基于51單片機(jī)的溫濕度檢測控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)是采用MSC-51系列單片機(jī)中的AT89S51和DHT11構(gòu)成的低成本的溫濕度的檢測控制系統(tǒng)。單片機(jī)AT89S51是一款低消耗、高性能的CMOS8位單片機(jī)，由于它強(qiáng)大的功能和低價(jià)位，因此在很多領(lǐng)域都是用它。DHT11溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，傳感器包括一個(gè)電阻式感濕原件和一個(gè)NTC測溫元

2、件，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(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　硬件電路主要包括單片機(jī)、溫濕度傳感器、顯示模塊、報(bào)警器以及控制設(shè)備等5部分。其中由DHT11溫濕度傳感器及1602字符型液晶模塊構(gòu)成系統(tǒng)顯示模塊；測溫濕度控制電路由溫濕度傳感器和預(yù)設(shè)溫度值比較報(bào)警電路組成；用戶根據(jù)需要預(yù)先輸入預(yù)設(shè)值，當(dāng)實(shí)際測量的溫濕度不符合預(yù)設(shè)的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)出報(bào)

3、警信號（蜂鳴器蜂鳴），啟動(dòng)相應(yīng)控制。</p><p>　　軟件部分包括了主程序、顯示子程序、測溫濕度子程序。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89S51；DHT11；溫濕度傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Microcontroller AT89S51 is a

4、low consumption, high performance CMOS8 bit microcontroller.Because of its powerful features and low price, so it is used in many areas.DHT11 temperature and humidity sensor is a temperature and humidity combined sensor

5、contains a calibrated digital output, the sensor consists of a resistor in the original sense of wet and a NTC temperature measurement devices.The product has many advantage,such as excellent quality, fast response, stro

6、ng anti-jamming capability . Th</p><p>　　The hardware has Five modules.They are a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, alarm and control equipment. The 1602-character LCD modu

7、le constitute the system display module.The temperature and humidity control circuit by the temperature and humidity sensors and preset temperature alarm circuit.According to the need of pre-enter the default value, whe

8、n the actual measurement of the temperature humidity does not conform the preset temperature and humidity standard</p><p>　　The software part includes the main program, the display routines, temperature and

9、humidity subroutine.</p><p>　　Key words：Temperature and humidity measurement；Temperature and humidity control；AT89S51 ；DHT11</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1

10、</b></p><p>　　1.1本文研究的背景及意義1</p><p><b>　　1.2研究現(xiàn)狀1</b></p><p>　　1.3本文研究的主要內(nèi)容1</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證4</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)過程及其工藝要求設(shè)計(jì)4<

11、/p><p>　　2.2設(shè)計(jì)總體方案及其論證4</p><p><b>　　2.3器件選定5</b></p><p>　　2.4 AT89S51單片機(jī)11</p><p>　　2.5中斷系統(tǒng)15</p><p>　　2.6復(fù)位電路16</p><p>　　2.7時(shí)鐘電

12、路17</p><p>　　2.8顯示部分18</p><p>　　2.9本章小結(jié)26</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)27</p><p>　　3.1主控制電路和測溫時(shí)控制電路27</p><p>　　3.2主要模塊的電路28</p><p>　　3.3硬件實(shí)施控制33<

13、;/p><p>　　3.4設(shè)備運(yùn)行35</p><p>　　3.5控制設(shè)備：36</p><p>　　3.6 本章小結(jié)38</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)39</p><p>　　4.1系統(tǒng)流程圖39</p><p>　　4.2按鍵流程圖41</p><p&g

14、t;　　4.3 Protues運(yùn)行結(jié)果42</p><p>　　4.4 本章小結(jié)43</p><p><b>　　結(jié) 論44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p><b>　　附 錄47</b></p><p

15、><b>　　前 言</b></p><p>　　1.1本文研究的背景及意義</p><p>　　糧庫已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用，是存儲(chǔ)糧食的一個(gè)重要方式。是糧食倉庫的簡稱，是糧食倉儲(chǔ)企業(yè)習(xí)慣稱謂，屬于全民所有制企業(yè)，是我國糧食企業(yè)的一個(gè)重要組成部分，由糧食部門統(tǒng)一管理，擔(dān)負(fù)著國家糧食儲(chǔ)備、地方糧食儲(chǔ)備、糧食流通的主渠道作用，其主要任務(wù)是完成糧食的接受、保管和調(diào)運(yùn)輸送等

16、糧食流通諸環(huán)節(jié)。在不同季節(jié)內(nèi)，尤其是不利于存儲(chǔ)食物的季節(jié)內(nèi)進(jìn)行的一種保護(hù)措施。</p><p>　　因此研究溫濕度的控制非常有必要，它可以進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)存控制方式，提升水平。</p><p><b>　　1.2研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　我國地大物博，各地的自然環(huán)境條件不同，所以在不利于存儲(chǔ)糧食的自然環(huán)境中，具有可調(diào)節(jié)溫濕度的可控糧庫更

17、能夠創(chuàng)造適宜存儲(chǔ)的條件，中國各地經(jīng)濟(jì)水平和發(fā)達(dá)水平有比較大的差異，所以研制出又具有實(shí)用價(jià)值并且采用最低的成本達(dá)到最好的效果是非常有必要的，既節(jié)約了人力親自檢查，又節(jié)約制造成本，不會(huì)對貧困地區(qū)造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，又避免了能源和經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)[1]。</p><p>　　本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：</p><p>　?、偃诵曰脑O(shè)計(jì)。界限溫度值及濕度值能夠由用戶根據(jù)不同被儲(chǔ)存的糧食的存儲(chǔ)需求輸入并通過顯示器

