溫濕度的自動(dòng)控制系統(tǒng).31頁(yè)

1、 內(nèi)蒙古大學(xué)鄂爾多斯學(xué)院2011級(jí)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)年論文 引言目前我國(guó)土地沙漠化日益嚴(yán)重，所以在沙漠種植植物，防沙固土便顯得很重要。但是，沙漠植物的存活率一直很低，在沙漠種植植物，如果存活不了，那么既不能改善環(huán)境，又浪費(fèi)了人力物力資源。沙漠植物存活的環(huán)境由多個(gè)因子組成，如溫度、光照、濕度及二氧化碳濃度等。時(shí)下，我國(guó)沙漠環(huán)境控制目前仍靠人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)管理，嚴(yán)重影響了沙漠植物生產(chǎn)的效益，阻礙了環(huán)境的發(fā)展進(jìn)度，因此，采用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，科學(xué)、合理地控制影響植物的環(huán)境因子，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制設(shè)備進(jìn)行環(huán)境控制，以便給植物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)最佳的環(huán)境條件，既做到防沙固土，同時(shí)又改善了環(huán)境，這對(duì)沙漠環(huán)境施行自動(dòng)檢測(cè)和控制

2、是非常必要的。沙漠設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，主要是溫濕度的控制，其目的是提高控制及作業(yè)精度。溫濕度控制儀的發(fā)展相當(dāng)迅速，近幾十年內(nèi)，由于電子行業(yè)的迅速發(fā)展和集成電路和高集成電路的產(chǎn)生，控制儀走向微型化、多功能化。溫濕度傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。溫濕度控制儀目前普遍采用的方案：方案：采用集溫濕度傳感器于一體的 SHT11 芯片為主要芯片的控制儀。由于傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器（方案一）一般不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程，其測(cè)量精度難以保證。而SHT11是瑞士Sensiri-on公司生產(chǎn)的具有二線串行接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式新型相對(duì)濕度和溫度傳

3、感器，可用來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定免外圍電路及全互換的特點(diǎn)。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，為開(kāi)發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)提供了解決方案。目 錄1. 整體設(shè)計(jì)11.1 設(shè)計(jì)要求及框圖11.2 元器件的選擇21.2.1 單片機(jī)的選擇21.2.2 溫度傳感器的選擇21.2.3 顯示模塊的選擇21.2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定22. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)42.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)42.2 溫濕度傳感器 SHT1142.3 LCD 顯示-LCD160452.3.1 LCD1604的連接電路52.3.2 LCD1604的連接電路52.4 報(bào)警

4、電路的設(shè)計(jì)62.5 控制電路的設(shè)計(jì)73. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1 軟件設(shè)計(jì)的整體思想83.2 程序流程圖設(shè)計(jì)84. 調(diào)試104.1 軟件調(diào)試104.2 硬件調(diào)試104.3 液晶模塊調(diào)試114.4 報(bào)警電路調(diào)試1結(jié)論13致謝14參考文獻(xiàn)15附 錄16附錄A：系統(tǒng)電路圖16附錄B：源程序171. 整體設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)要求及框圖本設(shè)計(jì)核心部件為 AT89C51，信號(hào)采集及處理部分由 SHT11 構(gòu)成，進(jìn)入單片機(jī)后經(jīng)處理后通過(guò) LCD1604 顯示溫濕度，信號(hào)顯示采用的液晶屏為 5X7 點(diǎn)陣，一行可顯示 16 字，四行。其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生同現(xiàn)在相同的時(shí)間和具體日期，通過(guò) LCD1604

