1、黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文 学号：你的学号题目：请更换成你论文的题目学生姓名： 你的姓名 所学专业： 机电一体化 指导教师： 谭庆吉 研究方向：单片机与传感器应用 黑龙江农垦科技职业学院年 月 日黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文（设计）申请表学生姓名 学 号所学专业 所在系部毕业论文（设计）编号：题目：系部审批：年 月 日黑龙江农垦农业职业技术学院毕业论文（设计）任务书论文题目 仓库温湿度检测系统设计毕业论文（设计）的要求：主要参考资料：1刘志强，罗庆生一种智能化温度检测系统的设计J中国测试技术，2003，29(3)：95-982高光天传感器与信号调理器件应用技术M北京：科学技术出版
2、社，2002，84-85 3J.Kramar，J.Jun . The Moleeular Measuring Maehine. Proceedings of the 1998 International Confereneeon Meehatronie Teehnology，1998，Page :4774874阳成军用单总线器件组建温湿度测控系统硬件设计J传感器世界 2004(2)：38-39学 生 年 月 日指导教师 年 月 日黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文I摘 要温湿度是影响货物存储质量的重要因素。本课题设计的是一种基于单片机的绿色食品去湿干燥智能控制系统，实现了对食品温度和湿度的实时
3、检测，使管理人员可以实时监控食品温湿度情况以便确定合适的温湿度指标进行储藏。本文采用 AT89S52 单片机为控制核心，由 DHT11 温湿度传感器及 1602 字符型液晶模块构成温湿度采集及实时显示系统，实现对测量对象的温湿度精确测量与自动控制。本系统由上位机和下位机构成，下位机主要完成食品温湿度的采集与处理，将其传至1602 液晶显示，并做出判断实现超限报警。同时，下位机还通过 RS232 总线将温湿度数据传至上位机，上位机可实时显示当前的温度与湿度值。实验结果表明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高，调试方便，测试精度高，具有一定的实用价值。关键词:单片机 温湿度 AT89S52 RS2
4、32 自动控制II目 录摘 要 .I目 录 II1 绪 论 11.1 背景及意义 11.2 国内外发展现状 11.2.1 温度测量方面 11.2.2 湿度测量方面 31.3 温度、湿度检测技术的发展趋势 32 温湿度测量系统方案设计 52.1 系统总体设计 52.2 系统的整体构架 52.3 系统方案的论证与选择 52.3.1 单片机的选择 52.3.2 显示器的选择 62.3.3 传感器的选择 72.3.4 键盘模块的选择 72.3.5 报警模块的选择 83 系统硬件设计 93.1 主控模块 93.1.1 单片机 AT89S52 简介 93.1.2 AT89S52 的标准功能 .93.1.3
5、 单片机 AT89S52 最小系统 103.1.4 单片机的控制接口 113.2 显示模块 113.2.1 1602 液晶简介 .123.2.2 1602 液晶显示特性 .123.2.3 1602 液晶物理特性 .123.2.4 1602 液晶管脚功能 .123.2.5 1602 液晶字符集 .133.2.6 1602 液晶与 AT89S52 接口电路 .143.3 温湿度采集模块 143.3.1 DHT11 温湿度传感器简介 .143.3.2 DHT11 引脚及接口 .153.4 键盘模块 153.4.1 键盘控制电路 153.4.2 各功能键作用分配 163.5 报警模块 173.5.1
6、报警电路接口 173.5.2 蜂鸣器工作原理 173.6 串口通信模块 17黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文III3.6.1 RS-232C 简介 .183.6.2 MAX232 简介 .193.6.3 74HC573 简介 .203.7 小结 214 系统软件设计 224.1 主程序设计 224.2 温湿度采集子程序设计 244.3 液晶显示子程序设计 244.4 键盘扫描软件设计 254.4.1 键盘扫描功能 264.4.2 键盘扫描工作原理 264.4.3 键盘扫描流程图 274.5 串行通信模块 274.6 小结 28结 论 29谢 辞 30参考文献 31Comment T1: 文章
7、完成后，点击鼠标右键，选择删除批注，将其删除。Comment T2: 请用你的题目替换这个题目，但不要改变格式Comment T3: 请用你的正文替换到这段文字，但不要改变格式黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文1第 1章 绪 论1.1 背景及意义防潮、防霉、防腐、防爆是食品日常存储工作的重要内容，是衡量食品储藏质量的重要指标，它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强物品温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用温度计与湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的食品进行通风、干燥等工作。这种人工测试方法费时费力、
