发布时间 : 星期四 文章基于51单片机的大棚温湿度检测系统的设计与实现 - 图文更新完毕开始阅读
3.1.5晶振电路设计
晶体振荡器电路用于向MCU提供时钟信号。两种晶体振荡器，包括有源晶振和无源晶振，是时钟电路最主要的组成部分，晶体振荡器是为集成电路和其他器件提供相应的基准频率。XTAL1是单片机作为时钟电路反向放大器的输入端，XTAL2是单片机作为时钟电路反向放大器的输出端，反向放大器可以用作片内振荡器的配置，可以使用陶瓷振荡器和石晶振荡器。使用外部时钟源驱动器件时，此时的XTAL2是不需要连接的[6]。使用二分频触发器实现对于时钟电路内部连接的时钟信号的输入。在现实生产应用中，不需要要求外部连接时钟信号的脉宽，但首先是要求脉冲的电压与电路的电压相同。晶振电路图如图5所示。
131415161722PFY11819C220INT1/P33T0/P34T1/P35WR/P36RD/P37X2X1GNDC122PF
图5 晶振电路图
3.1.6按键电路设计
本系统使用的按键电路是采取最简单的低电平扫描方式实现，共有K2、 K3 、K4三个开关，K2为设置键，可以对温度、湿度和光照度进行设置，K3为加键，K4为减键，利用开关的一端与单片机I/O口相连，另一端是用接地的方式，用单片机监测 I/ O口是否是低电平，判断按键是否被按下。按键电路图如图6所示。
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K2K3K4
图6 按键电路图
3.1.7控制电路设计
如果温湿度传感器监测出来温度值高于预先设置的温度时，系统会自动驱动继电器，继电器带动风扇进行工作，降低棚内的温度。控制电路图如图7所示。
VCCR5J22KA11CON21KD2继电器Q1R6温度控制1K 图7 控制电路图
当大棚的温度或湿度不在预先设定值范围时，就会自动驱动设备进行温湿度的控制。 3.2温湿度传感器
3.2.1数字温湿度传感器简介
数字温湿度传感器DHT11是含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。数字温湿度传感器DHT11有很高的技术含量，特别是对于数字模块的采集
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方面和温湿度的感知方面。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[7]。具有性能好、价格低、品质好、感知速度快、抗干扰性好等特点，所以DHT11有很广泛的市场应用。生产DHT11的研究室对每个传感器都进行了严格的生产要求，校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，如果传感器要对信号进行监测及处理，只需要调用标准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简捷。DHT11体积小，消耗的能源少，对信号进行传输时，距离可达20米以上。所以开发者不用考虑过多的环境因素，DHT11特别容易连接，可以针对不同的用户开发不同的产品。DTH11实物图如图8所示。
图8 DHT11实物图
3.2.2工作原理 1. 接口说明
根据不同的条件连接不同的电阻，连接线的距离与20米相比，比20米短时用5K的上拉电阻，比20米长时要根据不同的情况选择不同的上拉电阻[8]。DTH11典型应用电路如图9所示。
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VDDVDD5K1Pin2PinMCUDATADTH114Pin 图9 DHT11典型应用电路
2. 电源引脚
电源提供3－5.5V电压给DHT11。传感器上电后，它的响应时间为1秒，在响应时间里，要暂停操作。如果需要去耦滤波的话，可以加一个100nF的电容在电源引脚（VDD，GND）之间。 3. 串行接口 (单线双向)
数字温湿度复合传感器 DTH11与微处理器之间使用单总线数据格式进行通信和同步[9]，一次通讯时间大概为4ms，其数据由两部分组成，分别为整数及小数部分，具体格式在下文说明,目前小数部分读出为零，以后再进行扩展。其操作过程为:一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式为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 ，校验位校验算法为把湿度的整数和温度的整数加起来，把温度的小数和湿度的小数加起来，只保留低8位。
主机微处理器MCU开始发送起始信号，从机 DHT11的模式切换到高速，实施数据的监测，对主机的信号进行响应，在主机的起始信号完全结束后，从机 DHT11开始向主机回应响应信号，发出的数据为40位，这时对信号进行采集，其中部分数据供用户读取。如果从机 DHT11接收一次起始信号，就会触发一次信号的采集，如果从机接收不到主机发送的起始信号，从机 DHT11温湿度采集则处于暂停的状态。如果把数据采集完成 DHT11的模式由高速切换到低速。通讯总流程图如图10所示。
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