基于单片机的汽车防盗报警系统的设计.doc

基于单片机汽车防盗报警系统设计

作者姓名：何 超

专业名称：电子信息科学与技术

指引教师：李 兰 英 讲师

摘要
人们生活水平不断提高，对私有财产保护意识在不断增强，因而对防盗办法提出了新规定。本设计就是为了满足防止盗窃等意外事件需要而设计汽车防盗报警系统。
当前市面上重要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常用报警器都存在某些缺陷。本系统采用了热释电红外传感器，它制作简朴、成本低，安装比较以便，并且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、敏捷度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。同步它信号通过单片机系统解决后以便和PC机通信，便于多顾客统一管理。
本设计重要涉及硬件和软件设计两个某些。硬件某些涉及单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等某些构成。解决器采用52系列单片机AT89C52。整个系统是在系统软件控制下工作。软件某些可以划分为如下几种模块：数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。

核心词：单片机 红外传感器 数据采集 报警电路

Abstract
With the people's living standard continuously improved，the awareness of the protection of private property continuously enhanced，and thus the security measures put forward new demands. This paper is designed in order to meet the needs of the prevention of theft，accidents and vehicle anti-theft alarm system.
Currently on the market pressure trigger the burglar alarm switch electronic anti-theft alarm and pressure shading trigger burglar alarm，such as a variety of alarm，but that several of the more common alarm there are some drawbacks. The system uses a pyroelectric infrared sensor，the production of simple，low cost，more convenient to install，and anti-theft performance is relatively stable，strong interference capability，high sensitivity，safe and reliable. This anti-theft device installed hidden and difficult to be discovered by thieves. It’s signal through a convenient treatment of the SCM system and PC communications，to facilitate the unified management of the multi-user.
The design includes two parts of the hardware and software design. The hardware parts include of the MCU control circuit，infrared sensor circuit，drive the implementation of the alarm circuit，LED control circuit components. The processor uses 52 series microcontroller the AT89C52. The entire system is under the control of the system software. The software part can be divided into the following modules：data collection，keyboard control，alarm and display subroutines.

Keywords：microcontroller，infrared sensors，data acquisition，alarm circuit.

目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
前言 1
1 概述 3
1.1 课题研究背景 3
1.1.1 汽车防盗报警系统研究现状 3
1.1.2 汽车防盗报警系统设计必要性 4
1.2设计方案选取 5
1.2.1 设计规定 5
1.2.2 方案设计论证与选取 5
2 总体方案设计 8
2.1 系统概述 8
2.2 各功能模块设计 9
2.2.1 单片机电路 10
2.2.2 红外热释电报警传感器电路 12
2.2.3 温湿度传感器及检测电路 17
2.2.4 DS1302实时时钟电路 20
2.2.5 LCD显示电路 23
2.2.6 EEPROM存储器电路 28
2.2.7 键盘电路 30
2.3软件程序实现 31
2.3.1 主程序流程图 31
2.3.2 主程序见附录1 31
3 pcb画图及实物制作 32
3.1 制作过程及理论实践概述 32
3.2 设计原理图 32
3.3 设计PCB图 35
3.4 最后实物图 36
总结 37
道谢 39
参照文献 40
附录1主程序 41

