溫室大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、溫室大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)XX（XXX學(xué)院電氣工程系XX班 ） 指導(dǎo)老師：XXX摘 要隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)控制的方面也涉及到各個(gè)領(lǐng)域，其中在塑料大棚內(nèi)用單片機(jī)控制溫度、濕度是應(yīng)用于實(shí)踐的主要方面之一。這對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育有非常大的促進(jìn)作用，它可以避免因?yàn)橥饷鏆夂虻膭×易兓瘜?duì)農(nóng)作物造成的傷害，而使農(nóng)作物能夠在一個(gè)最適合它的溫度、濕度的環(huán)境中生長(zhǎng)發(fā)育，從而可以促進(jìn)作物健康生長(zhǎng)，抑制微生物的危害，提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞 Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring SystemXXTutor: xxx Ab

2、stract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could

3、avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The

4、 design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digita

5、l signal incoming AT89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air tempe

6、rature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default.Key words:

7、 temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.目 錄1 緒 論1.1 課題研究的背景11.2 課題研究的意義12 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求2設(shè)計(jì)指標(biāo)2設(shè)計(jì)要求22.2 系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)22.2.1 單片機(jī)的選擇方案和論證22.2.2 顯示模塊的選擇方案和論證22.2.3 溫度傳感器的選擇方案和論證32.2.4 濕度傳感器的選擇方案與論證32.2.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的最終確定43 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖53.2 系統(tǒng)硬件概述53.3 單片機(jī)主控模塊的設(shè)計(jì)53.3.1 單片機(jī)的功

8、能特性描述53.3.2 AT89S52的主要特性63.4 溫度和濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.4.1 溫濕度傳感器簡(jiǎn)介73.4.2 硬件連接圖83.4.3 DHT接口說(shuō)明8 電源引腳 （VDD, GND)93.4.5 電氣特性93.4.6 信息采集的相對(duì)誤差103.5 顯示模塊的設(shè)計(jì)103.5.1 LCD12864引腳說(shuō)明113.5.2 主要技術(shù)參數(shù)123.5.3 顯示模塊硬件連接圖123.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)124 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 主程序軟件設(shè)計(jì)144.2 DHT90軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)144.2.1 DHT90溫濕度采集的主要程序154.2.2 DHT90測(cè)量流程圖174.2.3 啟動(dòng)傳感器指令17發(fā)送

9、命令18測(cè)量時(shí)序184.2.6 通訊復(fù)位時(shí)序184.2.7 狀態(tài)寄存器194.2.8 相對(duì)濕度20相對(duì)濕度對(duì)于溫度依賴性的補(bǔ)償204.2.10 溫度轉(zhuǎn)換21露點(diǎn)214.3 LCD12864軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)224.3.1 顯示模塊主要程序224.3.2 寫數(shù)據(jù)到模塊234.3.3 從模塊讀出數(shù)據(jù)234.3.4 串行連接時(shí)序圖234.4 計(jì)算顯示的主要程序和報(bào)警程序245 系統(tǒng)調(diào)試5.1 液晶模塊調(diào)試25顯示內(nèi)容255.2 傳感器部分調(diào)試255.3 報(bào)警電路調(diào)試255.4 本系統(tǒng)存在的不足與拓展265.4.1 存在不足265.4.2 系統(tǒng)拓展26總結(jié)參考文獻(xiàn)致謝附錄A:系統(tǒng)電路圖附錄B：系統(tǒng)程序清單英

