基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

編號(hào): 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目 基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 楊光軍 學(xué)生姓名 李瑞濤 學(xué) 號(hào) 200811705106 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 教學(xué)單位 德州學(xué)院機(jī)電工程系 （蓋章） 二o一二年五月十日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書2012年1月10日院（系）機(jī)電工程系專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名李瑞濤學(xué) 號(hào)200811705106論文（設(shè)計(jì)）題目 基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、選題目的和意義環(huán)境的監(jiān)測(cè)與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)用的場(chǎng)合不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬別。在實(shí)際生活中此類系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個(gè)重要的顯示和分析指標(biāo)，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應(yīng)的措施。89c51單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用89c51單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動(dòng)檢測(cè)與控制，而且89c51單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性價(jià)比高。使用89c51型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面也是如此。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境。二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前國內(nèi)外的溫濕度檢測(cè)使用的溫濕度檢測(cè)元件種類繁多、應(yīng)用范圍也較廣泛加之單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。基于單機(jī)片的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究較少。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自己的生活環(huán)境越來越嚴(yán)格。特別在溫室大棚中，對(duì)溫濕度要求更為嚴(yán)格?；趩纹瑱C(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)控制統(tǒng)設(shè)計(jì)，將對(duì)環(huán)境的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)做詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用高性能的控制芯片89c51，高精度數(shù)字溫濕度傳感器am2301。向模塊化、高速化、智能化的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靠近。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境,符合植物的生活環(huán)境要求，具有良好的發(fā)展前景。三、課題設(shè)計(jì)方案 主要說明：研究（設(shè)計(jì)）的基本內(nèi)容、觀點(diǎn)及擬采取的研究途徑和方法。 研究設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和觀點(diǎn)溫度檢測(cè)控制：對(duì)溫室溫度進(jìn)行測(cè)量，并通過升溫或降溫達(dá)到最佳溫度。濕度檢測(cè)控制：對(duì)溫室濕度進(jìn)行測(cè)量，并通過噴霧或去濕達(dá)到最佳濕度?？刂铺幚恚寒?dāng)溫度、濕度越限時(shí)聲光報(bào)警，根據(jù)報(bào)警信號(hào)提示采取一定手段自動(dòng)控制。顯示：1602 lcd顯示相應(yīng)的溫濕度。人性化的設(shè)計(jì)：根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的范圍內(nèi)。能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。通過采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以及提示音等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)的控制方案。研究途徑和方法：通過查閱圖書管和網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)資料，并根據(jù)專業(yè)課中學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)，系統(tǒng)的、全面的組織材料，確定設(shè)計(jì)思路。一方面通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)51單片機(jī)以及keil軟件的使用和am2301數(shù)字溫濕度傳感器的資料分析與研究確定編程思路，另一方面通過實(shí)物模擬，查看應(yīng)用效果，最終達(dá)到設(shè)計(jì)的總體要求。四、計(jì)劃進(jìn)度安排 主要說明：起止時(shí)間及分階段的進(jìn)度要求。起止時(shí)間2011.11.3-2012.1.20 確定設(shè)計(jì)（論文）題目及撰寫開題報(bào)告：指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生對(duì)所選擇的課題進(jìn)行調(diào)研，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告。2012.1.21-2012.3.30 畢業(yè)學(xué)生查詢相關(guān)資料、進(jìn)行課題研究，在已完成研究的基礎(chǔ)上，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），完成設(shè)計(jì)（論文）初稿。2012.4.1-2012.4.15 系工作領(lǐng)導(dǎo)小組進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查，檢查畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文）完成的進(jìn)度與質(zhì)量過程。并提交期中檢查表。2012.4.16-2012.4.30 指導(dǎo)教師審閱學(xué)生設(shè)計(jì)（論文），提出修改意見。畢業(yè)生根據(jù)指導(dǎo)教師的修改意見進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）修改，并最終定稿。2012.5.4-2012.5.10將設(shè)計(jì)（論文）交于評(píng)閱教師進(jìn)行評(píng)閱，畢業(yè)生根據(jù)評(píng)閱教師意見，進(jìn)一步修改設(shè)計(jì)（論文），準(zhǔn)備答辯。五、主要參考文獻(xiàn)1林國漢.