前言
随着社会发展，科学技术进步和安全防范意识增强，人们越来越注重自身所处环境与否安全同步，汽车防盗也被列入了研发议程。也因而本论文设计便应运而生。
论文第一阶段重要任务是熟悉关于如protell等实际软件和单片机有关基本知识，在此基本上学习单片机系统c语言编程和设计，从而达到对的制作出本设计最后实物——基于单片机汽车防盗报警系统。
第二阶段是在导师指引下熟悉并运用第一阶段基本知识进行各功能模块设计，编写相应模块代码，然后进行理论设计修改和仿真调试，最后进行组装调试。
通过教师悉心指引自身努力，完毕了毕业设计各项任务和规定成功做出了基于单片机汽车防盗报警系统。只要合理安装和布防，该设计就可完毕汽车实时防盗和报警，从而达到对汽车保护作用。
基于单片机汽车防盗报警系统，由红外热释电传感器、温湿度传感器、DS1302时钟电路、EEPROM存储电路、液晶屏和键盘构成。设计重要功能有：
1、红外热释电传感器获取人体入侵信息，当监控功能打开并且有人入侵时，驱动蜂鸣器报警，LED红色报警灯亮。
2、报警时间自动存储至EEPROM存储器，当按“Review”查询按钮时显示近来一次报警时间。
3、不间断测量当前温度和湿度数据，并在液晶屏上实时显示。
4、具备不间断时钟电路，当前时间在液晶屏显示。时钟电路具备后备电池，系统掉电后时钟依然运营，再次上电显示当前时间，不必重新调时。
5、可以通过设立键打开或关闭监控报警功能，系统上电处在报警关闭状态，按一次设立键打开报警功能，液晶屏显示“A”，继续按设立键进入时钟校准功能，此时报警功能关闭。
6、可以通过设立键调校时钟初始值，详细办法是持续按设立键直至“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”相应位置闪烁，再通过Up键和Down键调节数值，调节完毕继续按设立键进入正常状态。
7、任何状态，按查询Review键可以查询上次报警时间，再次按Review键退出查询状态。

