毕业设计（论文）-基于单片机的温湿度控制系统.doc

基于单片机的温湿度控制系统TemperatureandhumiditycontrolsystembasedonMCU20122012届届电气工程电气工程系系专专业业电子信息工程电子信息工程学学号号学生姓名学生姓名指导教师指导教师完成日期完成日期20122012年年55月月2525日日毕业设计成绩单毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业电子信息工程毕业设计题目基于单片机的温湿度控制系统指导教师姓名指导教师职称评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任)签字：年月日毕业设计任务书毕业设计任务书题目基于单片机的温湿度控制系统设计学生姓名学号班级专业电子信息工程承担指导任务单位石家庄铁道大学四方学院导师姓名李磊导师职称一、主要内容以STC89系列单片机为核心，通过传感器测试实验室温湿度进而启动设备调整实验室温湿度以达到舒适的环境。二、基本要求1、以单片机为核心设计整个系统。2、实现传感器采集的温湿度数据传输到单片机中进行数据分析处理，并启动相应设备来调整实验室温湿度。3、使用KeilC编程实现相关逻辑控制。4、电路原理图设计，protel印刷电路图设计。三、主要技术指标1、电压直流5V，工作电流小于500mA。2、完成主要功能3、电路原理图4、使用说明书撰写5、论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。四、应收集的资料及参考文献C语言开发关于STC89系列相关单片机开发文档。相关传感和显示器件使用手册和接口电路电机驱动模块。五、进度计划2011年2月下旬。单片机开发集训，单片机工程实习2011年3月10日。资料收集，文献阅读2011年3月20日，系统设计，电路实现2011年4月15日，程序逻辑开发以及编译烧录2011年5月10日，系统统调完成2011年5月15日，论文撰写2011年6月10日，答辩准备，ppt设计2011年6月15日，答辩教研室主任签字时间毕业设计开题报告毕业设计开题报告题目基于单片机的温湿度控制系统学生姓名学号班级专业电气工程系研究背景温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。二、国内外研究现状（1）温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器)在20世纪90年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、AD转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，温度计也越来越智能化。（2）湿度传感器湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。湿度传感器主要分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片上涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附在感湿材料上后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。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。国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。现在国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化锂和金属氧化物。三、研究方案首先明了了设计思路以后，着手硬件电路设计。采用学校统一发放的STC89C52单片机学习板做为课题设计的主控模块。实现围绕着单片机的各个元器件正常工作并且实现所要的功能。温湿度传感器不在使用分开使用。而是采用DHT11数字温湿度一体传感器进型温湿度的测量。一方面在简化了设计流程的同时增加的系统的稳定性；另一方面为降低了设计的成本消耗。借鉴前人经验，传感器使用方法，用字符液晶显示可实现系统设计。主要内容有：学习强化单片机知识掌握智能温湿度检测系统，提出硬件电路设计方案画出原理图编写单片机控制软件完成系统整体功能调试设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要由电源电路、主控制器和显示电路等构成。其中单片机是核心部分负责对温度信号进行接收、检验并传输处理。四、预期结果1.人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据用户需求实现控制并且通过显示器显示。2.能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。3.通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（蜂鸣器提示音）进行报警，并通过外界人为的采取相应的方案。来改变温湿度至所需状态4.能够一改以前靠人力控制温湿度的状况、彻底的做到温湿度检测和控制的智能化。从而大大提高系统的方便性以及稳定性。指导教师签字时间年月日摘要温湿度控制已成为当今社会研究的热门项目。是工农业生产过程中必须考虑的因素。作为最常见的被控参数。温度和湿度已经不再是相互独立的物理量，而应在系统中综合考虑。广泛应用于实验室、大棚、花圃、粮仓乃至土壤等各个领域。而传统的温湿度控制则利用湿度表、毛发湿度表、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库房进行通风、降温、去湿等操作。这种人工测试方法费时费力，效率低。切随机性较大。误差大。因此就需要一种造价低廉、使用方便且计算精确的温湿度控制仪器。利用单片机对温、湿度控制，具有控温、湿精度高、功能强、体积小、价格低，简单灵活等优点，很好的满足了工艺要求。本文通过使用STC89C52单片机、DHT11传感器模块、1602液晶显示屏模块以及报警模块。简单明了的实现的可提要求。DHT11数字温湿度传感器把采集到的温湿度数据传给单片机。经过单片机的处理。准确的显示到液晶屏上。并对温湿度设置上下限。越限报警。