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.微計(jì)算機(jī)信息，2009（25）2易順明.基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.現(xiàn)代電子技術(shù),2011 (7)3張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：高等教育出版社2008.4atmel. atmel 89c51 microcontrollers hardware manual,2010.5陳桂友,柴遠(yuǎn)斌.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年 月 日教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見： 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日德州學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表院(系)：機(jī)電工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 2012 年04月12日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名李瑞濤學(xué) 號(hào)200811705106指導(dǎo)教師楊光軍職 稱講師計(jì)劃完成時(shí)間：2012年5月8日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的進(jìn)度計(jì)劃：2011.12.15-2.10 進(jìn)行課題的搜集資料，初步確定課題2012.3.1-3.31 整理材料，理清思路，確定論文的研究方向，開始撰寫論文2012.4.1-4.20 完成初稿，交由指導(dǎo)老師審核，并修改初稿完成中期檢查表2012.4.10-5.9 修改論文，確定最終的論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯2012.5.9-5.19 參加論文答辯完成情況：到現(xiàn)在為止，我通過查找資料學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)基本已經(jīng)完成，從論文題目的制定到初稿的完成，在這期間，我查閱了大量的資料和相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)，學(xué)到了很多，收獲了很多。我清楚地認(rèn)識(shí)到發(fā)現(xiàn)問題的實(shí)質(zhì)是堅(jiān)決問題的關(guān)鍵。指導(dǎo)教師評(píng)議（指出優(yōu)點(diǎn)和不足，如有其它建議，可另附頁） 簽 名： 年 月 日備 注：目 錄摘 要11 引言11.1 課題背景11.2立題的目的和意義11.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11.4本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容22 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)22.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則22.3系統(tǒng)的組成和工作原理33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.2傳感器的設(shè)計(jì)83.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì)103.4 光聲報(bào)警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)124 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)144.1初始化模塊154.2溫濕度檢測(cè)模塊154.3 溫濕度判斷控制模塊154.4 1602液晶顯示模塊164.5報(bào)警模塊164.6 系統(tǒng)整體軟件程序16總 結(jié)21參考文獻(xiàn):22謝 辭23德州學(xué)院 機(jī)電工程系2012屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)李瑞濤(德州學(xué)院機(jī)電系,山東德州253023)摘要:本文利用89c51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫室大棚的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)控制并實(shí)時(shí)顯示。其中溫濕度傳感器采用am2301數(shù)字溫濕度傳感器，通過89c51單片機(jī)的處理把溫濕度值顯示在1602液晶上。并實(shí)時(shí)判斷溫濕度值是否滿足設(shè)定的溫濕度范圍，若超出設(shè)定范圍，通過89c51啟動(dòng)溫濕度控制系統(tǒng)，達(dá)到恒溫恒濕的目的。關(guān)鍵字：89c51；am2301；1602液晶顯示；溫濕度控制系統(tǒng)1 引言1.1 課題背景隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量要求顯著提高。對(duì)植被也要求越來越嚴(yán)格，如何種植出品種優(yōu)良的植物，一直是人們研究的話題。而基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)對(duì)解決這些問題有著非常重大的意義。以前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對(duì)不同種類植被生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期所需的溫度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。溫濕度控制對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的實(shí)際意義，它代表了一類自動(dòng)控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛。1.2立題的目的和意義環(huán)境的監(jiān)測(cè)與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)用的場(chǎng)合不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬別。在實(shí)際生活中此類系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個(gè)重要的顯示和分析指標(biāo)，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應(yīng)的措施。89c51單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用89c51單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動(dòng)檢測(cè)與控制，而且89c51單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性價(jià)比高。使用89c51型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面也是如此。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境。1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前國內(nèi)外的溫濕度檢測(cè)使用的溫濕度檢測(cè)元件種類繁多、應(yīng)用范圍也較廣泛加之單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趩螜C(jī)片的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究較少。