温室大棚温湿度控制系统

-毕业论文(设计)题 目 名 称 温室大棚温湿度控制系统院 系 电子信息学院 专 业 班 级 电 气 10803学 生 姓 名 想 林指 导 教 师 唐 桃 波辅 导 教 师 唐 桃 波时 间 2021年3月 至 2021年6月. z.- 目录长江大学毕业设计(论文)任务书3毕业设计开题报告6长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见10长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语12长江大学毕业论文(设计)辩论记录及成绩评定13中外文摘要14前言16绪论171.1课题来源171.2国外开展现状、趋势以及面临的挑战171.3研究的目的、意义及主要容182硬件设计182.1系统总体构造设计182.2控制模块的设计192.2.1 STC89C51的主要特性192.2.2 AT89C51的管脚说明202.2.3震荡电路222.2.4 复位电路232.2.5 单片机的CPU232.2.6 单片机的中断系统252.2.7 单片机最小系统292.3 传感器设计302.3.1 DHT11的简介312.3.2 引脚说明312.3.3 电源引脚322.3.4 串行接口单线双向322.4 无线模块的设计352.4.1 APC220的性能352.4.2 无线传输模块APC220的接口说明352.4.3 APC220无线模块的工作参数的设置362.4.4 APC220无线模块的技术指示382.5键盘和显示模块的设计392.5.1显示模块设计392.5.2键盘模块设计392.6执行模块的设计412.6.1调节模块412.6.2 报警模块423.软件设计443.1 初始化子程序443.2 数据采集模块45. z.-3.3 显示模块493.4 无线模块533.4.1 无线数据接收子程序533.4.2 无线数据接收处理模块574.完毕语60参考文献61致63. z.-长江大学毕业设计(论文)任务书学院(系) 电子信息学院 专业 电气工程及其自动化 班级 电气10803班 学生 想林 指导教师/职称 唐桃波/讲师 1.毕业设计(论文)题目:温室大棚温湿度控制系统设计2.毕业设计(论文)起止时间: 2021 年3 月21日2021年 6月10日3.毕业设计(论文)所需资料及原始数据(指导教师选定局部)1卢飞跃红外遥控多路抢答器的设计J番禺职业技术学院学报，20032志文. 遥控开关系统的理论设计与应用. 大学学报(教科文艺) 2003，33黄陇. 实用型红外遥控功能开关的设计与实现. 2003，3324黄遵熹 单片机原理接口与应用M西北工业大学，20001471505文涛. 单片机应用开发实例. 清华大学 2005.6太林. 单片机原理及应用. 电子工业. 2005.7毅刚. 单片机原理及应用. 高等教育. 2004. 8何立民. 单片机应用技术选编第三版. 航空航天大学.2003.9付家才. 单片机控制工程实践技术. 化学工业.2004.10严天峰. 单片机应用系统设计与仿真调试. 航空航天大学，200511裴彦纯. 基于单片机系统的红外遥控器应用，现代电子技术.200712徐爱钧. 8051单片机实践教程M.电子工业. 2006. z.-4.毕业设计(论文)应完成的主要容(1)查阅资料，学习相关元器件的工作原理(2)选择控制芯片与湿度传感器，制定控制方案，然后利用Protuse画出硬件电路原理图(3)编写程序并进展仿真(4)在日志上记下每天的设计活动5.毕业设计(论文)的目标及具体要求(1)完整硬件设计电路(2)软件框图及程序清单6.完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求须proteus仿真，用VC编写程序，上机时数80小时任务书批准日期 2021年 1 月 13 日 教研室(系)主任(签字)任务书下达日期 2021 年 1 月 13 日 指导教师(签字)完成任务日期 2021 年 6 月10 日 学生签名. z.-长江大学毕业设计开题报告题 目 名 称 温室大棚温湿度控制系统设计 题 目 类 别 毕业设计 学 院系 电子信息学院 专 业 班 级 电气10803 学 生 姓 名 想林 指 导 教 师 唐桃波 开题报告日期 2021 年 3 月 11 日 . z.-温室大棚温湿度控制系统设计学生：想林，电子信息学院 指导教师：唐桃波，电子信息学院1 题目来源来源于生产/社会实际2 研究目的和意义 目前，我国农业正处于从传统农业到以优质，高效，高产为目标的现代化农业转化的新阶段。而大棚作为现代化农业实施的重要产物，在国多数地区得到了广泛应用。现代农业生产离不开环境控制，农业大棚控制系统是实现温室生产管理自动化、科学化的根本保证。结合作物生长规律，控制环境条件，使作物在不适宜生长的反季节中，可获得比室外生长更优的环境条件，从而使作物到达优质、高产、高效的栽培目的。由于大棚中各种环境因素是可以人为控制的，因此控制技术直接决定着大棚中农作物的产量和质量。3 阅读的主要参考文献及资料名称1黄遵熹 单片机原理接口与应用M西北工业大学，20001471502文涛. 单片机应用开发实例. 清华大学 2005.3太林. 单片机原理及应用. 电子工业. 2005.4毅刚. 单片机原理及应用. 高等教育. 2004. 5何立民. 单片机应用技术选编第三版. 航空航天大学.2003.6付家才. 单片机控制工程实践技术. 化学工业.2004.7严天峰. 单片机应用系统设计与仿真调试. 航空航天大学，20058徐爱钧. 8051单片机实践教程M.电子工业. 20064 国外现状和开展趋势与研究的主攻方向美国是将计算机应用于大棚和管理最早，最多的国家之一。美国开发的大棚计算. z.-机控制与管理系统可以根据作物的特点和生长所需要的条件，对大棚的光照，温度，湿度等诸多因素进展自动控制。