1 概述
1.1 课题研究背景
1.1.1 汽车防盗报警系统研究现状
一．汽车防盗器定义和种类
1.机械式防盗器。初期汽车防盗器材重要是机械式防盗锁。机械锁发展至今通过了多次技术升级，钩锁、转向盘锁和变速档锁等基本属于机械式防盗器，它重要是通过锁定离合、制动、油门或转向盘、变速档来达到防盗目，只防盗不报警。其长处是价格便宜，只需几十元至几百元，且安装简便，可以在一定限度上吓阻盗车贼，或增长盗贼被发现也许性。缺陷是防盗不彻底，每次拆装比较麻烦，不用时还得找地方放置。
2.机电式防盗装置。随着科学进步，浮现了机电一体防盗装置中央门锁）。中央门锁是以电来控制门锁启动或锁止，并由驾驶员集中控制所有车门门锁锁止或启动。中央门锁系统具备下列功能：当锁住（或打开）驾驶员侧车门门锁时，其他几种车门及行李厢都能锁止（或打开）；如钥匙锁门也可锁好（或打开）其他车门和行李厢；在车内个别门锁需要打开时，可分别拉开各自门锁按钮。
3.电子式防盗器。为了克服机械锁只防盗不报警缺陷，电子报警防盗器应运而生。汽车电子防盗系统是在原有中央门锁基本上加设了防盗系统控制电路，以控制汽车移动同步并报警。电子防盗是当前较为抱负防盗装置。如果有行窃者盗窃汽车或汽车上物品，防盗系统不但具备切断起动电路、点火电路、喷油电路、供油电路和变速电路、将制动锁死等功能，同步，还会发出不同求救声光信号进行报警，给窃贼予以精神上震慑，以制止窃贼实行行窃。插片式、按键式和遥控式等都属于电子式防盗器。遥控式汽车防盗器特点是可遥控防盗器所有功能，可靠以便，可带有振动侦测门控保护及微波或红外探头等功能。随着科技迅速发展，遥控式汽车防盗器还增长了许多以便实用附加功能，如控中控门锁、遥控送放冷暖风、遥控电动门窗及遥控开行李舱等。当前市场上已有双向功能电子防盗器，这种防盗器不但能由车主遥控车辆，还能将自身状态传送给车主，例如车门被启动或车窗玻璃被破坏等。但是电子防盗器普遍存在误报警现象，并且也没有主线上解决车辆丢失问题。
4.GPS卫星定位汽车防盗系统。GPS卫星定位汽车防盗系统（或其她网络系统）可以将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心，具备车辆定位、遥控熄火、网络查询及跟踪、车内监听、路况信息查询、人工导航等各种功能，是全方位防盗系统。GPS卫星定位汽车防盗系统属网络式防盗器，它重要靠锁定点火或起动电路达到防盗目，同步还可通过GPS卫星定位系统，将报警信息和报警车辆所在位置无声地传送到报警中心。可以在全国范畴内实时监测车辆位置，还可以通过车载移动电话监听车内声音，必要时可以通过手机关闭车辆油路、电路并锁死所有门窗。如果GPS防盗器被非法拆卸，它会自己发出报警信息，但缺陷是价格较为昂贵，因此当前只是在出租车行业选用较多。
二、汽车电子防盗系统发展
当前北美生产新车辆中，安装了电子防盗系统比例很高，市场前景被广泛看好。随着汽车产业发展，国内电子防盗系统市场也已进入迅速发展期，成为各路商家必争之地。将来几年，电子防盗系统市场竞争将会更加激烈，市场格局也将进一步变化。由于OEM采购偏好强烈影响，各系别车商均有自己较为固定电子防盗系统供应商，此种局面将长期维持，因而电子防盗系统市场格局仍将依赖于整车市场行情变化。
1.1.2 汽车防盗报警系统设计必要性
随着人们对自己私有物品保护意识不断加强，人们对于物品防盗技术研究也是越来越进步，特别是对贵重物品保护更是重中之重。当前诸多人都拥有了自己私人汽车，对汽车防盗便是当代人们十分关注问题。本设计就是基于单片机红外汽车防盗报警系统，本系统可通过对人体热源感应转化为电信号后驱动控制电路达到声光报警，从而达到对物品（汽车）保护作用。此系统测试敏捷度高、简朴易操作，并且制作起来价格低廉，通过对此设计进一步研究是咱们对物品防盗技术有了更深层次理解和发现，有助于咱们在保护自己私人物品时发现更多办法，获得更多知识。
1.2设计方案选取
1.2.1 设计规定
（1）该设计涉及硬件和软件设计两个某些。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数。
（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及有关控制管理软件构成。顾客终端完毕信息采集、解决、数据传送、功能设定、本地报警等功能。终端由中央解决器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等某些构成。
（3）系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设立在外出布防状态，探测器工作起来，当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设立在监测点上红外探头将人体辐射红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89C52单片机，经单片机解决运算后驱动执行报警电路使警号发声。
（4）红外线具备隐蔽性。此类装置设计要点：其一是能有效判断与否有人员进入；其二是尽量大地增长防护范畴。固然，系统工作稳定性和可靠性也是追求重要指标。至于报警可采用声光信号。
1.2.2 方案设计论证与选取
1） 遥控式电子防盗系统
遥控式汽车防盗器是主机与遥控器各有一组相似密码，遥控器发射密码，主机接受密码，从而完毕防盗器各种功能，这种密码发射方式称为第一代固定码发射方式（简称定码发射方式）。定码发射方式在汽车防盗器中应用并不普及，当防盗器用量不多，即处在一种初期防盗器应用市场里时，其防盗器安全性和可靠性尚有所保证。但对于一种防盗器使用已成熟市场而言，定码方式就显得既不可靠又不安全，因素有三：
（1） 密码量少，容易浮现重复码，即发生一种遥控器控制多部车辆现象。
（2） 遥控器丢失后，若单独更换遥控器极不安全，除非连同主机一道更换，但费用过高。
（3） 也是最大危险即安全性差，密码易被复印或盗取，从而使车辆被盗。
2） 电子密码防盗系统
　　系统设有三级密码：
　　1、超级密码（仅供遗忘车主密码时使用）
每套防盗器出厂时，都由一种唯一8位数字超级密码（密码置于阐明书密封条内），该密码是固定不变。寻常不需要使用这个密码，只有在车主遗忘密码时，只需输入这个8位超级密码，密码就会恢复到出厂前设立。然后就可以启动系统并修改密码。
2、车主密码（仅供车主使用）
输入车主密码，可以启动车辆，还可以任意修改车主密码，修改或消除普通顾客密码。
3、普通顾客密码（仅供借车者使用）
当需要将车借给别人使用，又不想将车主密码泄漏，这是可以设立一种普通顾客密码，还可以设定借车使用天数。这样，借车人就可以使用这个普通顾客密码启动汽车，在设定天数内使用本车，时间一到，密码自动失效，普通顾客无法启动汽车。普通顾客不具备修改密码等功能。
4、防抢密码
当车主遭遇抢劫，生命受到威胁，这时可以提供应抢劫者一种防抢密码。这时，抢劫者就可以使用这个防抢密码来启动汽车，当车主脱离危险后来（6分钟后），系统自动切断供电电路和供油电路，使汽车停止行驶，同步启动报警器报警，密码失效，抢劫者无法再次启动汽车。这个功能使车主生命和物质财产得到保护。使用防抢密码进入时，不具备修改密码权限。
但此系统当前技术尚不完善，实际应用尚待进一步测试和实验。且此系统操作复杂，价格昂贵，不便于大量推广和普及。
3） 报警式防盗系统
通过电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最后产生电声报警。
此系统特点是：
探测面广，实时效果好，敏捷度高。
系统操作简便，易于控制。
产品制作工艺简朴，价格低廉。
综合以上考察和研究，我最后选定以报警式防盗系统作为我设计重点。因而本设计通过热释电红外传感器对人体能量变化感应产生电信号驱动控制电路，从而实现声光报警，达到对汽车防盗保护作用。

