基于单片机的温湿度检测及显示最新版Word格式.docx

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2．２．1温湿度传感器的选择

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,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

产品为4针单排引脚封装。

连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

２.2。

2信号采集通道的选择

信号调理电路

多

路

切

换

器

采样/

保持器

A/D转换器

接口

CPU

图1多路分时的模拟量输入通道

在本设计系统中，温度输入信号为４路的模拟信号,这就需要多通道结构采用多路分时的模拟量输入通道.这种结构的模拟量通道特点为：

对ADC、Ｓ/Ｈ要求高。

处理速度慢.硬件简单，成本低.软件比较复杂。

如图1所示:

2．２。

3系统的总体框图

系统的总体设计框图如图２所示：

DHT11

温湿度

检测

多路

模式

选择

开关

单片机

串行口与LCD

报警电路

ADC0832

图2系统总体框图

本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。

（一）信号采集　由ＤHT1１温湿度传感器和多路模式选择开关组成;

（二）信号分析由A/D转换器和单片机8０C５1组成;

（三）信号处理由串行口ＬCＤ显示器和报警系统等组成.

３主要芯片简介

3．1　DHT11数字传感器

３。

1主要特性

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，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

产品为４针单排引脚封装。

３.1.2　应用领域

该DHＴ1１可以用于暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、湿度调节器及医疗等应用领域。

3．1.３引脚图

DHT11有四个引脚,３号引脚一般悬空,如图3所示。

ＤHT11的供电电压为3—5。

５Ｖ。

传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。

电源引脚（ＶDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。

建议连接线长度短于２0米时用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....感谢聆听...

图3DHT11引脚图

3．1。

4封装信息

封装图如图4所示：

图4DHT11封装图

2液晶显示器LCD1602

在日常生活中,我们对液晶显示器并不陌生。

液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。

在单片机的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种:

发光管、LＥD数码管、液晶显示器。

发光管和ＬＥD数码管比较常用，软硬件都比较简单,在前面章节已经介绍过,在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。

...感谢聆听...

在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点:

（一）显示质量高

（二）数字式接口

（三）体积小、重量轻

（四）功耗低

3.2.１液晶显示原理

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....感谢聆听...

3。

2液晶显示器的分类

液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。

除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。

如果根据驱动方式来分,可以分为静态驱动（Staｔiｃ）、单纯矩阵驱动（Siｍplｅ　Maｔｒix）和主动矩阵驱动（AｃtiveMatrix）三种。

３.２。

3液晶显示器各种图形的显示原理

首先是液晶的线段的显示。

点阵图形式液晶由M×

N个显示单元组成，假设ＬＣD显示屏有６4行，每行有１2８列,每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×

8=１28个点组成，屏上６4×

1６个显示单元与显示RＡM区1０２4字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。

例如屏的第一行的亮暗由RＡM区的000H—-00FH的16字节的内容决定,当（000Ｈ）=FFＨ时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点;

当（3FＦH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线;

当（000Ｈ）=FFＨ,（0０1H）=00H,（002Ｈ）=０0H，.．．..．（0０ＥＨ）=0０H,（00FH）＝00H时，则在屏幕的顶部显示一条由８段亮线和８条暗线组成的虚线。

这就是LCＤ显示的基本原理....感谢聆听...

其次是液晶字符的显示.用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×

8或８×

８点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的８字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”,为“1”的点亮，为“０"

的不亮。

这样一来就组成某个字符。

但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式,根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示ＲAM对应的地址，设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。

３．2。

4　LCD１60２的基本参数及引脚功能

１６０2LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD４４7８0，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别,两者尺寸差别如下图5所示：

图5LCD1602尺寸图

LCD16０２的主要技术参数：

1、显示容量：

16×

２个字符

2、芯片工作电压:

4．5—５。

5Ｖ

3、工作电流：

0mA（５。

0V）

4、模块最佳工作电压:

５.0V

5、字符尺寸：

２．9５×

４.３５（W×

H）ｍm

引脚功能说明

LＣD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如图６所示：

编号

符号

引脚说明

1

VSS

电源地

9

Ｄ２

数据

2

VDD

电源正极

1０

D3

３

VＬ

液晶显示偏压

11

D4

4

RS

数据/命令选择

12

D５

5

R/W

读/写选择

1３

D6

6

E

使能信号

14

D７

７

D0

15

BLＡ

背光源正极

8

D1

1６

BLK

背光源负极

图6引脚接口说明

图6：

引脚接口说明表

第１脚:

VSS为地电源.

第２脚:

VDD接５Ｖ正电源.

第３脚：

VＬ为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个1０K的电位器调整对比度。

第4脚：

ＲＳ为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚:

R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当ＲS和Ｒ/Ｗ共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R／W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：

E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～１4脚:

D0～D7为８位双向数据线.