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自己的生活環(huán)境越來越嚴(yán)格。特別在溫室大棚中，對(duì)溫濕度要求更為嚴(yán)格。基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)控制統(tǒng)設(shè)計(jì)，將對(duì)環(huán)境的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)做詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用高性能的控制芯片89c51，高精度數(shù)字溫濕度傳感器am2301。向模塊化、高速化、智能化的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靠近。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境,符合植物的生活環(huán)境要求，具有良好的發(fā)展前景。1.4本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：1.4.1人性化的設(shè)計(jì)。根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的范圍內(nèi)。1.4.2 能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。1.4.3通過采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以及提示音等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)的控制方案。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能是：2.1.1 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測(cè)量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對(duì)采集的溫濕度值進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能檢測(cè)。2.1.2 實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警，并啟動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的目的。2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)： 測(cè)溫范圍： 0。c -60。c 測(cè)溫精度：+0.5。c 測(cè)濕范圍：0-100%rh 測(cè)濕精度：+2.5%rh2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。2.2.1可靠性高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對(duì)供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。2.2.2操作維護(hù)方便在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對(duì)操作人員專用知識(shí)的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能減少人機(jī)交換接口，多采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場(chǎng)故障自動(dòng)診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對(duì)故障進(jìn)行定位，以便進(jìn)行維修。2.2.3性價(jià)比單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)在于高性能價(jià)格比。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，再設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡(jiǎn)化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能使用軟件功能取代硬件功能等。2.3系統(tǒng)的組成和工作原理2.3.1系統(tǒng)的組成以單片機(jī)為控制核心，采用溫濕度測(cè)量，通信技術(shù)，控制技術(shù)等技術(shù)，以溫濕度傳感器作為測(cè)量元件，構(gòu)成智能溫濕度測(cè)量控制系統(tǒng)?？煞譃闇貪穸葴y(cè)量電路，顯示電路，聲光報(bào)警電路，溫濕度控制電路，見圖2.1選用的主要器件有：at89c51，溫濕度傳感器am2301，1602lcd顯示模塊，降溫裝置風(fēng)扇，升溫裝置加熱器，増濕裝置噴霧器，除潮裝置除潮器，紅綠led燈，報(bào)警裝置蜂鳴器等12。圖1系統(tǒng)的組成2.3.2系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)以單片機(jī)atmel89c51為核心，數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示、報(bào)警都要通過單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集通過單總線的智能數(shù)字溫濕度傳感器am2301完成；通過單片機(jī)把采集的數(shù)據(jù)顯示在1602lcd上；當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出給定范圍時(shí)，有蜂鳴器實(shí)時(shí)報(bào)警，并顯示紅燈提示，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。在整個(gè)系統(tǒng)中采用了am2301單總線技術(shù)，單片機(jī)采用c語言編程。溫室溫濕度控制系統(tǒng)是以89c51單片機(jī)作為中央控制裝置，風(fēng)扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備等 89c51作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。 風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。 加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。 噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。 排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。 雙色燈，報(bào)警模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。如果當(dāng)前的溫度超過用戶設(shè)定的界限值時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)警，雙色燈在單片機(jī)的控制下有規(guī)律的切換，同時(shí)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)工作流程圖見圖2圖2系統(tǒng)的工作原理圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)根據(jù)總體功能和性價(jià)比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用mcs-51系列的89c51為主機(jī)，滿足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲(chǔ)擴(kuò)展。