8、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量控制仪。1.2 国内外发展现状目前温湿度检测技术和物品智能去湿干燥系统的研究已具备温湿度检测、超温报警、自动生成各种报表、自动存储历史数据并据此自动生成温湿度变化曲线等功能，供仓储管理人员查询分析之用。1.2.1 温度测量方面温度是一个重要的物理量，其检测方法有多种，常用的有电阻式、热电偶式、PN结型温度传感器 1、石英谐振型温度传感器以及光线传感器等，它们都是基于温度变化引目前国外在温度超高精度测量中，大都使用标准铂电阻温度传感器。例如:美国国家实验室(NSIT) 采用标准铂电阻温度传感器对纳
9、米测试装置的工作腔进行测试，其测试精度为 0.001 7,8。国内方面，清华大学以石英晶体传感器作为测温元件，将温度变化的模拟量转化为石英晶体振荡频率的数字量，通过测量频率可以计算出温度值，它可以测出 0.001的温度变化量。1.2.2 湿度测量方面近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，将湿度测量技术 9提高到新的水平。2湿敏传感器的种类很多，大体上可以分为三类:电解质湿度传感器、半导体陶瓷湿度传感器以及有机高分子聚合物湿度传感器 10。(1)电解质湿度传感器，如氯化铿湿度传感器，灵敏度高，但在高湿环境中容易产
10、生解，从而影响原的，缩短其用寿命。(2)半导体陶瓷湿度传感器，如铬酸镁一二氧化钦湿敏传感器以及钒酸狸一二氧化钦湿敏传感器。它们主要利用陶瓷烧结体微结晶表面在吸湿和脱湿过程中电极之间电阻的变化来检测相对湿度。这类传感器适合于高温和高湿领域中使用。(3)高分子材料湿敏传感器，如聚乙烯醇、醋酸纤维素、聚酸胺等材料制成的传感器，响应速度快、精度高，但是耐老化和抗污染能力不如陶瓷传感器。国外在湿度传感器研制方面起步较早，目前日本、德国、美国处于国际领先地位，测量范围可实现全湿范围测量，且精度可达到士 2%RH。国内湿度传感器研制与生产方面，开始于二十世纪八十年代，且研究单位多于生产厂家，多数从事电解质、
11、陶瓷类以及高分子类传感器的研发。1.3 温度、湿度检测技术的发展趋势温度传感器的种类很多，测温范围也比较宽，可高达几千度，低可接近绝对零度，但在测量精度、稳定性、抗干扰等方面仍存在许多问题。如铂电阻温度计，虽然测量范围宽，精度高但其抗震动能力差；热敏电阻温度计灵敏度高、体积小、响应速度快但其稳定性较差;热电偶温度传感器缺点则是灵敏度低。因此，进一步改进敏感元件的制作工艺及结构，充分利用微处理技术发展数字化、集成化和自动化的温度传感器，同时探索新的敏感机理，寻求新型温度敏感元件也是温度传感器的发展方向之一 11。湿度传感器在工业、农业、医疗、气象以及日常生活等方面都得到了广泛的应用，特别是随着科
12、学技术的发展，湿度的检测和控制越来越受到人们的重视并进行了大量的研制。通常，理想的湿敏传感器的特性要求是：适合于在宽温、湿范围内使用，测量精度要高；使用寿命长，稳定性好:响应速度快，湿滞回差小，重现性好; 灵敏度高，线性好，温度系数小;制造工艺简单，易于批量生产 ;转换电路简单，成本低 ;抗腐蚀，耐低温和高温特性等 12。湿敏传感器正在从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文3第 2 章 温湿度测量系统方案设计2.1 系统总体设计温湿度测量系统设计主要是基于单片机对数字
13、信号的高敏感性和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号等，本系统主要包括主控模块、温湿度采集模块、显示模块、报警模块、键盘模块以及系统软件等部分的设计。2.2 系统的整体构架本系统采用本系统采用美国 Atmel 公司生产的 AT89S52 单片机 13作为控制核心，对温湿度传感器采集到的温湿度数字信号进行分析处理，然后输出到 LCD 液晶显示器显示其温、湿度值。本设计可以通过键盘手动设置温度/湿度的上、下限值，该设定值为系统阈值。温湿度传感器将检测到的值传输给单片机，通过分析比较，当检测数值超出阈值时，驱动蜂鸣器报警，以便管理人员及时切断电源，实现系统的保护。系统硬件结构框图见图 2-1。2.3
14、 系统方案的论证与选择2.3.1 单片机的选择单片机是整个系统的控制核心14，它空值周围器件协调工作，从而完成特定的功能。方案一：采用 AT89C51 单片机。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的，片内含4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51 不支持 ISP（在线更
