基于STC89C52單片機的溫濕度控制系統(tǒng)的硬件設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1558基于STC89C52單片機的溫濕度控制系統(tǒng)的硬件設計案例 1229371系統(tǒng)硬件設計 1105571.1系統(tǒng)總體設計 170931.2.1主控芯片方案 282781.2.2無線傳輸模塊方案 3158141.2.3溫濕度傳感器模塊方案 325896考慮到成本以及操作性，選擇DHT11檢測周圍環(huán)境的溫濕度。 3109721.2.4顯示模塊方案

313668結合實際考慮到成本、精度、美觀等方面的因素，選擇較為符合的方案二. 354632硬件電路設計 3326532.1STC8952單片機的簡介 392952.1.3單片機的最小系統(tǒng) 559292.2.1DHT11溫濕度傳感器簡介： 636342.2.2引腳說明 74772.4報警電路設計 894622.5無線收發(fā)模塊 91系統(tǒng)硬件設計無論是在工業(yè)領域，還是生活中，溫濕度監(jiān)控均尤為重要。目前，各行業(yè)對其監(jiān)測的精準度提出了更高標準，以往的溫濕度測量工具已難以全面有效的滿足實際應用需求，近年來由于傳輸技術丶傳感器技術的高速發(fā)展，使監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用于各種領域。1.1系統(tǒng)總體設計本系統(tǒng)設計是以為STC89C52單片機為核心，通過DHT11溫濕度傳感器采集溫濕度的值由NRF24L01模塊傳輸并對其進行處理，最后顯示在1602液晶顯示上。程序?qū)懭霚貪穸鹊姆秶?，如果DHT11檢測得到的值超過了程序設定的范圍，那么程序控制蜂鳴器響報警啟動。單片機將溫濕度數(shù)據(jù)通過兩塊NRF24L01模塊實行收發(fā)功能。其中系統(tǒng)電源為正5V供電。1.1.1發(fā)送端原理框圖發(fā)送端：發(fā)送端主要包括傳感器，MCS-51單片機，無線射頻模塊，顯示模塊。MCS-51MCS-51電源模塊nRF2401無線模塊LCD1602顯示模塊DHT11溫濕度傳感器圖2-1發(fā)送端系統(tǒng)方框圖1.1.2接收端原理框圖接收端：接收端主要包含單片機，無線射頻模塊，顯示模塊，報警電路等。MCS-51MCS-51LCD1602顯示模塊nRF2401無線模塊按鍵電路聲光報警電路圖2-2接收端系統(tǒng)方框圖1.2方案論證1.2.1主控芯片方案方案一：采用單片機，它是一種功耗非常小且性能良好的位微控制器，內(nèi)部集成了字節(jié)系統(tǒng)可編程\t"/item/STC89C52/_blank"存儲器，使為各種嵌入式控制應用系統(tǒng)提供了靈活合理且超有效的解決方案。方案二：采用MSP430F149系列單片機作為主控芯片。其焊接引腳是極其細小，很容易折斷，制版成本高且沒有現(xiàn)成的儀器，耽誤制作時間。