第１5脚：

背光源正极。

第16脚:

背光源负极。

５LCD１602的指令说明及时序

1６02液晶模块内部的控制器共有11条控制指令,如图7所示：

序号

指令

R／W

D7

Ｄ6

Ｄ5

D２

清显示

０

１

光标返回

＊

置输入模式

I/Ｄ

S

显示开/关控制

D

Ｃ

Ｂ

光标或字符移位

S／C

R/Ｌ

*

６

置功能

DL

N

Ｆ

7

置字符发生存贮器地址

字符发生存贮器地址

置数据存贮器地址

显示数据存贮器地址

读忙标志或地址

BＦ

计数器地址

10

写数到CGRAM或DDRAM）

要写的数据内容

1１

从ＣGRＡM或DDRAＭ读数

读出的数据内容

图7控制命令表

1602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。

（说明：

1为高电平、０为低电平）

指令１：

清显示，指令码０1H，光标复位到地址00Ｈ位置。

指令2:

光标复位，光标返回到地址00Ｈ。

指令3:

光标和显示模式设置Ｉ/D:

光标移动方向,高电平右移,低电平左移S：

屏幕上所有文字是否左移或者右移。

高电平表示有效,低电平则无效.

指令4：

显示开关控制。

D:

控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：

控制光标的开与关，高电平表示有光标,低电平表示无光标B：

控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：

光标或显示移位S/C:

高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：

功能设置命令DL:

高电平时为４位总线，低电平时为8位总线N：

低电平时为单行显示,高电平时双行显示F:

低电平时显示5x7的点阵字符,高电平时显示5x10的点阵字符。

指令７：

字符发生器RＡM地址设置。

指令8：

DDRAM地址设置。

指令9：

读忙信号和光标地址BF:

为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10:

写数据。

指令11：

读数据.

3.2.6LCＤ１60２的RＡM地址映射及标准字库表

图8LCD1602内部显示地址

液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。

要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符，图８是160２的内部显示地址。

例如第二行第一个字符的地址是４0H，那么是否直接写入４0H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？

这样不行，因为写入显示地址时要求最高位Ｄ７恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是0１０0000０B（40H）+10000000B（８0H）＝1１0000０0B（Ｃ０Ｈ）....感谢聆听...

在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式,在液晶模块显示字符时光标是自动右移的,无需人工干预。

每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。

1６0２液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了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,比如大写的英文字母“A”的代码是01０00０01B（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”。

3．2．7硬件原理图

图9硬件原理图

1６02液晶显示模块可以和单片机AT89C51直接接口，电路如图９所示：

3.3单片机8９C51

为了设计此系统，我们采用了80C51单片机作为控制芯片。

８9C5１是MCS－51系列单片机中CHMOS工艺的一个典型品种　；

其它厂商以895１为基核开发出的CMＯS工艺单片机产品统称为89C5１系列。

该系列单片机是采用高性能的静态89C５1设计由先进CMOＳ工艺制造并带有非易失性Fｌaｓh程序存储器全部支持１２时钟和6时钟操作Ｐ8９C５1X2和P89Ｃ52Ｘ2/54X２/58X2分别包含１２８字节和25６字节RＡM　３2条I/O口线3个16位定时/计数器6输入4优先级嵌套中断结构1个串行Ｉ/O口可用于多机通信Ｉ／O扩展或全双工UＡＲT以及片内振荡器和时钟电路。

此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围,频率可降至0。

可实现两个由软件选择的节电模式，空闲模式和掉电模式，空闲模式冻结CPU但RAM定时器,串口和中断系统仍然工作,掉电模式保存RAＭ的内容，但是冻结振荡器导致所有其它的片内功能停止工作.由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据,运行可从时钟停止处恢复....感谢聆听...

３．3.18９Ｃ５1的基本结构

89C５1的微处理器（CPU）;

运算器;

累加器ＡCC；

寄存器B；

程序状态字寄存器ＰSW;

控制器；

程序计数器PC；

指令寄存器ＩＲ;

定时与控制逻辑;

89C5１的片内存储器；

内部RＯM容量4K字节；

内部RAM容量128字节;

89C51的Ｉ／Ｏ口及功能单元；

四个8位的并行口，即P０~P3。

它们均为双向口，既可作为输入，又可作为输出.每个口各有８条I/O线；

有一个全双工的串行口（利用P3口的两个引脚P3．0和P３.1）;

有２个1６位的定时/计数器　;

有1套完善的中断系统;

89C51的特殊功能寄存器（SFＲ）；

低功耗的闲置和掉电模式;

片内振荡器和时钟电路;

３.3.289C51的引脚图

89C５1的引脚图如图10所示：

图1089C51引脚图

8９Ｃ51的制作工艺为ＣMOS，采用４0管脚双列直插DIP封装,引脚说明如下：

VCC:

供电电压。

GND：

接地。

Ｐ0口:

P0口为一个８位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流.当P１口的管脚第一次写１时，被定义为高阻输入。

P０能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，Ｐ０口作为原码输入口,当ＦＩASＨ进行校验时,P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

Ｐ1口：

Ｐ1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向Ｉ/O口,P１口缓冲器能接收输出４ＴＴL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在ＦＬASH编程和校验时,P１口作为第八位地址接收。

P2口:

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收,输出４个TTL门电流，当P2口被写“１”时,其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入.并因此作为输入时,Ｐ２口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

Ｐ2口在FLAＳH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口:

Ｐ３口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/Ｏ口,可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1"

后,它们被内部上拉为高电平，并用作输入.作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流（ＩLL）这是由于上拉的缘故.

P3口也可作为ＡT8９C51的一些特殊功能口，如下所示：

P３.０　RXD（串行输入口）;

P3。

１TXＤ（串行输出口）；

2／INＴ0（外部中断０）;

P3.3　／INT1（外部中断１）；

P３。

４　T0（记时器０外部输入）；

P３．5Ｔ1（记时器1外部输入）;

P3.6　/ＷＲ（外部数据存储器写选通）;

7/ＲＤ（外部数据存储器读选通）；

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST:

复位输入。

当振荡器复位器件时,要保持RＳT脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PRＯＧ:

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在ＦLAＳH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，AＬE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/６。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是:

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ＡＬE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ＡＬE只有在执行ＭＯVX，MOVC指令是AＬE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ＡLE禁止，置位无效。

/PSEN:

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/ＰSEN信号将不出现。

/ＥＡ/VPＰ:

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（０00０H－ＦＦＦFH）,不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EＡ将内部锁定为REＳET;

当/ＥA端保持高电平时,此间内部程序存储器。

在FLＡＳＨ编程期间，此引脚也用于施加1２V编程电源（VPＰ）。

XTAL1:

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

ＸTAＬ2：

来自反向振荡器的输出。

３．3.３89C5１的存储器配置

图1189C51存储器配置

89Ｃ51的存储器配置如图1１所示：

对于程序存储器,与ROM密切相关的两个引脚是地址锁存允许信号端和外部程序存储器允许输出信号端。

当ROM容量不够时,尽量选择高容量存储器空间的单片机,如89C5２,89C54,8９Ｃ58等，应避免外扩程序存储器，因为会增加硬件负担，通过１６位PＣ寻址，最大可寻址６4kB地址空间。

数据存储器用于存放运算中间的结果、数据暂存、缓冲、标志位、待测程序等功能.片内的１28B的RAM地址为00H~7FH，供用户做RAM用,但是在这中间的前32单元,00H~1FH即引用地址寻址做用户RAＭ用，常常做工作寄存器区，分做四组，每组由８个单元组成通用寄存器R０～Ｒ7，任何时候都由其中一组作为当前工作寄存器，通过RS0,ＲＳ1的内容来决定选择哪一个工作寄存器。

低128字节中的２０H~２ＦH共1６字节可用位寻址方式访问各位，共1２8个位地址，30Ｈ～７FＨ共80个单元为用户RAＭ区,作堆栈或数据缓冲用，片内ＲAM不够用时,须扩展片外数据存储器.此时单片机通过P2口和P0口选出６位地址，使用AＬＥ作低8位的锁存信号，再由P0口写入或读出数据。

写时用

读时用

做外部数据存储器的选通信号。

3.3.489C51的工作模式

89C５1有四种工作模式：

模式０，模式1,模式２，模式3。

模式0：

选择定时器的高8位和低5位组成一个13位定时器/计数器。

ＴＬ低５位溢出时向TH进位，ＴH溢出时向中断标志位TF进位,并申请中断.

定时时间t=（213－初值）×

振荡周期×

１2；

计数长度位２13＝８19２个外部脉冲.

模式1：

与模式０的唯一差别是寄存器TH和TL以全部１6位参与操作。

定时时间t=（216－初值）×

12;

计数长度位216=6５536个外部脉冲。

模式2：

把ＴL0和TL1配置成一个自动重装载的8位定时器/计数器。

TＬ用作８位计数器，TＨ用以保存初值。

ＴＬ计数溢出时不仅使TＦ0置１，而且还自动将TＨ中的内容重新装载到ＴL中。

定时时间t=（28-初值）×

１２;

计数长度位28＝２5６个外部脉冲。

模式3:

对Ｔ0和T1不大相同。

若设T0位模式3，TL0和TH0被分为两个相互独立的8位计数器。

TＬ０为8位计数器，功能与模式0和模式1相同,可定时可计数。

ＴH0仅用作简单的内部定时功能，它占用了定时器Ｔ1的控制位ＴＲ1和中断标志位ＴF1，启动和关闭仅受