18、顯示，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。</p><p>　?、谕ㄟ^采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，看是否符合標(biāo)準(zhǔn)值，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以及蜂鳴等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)控制溫濕度的方案。</p><p>　　1.3本文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　一、首先我們必須了解溫濕度控制對儲(chǔ)存糧食的重要性，其次我們才能夠

19、對此作出更好的判斷，以求更好的解決用戶所需要的問題。</p><p>　　二、溫濕度的監(jiān)測和控制是我們研究的主要內(nèi)容。數(shù)字化溫濕度檢測的方法為一旦環(huán)境中的溫濕度發(fā)生變化時(shí)，濕度傳溫度感器和濕度傳感器隨著溫濕度的變化而變化，然后將變化的電阻通過轉(zhuǎn)換電路和轉(zhuǎn)換信號檢測為與之對應(yīng)變化的電壓，然后把模擬電壓信號由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送入到單片機(jī)中，對采集到的信號單片機(jī)進(jìn)行濾波處理并通過查表得到實(shí)際測量的濕度值，之

20、后通過單片機(jī)的各外部接口電路顯示該溫濕度值。</p><p>　　三、該系統(tǒng)通過按鈕設(shè)定最適宜的溫度和濕度，傳感器向中央控制系統(tǒng)輸送監(jiān)控信號，超過預(yù)設(shè)值的話，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警提醒，控制溫、濕度的設(shè)備即可作出調(diào)整，回到正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)正常運(yùn)行。</p><p>　　四、根據(jù)各種不同糧食的適宜溫度進(jìn)行溫室溫度調(diào)節(jié)，若低于下限溫度則采取升溫措施，通常采取電熱增溫和火力增溫等，電熱增溫比較方便。若高

21、于上限溫度則采取降溫措施，通常通過水管降溫和風(fēng)扇降溫，風(fēng)扇降溫比較方便；為滿足糧庫不同種類糧食對濕度的要求，可以在地上、臺(tái)階、盆壁灑水，還可以在空中懸掛濕布，以增加水分的蒸發(fā)，最好的辦法是設(shè)置自動(dòng)噴霧裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度。如果濕度過大，容易導(dǎo)致植被過于潮濕，發(fā)生腐爛，可采用烘干技術(shù)，加快水分流失，保持被存儲(chǔ)糧食的干燥。為滿足對于不同糧食的儲(chǔ)存方式和需求，我們可以隨時(shí)對溫、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對于不利情況能夠及時(shí)的作出顯示，并能夠采取相應(yīng)的措施提

22、醒用戶進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最適宜的溫濕度。</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證</p><p>　　本章詳細(xì)介紹了本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，以及對于所要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容加以分析，同時(shí)詳細(xì)的介紹了主要元器件的選擇，以及各自的特性。</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)過程及其工藝要求設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫濕度控制系統(tǒng)，需要實(shí)

23、現(xiàn)的功能為：</p><p>　?、倌軌驕?zhǔn)確的顯示當(dāng)前的溫度以及濕度。溫度檢測的范圍0℃-60℃，測溫精度：±2℃；濕度檢測范圍20%-100%RH， 測濕精度：±5％RH。</p><p>　?、谀軌蜃灾髡{(diào)節(jié)當(dāng)前需要溫度以及濕度的預(yù)設(shè)溫濕度值，在系統(tǒng)上面有調(diào)節(jié)按鈕，可隨時(shí)根據(jù)需要增加或者減少預(yù)設(shè)值。</p><p>　　③一旦發(fā)現(xiàn)超過了預(yù)設(shè)值

24、，蜂鳴器蜂鳴報(bào)警，控制設(shè)備立即啟動(dòng)，立即調(diào)控溫濕度。</p><p>　?、軋?bào)警方式為三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警。</p><p>　?、菹到y(tǒng)的顯示方式均為四位顯示，采用LCD顯示。</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)總體方案及其論證</p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)總體方案及其論證</p><p>　　本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能是

25、：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的溫濕度，并且允許用戶設(shè)定溫濕度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)環(huán)境溫濕度超過或低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以蜂鳴器鳴響的方式進(jìn)行報(bào)警提示，并且控制設(shè)備自啟動(dòng)，待達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，蜂鳴器停止鳴響，控制設(shè)備停止運(yùn)行，系統(tǒng)正常工作，工作指示燈亮。 （1）溫度監(jiān)控：對溫室溫度進(jìn)行測量和控制并反映在顯示器上。</p><p>　?。?）濕度監(jiān)控：對溫室濕度進(jìn)行測量和控制反映在顯示器上。</p><p>　　

26、（3）顯 示：LCD就地顯示此時(shí)此刻溫濕度值，擺放在生產(chǎn)現(xiàn)場用于顯示當(dāng)前的溫濕度。</p><p>　　依據(jù)功能設(shè)定，本系統(tǒng)主要分為以下三個(gè)模塊：（1）溫濕度采集模塊（2）數(shù)據(jù)處理模塊（3）用戶交互模塊 其中溫濕度采集模塊使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它使用單總線方式，接口簡單，而且無需另外校準(zhǔn)。分辨率為8bit，完全能夠滿足日常環(huán)境溫濕度的檢測要求。數(shù)據(jù)處理模塊使用的是AT89S

27、51單片機(jī)，其完成溫濕度數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和邏輯控制的功能。 用戶交互模塊主要由按鍵、1602點(diǎn)陣液晶、蜂鳴器和控制器構(gòu)成。其中按鍵用于用戶設(shè)定溫濕度準(zhǔn)確值，1602用于數(shù)據(jù)顯示，蜂鳴器用于提示用戶，控制器用于調(diào)節(jié)控制不符合要求的溫、濕度。按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能所要求的，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖如下圖2.2.1所示：</p><p>　　圖2-2-1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖</p><p>　　單

