環(huán)境探測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、環(huán)境信息探測(cè)與控制系統(tǒng)黑龍江大學(xué)2012年電子設(shè)計(jì)大賽 700實(shí)驗(yàn)室組長(zhǎng)：組員： 2012年6月14日目錄u 1摘要 3u 2關(guān)鍵詞 3u 3緒論 3u 4傳感器模塊功能介紹及程序設(shè)計(jì) 3n 4.1 DS1302時(shí)鐘芯片 4l DS1302 簡(jiǎn)介 4l 4.1.2 DS1302各引腳的功能 4l 4.1.3 DS1302驅(qū)動(dòng)程序 5n 4.2 DHT11溫濕度模塊 8l DHT11溫濕度模塊簡(jiǎn)介 8l 4.2.2 DHT11溫濕度模塊各引腳的功能 9l 4.2.3 DHT11溫濕度模塊驅(qū)動(dòng)程序 9n 4.3 BH1750光感模塊 19l 4.3.1 BH1750光感模塊簡(jiǎn)介 19l 4.3.2

2、 BH1750特點(diǎn) 19n 4.4 LCD12864液晶屏 20l LCD12864簡(jiǎn)介 21l 4.4.2 LCD12864基本特性 21l LCD12864引腳說(shuō)明 22u 5 設(shè)計(jì)總結(jié) 23u 附錄一 系統(tǒng)流程圖 24u 附錄二 系統(tǒng)電路圖 25u 附錄三 原理方框圖與實(shí)物圖 261 摘要本系統(tǒng)是以 ATmega 16L單片機(jī)為主控制器，通過(guò)bh1750光感模塊，dht11溫濕度模塊，ds1302時(shí)鐘芯片，按鍵將光強(qiáng)，溫度 ，濕度，時(shí)間這些模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后傳入單片機(jī)中，再通過(guò)單片機(jī)將傳感器出入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再lcd12864液晶屏上顯示出來(lái)，通過(guò)，SYN6288語(yǔ)音模塊進(jìn)行

3、語(yǔ)音播報(bào)。本系統(tǒng)可以對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行檢查和控制，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。2關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，傳感器，溫度，濕度，光感強(qiáng)度。3緒論：環(huán)境信息探測(cè)與控制系統(tǒng)是集時(shí)間，周?chē)鷾囟取穸?、光感?qiáng)度于一體的控制系統(tǒng)，節(jié)省了大量資源，將過(guò)去需要多個(gè)系統(tǒng)測(cè)量的數(shù)據(jù)集合為一體。 本文重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，模塊原理及功能，以及模塊的使用方法及程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)控制靈活、可靠性高、系統(tǒng)維護(hù)方便是一款智能化程度更高，性能更完美的環(huán)境信息探測(cè)控制系統(tǒng)。4. 傳感器模塊功能介紹及程序設(shè)計(jì)4.1 DS1302時(shí)鐘芯片 DS1302 簡(jiǎn)介： DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)R

4、AM，采用SPI三線(xiàn)接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖1所示及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。 DS1302的外部引腳分配 DS1302各引腳的功能： Vcc1：主電源；Vcc2

5、：備份電源。當(dāng)Vcc2Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。 SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線(xiàn)接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)； CE：輸入信號(hào)，在讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，CE開(kāi)始控制字訪(fǎng)問(wèn)移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.1.3 DS1302驅(qū)動(dòng)程序：4.2 DHT11溫濕度模塊 DHT11溫濕度模塊簡(jiǎn)介DHT11 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。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC

6、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?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11 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(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線(xiàn)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(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。 DHT11溫濕度模塊各引腳的功能：1：接VDD，供電3-5.5VDC。2：接IO口，串行數(shù)據(jù)，單總線(xiàn)。3：NC，空腳，懸空。4：接GND，接地或電源負(fù)極。 DHT11溫濕度模塊驅(qū)動(dòng)程序#inc

7、lude #include /typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 無(wú)符號(hào)8位整型變量 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符號(hào)8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 無(wú)符號(hào)16位整型變量 */typedef signed int S16; /* de

8、fined for signed 16-bits integer variable 有符號(hào)16位整型變量 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 無(wú)符號(hào)32位整型變量 */typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符號(hào)32位整型變量 */typedef float F32; /* single precision floating point variable (32bits)

9、 單精度浮點(diǎn)數(shù)（32位長(zhǎng)度） */typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits) 雙精度浮點(diǎn)數(shù)（64位長(zhǎng)度） */#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Data_0_time 4sbit P2_0 = P20 ;U8 U8FLAG,k;U8 U8count,U8temp;U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8 U8T_data_H

10、_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8 U8comdata;U8 outdata5; /定義發(fā)送的字節(jié)數(shù) U8 indata5;U8 count, count_r=0;U8 str5=RS232;U16 U16temp1,U16temp2;SendData(U8 *a)outdata0 = a0; outdata1 = a1;outdata2 = a2;outdata3 = a3;outdata4 = a4;count = 1;SBUF=outdata0; void Delay(U1

