濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄摘要1關(guān)鍵詞1英文摘要1英文關(guān)鍵詞11 前言21.1 研究背景與意義21.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r21.3 設(shè)計(jì)要求31.4 設(shè)計(jì)方案研究32系統(tǒng)硬件組成電路設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述32.2 單片機(jī)STC89C52簡介42.3 濕度采集模塊72.3.1 濕度傳感器的選取72.3.2 DHT11引腳說明82.3.3 濕度測量電路82.4 電源模塊82.5 鍵盤及LED液晶顯示模塊92.5.1 LED液晶顯示模塊92.5.2 鍵盤模塊102.5.2.1 鍵盤接口技術(shù)原理102.5.2.2 鍵盤電路102.6 報警電路模塊112.6.1 蜂鳴器簡介112.6.2 報警電路112.7 濕度控制模塊11

2、2.7.1 去濕模塊122.7.2 加濕模塊133軟件設(shè)計(jì)143.1 主程序流程圖153.2 DHT11的信號發(fā)送154測試方法及結(jié)果分析164.1 測試方法164.2 結(jié)果分析165結(jié)束語19參考文獻(xiàn)19附錄1:總體設(shè)計(jì)原理圖及PCB圖21附錄3:整機(jī)實(shí)物圖22附錄4:軟件程序22濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，空氣的濕度在各個方面的應(yīng)用也越加廣泛，且對空氣濕度的要求也越來越高了。本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心處理器，采用了DHT11濕敏電容數(shù)字式溫濕度傳感器在某特定環(huán)境下的濕度進(jìn)行收集，將采集的數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)中進(jìn)行處理，然后通過LED數(shù)碼管令采集到的濕度值進(jìn)行顯示，接

3、著將所測量值與設(shè)置的濕度范圍進(jìn)行對比，當(dāng)所測得的環(huán)境濕度低于所設(shè)定的濕度范圍的下限值時，驅(qū)動加濕器將會進(jìn)行加濕；如果所測得的環(huán)境濕度高于設(shè)定的濕度的范圍的上限值，驅(qū)動電吹風(fēng)進(jìn)行工作使環(huán)境的濕度下降，以減少所在環(huán)境的濕度。關(guān)鍵詞：STC89C52;DHT11;濕度控制；傳感器HumiditycontrolsystemdesignAbstract:Theapplicationofairhumiditybecomemoreandmorewidelywiththedevelopmentofmodernagricultureandindustry.Andtherequirementsofairhumid

4、itybecomehigherandhigher.HumidityvalueswillbedisplayingthroughtheLEDdigitaltube,andthensentintothemicrocontrollerforprocessing.ThissystemusesSTC89C52MCUascoreprocessor,theDHT11HumidityCapacitancedigitaltemperatureandhumidityisasensorofcollectinghumidityinairenvironment.Thenthecollecteddataofthemicro

5、controllerforprocessing,willbecomparingmeasurementandsettingthehumidityrange.Ifthemeasuredambienthumidityisbelowthelowerlimitofsethumidityrangethehumidifierwillbedriven.Whenthemeasuredhumidityishigherthandataofthehighlimit,thehairdrierwillrunningtochangethehumidityofsurroundings.Keywords:STC89C52;DH

6、T11;humiditycontrol;Sensors1 前言濕度是表示空氣潮濕程度的物理量，它主要是指設(shè)施內(nèi)空氣的相對濕度。在一定的溫度下在一定體積的空氣里所含有的水汽越少，則空氣越干燥；相反，水汽越多，則空氣越潮濕。人類的生產(chǎn)、生活等各種活動與濕度有著密切的關(guān)系，同時也是工業(yè)生產(chǎn)時最基本最常見的工藝指數(shù)。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對自己的生存環(huán)境也越發(fā)關(guān)注，而且人體的舒適度和情緒都與空氣中溫濕度有直接的關(guān)系。1.1 研究背景和意義濕度分為絕對濕度和相對濕度兩種是表示空氣中水蒸氣的含量。絕對濕度也叫水蒸氣密度，它表示水蒸氣的質(zhì)量與總?cè)莘e的比值；相對濕度則是表示相同濕度下，大氣中水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)

