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1、微电子工艺实验题目气压温度测量系统学生姓名洪强学 号学院电子与信息工程学院专业电子科学与技术指导教师曹鸿霞二。一五 年-f一月 二十二日目录目录错误!未定义书签。1系统描述错误!未定义书签。1.1课程设计题目21.2系统设计方案介绍21.3方案论证32硬件电路设计32.1 LCD1602液晶显示模块32.1.1 LCD1602原理图及引脚说明42. 1.2 LCD1602 操作时序52. 2 AT89C52 单片机62.3 DHT11传感器模块72. 3.1 DHT11原理图及引脚说明72. 3.2 DHT11数据帧82. 3.3 DHT11电气特性82. 3.4 DHT11操作时序92.4蜂
2、鸣器模块102. 5 DHT11温湿度检测设计图113软件程序设计113. 1程序流程图113. 2程序设计123.2.1主程序123.2.2 LCD显示程序133. 2. 3蜂鸣器程序204实验结果215实验总结22参考文献22测量气压温度测量系统洪强南京信息工程大学电子科学与技术，南京210044摘要本实验基于使用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160
3、2液晶显示屏STC89C52报警1系统描述1.1课程设计题目温度测量及显示要求：基于52系列单片机平台和DHT11温湿度传感器完成温湿度的测量； 温度测量数据的显示，可以用LCD1602显示； 对温湿度设置上下限，超过限度报警1.2系统设计方案介绍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16
4、02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。（如图一）图1系统框图1.3方案论证方案一：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II方式。测量范围在一55C125C, 10C85C,误差范围在 -+0. 5Co最高精度可达0. 0625C oHS1101是电容式湿度传感器。可测量相对湿度范围在0%100
5、%RHo误差为-+2%RHo方案二：选用DHT11作为设计的温湿度检测模块。DHTU是一款集成型的数字温湿度 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木，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。 测量范困20%90%RH, 0C50C。测温精度为-+2C,测湿精度为-+5%RHo完全符合本次 毕业设计的要求。比较以上两种方案，虽然第一种方案在测量的精度方面比第二种更高，但是第二中方案 的电路、软件设计更简单，在功耗、范困等方面
6、达到要求，故本设计采用方案二。2硬件电路设计2.1 LCD 1602液晶显示模块LCD1602液晶显示器是以点阵形式来显示字母、数字、符号和汉字的显示模块，显示内 容范围为16*2,即可以显示两行，每行16个字符（即8个汉字）。2.1.1 LCD 1602原理图及引脚说明如卜.图2即为系统板中LCD1602的原理图:图2 LCD1602原理图该LCD1602采用16引脚，通过VL II电压来控制背光大小，液晶的各个引脚说明如表3 所示：表3 LCD1602引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显不偏压11D4数据4RS数据/命令选
7、择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极具体功能如下：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高, 对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号, 当RS为高
8、电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：DOD7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。2.1.2 LCD 1602操作时序LCD1602的读写操作时序如卜图4和图5所示:图4读操作时序图5写操作时序2.2 AT89C52 单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在线系统可编程Flash存 储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，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
9、8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52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。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash, 256字节RAM, 32位I/OI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II,片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 nf降至OHz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。下图为52单片机最小系统
10、图XTAL1XTAL2RSTPSENALE EAP1.0/T2P1 1/T2EXP1.2P1.3PI.4P1 5PI 6P1.7POO/ADO PO1/AD1 PO 2/AD2 PO3/AD3 PO 4/AD4 PO5/AD5 P06/AD6 PO 7/AD7P2 0/A6 P2 1/A9 P2 2/A10 P2S/A11 P2 4/A12 P2 5/A13 P2 6/A14 P2.7/A15P3.Q/RXD P3 1/TXD P3.2/INT0 P3 3/INT1P3 410 P3 5/T1P3 G/WR P3 7/RD图6最小系统图2.3 DHT11传感器模块DHTU数字温湿度传感器是一款
11、含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器。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。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。2.3.1 DHT11原理图及引脚说明DHT11传感器原理图如卜7所示:MCU图7 DHT11传感器原理图单片机的P2. 0 I I用来发收串行数据，即数据I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 I I与电源之间连接一个5K电阻。而传感器的电源端I I Pinl和Pin4分别接单片机的VDD和 GND端。传感器的第三
12、脚忌浮放置。DHT11传感器原件的电路原理图如下8所示：vccIC10DATANC VDD GNDC9DHT11lOOnf图8 DHTll电路原理图具体引脚如下Pinl： (VDD),电源引脚，供电电压为35. 5V。Pin2： (DATA),串行数据，单总线。Pin3: (NO,空脚，请悬浮。Pin4 (VDD),接地端，电源负极。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。2.3.2 DHT11 数据帧DATA用于微处理器与DHTU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
13、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。2.3.3 DHT11电气特性电气特性：VDD=5V, T=25C,除非特殊标注(采样周期间隔不得低于1秒钟)表8 DHT11的电气特性参数条件Mintypmax单位供电DC355.5V供电电流测量0.52.5mA平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次2.3.4 DH
14、T11操作时序用户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。I站佐号I慵由图9 通讯图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亳秒，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-lOus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。ONL111 主机 V少NfltLI州 ltMr tft 号 8Ou 11f*1A哆场设勇：主机仞号DMTffi 号,一 imctKXI Mm卜史机20 g”图10 通讯图总线为低电平，说明
