基于单片机的温湿度监控系统本科生毕业设计(4)

2019-04-15 23:34

RESET(9脚),复位信号输入端,复位/掉电时内部RAM的备用电源输入端。

ALE(30脚),地址锁存允许/编程脉冲输入,用ALE锁存从P0口输出的低8位地址。在对片内EPROM编程时,编程脉冲由此输入。

PSEN(29脚),外部程序存储器读选通信号,低电平有效。

EA(31脚),访问外部存储器允许/编程电压输入。EA为高电平时,访问

内部存 储器;低电平时,访问外部存储器。

④ 多功能I/O口引脚

8051单片机设有4个双向I/O口(P0、P1、P2、P3),每一组I/O口线都可以独立地用作输入或输出口,其中:

P0口(32~39脚)——双向口(三态),可作为输入/输出口,可驱动8个LSTTL门电路。实际应用中常作为分时使用的地址/数据总线口,对外部程序或数据存储器寻址时低8位地址与数据总线分时使用P0口:先送低8位地址信号到P0口,由地址锁存信号ALE的下降沿将地址信号锁存到地址锁存器后,再作为数据总线的口线对数据进行输入或输出。

用作 可作 每一

P1口(1~8脚)——准双向口(三态),可驱动4个LSTTL门电路。输入线时,口锁存器必须由单片机先写入“1”,每一位都可编程为

线。

P2口(21~28)——准双向口(三态),可驱动4个LSTTL门电路。为输入/输出口,实际应用中一般作为地址总线的高8位,与P0口

位地址总线,用于对外部存储器的接口电路进行寻址。

P3口(10~17脚)——准双向口(三态),可驱动4个LSTTL门电功能口,作为第一功能使用时,与P1口一样;作为第二功能使用时,

位都有特定用途,其特殊用途如表3.1所示:

表3.1 P3口第二用途

输入或输出

一起组成16 路。双

端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD 注 释 串行口数据接收端 串行口数据发送端 外中断请求0 外中断请求1 定时/计数器0外部计数信号输入 定时/计数器1外部计数信号输入 外部RAM写选通信号输出 外部RAM读选通信号输出

3.2.2 最小系统电路

STC89C52的最小系统如图3-3所示,整个最小系统由三个部分组成,晶振电路部分、复位电路部分、电源电路等三个部分组成。

晶振电路包括2个30pF的电容C2和C3,以及12M的晶振X1。电容的作用在这里是起振作用,帮助晶振更容易的起振,取值范围是15-33pF。晶振的取值也可以是24M,晶振的取值越高,单片机的执行速度越快。在进行电路设计的时候,晶振部分越靠近单片机越好。

单片机复位电路就好比电脑的重启部分,当电脑在使用中出现死机,按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样,当单片机系统在运行中,受到环境干扰出现程序跑飞的时候,按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

复位电路由10uF的极性电容C1和10K的电阻R4构成。利用电容电压不能突变的性质,可以知道,当系统一上电,RESET脚将会出现高电平,并且这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RESET脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。

在电路图中,电容的的大小是10uF,电阻的大小是10k。所以根据公式,可以算出电容充电到电源电压的0.7倍(单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V),需要的时间是10K×10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内,电容两端的电压时在0-3.5V增加,这个时候RESET引脚所接收到的电压是5V-1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号,而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内,单片机系统自动复位(RESET引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右)。

最后一个是电源部分,采用5V的USB直接供电,可采用手机充电器、电脑USB口、移动电源等设备进行供电。

此外,除了单片机最小系统的3个部分之外,这里还多了一些外部电路。 由于STC89C52的P0口是漏极开路输出,因此在P0口接了一个10K的排阻R1,使得P0口可以作为普通的I/O口使用,本设计用P0口来做液晶的数据口。

特别注意的是,对于31脚(EA),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。由于我们的程序存储在了单片机内部,所以EA要接高电平,保证单片机是从内

部读取程序去执行的。

图3-3 单片机最小系统

3.3 DHT11传感器电路 3.3.1 DHT11简介

?◆相对湿度和温度测量

?◆全部校准,数字输出 ?◆卓越的长期稳定性 ?◆无需额外部件

?◆超长的信号传输距离 ?◆超低能耗 ?◆4 引脚安装 ?◆完全互换 (1)DHT11产品概述

DHT11(图3-4)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。

图 3-4

(2)应用领域

?◆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 ?◆气象站 ?◆家电 ?◆湿度调节器 ?◆医疗 ?◆除湿器

3.3.2 接口说明

(1)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

图3-5 DHT11典型连接图

合适的上拉电阻。

(2)引脚说明

Pin1:(VDD),电源引脚,供电电压为3-5.5V。 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。 (3)串行接口 (单线双向)

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。

数据格式为8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验和,数据传送正确时校验和数据等于“8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据”所得结果的末8位。 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.采集数据后转换到低速模式。

通讯过程如图3-6所示。

图 3-6 DHT11与单片机的通讯过程

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。通讯初始化要求如图3-7所示。


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