STC89C52单片机温室在线监控系统设计+流程图(5)
图6 液晶显示电路
1602液晶双行显示，上行显示温度，下行显示湿度。1602有14脚和16脚两种接口，区别是前者不带背光源，后者带背光源，本设计采用带背光源设计。引脚15和16即是背光源的正负极，引脚7到14为8位双向数据线，在此主要用来传输8位温湿度数据，引脚3、4、5、6是功能引脚，分别代表液晶显示偏压、数据/命令选择、读/写选择、使能信号。引脚3调整液晶显示器对比度，接电源时对比度最弱，接地时对比度最高，为了取得最佳的显示效果，本设计接一个10K电阻和1K电阻来调节对比度。引脚4高电平选择数据寄存器，低电平选择指令寄存器。引脚5与引脚4基本相同。引脚6由高电平变为低电平时，液晶显示模块儿执行操作。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，通过单片机发送指令控制来显示温湿度。
2.4 按键及报警电路
本设计采用物理按键设定温湿度阈值，采用四个LED灯进行温湿度报警，电路图如图7所示。
图7 按键及报警电路
图中S1、S2、S3、S4为四只调节按键，分别为设置键、上调键、下调键和保存键，用以调整温湿度阈值，单片机将阈值保存在存储器中。按键不动作时，默认输入高电平，当按键按下时单片机接口输入低电平。D2、D3、D4、D5为四只报警灯，其中D2为低温报警，D3为高温报警，D4为低湿报警，D5为高湿报警，当温湿度超出设定阈值时，单片机输出对应的低电平信号，点亮LED灯。
2.5 继电器驱动电路
本设计采用继电器驱动电机控制温湿度，电路图如图8所示。
图8 继电器电路
本设计采用鑫宏公司的JQC-3F-C型继电器，即封闭式大功率超小型继电器，继电器是由线圈和触点组两部分组成的，所以继电器在电路图中的图形符号包括两部分：一个长方框表示线圈；一组触点符号表示触点组合[7]。
当温湿度数据超过正常范围时，单片机发出继电器动作信号。该低电平信号通过三极管，加在基集上，此时发射集正偏，集电极反偏，三极管导通，驱动继电器线圈得电，继电器触点动作。该触点可以控制执行机构工作，以控制温湿度保持在一定的范围。
2.6 程序下载及供电电路设计
本设计旨在设计一个尽可能完整的系统，方便使用，考虑到编程时可能需要多次调试，因此本设计有独立的程序下载口，可以直接与上位机相连下载程序，电路如图9所示。
图9 程序下载及供电电路
下载口采用4针的串行下载口，引脚2和3是数据传输引脚，上位机下载程序时，可以采用USB转串口转换电路。当灯D1亮，代表电路接通，可以进行数据下载；灯D6亮，表明数据正在进行传输。
常用的供电电路有两种方案，一种是采取稳压电源，另一种采用干电池供电，由于本设计体积小，采用干电池虽然结构简单、使用方便，但相对本系统而言较重，不适合携带。因此采用稳压电源供电，但稳压电源并不是本设计的重点，考虑到现在手机、平板电脑、MP4等数码设备已经十分普及，且更新速度很快，导致大量仍能正常使用的充电插头还留在用户手中。USB充电插头体积小、使用方便且输出电压为5V，正好符合VCC的要求，本设计电源使用USB充电插头改造，只使用其中的红、黑两根电源线，实现供电。
3. 软件编程
3.1 主程序流程图
主程序是系统的监控程序，刚开始需要进行初始化，其中包括数据初始化、定时器初始化、显示初始化；单片机首先先发送温湿度测量命令，然后通过单片机对所测量数据进行温湿度转换；用软件查询的方式比较所测量温度与设定的TH和TL，湿度与设定的HH和HL的关系，判断是否超过阈值；如果所测量温度或湿度超出设定值时，报警并驱动继电器电路，直到温湿度变为设定阈值内，再在LCD1602上实时显示，然后进行键盘查询，判断是否需要进行按键处理[8]。流程图如图10所示。