基于单片机的温湿度检测与控制系统(编辑修改稿)

基于单片机的温湿度检测与控制系统(编辑修改稿)内容摘要：

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。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p3 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， 即 P3口 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。 10 表 P3 口引脚与第二功能 端口引脚 第二功能 RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) INTO(外中断 0) INT1(外中断 1) TO(定时 /计数器 0) T1(定时 /计数器 1) WR(外部数据存储器写选通 ) RD(外部数据存储器读选通 ) 此外， P3口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 RST—— 复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG—— 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE禁止位无效。 PSEN—— 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP—— 外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是器件是使用 12V编程电压 Vpp[5]。 复位电路 RST 引脚是单片机复位端，高电频有效。 在引脚端输入至少连续两个单片机周期的高电频，单片机复位。 使用时，在引脚与 VSS 引脚之间接一个 10KΩ的下拉电阻，与 VCC 引脚之间接一个约 10μ F 的电解电容，即可保证上电自 动复位。 本设计中复位电路如图 所示 [6]。 11 C11 0 u FR S T复位电路R21 0 KV C CR E S 1S W P B 图 复位电路 晶振电路 在单片机电路中晶振的作用非常大，结合单片机内部的电路，产生单片机所必需的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在晶振的基础上。 晶振 利用一种特殊的晶体，在电能和机械能之间相互转化产生共振，提供稳定精确的单频震荡，为系统提供基本的时钟信号。 晶振元器件实物图如图。 图 晶振实物图 C C7为负载电容， Y1为晶振， 12MHz。 设计中晶振电路如图 [7]。 C63 0 p FC73 0 p FX T A L 1X T A L 2晶振电路 12M12Y1 图 晶振电路 12 显示电路 本设计显示部分采用字符型 TC1602液晶显示所测 温湿度 值 并且显示控制界面。 TC1602实物图如图。 LCD1602显示器主要特点： 液晶显示屏是以若干个 5180。 8或 5180。 11点阵块组成的显示字符群。 每个点阵块为一个字符位 ， 字符间距和行距都为一个点的宽度。 主控制驱动电路为 HD44780（ HITACHI）及其他公司全兼容电路，如 SED1278（ SEIKO EPSON）、 KS0066（ SAMSUNG）、 NJU6408（ NER JAPAN RADIO）。 具有字符发生器 ROM可显示 192种字符（ 160个 5180。 7点阵字符和 32个 5180。 10点阵字符 ） 具有 64个字节的自定义字符 RAM，可自定义 8个 5180。 8点阵字符或四个 5180。 11点阵字符。 具有 80个字节的 RAM， 标准的接口特性，适配 M6800系列 MPU的操作时序。 模块结构紧凑、轻巧、装配容易 ，像素尺寸小，分辨率高。 颜色分单色（黑白）、彩色两种。 为便于夜间观察，可采用由 LED或 ELD器件构成的背景光源。 液晶显示器属于被动发光型显示器件，它本身不发光，只能反射或透射外界光线，因此环境亮度越高，显示越清晰。 其亮暗对比度可达 100:1。 单 +5V电源供电 ，采用交流驱动 方式。 图 TC1602实物图 使用时，可将 P0与 LCD的数据线相连， P2口与 LCD的控制线相连，其中， TC1602第 4脚 RS为寄存器选择，第 5脚 RW为读写信号线，第 6脚 E为使能端。 第 7～ 14脚： D0～ D7为 8位双向数据线。 这里要注意的是，为了布线方便，单片机端的 D0～ D7是接到 LCD/602的 D1～ D0，正好相反，因此在编写软件时需要做处理，使读取正确。 LCD显示电路如图 [8]。 13 V C C12233445566778899R1排阻V C CP 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 0VSS1VCC2V03RS4RW5E6A07A18A29A310A411A512A613A714BLA15BLK16L C D 1 6 0 2U3 L C D 1 6 0 2V C CW1 1 0 KP25P26P27P00P01P02P03P04P05P06P071 6 0 2 对比调节V C C 图 显示电路 报警电路 本设计采用的是声光报警，设定报警的上下限值实 现报警功能，使用单片机的中断系统。 