28、片機(jī)作為主控制器，主要負(fù)責(zé)處理由溫濕度傳感器送來數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示器模塊，數(shù)據(jù)溫濕度傳感器主要用來采集周圍的環(huán)境參數(shù)，并把所采集到得數(shù)據(jù)送向單片機(jī)，按鍵電路主要是用來完成單片機(jī)的復(fù)位操作和溫濕度初始值的設(shè)定。蜂鳴器電路就是用三極管來實(shí)現(xiàn)的，用來判斷周圍的溫度或者濕度是否超出設(shè)定數(shù)值，控制設(shè)備等候指令，當(dāng)蜂鳴器響起，溫、濕度不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，控制設(shè)備自行啟動(dòng)，直到溫、濕度正常，顯示電路主要用來顯示當(dāng)前的溫濕度[10]。</

29、p><p><b>　　2.3器件選定</b></p><p>　　將單片機(jī)用作測控系統(tǒng)時(shí)，總要有被測信號輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。對于測量系統(tǒng)而言，其核心任務(wù)是怎么樣獲得準(zhǔn)確的被測信號；而對測控系統(tǒng)來說，不可缺少的環(huán)節(jié)是對條件的監(jiān)測和對被控對象狀態(tài)的測試，傳感器是實(shí)現(xiàn)測量與控制的第一環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將在傳感器對于原始信號的準(zhǔn)

30、確可靠的轉(zhuǎn)換和捕捉，工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化測量和控制，基本主要依賴各種傳感器來控制和檢測生產(chǎn)過程中的各種量，使系統(tǒng)和設(shè)備在最佳狀態(tài)正常運(yùn)行，從而保證生產(chǎn)的高質(zhì)量和高效率 [6]。</p><p>　　2.3.1測量部分：溫濕度傳感器</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的溫濕度傳感和數(shù)字模塊采集技術(shù)，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性

31、，DHT11傳感器內(nèi)含一個(gè)NTC測溫和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè)8位的高性能單片機(jī)相連接，在精確的濕度校驗(yàn)室中DHT11傳感器進(jìn)行過校準(zhǔn)，以程序的形式校準(zhǔn)系數(shù)儲(chǔ)存在0TP內(nèi)存中，檢測信號的時(shí)候，在處理過程中傳感器內(nèi)部要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)，采用單線制的串行接口[13]，使系統(tǒng)集成可以有較低的功耗，而且更加簡單快速，信號傳輸距離超過20米，作為一個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器DHT11具有響應(yīng)快速、抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，它的性能指標(biāo)如下：濕度測量范

32、圍為20％～90％RH；濕度測量精度為±5％RH；溫度測量范圍為0～50 ℃，溫度測量精度為±2℃，工作電壓3．0～5．5 V，相應(yīng)時(shí)間<5S，DHT1l采用4針單排引腳封裝, 傳感器通電后，需要等待1s，這是因?yàn)橐竭^不穩(wěn)定的狀態(tài)，在此期間不需發(fā)送指令,電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波[7]。</p><p>　　圖2-3-1典型的應(yīng)用電路<

33、;/p><p><b>　　電源引腳</b></p><p>　　四條引角中有兩條是電源引腳，有兩條是輸出數(shù)據(jù)的引腳，你只需要給他供上額定電壓，然后再他的輸出引腳采集信號就可以了，輸出信號如果是模擬量的話，通過A/D芯片，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后傳送給單片機(jī)。DHT11是數(shù)字傳感器，所以不需要進(jìn)行模數(shù)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖2-3-1

34、 DHT11實(shí)物圖</p><p>　?。?）DHT11溫濕度傳感器產(chǎn)品參數(shù)：</p><p><b>　　相對濕度</b></p><p>　　分 辨 率：16Bit</p><p>　　重 復(fù) 性：±1%RH</p><p>　　精 度：25°C ±5%R

35、H</p><p>　　互 換 性：可完全互換</p><p>　　響應(yīng)時(shí)間：1/e（63%）25°C 6s</p><p>　　1m/s 空氣 6s</p><p>　　遲 滯：＜±0.3%RH</p><p>　　長期穩(wěn)定性：＜±0.5%RH/yr</p>&l

36、t;p><b>　　溫度</b></p><p>　　分 辨 率：16Bit</p><p>　　重 復(fù) 性：±0.2°C</p><p>　　量程范圍：25°C ±2°C</p><p>　　響應(yīng)時(shí)間：1/e(63%) 10s</p><p

37、><b>　　電氣特征</b></p><p>　　供 電：DC 3.5-5.5V</p><p>　　供電電流：測量0.3mA 待機(jī)60μA</p><p>　　采樣周期：次 大于2秒</p><p><b>　　引腳說明</b></p><p>　?。?）

38、VDD 供電3.5-5.5V </p><p>　?。?）DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線</p><p><b>　?。?）NC 空腳</b></p><p>　?。?）GND 接地，電源負(fù)極</p><p>　　2.3.2串行接口(單線雙向)</p><p>　　DATA 用于微處理器與 DHT

39、11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)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(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。</p><p>　　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)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和。</p><p>　　數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于

40、“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。</p><p>　　用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號,DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。</p&

