1、編號(hào)XXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于51單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 物聯(lián)網(wǎng) 學(xué)院 自動(dòng)化 專業(yè)學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱： 教授 ） （職稱： ） 2016 年 5 月 26 日XXXX學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于51單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用、表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 作者姓名： 2016 年 5 月 26 日XXXX學(xué)院 物 聯(lián)

2、網(wǎng) 學(xué)院 自 動(dòng) 化 專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)一、題目及專題：1、題目 基于51單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 課題來(lái)源：自擬題目 選題依據(jù)：傳統(tǒng)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)需要相關(guān)專業(yè)的儀器設(shè)備，測(cè)量設(shè)備體積較大，實(shí)時(shí)性差，精度低，還需花費(fèi)較大的人力，已不再適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的要求；通過(guò)人工不間斷測(cè)量、記錄大量數(shù)據(jù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的方式不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，監(jiān)控信息也會(huì)隨著季節(jié)的更替變得不準(zhǔn)確。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為核心控制模塊，其重要意義在于：它完全不同于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)必須依靠大量的模擬電路或者數(shù)字電路技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)某

3、些硬件的功能，現(xiàn)在可以通過(guò)單片機(jī)使用軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種由軟件來(lái)替代硬件的控制技術(shù)被為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次重大突破。 研究基于單片機(jī)的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的知道環(huán)境溫濕度的變化；與傳統(tǒng)環(huán)境溫濕度監(jiān)控的方式相比，本系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力物力，且準(zhǔn)確度高，集成度高，使用更方便。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：1、要求該系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)單，測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、使用簡(jiǎn)單； 2、要求該系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)保護(hù)和存儲(chǔ)功能，保證斷電后數(shù)據(jù)不丟失； 3、要求該系統(tǒng)可以人為設(shè)定報(bào)警限值，且可以自由調(diào)節(jié)； 4、要求該系統(tǒng)需實(shí)時(shí)性好，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)報(bào)警； 5、要求畫(huà)出該系統(tǒng)

4、的電路原理圖，編寫系統(tǒng)程序，使用Protues仿真軟件，對(duì)編寫的程序仿真。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 自 動(dòng) 化 122 班 姓名 五、開(kāi)始及完成日期：自2015年11月9日 至2016年5月26日六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名教研室主任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2015年11月9日摘 要環(huán)境和每個(gè)人的生活息息相關(guān)，環(huán)境溫濕度是影響人們生活的兩個(gè)重要因素。目前環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)大多用于大型生產(chǎn)行業(yè)及環(huán)境保護(hù)方面，對(duì)中小型生產(chǎn)及普通生活環(huán)境溫濕度的監(jiān)測(cè)重視度相對(duì)不足。隨著近幾年科技產(chǎn)品的爆發(fā)，單片機(jī)（Microcontrollers）以其低成本、高性能、小而集

5、成度高的特點(diǎn)得到了快速發(fā)展，基于單片機(jī)的低成本的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛關(guān)注。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)注重性能好、成本低、系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、適用性廣等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于51單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)（C51內(nèi)核）做為系統(tǒng)的微控制器，借助溫濕度傳感器、液晶顯示器、蜂鳴器及獨(dú)立按鍵等幾個(gè)外圍模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其中，溫濕度傳感器的精度為2/5%RH，液晶顯示器能夠同時(shí)顯示環(huán)境的溫度和濕度，獨(dú)立鍵盤用來(lái)自定義限值，蜂鳴器用來(lái)超限報(bào)警，最終使系統(tǒng)系統(tǒng)擁有對(duì)環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能報(bào)警的功能。AT89S52單片機(jī)是一種8位CPU和寄存器的微控制器，8K的Flash存儲(chǔ)器

6、，使用方便，編程簡(jiǎn)單；DHT11溫濕度傳感器能夠同時(shí)采集環(huán)境的溫度和濕度，并自動(dòng)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)傳輸，具有精度高、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)；LCD1602是一種16*2的液晶顯示器，即共2行，每行可以顯示16個(gè)字符，因此能夠同時(shí)顯示溫度和濕度，是一種價(jià)格便宜、使用方便的顯示設(shè)備；通過(guò)四個(gè)獨(dú)立按鍵，能夠自定義溫濕度的報(bào)警上下限值；蜂鳴器作為系統(tǒng)的發(fā)聲報(bào)警裝置；單片機(jī)通過(guò)對(duì)各個(gè)模塊的程序調(diào)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的監(jiān)控。本文主要介紹了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路原理、軟件編寫方法和系統(tǒng)仿真，對(duì)各個(gè)器件做了詳細(xì)的原理分析和規(guī)格說(shuō)明，對(duì)各個(gè)模塊的程序編寫方法做了詳細(xì)的流程圖，最終，設(shè)計(jì)出了一套功能完善環(huán)境的系統(tǒng)。由于本系統(tǒng)應(yīng)

