基于单片机多功能环境检测系统研究大学本科毕业论文.doc

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1、本科毕业论文-基于单片机多功能环境检测系统研究随着经济的发展，人们越来越关注污染程度日益严重的居住环境。他们开始利用高科技产品及时对居住环境进行检测，从而及时了解环境状况 。伴随着单片机技术的飞速发展，通过单片机开发的检测仪器越来越小型化和多样 化，然而对环境检测的多功能设备却很少被开发出来 。本文主要介绍了基于单片原理开发的环境检测系统。该系统把单片机的控制技术和 传感器技术相结合，开发成多功能环境检测系统。通过它对温湿度传感器、燃气浓度传 感器、甲醒浓度传感器以及粉尘传感器的控制，实现对家庭环境的温湿度、燃气浓度、甲醒浓度、空气颗粒大小的采集。采集的数值经过 AI D 模数转换，再传输给单

2、片机读取，然后传输给液晶显示屏显示 ，达到对室内环境的多功能检测和及时显示，使得室内环境 状况一目了然 。当检测值超出预设值时，单片机驱动蜂鸣器报警 ，使得用户及时发现环 境的具体状况，从而为用户的居住生活带来舒适和安全 。从而摆脱检测仪器的简单、独 立的缺点而实现检测仪器的系统化、小型化、高效率和多功能。关键词：室内环境检测，单片机，传感器技术，PM2. 5AbstractWith the development of economy, people are paying more attention to the living environment pollution is increa

3、singly serious. They began to use the high-tech products in a timely manner to test the living environment, and in a timely manner to understand the status of the environment.Accompanied by single-chip computer technology rapid development, through the single-chip microcomputer detecting instrument

4、is more and more miniaturized and diversified development. Detection of multi-function equipment to the environment, however, is rarely developed. This article mainly introduced the development of environment detection system on the basis of the principle of single chip. The system of the single chi

5、p microcomputer control technology and sensor technology,developed into a multifunctional testing system environment. Through its sensor for temperature and humidity sensor, the gas concentration in the dust, formaldehyde concentration sensor and sensor control, implementation of home environment te

6、mperare and humidity, gas concentration and the concentration of formaldehyde，the air particles the size of the collection. Acquisition value after AID analog-to-digital conversion, to transmit to MCU read again，and then transferred to the LCD display shows, reached for the indoor environment of the

7、 multi-function detection and display in time, make indoor environment condition be clear at A glance. When values beyond the preset value, MCU drive buzzer alarm, allows the user environment specific shape in time. To get rid of a testing instrument is simple, the faults of independent and systemat

8、ic testing instrument，the miniaturization, high efficiency and more functionality.前 言随着经济的发展，生活水平的提高，人们对居住环境的舒适度要求越来越高 。由于经济发展带来的环境污染，使得人们对环境现状越来越关注，对自身的身体健康也越来越看重。由环境污染给健康带来的危害越来越牵动着人们敏感的神经。人们也越来越渴 望有个干净舒适的居住环境，能呼吸到清新自然的空气。伴随着科技的快速发展，用科学技术来进行环境的检测，快速准确的反映出环境的 现状是当前最直接有效也最普遍的方式 。住房 ，这个作为人们生活起居的 重要场所

9、，它的美观、舒适、以及安全度是每个家庭成员最关心的也最迫切的。当人们在追求室内环 境的美观时，通过大量使用化学合成材料装修房屋，使得房屋美观度大大提高，也留下了甲醒气体危害。由于环境的变化、气候的异常，粉层污染越来越厉害，造成的鼻炎等呼吸道疾病 频繁发生 。因此 PM2. 5指数也就非常受到大家的重视。本文的研究的思想就是利用单片机控制技术和传感器技术相结合 ，以AT89S52 单片机为核心 ，PM2.5 粉尘传感器 GP2Yl010AUOF、ADC0832 模数转换器、LCD 显示屏组成环境检测系统 。它通过对环境地检测实现PM2.5 的采集、传输以及读取 。利用LCD 显示技术实现数字化显

10、示。通过单片机将现代科技应用于对家庭环境的多功能检测，由系统自身能处理的一定的措施以及用户根据显示屏 上的数据做出相应措施，改善环境状况 ，使得居住环境更加舒适安全 。1概述随着工业的快速发展，人类掠夺式地开来资源以及以牺牲环境为代价来换取经济的发展，使得环境污染问题越来越严重 ，人类的生存环境变得糟糕不堪 ，因此急需保护环 境才能与环境和谐相处。在环境问题随之突出以来，人类开始利用科技手段对环境进 行 检测以寻找相应的对环境的改善措施 。1.1 环境检测系统的应用现状及种类对环境进行检测的系统有温湿度检测系统、空气和废气检测系统、光化学烟雾检测 系统、有机污染 自动连续监测系统、燃气报警系统