根据单片机接收到的数据经过处理后与该参数设定的上下限进行比较，高于上限值（或低于下限值）则进行报警，同时能进行正常的显示。 报警电路中，以红色 LED和蜂鸣器构成，在输入温湿度的上下限后，系统会进行实时采样，并判断测试温湿度与输入温湿度之间的差异，当检测出的温湿度在设定的温湿度上下限外就会报警，即红色 LED亮，同时蜂鸣器响。 报警电路如图 [8]。 +B1蜂鸣器V C CR85 . 1 KP 3 6Q1N P N R51KD4V C CP15R65 . 1 KV C C红 图 报警电路 14 键盘设定模块 本设计可以直接设定温湿度参数的上下限值，从而达到对温湿度控制报警 的功能 [9]。 按设置键出现设置界面，按确定键选择需要设置的数字，上下键设置需要限定的温湿度如图 所示。 S1S3S2S4P 23P 22P 21P 20左移 / 设置向上向下确定D21N 41 48D51N 41 48D61N 41 48D71N 41 48P33 图 键盘设定模块 稳压电路 三端稳压集成电路 LM7805来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。 LM7805 如图 所示。 图 LM7805 实物图 LM7805参数如表。 15 表 LM7805 参数 本系统所有芯片都需要 +5V的工作电压，而干电池只能提供的电压为 1． 5V的倍数的电压，并且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下。 本电路是 一个输出正 5V直流电压的稳压电源电路。 IC采用集成稳压器 7805， 电容 分别为输入端和输出端滤波电容， R3 为负载电阻 ， D1 为工作指示灯， POWER为供电电源，电压范围 615V 直流。 当输出电较大时， 7805应配上散热板。 稳压电路如图 [10]。 P O W E RIN13O U T2G N DU2L M 7 8 0 5C31 0 0 U FC41 0 0 U F稳压电路 7805C51 0 4工作指示灯C21 0 4V C CR31KD1P O W E R 为供电电源，电压范围 6 1 5 V 直流。 图 稳压电路图 软件设计 整个系统的功能是由硬件电路配合软件 程序 来实现的，当硬件基本定型的时候软件也基本定下拉了，从软件的功能不同，可以分为两的类：一是主程序，它是整个软件的核心，专门用来协调各个执行模块和操作者的联系。 二是子程序，它是用来完成各种实质性的工作的，如测量、计算、显示、通讯等。 每一个执行软件就是一个小的执行模块，这里将每一个模块一一列出来，并为每个执行模块进行功能定 16 义和接口定义。 各执行模块规划好以后，就可以规划监控软件了。 首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的主程序结构，然后根据实时性的条件，合理安排监控软件和执行软件之间的调度关系。 主程序模块 主程序主要完成硬件初始化，子程序调用等功能 [11]。 在主程序中，对温湿度传感器， LCD1602液晶显示器的初始化，同时调用传感器数据，进行显示，之后进行阈值判断并启动报警装置。 图 主程序模块 SHT10 初始化 流程 该流程主要对传感器的初始化进行设计，流程图如图 [12]。 开始 1602 与 SHT10 初始化 温湿度采集子程序 温湿度处理子程序 读取成功 温湿度数据是否超限 声光报警 显示温湿度 是 17 图 SHT10 初始化流程图 LCD 初始模块 LCD上电时，都必须按照一定的时序对 LCD进行初始化操作，主要任务是设置 LCD的工作方式，显示状态，清屏，输入方式，光标位置等。 LCD初始化如图 [13]。 等待 50us 读入 DQ 的状态 等待 200us DQ 置 1 初始化结束 SHT10 初始化 DQ 置 1 D0 清零，发复位脉冲 延时 600us DQ 置 1 18 图 LCD1602 初始化流程图 功能设置命令 调用写入指令到 LCD子程 序 开始 子程序返回 调用写入指令到 LCD子程 调用写入指令到 LCD子程 设置显示状态 清屏 设定工作方式 调用写入指令到 LCD子程 设置输入方式 19 调试 在此部分介绍了对设计系统的软件 调试和硬件调试。 软件调试 软件调试主要使用 Proteus 软件 和 Keil C51 软件。 在软件调试中，首先在 Proteusz 中绘制电路图，并设置各元器件的参数。 然后在 Keil C51 软件 编写程序，并编译后输入 PROTEUS 中进行仿真。 Proteus软件 Proteus 软件 是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件。 Proteus 软件除了其具有和其它 EDA工具软件的一样的原理布图，还可以电路仿真。 不止是对单片机的仿真还对其外围器件进行仿真。 其特点是： 实现了单片机仿真和 S。