方案三：采用增強型單片機作為主控芯片。該功能強大，但是難掌握，操作復雜。。

綜合考慮對于單片機的掌握熟練和性價比選擇方案一，即使采用STC89C52來控制整個系統(tǒng)。1.2.2無線傳輸模塊方案方案一：采用NRF24L01模塊，其協(xié)議簡單，容易操作，體積小內(nèi)部電路簡單，外部接線也比較簡單，雖然體積小但是處理數(shù)據(jù)能力強，能夠及時完成發(fā)送和接受，理論傳輸距離200米，實際應用中還不止。方案二：采用模塊，主要由調(diào)制器、頻率合成器等構成。無需連接較多的外部元件，也需要外接表面振蕩器。不過，系統(tǒng)多被用于農(nóng)牧業(yè)，使用環(huán)境較為廣闊，無法滿足本設計需求。依據(jù)設計的要求以及操作可行性，選擇方案一，采用NRF24L01作為本系統(tǒng)的通信模塊。1.2.3溫濕度傳感器模塊方案方案一：選擇溫濕度傳感器，其中，溫度為鉑電阻溫度傳感器，濕度為濕敏電容濕度傳感器。濕敏電容器不應長期暴露在含有化學物質(zhì)的氣體中，否則會改變其性能。需要應定期拆下并清潔濾紙或更換新的濾紙。所以這是不合適的。方案二：采用DHT11溫濕度傳感器。能夠與多款單片機連接。該產(chǎn)品具有很多優(yōu)點，包括響應快、體積超小、功耗超低。在許多場合都受用，特別是條件苛刻的應用場合。考慮到成本以及操作性，選擇DHT11檢測周圍環(huán)境的溫濕度。1.2.4顯示模塊方案

方案一：采用LED數(shù)碼顯示管。優(yōu)點是成本低，但點陣顯示的精度不夠，不能顯示字符。方案二：的主要功能是清晰直觀地顯示信息。既能夠顯示字符，也可以顯示數(shù)字，價格低廉，操作便捷。結合實際考慮到成本、精度、美觀等方面的因素，選擇較為符合的方案二.2硬件電路設計2.1STC8952單片機的簡介系列單片機是基于標準的，指令代碼適用于以往的系列單片機，可選取時鐘/機器周期，也可調(diào)整為6時鐘/機器周期，最新的D版本內(nèi)集成MAX810專用復位電路。適用于工業(yè)領域的產(chǎn)品指令和引腳。片上支持在系統(tǒng)可編程，當然，也支持常規(guī)編程器。2.1.1STC8952引腳說明VCC(40引腳)：電源電壓

VSS(20引腳)：接地P2.0：RXD，串行通信輸入。P2.1：TXD，串行通信輸出。P2.2：INT0，外部中斷0輸入。P2.3：INT1，外部中斷1輸入。P2.4：T0，計時計數(shù)器0輸入。P2.5：T1，計時計數(shù)器1輸入。P2.6：WR，寫入信號。P2.7：RD，讀取信號。RST（9引腳）：復位輸入。圖3-1STC89C52的引腳圖2.1.2STC8952特性參數(shù)主要特性：工作電壓：（單片機）（單片機）

2、工作頻率：，基本上等同于一般的，在實際運行中，其工作頻率一般能夠達到

3、通用口（32個），復位后為：是準雙向口/弱上拉，P0口為漏極開路輸出，以總線擴展用時，無需添加上拉電阻。4、片上集成字節(jié)