5、 液晶模塊顯示。在軟件設(shè)計(jì)部分有對(duì)測(cè)量的溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定，當(dāng)測(cè)量超過(guò)限定值，通過(guò)超限報(bào)警處理電路對(duì)其進(jìn)行處理分別顯示不同的二極管燈亮，蜂鳴器產(chǎn)生長(zhǎng)鳴。硬件中包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，為復(fù)位開(kāi)關(guān)。開(kāi)機(jī)后，所有器件初始化，溫濕度傳感器 SHT11 開(kāi)始進(jìn)行溫濕度測(cè)量和計(jì)算，最后通過(guò)LCD 液晶顯示器顯示結(jié)果。在測(cè)量結(jié)果中有超過(guò)設(shè)定的溫濕度上下限的，通過(guò)超限模塊作出反應(yīng)。其他是一些附件，比如復(fù)位、晶振電路。整體電路框圖1.1如下：圖1.1 整體電路框圖1.2 元器件的選擇1.2.1 單片機(jī)的選擇采用MCS-51系列單片機(jī)中的AT89C51芯片1作為核心器件，有4K 字節(jié)的內(nèi)部 FLASH PERAM，能于

6、3V的超低壓工作，而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備ISP在線編程技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。1.2.2 溫度傳感器的選擇采用數(shù)字式溫濕度傳感器STH112。該傳感器為數(shù)字式傳感器，可以同時(shí)采集溫度和濕度，兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡(jiǎn)單。微小的體積和極低的功耗等優(yōu)點(diǎn)，使其成為選擇溫濕度傳感器時(shí)的首選。1.2.3 顯示模塊的選擇采用LCD1604液晶顯示器。其顯示容量為16*2個(gè)字符，而此次設(shè)計(jì)的是一個(gè)大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)，需要將設(shè)定的溫濕

7、度值以及采集過(guò)來(lái)的外界環(huán)境里的溫度值和濕度值顯示出來(lái)，而LCD-1604的顯示容量只有兩行，可以顯示八個(gè)漢字，這樣無(wú)法直接在一屏里面顯示溫度值和濕度值，需要分多次頁(yè)數(shù)來(lái)顯示，這樣不便于觀察溫濕度的變化，所以在本次設(shè)計(jì)中不采用LCD1604液晶顯示器。1.2.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定1. 選擇AT89C51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心器件，發(fā)送并時(shí)時(shí)處理系統(tǒng)信息。2. 傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)

8、備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。本設(shè)計(jì)選用集成溫濕度傳感器STH11。3. 顯示電路的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)采用液晶LCD1604進(jìn)行顯示，簡(jiǎn)單明了。4. 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)：在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波和標(biāo)度變換，這些已經(jīng)在軟件程序里邊處理過(guò)，所以顯示溫濕度即為外界采集的溫濕度，和設(shè)定的值比較，如果高于上限值或低于下限值則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警電路。溫度和濕度任何一個(gè)超過(guò)設(shè)定范

9、圍，蜂鳴器均報(bào)警。設(shè)計(jì)選用二極管的亮滅顯示溫度或者濕度是否過(guò)限，這樣便于觀察，可以更加直接的確定是要升降溫還是要增減濕度，給工作人員減少了工作量。蜂鳴器報(bào)警電路是通過(guò)MCS-51的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。5. 溫濕度控制主程序的設(shè)計(jì)要考慮以下問(wèn)題：(1) 溫濕度采樣，數(shù)字濾波；(2) 越限報(bào)警和處理；(3) 溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。2. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)3應(yīng)包括振蕩電路和復(fù)位電路等，如圖2.1: 圖2.1 最小系統(tǒng)原理圖 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)

10、的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。2.2 溫濕度傳感器 SHT11 溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.2所示：圖2.2 SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。在測(cè)量過(guò)程中，校

11、準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11 的溫度升高5左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(95RH)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)提高精度。加熱后SHT11溫度升高相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異。2.3 LCD 顯示-LCD16042.3.1 LCD1604 初始化 延時(shí) 15mS 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）、延時(shí) 5mS 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）、延時(shí) 5mS 寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）以后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě)