41、gt;<p>　　總線空閑狀態(tài)為高電平的時(shí)候主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng), DHT11能檢測到起始信號，主機(jī)必須把總線拉低，至少大于18ms。DHT11一旦接收到主機(jī)的開始信號，接著就等待開始信號的結(jié)束,然后發(fā)送80us的低電平響應(yīng)信號，要讀取DHT11的響應(yīng)信號,必須等待開始信號的結(jié)束，并延時(shí)等待20-40us后才能夠接受，主機(jī)發(fā)送開始信號后,這時(shí)候就可輸出高電平或切換到輸入模式,接著總線由上拉電阻拉高。</p

42、><p>　　DHT11發(fā)送響應(yīng)信號的時(shí)候總線為低電平 ,DHT11把總線拉高80us之前,必須等到響應(yīng)信號發(fā)送，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,數(shù)據(jù)位是0或1是由高電平的長或短來決定。假如響應(yīng)信號的讀取為高電平,但是DHT11無響應(yīng)響應(yīng),這時(shí)候說明路線可能連接不正常，當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，DHT11把總線拉低50us,接著總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。</p>&l

43、t;p><b>　　2.3.3電氣特性</b></p><p>　　VDD=5V，T = 25℃</p><p>　　圖2-3-3電氣特性(注：采樣周期間隔不得低于1秒鐘)</p><p><b>　　2.3.4性能說明</b></p><p>　　表2-3-4 性能說明</p>

44、<p><b>　　2.3.5引腳說明</b></p><p>　　表2.3.5 DHT11引腳說明</p><p>　　注意 引腳2在接單片機(jī)時(shí)，同時(shí)要在數(shù)據(jù)線接一上拉電阻，接到電源上[4]。</p><p><b>　　2.3.6應(yīng)用信息</b></p><p>　　電阻式溫、濕度傳

45、感器暴露在化學(xué)物質(zhì)中會(huì)受到干擾，導(dǎo)致靈敏度下降，當(dāng)處于極限狀態(tài)時(shí)，傳感器可以通過程序處理，回復(fù)到初試的校準(zhǔn)狀態(tài)，在不符合規(guī)范的范圍內(nèi)使用傳感器，不僅會(huì)導(dǎo)致幾乎3%的臨時(shí)漂移信號，而且會(huì)加速產(chǎn)品的老化，轉(zhuǎn)為正常的使用范圍后，會(huì)漸漸恢復(fù)校準(zhǔn)狀態(tài)；溫度是影響氣體相對濕度的關(guān)鍵，因此測量時(shí)最好讓濕度傳感器工作溫度相同[5]。</p><p>　　2.3.7 封裝信息</p><p>　　圖2-3-

46、6 DHT11的封裝信息</p><p>　　2.4 AT89S51單片機(jī)</p><p>　　2.4.1單片機(jī)介紹</p><p>　　AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 的8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的可編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存

47、儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)，也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制的領(lǐng)域【8】。AT89S51提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)：4K字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，32個(gè)I/O口， 1個(gè)串行通信口，1個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，另外，AT89S51還可以進(jìn)行0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式，閑散方式停止中央處

48、理器的工作，可允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位,在AT89C51上新增加的功能使AT89S51性能有了較大提升，它的價(jià)格甚至更低，它的工作頻率可達(dá)33MHz，比AT89C51的工作頻率更高，ISP在線</p><p>　　圖2-5-1 AT89S51引腳圖</p>&l

49、t;p>　　2.4.2引腳說明：</p><p>　　VCC：電源電壓輸入端。</p><p><b>　　GND：電源地</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在F

50、IASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P0口在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口既是一個(gè)真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是輸出8位地址口。它包括一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)輸出控制電路</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入”1”后，被內(nèi)部上拉為高電平，

51、可用作輸入。P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。專門為用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口，P1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨(dú)定義為輸入或輸出口。在編程校驗(yàn)期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被

52、寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口

53、：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，也可以作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的地址總線的高8位輸出口AB8-AB15，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB7

54、。外部的程序存儲(chǔ)器由PSEN信號選通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則由WR和RD讀寫信號選通，因?yàn)?=64k，所以AT89S51最大可外接64kB的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能：</p><p>　　表2-5-2 P3口的第二功能</p><p>　　RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><

55、;p>　　ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，

56、MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器訪問允許。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RE

57、SET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　現(xiàn)在已經(jīng)對四個(gè)8位雙向并行I/O口有了初步的了解。根據(jù)以上的內(nèi)容可知只有P1口是標(biāo)準(zhǔn)的I/O

58、口，所以我們選用P1口作為數(shù)據(jù)端口，P1口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線[7]。</p><p>　　2.4.3單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　所謂單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指使單片機(jī)能運(yùn)行程序、正常工作的最簡單電路系統(tǒng)，是保證單片正常啟動(dòng)、開始工作的必須電路，缺一不可。單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。對于AT89S51單片機(jī)，由于片內(nèi)有4K的程序存儲(chǔ)器，所

59、以其最小系統(tǒng)除了單片機(jī)本身外，只需外接時(shí)鐘電路與復(fù)位電路即可。</p><p>　　2.4.4主要性能特點(diǎn)和優(yōu)越性</p><p>　?。?）4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；</p><p>　　（2）128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）；</p><p>　?。?）32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口；</p&

60、gt;<p>　?。?）5個(gè)中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷；</p><p><b>　　（5）6個(gè)中斷源；</b></p><p>　?。?）2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　?。?）2個(gè)全雙工串行通信口；</p><p>　?。?）看門狗（WDT）電路；</p><p

61、>　?。?）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；</p><p>　?。?0）與MCS-51兼容；</p><p>　?。?1）全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz；</p><p>　?。?2）三級程序存儲(chǔ)器保密鎖定；</p><p>　?。?3）可編程串行通道；</p><p>　?。?4）低功耗的閑置和掉電模式。</p&

