【《农业大棚温湿度监测系统的硬件设计分析案例》5700字】

第第[10]，大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。图STYLEREF1\s3-6DHT11典型连接图（2）引脚说明：Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为3-5.5VADDINNE.Ref.{CBDCF006-FCF4-431A-91FC-6536CA90CE26}[8]。Pin2：（DATA），串行数据，单总线。Pin3：（NC），空脚，悬浮。Pin4：（VDD），接地端，电源负极。1.1.3DHT11模块电路图DHT11的模块电路图如下图所示：图STYLEREF1\s3-7DHT11模块连接图1.4液晶显示电路1.4.1LCD1602液晶显示器简介液晶数字显示器是一种性能良好的显示装置，不仅具有体积小、容易观察，还具有成本低、功耗少、信息量大等特征。在便携式计算机产品领域内得到了广泛推广和应用。本系统使用的LCD1602液晶显示器是被社会各界广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它是主要由字符型液晶显示屏（LCD）、电阻、驱动电路、结构器件和电容元件等共同集装在PCB板上而构成，是一款具有较高性价比的液晶显示器，它总共可以同时显示2行标准字符，每行总共可以有16个字符ADDINNE.Ref.{094CBF89-F1EC-47B4-A846-9828429B2886}[9]。可方便地同时显示各种英文字母等。如果我们所需要的是想在一个屏幕上能够显示简单的一个中文简体汉字，只能靠一种量身订制个性化的显示方法做出来才能达到这一切的要求。在现代无线通讯通信系统，智能化地显示操作也在仪表和其他移动办公设备的现代移动办公自动化中被广泛地投入使用，主要的应用功能之一作用就是同时显示出字符，因而被当时人们广泛称为“字符型显示装置”。子数码模块提取软件由于无法直接手动提取子数码模块的汉字数据5×8点阵，可以简单地手动将这些汉字由一个数码模中直接提取显示出来。然后将通过采集数据得来的简体中文子系统模块中的数据直接存储于一个液晶显示存储器中。1.4.2LCD1602液晶显示模块电路液晶显示模块的电路连接图如图所示。第一引脚和第二引脚分别连接到电路的GND和VCC。第三个引脚通过10k电位器接地。第四个引脚是LCD寄存器控制引脚，连接到MCU的P12引脚。第五个引脚是LCD的读写控制引脚，连接到MCU的P13引脚。第六个引脚是LCD的使能引脚，连接到MCU的P14引脚。第7~14针为LCD数据/地址的8位总线，连接到MCU的P0端口。最后，第15和第16个引脚是LCD背光电源引脚，直接连接到系统VCC和GND。图3-8液晶显示模块电路设计图仿真电路图：图3-9仿真电路图1.5HC-05嵌入式蓝牙串口通讯模块HC-05嵌入式蓝牙串口通信模组是一款主从一体的蓝牙模块。同时具备两种不同的模式：指令与应答的模式和自手动相连的操作模板，在手动相连操作模式下模块也可以区分为主(Master)、从(Slave)和回环(Loopback)三种主要工作角色[10]。当系统达到手动连续工作状态时，会自动按照预先设置的方法连接的数据传输；在系统具有命令的模式时能使用下面的AT指示，使用者也可以直接对模块发出指示命令各种AT命令，为模块设定管理参数并发出管理命令。模块工作状态的动态变化可以根据控制模块外围电容(PIO11)的输入电平来改变。蓝牙模块与单片机的P1.0口和P1.1口串行通讯。蓝牙模块的电路原理图如下所示：图3-10蓝牙模块电路原理图1.6声光报警模块1.6.1蜂鸣器蜂鸣器是一种在一定情况下能发出声音的电子装置，原理与继电器相同。通电的电磁铁使振膜振动，产生音频信号，然后发出声音，起到提示或报警的作用，同时，可根据设计和使用的不同，发出各种不同的声音。蜂鸣器主要类型有两种：低温高压电磁蜂鸣器和低温高压电磁振动蜂鸣器。压电驱动蜂鸣器主要产品包括多谐压电振荡器，压电驱动蜂鸣器，阻抗驱动匹配器，谐振盒及仪器壳体等主要部件。接通低压电源后，多谐波的振荡器就有机会自动开始快速振动。电磁共振蜂鸣器一般是由电磁振荡器、电磁共振线圈、磁铁、振膜及其金属壳体等主要部件所结合组成。接通声波电源后，振荡器驱动产生的一个声波磁场信号饱和电流将经由一个小型电磁驱动线圈而达到产生的声波磁场。