10、文文獻(xiàn)及其翻譯引言1 緒 論1.1 課題研究的背景塑料大棚即日光溫室可以養(yǎng)花、種菜，即使是在寒冷的冬天，人們也可以吃到很多新鮮的蔬菜,植物的生長(zhǎng)都是在一定的環(huán)境中進(jìn)行的，其在生長(zhǎng)過(guò)程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中對(duì)植物生長(zhǎng)影響最大的是環(huán)境中的溫度和濕度。環(huán)境中晝夜的溫度和濕度變化大，其對(duì)植物生長(zhǎng)極為不利。因此必須對(duì)環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，使其適合植物的生長(zhǎng)，提高其產(chǎn)量和質(zhì)量?，F(xiàn)在大多數(shù)農(nóng)民還是沿用人工值守的方法來(lái)看管大棚，浪費(fèi)了大量的人力和物力，而且大棚的溫濕度控制并不理想，往往因?yàn)闇貪穸瓤刂撇划?dāng)造成作物的減產(chǎn)，從而給菜農(nóng)帶來(lái)了極大的損失，為此，在這里設(shè)計(jì)了一種大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)。隨

11、著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)日光溫室的要求越來(lái)越高，溫室控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣，需要監(jiān)控的對(duì)象亦趨于多樣化，所以必須使用具有統(tǒng)一規(guī)范、可靠性高、組建靈活、擴(kuò)展性好、維護(hù)簡(jiǎn)便、性價(jià)比高的方式來(lái)組建系統(tǒng)。因此，作為日光溫室的一個(gè)重要組成部分溫度濕度測(cè)控裝置的研制具有極其重要的意義。在日光溫室中，由于溫度過(guò)高、過(guò)低或環(huán)境濕度過(guò)大等都會(huì)影響農(nóng)作物正常生長(zhǎng)，該測(cè)控裝置能夠有效地將溫度控制在作物所需溫度范圍之內(nèi)，也可以很好的改善大棚濕度，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供一個(gè)良好的環(huán)境，并可以針對(duì)我國(guó)南方、北方的溫度、濕度差異進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。因此設(shè)計(jì)這樣一種大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。本系統(tǒng)采用

12、現(xiàn)代化的科學(xué)管理方式，采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)大棚現(xiàn)代化技術(shù)管理的新近研制成功的設(shè)備，它具有測(cè)溫、測(cè)濕、控溫、控濕、報(bào)警條件判定等多項(xiàng)功能。系統(tǒng)由等構(gòu)成，從而更好的控制溫濕度，滿足作物生長(zhǎng)的最佳條件，并能大大縮短農(nóng)作物的成熟期，提高效率。1.2 課題研究的意義隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制成為一個(gè)難題。目前應(yīng)用于溫室大棚的溫度檢測(cè)系統(tǒng)大多采用由模擬溫度傳感器、多路模擬開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)等組成的傳輸系統(tǒng)。這種溫度采集系統(tǒng)需要在溫室大棚內(nèi)布置大量的測(cè)溫電纜，才能把現(xiàn)場(chǎng)傳感器的信號(hào)送到采集卡上，安裝和拆卸繁雜，成本也高。同時(shí)線路上傳送的是模擬信號(hào)，易

13、受干擾和損耗，測(cè)量誤差也比較大，不利于控制者根據(jù)溫度變化及時(shí)做出決定。在這樣的形式下，開(kāi)發(fā)一種實(shí)時(shí)性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)控系統(tǒng)就很有必要。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)溫室大棚內(nèi)溫度、濕度，研制了單片機(jī)控制的溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng),綜合考慮系統(tǒng)的精度、效率以及經(jīng)濟(jì)性要求三個(gè)方面因素之后，最終確定以單片機(jī)為控制核心，選用性價(jià)比較高的溫濕度傳感器（可以選取分立式的溫度傳感器和濕度傳感器，也可以選用集成的溫濕度傳感器），實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫濕度的精確測(cè)量與準(zhǔn)確控制。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到溫濕度有任何一個(gè)參數(shù)越限時(shí)，則會(huì)進(jìn)行報(bào)警。提示工作人員溫濕度過(guò)限。本文完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到性價(jià)比，選

