基于stc89c52單片機(jī)的糧倉溫濕度的系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放 大器與作為反饋引腳號(hào) 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中 斷 1） T0（定時(shí)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 43 頁 元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器 一起構(gòu)成自激振蕩器 。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。 10F。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖 3. 2 所示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 圖 外部時(shí)鐘電路 開關(guān) 及報(bào)警電路 (1) 開關(guān) 的分類 對(duì)于鍵盤來說，它實(shí)際上就是一組開關(guān)。在通常的單片機(jī)外設(shè)電路的設(shè)計(jì)過程中，常用的按鍵就是彈性機(jī)械開關(guān)。閉合開關(guān)即可導(dǎo)通線路。斷開開關(guān)線路就被斷開。如下圖所示，為幾種單片機(jī)系統(tǒng)常用按鍵開關(guān)示意圖。 圖 彈性按鍵 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 共 43 頁 圖 自鎖按鍵 圖 為彈性按鍵示意圖。該按鍵被按下時(shí)閉合，接通電路，當(dāng)被松開時(shí)自動(dòng)斷開，電路斷開；圖 為自鎖按鍵示意圖。當(dāng)被按下時(shí)，該按鍵可以鎖定，保持閉合狀態(tài)，即使松手，也不會(huì)復(fù)位，此時(shí)電路接通，當(dāng)再次被按下后，自鎖解除，按鍵 彈起，斷開電路。通常，把自鎖按鍵作為整個(gè)電路的電源開關(guān)按鍵。而當(dāng)涉及到外圍電路的信號(hào)控制時(shí)，則選用彈性按鍵比較好。 （ 2） 開關(guān) 連接電路 圖 按鍵連接電路 （ 3）報(bào)警電路 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 共 43 頁 圖 報(bào)警電路 單片機(jī)系統(tǒng) 電路 圖 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 共 43 頁 溫濕度檢測(cè)模塊 DHT11 封裝及引腳 、性能 說明 圖 DHT11 外形及引腳 DHT11 溫濕度傳感器 為 4 針單排引腳封裝 ， 傳感器管腳方向識(shí)別：正面（有通氣孔的一面）看過去，從左到右依次為 4 腳。 表 引腳說 明 引腳號(hào) 引腳名稱 類型 引腳說明 1 VCC 電源 正電源輸 DC 2 Dout 輸出 單總線。數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 3 NC 空 空腳。擴(kuò)展未用 4 GND 地 電源地 DHT11 的供電電壓為 ~。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任何指令。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁 共 43 頁 表 傳感器性能說明 數(shù)據(jù)格式及處理 （ 1） 格式 數(shù)字濕溫度傳感 器采用單總線數(shù)據(jù)格式。即，單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由 5Byte（ 40Bit）組成。一次通訊時(shí)間最大 3ms,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。 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 , 當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展 ,現(xiàn)讀出為 0。操作流程如下： 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit，高位先出 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)和校驗(yàn)和數(shù)據(jù)為前四個(gè)字節(jié)相加。 表 數(shù)據(jù)格式 濕 度 溫度 校驗(yàn) 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 8Bit 8Bit 8Bit 8Bit 8Bit (2)數(shù)據(jù)編碼及處理 傳感器數(shù)據(jù)輸出的是未編碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù) (濕度、溫度、整數(shù)、小數(shù) )常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 共 43 頁 之間應(yīng)該分開處理。如果，某次從傳感器中讀取如下 5Byte 數(shù)據(jù)： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整數(shù) 小數(shù) 整數(shù) 小數(shù) 校驗(yàn)和 濕度 溫度 校驗(yàn)和 時(shí)序 DHT11傳感器是通過單總線協(xié)議和上位機(jī)（控制器）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 DHT11傳感器需要嚴(yán)格的讀寫協(xié)議來確保數(shù)據(jù)的完整性。整個(gè)讀寫分為，上位機(jī)發(fā)送起始信號(hào)，上位機(jī)接收下位機(jī)發(fā)來的握手響應(yīng)信號(hào)，讀 ‘0’ ，和讀 ‘1’ 四個(gè)步驟。所有的信號(hào)除主機(jī)啟動(dòng)復(fù)位信號(hào)外，全部都由 DHT11產(chǎn)生。 通過單總線訪問 DHT11順序歸納如下： （ 1） 主機(jī)發(fā)開始信號(hào) （ 2） 主機(jī)等待接收 DHT11響應(yīng)信號(hào) （ 3） 主機(jī)連續(xù)接收 40Bit的數(shù)據(jù)和校驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理 連接接口說明 DHT11 數(shù)字濕溫度傳感器連接電路簡(jiǎn)單，只需要占用控制器一個(gè) I/O 口即可完成上下位的連接 。 典型應(yīng)用電路如下圖所示。另外， 當(dāng) 連接線長(zhǎng)度短于 20 時(shí)用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻，如圖 所 示 。 圖 DHT11 典型應(yīng)用電路 顯示模塊 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)及 引腳說明 (1)主 要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓： —— 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電壓： 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 共 43 頁 （ 2）引腳功能說明 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳（帶背光）接口，各引腳說明如表 所示。 