这种自动控制系统需要种植者输入温室作物生长所需的环境的目标参数，计算编机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标进展比拟，以决定大棚温湿度的控制过程，按照相应的机构进展加热，降温或者是浇水，通风等。目前，我国绝大局部自主开发的大棚温湿度控制或者进口的国外设备都属于这种系统。虽然这种自动控制系统实现了自动化，适合规模化生产，提高了劳动生产率，通过改变大棚温室度的设定目标，可以自动的对大棚温湿度进展调节，但是这种调节对作物的生长来说还是相对滞后的，难以介入作物生长的在规律。所以在这种自动控制系统和实践的根底上，温湿度自动控制向着适合不同作物生长的智能化控制开展。国外大棚业正致力于高科技开展，遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和控制中，近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化，群众化，大规模，无人化的方向开展的思路。5 主要研究容，关键问题的解决思路 本系统的设计的硬件主要包括：主要是单片机AT89C51，检测系统，显示电路，A|D电路，报警电路等。利用传感器测量大棚的温湿度经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统AT89C51，与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进展比照，并通过显示电路将测得的温湿度进展实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统根据比拟的结果对调节系统发出相应的指令，启动相应的调节设备如喷水机，吹风机，加热器，降温等，调节大棚的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限，则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度的自动控制。 本文主要研究容如下：1.进展温湿度控制系统的整体研究与设计。2.利用键盘设置温湿度的上下限值。3.利用数字温湿度传感器测量大棚的温湿度。4.利用LCD对温湿度进展实时显示。. z.-5.当大棚温湿度值超出设定围值时，系统可自动报警，并输出 驱动信号控制继电器对大棚温湿度进展调节。AT89C51 检测电路 报警电路 键盘电路 显示电路复位电路调节电路 大棚温湿度控制原理图6 完成毕业设计(论文)所需具备的工作条件串口通信、Proteus6 Professional软件、Keil软件、CAN总线、PLC、Modem集成电路、计算机7 工作的主要阶段，进度与时间安排34周：写开题报告。56周：查阅相关技术资料，熟悉单片机语言及传感器的根底知识78周：英文翻译910周：硬件设计与资料搜集 1112周：设计程序1314周：调试与修改1516周：写毕业论文8 指导教师审查意见. z.-长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见学生专业班级毕业论文(设计)题目指导教师职 称评审日期评审参考容：毕业论文(设计)的研究容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与缺乏。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握根底和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，到达了学士学位论文的水平，是否同意参加辩论。评审意见：指导教师签名：评定成绩百分制：_分. z.-长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语学生专业班级毕业论文(设计)题目评阅教师职 称评阅日期评阅参考容：毕业论文(设计)的研究容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与缺乏。学生掌握根底和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，到达了学士学位论文的水平，是否同意参加辩论。评语：评阅教师签名： 评定成绩百分制：_分. z.-长江大学毕业论文(设计)辩论记录及成绩评定学生专业班级毕业论文(设计)题目辩论时间年月日 时辩论地点一、辩论小组组成辩论小组组长：成 员：二、辩论记录摘要辩论小组提问分条摘要列举学生答复情况评判三、辩论小组对学生辩论成绩的评定百分制：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、辩论小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_辩论小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日院(系)辩论委员会主任(签名)： 院(系)(盖章). z.-温室大棚温湿度控制系统 学生：想林 电子信息学院 指导教师：唐桃波 电子信息学院【摘要】在农业生产中，温室大棚的应用越来越广泛，也能为人们创造更高的经济效益。在温室大棚中，最关键的是温湿度控制方法。传统的温湿度控制方法完全是人工的，不仅费时费力，而且效率很低。本文旨在论述一钟温室大棚温湿度控制系统的设计及工作原理。该系统主要由单片机、数字温湿度传感器DHT11、无线通信模块APC220、液晶显示LCD1602、键盘等组成。采用温湿度传感器DHT11来测量温湿度，它的准确度高，而且DHT11直接是输出数字信号，可直接与单片机相连。通过无线传感器APC220来进展信号传送，这样能够降低布线的麻烦。显示局部使用的是LCD1602来显示温湿度。本系统还有附带键盘，能够对大棚所需要的温湿度上下限值直接设定和修改。本系统的核心是单片机AT89C51，接收传感器所测的数据并处理，然后执行各种操作，如喷水，吹风等。