基于at89c51单片机室内温湿度测控系统设计

基于at89c51单片机室内温湿度测控系统设计内容摘要：

7 不符合 符 合 图 系统工作流程图 温湿度数据 LED 液晶显示 温湿度 控制系统 报警 不报警 51单片机 判断 河南师范大学本科毕业 论文 8 3 系统硬件 AT89C51 单片机 AT89C51 单片机介绍 作为设计系统的核心，单片机的挑选尤其重要。 其性能的好坏直接关 系到整个系统的好坏，对系统的功能实现和扩展都有着很大的影响。 在众多单片机的种类中， 51系列的单片机，很容易作为教学材料，以及学生设计智能系统的核心单片机，其中较为常见的是 ATMEL公司的 AT89S52 和 AT89C51 单片机，而作为该系统设计需要的 AT89C51 单片机，内部有 4KRM内存，是 flash 工艺的，这样，我们使用特定的编译器 [9]就可以轻易地擦除和改写单片机，片内存在有 128字节的 RAM[10]。 这样单片机读写速度会很快，优点很多，所以选择该款单片机作为系统设计的核心。 Intel 公司 在 80 年代初推 出的 AT89C51 单片机 是内部 有 8位数据总线 [11]，外部 有 8位数据总线 8位嵌入式微控制器，它与其它 系列 芯片相比，有功能全、性能高、使用方、便售价低廉等优点。 在工业应用方面 AT89C51 有许多明显的特点，它 不仅 具有 强大的 8位总线外围 拓展 功能， 而且 在数据处理方面 还 有 8 位微机的快速功能。 由于 随着集成芯片技术 [12]的精尖，已经实现把所有 把许多常用的输出输入检测控制通道制作在同一块硅片上， 极 大地灵活了外部连线， 加 强了系统的稳定性 ， 并且速度快（时钟 [13]12MHz）， 很 适合 在 工业环境下使用。 因此本系统 CPU 选用 的 是 AT89C51 芯片。 AT89C51 单片机 的 引脚 是 40 双列直插式 的 封装结构。 AT89C51 系统 的 CPU 中的主要组件有：寄存器控制器 、 特殊 的 功能寄存器（ SFR） 、 高速寄存器阵列 、 算术逻辑单元（ RALU）。 它与外部通讯通过存储器 和 特殊功能 这样的 寄存器 SFR，控制器进行的。 AT89C51 系统的 CPU的主要特色是重量轻 、 售价低 、 体积小 、 抗干扰能力强 、 使用方便 等特点。 此外，通过 SFR还可 以 直接控制 它的 A/D、 PWM、 I/O、串行 端 口等部件有效运行。 CPU 内部的两条总线寄存器阵列和一个控制单元和 EALU 连接起来。 这 两条总线是： 8位 的 数据总线 [14]（ DBUS）和 16 位 的 地址总线（ ABUS）。 数据总线仅在 RALU 与寄存器阵列或 SFR 之间传送数据，地址总线用作数据 的 传送的地址总线或用作与寄存器 的 控制器连接的多路复用地址 /数据总线 [15]。 CPU 对片内 RAM访问是通过寄存器 R1,R0 间接访问的和直接访问。 AT89C51工作时所需的时钟可采用芯片内部的振荡器 还 可通过其 XTALL输入 的 引脚由外部输入。 其工作 的 频率为 6～ 12MHz 的。 在本系统中 我们 采用 的 频率。 51单片河南师范大学本科毕业 论文 9 机 实物 (图 （ a） )以及引脚图（ 图 （ b） ）。 (a) (b) 图 AT89C51单片机实物 和引脚 图 AT89C51 引脚简单介绍 40 个引脚按功能可 以 分为如下 3类： 电源 、 时钟引脚 — VCC、 VSS； XTAL XTAL2。 控制引脚 — PSEN、 ALE/PROG、 EA/VPP、 RST。 I/O 端 口 的 引脚 — P0、 P P P3，为 4 个 8 位 I/O 口的外部引脚。 总线型 非总线型 I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192040393837363534333231302928 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10201918 17 16 15 14 13 12 11 P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7RST / V PDP 3 . 0 / RXDP 3 . 1 / TXDP 3 . 2 / INT 0P 3 . 3 / INT 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1P 3 . 6 / WRP 3 . 