STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,它的输入端为芯片引脚XT1,输出引脚为XT2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容,构成一个稳定的自激振荡器,电路中的微调电容选择30PF,该电容的大小会影响振荡器的频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性,晶振选择12M以得到单片机较快的运行速度。单片机的复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。此处采用上电自动复位方式,通过给电容C1充电加至RST引脚一个短的高电平信号,此信号随着VCC对电容C1的充电过程而逐渐回落,即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C1的充电时间[5]。
2.2 温湿度检测电路
本设计使用DHT11温湿度传感器测量温湿度。由于温室中种植的作物多种多样,适合生长的温湿度范围并不相同,而且随着季节变化,即使是同一种作物,温湿度也应随着季节变化而变化,因此要求设计能对温湿度阈值进行实时调整,因此本设计还可利用24C02存储温湿度阈值。温湿度检测电路如图5所示。
图5 温湿度检测电路
2.2.1 芯片介绍
(1)DHT11温湿度传感器有四个引脚,引脚1是电源引脚,供电电压为 3.5-5.5V。传感器上电后,要等待1s以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。电源引脚之间可增加一个100nF 的电容,用以去耦滤波。 引脚2为单总线的数据输入/输出引脚,引脚3为空脚,扩展未用,引脚4接地[6]。
(2)本设计采用24C02存储温湿度阈值,24C02是电可擦除PROM,采用256×8bit的组织结构以及两线串行接口。电压可允许低至1.8V,待机电流和工作电流分别为1μA和1mA。24C02具有页写能力,每页分别为8字节,具有8-pin PDIP和8-pin SOP两种封装形式,其特点如下。
①宽范围的工作电压,低电压技术;
②施密特触发器输入噪声抑制;
③硬件数据写保护;
④内部写周期(最大5ms);
⑤可按字节随机和序列读;
⑥自动递增地址;
⑦ESD保护大于2.5千伏;
⑧高可靠性:擦写寿命100万次,数据保持时间100年。
24C02支持IIC总线传输协议。IIC是一种双向、两线串行通讯接口,分别是串行数据线SDA和串行时钟线SCL。两根线必须通过一个上拉电阻接到电源。A0、A1、A2是器件地址输入引脚,SDA引脚漏极开路,需外接上拉电阻到VCC,SCL上升沿数据写入,下降沿数据读出。WP引脚提供硬件数据保护,当WP接地时,允许数据正常读写操作,当WP接VCC时,写保护,只读。
2.2.2 工作过程
(1)DHT11与单片机相连的DATA线用于微处理器与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,数据分小数部分和整数部分,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零。一次完整的数据传输为40bit,高位先出,数据格式如下。
8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit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+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位)
(2)当IIC总线处于空闲状态(SDA和SCL都为高电平)时,单片机启动数据传输,温湿度阈值通过总线传送至24C02。每次数据传输均开始于START(SDA为高电平,SCL为下降沿)条件,结束于STOP(SDA为上升沿)条件,二者之间的数据字节数没有限制,由单片机决定,信息以字节为单位传输,附加1位由24C02产生应答。
2.3 液晶显示电路
本设计采用1602LCD实时显示温湿度阈值和当前检测到的温湿度值。系统选用单片机P0口与液晶相连,通过P2.6和P2.7对液晶显示器进行功能选择,显示电路如图6所示。
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