本系统智能度高，可靠性高，系统工作稳定，且综合性价比拟高，具有较大的市场应用前景。【关键词】 单片机 数字温湿度传感器DHT11 无线通信模块APC220 显示模块LCD1602. z.-Greenhouse Temperature and Humidity Control System Student :Tao*iang Lin Electronics & Information College Tutor: Tangtaobo Electronics & Information College 【Abstract】 In agricultural production, shed greenhouse used more widely, but also can create more economic benefits for the people. In the shed greenhouse ,the most critical factor is the method of temperature and humidity control. The traditional temperature and humidity control method is pletely artificial, not only time-consuming, but also inefficient. This paper aims to discusses the design and operating principle of shed greenhouse temperature and humidity control system. The system consist of the microcontroller ,digital temperature and humidity sensor DHT11,wireless sensor APC220,LCD1602,keyboard and other ponents. Temperature and humidity sensor DHT11 is used for measuring temperature and humidity ,its high precision ,and DHT11 can directly output digital signal, which can be directly connected with the microcontroller .This can reduce the trouble of wiring for signal transmission through wireless sensor APC220.The display selection is LCD1602 which is used for displaying the temperature and humidity. The system also es with a keyboard ,can set and modify the upper and lower limits on the greenhouse temperature and humidity needed. The core of this system is the microcontroller AT89C51,receiving sensor measured the data and processing, and then carry out various operation ,such as water spray ,warming, cooling and ect.This system intelligent degree is high, high reliability, the system stable work, and prehensive high cost performance, so it has great application prospect in the market.【key word】 microcontroller digital temperature and humidity sensor DHT11 wireless sensor APC220 display section LCD1602前言 在现代的大棚种植技术中，温度、湿度是大棚蔬菜能否茁壮成长的重要因素。现在我国大棚生产规模虽然空前巨大，但是大棚的设备比拟旧，温度采集方式落后，广阔农村采用煤油温度计的温度采集方式，不仅温度采集较为老套，并且费时费力，不利于大棚生产规模的扩大，也不利于信息化程度的提高，不符合党中央提出的科技兴农的战略目标。农业是人类社会最古老的行业，是各行各业的根底，也是人类顿以生存的最重要的行业，由传统农业向现代化农业转变，由粗放经营向集约经营转变，必须要求农业科技有一个大的开展，进展一次新的农业技术革命。科技的开展促进了农业的开展，温室大棚在农业中的应用越来越广泛。传统的温室大棚的自动化程度很低，根本是是粗放型的人工操作，即便对于所给定的量，在操作中无法进展有效的控制，很大程度上限制了温室大棚的经济效益。现代智能控制系统是进展温室大棚温湿度控制的有效手段和工具，它可以提高操作的准确性，有利于控制过程的科学管理，也降低了对操作者本身素质的要求和体力劳动强度。除此之外，它还能准确、定时、定量、高效的进展温湿度控制，可以节省人力、体力而提高质量和产量。智能温室大棚控制系统在我国农业中的使用为数不多，与兴旺国家相比，有较大的差距，有很多是根本停留在人工操作，即使有些使用的了自动控制系统，但是也是以经历来自行设定很多参数，使得不能物尽其用而又造成浪费。只有提高自动控制系统的智能，使得在农业生产中更加智能和方便并采用廉价的器材使其价格能被广阔农业生产者所承受，才能促进智能温室大棚温湿度控制在农业中的广泛应用和提高其经济效益。