3.1.1 at89c51單片機(jī)mcs-51系列單片機(jī)主要包括基本型產(chǎn)品8031/8051/8751(對(duì)應(yīng)的低功耗型80c31/80c51/87c51和增強(qiáng)型產(chǎn)品8032/8052/8752。雖然他們是8位的單片機(jī)，但是具有品種全、兼容性強(qiáng)性能價(jià)格比高等特點(diǎn)且軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全，已為我國廣大工程技術(shù)人員所熟悉和掌握。在20世紀(jì)80年代和90年代，mcs-51系列單片機(jī)是在我國應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型之一。中央微處理器 at89c51： at89c51是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89c51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。at89c51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，at89c51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式。at89s51單片機(jī)綜合了微型處理器的基本功能。按照實(shí)際需要，同時(shí)也考慮到設(shè)計(jì)成本與整個(gè)系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價(jià)格較低、工作穩(wěn)定的at89c51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制器3。圖3 at89c51單片機(jī)實(shí)物圖圖4 at89c51 單片機(jī)的片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu)3.1.2 at89c51引腳簡(jiǎn)單介紹總線型 非總線型i圖5 89c51的引腳封裝40個(gè)引腳按其功能可分為如下3類：電源及時(shí)鐘引腳vcc、vss；xtal1、xtal2?？刂埔_psen、ale/prog、ea/vpp、rst。i/o口引腳p0、p1、p2、p3，為4個(gè)8位i/o口的外部引腳4。3.1.3 時(shí)鐘電路at89c51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘信號(hào)為準(zhǔn)，有條不紊、一拍一拍地工作。因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。at89c51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成震蕩的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳xtal1，輸出端為xtal2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自己振蕩器。外部時(shí)鐘方式時(shí)外部時(shí)鐘電源直接接到xtal1端，xtal2端懸空。圖6時(shí)鐘電路3.1.4 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給at89c51的復(fù)位引腳rst加上大雨2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘震蕩周期）的高電平就可使at89c51復(fù)位。復(fù)位電路通常采用上自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路給電容c充電加至rst引腳一個(gè)短的高電平信號(hào)，次信號(hào)隨著vcc對(duì)電容c的充電過程而逐漸回落，即rst引腳上的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容c的充電時(shí)間。因此為保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，est引腳上的高電平必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平和脈沖兩種形式5。圖7復(fù)位電路3.2傳感器的設(shè)計(jì)3.2.1傳感器的基本特性傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。傳感器的動(dòng)態(tài)特性： 所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示6。3.2.2 am2301數(shù)字溫濕度傳感器 圖8 數(shù)字溫濕度傳感器（1）am2301產(chǎn)品概述am2301數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容式感濕元件和一個(gè)ntc測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)am2301傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在otp內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。（2）產(chǎn)品亮點(diǎn)超低能耗、傳輸距離遠(yuǎn)、全部自動(dòng)化校準(zhǔn)、采用電容式濕敏元件、完全互換、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字單總線輸出、卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、采用高精度測(cè)溫元件。（3）單總線接口定義圖10 am2301引腳引腳說明（vdd sda gnd）：am2301的供電電壓范圍為 3.5v - 5.5v,建議供電電壓為 5v。數(shù)據(jù)線 sda 引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀/寫傳感器數(shù)據(jù)。詳細(xì)見單總線的通信協(xié)議說明。（4）接口說明 建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5k上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。 圖10 am2301典型接口電路3.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì)3.3.1液晶簡(jiǎn)介1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊 它有若干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?所以他不能顯示圖形（用自定義cgram，顯示效果也不好）1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶8。 圖11 1602實(shí)物圖1602lcd主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5v工作電流:2.0ma(5.0v)模塊最佳工作電壓:5.0v字符尺寸:2.954.35(wh)mm圖12 1602lcd引腳圖引腳功能說明：1602lcd采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下:第1腳：vss為地電源。第2腳：vdd接5v正電源。