基于51的湿度检测器(利用YL69) - 图文

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；

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（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

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部 振荡器时，此引脚接地。

④ XTAL2： 内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。 2、控制引脚

①RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

②ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

③PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

④ EA /Vpp：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 3、并行I/O口引脚

8051单片机设有4个双向I/O口（P0、P1、P2、P3），每一组I/O口线都可以独立地用作输入或输出口。

① P0 口（P0.0 - P0.7）：是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 口，在访问外部存储器 时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0 口能以吸收电流的方式驱动八个 LSTTL 负载。实际应用中常作为分时使用的地址/数据总线口，对外部程序或数据存储器寻址时低8位地址与数据总线分时使用P0口：先送低8位地址信号到P0口，由地址锁存信号ALE的下降沿将地址信号锁存到地址锁存器后，再作为数据总线的口线对数据进行输入或输出。

② P1 口（P1.0 - P1.7）：是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动(吸 收或输出电流)四个 LSTTL 负载。用作输入线时，口锁存器必须由单片机先写入“1”，每一位都可编程为输入或输出线。

③ P2 口（P2.0 - P2.7）：是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它输出高 8 位地址，与P0口一起组成16位地址总线，用于对外部存储器的接口电路进行寻址。P2 口可以驱动(吸收或输出电流)四个 LSTTL 负载。

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④ P3 口（P3.0 - P3.7）：是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动(吸 收或输出电流)四个 LSTTL 负载。作为第一功能使用时，与P1口一样；作为第二功能使用时，每一位都有特定用途，其特殊用途如表所示：

表3.2.2.1 P3口的第二功能

端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD 注 释 串行口数据接收端 串行口数据发送端 外中断请求0 外中断请求1 定时/计数器0外部计数信号输入 定时/计数器1外部计数信号输入 外部RAM写选通信号输出 外部RAM读选通信号输出 3.3.3 LCD1602简介

液晶显示器是一种被动的显示器，及液晶本身不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，从而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。液晶显示器具有厚度薄、省电、抗干扰能力强、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在智能仪器仪表和单片机测控系统中、便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

当前市场上液晶显示器种类繁多，按排列形状可分为字段型、点阵字符型和点阵图形型。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。

单片机应用中，常用点阵字符型LCD显示器。要有相应的LCD控制器、驱动器来对LCD显示器进行扫描、驱动，还要RAM和ROM来存储单片机写入的命令和显示字符的点阵。由于LCD的面板较为脆弱，制造商已将LCD控制器、驱动器、RAM、ROM和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块（LCd Module，LCM）。只需购买现成的液晶显示模块即可。单片机控制LCM时，只要向LCM送入相应的命令和数据就可显示需要的内容。

本设计选用的是常见的点阵型液晶显示模块：1602字符型LCM（两行，每行16个字符）。

下图所示为字符型LCD模块的电路框图，它由日立公司生产的控制器HD44780、驱动器HD44100及几个电阻和电容组成。HD44100是扩展显示字符位用的（例如，16字符

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