7、用于小型生產(chǎn)活動(dòng)與日常生活中，因此本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)以可靠性高、實(shí)時(shí)性好、價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)單為原則設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和編程原理，編寫了完整的系統(tǒng)程序。該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電后首先執(zhí)行各模塊初始化程序，之后由用戶通過(guò)四個(gè)獨(dú)立按鍵對(duì)溫度、濕度上下限值設(shè)定，單片機(jī)判斷限值合法后將限值存入自身內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器，隨后執(zhí)行溫度采集程序、液晶顯示程序、比較限值程序、是否報(bào)警程序。通過(guò)使用Proteus仿真工具仿真完成，確定程序完整，可以良好的運(yùn)行，具有操作方便、成本低廉、線路簡(jiǎn)單、可靠性高、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，有良好的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)；溫濕度傳感器；LCD1602

8、顯示器；蜂鳴器ABSTRACTEnvironmental factors are closely related to our life, among which ambient temperature and humidity are two vital factors. Recent years, with the explosion of technological products, Microcontrollers is developed rapidly for its characteristics of low costs, high-performance, small bu

9、t high integration; ambient temperature and humidity monitoring alarm system that based on Microcontrollers is one of the hot research areas. Using Temperature and humidity sensor, LCD monitor, buzzer and independent keyboard and some other modules this paper designed environmental monitoring system

10、 that based on Microcontrollers. When it is necessary to monitor ambient temperature and humidity in some small and medium industry or our normal life, it is often being ignored, because so far, environmental monitoring system is mostly used by large industry or in environmental protection. The syst

11、em designed here can be widely used because of its high-performance, low-cost, simple operation, wide applicability. The system using AT89S52 Microcontrollers with C51 kernel, the collection of ambient temperature and humidity date is sensor DHT11 with an accuracy of 2/5%RH, the date is showed on a

12、16*2 LCD monitor. Furthermore, the date can be limited through independent keyboard, thus realizing auto-alarm when over-limit. It makes real-time monitoring of ambient temperature and humidity and smart alarm function come true.It uses AT89S52 that with 8-bit CPU and registers, flash Member with 8k

13、 which makes it easy to use and easy to program and good enough to meet the need of high-performance, low-cost, simple operation, wide applicability. Temperature and humidity sensor DHT11 can collect ambient temperature and humidity at the same time and can realize analog-digital conversion and data

14、 transmission by itself. it has the characteristics of high precision and real-time monitoring, it has 2 lines, 16 characters on each line so it can show the data of both temperature and humidity on one screen. It is an inexpensive and easy to use display device. Four independent keyboard can set te

15、mperature and humidity alarm to the limits. The buzzer can alarm by itself when the data is over-limited. By controlling different modules, Microcontrollers realized monitoring ambient temperature and humidity. The design process is firstly to define Microcontrollers foot, then define function keybo

16、ard respectively. And software programing the module of the drive. This system is designed for small industry and for daily use, so it is reliable, good real-time performance, inexpensive and easy to operation.This paper based on the design method of Microcontrollers, control theory of Microcon-trol

17、lers and usage of peripheral module besides Microcontrollers writing driver of each component, this system is simulated by Proteus. Eventually, download the system process to Microcontrollers. It is proved that this system has well-functioned and has application value of simple operation, low cost,

18、simple circuit, reliable and perfect real-time monitor.Keywords：AT89S52 Microcontroller; DHT11 sensor; LCD1602; buzzer目 錄摘 要IIIABSTRACTIV目 錄V第1章 緒論11.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義11.1.1 內(nèi)容簡(jiǎn)介11.1.2 研究意義11.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況21.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r21.2.2 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r21.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求2第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和技術(shù)指標(biāo)52.1.1 功能設(shè)計(jì)52.1.2 技術(shù)指標(biāo)52.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

19、與設(shè)計(jì)原則52.2.1 設(shè)計(jì)思路52.2.2 設(shè)計(jì)原則52.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)62.3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖62.3.2 系統(tǒng)硬件選擇62.3.3 系統(tǒng)工作過(guò)程72.4 本章小結(jié)7第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.1 概述93.2 單片機(jī)主控模塊概述93.2.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介93.2.2 單片機(jī)主控系統(tǒng)103.3 DHT11溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)113.3.1 DHT11溫濕度傳感器簡(jiǎn)介113.3.2 DHT11溫濕度傳感器的使用123.4 LCD1602液晶顯示模塊設(shè)計(jì)133.4.1 LCD1602液晶器顯示模塊簡(jiǎn)介133.4.2LCD1602液晶顯示模塊的使用143.5 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)173.

20、5.1 蜂鳴器簡(jiǎn)介173.5.2 蜂鳴器的使用173.6 按鍵系統(tǒng)設(shè)計(jì)183.6.1 按鍵開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)介183.6.2 按鍵的設(shè)計(jì)183.7 硬件系統(tǒng)整體電路原理圖193.8 本章小結(jié)20第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)214.1 軟件系統(tǒng)概述及流程圖214.1.1 軟件系統(tǒng)概述214.1.2 軟件整體流程圖214.2 模塊化程序設(shè)計(jì)224.2.1 DHT11溫濕度采集模塊程序設(shè)計(jì)224.2.2 LCD1602液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)224.2.3 按鍵及報(bào)警模塊程序設(shè)計(jì)234.3 程序編寫與仿真調(diào)試244.3.1 程序編寫244.3.2 仿真與調(diào)試274.4 本章小結(jié)28總結(jié)與展望29致 謝31參考文獻(xiàn)33第1章