2 总体方案设计
2.1 系统概述
本系统采用了热释电红外传感器，它制作简朴、成本低，安装比较以便，并且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、敏捷度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，同步它信号通过单片机系统解决后以便和ＰＣ机通信，便于多顾客统一管理和顾客操作。为了探测移动人体，普通使用双元件型热释电红外传感器，在这种传感器内部，两个敏感元件反相连接，当人体静止时两元件极化限度相似，互相抵消。但人体移动时，两元件极化限度不同，净输出电压不为0，从而达到了探测移动人体目。
该设计涉及硬件和软件设计两个某些。模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。电路构造构成可划分为：热释电红外传感器、汽车智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及有关控制管理软件构成。顾客终端完毕信息采集、解决、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。就此设计核心模块来说，单片机就是设计中心单元，因此此系统也是单片机应用系统一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件构成硬件涉及单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等构成系统，软件是各种工作程序总称。单片机应用系统研制过程涉及总体设计、硬件设计、软件设计、在线调试等几种阶段，就本设计来说也涉及这些过程。它们进程框图如图2.1所示。

完毕研制
开始
拟定设计方案
硬件设计
软件设计
联机仿真测试
排除故障
系统运营

图2.1 进程框图
2.2 各功能模块设计
本研究设计控制框图如图2.2所示。

图2.2 红外报警监控系统方框图
图中STC89C52单片机随时监控DYP-ME003红外人体传感器送来报警信号。当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声（蜂鸣器）光（LED发光管）报警，同步将入侵时间记录在外部存储芯片AT24C04中。系统还可以即时显示当前环境温湿度值。单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。系统通过DS1302时钟电路获得并显示当前时间。该时间初始值可以通过设立键、上调键和下调键设定，由于具备后备电池，主控系统断电后时钟依然继续运营。系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定期钟初始值，查询报警时间等。
系统各单元电路简介如下：
2.2.1 单片机电路
本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52采用主控芯片，其管脚如图2.3所示。

图2.3 STC89C52单片机管脚图
本设计所用芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，合用于惯用检测控制电路。由STC89C52构成单片机系统原理图如图2.4所示。图中ALERT引脚输入DYP-ME003红外人体传感器信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表达没有检测到人。DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚。2402_SCL和2402_SDA为外存芯片AT24C04通信引脚，该芯片为IIC接口芯片，通过时钟线和数据线二线接口通信。K1、K2、K3、K4为四只按键，分别为设立键、上调键、下调键和查询键。L2为报警LED发光管。P0.0—P0.7为LCD数据线，P2.5—P2.7为LCD控制线。系统采用11.0572MHz外部晶振电路。

