基于51的湿度检测器(利用YL69) - 图文(2)

3单元模块设计

本次设计采用单片机最小系统，所谓单片机的最小系统是指使单片机能运行程序、正常工作的最简单电路系统，是保证单片正常启动、开始工作的必须电路，缺一不可。单片机最小系统一般由单片机、程序存储器、时钟电路和复位电路组成。对于51单片机，由于片内有4K的程序存储器，所以其最小系统除了单片机本身外，只需外接时钟电路与复位电路即可。

在单片机构成的系统中，土壤湿度传感器YL-69首先将湿度信号转换成高低数字电平信号，单片机对送入的数字量信号进行处理后，通过LCD显示测量的温湿度值。在本次设计中，以STC89C52单片机为主控芯片，各部分功能用外部电路来完成，主要包括时钟晶振电路，湿度测量电路，液晶显示模块，报警模块，按键模块等。

3.1各单元模块功能介绍及电路设计

3.1.1 时钟模块简介

图3.1.1.1 内部时钟电路

单片机的时钟电路用于生产单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各 地址信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工 作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。

C51系列单片机各功能部件的运行都已时钟信号为基准，有条不紊、的工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。本次设计采用的是内部时钟方式。51单片机内部有一个用以构成振荡器的高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端引脚XTAL2。这两个引脚跨界石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。石英晶体和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定、可靠的工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性较好的电容。

第 5 页

3.1.2 复位模块简介

图3.1.2.1 按键电平复位电路

单片机的复位电路是使 CPU 和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，

并从这个状态开始工作。无论是单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位，单片机复位的条件是：必须使 RES/Vpd 或者 RST 引脚（9 脚）加上持续两个周期以上的高电平。

复位电路有上电自动复位和按钮复位两种方式，本设计采用的是按键手动复位，按键手动电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通来实现，具体电路如图3.1.2.2所示。

3.1.3 报警模块简介

图3.1.3.1 蜂鸣器报警电路

报警电路采用蜂鸣器报警电路，蜂鸣器与家用电气上的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，电路上的TTL点评基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，即此一个管脚很难驱动蜂鸣器发出声音,所以增加了一个三极管

第 6 页

来增加通过蜂鸣器的电流。

蜂鸣器的正极性的一端联接到5V电源上面，另一端接到三极管的集电极，三极管的基极由单片机的一个管脚通过一个与门来控制，当管脚为低时，与非门输出高电平，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当管脚为高时，与非门输出低电平，三极管截至，蜂鸣器不发出声音。其电路如图3.1.3.1所示。 3.1.4 显示模块简介

图3.1.4.1 LCD1602显示电路

液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。

用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

该部分电路功能主要将主机处理后的数据显示出来，该模块与单片机连接简单，只需一个8位I/O接口与液晶模块的8位数据段相连、再用三位控制口分别与液晶模块的RS、R/W、E相连接。在本系统中，为了布线简单及驱动能力更强，我们用单片机的P0口接8位数据，用P2.0、P2.1、P2.2分别于RS、R/W、E相连。由于P0口内没有上拉电阻，需在P0口与液晶模块之间加了1K欧姆的排阻，从机部分电路上图如图所示。

第 7 页

3.2特殊器件的介绍

3.2.1土壤湿度传感器简介

传感器是能响应规定的被测物理量，并按照一定的规律转换成为可用信号输出的器 件或装置。它通常由直接响应于被测物理量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件 及相应的电子电路组成。

传感器的分类： 按构成分可分为基本型传感器、组合型传感器和应用型传感器； 按机理可分为结构型传感器，物理性传感器、混合型传感器和生物型传感器； 按作用形式可分为主动型传感器和被动传感器； 按变换工作能量的供给形式可分为能量变换型传感器和能量控制型转换器； 按输出信号形式分为温度、压力、湿度、流量、流速、磁场和光通量等传感器。

湿度的采集可以用湿度传感器来实现。将湿度传感器看作可调变阻器，当湿度传感 器采集到湿度时，电阻值发生变化，湿度最小时的电阻值为 10K，湿度最大时为 0.1Ω。 变化的幅度是根据湿度传感器采集到的湿度大小而定。随着电阻值的变化，电路的输出电压也跟着变化。调节电阻值的大小，可得到想要的电压，满足电路的需求。此次设计采用的是土壤湿度传感器YL-69

图3.2.1.1 土壤湿度传感器原理图

土壤湿度传感器特性：

（1）土壤湿度传感器YL-69，表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能 ，防止接触土壤容易生锈的问题，延长使用寿命；

（2）可以宽范围控制土壤的湿度，通过电位器调节控制相应阀值，湿度低于设定值时，DO输出高电平；高于设定值时，DO输出低电平；

第 8 页

（3）采用三线制，界限简单，只需把VCC外接3.3V-5V电压，GND外接数字地，DO“小板数字量输出接口（0和1）”接到单片机即可； （4）比较器采用LM393芯片，工作稳定， （5）设有固定螺栓孔，方便安装

值得说明的是：此传感器适用于土壤的湿度检测；模块中蓝色的电位器是用于土壤湿度的阀值调节，顺时针调节，控制的湿度会越大，逆时针越小；数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度； 3.2.2、51系列单片机简介

所谓单片机，通俗来讲，就是把中央处理器 CPU、 存储器、定时器、I/O 接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上 的微型计算机。单片机特别适合控制领域，故又称为微控制器 MCU，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。STC89C5X单片机是51系列单片机的衍生品种，采用40个引脚的双列直插封装（DIP）方式，其引脚排列如下图所示。

图3.2.2.1 51单片机DIP封装方式的引脚排列图

40个引脚按其功能可分为如下3类：

（1） 电源及时钟引脚——Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。 （2） 控制引脚——PSEN、ALE/PROG、EA/Vpp、RST。

（3） I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。 1、电源及时钟引脚

① Vss： 接数字地。

② Vcc ：正常操作时为+5 V电源。

③ XTAL1 内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外

第 9 页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库基于51的湿度检测器(利用YL69) - 图文(2)在线全文阅读。