第3腳：vl為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平r/w為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.3.2液晶顯示原理讀寫操作時(shí)序如圖13和圖14所示：圖13 讀操作時(shí)序圖14 寫操作時(shí)序3.4 光聲報(bào)警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1光聲報(bào)警系統(tǒng)本系統(tǒng)采用紅綠led燈作為光報(bào)警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)始終綠燈顯示；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)化為紅燈報(bào)警提示；本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為聲報(bào)警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)沒有蜂鳴器報(bào)警提示；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)蜂鳴器報(bào)警提示9。如圖 15圖15 光聲報(bào)警系統(tǒng)電路圖3.4.2溫濕度控制系統(tǒng)本系統(tǒng)溫濕度控制系統(tǒng)主要組成有：風(fēng)扇、加熱器 、噴霧器、除潮器。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)溫濕度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的目的。 風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。 加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。 噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。 排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。圖16 溫濕度控制系統(tǒng)電路4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包過：系統(tǒng)初始化模塊，溫濕度檢測(cè)模塊，1602lcd顯示模塊，報(bào)警模塊，溫濕度判斷控制模塊。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖17圖17 系統(tǒng)流程圖4.1初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容：4.1.1 單片機(jī)初始化以及各種引腳定義。4.1.2 1602液晶初始化及工作方式。4.1.3 系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4.2溫濕度檢測(cè)模塊溫濕度檢測(cè)模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成溫度和濕度的測(cè)量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。數(shù)字式溫濕度傳感器am2301直接把檢測(cè)到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī)，在經(jīng)過單片機(jī)的處理，把溫濕度值顯示在1602液晶上。溫濕度傳感器的精確度值直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)與控制，所以本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫濕度傳感器am2301采集溫室內(nèi)的溫濕度10。4.3 溫濕度判斷控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對(duì)當(dāng)前溫室內(nèi)的實(shí)際溫濕度與給定的溫濕度范圍進(jìn)行比較，先進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什么工作的。如溫度高于上限時(shí)需要降溫，低于下限時(shí)需要升溫，如濕度高于上限時(shí)需要降濕，低于下限時(shí)需要増濕，同時(shí)還要啟動(dòng)警報(bào)等等。溫濕度判斷控制部分的程序整體思路如圖18圖18 溫濕度判斷控制程序整體思路4.4 1602液晶顯示模塊本系統(tǒng)采用1602液晶顯示溫濕度值，當(dāng)系統(tǒng)剛開始上電時(shí)1602液晶不顯示任何數(shù)據(jù)，等待am2301的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，雙行顯示在1602液晶上。第一行顯示：temperature:-。c，第二行顯示：humidity: -%4.5報(bào)警模塊報(bào)警模塊具備兩項(xiàng)功能，即為報(bào)警燈和聲音報(bào)警。報(bào)警燈模塊是完成led有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，以便從視覺上提醒用戶。led是由單片機(jī)控制2個(gè)雙色led燈組成的，其轉(zhuǎn)換規(guī)律為：1 系統(tǒng)溫濕度值在給定的范圍時(shí)，綠色led亮。2 系統(tǒng)溫濕度值超出給定的范圍時(shí)，紅色led亮。在led燈轉(zhuǎn)換的同時(shí)，聲音報(bào)警也會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，可采用延時(shí)的方式來延長(zhǎng)聲音報(bào)警的聲音。警報(bào)燈由2個(gè)雙色的led燈組成，一共需要2根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī)控制。要實(shí)現(xiàn)的功能是使2個(gè)雙色led燈有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采樣，并判斷出當(dāng)前溫濕度與給定溫濕度之間的差異，如果當(dāng)前溫濕度低于用戶給定的下限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過低，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)紅色警報(bào)燈，同時(shí)開始加溫増濕，直至加到所需溫濕度值時(shí)警報(bào)燈熄滅。反之，如果當(dāng)前溫濕度高于用戶設(shè)定的上限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過高，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)燈，同時(shí)開始降溫減濕，直至降到所需溫濕度值時(shí)警報(bào)燈熄滅。4.6 系統(tǒng)整體軟件程序本系統(tǒng)采用c語言編程，使用單片機(jī)編程軟件:keil軟件11。#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint hum,temp;/定義濕度、溫度（全局）uchar hum_h,hum_l,temp_h,temp_l,check;/濕度高、低8位，溫度高、低8位，校驗(yàn)位uchar num,num1, bai,shi,ge,bai1,shi1,ge1,cnt=0; /sbit dht=p10;sbit fine=p11;sbit hot=p12;sbit pwq=p13;sbit ccq=p14;sbit beef=p27;sbit redled=p26;sbit greedled=p25;sbit lcden=p34;sbit lcdrs=p35;uchar code table=temperature: ; uchar code table1=humidity:;void write_com(uchar com);void write_data(uchar date);void delay_us(uint i);void delay(uint z);void dht_init();void interrupt_init();void lcd_int();uchar read_byte();void read_hum_temp();void zhuanhuan();void warm_control();void main()/主函數(shù)interrupt_init();lcd_int();delay(200); while(1) read_hum_temp();zhuanhuan();warm_control();delay(3000); /此處的時(shí)間不能小于3000，否則讀不出！