62、gt;<p><b>　　2.5中斷系統(tǒng)</b></p><p><b>　　2.5.1中斷</b></p><p>　　程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚韮?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后，CPU繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。</p><p&g

63、t;<b>　　2.5.2產(chǎn)生中斷</b></p><p>　　能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。AT89S51有5個(gè)中斷源：</p><p>　　(1)INT0：外部中斷0請求，低電平有效。通過P3.2引腳輸入。</p><p>　　(2)INT1：外部中斷1請求，低電平有效。通過P3.3引腳輸入。</p><p>　　(3

64、)T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請求。</p><p>　　(4)TI：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請求。</p><p>　　(5)TXD/RXD：串行口中斷請求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時(shí)，便請求中斷。每一個(gè)中斷源都對應(yīng)一個(gè)中斷請求標(biāo)志位，它們設(shè)置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當(dāng)這些中斷源請求中斷時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志分別有TCON和SCON中的相應(yīng)位來鎖存。</p>

65、<p>　　2.5.3中斷系統(tǒng)有以下4個(gè)特殊功能寄存器</p><p>　　（1）定時(shí)器控制寄存器TCON（用6位）；</p><p>　　（2）串行口控制寄存器SCON（用2位）；</p><p>　　（3）中斷允許寄存器IE；</p><p>　?。?）中斷優(yōu)先級寄存器IP。</p><p>　　其中，

66、TCON和SCON只有一部分用于中斷控制。通過對以上各特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位或復(fù)位等操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能。</p><p><b>　　2.6復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)

67、時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。</p><p>　　除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如下圖所示.</p><p>　　表2-8 復(fù)位操作對寄存器的影響</p><p>　　為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序

68、數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位分為上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種和看門狗強(qiáng)制復(fù)位三種等。上電復(fù)位通常利用電容的充放電來實(shí)現(xiàn)，按鍵復(fù)位則可分為按鍵脈沖復(fù)位和按鍵電平復(fù)位兩種，看門狗復(fù)位則通過外接看門狗電路或軟件看門狗程序?qū)崿F(xiàn)。常見的有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位電路。</p><p>&l

69、t;b>　　2.7時(shí)鐘電路</b></p><p>　　時(shí)鐘電路可以簡單定義如下：1.就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路；2.任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時(shí)鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時(shí)鐘電路、電子表的時(shí)鐘電路以及MP3、MP4的時(shí)鐘電路。</p><p>　　時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)的基本時(shí)鐘信

70、號，是用來配合外部晶體實(shí)現(xiàn)振蕩的電路，這樣可以為單片機(jī)提供運(yùn)行時(shí)鐘，如果運(yùn)行時(shí)鐘為0 的話，單片機(jī)就不工作，當(dāng)然超出單片機(jī)的工作頻率的時(shí)鐘也會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)不工作。時(shí)鐘電路是微型計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，CPU就是通過復(fù)雜的時(shí)序電路完成不同的指令功能的。MCS-51的時(shí)鐘信號可以由兩種方式：一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號：另一種為外部方式，時(shí)鐘信號由外部引入。如果沒有時(shí)鐘電路來產(chǎn)生時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)單片機(jī)，單片機(jī)是

71、無法工作的[12]。AT89S51的時(shí)鐘信號可由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生，也可由外部電路直接提供。</p><p>　　內(nèi)部振蕩器的輸入和輸出腳分別為XTAL1和XATL2，由XTAL2給單片機(jī)內(nèi)部電路提供時(shí)鐘信號。當(dāng)時(shí)鐘信號由外部電路提供時(shí)，外部時(shí)鐘引入XTAL2，而XTAL1腳接地。</p><p>　　2.8顯示部分：LCD</p><p>　　顯示部分是LCD1602

72、液晶顯示，</p><p>　　圖2-8 正常工作LCD1602顯示</p><p>　　2.8.1 LCD1602液晶簡介</p><p>　　LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的 比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖2-9所示。</p><p>　　圖2-8-1 LCD

73、1602規(guī)格</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊</p><p>　　2.8.2 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表2-8-2 1602的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.8.3引腳功能說明 </p>

74、<p>　　1602液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　表2-8-3 引腳接口說明表</p><p>　　圖2-8-3 LCD1602的管腳圖</p><p>　　圖2-8-3 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖</p><p>　　2.8.4 LCD1602的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字

75、庫表</p><p>　　液晶顯示模塊是一個(gè)比較慢的顯示器件，因此在執(zhí)行指令之前要首先確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志處于低電平，表示空閑，不然此指令失效，輸入顯示字符地址后會(huì)顯示字符，圖是1602的內(nèi)部顯示地址。</p><p>　　圖2-8-4 1602LCD內(nèi)部顯示地址</p><p><b>　　2.8.5指令說明</b></p><

76、;p>　　LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器控制指令：</p><p><b>　　清屏指令</b></p><p><b>　　功能：</b></p><p>　?、偾宄壕э@示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入“空白”的ASCII碼20H；</p><p>　?、诠鈽?biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯

77、示屏的左上方；</p><p>　　③將地址計(jì)數(shù)器（AC）的值設(shè)為0.</p><p><b>　　光標(biāo)歸位指令</b></p><p><b>　　功能：</b></p><p>　?、侔压鈽?biāo)撤回到顯示器的左上方；</p><p>　?、诎训刂酚?jì)數(shù)器（AC）的值設(shè)置為0；&

78、lt;/p><p>　　③保持DDRAM的內(nèi)容不變</p><p>　?。?）進(jìn)入模式設(shè)置指令</p><p><b>　　功能：</b></p><p>　　設(shè)定每次定入1位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的以為方向，并且設(shè)定每次寫入的一個(gè)字符是否移動(dòng)。參數(shù)設(shè)定的情況如下所示：</p><p>　　位名

