溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、i第/多士尊無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)院（系）名稱電子與信息工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師起止時(shí)間：2017.6.26-2017.7.14課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電子與信息工程學(xué)院教研室：軟件工程學(xué)號(hào)xxxx學(xué)生姓名Xx專業(yè)班級(jí)物xxxxl課程設(shè)計(jì)（論文）題目溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)1論文>任務(wù)任務(wù)要求：對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，并將采集結(jié)果實(shí)時(shí)顯示到LED顯示屏中技術(shù)要求：1購(gòu)置51單片機(jī)最小系統(tǒng)套件，獨(dú)立焊接（也可以購(gòu)置空白開(kāi)發(fā)板獨(dú)立設(shè)計(jì)并焊接）2采用溫度傳感器進(jìn)行溫度采集；3米用無(wú)線通信協(xié)議（WIFI,藍(lán)牙，ZIGBEE均可）將溫度傳輸

2、至51單片機(jī)；4采用51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理；5將處理結(jié)果在LED液晶屏上顯示；6將相關(guān)信息傳輸至手機(jī)上（選做）。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)成績(jī)：答辯成績(jī)：論文成績(jī)：總成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年月日注：平時(shí)成績(jī)占20%,答辯成績(jī)占40%,論文成績(jī)占40%。目錄第1章緒論11.1 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)背景11.2 開(kāi)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(shè)計(jì)43.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43.2 模塊的創(chuàng)建4第4章硬件設(shè)計(jì)54.1 DHT11溫度濕度傳感器電路設(shè)計(jì)54.2 晶振電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)54.3 LED數(shù)碼顯示模塊設(shè)計(jì)64.4

3、報(bào)警模塊設(shè)計(jì)74.5 主程序設(shè)計(jì)74.6 LED顯小子程序設(shè)計(jì)8第5章系統(tǒng)的測(cè)試105.1 系統(tǒng)安裝接線圖105.2 調(diào)試與結(jié)果10第6章總結(jié)12參考文獻(xiàn)13附錄程序14第1章緒論1.1 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)背景隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類社會(huì)已取得了巨大進(jìn)步！在居家生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、氣象、國(guó)防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境中的濕度和溫度進(jìn)行測(cè)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(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材，通過(guò)人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的場(chǎng)所進(jìn)行換氣、降溫和去濕等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性相對(duì)較大。隨著生產(chǎn)的發(fā)展急需一個(gè)含

4、有微型計(jì)算機(jī)或微處理器的測(cè)量?jī)x器，由于它擁有對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，運(yùn)算邏輯判斷及自動(dòng)化的功能，有著智能作用等優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)低成本和具有較高精度的溫度濕度檢測(cè)器將在許多領(lǐng)域代替人工操作，自動(dòng)不間斷檢測(cè)環(huán)境溫度和濕度。目前市場(chǎng)上普遍存在的溫濕度檢測(cè)儀器大都是單點(diǎn)測(cè)量，而且溫濕度信息傳遞不及時(shí)，精度達(dá)不到要求，不利于控制者根據(jù)溫度、濕度變化及時(shí)做出決定。為此，本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種能夠同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)，并實(shí)時(shí)性高、精度高，通過(guò)顯示器顯示溫濕度信息，并能進(jìn)行溫濕度超限報(bào)警的測(cè)控產(chǎn)品。本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的室內(nèi)溫濕度檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，運(yùn)用溫濕度傳感器進(jìn)行溫度和濕度的檢測(cè)，該儀器具有測(cè)量精度較高、硬件電路簡(jiǎn)單、并能很好的進(jìn)行顯示

5、，可測(cè)試一定范圍室內(nèi)環(huán)境溫濕度的特點(diǎn)。省去了人工檢測(cè)的繁瑣、耗時(shí)的過(guò)程，隨時(shí)通過(guò)檢測(cè)器的顯示器進(jìn)行讀數(shù)，既方便，又快捷。1.2 開(kāi)發(fā)工具STC89C5費(fèi)一種低功耗、高性能CMOSI位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，使用ATME公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)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(shè)計(jì)中使用相當(dāng)普遍的一種顯示設(shè)備，每個(gè)數(shù)碼管由7個(gè)發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)七個(gè)發(fā)光二極管的正負(fù)極連接不同，又分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管兩種，選擇的數(shù)碼管不同，程序設(shè)計(jì)上也有一定的差別。編程采用KeilC軟件，使用C語(yǔ)音。第2章需求分析2.1 調(diào)

6、研情況在需求分析階段，本設(shè)計(jì)采用STC89C52R印片機(jī)做為嵌入式控制核心，處理溫度和濕度信號(hào)，基于設(shè)計(jì)目的對(duì)于信號(hào)采集的數(shù)字濾波考慮，本設(shè)計(jì)采用模擬量輸出的溫濕度傳感器，采用TLC254312位串行A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，非信號(hào)因素采用專用硬件看門狗芯片X25045等多項(xiàng)軟硬件抗干擾措施，減少額外干擾對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)目的。2.2 模塊劃分通過(guò)網(wǎng)上查詢、翻閱圖書了解空調(diào)系統(tǒng)原理，借鑒前人經(jīng)驗(yàn)；傳感器使用方法；用數(shù)碼管顯示可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有學(xué)習(xí)強(qiáng)化單片機(jī)知識(shí)掌握智能