11、、粉尘颗粒检测系统等。环境检测系统的发展现状由以前人工采样和实验室分析为主 ，向自动化、智能化和 网络化为主的检测方向发展；由劳动密集型 向技术密集型方向发展：由较窄领域向全方 位领域监测的方向发展；由单纯的地面环境监测向与遥感环境监 测相结合的方向 发展： 环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化方向发展而它的 检测的方向将是物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展。目 前环境检测开始采用单片机或者 PLC 为系统核心 ，组成多功能检测系统 ，从而实现对环 境高效、快速、精确、集成化、智能化的检测要求。1.1.4 粉尘检测研究由于空气中的粉尘污染日益严

12、重，各个国家都对其的检测研究很深入。目前检测方 法主要利用光吸收 、光散射、。射线和交流静电感应原理制成的检测仪器。市场上较 为常用的型号有：SIDPAK、DUSTTRAK 、LD、P-5L2、Sintrol S300 系列、CCZ-1000 等型 号的仪器。1.2 设计 目的及其内容 本设计的最终目的是通过单片机与数字控制技术相结合而实现对PM2.5 的检测于一体的环境检测系统。这种检测系统具有制造成本低廉、操作简单而测量精度高、显示迅速的优点。经过充分的调研 、综合分析、 对改善室内环境的方法进行比较以及对各种测量方法的对比，本设计基于单片机为系统 控制核心，采用显示屏显示和蜂鸣报警 ，实

13、现高效的室内环境检测的功能。主要的设计内容如下：(1） 采用 AT89S52 单片机作为控制核心。(2） 采用 GP2Y1010AUOF 传感器对粉尘颗粒大小的采集 。(3） LCD 显示屏显示所有测量值。2 环境检测系统总体设计2.1 总体系统硬件设计 本系统以 AT89S52 单片机为核心，主要包括传感器粉尘采集，AI D 模数转换，单片机控制，显示屏显示。系统通过传感器电路检测PM2.5值。 单 片 机A/D模数转换模块PM2.5传感器 LCD1602液晶显示屏屏2.2 系统器件选择2.2.1 单片机模块的选择2. 2. 5 PM2.5 传感器的选择GP2Yl010AUOF 是一款光学空

14、气质量传感器 ，设计用来感应空气中的尘埃 粒子。其 内部对角安放着红外线发光二极管和光电 晶体管 ，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到 ，通常在空气净化系统中应用。GP2Yl010AUOF 粉尘传感器的性能特点： 灵敏度：0. 5V/ (0. lmg/m3); 体积小，重量轻，便于安装； 5V 的输入电路，便于信号处理； 内藏气流发生器，可以自行吸引外部大气： 保养简单，可以长期保持传感器的特J性： 输出电压 无灰尘）：0. 9V CTYP) ; 消耗电流：llmA;应用领域 ：可测量 0. 8 微米以上的微小粒子，烟草产生的烟气和花粉，房屋粉尘等。3

15、 环境检测系统的硬件设计3.1 控制硬件模块设计3.1.1AT89S52 单片机介绍1. (1) 功能特征描述AT89S52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。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器

16、，2 个数据指针，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，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 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。2. 引脚功能VCC ：电源GND: 接地 P0口： P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

17、在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。2.4 P1口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引

18、脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）2.5 P2口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地

19、址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。2.6 P3口：P3 口是一个有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。引脚号第二功能P3.

20、0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2 (外部中断0)P3.3 (外部中断1)P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1定时器1外部输入）P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7 (外部数据存储器写选通)2.7 RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。2.8 ALE/：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚(

21、)也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。2.9 ：外部程序存储器选通信号()是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，将

22、不被激活。2.10 /VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GND。为了执行内部程序指令，应该接VCC。在flash编程期间，也接收12伏VPP电压。2.11 XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。2.12 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.1.2 AT89S52 单片机时钟电路AT89S52的时钟可以由两种方式产生，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另外一种为外部方式，本论文根据实际需要和简便，采用内部振荡方式，MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是

23、此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晶体或陶瓷谐振器一起构成了一个自激振荡器。AT89S52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，所以实际构成的振荡时钟电路，外接晶振以及电容C1和C2构成了并联谐振电路接在放大器的反馈回路中，对接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡频率的高低，振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性。晶振的频率可在1.2MHZ12MHZ之间任选，电容C1和C2的典型值在20pf100pf之间选择，由于本系统用到定时器，为了方便计算，采用了12MHZ的晶振，采用电容选择30pf。3.1.3 AT89S52 单片机复位电路 AT89S