振动线圈薄膜指的是在强弱电磁振动线圈与弱电磁体之间的相互作用下正在进行一个具有周期性的电磁振动。本文的工程设计主要选择了电磁式超声蜂鸣器。另外，有源蜂鸣器与无源蜂鸣器是不一样的，存在一些差异。注意这里的“源”不是指电源，而是指冲击源。即主动式蜂鸣器内部设置了一个相应的冲击源，只要蜂鸣器接通了电源，就可以发出响声，而被动式内部并没有任何振动源，所以若直流电信号无法使其进行通话，必须采用2k-5k方波进行驱动。这种设计采取了主动式的蜂鸣器。本次设计中所选用的三极管类型被命名为PNP晶体管s8550，选用的蜂鸣器是属于有源蜂鸣器，MCU无需连续向蜂鸣器发送一个高(或者低)电平进行驱动，只需输出一个高(或者低)电平即可，大大简化了对单片机编译程序的操作。蜂鸣器电路如图所示。图3-11蜂鸣器电路图1.6.2灯光提示电路LightEmittingDiode简称LED，也就是我们平常所说的感光二极管。其本质是一个能够将电能转变为可看到光的固态的电导原件。目前中国已成为全球第一大照明家电的国家，随着科学技术的不断深入和进步，新兴建筑材料（氮化物结晶和荧光性粉）的确切应用，能够发出不同的颜色的LED技术也取得了新的突破，其发光效率与以前相比也已经提升了将近千倍。在颜色方面也已达到了可见光波的全部颜色。而当中最为关键的就是超高亮率白光LED的问世，也使得LED领域穿越至更高效的灯具灯光市场变为现实可能。曾人们认为，高光LED将会是人们继爱迪生创造白炽灯管以后，最宏伟的发明创造之一。本设计也使用了LED指示灯的各种参数报警状态。电路图如下图所示：图3-12灯光提示电路1.7按键输入模块我们与单片机之间的交流与联系，主要是通过键盘设备来完成的。从对系统中监测和软件设计工作的一个重要角度出发，如果仅仅是简单地完成对键盘的扫描，这样虽然可以直接读取出当前某一个时间点的键盘运行状态，但是这样就无法实现达到预期目标。如果类似的这些问题都不能得到有效且精准地解决，我们在操作按键的时候就可能会很容易地引起两个主要问题：系统运行失控以及操作有误。单片机独立式键盘和矩阵式键盘被广泛地应用在各种不同种类的单片机上。他们各自的特点也是不同的且相当突出，独立式键盘因为其硬件和电路相对容易理解，所以一般比较适合在要求较为简单的电路和软件中应用；这两种按键电路有很大的差异，首先是硬件和电路，它的结构比传统的独立式按键电路复杂得多，而且程序算法都相对比较繁琐，但它在端口资源的节省上却占有很大优势，所以它和多按键电路相互搭档更容易发挥最大的作用。另外一项功能是通过消除使用该按键时会出现的“毛刺”。我们使用单片机来按键的时间通常远远超出了这个时间，所以等到了单片机能够监测得到所有按键的动静后，再延时一定的时间才能做出判断此电平还是继续保持原来的状态，如果只有那些是则被称为有效的按键。图3-13按键输入电路1.8A/D转换ADC0832的封装机管脚如图所示：图3-14A/D转换器封装机管脚由于粉尘传感器没有自带A/D转换模块，所以特意增加一个ADC0832将粉尘传感器测得的信号转换为数字信号显示在LCD1602上以便观察。1.9粉尘传感器通过查阅粉尘传感器GP2Y1010AU的规划书，对管脚的描述如图所示：图3-15粉尘传感器GP2Y1010AU的管脚1.10系统成品展示1.10.1Proteus的应用及仿真图Proteus是一个属于世界著名的主机EDA仿真工具(主机仿真模拟软件)。它被大家广泛的认为可能是近代以来比较优良的一种用于快捷仿真各种小型单片式电机和外围控制元件的通用工具ADDINNE.Ref.{CFC7AD7D-D1F8-4212-89E6-994326BC7E93}[10]。从基本的硬件原理示意图布局和示意图、代码设计调试再到利用单片机与外围集成电路的人机协同工作仿真，一个按键完成切换至PCB软件设计，真正真的做到了从基本的硬件概念设计中再到软件产品的完全一体设计。是目前为止全球最大范围内唯一将这个数字化应用电路仿真模型软件、PCB仿真设计模型软件和其他数字化应用虚拟电器建模电路仿真模型软件三位一体二合一的仿真设计模型技术软件应用开发平台。在多种语言并行编译器的技术支持方面，它也已经可以同时支持IAR、Keil和MATLAB等多种语言的并行编译。它被广泛认为已经是目前比较优良的对外围仿真元件单片式电机和其他外围仿真元件系统进行编程控制的通用工具。虽然目前国内的