7、與飽和時的壓強(qiáng)之比，相對濕度的英文縮寫為RH(RelativeHumid計(jì)y)通常是用百分?jǐn)?shù)來表示。濕度作為農(nóng)作物最為敏感的因子之一，濕度的大小不僅影響著地面蒸發(fā)量和設(shè)施內(nèi)農(nóng)作物蒸騰，而且直接與作物光合強(qiáng)度與病害情況有關(guān)。在一般情況下，采用常規(guī)的方法測量濕度，它的誤差將達(dá)到治芝0%。濕度是一個比較容易受外界因素影響的被測量量。止匕外，濕度的校準(zhǔn)也是一個難以攻克的難題。濕度標(biāo)定對環(huán)境的要求十分苛刻，而且在國內(nèi)外的濕度標(biāo)定設(shè)備又十分高昂。因此，在此條件上，本設(shè)計(jì)提出了基于STC89C52單片機(jī)來控制濕度檢測及控制的方法。1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r在現(xiàn)代社會信息科技的快速發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)傳輸、計(jì)算機(jī)技術(shù)和濕

8、敏元件的高速更新，因而使得濕度的測量朝著自動化、網(wǎng)絡(luò)化，高速化發(fā)展。在常規(guī)的環(huán)境測量參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個。事實(shí)上，濕度測量技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)今，已歷時200多年。早在18世紀(jì)，人類就發(fā)明了干濕球濕度計(jì)。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度主要取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的設(shè)計(jì)精度；濕度計(jì)必須處在通風(fēng)狀態(tài)：只有水質(zhì)、紗布、水套、風(fēng)速都滿足一定要求時，才能保證其準(zhǔn)確度，干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度只有5%7%RH。干濕球測濕法采用間接測量方法，它通過測量干球、濕球的溫度，然后經(jīng)過計(jì)算得到濕度值。因此對使用溫度范圍沒有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下也不會影響傳感器的工作。干濕球測濕法的維護(hù)很簡易，在實(shí)際使用中，只需定期給濕

9、球更換濕球、紗布及加水即可。干濕球測濕法與電子式濕度傳感器比較，不會出現(xiàn)老化，精度下降等問題。人們根據(jù)頭發(fā)隨大氣濕度變化而產(chǎn)生伸長或縮短的原理，從而制成了毛發(fā)濕度計(jì)。但人們對濕度傳感器中的濕敏元件的探究，是從1938年美國的F.W.Dunnore研制浸涂式氯化鋰濕敏元件成功才開始的。干濕球濕度計(jì)和毛發(fā)濕度計(jì)來測量濕度的方法，早已無法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需求。因?yàn)闇y量濕度比測量溫度要復(fù)雜很多，溫度是個獨(dú)立的被測量，而濕度卻受其他因素(大氣壓強(qiáng)、溫度，表層材質(zhì))的影響。開發(fā)一種低成本、高效益的濕度控制系統(tǒng)用來控制小型大棚濕度將會減少人工負(fù)擔(dān)，從而提高種植業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。取用濕度傳感器芯片進(jìn)行濕度測量加

10、之以單片機(jī)編程進(jìn)行控制，打破原有的人工控制模式，采用智能化的方式進(jìn)行處理控制，研制的系統(tǒng)具有小型化，智能化，濕度控制范圍可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行設(shè)定。國外早已將濕度控制技術(shù)應(yīng)用到了很多領(lǐng)域，從最早的手動控制到自動控制，然后再到最后的智能化；向著低功耗、小型化、完全自動化的方向全面發(fā)展。我國站在國外技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，雖然與發(fā)達(dá)國家還有一些差距，但也取得了很大的進(jìn)步。1.3 設(shè)計(jì)要求(1)濕度測量范圍：3080%RHO(2)濕度控制50+0%RH范圍內(nèi)。(3)測量精度：i5%RH0(4)用LED顯示所測到的濕度。(5)根據(jù)所測濕度值，與控制范圍內(nèi)的兩臨界值進(jìn)行對比，來控制加濕裝置與去濕裝置。1.