7、溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，提出硬件電路設(shè)計(jì)方案畫出原理圖編寫單片機(jī)控制軟件完成系統(tǒng)整體功能調(diào)2.3 系統(tǒng)原理圖圖2.1系統(tǒng)原理圖2.4 系統(tǒng)性能需求設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。具硬件電路主要由電源電路、主控制器和顯示電路等構(gòu)成。其中單片機(jī)是核心部分，負(fù)責(zé)對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行接收、檢驗(yàn)并傳輸處理。第3章系統(tǒng)概要設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)為核心，采用溫濕度傳感器DHT11設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)環(huán)境溫度濕度的檢測(cè)系統(tǒng)，要求用按鍵控制系統(tǒng)選擇分別對(duì)溫度或濕度的測(cè)試、復(fù)位、用四位LED數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度和溫度。3.模塊的創(chuàng)建本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了溫濕度的測(cè)量與顯示，硬件方面共分為7個(gè)模塊，即單片機(jī)主控模塊、按

8、鍵模塊、晶振電路、復(fù)位電路、LED顯示模塊、報(bào)警模塊以及DHT11電路模塊。數(shù)字溫濕度傳感器DHT11送來(lái)數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)STC89C52RC處理后，并送入LED顯示模塊，一個(gè)顯示溫度，一個(gè)顯示濕度，另外一個(gè)負(fù)責(zé)啟動(dòng)DHT11。系統(tǒng)總體框圖如圖3.1。第4章硬件設(shè)計(jì)4.1 DHT11溫度濕度傳感器電路設(shè)計(jì)此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)采用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，而且是單總線（雙向）結(jié)構(gòu)，所以溫濕度檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。此次課程設(shè)計(jì)溫度測(cè)量范圍：0-50攝氏度;濕度測(cè)量范圍：20%-90%RHDHT11只有一根數(shù)據(jù)線，一根電源線，一根地線，還有一根（N。懸空。直接將電源線與單片機(jī)的電源VCCffi連

9、，地線與單片機(jī)的GND1連。數(shù)據(jù)線DATAW單片機(jī)的P30口相連，外加一個(gè)5K的上拉電阻。所需要的溫濕度數(shù)據(jù)便是由DAT闈|腳通過(guò)P30送入單片機(jī)的，在單片機(jī)內(nèi)做出相應(yīng)的處理之后得到相應(yīng)的溫濕度數(shù)據(jù)，原理圖如圖4.1所示。DHT11圖4.1溫度檢測(cè)原理圖4.2 晶振電路和復(fù)位電路設(shè)計(jì)STC89C5陰部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXDKTX吩別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。具晶振電路如圖4.2所示。XTAL1C330pF'IiX112MHzC230pFXTAL2圖4.2晶振電路復(fù)位電路是保證單片機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，所以可靠地復(fù)位電路

10、設(shè)計(jì)是必要的。將RST引腳連續(xù)輸入2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩期間）以上高電平，即可以完成單片機(jī)的初始化操作。本設(shè)計(jì)采用按鈕復(fù)位方式，其復(fù)位電路如圖4.3所示。RSTSW-RST°VCC<11C1-20pFIR11k圖4.3復(fù)位電路4.3 LED數(shù)碼顯示模塊設(shè)計(jì)此次課程設(shè)計(jì)采用的共陽(yáng)極LED動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示，所謂動(dòng)態(tài)顯示，是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。雖然在任一時(shí)刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但由于人眼具有視覺(jué)殘留效應(yīng)看起來(lái)與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮效果是完全一樣的。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動(dòng)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(duì)顯示器進(jìn)行位控制，這就是通常

11、所說(shuō)的段控和位控。本次課程設(shè)計(jì)中段碼控制為單片機(jī)的P01-P07分別與LED的A.B.C.D。E.F.G.Dp相連，實(shí)現(xiàn)了字符的顯示，單片機(jī)的P02-P07分別與四個(gè)LED顯示起相連，實(shí)現(xiàn)位控制。4.4 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)此次課程設(shè)計(jì)的報(bào)警模塊采用一個(gè)LED顯示燈、一個(gè)10K的限流電阻和一個(gè)揚(yáng)聲器。當(dāng)實(shí)測(cè)溫度濕度在設(shè)定的范圍內(nèi)，LED燈熄滅，揚(yáng)聲器不會(huì)發(fā)出警報(bào)，工作正常！如果實(shí)測(cè)溫濕度不在設(shè)定的范圍內(nèi)，LED燈亮，揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)，此時(shí)系統(tǒng)工作不正常！應(yīng)根據(jù)要求調(diào)節(jié)溫濕度設(shè)定的上下閥值！報(bào)警指示原理圖如圖4.4所示。D1LED-BIBYLS1PN4249R3I10kSPeAker圖4.4報(bào)警指示原理4

