VI單片機(jī)大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20241單片機(jī)大棚溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)案例 152931.1總體設(shè)計(jì) 1172531.1.1方案設(shè)計(jì) 17091.1.2硬件框圖 1172741.2單片機(jī)模塊 283371.2.1單片機(jī)簡介 262951.2.2最小系統(tǒng)電路 3316951.3傳感器模塊 3175931.1.1DHT11簡介 3217531.1.2接口說明 4233451.1.3DHT11模塊電路圖 4142251.4液晶電路 5177061.2.1液晶顯示屏 5196321.2.21602液晶引腳 531671.2.3指令簡述 6217611.2.4顯示模塊電路 712101.5報(bào)警模塊 7139871.6按鍵模塊 81.1總體設(shè)計(jì)1.1.1方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了51單片機(jī)作為核心器件，其型號(hào)為STC89C52。同時(shí)，我們選用了了DHT11集成式溫濕度傳感器來進(jìn)行系統(tǒng)的溫濕度測(cè)量。其工作模式為信號(hào)輸出,即以數(shù)字信號(hào)的形式傳送到系統(tǒng)顯示屏中。顯示裝置采用了1602液晶屏,它可以輸出2行的標(biāo)準(zhǔn)字符,每一行總共有16個(gè)字符。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，集成溫濕度傳感器DHT11負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，然后將其收集到的溫濕度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，再通過LCD顯示出來[4]。按鍵部分是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置輸入的一個(gè)模塊，我們采用我國目前使用率最高的輕觸式按鍵，通過按鍵可以調(diào)節(jié)溫濕度大小的范圍，如果超出了所規(guī)定的大小，蜂鳴器+LED就會(huì)發(fā)出聲響引起人們警覺，從而達(dá)到報(bào)警的目的。1.1.2硬件框圖全部硬件包括STC89C52單片機(jī)、DHT11數(shù)字溫濕度傳感器、按鍵模塊、顯示模塊、蜂鳴器模塊、LED指示燈等。硬件框圖如圖3-1所示：3-1硬件框圖1.2單片機(jī)模塊1.2.1單片機(jī)簡介（1）簡述STC89C52作為我國新型的微控制器具有耗能低、功效高等優(yōu)點(diǎn)，其芯片具有可編譯的存儲(chǔ)器，并且含有512字節(jié)RAM。采用了我國最高端的制造技術(shù)把它的全部功能集中在了這個(gè)芯片上。當(dāng)然，它也包含計(jì)算機(jī)運(yùn)行的大部分軟件，如CPU、可調(diào)試內(nèi)存卡、系統(tǒng)銜接裝置等。（2）單片機(jī)的引腳圖該微控制器通常使用40個(gè)引腳[5]。它的引腳圖如圖3-2所示：圖3-2STC89C52引腳圖1.2.2最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)由振蕩器電路，復(fù)位電路，電源電路等部分組成。本次系統(tǒng)選用了P0口來進(jìn)行液晶數(shù)據(jù)的輸出,并p0的構(gòu)成具有10歐的電阻,這可以使p0口更為廣泛的用于人們的日常生活中。引腳里需要注意的是，31腳(EA),因?yàn)槌绦虼嬖贛CU中，31腳應(yīng)該是連到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)如圖3-3所示，圖3-3單片機(jī)最小系統(tǒng)1.3傳感器模塊1.1.1DHT11簡介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器如圖3-4，其連接方式為4針單排封裝,連接方便。作為溫濕度復(fù)合式的傳感器,它的組成元件與其他的傳感器不同,它是由電阻式的濕度傳感元件組成[6],并且擁有穩(wěn)定性強(qiáng)、功率消耗低、性價(jià)比高、使用持久高效等優(yōu)點(diǎn),所以在各類場合都廣泛得到應(yīng)用,比如在家電、醫(yī)療、汽車、氣象站等領(lǐng)域。圖3-4DHT11數(shù)字溫濕度傳感器1.1.2接口說明 DHT11設(shè)備的聯(lián)通構(gòu)成簡單，它僅僅通過一根單線就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與控制。這個(gè)單線通常與電阻相連，我們也稱它為單總線。當(dāng)單總線不工作時(shí)，它的電壓呈現(xiàn)高電位，在這種情況下，用主設(shè)備呼叫從設(shè)備，從設(shè)備才能回答，因此，當(dāng)我們需要用主設(shè)備訪問器件時(shí)，首先要進(jìn)行單總線順序的調(diào)控，如果存在序列異常，器件將不能正常工作。DHT11設(shè)備與單片機(jī)連接接線圖如3-5所示：圖3-5DHT11與單片機(jī)連接接線圖1.1.3DHT11模塊電路圖DHT11模塊有四個(gè)引腳，第一引腳VCC為電源引腳，正極，可用于接5V電壓；第二引腳IO可以對(duì)溫濕度進(jìn)行傳送，直接傳送到主機(jī)；第三引腳NC為空腳可直接懸?。坏谒囊_GND為電源負(fù)極，其連接方式為接地式。能夠儲(chǔ)運(yùn)電能很好的提供電量。