基于單片機(jī)的溫濕度、空氣質(zhì)量檢測及時(shí)鐘數(shù)顯系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料

ID:816500 · 發(fā)表于 2021-3-28 22:24

本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)采用QX—Mini最小系統(tǒng)開發(fā)板，DS1302時(shí)鐘模塊，LCD12864帶字庫顯示屏，DHT11溫濕度傳感器， MQ-135煙霧傳感器,ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器，兩路繼電器、燈泡一個(gè)，其中使用Stc89C52作為主控芯片實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘，溫濕度顯示，煙霧報(bào)警器，時(shí)鐘控制系統(tǒng)。

1、上電后12864顯示：

歡迎使用XXXXXX系統(tǒng)

設(shè)計(jì)人：姓名、班級(jí)、學(xué)號(hào)

2、5秒后進(jìn)入菜單12864顯示：

0—系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置（時(shí)鐘、日歷等） 1---正常運(yùn)行

其他設(shè)置：菜單號(hào)自定

計(jì)科班：鐘控開始時(shí)間設(shè)置：顯示當(dāng)前時(shí)間

鐘控結(jié)束時(shí)間設(shè)置：顯示將要設(shè)置的時(shí)間

3、正常遠(yuǎn)行后12864顯示：（計(jì)科、教育）。每2秒切換顯示內(nèi)容

（1）時(shí)鐘顯示：例如：2020年8月27日星期四

16：30：15

（其它顯示自定義）

（2）溫濕度、空氣質(zhì)量

例如：23℃ 46%

（3）特殊值顯示并報(bào)警

4、其它顯示個(gè)人定義

3. 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的方案

上電后lcd12864顯示第一個(gè)畫面——愛心（自定義圖標(biāo)）；然后切換下一個(gè)畫面——第一行顯示：歡迎使用數(shù)顯系統(tǒng)、第二行顯示：設(shè)計(jì)人：魏明、第三行顯示：專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、第四行顯示：1986000291；然后切換下一個(gè)畫面——菜單界面；然后停留在菜單界面等待選擇；在現(xiàn)有的元器件上進(jìn)行四個(gè)模塊的劃分分別如下：

時(shí)鐘
溫濕度
煙霧報(bào)警
燈控系統(tǒng)

時(shí)鐘：顯示實(shí)時(shí)的時(shí)間

溫濕度：顯示相對(duì)濕度以及溫度

煙霧報(bào)警：空氣污染檢測超過設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生報(bào)警

燈控系統(tǒng)：設(shè)計(jì)一個(gè)倒計(jì)時(shí)，在倒計(jì)時(shí)完成之前一直亮燈

2、實(shí)驗(yàn)材料簡介2.1 STC89c52芯片

2.2.1 產(chǎn)品簡介

STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新-.代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。

2.2.1 引腳圖

2.2.1 主要特性

1.增強(qiáng)型8051單片機(jī),6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.

2.工作電壓: 5.5V~3.3V (5V單片機(jī)) /3. 8V~2.0V (3V單片機(jī))

3.工作頻率范圍: 0~40MHz, 相當(dāng)于普通8051的0~80MHz,實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz

4.用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)5.片上集成512字節(jié)RAM

5.通用I/0口(32個(gè)) ,復(fù)位后為: P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，PO口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/0口用時(shí)，需加上拉電阻。

6. ISP (在系統(tǒng)可編程) /IAP (在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口(RxD/P3. 0, TxD/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片

7.具有EEPROM功能

8.具有看門狗功能;

9. 共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2

10.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒

11.通用異步串行口(UART) ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART

12.工作溫度范圍: -40~+85C (工業(yè)級(jí)) /0~75C (商業(yè)級(jí))

13. PDIP封裝

2.2 LCD12864帶字庫顯示屏

2.2.1 產(chǎn)品簡介

LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，其顯示分辨率為128X64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面�？梢燥@示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。

2.2.2 引腳圖

2.2.3 時(shí)序圖

2.2.4 指令說明

2.3 DS1302

2.3.1 產(chǎn)品簡介

DS1302是美國DALL AS推出的一款高性能、低功耗的日歷時(shí)鐘芯片。DS1302是一種串行接口的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，芯片內(nèi)部具有可編程的日歷時(shí)鐘和31個(gè)字節(jié)的靜態(tài)RAM,日歷時(shí)鐘可以自動(dòng)進(jìn)行閏年補(bǔ)償，計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，接口簡單，使用方便，工作電壓范圍寬(2.5~5.5V) ，芯片自身還具有對(duì)備用電池進(jìn)行涓流充電功能，可有效延長備用電池的使用壽命。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與該數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。