21、 緒論1.1 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義1.1.1 內(nèi)容簡(jiǎn)介溫濕度是環(huán)境中的兩個(gè)重要因素，也是影響人們生活方式和身體健康的直接因素；環(huán)境溫濕度在農(nóng)業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)方面也有著很重要的影響；人們迫切希望能方便的知道自己生活的環(huán)境狀況，但大多數(shù)人只有依靠天氣預(yù)報(bào)才能了解到本地區(qū)的環(huán)境狀況；因此，現(xiàn)代社會(huì)迫切需要一套可靠性高、使用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，本課題基于這種狀況，設(shè)計(jì)了具有實(shí)時(shí)檢測(cè)、靈敏度高、超限報(bào)警功能的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。單片機(jī)（Microcontrollers）是一種誕生于20世紀(jì)70年代的集成電路芯片，經(jīng)歷了SCM、MCU、SOC三大發(fā)展階段，采用了超大規(guī)模的集成電路技術(shù)將多種I/O口

22、和具有數(shù)據(jù)處理能力的CPU（中央處理器）、ROM（只讀存儲(chǔ)器）、RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）、中斷系統(tǒng)、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等多種功能集成到了一塊硅片上，構(gòu)成了一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1。其在智能儀器儀表，自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)，機(jī)電一體化，家居生活，工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本課題主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)以單片機(jī)為微控制器的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心控制模塊，依靠四個(gè)獨(dú)立按鍵調(diào)整溫濕度上下限值，溫濕度傳感器模塊采集、轉(zhuǎn)換、傳送環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)液晶顯示模塊顯示，蜂鳴器報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的監(jiān)控；具體包括：設(shè)計(jì)單片機(jī)與各模塊的電路連接原理圖、仿真圖；編寫通過(guò)四個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)設(shè)定溫濕度上下限值程序、溫濕度

23、傳感器的驅(qū)動(dòng)程序、液晶顯示程序，將采集到的溫濕度實(shí)際值與設(shè)定限值比較程序，蜂鳴器報(bào)警程序。該系統(tǒng)無(wú)需人工干預(yù)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的監(jiān)控，具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)、安全可靠、智能化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于生活以及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。1.1.2 研究意義傳統(tǒng)環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)需要相關(guān)專業(yè)的儀器設(shè)備，測(cè)量設(shè)備體積較大，實(shí)時(shí)性差，精度低，還需花費(fèi)較大的人力，已不再適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的要求2；通過(guò)人工不間斷測(cè)量、記錄大量數(shù)據(jù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的方式不僅需要耗費(fèi)大量的人力物力，監(jiān)控信息也會(huì)隨著季節(jié)的更替變得不準(zhǔn)確。本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為核心控制模塊，其重要意義在于：它完全不同于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)

24、思路。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)必須依靠大量的模擬電路或者數(shù)字電路技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)某些硬件的功能，現(xiàn)在可以通過(guò)單片機(jī)使用軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種由軟件來(lái)替代硬件的控制技術(shù)被為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次重大突破3。研究基于單片機(jī)的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的知道環(huán)境溫濕度的變化；與傳統(tǒng)環(huán)境溫濕度監(jiān)控的方式相比，本系統(tǒng)不僅可以節(jié)省大量人力物力，且準(zhǔn)確度高，集成度高，使用更方便。1.2 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況1.2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r環(huán)境溫濕度是評(píng)估環(huán)境狀況的兩大重要因素，國(guó)家建設(shè)了中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站用于環(huán)境的監(jiān)控，在各行業(yè)部門也已建立起初具規(guī)模的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系；較大規(guī)模的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)在我國(guó)已經(jīng)非常成熟；但規(guī)模較大，應(yīng)

25、用并不廣泛，小規(guī)模、智能化的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)有待開(kāi)發(fā)。環(huán)境監(jiān)測(cè)是我國(guó)環(huán)境保護(hù)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，我國(guó)現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)非常的成熟；和其他發(fā)達(dá)國(guó)家的監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸接近；但還需要相關(guān)的人員對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程進(jìn)行不斷的監(jiān)督查看，占用了技術(shù)人員的大量時(shí)間和精力4?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)對(duì)于溫濕度檢測(cè)使用的檢測(cè)器件種類繁多、應(yīng)用范圍也比較廣泛，但隨著單片機(jī)和集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了低成本、高性能、高可靠性的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)5。由于目前我國(guó)對(duì)基于單機(jī)片的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究較少，因此該系統(tǒng)應(yīng)用還不廣泛，數(shù)據(jù)分析方面也未完成自動(dòng)化，在未來(lái)的環(huán)境監(jiān)控過(guò)程中，大型儀器會(huì)逐漸向自動(dòng)化、高智能化、實(shí)時(shí)

