基于stc89c52单片机的粮仓温湿度的系统设计

基于stc89c52单片机的粮仓温湿度的系统设计内容摘要：

中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。 这个放 大器与作为反馈引脚号 复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） （外部中断 0） （外部中 断 1） T0（定时器 0 的外部输入） T1（定时器 1 的外部输入） （外部数据存储器写选通） T1（定时器 1 的外部输入） 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 9 页 共 43 页 元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器 一起构成自激振荡器。 外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容 C C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。 对外接电容 C C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择 40pF177。 10F。 用户也可以采用外部时钟。 采用外部时钟的电路如图 3. 2 所示。 这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端， XTAL2 则悬空。 图 外部时钟电路 开关 及报警电路 (1) 开关 的分类 对于键盘来说，它实际上就是一组开关。 在通常的单片机外设电路的设计过程中，常用的按键就是弹性机械开关。 闭合开关即可导通线路。 断开开关线路就被断开。 如下图所示，为几种单片机系统常用按键开关示意图。 图 弹性按键 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 10 页 共 43 页 图 自锁按键 图 为弹性按键示意图。 该按键被按下时闭合，接通电路，当被松开时自动断开，电路断开；图 为自锁按键示意图。 当被按下时，该按键可以锁定，保持闭合状态，即使松手，也不会复位，此时电路接通，当再次被按下后，自锁解除，按键 弹起，断开电路。 通常，把自锁按键作为整个电路的电源开关按键。 而当涉及到外围电路的信号控制时，则选用弹性按键比较好。 （ 2） 开关 连接电路 图 按键连接电路 （ 3）报警电路 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 11 页 共 43 页 图 报警电路 单片机系统 电路 图 单片机系统原理图 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 12 页 共 43 页 温湿度检测模块 DHT11 封装及引脚 、性能 说明 图 DHT11 外形及引脚 DHT11 温湿度传感器 为 4 针单排引脚封装 ， 传感器管脚方向识别：正面（有通气孔的一面）看过去，从左到右依次为 4 脚。 表 引脚说 明 引脚号 引脚名称 类型 引脚说明 1 VCC 电源 正电源输 DC 2 Dout 输出 单总线。 数据输入 /输出引脚 3 NC 空 空脚。 扩展未用 4 GND 地 电源地 DHT11 的供电电压为 ~。 传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。 电源引脚（ VDD， GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波。 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 13 页 共 43 页 表 传感器性能说明 数据格式及处理 （ 1） 格式 数字湿温度传感 器采用单总线数据格式。 即，单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。 其数据包由 5Byte（ 40Bit）组成。 一次通讯时间最大 3ms,数据分小数部分和整数部分 ,具体格式在下面说明。 DATA 用于微处理器与 DHT11 之间的通讯和同步 ,采用单总线数据格式 , 当前小数部分用于以后扩展 ,现读出为 0。 操作流程如下： 一次完整的数据传输为 40bit，高位先出 数据格式： 8bit 湿度整数数据 +8bit 湿度小数数据 +8bit 温度整数数据 +8bit温度小数数据 +8bit 校验和校验和数据为前四个字节相加。 表 数据格式 湿 度 温度 校验 整数 小数 整数 小数 8Bit 8Bit 8Bit 8Bit 8Bit (2)数据编码及处理 传感器数据输出的是未编码的二进制数据。 数据 (湿度、温度、整数、小数 )常州大学本科生毕业设计（论文） 第 14 页 共 43 页 之间应该分开处理。 如果，某次从传感器中读取如下 5Byte 数据： byte4 byte3 byte2 byte1 byte0 00101101 00000000 00011100 00000000 01001001 整数 小数 整数 小数 校验和 湿度 温度 校验和 时序 DHT11传感器是通过单总线协议和上位机（控制器）进行数据通信。 DHT11传感器需要严格的读写协议来确保数据的完整性。 整个读写分为，上位机发送起始信号，上位机接收下位机发来的握手响应信号，读 ‘0’ ，和读 ‘1’ 四个步骤。 所有的信号除主机启动复位信号外，全部都由 DHT11产生。 通过单总线访问 DHT11顺序归纳如下： （ 1） 主机发开始信号 （ 2） 主机等待接收 DHT11响应信号 （ 3） 主机连续接收 40Bit的数据和校验和数据处理 连接接口说明 DHT11 数字湿温度传感器连接电路简单，只需要占用控制器一个 I/O 口即可完成上下位的连接。 典型应用电路如下图所示。 另外， 当 连接线长度短于 20 时用 5K 上拉电阻 ,大于 20 米时根据实际情况使用合适的上拉电阻，如图 所 示。 