14、用價(jià)格低、性能穩(wěn)定的元器件。該溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、使用簡(jiǎn)單、成本較低和工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，不僅可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)大棚，也可以用在倉(cāng)庫(kù)的溫濕度檢測(cè)，恒溫濕的機(jī)械加工廠、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面。應(yīng)用范圍廣，所以具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體思路2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)指標(biāo) 1基本功能 檢測(cè)溫度、濕度顯示溫度、濕度溫度濕度過(guò)限報(bào)警2主要技術(shù)參數(shù)2.1.2設(shè)計(jì)要求本次需要設(shè)計(jì)一個(gè)大棚溫濕度測(cè)控系統(tǒng)，這里選用單片機(jī)為執(zhí)行器（核心器件），通過(guò)溫度檢測(cè)電路，濕度檢測(cè)電路，控制系統(tǒng)，報(bào)警電路，顯示電路等做成這樣一個(gè)系統(tǒng)。具體方案選擇在下節(jié)中介紹。2.2 系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)2.2.1 單片

15、機(jī)的選擇方案和論證方案一： 采用的AT89C51芯片作為核心器件，有4K 字節(jié)的內(nèi)部 FLASH PERAM,能于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。方案二：采用AT89S52芯片作為核心器件,片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超低壓工作；同時(shí)也與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容。該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，

16、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)，不需要對(duì)芯片多次拔插，由此不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。所以選擇采用AT89S52作為本次設(shè)計(jì)的主控制系統(tǒng)。2.2.2 顯示模塊的選擇方案和論證方案一：采用LCD-1602液晶顯示器，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)。這里我們需要將設(shè)定的溫度值，濕度值，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)。而顯然LCD-1602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LCD-1602液晶顯示器。方案二：采用LCD-1

17、2864液晶顯示器, 可以顯示四行漢字，每行為16個(gè)字符，八個(gè)漢字，這樣可進(jìn)行比較觀察，清晰明了，易于操作，占用的單片機(jī)口線少，可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，因此在本次設(shè)計(jì)中的顯示部分我們選用LCD-12864液晶顯示器。2.2.3 溫度傳感器的選擇方案和論證方案一：使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個(gè)相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個(gè)電阻變化的分壓值，并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。此設(shè)計(jì)方案需用A/D轉(zhuǎn)換電路，這樣一來(lái)，就增加了硬件成本，而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。方案二：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，此類傳感器為數(shù)字式

18、傳感器而且僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易于與單片機(jī)連接，由于其輸出為數(shù)字量，所以不需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，這樣就降低了硬件成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路。另外，數(shù)字式溫度傳感器還具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。方案三：采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT90,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，極低的功耗，使其成為我們?cè)谶x擇溫濕度傳感器時(shí)的首選。2.2.4 濕度傳感器的選擇方案與論證方案一：采用HOS-201濕敏傳感器。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ1KHZ，測(cè)量濕度范

19、圍為0100%RH，工作溫度范圍為050，阻抗在75%RH（25）時(shí)為1M。這種傳感器原是用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。方案二：采用HS1100/HS1101濕度傳感器。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（HS1100）和側(cè)面接觸（HS1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種

20、電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。方案三：采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT90,該傳感器為數(shù)字式傳感器，采集濕度的精度是14位，端口較少，只需要單片機(jī)的一個(gè)端口即可驅(qū)動(dòng)，精度較高，除此之外，該傳感器還可以同時(shí)采集溫度和濕度，并進(jìn)行相對(duì)濕度補(bǔ)償，易于應(yīng)用，操作簡(jiǎn)單。2.2.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的最終確定綜合上各方案所述,對(duì)此次系統(tǒng)的方案選定: 采用AT89S52作為主控制系統(tǒng)；液晶顯示模塊LCD12864作為本次系統(tǒng)的顯示；DHT90溫濕度傳感器作為本次系統(tǒng)溫度和濕度的信息采集；蜂鳴器作為報(bào)警電路的主要元器件。3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖 AT89S52主控模塊LCD-12

