陕西理工学院毕业设计
图3.11 STC89C52单片机引脚图
3.5 DHT11温湿度传感器
温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。
鉴于测量温湿度的范围不大，精度要求不高故采用数字温湿度传感器DHT11。它是一款国产的湿温度一体化的数字传感器，实物如图3.12所示。
图3.12 DHT11实物图
DHT11具有的特性：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引脚安装和完全互换。
主要性能指标如下：
? 电压范围：3.5V～5.5V ? 湿度测量范围：20～90%RH ? 温度测量范围：0～50℃ ? 采样周期：1s
? 湿度分辨率：1％RH 8位 ? 温度分辨率：1℃ 8位
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
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数字模块采集技术和温湿度传感技术。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。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。DHT11与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个I/O口。传感器内部湿度和温度数据40Bit的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。它已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。
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4 系统硬件设计
4.1主控制模块的设计
主控制最小系统电路如图4.1所示。单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路。 STC89C52 单片机的工作电压范围：4V～5.5V,所以通常给单片机外接5V直流电源。连接方式为单片机中的40脚接正极5V，而20脚应接电源地端。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RSET上外接电阻和电容，就可以实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位是有效的。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。复位电路一般分为按键复位和上电自动复位。上电复位需要在单片机引脚RESET上连接一个电容到VCC,再接一个电阻到GND,这样形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RESET引脚上有足够时间的高电平进行复位，随后又回到低电平进入正常状态，所接的电阻和电容一般为10K和10uF。
时钟电路控制着单片机的工作节奏。时钟电路其实就是向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，实际采用的是外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，所接的高频瓷片电容C1、C2值一般越低越好，偏大虽有利于振荡器稳定但会增加起振时间，常用的一般为15pF～30pF。
图4.1 单片主控电路
4.2显示模块电路的设计
显示模块采用LCD1602液晶显示器，能够清晰的在液晶上显示字符和数字，看到能让人感觉到舒服感。1602液晶显示模块可与STC89C52直接接口，液晶的命令操作脚是RS、RW和EN分别接在单片机的P3.5、P3.6和P3.7脚,数据脚D0～D7分别接单片机的的P1口。具体电路图如图4.2所示。
图4.2驱动电路
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4.3报警模块的设计
本设计中声光报警电路采用NPN型S8550三极管驱动，当单片机的P1.3口输出低电平时，三极管的Ve>Vb>Vc>0。三极管的发射结正偏，集电结反偏，三极管饱和导通，此时发光二极管和蜂鸣器发出声光报警，当单片机的P1.3口输出高电平时，三极管截止，声光报警停止工作。具体电路图如图4.3所示。
图4.3 蜂鸣器工作原理图
4.4按键模块的设计
空气质量检测系统的灰尘参数可以通过按键进行设置。一个参数加键，一个参数减键,一个设置键。K1、K2和K3分别连接单片机的P3.5～P3.7三个引脚。具体电路图如图4.4所示。
图4.4按键模块电路图
4.5粉尘模块电路设计
夏普光学灰尘传感器（GP2Y1010AU0F）在检测非常细的颗粒，如香烟烟雾，是特别有效的，并且是常用的空气净化器系统。传感器的第一脚接了一个220uF的电解电容和150欧姆的电阻。第二脚接到单片机的P32外部中断0口，第五脚是粉尘浓度的模拟量输出脚，接在模数转换器ADC0832的通道1上。具体电路图如图4.5所示。
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图4.5粉尘模块电路
4.6污染级别提醒电路设计
根据不同的浓度范围提醒当前污染级别的电路，采用了绿，黄，红三个LED灯，使用了单片机的P2.2，P2.1，P2.0实现其提醒功能，设计如图4.6所示。
图4.6 LED提醒电路
4.7 温湿度传感器模块设计
DHT11数字温湿度传感器是我后来才增加的模块。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。单片机的P2.0口用来收发串行数据，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20m,因此在传感器的Pin2口与电源之间连接一个5K电阻，传感器的Pin1和Pin4分别接单片机的VCC和GND端。电路原理图如图4.7所示。
引脚介绍： Pin1：(VDD)，电源引脚，供电电压为3～5.5V。精 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。精
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