79、設(shè)置</p><p>　　I/D 0=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移</p><p>　　S 0=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移一個(gè)字符</p><p>　?。?）顯示開關(guān)指令控制</p><p><b>　　功能:</b>&l

80、t;/p><p>　　控制顯示器開/關(guān)、光標(biāo)顯示/關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍，參數(shù)設(shè)定的情況如下：</p><p>　　位名 設(shè)置</p><p>　　D 0=顯示功能關(guān) 1=顯示功能開</p><p>　　C 0=無光標(biāo) 1=有光標(biāo)</p><p&

81、gt;　　B 0=光標(biāo)閃爍 1=光標(biāo)不閃爍</p><p>　　設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令</p><p>　　功能：使光標(biāo)移位或使整個(gè)顯示屏幕移位。參數(shù)設(shè)定的情況如下：</p><p>　　S/C R/L 設(shè)定情況</p><p>　　0 0 光

82、標(biāo)左移1格，且AC值減1</p><p>　　0 1 光標(biāo)右移1格，且AC值加1</p><p>　　1 0 顯示器上字符全部左移1格，但光標(biāo)不動(dòng)</p><p>　　1 1 顯示器上字符全部右移1格，但光標(biāo)不動(dòng)</p><p><b&

83、gt;　?。?）功能設(shè)定指令</b></p><p>　　功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線為數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。</p><p>　　參數(shù)設(shè)定的情況如下：</p><p>　　位名 設(shè)置</p><p>　　DL 0=數(shù)據(jù)總線為4位 1=數(shù)據(jù)總線為8位</p>&l

84、t;p>　　N 0=顯示1行 1=顯示2行</p><p>　　F 0=5×7點(diǎn)陣/每字符 1=5×10點(diǎn)陣/每字符</p><p>　?。?）設(shè)定CGRAM地址指令</p><p>　　功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。</p&

85、gt;<p>　　DB5 DB4 DB3為字符號，也就是將來要顯示該字符時(shí)要用到的字符地址（000-111）（能定義8個(gè)字符）</p><p>　　DB2 DB1 DB0為行號。（000-111）（八行）</p><p>　　設(shè)定DDRAM地址指令</p><p>　　功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的DDRAM的地址</p><p>

86、;　?。?）讀取忙信號或AC地址指令</p><p><b>　　功能：</b></p><p>　　①讀取忙碌信號BF的內(nèi)容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時(shí)無法接受單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令；當(dāng)BF=0時(shí)，液晶顯示器一接受單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令</p><p>　?。?0）數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令一覽</p><p&

87、gt;<b>　　功能：</b></p><p>　?、賹⒆址a寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應(yīng)的字符</p><p>　?、趯⑹褂弥约涸O(shè)計(jì)的圖形存入CGRAM</p><p>　　DB7 DB6 DB5可為任何數(shù)據(jù)，一般取“000”</p><p>　　DB4 DB3 DB2 DB1 DB0對應(yīng)于每行5點(diǎn)的

88、字模數(shù)據(jù)</p><p>　　從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令一覽</p><p>　　功能：讀取DDRAM或CGRAMD中的內(nèi)容</p><p><b>　　基本操作時(shí)序：</b></p><p>　　讀狀態(tài) 輸入：RS=L,RW=H,E=H 輸出：DB0-DB7=狀態(tài)字</p>&

89、lt;p>　　寫指令 輸入：RS=L,RW=L,E=下降沿脈沖 DB0-DB7=指令碼 輸出：無</p><p>　　讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,RW=H E=H 輸出：DB0-DB7=數(shù)據(jù)</p><p>　　寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,RW=L,E=下降沿脈沖 DB0-DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無</p><p><b&

90、gt;　　2.8.6顯示設(shè)置</b></p><p>　　DDRAM是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存帶顯示的字符代碼，共80個(gè)字節(jié)。</p><p>　　表2-8-6 地址和屏幕的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼就行了。具體的寫入是要按LCD模塊的指令格式來進(jìn)行

91、的。在1602中用到16個(gè)即可。</p><p>　　第二行也一樣用到前16個(gè)地址。</p><p>　　表2-8-6 對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　在PC上我們只要打開文本文件就能在屏幕上看到對應(yīng)的字符是因?yàn)樵诓僮飨到y(tǒng)里和BIOS里都固化有字符字模。字模代表了是在點(diǎn)陣屏幕上點(diǎn)亮和熄滅的信息數(shù)據(jù)。例如“A”字的字模：</p><p>　　01

92、110 ○■■■○</p><p>　　10001 ■○○○■</p><p>　　10001 ■○○○■</p><p>　　10001 ■○○○■</p><p>　　11111 ■■■■■</p><p>　　10001

93、 ■○○○■</p><p>　　10001 ■○○○■</p><p>　　上圖左邊的數(shù)據(jù)就是字模數(shù)據(jù)，右邊就是將左邊數(shù)據(jù)用“○”代表0，用“■”代表1。</p><p>　　想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼41H即可。在LCD模塊上也固化了字模存儲(chǔ)器，這就是CG

94、ROM和CGRAM HD44780內(nèi)置了192個(gè)常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CFROM Character Generator ROM中，另外還有8個(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM Character Generator RAM。</p><p><b>　　2.9本章小結(jié)</b></p><p>　　本章節(jié)主要有兩部分，第一部分主要介紹了溫濕度實(shí)時(shí)