7 / RDXTAL 2XTAL 1V SSV CCP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EA / V PPALE / PROGPSENP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0R S T P 3 . 0 / R X DP 3 . 1 / T X D X T A L 2X T A L 1P 3 . 2 / I N T 0P 3 . 3 / I N T 1 P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1GNDV CCP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1 / AIN 1P 1 . 0 / AIN 0P 3 . 7注 ： 类似的还有 P h i l i p s 公司的 8 7 L P C 64 ， 20 引脚 8 XC 748 / 750 / （ 751 ）， 24 引脚 8 X 749 （ 752 ）， 28 引脚 8 XC 754 ， 28 引脚 等等80C51/89C5189C2051河南师范大学本科毕业 论文 10 图 89C51的引脚封装 [16] DHT11 传感器模块系统 DHT11 传感器简介 DHT11 数字 的 温湿度传感器是 4 针单排一款引脚封装的传感器模块。 主要应用于场所 范围内 温湿度的检测， 优点是 性能可靠稳定。 DHT11 传感器主要由一个 NTC测温元件和一个电阻式感湿元件组成， DHT11 传感器 的 引脚可以直接与 AT89C51相连接。 该传感器 外部连接方式非常简便 ， 因此 利用该传感器 设计 本系统 能够简化外部链接，易于操作可实时性强。 DHT11 传感器实物图 如下 所示： 图 DHT11传感器实物图 （ 1）引脚介绍： 引脚 1： (VCC)，电源引脚， 参考 供电电压 3~，供电电压 5V 即可。 引脚 2：（ DATA），单总线，串行数据。 引脚 3:（ NC），空脚，悬 置就行。 河南师范大学本科毕业 论文 11 引脚 4： （ VDD），接地端， 连 接电源负极。 （ 2）接口说明 ： 如果连接线长度 在合适范围内 ， 我们需要 加上 5K 的 上拉电阻 [17],比较长的话则 根据实际情况 我们需要就要增加上合适的拉电阻来调整电路数据参数的漂移特性 [18]。 如图 所示 图 （ 3）数据帧 [19]的描述： DATA 的主要任务是采用单总线数据形式 使 AT89C51 单片机 和 DHT11 传感器之间 能够同步以及交换信号 ,单次 交换 时间 4ms 左右 ,数据 不仅 有整数部分 还 有小数部分。 （ 4） 电气特性： 一般情况下 VDD=5V，除非特别注明。 如 表 所示。 表 DHT11的电气特性 [20] 参数 条件 Min typ max 单位 供电 DC 3 5 V 供电电流 测量 mA 平均电流 平均 1 mA 供电 时间 待机 100 150 uA 采样周期 秒 1 次 注 :采样周期间隔不得低于 1s钟。 DHT11 传感器电路系统 DHT11 传感器和 AT89C51 单片机连接 非常简单 ， 我们需要增加一个 5K 的上拉电阻。 利用 DHT11 传感器 的 P2 数据口 和 AT89C51 单片机的 端 口 的连接 发收串行数据。 传感器的 P P4 电源端口分别 与 单片机的 VDD和 GND 端 口连接。 传感器的第三脚悬 空 放置。 DHT11传感器的电路 的 原理图如图 所示： 河南师范大学本科毕业 论文 12 图 DHT11的 电路原理图 1602 液晶显示系统 1602 液晶显示屏简介 LCD1602 显示屏 能够同时显示 有 32字符（ 16 列 2 行）。 实物如图 所示： 图 实物 液晶 显示 屏 （ 1） LCD1602 的 RAM 的 地址映射 和 标准字库表 LCD1602液晶模块 的 字符发生存储器 本身 存储 就有 160个不同字符图，但是 并 没有汉字。 我们是通过 软件 编程来实现 显示屏 LCD1602 的读写、 、 屏幕的操作的（ 0 为低电平 ， 1为高河南师范大学本科毕业 论文 13 电平）。 LCD1602 的 内部显示地址如 下 图 所示： 图 1602内部显示地址 LCD1602 液晶显示电路原理图 河南师范大学本科毕业 论文 14 图 LCD1602显示模块 光声报警系统 和 温湿度控制系统 光声报警系统 系统采用 LED 双色灯 作为光报警 的 提示 灯 ， 如果。