11、4 設(shè)計(jì)方案研究現(xiàn)如今，濕度控制系統(tǒng)的種類有很多種，而且它的實(shí)現(xiàn)方式有很多樣：可采取PLC、基于單片機(jī)和Labview語言等多種實(shí)現(xiàn)方式去體現(xiàn)它的功能。通過Labview語言和基于PLC來實(shí)現(xiàn)功能的方式雖然存在很多的優(yōu)勢。但基于我現(xiàn)在所了解的專業(yè)知識及對單片機(jī)的廣泛認(rèn)知度，采用單片機(jī)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)濕度控制系統(tǒng)更方便此設(shè)計(jì)。2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述此系統(tǒng)的硬件部分主要將由鍵盤控制、數(shù)字濕度采集模塊、報警電路、控制模塊、LED數(shù)碼管顯示電路等幾大模塊組成。系統(tǒng)通過數(shù)字濕度傳感器來采集特定環(huán)境下的濕度，并將所采集的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)中，將測量值與設(shè)置的濕度范圍進(jìn)行對比以此來控制環(huán)境的濕度。如圖2-1

12、所示。1LED顯示模塊單片機(jī)加酶制模塊去配控制模塊STC89C52圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2單片機(jī)STC89C52簡介本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所選的是STC89C52單片機(jī)。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,512字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM,MAX810復(fù)位電路，三個16位定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89X

13、52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz,6T/12T可選。STC89C52單片機(jī)弓加卻圖如圖2-2所示。CKCCC4TIH二二Y1C一二二二二2WNiiilnlin=尸UCl=C彳仁二FaOS(ACK3F=»O_<(AE>4F=*CSCAJE3e圖腳弓2-2圖引腳說明：p0口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯電平。對

14、p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被彳為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。p1口：p1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（p1.1

15、/t2ex）,具體如表2-1所示。在flash編程和校驗(yàn)時，pl口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能表2-1引腳號第二功能p1.0t2/t2p1.1t2ex（定時器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）p1.5mosi（在線系統(tǒng)編程用）p1.6miso（在線系統(tǒng)編程用）p1.7sck（在線系統(tǒng)編程用）p2p28i/op2驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，止匕時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movxdptr）時，p2口送出高八位地

16、址。在這種應(yīng)用中，p2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movxri）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。p3口:p3是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個ttl邏輯電平。對p3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦彳為stc89c52W殊功能（第二功能）使用，如下表2-2所示。在flash編程和校驗(yàn)時，p3口也接收一些控制信號。表2-2p3控制信號p3.0rxd（串

17、行輸入口）p3.1txd（用行輸出口）p3.2into（外中斷0）p3.3int1（外中斷1）p3.4to（定時/計(jì)數(shù)器0）p3.5t1（定時/計(jì)數(shù)器1）p3.6wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）止匕外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)

18、訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。止匕外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh#元的d0位置位，可禁

19、止aleM作。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale活。止匕外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ale禁止位無效。psen-程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)stc89c52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次psenW效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen®號。ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h-ffffh）,ea必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存eOg狀態(tài)。如西為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)

20、行內(nèi)部程序存儲器的指令。flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。圖2-3單片機(jī)電路模塊2.3 濕度采集模塊2.3.1 濕度傳感器的選取該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求濕度測量范圍在3080%RH之間，測濕精度在i5%RH,DHT11溫濕度傳感器，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期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能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)、性價比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個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)

21、以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制用行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(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。(1)濕度測量范圍為2090%RH;(2)濕度測量精度為i5%RH;(3)濕度測量分辨率為1%RH;(4)互換性：可完全互換，(5)長期穩(wěn)定性：±1%RH/年DHT11的供電電壓為3.35.5VDC。傳感器上電后，要等待1s以保持穩(wěn)定狀態(tài)在，此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳(VDD,GND)之間

22、可增加一個100nF的電容，以此來去耦濾波。2.3.2 DHT11弓唧說明表2-3DHT11引腳說明表Pin名稱注釋1VDD供電3-5.5VDC2DATA申行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請懸空4GND接地，電源負(fù)極2.3.3 濕度測量電路VCCVCCNC匚麗圖2-4DHT11與單片機(jī)連接原理圖DHT11的供電電壓為3-5.5VDC,DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時間5ms左右,具體格式在下面說明，當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸為40b%高位先出。由原理圖可得，濕度測量電路主要由溫濕度傳感器DHT11組成，如圖2-5所示。圖2-5濕度采集電路模塊2.4 電源模塊該模塊主

23、要通過兩個10uf的電容及兩個104的二極管構(gòu)成的圖2-6電源模塊電路2.5 鍵盤及LED顯示2.5.1 LED數(shù)碼管顯示模塊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、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@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個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制

24、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1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：GND為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平（1）時進(jìn)行讀操作，第6腳：E（或EN）端為使能（enable謝，高電平（1）時讀取信息，負(fù)跳變時執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第151