随着微型计算机和传感器技术的迅猛开展，其价格低、可靠性高，给改造农业带来了很多便利。用高新技术改造农业生产，是我国农业和国民经济持续开展的根本大事。本文旨在对温室大棚温湿度监控系统的设计，一种基于mcs-51单片机的控制系统，通过高灵敏度的温湿度传感器检测大棚的温湿度，并通过控制系统进展温室度调节。. z.-绪论1.1课题来源 来源于生产/社会实践1.2国外开展现状、趋势以及面临的挑战 美国是将计算机应用于大棚和管理最早，最多的国家之一。美国开发的大棚计算机控制与管理系统可以根据作物的特点和生长所需要的条件，对大棚的光照，温度，湿度等诸多因素进展自动控制。这种自动控制系统需要种植者输入温室作物生长所需的环境的目标参数，计算编机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标进展比拟，以决定大棚温湿度的控制过程，按照相应的机构进展加热，降温或者是浇水，通风等。目前，我国绝大局部自主开发的大棚温湿度控制或者进口的国外设备都属于这种系统。虽然这种自动控制系统实现了自动化，适合规模化生产，提高了劳动生产率，通过改变大棚温室度的设定目标，可以自动的对大棚温湿度进展调节，但是这种调节对作物的生长来说还是相对滞后的，难以介入作物生长的在规律。所以在这种自动控制系统和实践的根底上，温湿度自动控制向着适合不同作物生长的智能化控制开展。国外大棚业正致力于高科技开展，遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和控制中，近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化，群众化，大规模，无人化的方向开展的思路。. z.-1.3研究的目的、意义及主要容 本系统的设计的硬件主要包括：主要是单片机AT89C51，检测系统，显示电路，A|D电路，报警电路等。利用传感器测量大棚的温湿度经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统STC89C51，与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进展比照，并通过显示电路将测得的温湿度进展实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统根据比拟的结果对调节系统发出相应的指令，启动相应的调节设备如喷水机，吹风机，加热器，降温等，调节大棚的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限，则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度的自动控制。 本文主要研究容如下：1.进展温湿度控制系统的整体研究与设计。2.利用键盘设置温湿度的上下限值。3.利用数字温湿度传感器DHT11测量大棚的温湿度。4.利用LCD对温湿度进展实时显示。5.利用315M无线传输系统进展农田与监控室之间的数据传输。5.当大棚温湿度值超出设定围值时，系统可自动报警，并输出驱动信号控制继电器对大棚温湿度进展调节。2硬件设计2.1系统总体构造设计 根据题目要求和单片机的工作原理，以AT89c51为控制器，进展主要的信息处理。系统只要由检测电路、显示电路、复位电路、报警电路、键盘电路以及调节电路组成。总体构造框图如图1：. z.- STC89C51报警电路检测电路调节电路键盘电路复位电路显示电路 图1 总体构造框图2.2控制模块的设计 从节约本钱和实用的角度考虑，本系统采用51单片机。采用STC89C51作为主控制单片机。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和本钱低等优点，使其在各个领域应用广泛。单片机STC89C52的简介及工作原理 2.2.1 STC89C51的主要特性 与MCS-51产品指令系统兼容4K字节可重复擦写闪存储器1000次写/擦循环，数据可保存10年全静态工作：0HZ-24MHZ三级加密程序存储器 128字节部RAM32个可编程I/O口线. z.-2个16位定时/计数器6个中断源可编程UART串行通信口低功耗的空闲和掉电模式。空闲方式停顿CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停顿工作并制止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。片震荡和时钟电路2.2.2 AT89C51的管脚说明 图2 AT89C51的管脚图VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进展校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，P1口被. z.-外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1时，其管脚被部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进展存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1时，它利用部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2口输出其特殊功能存放器的容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。