基于單片機(jī)的溫濕度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)新

1、-. z.畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)論文題目： 基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)論文內(nèi)容及要求：設(shè)計(jì)論文內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：1. 熟悉掌握AT89C51單片機(jī)的構(gòu)造和特點(diǎn) 2. 熟練掌握溫濕度傳感器SHT11的主要特性及測溫原理 3. 熟練掌握用LCD1602液晶顯示屏的工作原理 4.系統(tǒng)各個功能模塊硬件電路的設(shè)計(jì)； 5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；6.系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能 7.能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。8.通過采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時的啟動報警裝置包括警報燈的提示功能以及提示音等進(jìn)展報警，并采取相應(yīng)的控制方案。) 二要求設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的溫濕

2、度自動控制系統(tǒng)，具體要求如下：具有溫濕度采集功能；對數(shù)據(jù)實(shí)時處理并能夠顯示；當(dāng)溫度或適度高于低于設(shè)定值時能夠自動調(diào)節(jié)；超限報警電路，當(dāng)環(huán)境溫度或濕度高于低于極限值時，系統(tǒng)能夠發(fā)出聲光報警，提示工作人員進(jìn)展相應(yīng)的應(yīng)急處理；自動斷電功能，當(dāng)環(huán)境溫度或濕度高于低于極限值時，系統(tǒng)能夠自動切斷電源；當(dāng)檢測電路電壓低即供電缺乏時，電路發(fā)出報警，提示工作人員對檢測電路電源進(jìn)展更換；7根本要求度參數(shù)的實(shí)時采集，測量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對采集的溫濕度值進(jìn)展循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能檢測；8實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時報警，并啟動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的目的；9現(xiàn)場檢測設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干

3、擾能力；要求到達(dá)的技術(shù)指標(biāo)：測溫*圍： 0。C -60。C測溫精度：+0.5。C測濕*圍：0-100%RH測濕精度：+2.5%RH10.要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價比高等特點(diǎn)。二、主要參考資料：1林國漢.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息，200925: 21242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(7):7153*毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.：高等教育2008.121064 Atmel. Atmel 89C51 Microcontrollers Hardware Manual,2010. 3598 5陳桂友,柴遠(yuǎn)斌.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)

4、M.：機(jī)械工業(yè),2008.10886熊詩波.機(jī)械工程測試技術(shù)根底M.4版.：機(jī)械工業(yè),2008. 60102 7*新榮.基于單片機(jī)的多路溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，20107:1321目 錄HYPERLINK l _Toc323994794摘 要1 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3239947941 引言1HYPERLINK l _Toc3239947971.1本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容1HYPERLINK l _Toc3239947992 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2HYPERLINK l _Toc3239947992.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)2HYPERLINK l _Toc32

5、39948002.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則2HYPERLINK l _Toc3239948012.3系統(tǒng)的組成和工作原理3HYPERLINK l _Toc3239948033 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5HYPERLINK l _Toc3239948033.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5HYPERLINK l _Toc3239948043.2傳感器的設(shè)計(jì)8HYPERLINK l _Toc3239948053.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc323994805 h 10HYPERLINK l _Toc3239948063.4 光聲報警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc323994806 h 12HYP

6、ERLINK l _Toc3239948084 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)14HYPERLINK l _Toc3239948084.1初始化模塊15HYPERLINK l _Toc3239948094.2溫濕度檢測模塊15HYPERLINK l _Toc3239948104.3 溫濕度判斷控制模塊15HYPERLINK l _Toc3239948114.4 1602液晶顯示模塊16HYPERLINK l _Toc3239948124.5報警模塊 PAGEREF _Toc323994812 h 16HYPERLINK l _Toc3239948134.6 系統(tǒng)整體軟件程序16HYPERLINK l _Toc3

7、23994813總 結(jié)22HYPERLINK l _Toc323994813謝 辭23-. z.基于單片機(jī)的溫濕度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，對于蔬菜大棚來說，最重要的一個管理因素是溫濕度控制。溫濕度太低，蔬菜就會被凍死或則停頓生長，所以要將溫濕度始終控制在適合蔬菜生長的*圍內(nèi)。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計(jì)，工人依據(jù)讀取的溫度值來調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度。如果僅靠人工控制既耗人力，又容易發(fā)生過失。現(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局性。為此，在現(xiàn)代化的蔬菜大棚管理中通常有溫濕度自動控制系統(tǒng)，以控制蔬菜大棚溫濕