21、864顯示濕度過(guò)限電路DHT90溫度采集DHT90濕度采集報(bào)警電路溫度過(guò)限電路圖3.1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖3.2 系統(tǒng)硬件概述。3.3 單片機(jī)主控模塊的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的功能特性描述提供3.3.2 AT89S52的主要特性與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz33Hz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 32個(gè)可編程I/O口線 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源 全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識(shí)符 圖3.2 主控電路3.4 溫度和濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 溫濕度傳感器簡(jiǎn)介1數(shù)字溫濕度傳感器特點(diǎn)：

22、 全標(biāo)定； 數(shù)字輸出； 低能耗； 卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定型； 插針?lè)庋b，易于安裝。2產(chǎn)品概述DHT9x（包括 DHT90,DHT91,DHT95)是數(shù)字溫濕度傳感器系列中插針型的傳感器。傳感器把傳感元件和信號(hào)處理集成起來(lái)，輸出全標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)。傳感器采用專利的 CMOS技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與 14 位的 A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。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)、極高的性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進(jìn)行標(biāo)定，校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式儲(chǔ)存在

23、OTP 內(nèi)存中，在標(biāo)定的過(guò)程中使用。傳感器在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。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、極低的功耗，使 DHT9x 成為各類應(yīng)用的首選。DHT9x 提供 4 針單排引腳封裝，易于集成與替換。3材質(zhì)傳感器采用環(huán)氧 LCP（液晶高分子聚合物）帽，下層為 FR4（環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維板）。插針采用銅/鈹合金制作，外層鍍有鎳和金。傳感器符合 ROHS和 WEEE 標(biāo)準(zhǔn)，因此不受 Cr(6+),PBB,PBDE的影響。 硬件連接圖如圖3.3所示。采用數(shù)字式溫濕度傳感器DHT90，它是數(shù)字式溫度傳感器，具有測(cè)量精度高，電路連接簡(jiǎn)單特點(diǎn)，此

24、類傳感器僅需要一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，另外SCK端用于微處理器與 DHT90 之間的通訊同步，我們這里采用AT89S52的P3.7與DHT90的SCK相連，用P3.6與DATA端相連，Vcc接電源,Vss接地。圖3.3 DHT90溫濕度采集電路設(shè)計(jì) DHT接口說(shuō)明表3.1 DHT90引腳結(jié)構(gòu)PinNameComment1SCK時(shí)鐘信號(hào)2VDD電源3GND地4DATA數(shù)據(jù)輸出 電源引腳 （VDD, GND)DHT90的供電電壓為,建議供電電壓為3.3V。DHT9x的串行接口，在傳感器信號(hào)的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理；傳感器不能按照I2C 協(xié)議編址，但是，如果I2C總線上沒(méi)有掛接別的元件，

25、傳感器可以連接到I2C總線上，但單片機(jī)必須按照傳感器的協(xié)議工作。SCK用于微處理器與 DHT90之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小SCK頻率。DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。DATA在 SCK 時(shí)鐘下 降沿之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK時(shí)鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在SCK時(shí)鐘高電平時(shí)，DATA必須保持穩(wěn)定。為避免信號(hào)沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動(dòng) DATA在低電平。需要一個(gè)外部的上拉電阻（例如：10k）將信號(hào)提拉至高電平，上拉電阻通常已包含在微處理器的 I/O電路中。詳細(xì)的 I/O特性，參見(jiàn)表3.2。表3.2 DHT90DC特性，Rp代表上拉電阻，Iol表示低電平輸 出電流參數(shù)條件

26、mintypmaxUnits供電 DC102.43.35.5V供電電流測(cè)量0.551mA平均 11228A休眠0.31.5A低電平輸出電壓Iol<4mA0250mV高電平輸出電壓Rp<25k90%100%VDD低電平輸入電壓下降沿0%20%VDD高電平輸入電壓上升沿80%100%VDD焊盤上的輸入電流1A輸出電流on4mA三態(tài)門 (off)1020A3.4.5 電氣特性電氣特性，如能耗，低、高電平，輸入、輸出電壓等，都取決于電源。表 2詳細(xì)解釋了 DHT90的電氣特性，若沒(méi)有標(biāo)明，則表示供電電壓為 5V。若想與傳感器獲得最佳通訊效果，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格遵照表 3.3與圖 3.4的條件。表

27、 3.3 DHT I/O 信號(hào)特性參數(shù)條件Min.Typ.Max.UnitsFSCKSCK 頻率VDD > 4.5V00.15MHzVDD < 4.5V00.11MHzTSCKxSCK 高/低時(shí)間100nsTR/TFSCK 升/降時(shí)間1200*nsTFODATA 下降時(shí)間OL= 5 pF3.51020nsOL= 100 pF3040200nsTRODATA 上升時(shí)間*nsTVDATA 有效時(shí)間200250*nsTSUDATA 設(shè)定時(shí)間100150*nsTHODATA 保持時(shí)間1015*ns圖3.4 DHT90時(shí)序圖 信息采集的相對(duì)誤差濕度誤差如圖3.5所示，溫度誤差如圖3.6所示：

28、圖 3.5 25時(shí)傳感器的最大相對(duì)濕度誤差 圖 3.6 最大溫度誤差3.5 顯示模塊的設(shè)計(jì)液晶顯示模塊提供兩種界面來(lái)連接微處理機(jī)：8位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標(biāo)顯示，畫面移位，睡眠模式等。FYD12864-0402B是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，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128×64, 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8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成

29、圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。基本特性:l 低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）l 顯示分辨率:128×64點(diǎn)l 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)l 內(nèi)置 128個(gè)16×8點(diǎn)陣字符l 2MHZ時(shí)鐘頻率l 顯示方式：STN、半透、正顯l 驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIASl 視角方向：6點(diǎn)l 背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10l 通訊方式：

30、串行、并口可選l 內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓l 無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)l 工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +60 LCD12864引腳說(shuō)明表3.4 LCD-12864引腳說(shuō)明引腳號(hào)引腳名稱方向功能說(shuō)明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端3V0-LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào)5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘7DB0H/L數(shù)據(jù)08DB1H/L數(shù)據(jù)19DB2H/L數(shù)據(jù)210DB3H/L數(shù)據(jù)311DB4H/L數(shù)據(jù)412DB5H/L數(shù)據(jù)

31、513DB6H/L數(shù)據(jù)614DB7H/L數(shù)據(jù)715PSBH/L并/串行接口選擇：H-并行；L-串行16NC空腳17/RSTH/L復(fù)位 低電平有效18NC空腳19LED_A-背光源正極（LED+5V）20LED_K-背光源負(fù)極（LED-OV） 主要技術(shù)參數(shù)表3.5 LCD12864的工作參數(shù)顯示容量:128X64 點(diǎn)陣點(diǎn)尺寸:0.48X0.48(WXH)mm工作電壓:4.85.2V模塊最佳工作電壓:5.0V工作電流:4.0mA(5.0V)背光源顏色:白色(5.0V)背光源工作電流:<150.0mA藍(lán)膜負(fù)顯 STN 顯示模塊硬件連接圖圖3.7 LCD12864液晶顯示電路3.6 報(bào)警電路的設(shè)

32、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)買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過(guò)單片機(jī)AT89S52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)。在圖3.8中，蜂鳴器

33、的正極接電源，負(fù)極接單片機(jī)的P3.0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。發(fā)出15151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151

34、5151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515，極管路1515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151

35、5151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515報(bào)警電路了 15151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151515151

36、51515151515151515圖3.8是一個(gè)簡(jiǎn)單的使用三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路：圖3.8 報(bào)警電路本設(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，接口位于單片機(jī)AT89S52的P3.0口，但溫濕度過(guò)限時(shí)，P3.0口被置0，本系統(tǒng)開(kāi)始工作。4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 主程序軟件設(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，DHT90的初始化，LCD-12864的初始化。主程序流程圖如圖4.1所示DHT90通訊重啟蜂鳴器報(bào)警開(kāi) 始初 始 化讀取溫濕度線性擬合數(shù)據(jù)否是讀取成功否？LCD12864顯示數(shù)據(jù)溫度濕度是否過(guò)限？顯示溫度濕度值是否圖4.1 主程序流程圖4.