P3除了作为一般的IO口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表表1所示： 表1 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0R*D(串行口输入P3.1T*D(串行口输出)P3.2(外部中断0P3.3外部中断1P3.4T0(定时/计数器0外部输入P3.5定时/计数器1外部输入P3.6外部数据存储器写选通P3.7外部数据存储器读选通RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALEPROG： 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE地址锁存允许输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍以时钟振荡. z.-频率的 l6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。PSEN：程序储存允许PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C51 由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的信号不出现。EAVPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器地址为0000HFFFFH，EA端必须保持低电平接地。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平接VCC端，CPU则执行部程序存储器中的指令。 Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 *TAL1：振荡器反相放大器的及部时钟发生器的输入端。*TAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.2.3震荡电路 *TAL1和*TAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片振荡器。石晶振荡和瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，*TAL2应不接。有余输入至部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的上下电平要求的宽度。2.2.4 复位电路整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停顿工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的容并且冻结振荡器，制止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。. z.-2.2.5 单片机的CPUMCS-51单片机的CPU由运算器、控制器和假设干个特殊功能存放器组成，运算器可以加、减以及各种逻辑运算，还可以进展乘除运算。控制器在单片机部协调各功能部件之间的数据传送、数据运算等操作，并对单片机外部发出假设干控制信息。CPU中使用的特殊功能存放器ACC、B、PSW、SP和DPTR。ACC就是累加器，在指令中一般写为A。在做乘除运算时，B存放器用来存放一个操作数，也用来存放运算后的一局部结果；假设不作乘除操作时，则B可用做通用存放器。程序状态字存放器PSW相当于一般微处理器中的状态存放器，其中各位的定义如表2所示。表2 PSW状态存放器D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV-P其中各位的意义如下：CYPSW.7：高位进位标志位。常用“C表示。 ACPSW.6：辅助进位标志。 F0PSW.5：用户标志位。 RS1PSW.4、RS0PSW.3：存放器组选择控制位。8051共有4个8位工作存放器，分别命名为R0R7。用户通过改变RS1和 RS0的状态可以方便地决定R0R7的实际物理地址。RS1和 RS0与存放器区的对应关系如表3所示。表3 RS1、RS2与工作存放器组的关系RS1RS0存放器组RAM中的地址00110101012300H-07H08H-0FH10H-17H18H-1FHOVPSW.2：溢出标志位。PSW.1：保存位，无定义。 . z.-PPSW.0：奇偶校验位，在每一个指令周期中，假设累加器A中的“1的位个数是奇数个则P1，偶数个则P0单片机的存空间 从物理地址空间看，89C51有4个存储器地址空间，片程序存储器、片外程序存储器、片数据存储器和片外数据存储器，其存储情况如下：1部程序存储器ROM4K字节。 2外部程序存储器EPROM64K字节。 3部数据存储器RAM256字节。 4外部数据存储器EPRAM64K字节。表4 C51单片机的特殊功能存放器地址及符号表示特殊功能存放器符号片RAM地址名称*ACCE0H累加器*BF0H乘法存放器*PSWD0H程序状态字存放器SP81H堆栈指针DPL、DPH82H、83H数据指针低8位和高8位*IEA8H中断允许存放器*IPB8H中断优先级存放器*P080HP0口锁存器*P190HP1口锁存器*P2A0HP2口锁存器*P3B0HP3口锁存器PCON87H电源控制及波特率选择存放器*SCON98H串行口控制存放器SBUF99H串行数据缓冲器*TCON88H定时器控制存放器TMOD89H定时器方式选择存放器TL0、TH08AH、8BH定时器0低8位、高8位TL1、TH18CH、8DH定时器1低8位、高8位. z.-89C51单片机的片RAM虽然字节数虽然不很多，但却起着很重要的作用。256个字节被分为两个区域：117FH是真正的RAM区，可以读写各种数据；80FFH是专用存放器SFR区。对于51系列单片机安排里21个特殊功能存放器。每个存放器均为8位一个字节，所以实际上这128个字节并未全部利用。表4所示为89C51单片机特殊功能存放器地址及符号表。表中带*号的为可位寻址的特殊功能存放器。2.2.6 单片机的中断系统单片机与外部设备交换信息一般采用两种方式，即查询方式和中断方式。中断方式具有CPU效率高，适合于实时控制，将从现场采集到的数据通过中断方式及时传送给CPU，经过处理后就可立即做出响应，实现现场控制。