图2.4 单片机系统电路
2.2.2 红外热释电报警传感器电路
1. 热释电红外传感器简介
热释电传感器是一种将热量变化转换为电量变化能量转换器件。因红外线具备很强热效应，当交互变化红外线照射到晶体表面时，晶体温度迅速变化，这时会发生电荷变化，从而形成一种明显外电场，这种现象称为热释电效应。热释电红外传感器内部热释电晶体极化，随着温度变化而变化。当恒定红外辐射照射在探测器探头上时，热释电晶体温度不变，晶体对外呈电中性，探测器没有电信号输出，因而恒定红外辐射不能被检测到。此外热释电晶体输出是电信号，不能直接使用，需要用电阻将其转换为电压形式，该电阻阻抗高达104M欧，故引入N沟道结型场效应管接成共漏形式来完毕阻抗变换。热释电红外线元件是一种典型热量传感器，惯用红外光发射能量作为整个防盗报警装置中检测入侵者及其活动手段。
2.被动式热释电传感器防盗报警工作原理
热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期浮现一种新型传感器件，当前电子防盗报警设备研制中已得到广泛应用。普通咱们采用热释电传感器防盗报警电路，是运用该电路检测到有人进入防范区时通过能量变化导致产生电信号，最后电声报警。其工作原理如下：普通人体体温是37℃，因此会发出波长10um左右红外线，被动式红外传感器探头就是靠探测人体发射10um左右红外线进行工作。人体发射10um左右红外线通过菲涅耳滤光片增强后汇集到红外感应源上，红外感应源普通采用热释电元件，这种元件接受到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经后续电路检测解决后就能产生报警信号了。
在红外探头中有两个核心性器件，一种是热释电红外传感器，它能将波长为8~12um之间红外信号变化转变为电信号，并对自然界中可见光信号具备抑制作用，因而在红外探测器有效警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到只是背景温度，没有信号变化，因此不能产生电信号，也不会报警；当人体进人警戒区，通过菲涅耳透镜，热释电红外感应器感应到是人体温度与背景温度差别信号，此时产生电信号，从而报警。此外一种器件就是菲涅耳透镜，它具备聚焦--即将热释电红外信号反射在红外传感器上作用还能将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区移动物体能以温度变化形式在热释电红外传感器上产生变化热释红外信号，这样热释电红外传感器产生变化电信号，后续电路经检测解决后产生报警信号。
3. 被动式红外报警器构成构造
被动式红外报警器重要由菲涅耳光学系统、热释电红外传感器、信号滤波和放大电路、信号解决和报警电路等几某些构成（如图2.5所示）。

图2.5 被动式红外报警器构成框图
菲涅尔透镜普通采用聚乙烯塑料片制成，颜色为乳白色或黑色，呈半透明状，但对波长为10Lm左右红外线来说却是透明。菲涅耳透镜焦点普通为5厘米左右，除有聚焦作用还可形成可见区和盲区，实际应用时普通把菲涅耳透镜固定在传感器正前方1~5厘米地方。当物体射出红外线通过菲涅耳透镜后，传到热释电红外探测器，这时热释电红外探测器将输出脉冲信号，脉冲信号经放大和滤波后，由电压比较器将其与基准值进行比较，当输出信号达到一定值时，报警电路发出警报。
被动式热释电红外探头长处是自身不发生各种类型辐射，器件功耗小、隐蔽性好、价格低。缺陷是具备容易受各种热源、光源及射频辐射干扰；被动红外穿透力差，人体红外辐射容易被遮挡，不易被探头接受；当环境温度和人体温度接近时，探测和敏捷度下降，有时还会短时失灵。
当前市场上经常采用P288型热释电红外传感器作为敏感元件，能以非接触方式检测出人体辐射出红外能量，并将其转化为电信号输出。该传感器外接12V电源，内部装有菲涅耳透镜，检测区域为球形，有效警戒距离为12~15m，方向角为85度。当红外警戒区内无移动物体时，传感器无输出信号，报警电路不工作；当有人闯入警戒区时，只要人体移动，其辐射出红外线便会被热释电红外传感器所接受，并输出薄弱电信号。该信号经运算放大器A1和A2放大后，会输出一种较强电信号。再输送给由A3和A4构成双限电压比较器。
4. DYP-ME003人体感应传感器
以上所说热释电红外传感器电路比较繁琐，调试难度也较大。当前市场上有集成红外人体感应传感器，将热释电传感器、菲涅耳透镜和调理电路集成在一种模块上，可以实现5伏电压供电，性能稳定，使用以便。DYP-ME003人体感应传感器就是这样一款基于红外线技术自动控制产品，敏捷度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，特别是干电池供电自动控制产品中。其功能特点：
1）、全自动感应：人进入其感应范畴则输出高电平，人离开感应范畴则自动延时关闭高电平，输出低电平。
2）、光敏控制（可选取，出厂时未设）：可设立光敏控制，白天或光线强时不感应。
3）、温度补偿（可选取，出厂时未设）：在夏天当环境温度升高至30～32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定性能补偿。
4）、两种触发方式：a.不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；b.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范畴活动，其输出将始终保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体每一次活动后会自动顺延一种延时时间段，并且以最后一次活动时间为延时时间起始点）。
5）、具备感应封锁时间（默认设立:2.5S封锁时间）：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设立一种封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。工作电压范畴宽：默认工作电压DC4.5V-20V。微功耗：静态电流<50微安，特别适合干电池供电自动控制产品。输出高电平信号：可以便与各类电路实现对接。
DYP-ME003人体感应传感器感应范畴如图2.7所示：

