语音报警温湿度监控仪系统原理设计 第4页2.3 LCD液晶显示器
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。1602采用标准的16脚引脚接口，其中：
第1脚：VSS为电源地
第2脚：VDD接5V电源正极
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（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1时选择·数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。
第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端。
第15～16脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。
1602液晶显示模块可以和单片机AT89C51直接接口，其接口图2-9如下所示:
图 2-9 1602液晶显示模块可以和单片机AT89C51接口电路
其操作控制如下表所示
表2-2 1602液晶显示操作控制表
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令如下表：
表2-3 控制器的控制指令
它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置 指令2：光标复位，光标返回到地址00H 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 指令7：字符发生器RAM地址设置 指令8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据指令11：读数据。
2.4 DHT21芯片简介及数据传输方式
2.4.1 DHT21芯片的介绍
DHT21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。传感器包括一个电容式感湿元件和一个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DHT21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。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佳选则。产品为4 针单排引脚封装。其实物图如下所示：
图 2-10 DHT21的实物图 图 2-11 DHT21的内部芯片连接图
该芯片与单片机的连线方式如下图所示：
图 2-12 DHT21与单片机的实物连接图
2.4.2 DHT21数据的传输方式
DATA 用于微处理器与DHT21之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次
通讯时间5ms左右,具体格式在下面说明,当前数据传输为40bit,高位先出。
数据格式: 40bit数据=16bit湿度数据+16bit温度数据+8bit校验和
例子： 接收40bit数据如下：
0000 0010 1000 1100 0000 0001 0101 1111 1110 1110
湿度数据温度数据校验和
湿度高8位+湿度低8位+温度高8位+温度低8位=的末8位=校验和
例如：0000 0010+1000 1100+0000 0001+0101 1111=1110 1110
湿度=65.2％RH 温度=35.1℃
当温度低于0℃时温度数据的最高位置1。
例如：-10.1℃表示为1000 0000 0110 0101
单片机发送一次开始信号后,DHT21从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT21发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集。如图2-13所示。（注：主机从DHT21读取的温湿度数据总是前一次的测量值，如两次测量间隔时间很长，请连续读两次以获得实时的温湿度值）
图 2-13 单片机从DHT21中采集数据
空闲时总线为高电平，通讯开始时单片机(MCS)拉低总线500us后释放总线，延时20-40us后主机（单片机）开始检测从机（DHT21传感器）的响应信号。从机的响应信号是一个80us左右的低电平，随后从机在拉高总线80us左右代表即将进入数据传送。如图2-14所示。
图 2-14 单片机与DHT21通讯
高电平后就是数据位，每1bit数据都是由一个低电平时隙和一个高电平组成。低电平时隙就是一个50us左右的低电平，它代表数据位的起始，其后的高电平的长度决定数据位所代表的数值，较长的高电平代表1，较短的高电平代表0。共40bit数据，当最后1Bit数据传送完毕后，从机将再次拉低总线50us左右，随后释放总线，由上拉电阻拉高。
数字1信号表示方法如图2-15所示：
图 2-15 获取数据为1的模式
数字0信号表示方法.如图2-16所示：
图 2-16 获取数据为0的模式
该温湿度传感器超出工作范围可能导致高达3%RH的临时性漂移信号。返回正常工作条件后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。而且电容式湿度传感器的感湿层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。
2.5 温湿度控制仪硬件电路图设计
该控制仪的硬件电路图由5部分组成 DHT21模块、LCD显示模块、中断模块、复位模块和晶振模块组成。如图2-17所示。
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