关键词：单片机DHT11传感器1602液晶显示屏STC89C52报警AbstractThetemperatureandhumiditycontrolhasbecomeapopularprojectintodayssocialstudies.Istheindustryandagricultureproductionprocessmustconsiderthefactors.Asthemostcommonisaccusedofparameters.Temperatureandhumidityisnolongerisindependentofeachotherphysicalquantitiesandinthesystemshouldbeconsidered.Widelyusedinlaboratoryawningflowerbedgranariesandsoilandotherfields.Whilethetraditionaltemperatureandhumiditycontrolisuseofhumiditytablehairhumiditytabledoublemetaltypegaugeandhumiditydipsticktestequipment.Throughtheartificialtesting.Notinconitywiththerequirementsofthetemperatureandhumiditysupplycoolingventilationtowetoperation.Thisartificialtestingtime-consumingtheefficiencyislow.Cutlargerandomness.Error.Hencetheneedforacheapandeasytouseandthecalculatingaccuratetemperatureandhumiditycontrolinstruments.Usingsinglechipmicrocomputertocontroltemperatureandhumiditytemperaturecontrolwetwithhighprecisionandstrongfunctionsmallvolumelowpriceadvantagessuchassimplenimblemeetthetechnologicalrequirements.ThisarticlethroughtheuseofSTC89C52microcontrollerDHT11sensormodule1602LCDscreenmoduleandalarmmodule.Simpleandclearimplementationcanbeasked.DHT11digitaltemperatureandhumiditysensorstotheacquisitionoftemperatureandhumiditydatatothemicrocontroller.Theprocessingofsinglechip.AccuratedisplayedontheLCDpanel.Andthetemperatureandhumidityonthesetlimit.Thelimitalarm.Keywords:SinglechipDHT11sensor1602LCDscreenSTC89C52AlarI目录第1章绪论11.1课题研究的背景11.2课题研究的意义11.3课题研究的主要内容21.4课题研究的工作原理2第2章系统总体方案设计32.1功能要求32.2设计思路32.3方案选择32.3.1传感器选择方案32.3.2显示器选择方案42.3.3单片机主芯片选择方案42.4总体设计框图5第3章系统硬件设计73.1概述73.2主控模块设计73.2.1STC89C52芯片的简介73.2.2主控模块电路原理图103.3DHT11传感器模块设计103.3.1DHT11传感器简介103.3.2DHT11传感器模块电路设计143.41602液晶显示模块设计153.4.11602液晶显示屏简介153.4.21602液晶显示模块电路原理图183.5报警模块193.5.1蜂鸣器介绍193.5.2蜂鸣器工作原理19第4章系统软件设计204.11602液晶显示模块设计214.2传感器模块设计23第5章系统分析与调试25第6章结论与展望27致谢29附录30附录A外文资料30附录B硬件原理图38II附录C程序清单39石家庄铁道大学四方学院毕业设计1第1章绪论1.1课题研究的背景温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。1.2课题研究的意义8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实力也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习掌握，性价比高。使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以即时精确的反应温室内的温度以及适度的变化。完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度。在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适宜的环境。对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必须在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，能够满足温湿度的控制要求。石家庄铁道大学四方学院毕业设计21.3课题研究的主要内容本系统所要完成的任务是：1.3.1人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需求由键盘输入并通过显示器显示。1.3.2能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。1.3.3通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（警报提示音提示音）进行报警，并采取相应的方案。1.3.4能够根据环境在不同时间段内对温湿度的不同要求，用户可随机人为的更改温度及湿度值，以满足用户不同的需求。1.4课题研究的工作原理该电路的最关键部分是关于温度和湿度的采集以及检测、显示。主控电路芯片采用学校统一制作的STC89C52单片机学习板。STC单片机执行指令的速度很快，对工作环境的要求比较低；传感器模块我选择了DHT11数字温湿度传感器。告别了以前的单独测量温度以及湿度的方式，更简洁，更方便。连接好外围电路。通过DHT11准确的检测出当前环境下的温湿度，并且将所测数据交给STC单片机进行分析和处理。再将所得数据有单片机发送给HJ1602A液晶屏。成功完成显示。控制模块采用蜂鸣器报警方式。预先设置好所需温度和湿度的限值（一个上限一个下限），将蜂鸣器接入电路。通过温度和湿度的上下限值控制蜂鸣器的报警。若逾越限值，实现蜂鸣器鸣响。但是需要注意的是温度超标和湿度超标需设置两种不同的鸣响方式，用来加以区别（温度越限以及湿度越限蜂鸣器的领翔方式必须不一样）。提醒工作人员此时温度湿度数据出现异常、需及时调整，及时启用升温器、加湿器、降温风扇以及喷雾器来有效的调整实验室内温湿度。从而简单实现了控制。总体来说，本次设计主要涉及了温湿度的测量以及实现简单控制。硬件方面有四个模块，即传感器模块、STC80C52单片机主控模块、LCD1602液晶显示模块以及报警模块，从硬件制作方面。也相对简便。原理清晰、连线方便，不需要额外的焊接等技术。给硬件的制作带来了极大的便捷。石家庄铁道大学四方学院毕业设计3第2章系统总体方案设计2.1功能要求1、通过数字温湿度传感器DHT11采集温湿度数据，即时传输给单片机；2、单片机将收到的信号进行分析和处理，将采集到时温湿度实时数据送给1602液晶显示屏；3、通过1602LCD液晶屏完成温湿度的数据显示；4、给定温度湿度上下限数值，设置不同的温湿度，接入蜂鸣器，实现越限报警；2.2设计思路电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路，控制DHT11传感器采集的温湿度的转换，控制1602液晶屏的显示，以及蜂鸣器的报警。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。