图2.7 DYP-ME003人体感应传感器感应范畴
DYP-ME003人体感应传感器电气参数如表2.1所示：
表2.1 DYP-ME003人体感应传感器电气参数
电气参数
DYP-ME003人体感应模块
工作电压范畴
DC 4.5-20V
静态电流
<50uA
电平输出
高3.3 V /低0V
触发方式
L不可重复触发/H重复触发
延时时间
5-200S（可调）可制作范畴零点几秒-几十分钟
封锁时间
2.5S（默认）可制作范畴零点几秒-几十秒
电路板外形尺寸
32mm*24mm
感应角度
<100度锥角
感应距离
7米以内
工作温度
-15-+70度
感应透镜尺寸
直径:23mm（默认）
其外型如图2.8所示：

图2.8 DYP-ME003人体感应传感器外型图
5. DYP-ME003红外人体传感器电路

图2.9 DYP-ME003红外人体传感器电路
传感器使用DYP-ME003红外人体传感器，图中ALERT引脚输出信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表达无人入侵。R17电阻为下拉电阻，防止管脚误报。
2.2.3 温湿度传感器及检测电路
1. 基本简介
DHT11数字温湿度传感器是一款具有已校准数字信号输出温湿度复合传感器。它应用专用数字模块采集技术和温湿度传感技术，保证产品具备极高可靠性与卓越长期稳定性。传感器涉及一种电阻式感湿元件和一种NTC测温元件，并与一种高性能8位单片机相连接。因而该产品具备品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等长处。每个DHT11传感器都在极为精准湿度校验室中进行校准。校准系数以程序形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号解决过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小体积、极低功耗，信号传播距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻应用场合最佳选则。产品为4针单排引脚封装。连接以便。DHT11温湿度传感器外型及管脚如图2.10所示。其中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（VDD，GND）之间可增长一种100nF电容，用以去耦滤波。

图2.10 DHT11温湿度传感器外型及管脚
2. 应用领域
暖通空调测试及检测设备
汽车数据记录器
消费品 自动控制
气象站 家电
湿度调节器 医疗
除湿器 应用领域
3. 接口阐明
DHT11典型应用电路如图2.11所示，其连接电路简朴，只需要占用控制器一种I/O口即可完毕上下位连接。建议连接线长度短于20时用5K上拉电阻，不不大于20米时依照实际状况使用适当上拉电阻。DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完毕输入输出双向传播。其数据包由5Byte（40Bit）构成。一次通讯时间最大3ms，数据分小数某些和整数某些。一次完整数据传播为40bit，高位先出。建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，不不大于20米时依照实际状况使用适当上拉电阻。

图2.11 典型应用电路
4. 电源引脚
DHT11供电电压为3－5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增长一种100nF电容，用以去耦滤波。
5. 串行接口（单线双向）
DATA用于微解决器与DHT11之间通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数某些和整数某些，详细格式在下面阐明，当前小数某些用于后来扩展，现读出为零。操作流程如下：一次完整数据传播为40bit，高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和数据传送对的时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据”所得成果末8位。
6. 封装信息

图2.12 封装信息
7. DHT11引脚阐明
表2.2 引脚阐明
Pin
名称
注释
1
VDD
供电 3－5.5VDC
2
DATA
串行数据，单总线
3
NC
空脚，请悬空
4
GND
接地，电源负极