95、監(jiān)測和控制的意義，第二部分主要介紹了設(shè)計(jì)的總體思路，以及元器件的選擇，并加以詳細(xì)的解釋。</p><p><b>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能,硬件實(shí)現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計(jì)，每一模塊只實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定功能，最后再將各個(gè)模塊搭接在一起,這種設(shè)計(jì)方法可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，本系統(tǒng)主要硬件

96、設(shè)計(jì)包括電源電路、蜂鳴器電路、晶振電路，LCD顯示電路以及溫濕度傳感器電路[11]。</p><p>　　3.1主控制電路和測溫時(shí)控制電路</p><p>　　本次硬件的核心就是AT89S511，其他的外圍電路都是圍繞它所設(shè)計(jì)的。數(shù)字溫濕度傳感器的DHT11的DATA口連接單片機(jī)AT89S51的P3.0口。顯示電路就是把LCD1602和單片機(jī)的P1口分別相連，當(dāng)溫度或濕度高于預(yù)設(shè)值的時(shí)候蜂

97、鳴器蜂鳴報(bào)警，代表控制系統(tǒng)的指示燈常亮，增加單片機(jī)的輸出能力，增加單片機(jī)的輸出電流，故使用電阻排來完成[14]。本系統(tǒng)采用的是上電復(fù)位，充電之后，RST被拉至高電平，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。</p><p>　　AT89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器構(gòu)成自激振蕩器，他們與電容C1，C2接在

98、放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路，雖然電容沒有一個(gè)嚴(yán)格的要求，但是電容的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、溫度穩(wěn)定性以及振蕩器工作的穩(wěn)定性。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)電路原理圖</p><p>　　3.2主要模塊的電路</p><p>　　3.2.1系統(tǒng)的蜂鳴器電路</p><p>　　微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全起見，對于一些重要

99、的參數(shù)或系統(tǒng)，都設(shè)定有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便于提醒操作人員注意，或者采取緊急措施，本設(shè)計(jì)采用把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、標(biāo)度變換、數(shù)字濾波之后，與該參數(shù)上下限與設(shè)定值進(jìn)行比較，不符合標(biāo)準(zhǔn)值則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示[12]。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。如圖所示。蜂鳴器額定電流≤30Ma,而對于AT89S51單片機(jī)，P3口的灌電流為15mA,由此可見，僅靠單片機(jī)的P3口電流

100、是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機(jī)的功率更小，所以使用PNP型晶體管,當(dāng)外部環(huán)境的溫度或者濕度超過預(yù)設(shè)值的時(shí)候，基級變?yōu)榈碗娖剑澍Q器導(dǎo)通鳴叫[11]。</p><p>　　圖3-2-1 蜂鳴器實(shí)物圖</p><p>　　圖3-2-1 蜂鳴器電路</p><p><b>　　3.2.2晶振電路</b></p>

101、;<p>　　單片機(jī)系統(tǒng)都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)中晶振的作用非常大，全稱叫做晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生所需時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度就會(huì)越快，單片機(jī)的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振所提供的時(shí)鐘頻率。在通常的工作條件下，普通的晶振頻率的絕對精度可以達(dá)到百萬分之五十，高級晶振精度更高，有些晶振還可以由外加的電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓榨振蕩器，在共振的狀態(tài)下晶振用一種能把電能和機(jī)

102、械能相互轉(zhuǎn)化的晶體工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。</p><p>　　單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供及本周的時(shí)鐘信號，通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，以便于各部分保持同步，有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而是通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率，可以用于同一個(gè)晶振項(xiàng)鏈的不同鎖相環(huán)來提供的。單片機(jī)AT89S51的晶振電路采用無源晶振，微調(diào)電容取22uf。<

103、/p><p>　　圖3-2-2晶振電路</p><p>　　3.2.3 溫濕度設(shè)置（按鍵）電路</p><p>　　圖3-2-3 按鍵電路</p><p><b>　　3.2.4顯示電路</b></p><p>　　在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生，它已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，比方在計(jì)算器、

104、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。</p><p>　　顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，它是目前工控系統(tǒng)中使用最廣泛的液晶屏之一，由于它顯示的質(zhì)量高，電路圖如圖3.4所示，1602字符型液晶模塊是點(diǎn)陣型液晶，驅(qū)動(dòng)方便，經(jīng)過編程后顯示內(nèi)容多樣化[2]。</p><p>　　圖3-2-4 顯示電路</p><p>　　3

105、.2.5傳感器電路</p><p>　　DHT11是數(shù)字型溫濕度傳感器，可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的當(dāng)前環(huán)境溫濕度，DHT11采用的是單總線通信，因此只需將單片機(jī)的一個(gè)I／O端口與DHT11的通信接口連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳送，相對于其他電路來說比較簡單。如圖3.4所示：</p><p>　　圖3-2-5 傳感器電路</p><p><b>　　3.2

106、.6復(fù)位電路</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位，當(dāng)RST引腳上出現(xiàn)了兩個(gè)周期以上的高電平就會(huì)觸發(fā)內(nèi)部復(fù)位，這里的EA端與復(fù)位電路無關(guān)，由于數(shù)據(jù)都放在了內(nèi)部存儲(chǔ)器，所以連接EA只是直接拉高引腳。</p><p>　　圖3-2-6 復(fù)位電路</p><p>　　3.2.7電源指示燈電路</p><p>　　圖3-2

107、-7 電源指示燈電路</p><p><b>　　3.3硬件實(shí)施控制</b></p><p>　　3.3.1溫濕度設(shè)置</p><p>　　溫濕度上下限控制設(shè)置如圖所示。</p><p>　?。?）濕度上限設(shè)置界面 </p><p>　　(2）濕度下限設(shè)置界面</p>