25、6腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。VIccP1QP11P11F13PitPIJPlcPl?nninnonXIra1IJH叵wT«5CA圖2-7顯示模塊電路圖2.5.2 鍵盤模塊2.5.2.1 鍵盤接口技術(shù)原理鍵盤接口技術(shù)可分為兩類：獨(dú)立式和矩陣式兩類(1)獨(dú)立式鍵盤電路各個鍵間相互獨(dú)立，每個按鍵獨(dú)立與一根輸入線相連，一根線上的工作狀態(tài)不影響其他輸入線的工作狀態(tài)；通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了，是最簡單的鍵盤電路(2)行列式鍵盤獨(dú)立式鍵盤雖然結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。但每一個按鍵開關(guān)都要占一根I/O口線,因此在按鍵數(shù)較多的時侯，采用行列式結(jié)構(gòu)鍵盤。行

26、列式鍵盤由鍵盤開關(guān)矩陣、輸入(列線)緩沖器、輸出(行線)鎖存器三部分所組成。在行列式鍵盤中有以下幾種結(jié)構(gòu)形式。第一種直接使用I/O構(gòu)成行形式鍵盤電路。MCU的I/O口輸出具有鎖存器，輸入具有緩沖器，因此應(yīng)用I/O直接與行線、列線相連就可以組成行列式鍵盤。第二種利用I/O口和譯碼器構(gòu)成行列式鍵盤電路。第三種利用用行口和移位寄存器構(gòu)成的鍵盤接口電路2.5.2.2 鍵盤電路鍵盤電路采用獨(dú)立式按鍵接口設(shè)計(jì)，一共設(shè)置了3個按鍵，按鍵的作用分別是加、減、設(shè)置選項(xiàng)。除此之外，在復(fù)位電路中，還有一個復(fù)位鍵。鍵盤電路如圖2-8所示。圖2-8鍵盤模塊電路圖2.6 報警電路模塊2.6.1 蜂鳴器簡介蜂鳴器主要分為壓

27、電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種。1 .壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有些壓電式蜂鳴器的外殼上還裝有發(fā)光二極管；多諧振蕩器由晶體管或集成電路組成。當(dāng)電源接通后（1.515V直流工作電壓），多諧振蕩器起振將輸出1.52.5kHZ的音頻信號然后阻抗匹配器促發(fā)壓電蜂鳴片發(fā)聲。2 .電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振動膜片、電磁線圈、振蕩器、磁鐵及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生音頻信號，電流通過電磁線圈，然后產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的共同作用下，周期性產(chǎn)生振動發(fā)聲。2.6.2 報警電路圖2-9報警電路原理圖2.7 濕度控制模塊在本設(shè)計(jì)中，濕度

28、控制模塊和濕度檢測模塊一樣，是較為關(guān)鍵及重要的一個環(huán)節(jié)。首先要完成單片機(jī)接收STC89C52檢測到由特定環(huán)境下濕度轉(zhuǎn)換而來的數(shù)字信號。接著在中斷響應(yīng)中，單片機(jī)要完成數(shù)據(jù)收集、數(shù)字濾波、判斷是否越限、標(biāo)度轉(zhuǎn)換處理、繼續(xù)顯示當(dāng)前濕度、與設(shè)定值進(jìn)行對比、輸出控制信號等一些功能，該模塊主要實(shí)現(xiàn)加濕及除濕設(shè)備的控制?？刂颇K根據(jù)所測濕度的大小來控制所測環(huán)境的濕度。本設(shè)計(jì)采用兩個裝置來控制濕度，一個是超聲波加濕器另一個是電機(jī)小風(fēng)扇。一部分就是增加濕度的蒸汽機(jī)，也就是用來增加空氣濕度的加濕設(shè)備；另一部分就是降低濕度的的吹風(fēng)機(jī)，也就是用來減小空氣中的濕度含量，這兩個方面合起來共同實(shí)現(xiàn)空氣濕度的自動調(diào)節(jié)。2.7