而1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。因此不需要手动焊接等复杂的过程。具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。并且接入蜂鸣器。设置温度的上下限值。实现越限报警。2.3方案选择2.3.1传感器选择方案方案一：选用DS18B20温度传感器作为温度检测模块。DS18B20是一线式数字温度传感器。具有独特的单线式接口方式。测量范围在55125，1085，误差范围在-+0.5。最高精度可达0.0625。HS1101是电容式湿度传感器。可测量相对湿度范围在0%100%RH。误差为-+2%RH。方案二：选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHT11是一款集成型的数字石家庄铁道大学四方学院毕业设计4温湿度一体传感器。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。测量范围20%90%RH，050。测温精度为-+2，测湿精度为-+5%RH。完全符合本次毕业设计的要求。经上述分析，方案一虽然精度更精确。却稍显复杂。方案二即便不能实现方案一的高精度测量。却也能满足设计要求。且简便易行。可靠稳定。具有超高的性价比。故选择方案二。2.3.2显示器选择方案方案一：采用12864液晶显示屏。液晶显示模块是12864点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。方案二：采用HJ1602液晶显示屏。HJ1602A是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）。1602只能显示字母、数字和符号能显示162个字符，但寄存器不止32个，有一些显示效果，如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等，显示效果简单。总结：在编程使用方面，两者难度差不多，原理差不多，都是写指令、写地址、写数据等等。当然12864液晶屏显示更全面、字符更多。相比于1602液晶屏、12864能更形象具体的实现显示功能。不过1602液晶屏也能实现设计的要求。网上买比较廉价，最低的六块钱左右。而12864液晶显示屏最便宜的也要四十块钱。从造价方面考虑，当然是价格低廉的优先。而HJ1602A就是最好的选择。2.3.3单片机主芯片选择方案方案一：AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS型8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动成果。再者，AT89C51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序石家庄铁道大学四方学院毕业设计5长度小于4K，四个IO口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需lOms。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。PO口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读写操作。方案二：STC89C51系列单片机的指令系统和AT89C51系列的完全兼容，但实际操作起来却存在很多问题：（1）AT89C51不带ISP下载，要用下载器才行，STC89C52可以用你的USB转串口下载，下载软件可以到STC厂家网上去下。（2）STC单片机执行指令的速度很快，大约是AT的3-30倍，尽管快是好事，但这样一来，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些对时序有严格要求的模块，用STC时注意得加长延时，大约是AT的1030倍就差不多，这一点自己调试就知道了。（3）STC单片机对工作环境的要求比较低，电压低于5伏时仍然正常工作，甚至3伏到4伏之间都还可以工作，然而这样的环境下AT肯定不行了，所以当一个系统用STC单片机好用，但用AT的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机的供电是否正常。比较这两种方案，由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C语言程序设计，综合考虑单片机的各部分资源和作为学生能够获得的资源，经过对比此次设计要求，我选择用STC系列芯片完成。而且学校也提供了相应的硬件操作平台，实际操作起来比较方便，故STC为更合理的选择。2.4总体设计框图按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的然础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图2-1所示。P2.0STC89C52主控模块P2.2P2.4P0.7DHT11传感器模块1602字符液晶模块报警模块传感器与之相连1602字符液晶与之相连石家庄铁道大学四方学院毕业设计6从图中可以看出，系统有微处理器模块、1602字符液晶显示模块、DHT11传感器模块和报警模块组成。在方案设计中，遵循简洁至上的原则，因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。该设计以STC89C51系列单片机为控制核心，实现温湿度采集及显示的基本功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设计法，分步的设计各个单元功能模块，系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。石家庄铁道大学四方学院毕业设计7第3章系统硬件设计3.1概述此次的毕业设计主要由4个大的模块构成，分别是主控模块、传感器模块、LCD液晶显示模块及报警模块，其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指STC89C52芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要；报警模块主要指将蜂鸣器接入单片机电路。通过对时时温度的检测，并给定所需要的温度区间，即给定上下限值，实现越限报警；传感器模块用于实验室实时温湿度的检测、由于DHT11的数字一体性，集成了模数转换等模块。直接接单片机即可。LCD液晶显示模块同样接入单片机，完成对单片机处理后的数据进行显示。3.2主控模块设计3.2.1STC89C52芯片的简介功能特性：STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。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STC89C52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，如图3-1所示。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位IO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。