而采用查询方式就很难做到及时采集、实时控制。从面向用户的角度来看，8051单片机的中断系统就是由如下几个殊功能存放器组成：定时器控制存放器TCON中断允许存放器IE中断优先级存放器IP串行口控制器SCON89C51单片机是一个多中断源系统。有5个中断源，即两个外部中断，两个外部中断、两个定时器/计数器中断和一个串行口中断。(1) 定时器控制存放器TCON表5 TCON控制位的分布D7D6D5D4D3D2D1D0控制位TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1TCON.7：计时器 1溢出标志，当计时溢出时，由硬件设定为 1，在执行相对的中断效劳程序后则自动清 0。TR1TCON.6：计时器1启动控制位，可以由软件来设定或去除。TR1时启动计时器工作，TRl=0 时关闭。TF0TCON.5：计时器 0溢出标志，当计时溢出时，由硬件设定为 1，在执行相对的中断效劳程序后则自动清 0。 . z.-TR0TCON.4：计时器 0启动控制位，可以由软件来设定或去除。TR0=1时，启动计时器工作，TR0=时关闭。 IE1TCON.3：外部中断 1工作标志，当外部中断被检查出来时，硬件自动设定此位，在执行中断效劳程序后，则清 0。IT1 TCON.2：外部中断 1工作形式选择，IT1=1时，由下降缘产生外部中断，IT1=0时，则为低电位产生中断。IE0TCON.1：外部中断 0 工作标志，当外部中断被检查出来时，硬件自动设定此位，在执行中断效劳程序后，则清 0。IT0 TCON.0：外部中断 0工作形式选择，IT1=1时，由下降缘产生外部中断，IT1=0时，则为低电位产生中断。（2） 串行口控制存放器SCON表6 SCON控制位的分布D7D6D5D4D3D2D1D0控制位SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI SM0、SM1为串行口的工作方式选择位 表7 串行口工作方式 SM0SM1工作方式00方式0：移位存放器方式01方式1：8位UART，波特率可变10方式2：9位UART,波特率为fosc/64或fosc/3211方式3：9位UART，波特率可变SM2 SCON.5：允许方式 2 或方式 3 多机通讯控制位。在方式 2 或方式 3 时，如SM2=1，REN=1，则从机处于只有接收到 RB8=1(地址帧)才激发中断请求标志RI=1，向主机请求中断处理。被确认为寻址的从机复位SM2=0，才能接收 RB8=0 的数据帧；在方式 1 时，如 SM2=l，则只有在接收到有效停顿位时才置位中断请求标志位RI=1；在方式0时，SM2应为 0。 RENSCON.4：REN，允许/制止串行接收控制位。由软件置位REN=1为允许串行接收状态，可启动串行接收器R*D，开场接收信息。软件复位REN0，则制止接收。 . z.-TB8SCON.3：在方式2或方式3，它为要发送的第 9位数据，按需要由软件置位。（3） 中断允许存放器IE 表8 IE控制字D7D6D5D4D3D2D1D0控制位EA-ESET1E*1ET0E*0EAIE.7：EA0时，所有中断停用制止中断。EA1时，各中断的产生由个别的允许位决定。IE.6、IE5：保存位，无定义。ESIE.4：允许串行端口的中断ES1允许，ES0制止。 ET1IE.3：允许计时器 1中断ET11允许，ET10 制止。E*1IE.2：允许外部中断 INT1的中断E*11允许，E*10 制止。ET0IE.1：允许计时器 0中断ET01允许，ET00 制止。 E*0IE.0：允许外部中断 INT0的中断E*01允许，E*00 制止。（4） 中断优先级存放器IP 表9 IP控制字D7D6D5D4D3D2D1D0控制位-PSPT1P*1PT0P*0IP.7：保存位，无定义。 IP.6：保存位，无定义。 IP.5：保存位，无定义。 PSIP.4：设定串行端口的中断优先次序。PT1IP.3：设定时计时器 1的优先次序。P*1IP.2：设定外部中断 INT1的优先次序。 PT0IP.1：设定计时器 0的优先次序。P*0IP.0：设定外部中断 INT0的优先次序。上述每位IP.*1时，则定义为高优先级中断，IP.*0 时，则定义为低优先级中断。如果同时有两个或两个以上优先级一样的中断请求时，则由部按查询优. z.-先顺序来。（5） 方式控制存放器TMOD的控制字格式如下： 表10 TMODE控制字D7D6D5D4D3D2D1D0控制位GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0低4位为T0的控制字，高4位为T1的控制字。GATE为门控位，对定时器/计数器的启动起辅助控制作用。GATE=1时，定时器/计数器的计数受外部引脚输入电平的控制，此时只有P3口的P3.2或P3.3引脚即INT0或INT1为1才启动计数；GATE=0时，定时器/计数器的运行不受外部输入引脚的控制。C/T为方式选择位。C/T=0为定时器方式，采用单片机部振荡脉冲的12分频信号人作为时钟计数脉冲，假设采用12MHz的振荡器，则定时器的计数频率为1MHz，从定时器的计数值便可得定时时间。 M1、M0二位的状态确定定时器的工作方式，详见下表：表11 定时器/计数器的方式选择M1M0工作方式00方式0：为13位定时器/计数器01方式1：为16位定时器/计数器10方式2：为自动重装常数的8位定时器/计数器11方式3：仅适用于T0，分成两个8位定时器/计数器2.2.7 单片机最小系统要使用单片机工作首先要知道单片机的最小系统。单片机最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源局部，单片机最小系统如图3. z.- 图3 单片机的最小系统1 振荡电路单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。