29、.1 去濕模塊當(dāng)所測濕度高于設(shè)定的濕度范圍的上限時，單片機(jī)就發(fā)出指令使電吹風(fēng)驅(qū)動，然后使環(huán)境的濕度降低。在本設(shè)計(jì)中，濕度的的調(diào)節(jié)還可以進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。當(dāng)你按下JIAKEY鍵時，電機(jī)會加速運(yùn)轉(zhuǎn)；相反的，當(dāng)你按下JIANKEY鍵時，電機(jī)則會減速運(yùn)行；當(dāng)你按下ZFKEY鍵時，電機(jī)將停止運(yùn)行而不管濕度檢測信號。并且在此過程中，濕度檢測電路還會不斷的將濕度信號送入處理器中。同時當(dāng)前濕度值會通過數(shù)碼管顯示出來，但此時濕度檢測信號不會改變吹風(fēng)機(jī)的工作，直到滿足濕度在要求范圍內(nèi)的時候。如圖2-11所示為去濕電路模塊，主要采用了一個驅(qū)動芯片L298。其引腳排列如圖2-10中所示。圖2-10L298引腳圖CURRE

30、NTSENS-JMGBOUTPUT4OUTPUT3INPUT4ENABLEBINPUT3LOGICSUPPLYVOLTAGEVssNDINPUT2ENABLEAJNPUT1SUPPLYVOLTAGEW二OUTPUT2OUTPUTkCURRENTSEUS-iGAL298是SGS（通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司）公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N,內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機(jī)。L298N的引腳9為LOGICSUPPLYVOLTAGEVss,即

31、邏輯供應(yīng)電壓。弓I腳4為SUPPLYVOLTAGEVs,即驅(qū)動部分輸入電壓。Vss電壓要求輸入最小電壓為4.5V,最大可達(dá)36V;Vs電壓最大值也是36V,它的引腳2,3,13,14為L298N芯片輸入到電動機(jī)的輸出端，其中引腳2和3能控制兩相電機(jī)，對于直流電動機(jī)，即可控制一個電動機(jī)。同理，引腳13和14也可控制一個直流電動機(jī)。引腳6和11腳為電動機(jī)的使能接線腳。引腳5,7,10,12為單片機(jī)輸入到L298N芯片的輸入引腳。1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號，也可以直接接地。在可設(shè)計(jì)中就將它們直接接地。L298N是內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器可驅(qū)動46v,2

32、A以下電機(jī),1和15腳可單獨(dú)引出接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號.接錯無法控制電機(jī).弓I腳8為芯片的接地引腳，它與L298N芯片的散熱片連接在一起。由于本芯片的工作電流比較大，發(fā)熱量也比較大，所以在本芯片的散熱片上又連接了一塊鋁合金，以增大它的散熱面積。圖2-11為由L298所構(gòu)成的去濕電路。圖2-11去濕電路模塊2.7.2 加濕模塊當(dāng)所測環(huán)境的濕度低于設(shè)定的濕度范圍下限值時，單片機(jī)就會發(fā)出一條指令信號，驅(qū)動超聲波加濕器開始加濕。采用的是G5V-1繼電器。如電路圖2-12所示泄也器U2vcc公±±comcut2com1P-GNl>圖2-12加濕模塊電路圖3軟件設(shè)計(jì)系

33、統(tǒng)的軟件主要是采用C語言，對單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，然后調(diào)用溫度、處理溫度、顯示、鍵盤等模塊。3.1 主程序流程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理"據(jù)顯東加湘報臺去郵報警驅(qū)動加濕裝置堀動去"裝宣廣J,泄度正集濕度.取隼LJ延時1秒I圖3-1主程序流程圖圖3-1為該電路流程圖，X為STC89C52所采集到的濕度值，Y為控制的定值,即50%RHO3.2 DHT11的信號發(fā)送用戶主機(jī)（MCU）發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，待主機(jī)開始信號結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40b計(jì)的數(shù)據(jù)，開觸發(fā)一次信采集。信號發(fā)送如圖所示。（注：主機(jī)從DHT11讀

34、取的溫濕度數(shù)據(jù)總是前一次的測量值，如兩次測間隔時間很長，請連續(xù)讀兩次以第二次獲得的值為實(shí)時溫濕度值。）3期醫(yī)H寸年日E1圖3-2發(fā)送信號圖4硬件測試結(jié)果及誤差分析4.1 測試方法將濕度計(jì)和DHT11濕度傳感器放置在相同的環(huán)境下，分別營造不同的濕度環(huán)境范圍。首先測得當(dāng)前環(huán)境濕度，然后通過控制模塊以穩(wěn)定當(dāng)前環(huán)境的濕度。濕度傳感器可得到一個能控制的濕度值?，F(xiàn)營造一濕度測量環(huán)境，自制一紙盒為當(dāng)前測試環(huán)境，對紙盒內(nèi)的5個點(diǎn)分別進(jìn)行測試。圖4-1濕度環(huán)境的測試點(diǎn)分布圖4.2 結(jié)果分析濕度測試結(jié)果及控制誤差如表4-1所列:表4-1A點(diǎn)濕度測試結(jié)果及濕度控制誤差測量次數(shù)RH0(%RH)RH1(%RH)測量誤差