15、新程序）功能，且 4 个时钟周期完成一个指令周期，处理速度较慢，适用于要求时时性不高的系统中。方案二：采用 AT89S52。AT89S52 是美国 Atmel 公司生产的一种低功耗、高性能4的 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器，采用的工艺是 Atmel 公司的高密度非易失存储器技术；片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器；在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，具有价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强等特点。综合本系统需要满足的技术指标以
16、及硬件设计的性价比我们选择方案二。单片机AT89S52数字温湿度传感器矩阵键盘TTL232 转换电路MAX232上位机LCD 显示报警图 2-1 仓库温湿度检测系统硬件结构框图2.3.2 显示器的选择方案一：采用 LED 数码管。系统采用动态显示方式驱动 6 个数码管工作,其中 4个数码管用来显示温度值,2 个用来显示检测到的湿度值。用 74LS138 的输入端来选择位码,单片机的 P1 口控制数码管的断码。如果检测到的温度与湿度发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到实时显示功能。LED 数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定，从而得到了广泛的应用，但相对制作复
17、杂成本高。方案二：采用 1602 液晶屏。液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA 移动通信工具等众多领域。黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文5相对而言，液晶显示器显示质量高、体积小、功耗低等特点，而且其电路设计简单，操作更加方便。因此我们选择方案二。2.3.3 传感器的选择传感器是实现测量与控制的首要环节，是检测系统的关键部件。方案一：采用热电阻温度传感器和 HOS-201 湿敏传感器。热电阻是利用导体的
18、电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50180测温。HOS-201 湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流 1V 以下，频率为 50HZ1KHZ ，测量湿度范围为 0100%RH，工作温度范围为 05
19、0，阻抗在75%RH（25）时为 1M。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时才具有良好的线性，从而有效地利用其线性特性，而且它还不具备在本设计系统中对温度-3050的要求。方案二：采用 DHT11 温湿度传感器。 DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接，因此，该产品具有品质卓
20、越、超快响应，抗干扰能力强、性价比极高等优点。综上所述，我们选择方案二来作为本系统的温湿度传感器。2.3.4 键盘模块的选择方案一：采用独立式键盘。独立式键盘，即直接用 I/O 端口线构成的单个按键电路，每个独立式按键单独占有一根 I/O 端口线，且不相互影响；独立式按键接口灵活，6结构简单，但是每个按键必须占用一根 I/O 端口线，故在按键数量较少时才采用这种结构形式。方案二：采用矩阵式键盘。矩阵式键盘通常是由若干个键按行，列排成矩阵而组成，在行列的交点处对应有一个按键，共 16 个按键，通常情况下，在按键数量较多或者输入接口资源紧张的情况下通常采用行列式键盘电路。本系统中，我们选择方案二中
21、的 16 个按键的矩阵式键盘。2.3.5 报警模块的选择方案一：采用语音芯片 ISD1420。ISD1420 为美国 ISD 公司出品的优质单片语音录放电路，它由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。该芯片具备分段录音功能,其工作电压在 4.5V5.5V 范围，使用直接电平/边缘存储技术 ,省去了 A/D、D/A 转换。其内部集成了大容量的EEPROM，不再需要扩展存储器，便于与单片机连接。ISD1420 的地址模式必须要精确计算录音时间与地址单元的换算，才能确定每段语音的起始地址，除非使用 ISD 公司生产的 ISD1425 高级语音编程拷贝机进行
22、自动分段录音并将地址读出，否则使用起来还是很麻烦的。而操作模式虽然可以不用担心语音地址的问题，但在多段录放上的操作略显繁琐，完成一个功能要进行多个管脚的操作，使用起来不是很方便。而且 ISD1420 价格昂贵，货源稀缺，虽功能强大，但不是最佳选择。方案二：采用压电式蜂鸣器。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发声器件。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成，有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.515V 直流工作电压）多