37、2 DHT90軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) DHT90溫濕度采集的主要程序/*啟動(dòng)DHT90*/void D_start() D_date=1; D_sck=0; _nop_(); D_sck=1; _nop_(); D_date=0; _nop_(); D_sck=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); D_sck=1; _nop_(); D_date=1; _nop_(); D_sck=0;/*DHT復(fù)位*/ void s_connectionreset() uchar i; D_date=1; D_sck=0; for(i=0;i<9;i+) D_sck=1; D_sck=0;

38、 D_start(); /*向DHT90寫命令*/uchar wr_DHTcom(uchar comd) uchar i,error=0; D_start(); for(i=8;i>0;i-) D_date=comd&0x80;_nop_();D_sck=1;_nop_();_nop_();D_sck=0; comd<<=1; D_date=1; D_sck=1; error=D_date; _nop_(); _nop_(); D_sck=0; D_date=1; return error; /*讀DHT90值*/int read_DHTdat() uchar i,v

39、al=0; D_date=1; for(i=0x80;i>0;i/=2) D_sck=1;if(D_date) val|=i; _nop_();_nop_(); _nop_();D_sck=0; _nop_();_nop_(); D_date=0;D_sck=1;_nop_();_nop_(); D_sck=0;_nop_();_nop_();D_date=1; return val;/*/int qz() uint valH,valL,val; valH=read_DHTdat(); valL=read_DHTdat(); val=valH<<8|valL; return

40、val; DHT90測(cè)量流程圖發(fā)送啟動(dòng)傳輸“輸輸”發(fā)送測(cè)量指令判斷指令？令？讀出測(cè)量值值測(cè)量值線性化NY顯示測(cè)量值設(shè)置傳感器分辨率狀態(tài)發(fā)送測(cè)量指令圖4.2 DHT90測(cè)量時(shí)序圖 啟動(dòng)傳感器指令首先，選擇供電電壓后將傳感器通電，上電速率不能低于 1V/ms。通電后傳感器需要 11ms 進(jìn)入休眠狀態(tài)，在此之前不允許對(duì)傳感器發(fā)送任何命令。表4.1 DHT90命令集命令代碼預(yù)留0000x溫度測(cè)量00011濕度測(cè)量00101讀狀態(tài)寄存器00111寫狀態(tài)寄存器00110預(yù)留0101x-1110x軟復(fù)位，復(fù)位接口、清空狀態(tài)寄存器，即清空為默認(rèn)值，下一次命令前等待 至少 11ms111104.2.4發(fā)送命令用

41、一組 “啟動(dòng)傳輸”啟動(dòng)，來(lái)表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟?。它包括：?dāng) SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 翻轉(zhuǎn)為低電平,緊接著 SCK 變?yōu)榈碗娖剑S后是在 SCK 時(shí)鐘高電平時(shí) DATA 翻轉(zhuǎn)為高電平。圖4.3 發(fā)送命令時(shí)序圖“啟動(dòng)傳輸”時(shí)序 后續(xù)命令包含三個(gè)地址位，DHT9x 會(huì)以下述方式表示已正確地接收到指令：在第 8個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，將 DATA下拉為低電平（ACK 位）在第 9個(gè) SCK 時(shí)鐘的下降沿之后，釋放 DATA（恢復(fù)高電平）。4.2.5測(cè)量時(shí)序發(fā)布一組測(cè)量命令（ 00000101表示相對(duì)濕度 RH，00000011表示溫度 T）后，控制器要等待測(cè)量結(jié)束。這個(gè)過(guò) 程需要大 約2