26、在線監(jiān)控等全自動(dòng)化方向發(fā)展。這種高級(jí)技術(shù)能大大減少技術(shù)人員的監(jiān)測(cè)時(shí)間，有效緩解目前技術(shù)人員缺少的問(wèn)題。1.2.2 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外很多國(guó)家都非常重視對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)。目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家在環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方面一般具有兩個(gè)特點(diǎn)：一是儀器儀表比我國(guó)先進(jìn)，二是監(jiān)控技術(shù)的自動(dòng)化水平較高6。例如在大氣、噪聲、地表水及污染源等方面的監(jiān)測(cè)技術(shù)上，全自動(dòng)化在線監(jiān)控的技術(shù)非常高，基本上做到了儀器自動(dòng)進(jìn)行采樣、分析、數(shù)據(jù)處理及傳輸；并且能夠用大型顯示板自動(dòng)顯示某一地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量狀況；同時(shí)，在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)上還有一些如遙感系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)7。例如：美國(guó)omega公司設(shè)計(jì)的小型溫濕度采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成到

27、一塊如U盤大小的設(shè)備上，采用USB接口，設(shè)計(jì)成U盤的樣式，可直接接入到電腦或工控機(jī)，運(yùn)行專門的軟件即可查看溫濕度曲線，歷史溫濕度數(shù)據(jù)，歷史溫濕度曲線；還可以設(shè)置溫濕度上下限；同時(shí)，還能夠接入短信報(bào)警系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警或者鈴聲報(bào)警，可隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)。廣泛應(yīng)用于醫(yī)療制藥、藥品存儲(chǔ)及運(yùn)輸、食品加工、農(nóng)業(yè)研究、檔案管理、生化試驗(yàn)等環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。雖然國(guó)外的環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)較為成熟，但大多較為專用，某一行業(yè)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)專門用于此行業(yè)；由于大多數(shù)的設(shè)備都用于生產(chǎn)行業(yè)，故制作要求很高，生產(chǎn)成本較高，價(jià)格較為昂貴，并不適用于普通生活中。1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求由于單片機(jī)是一種集成了CP

28、U、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)的集成電路微控制器，因此該系統(tǒng)較傳統(tǒng)控制系統(tǒng)最大的區(qū)別就是集成度高，擺脫了過(guò)去主要依靠大量復(fù)雜的線路來(lái)控制的束縛8；因此要求該系統(tǒng)在自動(dòng)化、智能化方面要比傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)有較大的進(jìn)步。而且，隨著高科技產(chǎn)品的爆發(fā)，人們對(duì)科技產(chǎn)品的性能也提出了更高的要求，為了讓該設(shè)計(jì)具有實(shí)用價(jià)值，能夠被更多的人認(rèn)可，對(duì)本系統(tǒng)提出如下幾點(diǎn)具體要求：1.該系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)單，測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果精度高、可靠性高；2.該系統(tǒng)需要數(shù)據(jù)保護(hù)和存儲(chǔ)功能，保證斷電后數(shù)據(jù)不丟失；3.該系統(tǒng)可以人為設(shè)定報(bào)警限值，且可以自由調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的需求；4.該系統(tǒng)需實(shí)時(shí)性好，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)、實(shí)時(shí)顯示、及時(shí)

29、報(bào)警；5.該系統(tǒng)能夠同時(shí)顯示溫度和濕度，及時(shí)提供最新溫濕度信息。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和技術(shù)指標(biāo)2.1.1 功能設(shè)計(jì)1.溫濕度監(jiān)控：設(shè)計(jì)該系統(tǒng)具有溫濕度監(jiān)控功能，能夠采集周圍的環(huán)境，并進(jìn)行溫濕度的循環(huán)檢測(cè)，數(shù)據(jù)處理，顯示；實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫濕度的智能檢測(cè)。2.智能報(bào)警：設(shè)計(jì)該系統(tǒng)具有智能報(bào)警的功能；當(dāng)采集到環(huán)境的溫濕度不在預(yù)設(shè)的限值范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)使用蜂鳴器報(bào)警。3.可自定義限值，限值可調(diào)：該系統(tǒng)要求適用性廣，因此設(shè)計(jì)該系統(tǒng)具有自定義限值，限值可調(diào)的功能，以滿足各行各業(yè)，在不同環(huán)境下的使用。2.1.2 技術(shù)指標(biāo)1.測(cè)量范圍：濕度20.90%RH，溫度0502.測(cè)量精度：濕度5

30、%RH，溫度23.分辨率：濕度1%RH，溫度14.電源電壓：3.35.5V(DC)2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)原則2.2.1 設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)：以Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)為核心，控制外圍DHT11溫濕度傳感器模塊、LCD1602液晶顯示模塊、蜂鳴器模塊、開(kāi)關(guān)模塊等幾部分，組成一個(gè)完整的系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)本課題的功能需求。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路采用結(jié)構(gòu)化、分模塊設(shè)計(jì)的方法，其中，AT89S52單片機(jī)是一種使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造的CMOS8位微處理器；DHT11是一個(gè)數(shù)字式溫濕度傳感器，內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量傳送給單片機(jī)系統(tǒng)；LCD1602是一種工