2.3.2 引腳圖

各引腳功能為:
VCC1:主電源。

VCC2: 備用電源。當(dāng)VCC2大于VCC1+0.2V時(shí)由VCC2向DS1302供電否則由VCC1向DS1302供電。
SCLK: 串行時(shí)鐘輸入端，控制數(shù)據(jù)輸入與輸出;

I/O :雙向輸入線;
CE:使能端，CE為高時(shí)允許讀寫DS1302數(shù)據(jù)，為低時(shí)禁止讀寫。

x1和x2:連接晶振。

2.3.3 DS1302寄存器的作用

時(shí)鐘日歷寄存器包含在7個(gè)讀/寫寄存器內(nèi)，讀/寫寄存器中的數(shù)據(jù)是BCD碼。

秒寄存器(81h、 80h) 的BIT7定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志(CH) 。當(dāng)該位置為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài);當(dāng)該位置為0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行。

小時(shí)寄存器( 85h、 84h)的BIT7用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式，當(dāng)為1時(shí)，選擇12小時(shí)模式，此時(shí)BIT5為AM/PM位, 在24小時(shí)模式時(shí)此位為小時(shí)數(shù)據(jù)位。

控制寄存器(8Fh、8Eh)的BIT7是寫保護(hù)位(WP)，其它7位均為0。在任何對(duì)時(shí)鐘或RAM讀寫操作之前，WP位必須為0。當(dāng)WP位為1時(shí)，不能對(duì)任何時(shí)鐘日歷寄存器或RAM進(jìn)行寫操作。

2.3.4 通訊時(shí)序

DS1302讀寫數(shù)據(jù)時(shí)序，數(shù)據(jù)的傳輸是從最低位開始(BITO) 。數(shù)據(jù)是以位(BIT)為單位依次寫入或讀出，讀寫數(shù)據(jù)操作中SCLK上升沿時(shí)執(zhí)行寫入數(shù)據(jù)，下降沿時(shí)執(zhí)行讀出數(shù)據(jù)。

讀數(shù)據(jù): CE端從低到高的一個(gè)上升沿開始允許開始讀數(shù)據(jù)，拉低CE端則禁止讀寫數(shù)據(jù);開始的8個(gè)SCLK周期，寫命令字節(jié)，數(shù)據(jù)的后8個(gè)SCLK周期讀出數(shù)據(jù)。

寫數(shù)據(jù): CE端從低到高的一個(gè)上升沿開始允許開始寫數(shù)據(jù)，拉低CE端則禁止讀寫數(shù)據(jù);開始的8個(gè)SCLK周期，寫命令字節(jié),數(shù)據(jù)的后8個(gè)SCLK周期寫入數(shù)據(jù)。

2.4 DHT11溫濕度傳感器

2.4.1 產(chǎn)品簡介

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在0TP內(nèi)存中，傳感器內(nèi):部在檢測信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。

2.4.2 引腳圖

2.4.3 時(shí)序圖

總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必
須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號(hào)。 DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后,
等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào).主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束
后,延時(shí)等待20-40us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換
到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高

總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平,則DHT11沒有響應(yīng),請(qǐng)檢查線路是否連接正常.當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后， DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。

2.5 MQ-135 空氣污染檢測傳感器

2.5.1 產(chǎn)品簡介

MQ-135氣體傳感器使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ氣體傳感器對(duì)甲烷的靈敏度高，對(duì)丙烷、丁烷也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種營養(yǎng)的低成本傳感器。

2.5.2 引腳圖

2.5.3 特點(diǎn)

1、具有信號(hào)輸出指示。

2、雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及TTL電平輸出）

3、TTL輸出有效信號(hào)為低電平。（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)）

4、模擬量輸出0~5V電壓，濃度越高電壓越高。

5、對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度。

6、具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性

7、快速的響應(yīng)恢復(fù)特性

8、適用于家庭或工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等監(jiān)測裝置。

2.6 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器

2.6.1 產(chǎn)品簡介

ADC0832是NS (Nati ona1 Semiconductor) 公司生產(chǎn)的串行接口8位A/D轉(zhuǎn)換器，通過三線接口與單片機(jī)連接,功耗低，性能價(jià)格比較高,適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件連接和處理器控制變得更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。

2.6.2 引腳圖