8、度適應(yīng)生產(chǎn)需要。 本文利用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個溫室大棚的溫濕度檢測控制系統(tǒng)，對濕室內(nèi)的溫濕度進(jìn)展檢測控制并實(shí)時顯示。其中溫濕度傳感器采用AM2301數(shù)字溫濕度傳感器，通過89C51單片機(jī)的處理把溫濕度值顯示在1602液晶上。并實(shí)時判斷溫濕度值是否滿足設(shè)定的溫濕度*圍，假設(shè)超出設(shè)定*圍，通過89C51啟動溫濕度控制系統(tǒng)，到達(dá)恒溫恒濕的目的。 關(guān)鍵詞 89C51單片機(jī) AM2301傳感器 1602液晶 控制系統(tǒng) The design of temperature and humidity measurement and control system based on single-chip m

9、icroputerABSTRACTWith the popularization of trellis technology, greenhouse trellis an ever-growing number, for vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Temperature is too low, the vegetables will freeze to death or stop growing, so

10、 will always control temperature and humidity in a suitable vegetable growth range. Traditional temperature control is in greenhouse trellis internal hanging a thermometer, workers according to regulate the temperature reading the temperature inside the shelter. If only by artificial control both co

11、nsumption manpower, and easy to place regular orders. Now, with the improvement of agricultural industry scale, for larger quantity of trellis, traditional temperature control measures will show great bureau se*. Therefore, in modern vegetable shed management zhongtong often temperature and humidity

12、 automatic control system, in order to control the temperature and humidity, adapt to the trellis vegetable production needs. In this paper, using 89C51 MCU to design a greenhouse temperature and humidity measurement and control system. Detection and control the indoor temperature and humidity and r

13、eal-time display. The temperature and humidity sensor using AM2301digital temperature and humidity sensor, The temperature and humidity are displayed in the 1602 LCD through the 89 C51 single chip puter processing. And the real-time temperature and humidity value judgment whether meet the set the hu

14、midity and temperature of the range. If it e*ceeds the setting range, through the 89C51 start the temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. KEY WORDS 89C51MCU AM2301 sensor 1602LCD control system1引言1.1 課題背景植物的生長都是在一定的環(huán)境中進(jìn)展的，其在生長過程中受到環(huán)境中各種因素

15、的影響，其中對植物生長影響最大的是環(huán)境中的溫度和濕度。環(huán)境中晝夜的溫度和濕度變化大，其對植物生長極為不利。因此必須對環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)展監(jiān)測和控制，使其適合植物的生長，提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。本系統(tǒng)就是利用價格廉價的一般電子器件來設(shè)計(jì)一個參數(shù)精度高，控制操作方便，性價比高的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的溫室大棚溫濕度測控系統(tǒng)1.2立題的目的和意義環(huán)境的監(jiān)測與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)用的場合不同監(jiān)測對象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬別。在實(shí)際生活中此類系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個重要的顯示和分析指標(biāo)，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應(yīng)的措施。89C

16、51單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度檢測控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用89C51單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動檢測與控制，而且89C51單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性價比高。使用1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和開展趨勢目前國外大棚業(yè)正致力于高科技開展，遙測技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中。為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必須有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對不同種類植被生長的各個時期所需的溫度及濕度等進(jìn)展實(shí)時的監(jiān)控。溫濕度控制對于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的實(shí)際意義，它代表了一類自動控制的方法，而且其應(yīng)用十分

17、廣泛。近幾年各國溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，朝著網(wǎng)絡(luò)化，群眾化，大規(guī)模，無人化的方向開展的思路也更加完善和成熟。采用高性能的控制芯片89C51，高精度數(shù)字溫濕度傳感器AM2301，向模塊化、高速化、智能化的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靠近。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境,符合植物的生活環(huán)境要求，具有良好的開展前景。 1.4本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：人性化的設(shè)計(jì)。根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的*圍內(nèi)。能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。通過采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時的啟動報警裝置包括警報燈的提示功能以及提

18、示音等進(jìn)展報警，并采取相應(yīng)的控制方案。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能是：實(shí)現(xiàn)對溫室大棚溫濕度參數(shù)的實(shí)時采集，測量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對采集的溫濕度值進(jìn)展循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能檢測。實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時報警，并啟動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的目的?，F(xiàn)場檢測設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。要求到達(dá)的技術(shù)指標(biāo)：測溫*圍： 0。C -60。C測溫精度：+0.5。C測濕*圍：0-100%RH測濕精度：+2.5%RH2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價比高等特點(diǎn)?？煽啃愿呖煽啃允菃纹瑱C(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個環(huán)節(jié)，