31、業(yè)字符型液晶顯示器，可以同時(shí)顯示32（16*2）個(gè)字符，具體顯示內(nèi)容由單片機(jī)控制；蜂鳴器由單片機(jī)系統(tǒng)直接控制，啟動(dòng)則發(fā)聲報(bào)警，不啟動(dòng)則不工作。由單片機(jī)AT89S52作為核心控制系統(tǒng)，控制DHT11傳感器采集溫濕度、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳送，控制LCD1602液晶顯示器顯示及蜂鳴器的啟動(dòng)。通過(guò)對(duì)按鍵的功能設(shè)定，為四個(gè)按鍵賦予不同的功能，實(shí)現(xiàn)限值調(diào)整及設(shè)定的功能，當(dāng)電路接通后，單片機(jī)工作，執(zhí)行各模塊的驅(qū)動(dòng)程序，控制各模塊的工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)定的功能。2.2.2 設(shè)計(jì)原則1.實(shí)時(shí)性好：隨著科技發(fā)展迅速，智能化產(chǎn)品的進(jìn)步越來(lái)越快，較傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)控，本系統(tǒng)必須以有較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)性為原則。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為提高

32、實(shí)時(shí)性主要從兩方面努力：軟件和硬件。軟件方面：高效準(zhǔn)確的軟件設(shè)計(jì)能夠提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率；硬件方面：良好的硬件性能，簡(jiǎn)潔的電路設(shè)計(jì)也能夠提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。因此，本系統(tǒng)需以實(shí)時(shí)性好為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.可靠性高：可靠性是決定一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否的最重要因素。只有可靠性高的產(chǎn)品才會(huì)得到使用者的認(rèn)可。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需將可靠性作為重要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；且應(yīng)以提高可靠性為目標(biāo)。本設(shè)計(jì)主要采取以下方法提高可靠性：使用高可靠性的元器件，系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)合理，布局簡(jiǎn)單，電源電壓穩(wěn)定性好。3.操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便：操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便是系統(tǒng)能否被廣泛使用的重要因素，系統(tǒng)應(yīng)從操作者的角度考慮，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便操作的系統(tǒng)，使使用者能

33、夠快速學(xué)會(huì)系統(tǒng)的使用，為系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。4.性價(jià)比高：隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，微控制器及元器件的價(jià)格也越來(lái)越低廉，本系統(tǒng)應(yīng)在不影響性能的前提下盡量降低系統(tǒng)的成本，避免性能過(guò)剩；提高性價(jià)比的一般方法如：簡(jiǎn)化不必要的外圍電路，盡量使用軟件控制的方法替代硬件；選擇價(jià)格便宜，滿足性能的其他型號(hào)替代品。2.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原則、相關(guān)功能要求，同時(shí)，考慮到要盡量降低系統(tǒng)的硬件成本，提高系統(tǒng)的適用性及降低整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，最終確定整體設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。按鍵輸入模塊液晶顯示模塊P1.0 P0.0AT89S52單片機(jī)P3.0 P2.0蜂鳴

34、器報(bào)警模塊晶振及復(fù)位系統(tǒng)DHT11溫濕度傳感器 圖2.1 環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案圖2.3.2 系統(tǒng)硬件選擇本系統(tǒng)在硬件方面主要有以下模塊組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制器模塊、溫濕度采集模塊、溫濕度顯示模塊、報(bào)警模塊、按鍵模塊。1.單片機(jī)微控制器模塊：在單片機(jī)系統(tǒng)中，微控制器直接控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，微控制器在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用。AT89S52單片機(jī)是一種低能耗、高性能的COMS8位微控制器，采用C51內(nèi)核，與工業(yè)80C51 單片機(jī)產(chǎn)品指令和引腳完全兼容；本系統(tǒng)選擇AT89S52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的微控制9。2.溫濕度采集模塊：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)境的溫濕度是本

35、系統(tǒng)中的監(jiān)控量，因此溫濕度采集傳感器必須具有精度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。DHT11傳感器由于將溫濕度傳感器、信號(hào)調(diào)理、標(biāo)定參數(shù)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、I2C總線接口全部集成到了傳感器內(nèi)部，因此，在各方面都有良好的性能。本系統(tǒng)采用DHT11傳感器作為溫濕度采集模塊。3.溫濕度顯示模塊：顯示模塊是傳遞信息的渠道，LCD1602液晶顯示器的內(nèi)部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了160個(gè)點(diǎn)陣字符圖形，主要包含：阿拉伯?dāng)?shù)字、26個(gè)英文字母的大小寫、常用符號(hào)等；由于本系統(tǒng)需要顯示的內(nèi)容為溫濕度數(shù)字化信息，LCD1602液晶顯示內(nèi)置的160個(gè)字符足夠清晰表達(dá)出溫濕度數(shù)字信息，考慮系統(tǒng)成本，故本系統(tǒng)采用LCD1602作為