主要性能：与MCS51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程IO口线、三个16位定时器计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。石家庄铁道大学四方学院毕业设计8图3-1STC89C52芯片管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向IO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IO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IO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。石家庄铁道大学四方学院毕业设计9P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO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STC89C52的一些特殊功能口，如下表所示：管脚备选功能:表3-1P3口的第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（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。ALEPROG：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16。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。EAVPP：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。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应石家庄铁道大学四方学院毕业设计10不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。3.2.2主控模块电路原理图单片机主程序模块通过对DHT11传感器采集到信号的读取，将得到的数据信号进行分析和处理，再将处理后的信号发送给1602液晶显示模块。完成信息的接收与发送。并且连接蜂鸣器。控制报警系统。如图3-2所示。图3-2STC89C52模块电路原理图3.3DHT11传感器模块设计3.3.1DHT11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。校石家庄铁道大学四方学院毕业设计11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。DHT11传感器实物图如下3-3所示：图3-3DHT11传感器实物图（1）引脚介绍：Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为35.5V。Pin2：（DATA），串行数据，单总线。Pin3:（NC），空脚，请悬浮。Pin4（VDD），接地端，电源负极。（2）接口说明：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。石家庄铁道大学四方学院毕业设计12图3-4DHT11典型应用电路（3）数据帧的描述：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一次通讯时间4ms左右数据分小数部分和整数部分具体格式在下面说明当前小数部分用于以后扩展现读出为零.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+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。（4）电气特性：VDD=5V，T=25，除非特殊标注表3-2DHT11的电气特性参数条件Mintypmax单位供电DC355.5V测量0.52.5mA平均0.21mA供电电流待机100150uA采样周期秒1次注:采样周期间隔不得低于1秒钟。（5）时序描述：用户MCU发送一次开始信号后DHT11从低功耗模式转换到高速模式等待主机开始信号结束后DHT11发送响应信号送出40bit的数据并触发一次信号采集用户可选择读取部分数据.从模式下DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集如果没有接收到主机发送开始信号DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到石家庄铁道大学四方学院毕业设计13低速模式。通讯过程如下图3-5所示：图3-5总线空闲状态为高电平主机把总线拉低等待DHT11响应主机把总线拉低必须大于18毫秒保证DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机的开始信号后等待主机开始信号结束然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后延时等待20-40us后读取DHT11的响应信号主机发送开始信号后可以切换到输入模式或者输出高电平均可总线由上拉电阻拉高。图3-6总线为低电平说明DHT11发送响应信号DHT11发送响应信号后再把总线拉高80us准备发送数据每一bit数据都以50us低电平时隙开始高电平的长短定了数据位是0还是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平则DHT11没有响应请检查线路是否连接正常.当最后一bit数据传送完毕后，DHT11拉低总线50us随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字0信号表示方法如下图3-7所示：石家庄铁道大学四方学院毕业设计14图3-7数字1信号表示方法如下图3-8所示图3-83.3.2DHT11传感器模块电路设计DHT11传感器连接STC89C51系列单片机相对比较简单。单片机的P2.0口用来发收串行数据，即数据口。连接传感器的Pin2（单总线，串行数据）。由于测量范围电路小于20米，建议加一个5K的上拉电阻，因此在传感器的Pin2口与电源之间连接一个5K电阻。而传感器的电源端口Pin1和Pin4分别接单片机的VDD和GND端。石家庄铁道大学四方学院毕业设计15传感器的第三脚悬浮放置。DHT11传感器原件的电路原理图如下3-9所示：图3-9DHT11电路原理图3.41602液晶显示模块设计3.4.11602液晶显示屏简介HJ1602A是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）。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：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电石家庄铁道大学四方学院毕业设计16量比其它显示器要少得多。字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式L