23、谐振荡器起振输出1.52.5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。因此该产品电路设计简单，操作更加方便，而且具有很高的性价比。综上所述，本设计选择方案二作为本系统的报警模块。黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文73 系统硬件设计本设计的硬件系统主要由主控模块、显示模块、温湿度采集模块、串口通信模块、键盘模块和报警模块组成。硬件电路设计见仓库温湿度检测系统整体原理图（附录图一）。3.1 主控模块本系统主控模块采用美国 Atmel 公司生产的 AT89S52 单片机作为控制核心，通过DHT11 温湿度传感器专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，把采集到的温/湿度数字信号输出到 1602
24、LCD 显示器，以显示其温/湿度值。本设计可以手动设置温度/ 湿度的上、下限值，只要有一样与设定的值不符合时，即温度/ 湿度过高或过低，则该系统会发出蜂鸣报警，并且自动启动空调设备进行去湿干燥工作，实现系统的智能化。3.1.1 单片机 AT89S52 简介单片机 AT89S52 是一种低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器 ,具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器，采用的工艺是 Atmel 公司的高密度非易失存储器技术；片上 Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器；在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应
25、用系统提供高灵活、有效的解决方案，具有价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强等特点。3.1.2 AT89S52 的标准功能AT89S52 具有 8k 字节 Flash， 256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个 16 位定时器/ 计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/ 计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止
26、。83.1.3 单片机 AT89S52 最小系统C122pC222p1211.0592MXTALS17SW-PBVCCC310ufVCCR171KP1.0/T2 1P1.1/T2EX 2P1.2 3P1.3 4P1.4 5P1.5 6P1.6 7P1.7 8RST9P3.0/RxD10 P3.1/TxD11P3.2/INT012 P3.3/INT113P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17XTAL218 XTAL119VSS20P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P
27、2.6/A14 27P2.7/A15 28PSEN29 ALE30 EA/VPP31P0.7/AD7 32P0.6/AD633P0.5/AD5 34P0.4/AD4 35P0.3/AD336P0.2/AD2 37P0.1/AD1 38P0.0/AD039VCC 40IC1AT89S52VCC1310118129147C1+1C2+4GND15C1-3 VCC16R1D1D2R2C2-5V- 6V+ 2IC3MAX232C510uFC2410uF C610uFC71uFP3.1P3.0TIOUTR1INVCC1234567891110J1D Connector 9图 3-1 AT89S52 最小
28、系统原理图AT89S52 引脚功能说明：VCC:电源GND:接地P0 口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动 8 个TTL 逻辑电平。对 P0 端口写 “1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下， P0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时，P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端