11、6 j) U8 i; for(;j0;j-) for(i=0;i27;i+); void Delay_10us(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i8;i+) U8FLAG=2; while(!P2_0)&U8FLAG+);Delay_10us(); Delay_10us();Delay_10us(); U8temp=0; if(P2_0)U8temp=1; U8FLAG=2; while(P2_0)&U8FLAG+); /超時(shí)則跳出for循環(huán) if(U8FLAG=1)break; /判斷數(shù)據(jù)位是0

12、還是1 / 如果高電平高過(guò)預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為 1 U8comdata=1; U8comdata|=U8temp; /0 /rof/-/-濕度讀取子程序 -/-/-以下變量均為全局變量-/-溫度高8位= U8T_data_H-/-溫度低8位= U8T_data_L-/-濕度高8位= U8RH_data_H-/-濕度低8位= U8RH_data_L-/-校驗(yàn) 8位 = U8checkdata-/-調(diào)用相關(guān)子程序如下-/- Delay();, Delay_10us();,COM(); /-void RH(void) /主機(jī)拉低18ms P2_0=0; Delay(180); P2_0=1; /

13、總線(xiàn)由上拉電阻拉高 主機(jī)延時(shí)20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); /主機(jī)設(shè)為輸入 判斷從機(jī)響應(yīng)信號(hào) P2_0=1; /判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào) 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行 if(!P2_0) /T ! U8FLAG=2; /判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束 while(!P2_0)&U8FLAG+); U8FLAG=2; /判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while(P2_0)&U8FLAG+); /數(shù)據(jù)接收狀態(tài) COM(); U8RH_data_H_

14、temp=U8comdata; COM(); U8RH_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8checkdata_temp=U8comdata; P2_0=1; /數(shù)據(jù)校驗(yàn) U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp); if(U8temp=U8checkdata_temp) U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp

15、; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; /fi /fi/-/main()功能描述: AT89C51 11.0592MHz 串口發(fā) /送溫濕度數(shù)據(jù),波特率 9600 /-void main()U8 i,j;/uchar str6=RS232;/* 系統(tǒng)初始化 */TMOD = 0x20; /定時(shí)器T1使用工作方式2TH1 = 253; / 設(shè)置初值TL1 = 253;TR1 = 1; / 開(kāi)始計(jì)時(shí)SCO

16、N = 0x50; /工作方式1，波特率9600bps，允許接收 ES = 1;EA = 1; / 打開(kāi)所以中斷 TI = 0;RI = 0;SendData(str) ; /發(fā)送到串口 Delay(1); /延時(shí)100US（12M晶振)while(1) /- /調(diào)用溫濕度讀取子程序 RH(); /串口顯示程序 /- str0=U8RH_data_H; str1=U8RH_data_L; str2=U8T_data_H; str3=U8T_data_L; str4=U8checkdata; SendData(str) ; /發(fā)送到串口 /讀取模塊數(shù)據(jù)周期不易小于 2S Delay(20000)

17、;/elihw/ mainvoid RSINTR() interrupt 4 using 2U8 InPut3;if(TI=1) /發(fā)送中斷 TI=0;if(count!=5) /發(fā)送完5位數(shù)據(jù) SBUF= outdatacount;count+;if(RI=1) /接收中斷 InPut3=SBUF;indatacount_r=InPut3;count_r+;RI=0; if (count_r=5)/接收完4位數(shù)據(jù) /數(shù)據(jù)接收完畢處理。count_r=0;str0=indata0; str1=indata1; str2=indata2; str3=indata3; str4=indata4;

18、P0=0;4.3 BH1750光感模塊 BH1750光感模塊簡(jiǎn)介BH1750FVI 是一種用于兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線(xiàn)強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整液晶或者鍵盤(pán)背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測(cè)較大范圍的光強(qiáng)度變化。 BH1750特點(diǎn)1. 支持 I2C BUS 接口(f/s Mode Support)。2. 接近視覺(jué)靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長(zhǎng)典型值:560nm)。3. 輸出對(duì)應(yīng)亮度的數(shù)字值。4. 對(duì)應(yīng)廣泛的輸入光范圍(相當(dāng)于 1-65535lx)。5. 通過(guò)降低功率功能,實(shí)現(xiàn)低電流化。6. 通過(guò) 50Hz/60Hz 除光噪音功能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的測(cè)

19、定7. 支持 1.8V 邏輯輸入接口。8. 無(wú)需其他外部件。9. 光源依賴(lài)性弱（白熾燈，熒光燈，鹵素?zé)?，白?LED，日光燈）。10. 有兩種可選的 I2C slave 地址。11. 可調(diào)的測(cè)量結(jié)果影響較大的因素為光入口大小。12. 使用這種功能能計(jì)算 1.1 lx 到 100000 lx 馬克斯/分鐘的范圍。13. 最小誤差變動(dòng)在20%。14. 受紅外線(xiàn)影響很小。 VCC DVI GND4.4 LCD12864液晶屏4.4.1 LCD12864簡(jiǎn)介 LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線(xiàn)或3線(xiàn)串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。4.4.2 LCD12864基本特性 低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V） 顯示分辨率:12864點(diǎn) 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選) 內(nèi)置 128個(gè)168點(diǎn)陣字符 2MHZ時(shí)鐘頻率 顯示方式：STN、半透、正顯 驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS 視角方向：6點(diǎn) 背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED