溫濕度檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、無線傳感網(wǎng)絡技術課程實訓溫濕度檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 院（系）名稱電子與信息工程學院 專業(yè)班級 學號 學生姓名 指導教師 起 止 時 間： 2017.6.262017.7.14課程設計（論文）任務及評語院（系）：電子與信息工程學院 教研室：軟件工程學 號xxxx學生姓名Xx專業(yè)班級物xxxx1課程設計（論文）題目溫濕度檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)課程設計（論文）任務任務要求：對室內(nèi)溫度進行采集，并將采集結果實時顯示到LED顯示屏中技術要求：1 購置51單片機最小系統(tǒng)套件，獨立焊接（也可以購置空白開發(fā)板獨立設計并焊接）2 采用溫度傳感器進行溫度采集；3 采用無線通信協(xié)議（WIFI，藍牙，ZIGBEE均可）

2、將溫度傳輸至51單片機；4 采用51單片機進行數(shù)據(jù)分析與處理；5 將處理結果在LED液晶屏上顯示；6 將相關信息傳輸至手機上（選做）。指導教師評語及成績平時成績： 答辯成績： 論文成績： 總成績： 指導教師簽字： 年 月 日注：平時成績占20%，答辯成績占40%，論文成績占40%。目 錄第1章 緒論11.1系統(tǒng)的開發(fā)背景11.2開發(fā)工具1第2章 需求分析22.1調(diào)研情況22.2 模塊劃分22.3 系統(tǒng)原理圖32.4 系統(tǒng)性能需求3第3章 系統(tǒng)概要設計43.1系統(tǒng)總體結構設計43.2模塊的創(chuàng)建4第4章 硬件設計54.1 DHT11溫度濕度傳感器電路設計54.2 晶振電路和復位電路設計64.3 L

3、ED數(shù)碼顯示模塊設計74.4 報警模塊設計74.5 主程序設計84.6 LED顯示子程序設計9第5章 系統(tǒng)的測試105.1 系統(tǒng)安裝接線圖105.2 調(diào)試與結果10第6章 總結12參考文獻13附錄 程序14第1章 緒論1.1系統(tǒng)的開發(fā)背景隨著科學技術的快速發(fā)展，人類社會已取得了巨大進步！在居家生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、氣象、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對環(huán)境中的濕度和溫度進行測量及控制。傳統(tǒng)的方法是用溫度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計和濕度試紙等測試器材，通過人工進行檢測，對不符合溫度和濕度要求的場所進行換氣、降溫和去濕等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機

4、性相對較大。隨著生產(chǎn)的發(fā)展急需一個含有微型計算機或微處理器的測量儀器，由于它擁有對數(shù)據(jù)存儲，運算邏輯判斷及自動化的功能，有著智能作用等優(yōu)點，一個低成本和具有較高精度的溫度濕度檢測器將在許多領域代替人工操作，自動不間斷檢測環(huán)境溫度和濕度。目前市場上普遍存在的溫濕度檢測儀器大都是單點測量，而且溫濕度信息傳遞不及時，精度達不到要求，不利于控制者根據(jù)溫度、濕度變化及時做出決定。為此，本設計開發(fā)了一種能夠同時測量多點，并實時性高、精度高，通過顯示器顯示溫濕度信息，并能進行溫濕度超限報警的測控產(chǎn)品。本文設計的是基于單片機的室內(nèi)溫濕度檢測與報警系統(tǒng)，運用溫濕度傳感器進行溫度和濕度的檢測，該儀器具有測量精度較

5、高、硬件電路簡單、并能很好的進行顯示，可測試一定范圍室內(nèi)環(huán)境溫濕度的特點。省去了人工檢測的繁瑣、耗時的過程，隨時通過檢測器的顯示器進行讀數(shù)，既方便，又快捷。 1.2開發(fā)工具 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS八位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。LED數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設計中使用相當普遍的一種顯示設備，每個數(shù)碼管由7個發(fā)光二極管按照一定的排列結構組成，根據(jù)七個發(fā)光二極管的正負極連接不同，又分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管兩種，選擇的數(shù)碼管不同，程序設計上也有一定的差別。編程采用Keil

6、C 軟件，使用C語音。注：頁腳字體為Times New Roman，字號為小五號，居中。第2章 需求分析2.1調(diào)研情況在需求分析階段，本設計采用STC89C52RC 單片機做為嵌入式控制核心，處理溫度和濕度信號，基于設計目的對于信號采集的數(shù)字濾波考慮，本設計采用模擬量輸出的溫濕度傳感器，采用TLC254312位串行A/D轉換器進行模數(shù)轉換，非信號因素采用專用硬件看門狗芯片X25045等多項軟硬件抗干擾措施，減少額外干擾對于實驗設計的影響，并基于產(chǎn)品性功耗考慮，顯示器件采用字符液晶。設計充分利用端口資源，考慮整體性，顯示精確性以及功耗要求，很好的完成了設計目的。 2.2 模塊劃分通過網(wǎng)上查詢、翻

7、閱圖書了解空調(diào)系統(tǒng)原理，借鑒前人經(jīng)驗；傳感器使用方法；用數(shù)碼管顯示可實現(xiàn)系統(tǒng)設計。主要內(nèi)容有學習強化單片機知識掌握智能溫濕度檢測系統(tǒng)，提出硬件電路設計方案畫出原理圖編寫單片機控制軟件完成系統(tǒng)整體功能調(diào)2.3 系統(tǒng)原理圖DHT11傳感器模塊按鍵電路模塊STC90C52RC單片機LED數(shù)碼顯示模塊報警模塊晶振電路復位電路圖2.1 系統(tǒng)原理圖2.4 系統(tǒng)性能需求設計中包括硬件電路的設計和系統(tǒng)程序的設計。其硬件電路主要由電源電路、主控制器和顯示電路等構成。其中單片機是核心部分，負責對溫度信號進行接收、檢驗并傳輸處理。第3章 系統(tǒng)概要設計3.1系統(tǒng)總體結構設計要求以單片機為核心，采用溫濕度傳感器 DHT

8、11設計一個對環(huán)境溫度濕度的檢測系統(tǒng)，要求用按鍵控制系統(tǒng)選擇分別對溫度或濕度的測試、復位、用四位LED數(shù)碼管顯示實時溫度和溫度。3.模塊的創(chuàng)建DHT11傳感器模塊按鍵電路模塊STC89C52RC單片機LED數(shù)碼顯示模塊報警模塊晶振電路復位電路本次設計主要設計了溫濕度的測量與顯示，硬件方面共分為7個模塊，即單片機主控模塊、按鍵模塊、晶振電路、復位電路、LED顯示模塊、報警模塊以及DHT11電路模塊。數(shù)字溫濕度傳感器DHT11送來數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機STC89C52RC處理后，并送入LED顯示模塊，一個顯示溫度，一個顯示濕度，另外一個負責啟動DHT11。系統(tǒng)總體框圖如圖3.1。圖3.1 系統(tǒng)總體框圖第4

9、章 硬件設計4.1 DHT11溫度濕度傳感器電路設計此次單片機課程設計采用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，而且是單總線（雙向）結構，所以溫濕度檢測電路的結構比較簡單。此次課程設計溫度測量范圍：0-50攝氏度；濕度測量范圍：20%-90%RH。DHT11只有一根數(shù)據(jù)線，一根電源線，一根地線，還有一根（NC）懸空。直接將電源線與單片機的電源VCC相連，地線與單片機的GND相連。數(shù)據(jù)線DATA與單片機的P30口相連，外加一個5K的上拉電阻。所需要的溫濕度數(shù)據(jù)便是由DATA引腳通過P30送入單片機的，在單片機內(nèi)做出相應的處理之后得到相應的溫濕度數(shù)據(jù)，原理圖如圖4.1所示。懸空DATADHT11VCCS