29、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，将输出电流（IIL）。此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/ 计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器 2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在 flash 编程和校验时，P1口接收低 8 位地址字节。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文9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
30、因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2 口送出高八位地址。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 MOVXRI）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，P2 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，
31、将输出电流（IIL）在 flash 编程和校验时，P3 口也接收一些控制信号。RST:复位输入。晶振工作时，RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR(地址8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接 GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接 VCC。在 flash编程期间，EA 也接收 12 伏 VPP 电压。XTAL1:振荡器反相放大器和
32、内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.1.4 单片机的控制接口AT89S52 单片机作为系统的控制核心，P0 口控制 1602 液晶显示温度和湿度值。键盘控制采用 P1 口，其中 P1.0 是温度的设置，P1.1 是湿度的设置，分别对温度与湿度的上、下限值进行设置。P2.0 是 DHT11 温湿度传感器的接线口。具体接线见温湿度控制系统整体原理图（附录图一）。3.2 显示模块液晶显示器(LCD)具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等许多其它显示器无法比拟的优点，近几年来被广泛用于单片机控制的智能仪器、仪表和低功耗电子产品中。单片机可以通过数据总线与控制信号直接采用存储
33、器访问形式、I/O 设备访问形式控制10该液晶显示模块。本设计采用 1602 液晶屏，液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，通电后就可以显示出图形、文字。在本设计中，应用 1602 显示方便且工作稳定。3.2.1 1602 液晶简介1602 字符型液晶是工业字符型液晶，能够同时显示 162 即 32 个字符（16 列 2行）。注：为了表示的方便，后文皆以 1 表示高电平，0 表示低电平。3.2.2 1602 液晶显示特性(1)单 5V 电源电压，功耗低、寿命长、可靠性高；(2)内置 192 种字符（160 个 57 点阵字符和 32 个 510 字符）；(3)具有
34、64 个字节的自定义字符 RAM，可自定义八个 58 点阵字符；(4)显示方式：STN 、半透、正显；(5)驱动方式：1/16DUTY,1/5BIAS ；(6)视角方向：6 点；(7)背光方式：底部 LED；(8)通讯方式：4 位或 8 位并口可选；(9)标准的接口特性，适配 MC51 和 M6800 系列 MPU 的操作时序。3.2.3 1602 液晶物理特性外形尺寸 803614（mm）可视范围 64.6（W）16.0（H）显示容量 16字符，2行点尺寸 0.550.75（mm）点间距 0.08（mm）表3-1 1602液晶物理特性黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文113.2.4 1602
35、 液晶管脚功能1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16 脚)，其控制原理与14脚的 LCD完全一样。管脚号 符号 功能1 VSS 电源接地（GND ）2 VDD 电源电压（+5V）3 V0 LED驱动电压（可调）4 RS寄存器选择输入端，输入MPU选择模块内部寄存器类型信号。RS=0，当MPU进行写模块操作，指向指令寄存器；当 MPU进行读模块操作，指向地址计数器；RS=1，无论MPU进行读操作还是写操作，均指向数据寄存器。5 R/W 读写控制输入端，输入MPU选择读/ 写模块操作信号。当R/W=0时进行读操作，
36、当R/W=1时进行写操作。6 E 使能信号输入端，输入MPU读/ 写模块操作使能信号。读操作时，高电平有效；写操作时，下降沿有效。7 DB0 低4位三态、向数据总线 0位（最低位）8 DB1 低4位三态、双向数据总线 1位9 DB2 低4位三态、双向数据总线 2位10 DB3 低4位三态、双向数据总线 3位11 DB4 高4位三态、双向数据总线 4位12 DB5 高4位三态、双向数据总线 5位13 DB6 高4位三态、双向数据总线 5位14 DB7 高4位三态、双向数据总线 7位（最高位）15 A 背光电源正端+5V16 K 背光电源负端 0V表3-2 1602液晶管脚功能123.2.5 16
37、02 液晶字符集1602 液晶模块内部的字符发生存储器存储 160 个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，其中，字与字母同 ASCII 码兼容。比如大写的英文字母“A”的代码是 B（41H ），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。3.2.6 1602 液晶与 AT89S52 接口电路P1.0/T2 1P1.1/T2EX 2P1.2 3P1.3 4P1.4 5P1.5 6P1.6 7P1.7 8RST9P3.0/RxD10 P3.1/TxD11P3.2/INT012 P3.3
38、/INT113P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17XTAL218 XTAL119VSS20P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28PSEN29 ALE30 EA/VPP31P0.7/AD7 32P0.6/AD633P0.5/AD5 34P0.4/AD4 35P0.3/AD336P0.2/AD2 37P0.1/AD1 38P0.0/AD039VCC 40IC1AT89S52+5P2.7P1.0P0.0P0.1P0.2GND 1
39、VCC 2VCOM 3RS 4RW 5E 6D0 7D1 8D2 9D3 10D4 11D5 12D6 13D7 14VCC 15GND 161602LCD1602LCDComponent_1VCCVCC图 3-2 1602LCD 与单片机接口电路图3.3 温湿度采集模块比较传统的模拟温度湿度传感器，和硬件设计要求在本设计中采用 DHT11 数字黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文13式温湿度传感器。3.3.1 DHT11 温湿度传感器简介DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期
40、稳定性。DHT11 传感器包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP（One Time Programable）内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，产品为 4 针单排引脚封装，连接简单方便，使其成为各类应用场合的最佳选择。3.3.2 DHT11 引脚及接口DHT11VCC 1D
41、B 2GND 3 P2.0图 3-3 DHT11 引脚及接口原理图引脚 名称 注释1 VDD 供电 35.5V DC2 DATA 串行数据，单总线3 NC 空脚，请悬空4 GND 接地，电源负极表 3-3 DHT11 引脚功能表3.4 键盘模块键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。在本设计中由于按键较多，因此选用矩阵式键盘。143.4.1 键盘控制电路本系统中键盘的作用是实现人机交互功能，通过键盘设置温度湿度的上、下限值。键盘控制电路如下图所示：图 3-4 键盘控制电路3.4.2 各功能键作用分配（1）开/关机键：主要控制硬件系统的开 /关机（2）数字设置键：S0 和 S1 分别为温度 1+和温度
42、1-，用来设置温度的下限值；S2 和 S3 分别为湿度1+和湿度 1-，用来设置湿度的下限值；S4 和 S5 分别为温度 2+和温度 2-，用来设置温度的上限值；S6 和 S7 分别为湿度 2+和湿度 2-，用来设置湿度的上限值。当传感器采集到的温度、湿度值中有一样超出所设定的区间，即温度/湿度过高或过低，则该系统会发出蜂鸣报警并启动空调系统。（3）复位键：在测温湿度过程中，若需要中断正在运行的测试状态，则按下复位键，系统重新初始化。另外，在设定仓库允许的温湿度上、下限值时，若一不小心输入错误，想重新输入，则亦可按复位键进行修改。黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文15（4）开报警键：SE 为开
43、报警键，当温 /湿度值超过设定值而报警时，则可以按该键取消报警。（5）关报警键：SF 为关报警键，用来关闭蜂鸣报警。3.5 报警模块本系统采用蜂鸣器作为报警装置，蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、电子玩具、报警器等电子产品中作发生器件。在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。3.5.1 报警电路接口图 3-5 三极管驱动的蜂鸣音报警电路3.5.2 蜂鸣器工作原理本设计采用峰鸣音报警电路，其工作过程就是把传感器采集的数据通过单片机处理后，与该参数上下限给定
