DC2

29、Dout输出单总线。数据输入/输出引脚3NC空 空脚。扩展未用4GND地电源地DHT11的供电电压为3.55.5V。传感器上电后，要等待1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。表3.4 传感器性能说明3.32数据格式及处理（1）格式数字湿温度传感器采用单总线数据格式。即，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。一次通讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明。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, 当前小数部分用于以后扩展

30、,现读出为0。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+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和校验和数据为前四个字节相加。表3.5 数据格式湿度温度校验整数小数整数小数8Bit8Bit8Bit8Bit8Bit(2)数据编码及处理传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据(湿度、温度、整数、小数)之间应该分开处理。如果，某次从传感器中读取如下5Byte数据：byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001整数 小

31、数 整数 小数 校验和 湿度 温度 校验和3.33 时序DHT11传感器是通过单总线协议和上位机（控制器）进行数据通信。DHT11传感器需要严格的读写协议来确保数据的完整性。整个读写分为，上位机发送起始信号，上位机接收下位机发来的握手响应信号，读0，和读1四个步骤。所有的信号除主机启动复位信号外，全部都由DHT11产生。 通过单总线访问DHT11顺序归纳如下： （1）主机发开始信号 （2）主机等待接收DHT11响应信号 （3）主机连续接收40Bit的数据和校验和数据处理 3.34 连接接口说明DHT11数字湿温度传感器连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O口即可完成上下位的连接。典型应用电路

32、如下图所示。另外，当连接线长度短于20时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻，如图3.9所示。图3.9 DHT11典型应用电路3.4 显示模块3.41 LCD1602主要技术参数及引脚说明 (1)主要技术参数 显示容量:162个字符 芯片工作电压：4.55.5V工作电流：2.0mA（5.0V）模块最佳工作电压：5.0V（2）引脚功能说明LCD1602采用标准的16脚（带背光）接口，各引脚说明如表3.41所示。表3.6 引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data I/O2VDD电源正极10D3Data I/O3VL液晶显示偏压信号11D4Data

33、I/O4RS数据/命令选择端（H/L）12D5Data I/O5R/W读/写 选择端（H/L）13D6Data I/O6E使能信号14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正极8D1Data I/O16BLK背光源负极3.42 LCD1602的指令说明及时序 （1）指令说明1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，16液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。如表3.32所示。（说明：1为高电平、0为低电平）表3.7 控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式0

34、0000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容 （2）时序 读写操作时序如图3.10和3.11所示图3.10 读操作时序图3.11 写操作时序3.43 LCD1602接口电路1602液晶显示模块可以和单片机STC89C52直接接口，电路如图3.12 所示。图3.12 LCD与单片机接口电路3

35、.5 温湿度上限存储模块3.51 AT24C02封装及引脚说明AT24C02常用封装有直插与贴片两种，见图3.13为其引脚封装图。图3.13 AT24C02引脚封装图A0，A1，A2为可编程地址输入端。通过这些输入脚进行多个器件级联器件地址的设定，当使引脚悬空时默认为0，因此使用AT24C02 时最大可级联8个同样的器件（23=8）。由于只有一个AT24C02被寻址，所以将这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）悬空或者连接到Vss（GND）。SDA为串行数据/地址输入/输出端。通过SDA管脚对AT24C02进行所有数据的发送或接收，SDA 是一个开漏输出管脚，使用时要加上拉电阻。SCL为串行时

36、钟引脚。这是一个输入管脚，AT24C02通过该管脚以产生器件所有的数据发送或接收的时钟信号。WP为写保护输入端。该引脚的作用是硬件的数据写保护。当WP管脚被连接到Vcc上时，所有的内容都被写保护，所以只能读，即存储器具有写保护功能，但不影响读操作。当WP管脚连接到Vss上或悬空时则允许对整个器件进行正常的读/写操作。3.52 AT24C02寻址方式及时序（1）AT24C02内部总共2Kb的存储容量，有两种操作寻址方式：片内地址寻址以及芯片寻址。片内地址寻址：AT24C02的寻址操作可以对内部256B中任意一个地址进行读/写操作。寻址范围为0x000xFF。芯片寻址：AT24C02的芯片地址为1