24、52的复位输入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在AT89S52的时钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作，只要RST保持高电平，则AT89S52循环复位，只有当RET由高电平变成低电平以后，AT89S52才从0000H地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路。3.5 AID 模数转换器简介 ADC的应用 在单片机的实时测量和智能化仪表等系 统中，常需要将检测的连续变化的模拟量 如温度、压力、流量、速度等转换为数字 量。单片机对这些数字量进行处理后再对 控制对象进行控制。AD的工作原理与分类AD是将模拟信号

25、变成数字信号，方便于 数字设备接口进行数据处理。串并行比较型AD串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比 较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转 换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换， 所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或 多步实现AD转换的叫做分极（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行小。AD的技术指标1）分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变

26、化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。2）转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时 间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级 属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念， 是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须 小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是 可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Sec

27、ond）。3）量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率 AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线） 之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1L4）偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。5）满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信 号值之差。6）线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包 括以上三种误差。其他指标还有：绝对精度(Absolute Accur

28、acy) ，相对精度(Relative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性。ADC0832简介ADC0832是美国国家半导体公司生产的 一种逐次逼近型、8位分辨率、双通道A/D 转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性 价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎， 有很高的普及率。学习并使用ADC0832可 是使我们了解A/D转换器的原理，有助于单 片机技术水平的提高。ADC0832功能简介ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高 分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要 求。其内部电压输入

29、与参考电压的复用，使得芯 片的模拟电压输入在05V 之间。芯片转换时间仅 为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以 减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立 的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变 的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实 现通道功能的选择。ADC0832的特点ADC0832 具有以下特点：8 位分辨率；双通道A/D 转换；输入输出电平与TTL/CMOS 相兼容；5V 电源供电时输入电压在05V 之间；工作频率为250KHZ，转换时间为32 S；一般功耗仅为15mW；ADC0832引脚功能说明ADC0832有DIP和SOP两种封装。DIP封装是8只引脚，SOP封装

30、则是14只脚，请大家在使用的时候 注意。ADC0832时序图 ADC0832的输入通道配置在起始完成后的两位就是通道配置位，均为上升沿有效。第一位0表示单通道差分输入，1表示双通道单极性输入，第二位表示单通道差分输入时的极性选择或者表示双通道单极性输入时的通道选择。ADC0832的配置位 当起始位和两位配置位移入移位寄存器后转换便开始。即从第三个脉冲的下降沿开始转换，同时DI转为高阻状态，DO端脱离高阻状态，为数据输出做准备。ADC0832的DI端只是在多路器寻址时被检测，此时DO端为高阻 态，在转换过程中，DO脱离高阻态，此时DI端和多路器是关断的。因此DI 和DO可以连接在一起。ADC08

31、32的数据转换 当起始位和两位配置位移入移位寄存器后转换 便开始。即从第三个脉冲的下降沿开始转换，同时 DI转为高阻状态，DO端脱离高阻状态，为数据输 出做准备。由此可见，ADC0832的DI端只是在多 路器寻址时被检测，此时DO端为高阻态，在转换 过程中，DO脱离高阻态，此时DI端和多路器是关 断的。因此DI和DO可以连接在一起。ADC0832的数据读取 从第三个脉冲之后，经过一个脉冲的延时，以使选定的 通道稳定，在第四个脉冲的下降沿，DO端开始输出数据 D7，随后一个脉冲下降沿DO端输出下一位数据。 数据输出时先输出最高位，直到第11个脉冲时发出最低 位数据DO，一个字节的数据输出完成。输

32、出完转换结果 后，又以最低位开始重新输出一遍数据，两次发送的最低位 共用。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成， 也标志着一次A/D转换的结束。 最后将CS置高电平禁用芯片，将转换后的数据进行处理 就可以了。转换中后面输出的8位数据如果不需要可以不接 收。ADC0832工作流程CS设置为低，当CS为高时芯片停止接收和输出数据DI电平变为高电平，并在时钟的上升沿保持高电平，表示启动位。 ADC0832的起始完成后的两位就是通道配置位，均为上升沿有效。 配置位设置完后，就可以从读出AD数据，数据需要经过校验再输出 3.5.3 ADC0832 与单片机的连接ADC0832 与单片机的接口应

33、为 4 条数据线，分别是 cs、CLK、DO、DI。但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效，且与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用 。当 ADC0832 未工作时其 cs 输入端应为高电平 ，此 时芯片禁用，CLK 和 DO/DI 的电平可任意。当要进行 AI D 转换时，须先将 cs 使能端置 于低电平并且保持低电平直到转换完全结束 。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲，DO/DI 端则使用 DI 端输入通道功能选择的数据信号。在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平 ，表示启始信号。