19、都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)展軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。操作維護(hù)方便在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對操作人員專用知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設(shè)計(jì)時，要盡可能減少人機(jī)交換接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。同時系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場故障自動診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進(jìn)展定位，以便進(jìn)展維修。性價比單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是

20、其中一個關(guān)鍵因素。因此，再設(shè)計(jì)時，除了保持高性能外，盡可能降低本錢，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能使用軟件功能取代硬件功能等。2.3系統(tǒng)的組成和工作原理系統(tǒng)的組成以單片機(jī)為控制核心，采用溫濕度測量，通信技術(shù)，控制技術(shù)等技術(shù)，以溫濕度傳感器作為測量元件，構(gòu)成智能溫濕度測量控制系統(tǒng)。可分為溫濕度測量電路，顯示電路，聲光報警電路，溫濕度控制電路，見圖2.1選用的主要器件有：AT89C51，溫濕度傳感器AM2301，1602LCD顯示模塊，降溫裝置風(fēng)扇，升溫裝置加熱器，増濕裝置噴霧器，除潮裝置除潮器，紅綠LED燈，報警裝置蜂鳴器等12。圖1系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)以單片機(jī)

21、Atmel89C51為核心，數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示、報警都要通過單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集通過單總線的智能數(shù)字溫濕度傳感器AM2301完成；通過單片機(jī)把采集的數(shù)據(jù)顯示在1602LCD上；當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出給定*圍時，有蜂鳴器實(shí)時報警，并顯示紅燈提示，并進(jìn)展相應(yīng)的控制處理。在整個系統(tǒng)中采用了AM2301單總線技術(shù)，單片機(jī)采用C語言編程。溫室溫濕度控制系統(tǒng)是以89C51單片機(jī)作為中央控制裝置，風(fēng)扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備等89C51作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個模塊的工作。風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作

22、。雙色燈，報警模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報警功能。如果當(dāng)前的溫度超過用戶設(shè)定的界限值時系統(tǒng)將自動警，雙色燈在單片機(jī)的控制下有規(guī)律的切換，同時報警模塊發(fā)出報警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)工作流程圖見圖2圖2系統(tǒng)的工作原理圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開場著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的根底、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)根據(jù)總體功能和性價比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用MCS-51系列的89C51為主機(jī)，滿足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲擴(kuò)展。3.1.1 AT89C51單片機(jī)MCS-51系列單片機(jī)主要包括根本型產(chǎn)品8031/8051/8751(對應(yīng)的低功

23、耗型80C31/80C51/87C51和增強(qiáng)型產(chǎn)品8032/8052/8752。雖然他們是8位的單片機(jī)，但是具有品種全、兼容性強(qiáng)性能價格比高等特點(diǎn)且軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全，已為我國廣闊工程技術(shù)人員所熟悉和掌握。在20世紀(jì)80年代和90年代，MCS-51系列單片機(jī)是在我國應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型之一。中央微處理器 AT89C51： AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系

24、統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器RAM，32個外部雙向輸入/輸出I/O口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計(jì)數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電

25、模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停頓芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式。AT89S51單片機(jī)綜合了微型處理器的根本功能。按照實(shí)際需要，同時也考慮到設(shè)計(jì)本錢與整個系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價格較低、工作穩(wěn)定的AT89C51單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的控制器3。圖3 AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖圖4 AT89C51 單片機(jī)的片內(nèi)硬件組成構(gòu)造3.1.2 AT89C51引腳簡單介紹總線型非總線型I圖589C51的引腳封裝40個引腳按其功能可分為如下3類：電源及時鐘引腳VCC、VSS；*TAL1、*TAL2?？刂埔_PSEN、ALE/PROG

26、、EA/VPP、RST。I/O口引腳P0、P1、P2、P3，為4個8位I/O口的外部引腳4。時鐘電路AT89C51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時鐘信號為準(zhǔn)，有條不紊、一拍一拍地工作。因此時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成震蕩的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳*TAL1，輸出端為*TAL2。這兩個引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自己振蕩器。外部時鐘方式時外部時鐘電源直接接到*TAL1端，*TAL2端懸空。圖6時鐘電路復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給AT89C51的復(fù)位引腳RST加上大雨2個機(jī)器周期