44、值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为采样的正常值进行显示。在本系统中峰鸣音报警接口电路的设计采用压电式蜂鸣器，通过 AT89S52 的 1 根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需 10mA 的驱动电流，可以用一个晶体三极管驱动，如上图 3-5 所示。在图中， P2.7 接晶体管基极输入端。当 P2.7 输出高电平“1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V 电压而鸣叫；当 P2.7 输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。LS1SpeakerVCCQ12N39061KR1Res SemiP2.7163.6 串口通信模块为了对采集到的数据进一步处理
45、，需要将单片机采集的温度和湿度数据传输到上位机，利用单片机的 RXD、TXD 接口连接到 RS232 串行口接收或发送数据和指令，但是单片机的 TTL 电平和 RS232 不兼容，因此使用了 MAX232 进行电平转换，AT89S52 具有串行通讯接口(SCI),SCI 是为能与 CRT 终端及计算机等外设通讯的全双工异步系统，本系统采用 RS-232C 接口方式，传送波特率为 9600 比特。接口芯片采用 MAX232，这种芯片可以实现 TTL 电平和 RS-232C 接口电平之间的转换，也就是可以把 5V 电平表示“1”、 0V 电平表示“0”的逻辑，转换成 -315V 电平表示“1”、+
46、315V 电平表示 “0”的逻辑，从而解决了由于 PC 机的串行口是 RS-232C 标准的接口，其输入输出在电平上和采用 TTL 电平的 AT89S52 在接口时会产生电平不同的问题。因此，PC 机和 AT89S52 单片机串行通信便可以顺利进行。3.6.1 RS-232C 简介在单片机通信中，谈到串口通信，必然涉及 RS-232C。RS-232C 总线标准是美国EIA(电子工业联合会)与 BELL 公司一起开发并于 1969 年公布的通信协议，该总线是广泛使用在微机数据终端设备 DTE 和数据通信设备 DCE 之间的外部总线接口。RS 是英文“推荐标准”的缩写，232 是标志号，C 表示修
47、改的次数。RS232C 定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备 (DCE)之间的物理接口标准。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等方面的内容。在电气特性中，采用负逻辑电平表示,规定逻辑 0 电平为+5V +15V，逻辑 1 为-15V-5V15，常称之为 RS232 电平。而单片机输出的是TTL 或 COMS 电平。我们知道， TTL/COMS 电平规定逻辑 0 电平为 0V，逻辑 1 电平为+5V。显然，当 PC 机与单片机进行通信时，其接口就不能直接相连，必须经过电平转换，否则就会损坏设备。当微机配备了 RS 一 232 接口后，它不仅可以与多种仪器和外设连接，而且，通过它还可以
48、在两台微机之间进行近程和远程的通信。该总线有以下优点：（1）串行通讯成本低廉，通用性强，符合 RS 一 232 标准的串行口已成为 PC 机的标准配置；（2）通过该总线接口，可以使微机控制各种测量仪器，组成自动测试系统；（3）扩展了微机的应用领域，使个人计算机的功能得以加强；黑龙江农垦科技职业技术学院毕业论文17（5）现代信息处理系统要求电子测量、通信和微机有机结合在一起，即用测量仪表采集、检测信息，用通信网络进行传输，并通过计算机进行处理和控制；（6）RS 一 232C 的信号连接十分灵活，通过对信号线进行适当调整，即可通过MODEM 进行远程传送，也可以直接连接应于近距离传输；即可以连接成
49、主从的 DTE一 DCE 方式，也可以把两台微机连接成对等的方式。RS 一 232C 的总线可分为四类信号线，即数据总线、控制总线、定时总线和信号地线。数据线:数据传送是串行的，可工作在全双工或半双工状态。控制总线:该总线由发送控制信号、接收控制信号和设备状态信号组成，发送控制信号有 RTS 和 CTS；接收控制信号有 DDC，信号品质检测器和振铃指器。定时总线：该信号是确定数据位的中心，不向外部提供；信号地线：RS 一 232C 采用负逻辑工作，即逻辑 “l”电平为-5V 一 15V，逻辑“0”的电平为+5V 一+15V 。RS-232C 总线是以异步串口的方式工作，异步串行通信具有异步和串行两个特点。所谓串行，是指发送方和接收方之间数据信息是在单根数据线上每次传送一个二进制位。所谓异步，是指同一数据字符内的定时和顺序是严格的，而相邻两个数据字符之间的停顿时间可以长短不一。3.6.2 MAX232 简介本系统采用的是 MAXIM 公司生产的 MAX232 接口芯片，该芯片就是 MAXIM 公司专门为 P