108、<p>　　(3)溫度度下限設(shè)置界面 </p><p>　　(4)溫度度上限設(shè)置界面</p><p>　　圖4-1-1 溫濕度上下限設(shè)置</p><p>　　3.3.2工作指示燈和電源</p><p>　　代表控制設(shè)備啟動(dòng)的燈泡（加熱、降溫；加濕、除濕）</p><p>&l

109、t;b>　　3.3.3功能按鍵</b></p><p><b>　　3.4設(shè)備運(yùn)行</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是能夠?qū)崟r(shí)顯示出當(dāng)前確切的溫濕度，并且在高于預(yù)設(shè)值的時(shí)候能夠發(fā)出蜂鳴。一旦接通電源，工作指示燈常亮，蜂鳴器首先蜂鳴，表示系統(tǒng)正常運(yùn)行。接著LCD初始化，采用八位的數(shù)據(jù)端口，兩行顯示，其中第一行顯示的濕度預(yù)設(shè)值，根據(jù)鍵盤我們可以加

110、減數(shù)值，第二行顯示的是實(shí)時(shí)的溫濕度值，在程序設(shè)計(jì)中，分別定義溫濕度參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過來的數(shù)值，判斷是否超過了預(yù)設(shè)值，本次設(shè)計(jì)溫度初試值設(shè)定為32℃，濕度初始設(shè)定為34%，等待傳送的數(shù)值連續(xù)20次都超過預(yù)設(shè)值的話，蜂鳴器便會(huì)蜂鳴警報(bào)，1602顯示當(dāng)前的溫濕度值，溫濕度不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，溫度和濕度的控制措施燈亮，表示對溫度和濕度不在范圍內(nèi)采取相應(yīng)措施。采取措施后，傳輸數(shù)據(jù)正常，再次循環(huán)判斷，如果沒有超過預(yù)設(shè)值，蜂鳴器不會(huì)蜂鳴，1602正常顯

111、示，不會(huì)啟動(dòng)控制措施，也同樣再次循環(huán)。</p><p>　　按鍵說明：左起第一個(gè)是功能鍵，按一次進(jìn)入報(bào)警溫度設(shè)置此時(shí)出現(xiàn)H 40，進(jìn)行上限溫度設(shè)置，此時(shí)設(shè)置H高溫報(bào)警溫度并閃爍顯示；按第二次，進(jìn)行下限溫度設(shè)置此時(shí)出現(xiàn)L 03，此時(shí)設(shè)置L低溫報(bào)警溫度并閃爍顯示；再按一次即第三次，則恢復(fù)正常的溫度顯示界面。第二個(gè)按鍵是增加鍵，可以對上限溫度或下限溫度進(jìn)行增大調(diào)整第三個(gè)按鍵是減小鍵，可以對下限溫度或下限溫度進(jìn)行減小調(diào)整

112、；濕度同理。這樣便可設(shè)置好溫、濕度的上、下限。</p><p><b>　　3.5控制設(shè)備：</b></p><p><b>　　采用設(shè)備：</b></p><p>　?。?）風(fēng)扇或者排濕器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。</p><p>　　風(fēng)扇可以是USB借口的或者與電源相連接的，根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，由于在糧

113、庫內(nèi)使用，所以用電源連接的風(fēng)扇較為適合。小風(fēng)扇材料的選擇主要注意它的耐性和穩(wěn)定性，要選擇不變形的塑料材質(zhì)，苯乙烯聚合物是一種熱塑性樹脂，無色、無味，而且有光澤的透明固體，具有耐化學(xué)腐蝕性、耐水性和優(yōu)良的電絕緣性和高頻點(diǎn)介性。</p><p>　　排潮器根據(jù)功率大小還有性價(jià)比來進(jìn)行選擇，做了市場調(diào)查以后，根據(jù)糧庫環(huán)境，選擇了ZD-8138C 空氣排濕機(jī)，完全滿足糧庫儲(chǔ)存糧食的要求。其中內(nèi)部壓縮機(jī)采用世界名牌高效渦漩

114、式壓縮機(jī)，質(zhì)量可靠、高效節(jié)能；風(fēng)機(jī)采用工業(yè)通風(fēng)專業(yè)的外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)，具有使用壽命長、噪音低、出風(fēng)量大的有點(diǎn)；保護(hù)功能系統(tǒng)完善，電源缺相、錯(cuò)相；壓縮機(jī)過流、高低壓力、延時(shí)保護(hù)、風(fēng)機(jī)過載、電加熱過熱、風(fēng)機(jī)壓差保護(hù)。主要性能參數(shù)指標(biāo)如下。</p><p>　　表3-5 排潮器的主要性能參數(shù)</p><p>　　（2）加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。</p><p>　　加熱設(shè)備

115、：本設(shè)計(jì)采用的是電加熱設(shè)備，不銹鋼加熱器在耐高溫不銹鋼無縫管內(nèi)均勻地分布高溫電阻絲，在空隙部分致密地填入導(dǎo)熱性能和絕緣性能均良好的結(jié)晶氧化鎂粉，這種結(jié)構(gòu)不但先進(jìn)，熱效率高，而且發(fā)熱均勻，當(dāng)高溫電阻絲中有電流通過時(shí)，產(chǎn)生的熱通過結(jié)晶氧化鎂粉向金屬管表面擴(kuò)散，再傳遞到被加熱件或空氣中去，達(dá)到加熱的目的。針對目前市場的需求，主要不銹鋼加熱器有304和316l不同材質(zhì)，供客戶選擇。目前使用比較多的有直型加熱管、u型加熱管、w型加熱管、螺旋式加熱