27、即24個時鐘震蕩周期的高電平就可使AT89C51復(fù)位。復(fù)位電路通常采用上自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路給電容C充電加至RST引腳一個短的高電平信號，次信號隨著VCC對電容C的充電過程而逐漸回落，即RST引腳上的高電平持續(xù)時間取決于電容C的充電時間。因此為保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，EST引腳上的高電平必須維持足夠長的時間。按鍵手動復(fù)位有電平和脈沖兩種形式5。圖7復(fù)位電路3.2傳感器的設(shè)計(jì)傳感器的根本特性傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表

28、征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。傳感器的動態(tài)特性：所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對*些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示6。3.2.2 AM2301數(shù)字溫濕度傳感器圖8數(shù)字溫濕度傳感器1AM2301產(chǎn)品概述AM2301數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度

29、復(fù)合傳感器。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。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個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AM2301傳感器都在極為準(zhǔn)確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)展校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)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)。單線制串行接口，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)用場合的最正確選則。產(chǎn)品為 4 2產(chǎn)品亮點(diǎn)超低能耗、傳輸距離遠(yuǎn)、全部自動化校

30、準(zhǔn)、采用電容式濕敏元件、完全互換、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字單總線輸出、卓越的長期穩(wěn)定性、采用高精度測溫元件。3單總線接口定義圖10 AM2301引腳引腳說明VDD SDA GND：AM2301的供電電壓*圍為 3.5V - 5.5V,建議供電電壓為 5V。數(shù)據(jù)線 SDA 引腳為三態(tài)構(gòu)造，用于讀/寫傳感器數(shù)據(jù)。詳細(xì)見單總線的通信協(xié)議說明。4接口說明建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20圖10 AM2301典型接口電路3.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì)液晶簡介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)陣型液晶模塊它有假設(shè)干個5*7或者5*11等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可

31、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荒茱@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16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊顯示字符和數(shù)字目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全一樣的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大局部的字符型液晶8。圖11 1602實(shí)物圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最正確工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)m

32、m圖12 1602LCD引腳圖引腳功能說明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳無背光或16腳帶背光接口，各引腳接口說明如下:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生鬼影，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進(jìn)展讀操作，低電平時進(jìn)展寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)

33、。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。液晶顯示原理讀寫操作時序如圖13和圖14所示：圖13 讀操作時序圖14寫操作時序3.4 光聲報警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)光聲報警系統(tǒng)本系統(tǒng)采用紅綠LED燈作為光報警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場始終綠燈顯示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場轉(zhuǎn)化為紅燈報警提示；本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為聲報警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場沒有蜂鳴器報警提示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場蜂鳴器報警提示9。如圖15

34、圖15 光聲報警系統(tǒng)電路圖溫濕度控制系統(tǒng)本系統(tǒng)溫濕度控制系統(tǒng)主要組成有：風(fēng)扇、加熱器、噴霧器、除潮器。當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，系統(tǒng)啟動溫濕度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的目的。風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。圖16 溫濕度控制系統(tǒng)電路4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包過：系統(tǒng)初始化模塊，溫濕度檢測模塊，1602LCD顯示模塊，報警模塊，溫濕度判斷控制模塊。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖17圖17系統(tǒng)流程圖4.1初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化局部包括以下方面的內(nèi)

35、容：單片機(jī)初始化以及各種引腳定義。4.1.2 1602液晶初始化及工作方式。系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4.2溫濕度檢測模塊溫濕度檢測模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成溫度和濕度的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301直接把檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī)，在經(jīng)過單片機(jī)的處理，把溫濕度值顯示在1602液晶上。溫濕度傳感器的準(zhǔn)確度值直接影響到整個系統(tǒng)的檢測與控制，所以本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301采集溫室內(nèi)的溫濕度10。4.3 溫濕度判斷控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對當(dāng)前溫室內(nèi)的實(shí)際溫濕