10、TC89C52RCP30圖4.1 溫度檢測原理圖4.2 晶振電路和復位電路設計STC89C52內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。其晶振電路如圖4.2所示。 圖4.2晶振電路復位電路是保證單片機正常運行的關鍵因素，所以可靠地復位電路設計是必要的。將RST引腳連續(xù)輸入2個機器周期（即24個時鐘振蕩期間）以上高電平，即可以完成單片機的初始化操作。本設計采用按鈕復位方式，其復位電路如圖4.3所示。 圖4.3 復位電路4.3 LED數(shù)碼顯示模塊設計 此次課程設計采用的共陽極LED動態(tài)數(shù)碼顯示，所謂動態(tài)顯示，

11、是采用動態(tài)掃描的方法逐個地循環(huán)點亮各位顯示器。雖然在任一時刻只有一位顯示器被點亮，但由于人眼具有視覺殘留效應看起來與全部顯示器持續(xù)點亮效果是完全一樣的。為了實現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供段碼（字形代碼）的輸入外，還要對顯示器進行位控制，這就是通常所說的段控和位控。本次課程設計中段碼控制為單片機的P01-P07分別與LED的A.B.C.D。E.F.G.Dp相連，實現(xiàn)了字符的顯示，單片機的P02-P07分別與四個LED顯示起相連,實現(xiàn)位控制。4.4 報警模塊設計此次課程設計的報警模塊采用一個LED顯示燈、一個10K的限流電阻和一個揚聲器。當實測溫度濕度在設定的范圍內(nèi)，LED燈熄滅，

12、揚聲器不會發(fā)出警報，工作正常!如果實測溫濕度不在設定的范圍內(nèi)，LED燈亮，揚聲器發(fā)出警報，此時系統(tǒng)工作不正常！應根據(jù)要求調(diào)節(jié)溫濕度設定的上下閥值！報警指示原理圖如圖4.4所示。 圖4.4 報警指示原理4.5 主程序設計開機啟動系統(tǒng)，進入主函數(shù)MAIN后延時0.1S等待啟動,當按下啟動鍵S4,然后調(diào)用溫濕度子程序CWD讀取溫濕度，并用數(shù)組將實測的溫濕度數(shù)據(jù)保存起來，分別將溫濕度除十取整，將處理后的數(shù)據(jù)調(diào)用到溫濕度范圍檢測函數(shù)temphumi_range判斷實測的溫濕度是否在設定的范圍內(nèi)并作出相應的處理。其主程序流程圖如圖4.5所示。開機延時、啟動 讀取溫濕度、處理、存儲N溫濕度越限？Y按鍵是否按

13、下？報警NY結束顯示實測溫、濕度圖4.5 主程序流程圖4.6 LED顯示子程序設計數(shù)碼管顯示主要用于同時顯示溫濕度和單獨顯示精確的溫度和濕度，其顯示流程圖如圖4.6所示 開始 段碼送入P30位碼送入P02-P07顯示結束圖4.6 顯示流程圖第5章 系統(tǒng)的測試5.1 系統(tǒng)安裝接線圖本設計是在Keil C環(huán)境下開發(fā)的，在編譯完Keil C后，再運用STC_ISP_V48.8軟件燒錄到開發(fā)板上，實現(xiàn)實物與程序的連接。如圖5.1系統(tǒng)安裝接線圖。圖5.1 系統(tǒng)安裝接線圖5.2 調(diào)試與結果調(diào)試完成后，可進行溫濕度的測量。如圖5.2 所示。圖5.2 調(diào)試結果第6章 總結時間一點點的逼近了，耗時3周的課程設計