12、數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)。寫(xiě)指令 38H：顯示模式設(shè)置；寫(xiě)指令 08H：顯示關(guān)閉；寫(xiě)指令 01H：顯示清屏；寫(xiě)指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置；寫(xiě)指令 0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置。2.3.2 LCD1604的連接電路 LCD1604與單片機(jī)的P0口相連，出實(shí)時(shí)的溫濕度，連接電路如圖2.3.2所示：圖2.3.2 LCD1604的顯示電路2.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高

13、于上限值或低于下限值則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為正常的采樣值，進(jìn)行顯示和控制。 本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警電路。蜂鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購(gòu)買(mǎi)市售的壓電式蜂鳴器，然后通過(guò)單片機(jī)AT89C51的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。蜂鳴器的正極接電源，負(fù)極接單片機(jī)的P2.7口。報(bào)警電路中加了兩個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)與單片機(jī)的P2.5連接，另一個(gè)與單片機(jī)的P2.6連接。溫濕度傳感器采集來(lái)的溫度，濕度與單片機(jī)設(shè)定的溫度，濕度值相比較，只要其中任何一個(gè)過(guò)限，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出蜂鳴音報(bào)警。當(dāng)溫度大于設(shè)定值，其中

14、一只二極管發(fā)光；當(dāng)濕度大于設(shè)定值，另一只發(fā)光二極管亮。這樣便于觀測(cè)是哪一個(gè)量過(guò)限。使得工作人員的工作量減少。本設(shè)計(jì)是為在溫濕度測(cè)量中對(duì)溫濕度的上下限超出時(shí)的提示報(bào)警，當(dāng)溫濕度過(guò)限時(shí)，接口被置0，本系統(tǒng)開(kāi)始工作。報(bào)警電路連接圖如圖2.4所示。 圖2.4 聲光報(bào)警電路2.5 控制電路的設(shè)計(jì)繼電器是電子控制器件，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中。它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路)，實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、堅(jiān)固耐用、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。本電路采用常開(kāi)繼電器組成控制電路。它們分

15、別控制加濕設(shè)備、降溫設(shè)備等設(shè)備。濕溫設(shè)備工作原理：當(dāng)濕度低于設(shè)定下限濕度時(shí)，與單片機(jī)連接的引腳將送入低電平，三極管將導(dǎo)通，繼電器有電流通過(guò)將吸合，則加濕裝置將進(jìn)行加濕工作，濕度上升。當(dāng)濕度上升到設(shè)定范圍之內(nèi)時(shí)，置其引腳為高電平，三極管將截止，繼電器不能工作，處于常開(kāi)狀態(tài)，加濕裝置停止工作。加濕設(shè)備原理圖如圖2.5：圖2.5加濕設(shè)備電路3. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 軟件設(shè)計(jì)的整體思想 對(duì)于系統(tǒng)而言，要完成各項(xiàng)功能，首先必須要有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是單片機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天。許多由硬件完成的工作，都可通過(guò)軟件編程來(lái)代替，甚至有些用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工

16、作，用軟件編程的時(shí)候，往往會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等等。 系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先要對(duì)本設(shè)計(jì)硬件有一個(gè)熟練的掌握，知道系統(tǒng)的組成，數(shù)據(jù)的傳輸，信號(hào)是如何被控制的，以及信號(hào)的顯示。然后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先搞清楚各個(gè)部分的子程序及他們的流程圖，然后進(jìn)行C語(yǔ)言編程，最后將它們系統(tǒng)的編程4。 本設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為核心，采用C語(yǔ)言編程。它采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、讀出溫濕度子程序、按鍵處理子程序、LCD1604顯示子程序、以及有關(guān)STH11的程序等模塊組成。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程是，開(kāi)始并初始化后，先從鍵盤(pán)上輸入要設(shè)定的溫度和濕度的上下限值；傳感器讀取溫濕度值，讀取成功后，線性擬合數(shù)據(jù)