/hum_h=hum_l=temp_h=temp_l=check=temp=hum=0; /*-延時(shí)（10us級(jí)）-*/void delay_us(uint i)while(i-); /*-延時(shí)（ms級(jí)）-*/void delay(uint z)uint i,j;for(i=z;i0;i-)for(j=110;j0;j-);/*-溫濕度初始化（準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)）-*/void dht_init()/delay(1000); /延時(shí)一會(huì)，避開不穩(wěn)定區(qū)域dht=0; /拉低延時(shí)500微秒，發(fā)送開始信號(hào)delay_us(50);dht=1; /釋放總線，延時(shí)30微秒delay_us(4);while(!dht); /拉低等待while(dht); /拉高等待，即將傳送數(shù)據(jù)uchar read_byte()uchar n,byte=0,dat;for(n=0;n8;n+) while(!dht);delay_us(4); /理論上28us延時(shí)70us,此處寫2-6都可以dat=0;if(dht) dat=1;while(dht);byte=(byte=1)|dat; /0return byte; /*-讀40位數(shù)據(jù)-*/void read_hum_temp()dht_init();hum_h=read_byte(); /讀濕度hum_l=read_byte();temp_h=read_byte(); /讀溫度temp_l=read_byte();check=read_byte(); /讀校驗(yàn)while(!dht); /等待低電平結(jié)束dht=1;/最后拉高總線void zhuanhuan() /提取各位數(shù)字uchar a;a=hum_h+hum_l+temp_h+temp_l;if(a=check)/p1=temp_l;hum=temp=0;hum=(hum|hum_h)8)|hum_l;temp=(temp|temp_h)8)|temp_l; bai=temp/100;shi=temp%100/10;ge=temp%10;bai1=hum/100;shi1=hum%100/10;ge1=hum%10;else bai=shi=ge=bai1=shi1=ge1=0; /*-中斷初始化-*/void interrupt_init()tmod=0x01; th0=(65536-10000)/256;tl0=(65536-10000)%256;ea=1;et0=1;tr0=1; /*-中斷處理液晶顯示函數(shù)-*/void timer0() interrupt1th0=(65536-10000)/256;tl0=(65536-10000)%256;if(cnt=2) for(num=0;num13;num+)write_data(tablenum);delay(20);write_data(bai);write_data(shi);write_data(ge);write_data(c);write_com(0x80+0x40);for(num1=0;num110;num1+)write_data(table1num1);delay(20);write_data(bai1);write_data(shi1);write_data(ge1);write_data(%); cnt=0; cnt+;/*-液晶控制-*/void lcd_int()/lcd初始化lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0e);write_com(0x06);write_com(0x80);void write_com(uchar com) / lcd寫指令lcdrs=0;p0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar date) / lcd寫數(shù)據(jù)lcdrs=1;p0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/*-控制報(bào)警-*/void warm_control()/判斷控制報(bào)警if(temp30)|(hum60)/判斷溫濕度值是否符合要求 redled=0;greedled=1;beef=0; /聲光報(bào)警delay(2000);beef=1;else greedled=0;redled=1;if(temp30)fine=0; /風(fēng)扇降溫if(hum60)ccq=0;/除潮器除潮總 結(jié):雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的比較簡(jiǎn)單，但能完成給定的設(shè)計(jì)內(nèi)容。很多東西考慮的不是很細(xì)，也有一些特別情況沒有做，但是用了很多精力用來完成這個(gè)論文，鑒于個(gè)人水平和時(shí)間的關(guān)系，所以并沒有把自己當(dāng)初設(shè)想的所有情況都考慮進(jìn)去。這兩個(gè)月的畢業(yè)論文讓我學(xué)會(huì)的很多，覺得自己學(xué)的太少還有很多需要認(rèn)真學(xué)習(xí)，學(xué)無止境，所以要更努力。參考文獻(xiàn):1林國漢.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.微計(jì)算機(jī)信息，2009（25）: 21242易順明.基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.現(xiàn)代電子技術(shù),2011 (7):7153張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：高等教育出版社2008.121064 atmel. atmel 89c51 microcontrollers hardware manual,2010. 35985陳桂友,柴遠(yuǎn)斌.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.10886熊詩波.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)m.4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008. 60102 7張新榮.基于單片機(jī)的多路溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2010（7）:13218夏曉南.基于單片機(jī)的溫箱溫度和濕度的控制j.現(xiàn)代電子技術(shù),2008 (5):6129秦曾煌.電工學(xué).電子技術(shù)m.7版.北京：高等教育出版社,2008.348010李俊.基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)與控制系統(tǒng)j.微計(jì)算機(jī)信息，2008（17）:51811譚浩強(qiáng).c程序設(shè)計(jì)m.4版.北京：清華大學(xué)出版社, 2007.2195the design of temperature and humidity measurement and control system based on single-chip microcomputerli ruitao(mechanical and electronic engineering department of dezhou university,dezh