12、.5 主程序設(shè)計(jì)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)入主函數(shù)MAIN后延時(shí)0.1S等待啟動(dòng)，當(dāng)按下啟動(dòng)鍵S4,然后調(diào)用溫濕度子程序CW改取溫濕度，并用數(shù)組將實(shí)測(cè)的溫濕度數(shù)據(jù)保存起來(lái)，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(cè)函數(shù)temphumi_range判斷實(shí)測(cè)的溫濕度是否在設(shè)定的范圍內(nèi)并作出相應(yīng)的處理。其主程序流程圖如圖4.5所示。圖4.5主程序流程圖4.6 LED顯7K子程序設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示主要用于同時(shí)顯示溫濕度和單獨(dú)顯示精確的溫度和濕度，具顯示流程圖如圖4.6所示圖4.6顯示流程圖第5章系統(tǒng)的測(cè)試5.1 系統(tǒng)安裝接線圖本設(shè)計(jì)是在KeilC環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，在編譯完KeilC后，再運(yùn)用STC_ISP

13、_V48.瞰件燒錄到開(kāi)發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)實(shí)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(jié)果調(diào)試完成后，可進(jìn)行溫濕度的測(cè)量。如圖5.2所示圖5.2調(diào)試結(jié)果第6章總結(jié)時(shí)間一點(diǎn)點(diǎn)的逼近了，耗時(shí)3周的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和自己的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也完成了。通過(guò)這段時(shí)間里的學(xué)習(xí)，我了解到了很多知識(shí)，也對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程有了一個(gè)更深的了解，并且對(duì)程序的基本設(shè)計(jì)思路有了較深的認(rèn)識(shí)。本次課程設(shè)計(jì)還算比較的成功，設(shè)計(jì)初期，老師要我們確定系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)，比如一些主流程圖、按鍵顯示模塊等，我們這個(gè)小組也能按時(shí)完成李老師布置的任務(wù)，跟著李老師一步步的走過(guò)來(lái)，其實(shí)感覺(jué)起來(lái)這個(gè)課程設(shè)計(jì)

14、不是那么的難，比我剛開(kāi)始著手的時(shí)候要簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)的過(guò)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(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)看看，不過(guò)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(guān)于本次用的溫濕度傳感器DHT1竹南院的圖書館幾乎沒(méi)有，圖書館只有什么單個(gè)測(cè)溫度或者濕度的傳感器，不過(guò)這個(gè)對(duì)我們的課程設(shè)計(jì)幫助也挺大的，另外此次課程設(shè)計(jì)的程序來(lái)源與百度百科，不過(guò)并不是按部就班，我們?cè)谒幕A(chǔ)上把它弄懂、理解之后加入自己的設(shè)計(jì)想法，我想做課程設(shè)計(jì)無(wú)非是想讓我們學(xué)到，在別人已有的基礎(chǔ)上加入自己的設(shè)計(jì)方案，慢慢的變?yōu)樽约旱闹R(shí)。在此分別對(duì)李曉秀老師和我這組的同學(xué)表示感謝。本人簽字:參考文獻(xiàn)1王迎

15、旭編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社.20122陳海晏編.51單片機(jī)原理與應(yīng)用M.北京航空航天大學(xué)出版社.20103黃仁欣編.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)M.清華大學(xué)出版社.20104張中明編.單片計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)M.人民郵電出版社出版社.20095賽奎春.MySql數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)例解析M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010附錄程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharnum,z,dat,a,c,d,f;uintb;sbitJDQ=P3A7;/管腳定義類似于起名字/用JDQ來(lái)代替P1.4控制

16、繼電器工作unsignedinttempL;/設(shè)全局變量unsignedinttempH;unsignedintsdata;unsignedints;codeunsignedcharseg7code=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff;/不帶小數(shù)點(diǎn)的共陽(yáng)數(shù)碼管段碼codeunsignedcharseg7codeB=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0xff;/帶小數(shù)點(diǎn)的共陽(yáng)數(shù)碼管段碼bitfg=1;正負(fù)標(biāo)志*延時(shí)子程序*/這個(gè)延時(shí)程序的具體延時(shí)時(shí)間是tim

17、e=i*8+10，適用于小于2ms的延時(shí)*voiddelay(unsignedchari)for(i;i>0;i-);*/延時(shí)子程序*voiddelay1ms()(unsignedchari;for(i=124;i>0;i-);/延時(shí)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)*voidLed(unsignedintdate)(if(fg=1)(P2=0xfe;/P1.0=0,選通

18、第一位P0=seg7codedate/10;十位數(shù)，查表，輸出delay1ms();P0=0xff;消隱P2=0xfd;/P1.1=0選通第二位，個(gè)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(diǎn)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(diǎn)第二位P0=seg7codes%10;delay1ms();P0=0xff;消隱if(fg=0)溫度為負(fù)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)P2=0xfe;/P1.0=0,選通第一位P0=seg7code11;/顯示負(fù)號(hào)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(gè)位數(shù)P0=seg7codeBdate%10;delay1ms();P0=0xff;消隱P2=0xf7;/P1.3=0選