36、度與給定的溫濕度*圍進(jìn)展比擬，先進(jìn)展判斷，然后再進(jìn)展控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)展什么工作的。如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫，如濕度高于上限時需要降濕，低于下限時需要増濕，同時還要啟動警報等等。溫濕度判斷控制局部的程序整體思路如圖18圖18 溫濕度判斷控制程序整體思路4.4 1602液晶顯示模塊本系統(tǒng)采用1602液晶顯示溫濕度值，當(dāng)系統(tǒng)剛開場上電時1602液晶不顯示任何數(shù)據(jù)，等待AM2301的監(jiān)測數(shù)據(jù)，雙行顯示在1602液晶上。第一行顯示：Temperature:-。C，第二行顯示：Humidity: -%4.5報警模塊報警模塊具備兩項(xiàng)功能，即為報警燈和聲音報警。報警燈模塊是完

37、成LED有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，以便從視覺上提醒用戶。LED是由單片機(jī)控制2個雙色LED燈組成的，其轉(zhuǎn)換規(guī)律為：1 系統(tǒng)溫濕度值在給定的*圍時，綠色LED亮。2 系統(tǒng)溫濕度值超出給定的*圍時，紅色LED亮。在LED燈轉(zhuǎn)換的同時，聲音報警也會同時啟動，可采用延時的方式來延長聲音報警的聲音。警報燈由2個雙色的LED燈組成，一共需要2根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī)控制。要實(shí)現(xiàn)的功能是使2個雙色LED燈有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進(jìn)展實(shí)時的采樣，并判斷出當(dāng)前溫濕度與給定溫濕度之間的差異，如果當(dāng)前溫濕度低于用戶給定的下限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過低，系統(tǒng)自動啟動紅色警報燈，同時開場加溫増濕，直至加到所需溫濕度值時警報

38、燈熄滅。反之，如果當(dāng)前溫濕度高于用戶設(shè)定的上限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過高，系統(tǒng)也會自動啟動警報燈，同時開場降溫減濕，直至降到所需溫濕度值時警報燈熄滅。4.6 系統(tǒng)整體軟件程序本系統(tǒng)采用C語言編程，使用單片機(jī)編程軟件:Keil軟件11。#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint hum,temp;/定義濕度、溫度全局uchar hum_h,hum_l,temp_h,temp_l,check;/濕度高、低8位，溫度高、低8位，校驗(yàn)位uchar num,num1, bai,shi,ge,bai1,shi1,g

39、e1,t=0; /sbit dht=P10;sbit fine=P11;sbit hot=P12;sbit pwq=P13;sbit ccq=P14;sbit beef=P27;sbit redled=P26;sbit greedled=P25;sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;uchar code table=Temperature: ; uchar code table1=Humidity:;void write_(uchar );void write_data(uchar date);void delay_us(uint i);void delay(uint z

40、);void dht_init();void interrupt_init();void lcd_int();uchar read_byte();void read_hum_temp();void zhuanhuan();void warm_control();void main()/主函數(shù)interrupt_init();lcd_int();delay(200); while(1) read_hum_temp();zhuanhuan();warm_control();delay(3000); /此處的時間不能小于3000，否則讀不出！/hum_h=hum_l=temp_h=temp_l=ch

41、eck=temp=hum=0;/*延時10us級*/void delay_us(uint i)while(i-); /*延時ms級*/void delay(uint z)uint i,j;for(i=z;i0;i-)for(j=110;j0;j-);/*溫濕度初始化準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)*/void dht_init()/delay(1000); /延時一會，避開不穩(wěn)定區(qū)域dht=0; /拉低延時500微秒，發(fā)送開場信號delay_us(50);dht=1; /釋放總線，延時30微秒delay_us(4);while(!dht); /拉低等待while(dht); /拉高等待，即將傳送數(shù)據(jù)uchar r

42、ead_byte()uchar n,byte=0,dat;for(n=0;n8;n+) while(!dht);delay_us(4); /理論上28us延時70us,此處寫2-6都可以dat=0;if(dht) dat=1;while(dht);byte=(byte=1)|dat; /0return byte; /*讀40位數(shù)據(jù)*/void read_hum_temp()dht_init();hum_h=read_byte(); /讀濕度hum_l=read_byte();temp_h=read_byte(); /讀溫度temp_l=read_byte();check=read_byte(); /讀校驗(yàn)while(!dht); /等待低電平完畢dht=1;/最后拉高總線void zhuanhuan() /提取各位數(shù)字uchar a;a=hum_h+hum_l+temp_h+temp_l;if(a=check)/P1=temp_l;hum=temp=0;hum=(hum|hum_h)8)|hum_l;temp=(temp|temp_h)8)|temp_l; bai=temp/100;shi=temp%100/10;ge=temp%10;bai1=hum/100;shi1=hum%100/10;ge1