42、0/80/320ms ，分別對(duì)應(yīng) 8/12/14bit 測(cè)量。確切的時(shí)間隨內(nèi)部晶振速度，最多可 能有-30%的變化。DHT9x通過(guò)下拉 DATA至低電平并進(jìn)入空閑模式，表示測(cè)量的結(jié)束?？刂破髟谠俅斡| 發(fā) SCK 時(shí)鐘前，必須等待這個(gè)“數(shù)據(jù)備妥”信號(hào)來(lái)讀 出數(shù)據(jù)。檢測(cè)數(shù)據(jù)可以先被存儲(chǔ)，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時(shí)再讀出數(shù)據(jù)。接著傳輸 2個(gè)字節(jié)的測(cè)量數(shù)據(jù)和 1個(gè)字節(jié)的 CRC奇偶校驗(yàn)。Uc需要通過(guò)下拉 DATA為低電平，以確認(rèn)每個(gè)字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)從 MSB開(kāi)始右值有效（例如：對(duì)于 12bit 數(shù)據(jù)，從第 5個(gè) SCK 時(shí)鐘起算作 MSB，而對(duì)于8bit 數(shù)據(jù)，首字節(jié)則無(wú)意義）。用CRC數(shù)

43、據(jù)的確認(rèn)位，表明通訊結(jié)束。如果不使用CRC-8校驗(yàn)，控制器可以在測(cè)量值 LSB后，通過(guò)保持確認(rèn)位 SCK高電平，來(lái)中止通訊。在測(cè)量和通訊結(jié)束后，DHT9x自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式。 通訊復(fù)位時(shí)序如果與 DHT9x 通訊中斷，下列信號(hào)時(shí)序可復(fù)位串口：當(dāng) DATA 保持高電平時(shí)，觸發(fā) SCK 時(shí)鐘 9 次或更多，參閱圖 4.4。在下一次指令前，發(fā)送一個(gè)“傳輸啟動(dòng)”時(shí)序。這些時(shí)序只復(fù)位串口，狀態(tài)寄存器內(nèi)容仍然保留。圖4.4 通訊復(fù)位時(shí)序 狀態(tài)寄存器在讀狀態(tài)寄存器或?qū)憼顟B(tài)寄存器之后，8 位狀態(tài)寄存器的內(nèi)容將被讀出或?qū)懭?。狀態(tài)寄存器寫和讀如下圖4.5，圖4.6所示，測(cè)量時(shí)序如圖4.7所示圖4.5 狀態(tài)寄存器寫圖

44、4.6 狀態(tài)寄存器讀圖4.7 測(cè)量時(shí)序圖4.8 相對(duì)濕度測(cè)量時(shí)序示例圖4.8中所示數(shù)值“0000100100110001”=2353=75.79%RH（未包含溫度補(bǔ)償）。 相對(duì)濕度為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，請(qǐng)參閱表4.2,建議使用如下公式修正讀數(shù)表4.2 濕度轉(zhuǎn)換系數(shù)12bit-4.00000.0405-2.8000E-68bit-4.00000.6480-7.2000E-4對(duì)高于 99%的那些測(cè)量值則表示空氣已經(jīng)完全飽和，必須被處理成顯示值均為 100%RH。請(qǐng) 注意濕度傳感器對(duì)電壓基本上沒(méi)有依賴性。圖4.9 從 SORH 轉(zhuǎn)化到相對(duì)濕度4.2.9相對(duì)濕度對(duì)于溫度依賴性的補(bǔ)償

45、表4.3 溫度補(bǔ)償系數(shù)12bit0.010.000088bit0.010.00128 溫度轉(zhuǎn)換溫度轉(zhuǎn)化公式 ： 表4.4 溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)VDDd1()d1 ()5V-40.1-40.24V-39.8-39.63.5V-39.7-39.53V-39.6-39.32.5V-39.4-38.9SOTd2()d2 ()14bit0.010.01812bit0.040.0721露點(diǎn)DHT9x不能直接測(cè)量露點(diǎn)，但可由溫度和濕度值計(jì)算 出露點(diǎn)。由于濕度與溫度經(jīng)由同一塊芯片測(cè)量，DHT9x系列產(chǎn)品可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的露點(diǎn)測(cè)量?？梢允褂枚喾N公式進(jìn)行露點(diǎn)Td計(jì)算，但大多數(shù)都很復(fù)雜。 對(duì)于溫度范圍為-40-50，如下