36、溫濕度顯示模塊。4.報(bào)警模塊和按鍵開(kāi)關(guān)：本系統(tǒng)具有監(jiān)控功能，能夠在超限時(shí)報(bào)警，綜合報(bào)警設(shè)施，以聲報(bào)警的方式最能夠清晰快速的傳達(dá)信息，最為簡(jiǎn)單明了，也比較節(jié)約成本，故本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為報(bào)警模塊。單片機(jī)常用按鍵開(kāi)關(guān)一般有獨(dú)立式按鍵開(kāi)關(guān)和矩陣鍵盤兩種按鍵開(kāi)關(guān)，矩陣鍵盤按鍵較多，采用4*4連接結(jié)構(gòu)，相比于獨(dú)立按鍵，能節(jié)省很多單片機(jī)I/O口，因此適用于需要很多按鍵開(kāi)關(guān)的地方；而獨(dú)立按鍵則是一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)單片機(jī)I/O口，較浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口，但由于本系統(tǒng)需求的按鍵開(kāi)關(guān)不多，且考慮到電路簡(jiǎn)單以及按鍵成本問(wèn)題，因此本系統(tǒng)選用獨(dú)立按鍵作為調(diào)節(jié)限值的開(kāi)關(guān)。 2.3.3 系統(tǒng)工作過(guò)程1.電源上電后，系統(tǒng)執(zhí)行初

37、始化程序，通過(guò)按鍵進(jìn)行設(shè)定溫濕度上下限報(bào)警值；2.DHT11溫濕度采集模塊工作，采集環(huán)境溫濕度，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信息通過(guò)串口通信的方式傳送給AT89S52控制器；3.微控制器數(shù)據(jù)分析處理完畢，將處理結(jié)果發(fā)送到液晶顯示模塊顯示同時(shí)進(jìn)行和設(shè)定的上下限值比較；4.比較結(jié)果后，微控制器確定是否啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。2.4 本章小結(jié)本章規(guī)劃了整個(gè)系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)和技術(shù)指標(biāo)，確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)原則。在本章中，主要介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)思路，畫(huà)出了整體設(shè)計(jì)框圖，闡述了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程以及各個(gè)模塊的硬件選擇。通過(guò)對(duì)以上整體設(shè)計(jì)方案的分析，初步確定了該系統(tǒng)的整體架構(gòu)以及該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法。

38、在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將以此框圖藍(lán)本，按照本章給出的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)路線，在設(shè)計(jì)過(guò)程中以設(shè)計(jì)原則為要求，通過(guò)對(duì)各模塊軟硬件的結(jié)合，一步步設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，最終將各部分整合為一個(gè)整體，得到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所需的系統(tǒng)，讓該系統(tǒng)擁有環(huán)境監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)中規(guī)劃的系統(tǒng)功能，完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 概述本系統(tǒng)在硬件方面主要有以下模塊組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控模塊、溫濕度采集模塊、溫濕度顯示模塊、報(bào)警模塊、按鍵模塊。其中，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)引腳電路控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；DHT11是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，負(fù)責(zé)環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可直接與單片機(jī)引腳連接使用；LCD1602液晶顯示器

39、可通過(guò)與單片機(jī)引腳直接相連使用，其內(nèi)置了160個(gè)點(diǎn)陣字符，負(fù)責(zé)將單片機(jī)處理的溫濕度結(jié)果顯示；蜂鳴器作為報(bào)警模塊，由單片機(jī)將處理結(jié)果與上下限值比較決定是否啟動(dòng)；如數(shù)據(jù)結(jié)果在限值內(nèi)則不啟動(dòng)，此時(shí)蜂鳴器不工作，超出限值，單片機(jī)啟動(dòng)蜂鳴器，蜂鳴器工作；各個(gè)模塊通過(guò)引腳電路與主控模塊相連，單片機(jī)主控模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)控制單片機(jī)引腳的通斷完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)需求功能；3.2 單片機(jī)主控模塊概述3.2.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89S52是使用Atmel公司發(fā)明的高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造的一種低功耗、高性能的8位微控制器，具有如下標(biāo)準(zhǔn)功能：1.兼容MCS.51指令系統(tǒng)；2.8

40、位的寄存器，8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM；3.1000次擦寫周期；4.全靜態(tài)工作模式：0Hz 33MHz，全雙工串行UART通道；5.40/44引腳（本系統(tǒng)選用40引腳，PDIP封裝方式），32個(gè)可編程雙向I/O口；6.三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；7.六個(gè)中斷源：一個(gè)串行中斷、兩個(gè)外部中斷INT0和INT1、定時(shí)器0、定時(shí)器1、定時(shí)器2中斷。AT89S52實(shí)物圖如圖3.1所示。圖3.1 AT89S52實(shí)物圖3.2.2 單片機(jī)主控系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)主要包括電源、晶振電路、復(fù)位電路三大部分。1.電源系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)使用直流電壓供電，電源一般分為5V電壓和3.3V電壓兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，AT89S52單片機(jī)

41、需要5V直流電壓供電。2.復(fù)位系統(tǒng)：復(fù)位系統(tǒng)作用是：在單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)。由一個(gè)開(kāi)關(guān)和一個(gè)電阻串聯(lián)組成，一般將開(kāi)關(guān)和一個(gè)電容并聯(lián)保證上電自動(dòng)復(fù)位。引腳9（RST）是單片機(jī)的復(fù)位端，當(dāng)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位程序，程序從頭開(kāi)始運(yùn)行。3.晶振系統(tǒng)：晶振又叫晶體振蕩器，晶振的作用是為單片機(jī)系統(tǒng)提供基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)內(nèi)部所有工作都是以這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)為步調(diào)來(lái)進(jìn)行工作的。我們選擇的AT89S52單片機(jī)接了一個(gè)11.0592M的晶振（即每秒鐘振蕩 次），其中，兩個(gè)20pF的電容的作用是幫助晶振起振，維持振蕩信號(hào)穩(wěn)定。單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路原理圖如下圖3.2所示。圖3.

42、2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖及各引腳名稱3.3 DHT11溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)3.3.1 DHT11溫濕度傳感器簡(jiǎn)介DHT11是廣州奧松（aosong）公司生產(chǎn)的一款溫濕度復(fù)合傳感器，在DHT11內(nèi)部含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出器，該器件采用了專門的溫濕度采集和溫濕度傳感技術(shù)，且能夠自動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，可靠性高，穩(wěn)定性好10；實(shí)物圖封裝及電路原理圖如圖3.3所示。圖3.3 DHT11實(shí)物與封裝信息圖DHT11溫濕度傳感器內(nèi)含有一個(gè)NTC測(cè)溫元件和一個(gè)電阻式感濕元件，因此，測(cè)量精度較高；由于其響應(yīng)快、性價(jià)比高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。在暖通溫度自動(dòng)控制、機(jī)房溫濕度監(jiān)控、除濕器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用

43、11。DHT11采用單總線進(jìn)行通信，只需要一個(gè)I/O口，就能將傳感器內(nèi)部的濕度和溫度數(shù)據(jù)（40Bit的數(shù)據(jù)）一次性傳送給單片機(jī)，這種通信方式簡(jiǎn)易快捷；且該產(chǎn)品采用4針單排引腳的封裝方式，連接方便，典型應(yīng)用電路如圖3.4所示。圖3.4 典型應(yīng)用電路3.3.2 DHT11溫濕度傳感器的使用1.DHT11溫濕度傳感器引腳說(shuō)明Vcc 正電源 3 5V電壓；Dout 數(shù)據(jù)通信I/O口；NC 空腳；GND 接地。DHT11溫濕度傳感器采用單總線通信方式，所以產(chǎn)品是4個(gè)單排引腳封裝的結(jié)構(gòu)，連接極為簡(jiǎn)單，第一個(gè)Vcc引腳接電源正極3 5V電壓，第二個(gè)引腳Dout直接與單片機(jī)I/O相連接即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳

44、送，第三個(gè)引腳為空腳，使用時(shí)直接懸空；第四個(gè)引腳為接地引腳，也是電源負(fù)極引腳；在使用過(guò)程中，為提高穩(wěn)定性，可在Vcc和Dout之間接一只4.7K的上拉電阻。2.DHT11溫濕度傳感器數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖DHT11溫濕度傳感器采用單總線通信的方式，即一個(gè)I/O完成數(shù)據(jù)的輸入與輸出雙向傳送，數(shù)據(jù)格式為未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。時(shí)序圖如圖3.5所示。 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束 主機(jī)發(fā)出 DHT 數(shù)據(jù)“0” 上拉電阻將VCC 開(kāi)始信號(hào) 響應(yīng) 總線置于高電平GND單總線 拉高并 拉高 數(shù)據(jù)“1” 從機(jī)拉低 延時(shí)等待 延時(shí)準(zhǔn)備傳輸 總線50微秒圖3.5 DHT11通訊時(shí)序圖3.DHT11的通信方式首先，總線狀態(tài)為高電平：在單片機(jī)

45、讀取DHT11傳送的測(cè)量數(shù)據(jù)前，單片機(jī)先把單總線里的電平拉低至少18ms，表明單片機(jī)發(fā)出了開(kāi)始信號(hào)。主機(jī)將單總線拉低至少18ms后重新拉高2040s，這個(gè)狀態(tài)表示“開(kāi)始信號(hào)”結(jié)束；之后，DHT11往單總線上發(fā)送80s的低電平信號(hào)用于檢測(cè)單總線上的“開(kāi)始信號(hào)”和“開(kāi)始信號(hào)結(jié)束信號(hào)”。單片機(jī)機(jī)發(fā)送完“開(kāi)始信號(hào)”后，再將單總線拉高并延時(shí)等待2040s后，開(kāi)始從單總線上讀取DHT11發(fā)出的響應(yīng)信號(hào)。讀取結(jié)果：如果單片機(jī)接收到響應(yīng)信號(hào)為高電平，說(shuō)明DHT11并沒(méi)有對(duì)單片機(jī)做出響應(yīng)，通信未開(kāi)始；如果單片機(jī)接收到響應(yīng)信號(hào)為低電平，說(shuō)明DHT11已應(yīng)答，開(kāi)始通信。DHT11將響應(yīng)信號(hào)發(fā)送單片機(jī)后，就將單總線拉

46、高80s，之后，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。在一次通信的最后一位數(shù)據(jù)傳輸完成后，由DHT11將單總線拉低50s，隨后再由上拉電阻將單總線拉高，這時(shí)，單總線變?yōu)榭臻e狀態(tài)12。通信方式和如下圖3.6所示。主機(jī)拉高2040s DHT11拉高 80s開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)VCC GND單總線 主機(jī)至少 DHT11響應(yīng)拉低18ms 80s圖3.6 主機(jī)復(fù)位信號(hào)和DHT11響應(yīng)信號(hào)單總線每次以“50s的低電平時(shí)隙”為單位傳送一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，通過(guò)判斷高電平時(shí)隙的時(shí)長(zhǎng)來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)位，若時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)為2628s的高電平，就表示數(shù)據(jù)位為“0”；若時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)為70s的高電平，就表示數(shù)據(jù)位為“1”，電位表示如圖3.7和圖3.8。 2628s 表示0

47、VCC 70s表示1 GND單總線 一位開(kāi)始 一位開(kāi)始 50s 50s圖3.7 數(shù)字“0”表示方法 圖3.8 數(shù)字“1”表示方法4.DHT11溫濕度傳感器的單總線數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容DHT11使用單總線的通信方式與微處理器通信，即單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出雙向傳輸，每一次通訊輸入輸出40Bit數(shù)據(jù)包，40Bit數(shù)據(jù)（8Bit=1Byte）包含：8Bit濕度的整數(shù)位；8Bit濕度的小數(shù)位；8Bit溫度的整數(shù)位；8Bit溫度的小數(shù)位；8Bit校驗(yàn)和。由于傳感器傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制數(shù)據(jù)。40Bit二進(jìn)制數(shù)據(jù)應(yīng)該分開(kāi)處理。由最高位起，每八位二進(jìn)制數(shù)據(jù)為一部分。例如：如果傳感器傳送的40Bit數(shù)據(jù)如下：Byt

48、e4 Byte3 Byte2 Byte1 Byte0 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗(yàn)和濕度 溫度 校驗(yàn)和根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，計(jì)算濕度和溫度的方法：Humi (濕度)= Byte4 . Byte3=45.0 (RH)；Temp (溫度)= Byte2 . Byte1=28.0 ( )；Check(校驗(yàn))= Byte4 + Byte3 + Byte2 + Byte1=73(=Humi+Temp)(校驗(yàn)正確)；注意：DHT11一次通訊時(shí)間最大為3ms，主機(jī)連續(xù)采樣間隔不應(yīng)小于100ms。3.4 LCD1602液晶顯示模塊設(shè)計(jì)3.4.1 LCD1602液晶器顯示模塊簡(jiǎn)介目前常用的字符型液晶顯示模塊主要有16

49、*1（即共1行，每行16個(gè)字符型）、16*2、20*2和40*2等不同類型的液晶顯示模塊。由于本系統(tǒng)顯示內(nèi)容主要有溫度和濕度兩個(gè)變量，且考慮到系統(tǒng)成本，綜合比較后，課題選用16*2型液晶顯示模塊作為本系統(tǒng)的顯示器，實(shí)物圖如圖3.9所示。圖3.9 LCD1602液晶顯示器實(shí)物圖3.4.2 LCD1602液晶顯示模塊的使用1.LCD1602液晶顯示器也叫1602字符型液晶顯示器，點(diǎn)陣式的LCD；其內(nèi)部存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了160字符，包括常用符號(hào)、英文字母的大小寫、阿拉伯?dāng)?shù)字和日文假名等，每個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，輸入字符代碼，就可在1602上顯示其對(duì)應(yīng)字符13。由于LCD1602具有體積小、功耗低、重

50、量輕、數(shù)字式接口等優(yōu)點(diǎn)，使得LCD1602廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的信息顯示。LCD1602液晶顯示器內(nèi)部存儲(chǔ)的160個(gè)字符如圖3.10所示。圖3.10 LCD1602標(biāo)準(zhǔn)字符庫(kù)及字符代碼對(duì)照表2.根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)手冊(cè)，查找到LCD1602液晶顯示器的規(guī)格封裝信息如下圖3.11所示。圖3.11 LCD1602封裝信息圖3.LCD1602液晶顯示器共有16個(gè)電路引腳，包括每個(gè)引腳的功能都可以通過(guò)廠家給出的數(shù)據(jù)手冊(cè)查詢得到，LCD1602液晶顯示器與單片機(jī)的電路連接原理圖如下圖3.12所示。圖3.12 LCD1602與MCU的引腳連接圖4).根據(jù)LCD1602的數(shù)據(jù)手冊(cè)，查詢到LCD1602液晶顯示器

51、的16個(gè)電路引腳的符號(hào)、功能在表3.1中說(shuō)明。表 3-1 LCD1602引腳接口說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明3VL/V0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(hào)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(fù)極續(xù)表3-15.LCD1602顯示內(nèi)容與顯示方法說(shuō)明1602在寫入內(nèi)部顯示地址時(shí)要求最高位恒定為高電平“1”，例如，若要在第二行第一個(gè)地址位置顯示字符，則實(shí)際寫入的地址應(yīng)該是：B(80H) + B（40H）=B(C0H)。LCD1602初始化過(guò)程如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先判斷顯示器是否處于“忙”的狀態(tài)。在初始化程序中設(shè)定顯示器的顯示模式后，LCD1602顯示器會(huì)在顯示字符時(shí)自動(dòng)移動(dòng)光標(biāo)。LCD160216字*2行LCD1602內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了160個(gè)不