表 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫 選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 LCD1602 的指令說明及時(shí)序 （ 1）指令說明 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令， 16 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。 如表 所示 。 （說明： 1 為高電平、 0 為低電 平） 表 控制命令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符 發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 共 43 頁 （ 2） 時(shí)序 讀寫操作時(shí)序如圖 和 所示 圖 讀操作時(shí)序 圖 寫操作時(shí)序 LCD1602 接口電路 1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī) STC89C52直接接口，電路如圖 所示 。 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 共 43 頁 圖 LCD 與單片機(jī)接口電路 溫濕度上限存儲(chǔ)模塊 AT24C02 封裝 及 引腳 說明 AT24C02 常用封裝有直插與貼片兩種，見圖 為其引腳封裝圖。 圖 AT24C02 引腳封裝圖 A0， A1， A2 為可編程地址輸入端。通過這些輸入腳進(jìn)行多個(gè)器件級(jí)聯(lián)器件地址的設(shè)定，當(dāng)使引腳懸空時(shí)默認(rèn)為 0，因此使用 AT24C02 時(shí)最大可級(jí)聯(lián) 8 個(gè)同樣的器件（ 2^3=8）。由于只有一個(gè) AT24C02 被尋址，所以將這三個(gè)地址輸入腳（ A0、 A A2 ）懸空或者連接到 Vss（ GND）。 SDA 為串行數(shù)據(jù) /地址輸入 /輸出端。通過 SDA 管腳對(duì) AT24C02 進(jìn)行所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收， SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳，使用時(shí)要加上拉電阻。 SCL 為串行時(shí)鐘引腳。這是一個(gè)輸入管腳， AT24C02 通過該管腳以產(chǎn)生器件所有的數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘信號(hào)。 WP 為寫保護(hù)輸入端。該引腳的作用是硬件的數(shù)據(jù)寫保護(hù)。當(dāng) WP 管腳被連接到 Vcc 上時(shí)，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)，所以只能讀，即存儲(chǔ)器具有寫常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁 共 43 頁 保護(hù)功能，但不影響讀操作。當(dāng) WP 管腳連接到 Vss 上或懸空時(shí)則允許對(duì)整個(gè)器件進(jìn)行正常的讀 /寫操作。 AT24C02 尋址方式 及時(shí)序 （ 1） AT24C02 內(nèi)部總共 2Kb 的存儲(chǔ)容量 ， 有兩種操作尋址方式：片內(nèi)地址尋址以及芯片尋址。 片內(nèi)地址尋址： AT24C02 的尋址操作可以對(duì)內(nèi)部 256B 中任意一個(gè)地址進(jìn)行讀 /寫操作。尋址范圍為 0x00~0xFF。 芯片尋址： AT24C02 的芯片地址為 1010，相應(yīng)的地址控制字格式為1010A2A1A0R/ 。 A2， A1， A0 三位為可編程地址控制位。通過把 A2， A1， A0 引腳接高、低電平可以得到確定的 3 位編碼，與 1010 組成 7 位編碼，也就是該器件的地址碼。 R/ 位為芯片讀 /寫控制位，當(dāng)該位為高時(shí)，表示對(duì)芯片進(jìn)行讀操作，當(dāng)該位為 0 時(shí)，表示對(duì)芯片進(jìn)行寫操作。 (2). AT24C02 讀寫時(shí)序 圖 和 圖 分別為讀 /寫 AT24C02 器件中指定地址的數(shù)據(jù)幀格式，圖 為讀操作的幀格式， 圖 為寫操作幀格式。要想把一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送到器件中 (或從器件中讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) )，除給出具體的地址信息以外，還要給出器件的控制信息：首先，由控制器想 AT24C02 發(fā)出 “啟動(dòng) ”信號(hào)，使通信啟動(dòng)。然后，發(fā)送一個(gè)控制字節(jié)，前 7 位為 AT24C02 的片選地址，最后 1 位為 讀 /寫控制位， “0”表示寫， “1”表示讀。傳完控制字節(jié)之后， AT24C02 通過比較控制字節(jié)片選地址 (前 7 位 )是 否與自己的物理地址一致，若一致，則發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)控制器接收到應(yīng)答信號(hào)后，再發(fā)送器件內(nèi)部存儲(chǔ)單元地址和其他的信息。 圖 AT24C02 讀時(shí)序圖 圖 AT24C02 寫時(shí)序圖 常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 43 頁 AT24C02 接口電路 溫濕度閾值存儲(chǔ)在 EEPROM 芯片 AT24C02 中，并可以通過 K1—K4 按鍵調(diào)節(jié)并保存，其中 K1 為溫度上限增加， K2 為溫度上限減小， K3 為濕度上限增加，K4 為濕度上限 減小。 AT24C02 是 C 芯片，其電路如圖 所示。 圖 EEPROM 存儲(chǔ)電路 電源及程序下載模塊 PL2303 USB 轉(zhuǎn) RS232 控制器 （ 1） PL2303 是 Prolific 公司生產(chǎn)的一種高度集成的 RS232USB 接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個(gè) RS232 全雙工異步串行通信裝置與 USB 功能接口便利聯(lián)接的解決方案。該器件內(nèi)置 USB 功能控制器、 USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的 UART， 只需外接幾只電容就可實(shí)現(xiàn) USB 信號(hào) 與 RS232 信號(hào)的轉(zhuǎn)換，能夠方便嵌入到各種設(shè)備；該器件作為 USB/RS232 雙向轉(zhuǎn)換器，一方面從主機(jī)接收 USB 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為 RS232 信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一