其工作原理如圖3-6所示：圖3-6傳感器連接圖1.4液晶電路1.2.1液晶顯示屏LCD作為液晶顯示屏的顯示設(shè)備，它具有質(zhì)量好、耗電能力低、體積小等功能[7]。并且由于它的低功耗、顯示質(zhì)量高、對(duì)人體沒有傷害、使用便捷、不易損壞等優(yōu)勢(shì)使其在人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)顯示使用了工業(yè)型的液晶模塊1602，它的顯示范圍很廣，并且可以同時(shí)顯示中英文以及字符的大小寫等。1.2.21602液晶引腳液晶的引腳圖如3-7所示：圖3-71602液晶引腳圖第一個(gè)引腳：VSS為接地電源。第二個(gè)引腳：VCC連接5v的電源正極。第三個(gè)引腳：VO負(fù)責(zé)電源的調(diào)控，通過對(duì)電源的控制來進(jìn)行對(duì)比度的調(diào)整。第四個(gè)引腳：RS是一種寄存器，可分為數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。第五個(gè)引腳：RW是一種讀寫線，通過對(duì)信號(hào)的讀取來進(jìn)行讀寫操作。第六個(gè)引腳：EN端為操控端，當(dāng)數(shù)據(jù)通過EN端時(shí)，開始執(zhí)行數(shù)據(jù)。第七到十四個(gè)引腳：8位雙向數(shù)據(jù)端。1.2.3指令簡述（1）清空屏幕各指令如表3-1所示表3-1功能表指令功能指令編碼運(yùn)行時(shí)間/msRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清屏00000000011.64功能：1）能夠把顯示屏內(nèi)容進(jìn)行移除；2）使光標(biāo)回到原始位置；（2）進(jìn)入設(shè)置指令指令如表3-2所示表3-2進(jìn)入設(shè)置指令功能表指令功能指令編碼運(yùn)行時(shí)間/μsRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0模式設(shè)置00000001I/DS40功能：設(shè)置一位數(shù)據(jù)后，將設(shè)置光標(biāo)移動(dòng)的方向。參數(shù)設(shè)置情況如下：位置設(shè)置I/D零表示寫入新數(shù)據(jù)時(shí)光標(biāo)將向左移動(dòng)一是寫入新數(shù)據(jù)時(shí)光標(biāo)將向右移動(dòng)S零表示寫入新數(shù)據(jù)時(shí)顯示不會(huì)移動(dòng)一是寫入新數(shù)據(jù)時(shí)顯示屏將向右移動(dòng)一個(gè)字符1.2.4顯示模塊電路第一和第二pin分別連接到電路的GND和VCC，這兩個(gè)是電源引腳。第三pin通過10K電位器接地，通過調(diào)整電位器來調(diào)整LCD對(duì)比度。第四pin是LCD控制寄存器pin連接到單片機(jī)的p12pin。第五pin是LCD讀寫控制pin。第六pin是LCD的啟用引腳，連接單片機(jī)的P14pin。pin7至14是連接到單片機(jī)P0端口的8位LCD數(shù)據(jù)總線/地址。第15、16pin是直接連接到VCC和GND系統(tǒng)的LCD背光。該液晶模塊的電路連接如圖3-8所示：圖3-81602電路連接圖1.5報(bào)警模塊蜂鳴器結(jié)構(gòu)配有直壓電源系統(tǒng)來維持其供電功能。日常生活中很多地方都有應(yīng)用，經(jīng)常被用在報(bào)警器，各種玩具以及定時(shí)器里面，可以作為一個(gè)發(fā)出聲音的器件。蜂鳴器也有很多種，如壓電蜂鳴器和電磁蜂鳴器，在這兩種里面，本次系統(tǒng)使用的是電磁式蜂鳴器[8]。它是通電后，振蕩器會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，由音頻的形式傳向線圈，當(dāng)線圈接受到信號(hào)后產(chǎn)生聲音并且其聲音具有周期性。另外，還包括有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。也可以這樣說，有源蜂鳴器里面具有一個(gè)振蕩源，所以只要打開電源，就會(huì)發(fā)出嘀嘀嘀的蜂鳴聲。本次系統(tǒng)使用的是有源蜂鳴器。其電路如圖3-9所示:圖3-9蜂鳴器電路1.6按鍵模塊日常生活中，按鍵是人與機(jī)器交流的途徑，必不可少。單片機(jī)具有各種功能，最受人們歡迎的莫過于獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤[9]。其中，獨(dú)立鍵盤的結(jié)構(gòu)簡潔，編程也不復(fù)雜。在操作遇到困難時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)延遲，卡機(jī)，我們可以及時(shí)的解決問題，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，所以在此選用了此鍵盤。另外，系統(tǒng)可以幫助我們判斷程序的對(duì)錯(cuò)，當(dāng)程序錯(cuò)誤時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)紅色預(yù)警，直至能夠正確運(yùn)行。在進(jìn)行本系統(tǒng)的研究時(shí)，使用到的按鈕沒有太多，所以只選用了“設(shè)置”，“-”和“+”按鈕，并且對(duì)它們進(jìn)行了單獨(dú)的安裝。連接如圖3-10所示：圖3-10按鍵電路1.7顯示電路LED即人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫陌l(fā)光二極管，它由半導(dǎo)體材料組成，其工作原理為電能轉(zhuǎn)化成光能[7]。在日常生活中有著