14、即將結束，在老師的指導和自己的努力下我的畢業(yè)設計也完成了。通過這段時間里的學習，我了解到了很多知識，也對軟件開發(fā)的過程有了一個更深的了解，并且對程序的基本設計思路有了較深的認識。本次課程設計還算比較的成功，設計初期，老師要我們確定系統(tǒng)的主體設計，比如一些主流程圖、按鍵顯示模塊等，我們這個小組也能按時完成李老師布置的任務，跟著李老師一步步的走過來，其實感覺起來這個課程設計不是那么的難，比我剛開始著手的時候要簡單。在設計的過程中，為了找到自己需要的資料我們一起去讀書館找一些單片機課程設計實例來看看，不過在南校區(qū)讀書館資源也是非常的有限，而且還是比較舊的資料，像關于本次用的溫濕度傳感器DHT11在南

15、院的圖書館幾乎沒有，圖書館只有什么單個測溫度或者濕度的傳感器，不過這個對我們的課程設計幫助也挺大的，另外此次課程設計的程序來源與百度百科，不過并不是按部就班，我們在它的基礎上把它弄懂、理解之后加入自己的設計想法，我想做課程設計無非是想讓我們學到，在別人已有的基礎上加入自己的設計方案，慢慢的變?yōu)樽约旱闹R。在此分別對李曉秀老師和我這組的同學表示感謝。 本人簽字：參考文獻1 王迎旭編.單片機原理與應用M.機械工業(yè)出版社.20122 陳海晏編.51單片機原理與應用M.北京航空航天大學出版社.20103 黃仁欣編.單片機原理與應用技術M.清華大學出版社.20104 張中明編.單片計算機原理及接口技術M

16、.人民郵電出版社出版社.20095 賽奎春.MySql數(shù)據(jù)庫開發(fā)實例解析M.北京：機械工業(yè)出版社,2010附錄 程序#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar num,z,dat,a,c,d,f;uint b; sbit JDQ=P37; /管腳定義 類似于起名字/用JDQ來代替P1.4控制繼電器工作 unsigned int tempL; /設全局變量unsigned int tempH; unsigned int sdata; unsigned int s; code unsigned char se

17、g7code=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92, 0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff; /不帶小數(shù)點的共陽數(shù)碼管段碼code unsigned char seg7codeB=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12, 0x02,0x78,0x00,0x10,0xff; /帶小數(shù)點的共陽數(shù)碼管段碼bit fg=1; /正負標志/*延時子程序 */這個延時程序的具體延時時間是time=i*8+10,適用于小于2ms的延時/*void delay(unsigned char i) for(i;i0;i-);/*/ 延時子程序/*void de

18、lay1ms() unsigned char i; for(i=124;i0;i-); /延時124*8+10=1002us/讀值（低位放tempL;高位放tempH;）ReadTemperature(void) tempH=c;tempL=d;s = (tempH*256+tempL); /整數(shù)部分sdata=s/100; /控制繼電器/*顯示函數(shù)*void Led(unsigned int date) if(fg=1) P2=0xfe; /P1.0=0，選通第一位 P0=seg7codedate/10; /十位數(shù)，查表，輸出 delay1ms(); P0=0xff; /消隱 P2=0xfd

19、; /P1.1=0,選通第二位，個位數(shù) P0=seg7codeBdate%10; delay1ms(); P0=0xff; /消隱 P2=0xfb; /P1.3=0,選通第三位，小數(shù)點第一位 P0=seg7codes%100/10; delay1ms(); P0=0xff; /消隱 P2=0xf7; /P1.3=0,選通第四位，小數(shù)點第二位 P0=seg7codes%10; delay1ms(); P0=0xff; /消隱 if(fg=0) /溫度為負時顯示的數(shù)據(jù) P2=0xfe; /P1.0=0，選通第一位 P0=seg7code11; /顯示負號 delay1ms(); P0=0xff; /消隱 P2=0xfd; /P1.1=0,選通第二位，十位數(shù) P0=seg7codedate/10; delay1ms(); P0=0xff; /消隱 P2=0xfb; /P1.3=0,選通第三位，個位數(shù) P0=seg7codeBdate%10; delay1