图 DHT11 典型应用电路 显示模块 LCD1602 主要技术参数及 引脚说明 (1)主 要技术参数 显示容量 :16 2 个字符 芯片工作电压： —— 工作电流： （ ） 模块最佳工作电压： 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 15 页 共 43 页 （ 2）引脚功能说明 LCD1602 采用标准的 16 脚（带背光）接口，各引脚说明如表 所示。 表 引脚说明 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O 4 RS 数据 /命令选择端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 读 /写 选择端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信号 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极 LCD1602 的指令说明及时序 （ 1）指令说明 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令， 16 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 如表 所示。 （说明： 1 为高电平、 0 为低电 平） 表 控制命令表 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符 发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 16 页 共 43 页 （ 2） 时序 读写操作时序如图 和 所示 图 读操作时序 图 写操作时序 LCD1602 接口电路 1602液晶显示模块可以和单片机 STC89C52直接接口，电路如图 所示。 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 17 页 共 43 页 图 LCD 与单片机接口电路 温湿度上限存储模块 AT24C02 封装 及 引脚 说明 AT24C02 常用封装有直插与贴片两种，见图 为其引脚封装图。 图 AT24C02 引脚封装图 A0， A1， A2 为可编程地址输入端。 通过这些输入脚进行多个器件级联器件地址的设定，当使引脚悬空时默认为 0，因此使用 AT24C02 时最大可级联 8 个同样的器件（ 2^3=8）。 由于只有一个 AT24C02 被寻址，所以将这三个地址输入脚（ A0、 A A2 ）悬空或者连接到 Vss（ GND）。 SDA 为串行数据 /地址输入 /输出端。 通过 SDA 管脚对 AT24C02 进行所有数据的发送或接收， SDA 是一个开漏输出管脚，使用时要加上拉电阻。 SCL 为串行时钟引脚。 这是一个输入管脚， AT24C02 通过该管脚以产生器件所有的数据发送或接收的时钟信号。 WP 为写保护输入端。 该引脚的作用是硬件的数据写保护。 当 WP 管脚被连接到 Vcc 上时，所有的内容都被写保护，所以只能读，即存储器具有写常州大学本科生毕业设计（论文） 第 18 页 共 43 页 保护功能，但不影响读操作。 当 WP 管脚连接到 Vss 上或悬空时则允许对整个器件进行正常的读 /写操作。 AT24C02 寻址方式 及时序 （ 1） AT24C02 内部总共 2Kb 的存储容量 ， 有两种操作寻址方式：片内地址寻址以及芯片寻址。 片内地址寻址： AT24C02 的寻址操作可以对内部 256B 中任意一个地址进行读 /写操作。 寻址范围为 0x00~0xFF。 芯片寻址： AT24C02 的芯片地址为 1010，相应的地址控制字格式为1010A2A1A0R/。 A2， A1， A0 三位为可编程地址控制位。 通过把 A2， A1， A0 引脚接高、低电平可以得到确定的 3 位编码，与 1010 组成 7 位编码，也就是该器件的地址码。 R/ 位为芯片读 /写控制位，当该位为高时，表示对芯片进行读操作，当该位为 0 时，表示对芯片进行写操作。 (2). AT24C02 读写时序 图 和 图 分别为读 /写 AT24C02 器件中指定地址的数据帧格式，图 为读操作的帧格式， 图 为写操作帧格式。 要想把一个字节数据发送到器件中 (或从器件中读取一个字节数据 )，除给出具体的地址信息以外，还要给出器件的控制信息：首先，由控制器想 AT24C02 发出 “启动 ”信号，使通信启动。 然后，发送一个控制字节，前 7 位为 AT24C02 的片选地址，最后 1 位为 读 /写控制位， “0”表示写， “1”表示读。 传完控制字节之后， AT24C02 通过比较控制字节片选地址 (前 7 位 )是 否与自己的物理地址一致，若一致，则发送一个应答信号。 当控制器接收到应答信号后，再发送器件内部存储单元地址和其他的信息。 图 AT24C02 读时序图 图 AT24C02 写时序图 常州大学本科生毕业设计（论文） 第 19 页 共 43 页 AT24C02 接口电路 温湿度阈值存储在 EEPROM 芯片 AT24C02 中，并可以通过 K1—K4 按键调节并保存，其中 K1 为温度上限增加， K2 为温度上限减小， K3 为湿度上限增加，K4 为湿度上限 减小。 AT24C02 是 C 芯片，其电路如图 所示。 图 EEPROM 存储电路 电源及程序下载模块 PL2303 USB 转 RS232 控制器 （ 1） PL2303 是 Prolific 公司生产的一种高度集成的 RS232USB 接口转换器，可提供一个 RS232 全双工异步串行通信装置与 USB 功能接口便利联接的解决方案。 该器件内置 USB 功能控制器、 USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的 UART， 只需外接几只电容就可实现 USB 信号 与 RS232 信号的转换，能够方便嵌入到各种设备；该器件作为 USB/RS232 双向转换器，一方面从主机接收 USB 数据并将其转换为 RS232 信息流格式发送给外设；另一。