17、，然后 LCD顯示數(shù)據(jù)，如果溫濕度過(guò)限，則報(bào)警并且啟動(dòng)控制設(shè)備；如果數(shù)據(jù)在溫濕度上下限范圍內(nèi)，則顯示溫濕度值。子程序初始化參考附錄B源程序。 3.2 程序流程圖設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化編程，主要的功能子程序有：系統(tǒng)初始化，STH11的初始化，LCD-1604的初始化。所有程序參考附錄B源程序。主程序流程圖如圖3.2所示：圖3.2 主程序流程圖4. 調(diào)試4.1 軟件調(diào)試 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程主要分為以下幾個(gè)步驟： 第一步：建立源程序，所有程序參考附錄B源程序。通過(guò)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件，按照所要求的格式、語(yǔ)法規(guī)定、源程序輸入到開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤(pán)上。 第二步：在計(jì)算機(jī)上，利用KILE

18、軟件對(duì)第一步輸入的源程序進(jìn)行編譯，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼。如果源程序有語(yǔ)法錯(cuò)誤，則其錯(cuò)誤將顯示出來(lái)，然后返回到第一步進(jìn)行修改，再進(jìn)行編譯，直到語(yǔ)法錯(cuò)誤全部糾正為止。 第三步：在線調(diào)試。對(duì)于與系統(tǒng)、硬件無(wú)聯(lián)系的程序，可以借助在線調(diào)試手段，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后，返回到第一步修改，直到邏輯錯(cuò)誤糾正為止。對(duì)于與系統(tǒng)硬件緊密相關(guān)的程序，則需對(duì)軟件和硬件同時(shí)進(jìn)行調(diào)試，將程序燒入CPU，然后將CPU 插入系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)硬件故障后應(yīng)排除故障，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后應(yīng)修改程序，消除邏輯錯(cuò)誤。4.2 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要包括兩步： 第一步：系統(tǒng)上電之前，根據(jù)原理圖附錄A先仔細(xì)檢查線路是否連接正確，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否

19、符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線的短路。 第二步：第一步的調(diào)試，只是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)試，可以排除一些明顯的故障，而硬件故障主要是靠軟件和硬件聯(lián)調(diào)來(lái)排除。硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能完全分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和被糾正的。4.3 液晶模塊調(diào)試 液晶顯示器是人機(jī)界面最關(guān)鍵的部分，能夠使我們更加清楚的讀取數(shù)據(jù)。 在對(duì)顯示模塊進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)顯示不正常，漢字顯示與字符顯示不同，LCD-1604每行可以顯示16個(gè)字符，8個(gè)漢字，漢字不能分半顯示，由于軟件編程時(shí)，地址分配有誤，使得漢字部分無(wú)法顯示。經(jīng)過(guò)檢查，

20、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，將地址重新分配，顯示部分正確。液晶顯示模塊如圖4.1所示：圖4.1 液晶顯示模塊4.4 報(bào)警電路調(diào)試 本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是聲光報(bào)警電路。當(dāng)溫度和濕度其中任何值一個(gè)過(guò)限后，蜂鳴器都會(huì)發(fā)出聲音。這是寫(xiě)在軟件程序里的。但是在加上控制信號(hào)，溫濕度過(guò)限后，蜂鳴器不報(bào)警。蜂鳴器的控制端口無(wú)控制信號(hào)輸出。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)程序里面蜂鳴器的控制端口電平設(shè)置有誤，加濕設(shè)備仿真圖修改后，蜂鳴器工作正常。報(bào)警電路如圖4.2所示：圖4.2 報(bào)警電路結(jié)論 本設(shè)計(jì)綜合利用單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和LCD顯示等科學(xué)知識(shí)，完成了基于單片機(jī)控制的溫濕度測(cè)量和顯示報(bào)警等的設(shè)計(jì)。比較系統(tǒng)地介紹了硬件的組成及設(shè)計(jì)方法

21、。利用單片機(jī)C語(yǔ)言完成了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下： 1. 把傳感器技術(shù)應(yīng)用到單片機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫濕度的數(shù)據(jù)采集、讀取等。 2. 利用LCD液晶的顯示技術(shù)完成了環(huán)境溫度、濕度及顯示電路的設(shè)計(jì)。 3. 外接了蜂鳴器報(bào)警模塊，在超過(guò)設(shè)定溫濕度上下限時(shí)自動(dòng)報(bào)警。 4. 整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、維護(hù)方便，性價(jià)比高。由于單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便，因而在工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、家電智能化等領(lǐng)域也占據(jù)了廣泛的市場(chǎng)。本設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用性，但該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中仍有很多漏洞。不過(guò)，該產(chǎn)品有很好的可擴(kuò)展性能，比如，該設(shè)備的測(cè)量結(jié)果不僅能在本地顯示，而且可以利用單片機(jī)的串行口和RS-232總

22、線通信協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送到主控機(jī)，以進(jìn)行進(jìn)一步的存檔、處理。主控機(jī)負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，以控制各個(gè)從機(jī)的溫濕度采集，收集測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果(包括歷史數(shù)據(jù))進(jìn)行整理、顯示和存儲(chǔ)。主控機(jī)與從機(jī)之間達(dá)到系統(tǒng)整體統(tǒng)一、和諧的效果。 本系統(tǒng)存在的不足與拓展： 1. 設(shè)計(jì)不足：系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，未能顯示實(shí)時(shí)信息。在一些比較特殊的場(chǎng)合，有時(shí)候需要系統(tǒng)顯示出各個(gè)時(shí)間段，比如，早、中、晚的實(shí)時(shí)信息。而這個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有此項(xiàng)功能。 2. 系統(tǒng)拓展： (1) 本系統(tǒng)可以添加無(wú)線模塊。可以添加中、短程無(wú)線通信模塊，使得系統(tǒng)能夠在比較惡劣、危險(xiǎn)等不適合人到達(dá)的地方進(jìn)行工作，這樣就提高了系統(tǒng)的實(shí)用性； (2) 本系統(tǒng)可以利用串口

23、與PC機(jī)相連接，然后將采集的信息在PC機(jī)上進(jìn)行處理，比如可以繪制時(shí)間溫濕度曲線，也可將信息發(fā)布到WAP上，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。 致謝 時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼間在內(nèi)大的大三生活已經(jīng)走到了最后的時(shí)刻。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，我將永遠(yuǎn)銘記在心，還有同學(xué)之間的深厚情誼，將會(huì)永遠(yuǎn)成為我的動(dòng)力源泉。謹(jǐn)此向他們表示誠(chéng)摯的謝意。 在實(shí)訓(xùn)論文即將全部完成之際，我想向曾經(jīng)給予我?guī)椭椭С值娜吮硎局孕牡母兄x！ 感謝我的指導(dǎo)老師郭華老師。本設(shè)計(jì)是在郭老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。郭老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微

24、不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向郭老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 同時(shí)，我還要感謝給過(guò)我?guī)椭耐瑢W(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)又一個(gè)的困難和疑惑，直至本論文的順利完成。感謝同窗之誼和手足之情，我將終生難忘！路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。我愿在未來(lái)的學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中，以更好的成果來(lái)答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過(guò)我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。學(xué)無(wú)止境，明天，將是我終身學(xué)習(xí)另一天的開(kāi)始！ 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 最后，再次對(duì)關(guān)

25、心、幫助我的老師和同學(xué)們表示衷心地感謝！參考文獻(xiàn)1沈慶陽(yáng). 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用. 北京: 清華大學(xué)出版社, 20022杜深慧. 溫濕度檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 20043李朝青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 20094姜志海, 趙艷雷. 單片機(jī)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2010附 錄附錄A：系統(tǒng)電路圖附錄B：源程序#include #include#include#include#include#include#include#include/*主函數(shù)*void main() value humi_val,temp_

26、val; unsigned char error,checksum; Temp=30,Humi=85; l1602a_rw=0; s_preres(); welcome(); delay(200); lcd_initial(); while(1) gotoxy(0,0); Print(Temp:); gotoxy(0,1); Print(Humi:); error+=s_measure(unsigned char*)&temp_val.i,&checksum,temp); error+=s_measure(unsigned char*)&humi_val.i,&checksum,humi);