46、的近似計(jì)算可得出高精度的露點(diǎn)值，系數(shù)請(qǐng)參閱表 4.5：表4.5 露點(diǎn)計(jì)算參數(shù)Temperature RangemAbove water,0-50243.1217.62Above ice,-40-0272.6222.464.3 LCD12864軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 顯示模塊主要程序/*LCD初始化*/void LCD_init() wr_LCDcom(0x30); delay(1); wr_LCDcom(0x01); delay(1); wr_LCDcom(0x0c); delay(1);/*顯示子程序*/void display(uchar *p ) while(*p!='0') wr

47、_LCDdat(*p);p+; /*上電顯示*/void sdxs() wr_LCDcom(0x81); display(L11); wr_LCDcom(0x90); display(L12); wr_LCDcom(0x88); display(L13); wr_LCDcom(0x98); display(L14); /*上電顯示*/void process() wr_LCDcom(0x80); display(L21); wr_LCDcom(0x90); display(L22); wr_LCDcom(0x88); display(L23); wr_LCDcom(0x98); display

48、(L24); 寫數(shù)據(jù)到模塊圖4.10 LCD寫數(shù)據(jù)時(shí)序 從模塊讀出數(shù)據(jù)圖4.11 LCD讀數(shù)據(jù)時(shí)序 串行連接時(shí)序圖圖4.12 LCD串行連接時(shí)序4.4 計(jì)算顯示的主要程序和報(bào)警程序void DHT90_display() L239=tableT/100; /顯示溫度百位 L2310=table(T%100)/10; /顯示溫度十位 L2311=table(T%100)%10; /顯示溫度個(gè)位 L2313=table(T*10)%100)%10; /顯示溫度小數(shù)點(diǎn)后第一位 L249=tableH/1000; /顯示濕度百位 L2410=table(H%1000)/100; /顯示濕度十位 L24

49、11=table(H%100)/10; /顯示濕度個(gè)位 L2413=tableH%10; /顯示濕度小數(shù)點(diǎn)后第一位/*報(bào)警*/void D_measur() float c1=-4.0; float c2=+0.405; float c3=-0.0000028; floatd1=-40.1; floatd2=+0.01; T=d1+d2*zhT; H=c1+c2*zhH-c3*zhH*zhH; if(T>100)T=100; if(H<0.1)H=0.1; if(T>=25.0)Led1=1;Speak=0;elseLed1=0; if(H>=1100.0)Led2=1

50、;Speak=0;elseLed2=0; if(H<1100.0)&(T<25.0)Speak=1;5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 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)。5.1.1顯示內(nèi)容uchar code L11="大棚溫濕度控制 "uchar code L12=" 韓超 "uchar code L13=" 電氣工程系 "uchar code L14=" 自控091 "uchar code L21="S: 溫度:025.0度"uchar code

51、 L22=" 濕度:110.0% "uchar L23="N: 溫度:000.0度"uchar L24=" 濕度:000.0% "uchar table='0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'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-12864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，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，將地址重新分配，顯示部分正確。5.2 傳感器部分調(diào)試在進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，由公式計(jì)算所得的溫度與實(shí)際溫度有差異，由此我們推測(cè)資料所給系數(shù)有偏差，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得正確的系數(shù)。資料所給公式：實(shí)驗(yàn)所用公式：表5.1 溫度轉(zhuǎn)換系數(shù)對(duì)照表C1C2C3d1d2資料所給數(shù)據(jù)-4.0+0.0405-0.0000028-40.1+0.0