35、”(RH)RH2(%RH)控制誤差磔RH)188.7863.155.85.8274.8761.555.65.6364.4650.955.55.5427.125.94.444.45.653233.54.444.55.563941.25.344.25.8如表4-1所示為在A點(diǎn)所測試的6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，RH0表示的是DHT11濕度傳感器所測的濕度值，RH1表示濕度計(jì)測得濕度，RH2表示系統(tǒng)測得的濕度值，71=(RH1-RH0)/RH0*100%的值，控制誤差中=(RH2-50)%RH,測量誤差最大也在4.4%RH,控制誤差最大在5.5%RHO表4-2B點(diǎn)濕度測試結(jié)果及濕度控制誤差測量次數(shù)RH0(%RH)

36、RH1(%RH)測量誤差M%RH)RH2(%RH)控制誤差3%RH)186.584.62.154.74.7277.9762.453.73.7372.770.13.555.55.5434.132.93.847.82.2532.333.52.444.75.3626.928.14.445.14.9如表4-2所示為在B點(diǎn)所測試的6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測量誤差最大也在3.8%RH,控制誤差最大在4.9%RHO表4-3C點(diǎn)濕度測試結(jié)果及濕度控制誤差測量次數(shù)RH0(%RH)RH1(%RH)測量誤差口(%RH)RH2(%RH)控制誤差0%RH)192.189.41.855.65.6286.984.23.154.94.

37、938179.51.854.14.1440.738.94.445.84.2534.633.53.144.95.162928.22.745.34.7如表4-3所示為在C點(diǎn)所測試的6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測量誤差最大也在4.4%RH,控制誤差最大在5.6%RHO表4-4D點(diǎn)濕度測試結(jié)果及濕度控制誤差測量次數(shù)RH0(%RH)RH1(%RH)測量誤差M%RH)RH2(%RH)控制誤差3%RH)186.784.32.753.63.6284.681.24.055.15.1367.764.84.254.54.5438.136.73.645.44.6535.333.55.046.13.9625.124.13.944.1

38、5.9如表4-4所示為在D點(diǎn)所測試的6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測量誤差最大也在5.0%RH,控制誤差最大在5.9%RHO表4-5E點(diǎn)濕度測試結(jié)果及濕度控制誤差測量次數(shù)RH0(%RH)RH1(%RH)測量誤差M%RH)RH2(%RH)控制誤差3%RH)189.1863.454.55.5272.669.14.855.55.4365.3641.954.25.8431.930.83.446.34.7528.626.84.144.15.9620.319.63.444.95.1如表4-4所示為在E點(diǎn)所測試的6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測量誤差最大也在4.8%RH,控制誤差最大在5.9%RHO上述表中所測量數(shù)據(jù)表明，以DHT11為標(biāo)

39、準(zhǔn)值，與其測試值相比較，測量誤差在0.9%RH5%RH,可知道系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但也存在一定的誤差，誤差可能由以下幾個方面引起：1)首先在測量誤差上：用作比對的濕度計(jì)本身存在著一定的誤差。而本系統(tǒng)所采取的濕度傳感器的誤差在七RH%,存在著一定的偏差。2)其次在控制誤差上：人為制造濕度環(huán)境的變化比較不穩(wěn)定，會在控制上存在定的誤差3）電路受外部環(huán)境不穩(wěn)定干擾因素的影響所造成的誤差。5結(jié)束語為了本次設(shè)計(jì)的成功，我通過網(wǎng)絡(luò)搜尋相關(guān)的知識，先從理論上下手，打好基礎(chǔ)，熟悉了很多以前沒有接觸的電子元件，查閱了大量的資料，并積極的了解了一些相關(guān)的理論知識，才順利的做好實(shí)物。但是通過理論上的分析，我學(xué)到了很