如图3所示，外部时钟振荡电路由晶体振荡器和电容C1、C2构成并联谐振电路，连接在*TAL1、*TAL2脚两端。对外部C1、C2的取值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响到振荡器频率的上下、振荡器的稳定性、起振的快速性。C1、C2通常取值C1=C2=3030PF；8051的晶振最高振荡频率为12M，AT89C51的外部晶振最高频率可到24M。典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生准确的us级时歇，方便定时操作)。2电源电路. z.-这当然是必不可少的了。单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极地接20引脚。3 复位电路由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变的性质，可以知道，当系统一上电，RST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RST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。一般教科书推荐C取10u，R取10K。当然也有其他取法的，原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期 的高电平。至于如何具体定量计算，可以参考电路分析相关书籍。4 EA访问程序存储器控制信号，当EA为低电平时，对ROM的读操作限制在外部程序存储器；当EA为高电平时，则对ROM的读操作是从部程序存储器开场，并可延至外部程序存储器。高电平就是选用部ROM，低电平就是不选用部ROM，8031部根本没有ROM，需接外接ROM，所以要低电平。2.3 传感器设计测量温湿度所用的传感器为数字温湿度传感器DHT11.DHT11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传感器都在极为准确的湿度校验室中进展校准。校准系数以程序的形式储存在OTP存中，传感器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正确选则。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。. z.-2.3.1 DHT11的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外加器件超长的信号传输距离超低能耗4引脚安装完全互换 图4 DHT11 2.3.2 引脚说明建议接线长度短于20米时，用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用适宜的上拉电阻。引脚1：VDD供电3-5.5V引脚2：DATA串行数据，单总线引脚3：NC空脚，悬空引脚4：GND接地，电源负极 图5 典型应用电路 . z.-2.3.3 电源引脚DHT11的供电电压为35.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚VDD，GND之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。2.3.4 串行接口单线双向1.单总线传送数据位定义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,数据分小数局部和整数局部,具体格式在下面说明,当前小数局部用于以后扩展,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+8bit校验和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.数据时序图用户MCU发送一次开场信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开场信号完毕后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取局部数据.从模式下,DHT11接收到开场信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开场信号,DHT11不会主动进展温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。. z.- 图6 数据时序图3. 外设读取 1DHT11上电后，测试环境温湿度数据，并记录数据，同时DHT11的DATA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时DHT11的DATA引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。 2微处理器的I/O设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于18ms，然后微处理器的I/O设置位输入状态，由于上拉电阻，微处理器的I/O即DHT11的DATA数据线也随之变高，等待DHT11作出答复信号， 图7 主机发送起始信号 3DHT11的DATA引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平完毕，延迟后DHT11的DATA 引脚处于输出状态，输出80us的低电平作为应答信号，紧接着输出80us的高电平通知外设准备承受数据，微处理器的I/O此时处于输入状态，检测到I/O有低电平DHT11回应信号后 ，等待80us 的高电平后的数据接收。 图8 发送信号 4由DHT11的DATA引脚输出40位数据，微处理器根据I/O电平的变化接收40位数据，位数据“0的格式为：50us的低电平和26-28us的高电平；位数据.