8. 温湿度传感器及其检测电路

图2.13 温湿度传感器及检测电路
2.2.4 DS1302实时时钟电路
1. DS1302构造及工作原理
DS1302是美国DALLAS公司推出一种高性能、低功耗、带RAM实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具备闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送各种字节时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一种31×8用于暂时性存储数据RAM寄存器。DS1302是DS1202升级产品，与DS1202兼容，但增长了主电源/后备电源双电源引脚，同步提供了对后备电源进行涓细电流充电能力。
2. 引脚功能及构造
DS1302引脚排列，其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭状况下，也能保持时钟持续运营。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中较大者供电。当Vcc2不不大于Vcc1＋0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2不大于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有数据传送。RST输入有两种功能：一方面，RST接通控制逻辑，容许地址/命令序列送入移位寄存器；另一方面，RST提供终结单字节或多字节数据传送手段。当RST为高电平时，所有数据传送被初始化，容许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终结本次数据传送，双向串行数据输入输出端I/O引脚变为高阻态。上电运营时，在Vcc>2.0V之前，RST必要保持低电平。
3. DS1302控制字节
DS1302控制字如图2所示。控制字节最高有效位（位7）必要是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表达存取日历时钟数据，为1表达存取RAM数据；位5至位1批示操作单元地址;最低有效位（位0）如为0表达要进行写操作，为1表达进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。

图2.14 DS1302控制字
4. 数据输入输出（I/O）
在控制指令字输入后下一种SCLK时钟上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位控制指令字后下一种SCLK脉冲下降沿读出DS1302数据，读出数据时从低位0位到高位7。
5. DS1302寄存器
DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟有关，存储数据位为BCD码形式，此外，DS1302尚有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM有关寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外所有寄存器内容。DS1302与RAM有关寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一种8位字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有RAM31个字节，命令控制字为FEH（写）、FFH（读）。
6. DS1302与CPU连接
事实上，在调试程序时可以不加电容器，只加一种32.768kHz晶振即可。只是选取晶振时，不同晶振，误差也较大。此外，还可以在上面电路中加入DS18B20，同步显示实时温度。只要占用CPU一种口线即可。LCD还可以换成LED，还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产10位多功能8段液晶显示模块LCM101，内含看门狗（WDT）/时钟发生器及两种频率蜂鸣器驱动电路，并有内置显示RAM，可显示任意字段笔划，具备3－4线串行接口，可与任何单片机、IC接口。功耗低，显示状态时电流为2μA（典型值），省电模式时不大于1μA，工作电压为2.4V～3.3V，显示清晰。
DS1302是DALLAS公司推出涓流充电时钟芯片，内具有一种实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简朴串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年信息。每月天数和闰年天数可自动调节。时钟操作可通过AM/PM批示决定采用24或12小时格式。其芯片管脚如图2.15所示。

图2.15 DS1302管脚图
DS1302与单片机之间能简朴地采用同步串行方式进行通信，仅需用到三个口：线1-RES复位，2-I/O数据线和3-SCLK串行时钟。时钟/RAM读/写数据以一种字节或多达31个字节字符组方式通信，DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率不大于1mW。DS1302是由DS1202改进而来，增长了如下特性，双电源管脚用于主电源和备份电源，供应Vcc1为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。它广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电仪器仪表等。
实时时钟具备能计算21之前秒分时日日期星期月年能力尚有闰年调节能力；31*8位暂存数据存储RAM；串行I/O口方式使得管脚数量至少；宽范畴工作电压2.0--5.5V；工作电流：2.0V时，不大于300nA；读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式：单字节传送和多字节传送字符组方式；8脚DIP封装或可选8脚SOIC封装，依照表面装配；简朴3线接口；与TTL兼容，Vcc=5V；可选工业级温度范畴-40--+85；与DS1202兼容；双电源管用于主电源和备份电源供应，备份电源管脚可由电池或大容量电容输入；附加7字节暂存存储器。
7. DS1302电路连接图

图2.16 DS1302电路连接图
2.2.5 LCD显示电路
1. 液晶显示简介
①液晶显示原理
液晶显示原理是运用液晶物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示屏具备厚度薄、合用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示特点，当前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。
②液晶显示屏分类
液晶显示分类办法有诸各种，普通可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示屏尚有多灰度有彩色显示等。如