40、多知識，通過濕度檢測及控制電路的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了以前沒有了解過的知識：熟悉了一些以前沒有接觸的電子元件；了解了一些相關(guān)的理論知識；掌握了一些電子元?dú)饧氖褂梅椒ǎ混柟塘舜髮W(xué)四年來所學(xué)過的電子知識。另外，在此設(shè)計(jì)過程中，我遇到了很多問題，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我試著去解決那些問題。在分析解決問題的過程中，又學(xué)到了不少知識?？傊?，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對我大學(xué)四年來學(xué)習(xí)的一個完美總結(jié)，是對我自己的一次綜合考驗(yàn)，讓我受益非淺，將來對我的學(xué)習(xí)、工作、生活、思想產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、電子產(chǎn)品制造技術(shù)的提高、集成傳感技術(shù)的進(jìn)步，濕度控制系統(tǒng)技術(shù)也會取得一定的突破性進(jìn)展，到時候濕度的檢測也

41、就會更準(zhǔn)確，更具有科學(xué)價值，也會真正的成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€重要的參數(shù)。最后，我要再次感謝我的指導(dǎo)老師楊金華老師，他對我認(rèn)真負(fù)責(zé)，用充分的熱情和耐心的指導(dǎo)，讓我學(xué)習(xí)到許多電子知識，提升了我的學(xué)習(xí)能力和動手能力,強(qiáng)化了我的專業(yè)水平。同時，我也要真摯感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，給過我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W(xué)們，謝謝！參考文獻(xiàn)1K.Nagaya,T.Senbongi,Y.Li,J.Zheng,I.Murakami.Highenergyefficiencydesiccantassistedautomobileair-conditioneranditstemperatureandhumiditycontrolsy

42、stemJ.AppliedThermalEngineering,2006,(26):59-83.2周俊.基于LabVIEW的溫、濕度遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)D.福建：東南大學(xué)，2009.3李俊，張曉東.基于單片機(jī)的溫濕度檢測與控制系統(tǒng)研究J.微計(jì)算機(jī)信息，2008,(17):116-118.4楊海.基于AT89C52單片機(jī)的藥品庫房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.機(jī)械與電子，2010,(07):82-83.5王方江，李樂超.基于PLC的禽舍溫濕度控制系統(tǒng)J.上海電器技術(shù)，2007,(04):36-40.6張明洋.基于AT89C51單片機(jī)的溫室大棚溫濕度測控系統(tǒng)J.黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007,(02):25-30.7

43、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)，2011,34(07):55-58.8喻曉莉，楊堅(jiān)，倪彥.濕度傳感器的選用及發(fā)展趨勢J.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009,28(2):107-110.9沙占友，薛樹琦，葛家怡.濕度傳感器的發(fā)展趨勢J.電子技術(shù)應(yīng)用，2003,29(07):6-7.10倪天龍.單總線傳感器DHT11在溫濕度測控中的應(yīng)用J.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2010,(06):60-62.11張冬林，林李鑫，戴梅，全雷旺.基于DHT11的低成本蠶室溫濕度自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010,(18):14-15.12梁靖宇.智能溫室環(huán)境溫濕度測控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)D

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46、P2A0;/定義狀態(tài)輸入ucharU8FLAG,k;ucharU8count,U8temp;ucharU8TdataH,U8TdataL,U8RHdataH,U8RHdataL,U8checkdata;ucharU8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;ucharU8comdata;voiddelay_1ms(uintx)(uinta,b;for(a=x;a>0;a-)for(b=110;b>0;b-);voidDelay(uintj)(uchari;for(

47、;j>0;j-)for(i=0;i<27;i+);voidDelay_10us(void)uchari;voidCOM(void)uchari;for(i=0;i<8;i+)U8FLAG=2;while(!DIn)&&U8FLAG+);Delay_10us();Delay_10us();Delay_10us();U8temp=0;if(DIn)U8temp=1;U8FLAG=2;while(DIn)&&U8FLAG+);超時則跳出for循環(huán)if(U8FLAG=1)break;判斷數(shù)據(jù)位是0還是1/如果高電平高過預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為1U8comdata<<=1;U8comdata|=U8temp;/0voidRH(void)主機(jī)拉低18msDIn=0;Delay(180);DIn=1;總線由上拉電阻拉高主機(jī)延時20usDelay_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DIn=1;判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行if(!DIn)/T!U8FLAG=2;判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束while(!DIn)&&U8FLAG+);U8FLAG=2;/判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的高電平