27、humi_val.f=(float)humi_val.i; temp_val.f=(float)temp_val.i; s_cala(&humi_val.f,&temp_val.f); error=0; zhuanhuan(temp_val.f*10); gotoxy(5,0); str4=0xdf; str5=0x43; str6=0; Print(str); zhuanhuan(humi_val.f*10); gotoxy(5,1); str5=%; str6=0; Print(str); gotoxy(12,0); /* zhuanhuan(Temp*10); Print(str); g

28、otoxy(12,1); zhuanhuan(Humi*10); Print(str);*/ alarm(temp_val.f,humi_val.f); delay(800); STH11.h#ifndef _sht11_h_ #define _sht11_h_ /*sht11控制程序*typedef union unsigned int i; float f;value;enumtemp,humi;sbit Data=P27;sbit sck=P26;/*相關(guān)宏定義*#define ack 1#define noack 0#define statusreg_w 0x06#define sta

29、tusreg_r 0x07#define measuretemp 0x03#define measurehumi 0x05#define reset 0x1e /*寫(xiě)一個(gè)字節(jié)*char s_writebyte(unsigned char value) unsigned char i,error=0; for(i=0x80;i0;i/=2) if(i&value) Data=1; else Data=0; sck=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); sck=0; Data=1; sck=1; error=Data; _nop_(); _nop_(); _nop_(); s

30、ck=0; Data=1; return error;/ *讀一個(gè)字節(jié)*char s_readbyte(unsigned char ACK) unsigned char i,val=0; Data=1; for(i=0x80;i0;i/=2) sck=1; if(Data) val=(val|i); sck=0; if(ACK=1)Data=0; else Data=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); sck=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); sck=0; Data=1; return val;/ *轉(zhuǎn)換開(kāi)始*void s_transtart(

31、void)Data=1;sck=0;_nop_();sck=1;_nop_();Data=0;_nop_();sck=0;_nop_();_nop_();_nop_();sck=1;_nop_();Data=1;_nop_();sck=0;/ *復(fù)位前的準(zhǔn)備*void s_preres(void) unsigned char i; Data=1; sck=0; for(i=0;i9;i+) sck=1; sck=0; s_transtart();/ *軟復(fù)位*char s_softres(void) unsigned char error=0; s_preres(); error+=s_wri

32、tebyte(reset); return error;/ *讀狀態(tài)寄存器*char s_readstatusreg( unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum) unsigned char error=0; s_transtart(); error=s_writebyte(statusreg_r); *p_value=s_readbyte(ack); *p_checksum=s_readbyte(noack); return error;/*寫(xiě)狀態(tài)寄存器*char s_writestatusreg(unsigned char *p_v

33、alue) unsigned char error=0; s_transtart(); error+=s_writebyte(statusreg_w); error+=s_writebyte(*p_value); return error;/*測(cè)量溫濕度值*char s_measure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum,unsigned char mode) unsigned char error; unsigned int i; s_transtart(); switch(mode) case temp :error+=s_w

34、ritebyte(measuretemp);break; case humi :error+=s_writebyte(measurehumi);break; default:break; for(i=0;i100) rh_true=100; if(rh_true0;x-) for(y=125;y0;y-);/*寫(xiě)命令/數(shù)據(jù)*void lcd_write(bit style,unsigned char input) l1602a_rs=style; l1602a_rw=0; l1602a_data=input; delay(100); l1602a_e=1; delay(100); l1602a_e=0;/*設(shè)計(jì)顯示位置*void gotoxy(unsigned char x,unsigned char y) if(y=0) lcd_write(0,0x80|x); if(y=1) lcd_write(0,0x80|(x-0x40);/*顯示字符*void Print(unsigned char *str) while(*str!=0) lcd_write(1,*str); str+; /