基于单片机的智能加湿器设计
图2.12 1602LCD尺寸图
本系统选用的显示屏是1602LCD，它是一种字符型的液晶显示屏，能够以点阵的方式显示符号、数字和字母[10]。带背光的1602液晶显示屏拥有16个引脚，比不带背光的多了一条背光电源线和一条地线，但是它们的控制原理都是一样的。1602型液晶屏有d0-d7共8位的数据总线接口与三个控制端口，能够显示出32个字符。其实物如图2.13所示：
图2.13 1602LCD实物图
1602LCD主要技术参数： 显示容量：16x2个字符 芯片工作电压：4.5-5.5V 运行电流：2.0mA 字符大小：2.95x4.35mm
1602液晶显示屏的引脚如图2.14所示：
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RV1100K1230145036172839410511612713814LCD1VSSVDDVEERSRWED0D1D2D3D4D5D6D7CK-8LM016L 图2.14 1602字符型液晶屏引脚
1602液晶显示屏有两种不同的接口，一种为14脚的显示屏它没有背光，另一种是带有背光的16脚显示屏，但它们的主要引脚功能都是一样的，下面就以16脚的显示屏为例介绍一下各引脚功能。引脚功能如表2.2所示：
表2.2 1602液晶引脚功能表
编号 符号 1 2 3 4 5 6 7 8 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 引脚说明 电源负极 电源正极 显示对比度调节 指令/数据选择 读写信号选择 使能信号 数据 数据 编号 符号 9 10 11 12 13 14 15 16 D2 D3 D4 D5 D6 D7 引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 BLA 背光源的正极 BLK 背光源的负极 在本次设计中，我们用到的1602显示屏是16脚带背光的，下面是用到的各个引脚在单片机系统中每个引脚的连接方式：
第1脚：VSS接地。 第2脚：VDD接+5V电源。
第3脚：VL是LCD对比度的调节引脚，如果显示器对比度太高的话，我们就很难看清楚显示出的内容，所以我们在应用该显示器的时候，可以连接上一个10K大小的可调电阻，用户能够根据实际情况进行调节。
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第4脚：RS是寄存器选择控制端口，当RS=‘0’时应用指令寄存器，当RS=‘1’时应用数据寄存器。
第5脚：R/W为读写信号端口，当该端口的状态为低电平时进行写操作，端口状态为高电平时进行读操作。当RS和R/W的端口信号为“00”时，能够写入指令；当RS和R/W的端口信号为“01”时可以进行读忙信号；当RS和R/W的端口信号为“10”时可以写入数据。
第6脚：E端口是使能信号引脚，当该引脚的电平由‘1’变为‘0’时，显示器开始执行命令。
第7到14脚：d0至d7口是8位的输入/输出数据传输端口。 第15脚：背光源的正极。 第16脚：背光源的负极。
2.4.3 1602LCD电路
本次设计的显示部分采用1602液晶显示屏，可以输出显示预设的最佳湿度值和室内的温度与湿度。RS脚和E脚分别和单片机的P2.7和P2.6相连，D0-D7口和单片机的P0口相连，P0口作为一列8位漏极开路型双向I/O口，常用作地址/数据总线复用口，P0口内部没有上拉电阻，使用时需添加外部上拉电阻。当用flash进行编译的时候时，P0口接收到的数据为指令字符，当用flash校准验证的时候，P0口向传感器发送字节指令。因为P0口驱动能力较弱，所以在P0口我们应该再焊接一个上拉电阻。在本次设计中，上拉电阻用的是排阻，1602LCD的电路如图2.15所示： LCD2LM016LVSSVDDVEERSRWE01450361P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12391382373364355346337328210122230324252132435465768798RESPACK-8123RV1100K123456787891011121314D0D1D2D3D4D5D6D7RP1 图2.15 1602LCD电路 18 基于单片机的智能加湿器设计
2.5 报警电路模块
本次设计的蜂鸣报警电路采用的是有源蜂鸣器，其驱动发声简单通电就能持续发声。主要功能就是通过水位按键将低水位信号送给单片机，单片机检测到该信号后UI进行报警，起到防干烧的目的。蜂鸣器发声原理为：通过电磁线圈的电流会产生磁场，磁场驱动振膜发声，所以轰鸣器需要一定的电流才能发出声音。输出电流小的单片机I/O口，TTL输出水平基本不能驱动蜂鸣器，所以我们需要设计放大器电路，产生一个可以驱动轰鸣器工作的电流，既添加一个PNP型三极管来放大驱动蜂鸣器。在本次设计中轰鸣器电路由蜂鸣器、晶体管和220欧的电阻构成。晶体管放大系统电路中的电流，该电流能够驱动蜂鸣器，限流电阻是用来防止和控制放大电流的[11]。轰鸣器电路连接到STC89C52的P3.7脚，当检测的水位信号为低水位时，单片机系统对管脚P3.7发送开始信号，使得晶体管转换到通路状态，进而促使蜂鸣器发出报警信号；当检测到的水位是正常的，P3.7置高电‘l’三极管截止。报警电路模块如图2.16所示：
P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD252627281011121314151617D1LED-GREENR3220R1220Q1TIP34BUZ1BUZZER 图2.16 轰鸣器报警电路
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2.6 按键模块
2.6.1 输入设计方案
方案一：选用8155芯片对输入/输出口进行扩展。这个方案好的地方为：该芯片支持编程，使用起来更加多样化；具备RAM；内部拥有运算功能。它能够供应较多的输入/输出口，但实际使用起来有些复杂。
方案二：直接在I/O端口上连接上按钮开关。它的优点是：电路十分简单，直接与单片机相连。
在该系统中我对整体电路进行了精简与优化，所以余下的I/O端口还有足够多的数量。本次设计中使用了六个按键，运用单片机的P1口就足够用了，不需要再对I/O口进行扩展，故选择方案二。
2.6.2 按键电路
键盘分为独立按键和矩阵按键。因为系统中使用的按键不是很多，所以选择使用独立按键的方式连接电路。按键开关的电平状态为：当按键被按下时，发出的电平信号为低电平；当按键开关弹起时，发出的电平信号为高电平；这些电平信号都是通过按开关键和单片机相连引脚发出，被单片机系统接收并处理。这些按键的主要功能为：
（1）总开关：主要用来控制硬件系统的开关。
（2）水位报警键K1:向单片机系统发送低水位信号，用来模拟低水位报警。 （3）状态选择键KS:自动/手动模式选择键。按键按下后，系统输入模式就会转变为手动模式，用户能够依据自己的要求手动输入最佳湿度值；当再次按下按键使按键弹起时，系统就会转变到自动运行模式，系统会按照初始的最佳湿度40%RH运行加湿器。
（4）设置键K2：在手动模式状态下，用户可以按下K2键对最佳湿度值进行设置。该系统拥有加键K3和减键K4，每按下K3或K4，最佳湿度值就会增加或减少1，当用户设置好湿度值想退出设置状态时，可以再次按下K2键，退出后系统会对用户设置的数字进行判断，决定是否需要加湿。键盘模块的电路图如图2.17：
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