37、010，相应的地址控制字格式为1010A2A1A0R/。A2，A1，A0三位为可编程地址控制位。通过把A2，A1，A0引脚接高、低电平可以得到确定的3位编码，与1010组成7位编码，也就是该器件的地址码。R/位为芯片读/写控制位，当该位为高时，表示对芯片进行读操作，当该位为0时，表示对芯片进行写操作。(2). AT24C02读写时序图3.14和图3.15分别为读/写AT24C02器件中指定地址的数据帧格式，图3.14为读操作的帧格式，图3.15为写操作帧格式。要想把一个字节数据发送到器件中(或从器件中读取一个字节数据)，除给出具体的地址信息以外，还要给出器件的控制信息：首先，由控制器想AT24

38、C02发出“启动”信号，使通信启动。然后，发送一个控制字节，前7位为AT24C02的片选地址，最后1位为读/写控制位，“0”表示写，“1”表示读。传完控制字节之后，AT24C02通过比较控制字节片选地址(前7位)是否与自己的物理地址一致，若一致，则发送一个应答信号。当控制器接收到应答信号后，再发送器件内部存储单元地址和其他的信息。图3.14 AT24C02读时序图图3.15 AT24C02写时序图3.53 AT24C02接口电路温湿度阈值存储在EEPROM芯片AT24C02中，并可以通过K1K4按键调节并保存，其中K1为温度上限增加，K2为温度上限减小，K3为湿度上限增加，K4为湿度上限减小。

39、AT24C02是C芯片，其电路如图3.16 所示。图3.16 EEPROM存储电路3.6 电源及程序下载模块3.61 PL2303 USB 转 RS232 控制器（1）PL2303 是Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232-USB 接口转换器，可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利联接的解决方案。该器件内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART， 只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换，能够方便嵌入到各种设备；该器件作为USB/RS232 双向转换器，一方面从主机接收USB 数据并将其转换为

40、RS232 信息流格式发送给外设；另一方面从RS232 外设接收数据转换为USB 数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。通过利用USB块传输模式，利用庞大的数据缓冲器和自动流量控制，PL2303HX能够实现更高的吞吐量比传统的 UART（通用异步收发器）端口,高达 115200 bps的波特率可用于更高的性能使用。 （2）PL2303引脚功能说明表3.8 引脚功能表引脚名字类型引 脚 描 述1TXD输出数据输出到串口；2DTR_N输出数据终端准备好，低电平有效；3RST_N输出发送请求，低电平有效；4VDD_325电源RS232 的电源，为串行端口信号的电5R

41、XD输入串口数据输入；6RI_N输入/输出串行端口（环指示器）；7GND电源接地8NC无连接9DSR_N输入/输出串行端口(数据集就绪)10DCD_N输入/输出串行端口(数据载波检测)11CTS_N输入/输出串行端口(清除发送)12SHTD_N输出控制 RS232 收发器关机13EE_CLK输入/输出串行 EEPROM 时钟14EE_DATA输入/输出串行 EEPROM 数据15DP输入/输出USB 端口 D+信号16DM输入/输出USB 端口 D-信号17VO_33常规 3.3V 电源输出18GND接地19NC无连接20VDD_5电源USB 端口的 5V 电压电源21GND接地22GP0输入

42、/输出通用 I/O 引脚 023GP1输入/输出通用 I/O 引脚 124NC无连接25GND_A模拟地锁相环26PLL_TEST输入PLL 锁相环测试模式控制27OSC1输入晶体振荡器输入28OSC2输入/输出晶体振荡器输出3.62 USB接口电路本设计采用USB接口供电，电源电压5V。同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。其电路原理如图3.17所示。图3.17 USB接口电路4 软件设计4.1 主程序（1）温湿度主程序的设计应考虑以下问题：温度显示；温湿度采样，数字滤波；温湿度上限的存储；越限报警。通常，符合上述功能的温湿度监测程序由主程序和T0中断服务程

43、序两部分组成。图4.1 主程序流程图 （2）定时器初始化及中断程序 /定时器0初始化 void Timer0_Init() ET0 = 1; /允许定时器0中断 TMOD = 1; /定时器工作方式选择 TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; /定时器赋予初值 TR0 = 1; /启动定时器 /定时器0中断 void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0 TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; /定时器赋予初值 /每2秒钟启动一次温湿度转换 RHCounter +; if (RHCounter = 1000) FlagStartRH = 1; RHC