34、在第 2、3 个 脉冲下沉到来之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能 。当此 2 位数据为 “1 ” 、 “0” 时，只对 CHO 进行单通道转换。当2 位数据为 “1”、“1”时，只对CH1进行通道转换。当2 位数据为 “O 、 “1” 时，将 CHO 作为负输入端 N-, CI-Il 作为 正输入端 N进行输入 。到第 3 个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用 ， 此后 DO/DI 端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取。从第4 个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7 ，随后每一个脉冲下沉 DO 端输出下一位数据 。直到第 11个脉冲时发出

35、最低位数据 DATAO ，一个字节的数据输出完成 。也正是从此位开始输出 下一个相反字节的数据，即从第 11 个字节的下沉输出 DATAO 。随后输出 8 位数据 ，到 第 四 个脉冲时数据输入完成 ，也标志着一次 AI D 转换的结束 。最后将cs 置高电平禁 用芯片 ，直接将转换后的数据进行处理就可以了。因为 DO、DI 引脚功能不同 ，在与单片机通信时未同时有效，可以采用引脚复用的方法与单片机相 连，如图 3. 7 所示。3.8 PM2.5 传感器模块的设计GP2Y1010AUOF 粉尘传感器是 日本夏普公司生产 的一款光学空气质量传感器 。它被 设计用来感应空气中的尘埃粒子 ，其内部对

36、角安放着红外线发光二极管和光电晶体管， 使得其能够探测到空气中 尘埃反射光 ，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测 到。由于它可测量 0.8 微米以上的微小粒子，感知烟草产生的烟气和花粉，房屋粉尘等， 又具有体积小，重量轻，便于安装的优点，因此广泛应用于空气清新机，换气空调，换气扇等产品，尤其是在空气净化系统 中应用。GP2Y1010AUOF 粉尘传感器的性能参数如表 3. 8所示。3.13 上拉电阻在主电路图中接在 PO 口处有一个排阻 RPl ，由于 PO 口没有内接上拉电阻，为了 PO 口外接线路有确定的高电平，所以要接上排阻 RPl，以确保有 PO 口有稳定的电平 。 上拉电阻图

37、3. 16 如下。3.14 液晶显示器简介2.5.1 1602字符型LCD简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，本设计采用16列*2行的字符型LCD1602带背光的液晶显示屏。1602LCD主要技术参数：1. 显示容量:162个字符2. 芯片工作电压:4.55.5V3. 工作电流:2.0mA(5.0V)4. 模块最佳工作电压:5.0V5. 字符尺寸:2.954.35(WH)mm2.5.2 1602引脚功能说明各引脚接口说明如表所示:表2-1编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数

38、据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表2-1：引脚接口说明：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。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

39、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。2.5.3 1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表2-2所示：表2-2序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/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

40、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读出的数据内容表2-2字符控制命令说明：1602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。（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：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与

41、关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：

42、读数据。芯片时序表如下：读状态输入RS=L，R/W=H，E=H输出D0D7=状态字写指令输入RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出无读数据输入RS=H，R/W=H，E=H输出D0D7=数据写数据输入RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出无表2-3基本操作时序表读写操作时序如图2-7和2-8所示：图2-7读操作时序图2-8 写操作时序2.5.4 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图2-9

43、是1602的内部显示地址。图2-9液晶内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图10-58所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文

44、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，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），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“A”。图2-10 字符代码与图形对应图2.5.5 1602LCD的一般初始化（复位）过程1. 延时15mS4. 写指令38H（不检测忙信号）5. 延时5mS8. 写指令38H（不检测忙信号）9. 延时5mS13. 写指令38H（不检测忙信号）以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号15. 写指令38H：显示模式设置17. 写指令08H：显示关闭19. 写指令01H：显示清屏22. 写指令06H

45、：显示光标移动设置25. 写指令0CH：显示开及光标设置26.2.4.6 1602LCD的电路连接液晶5端为读/写选择端，因为我们不从液晶中读取数据，只向其写入命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地。液晶6端为使能信号，是操作时必须的信号。其电路如图2-11所示：图2-11 1602的电路连接4 环境检测软件系统的设计4.1 编程软件简介本系统以 AT89S52 单片机为核心 ，而 AT89S52 单片机属于 51 单片机系列 ，所以选 择与之兼容的高级开发语言软件 Keil uVision2 。Keil uVision2 是德国 Keil Software 公司开发的 51 系列兼容单片机 C 语言软件 开发系统。它使用接近于传统 C 语言的语法来开发程序，与汇编相比，在功能上 、