5、ISP（在系統(tǒng)可編程）（在應用可編程），不需要配備其他編程器，也不要專門安裝仿真器，可直接利用串口下載程序，整個操作過程耗時非常短。

6、共3個16位定時器/計數(shù)器，即定時器T0、T1、T2

7、外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路。

2.1.3單片機的最小系統(tǒng)該系統(tǒng)主要指的是單片機可以穩(wěn)定運行的最簡單的電路，一般由電源、單片機、時鐘電路等構成。圖3-2單片機的最小系統(tǒng)2.2DHT11傳感器設計目前，科學技術日臻成熟并廣泛應用，很多電器設備在實際運行過程中都會受到溫度、濕度等因素的制約，而這則在一定程度上激發(fā)了溫度、濕度傳感器的需求，此類設備的應用領域不斷拓展。當前最新推出的數(shù)字傳感器無需另行安裝和使用AD轉換模塊?，F(xiàn)如今，微機和外設之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要包括總線、總線等。2.2.1DHT11溫濕度傳感器簡介：作為一款能夠校準數(shù)字信號輸出的常用傳感器設備，數(shù)字溫濕度傳感器不僅能夠精準快速地測定溫度，也可以對濕度進行規(guī)范合理地測量，究其原因，該設備既裝配了數(shù)字模塊采集技術，也引入了溫濕度傳感技術，使得該產(chǎn)品的功能得到明顯拓展，運行安全穩(wěn)定，應用周期比較長。該傳感器連接于高性能8位相連。所以，此產(chǎn)品性不僅運行穩(wěn)定，并且抗干擾性良好。傳感器適用于復雜的環(huán)境。校準系數(shù)以程序的形式保存至存儲器中。運用單線串行接口，令系統(tǒng)具有高度集成、小型化、功耗小等特征。信號傳輸距離至少為。當連接線長度小于20m時，應采用5KΩ當上拉電阻大于20m時，應根據(jù)情況選用合適的上拉電阻。產(chǎn)品采用的是4針單排包裝。連接便捷安全，能夠結合用戶實際需求提供相應的包裝形式。應用范圍廣闊，除濕機、檢測儀器、氣象站等能夠看到它的身影。圖2-5DHT11外形圖2.2.2引腳說明RST（9引腳）：復位輸入。高電平。（引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。2.2.3參數(shù)特性1、不僅能夠檢測相對濕度和而且能夠?qū)囟冗M行測量，這是因為其內(nèi)部一體化結構方式，節(jié)省空間。2、可以直接進行數(shù)字信號的輸出，避免用戶對電信號的苦惱，解除信號預處理帶來的負擔。3、極大程度的為用戶控制器節(jié)省I/O口資源，內(nèi)部結構簡單，而且不再需要多余的電器元件。4、穩(wěn)定性好，超低功耗。5、體積面積小。6、各個型號的管腳都可以互換。降低錯誤率7、適用范圍很廣，在食品、藥品、工控等各個行業(yè)均可以用到。2.3顯示電路設計2.2.11602液晶作為一類點陣型液晶模塊，液晶既能夠清晰直觀的顯示字母、符號，可以顯示數(shù)字等。它由多個或者點陣字符位組成，特點是：不會產(chǎn)生輻射，小型化、功耗非常小、顯示清晰等。另外在，具有背光功能，用戶可根據(jù)個人情況合理調(diào)節(jié)字符對比度。液晶顯示模塊可只通過作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。能夠減少的口資源的占用。能夠顯示2行個字符，有8為數(shù)據(jù)總線，和三個控制端口，工作電壓為。液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。2.2.2技術參數(shù)1602LCD主要技術參數(shù)：顯示容量：16×2個字符；工作電流：2.0mA(5.0V)；模塊最佳工作電壓：5.0V；有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM；字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。+5V電壓，2、引腳功能說明表3-1引腳說明表1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：為寄存器選擇，高電平狀態(tài)下選取數(shù)據(jù)寄存器、低電平狀態(tài)下為指令寄存器。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。圖3-3顯示電路2.4報警電路設計報警電路主要由三極管和蜂鳴器構成，是為了更加完善系統(tǒng)的功能。圖3-4蜂鳴器報警電路2.5無線收發(fā)模塊本系統(tǒng)利用該模塊對采集來的溫濕度進行傳輸，分為兩個部分，主機上的該模塊發(fā)送信息，在從機上接受最后在顯示屏上顯示溫濕度。2.5.1nRF24L01概述是全球通用頻段的單片無線收發(fā)器芯片。無論是發(fā)送信號還是接受信號的過程中工作電流都非常小。1GND2VCC3CE4CSN5SCK6MOSI7MISO8IRQ圖3-5nRF24L01引腳模塊2.5.2nRF24L01引腳介紹CE：使能發(fā)射或接收;

CSN，SCK，MOSI，MISO：SPI：微處理器可通過此引腳設置模塊：

IRQ：中斷標志位；

VDD：電源輸入端；VSS：電源地；

XC2，XC1：晶體振蕩器引腳;

為功率放大器供電，輸出為；

ANT1,ANT2：天線接口；

圖3-6nRF24L01引