基于單片機(jī)溫濕度控制器畢業(yè)設(shè)計

1、基于單片機(jī)的溫濕度控制器設(shè)計基于單片機(jī)的溫濕度控制器設(shè)計 【摘要】 本論文主要闡述了利用 89C51 單片機(jī)設(shè)計一個溫室大棚的溫濕度檢測控制系統(tǒng)， 對室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行檢測控制并實時顯示。其中溫濕度傳感器采用 AM2301 數(shù)字溫 濕度傳感器，通過 ATC51 單片機(jī)的處理把溫濕度值顯示在 1602 液晶上。并實時判 斷溫濕度值是否滿足設(shè)定的溫濕度范圍，若超出設(shè)定范圍，通過 89C51 啟動溫濕度 控制系統(tǒng)，達(dá)到恒溫恒濕的目的。 關(guān)鍵字：AT89C51 AM2301 1602 液晶 溫度控制系統(tǒng) The design of temperature and humidity measurement

2、 and control system based on single-chip microcomputer Abstract: 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 real-time display. The temperature and humidity sensor using A

3、M2301digital temperature and humidity sensor, The temperature and humidity are displayed in the 1602 LCD through the 89 C51 single chip computer processing. And the real-time temperature and humidity value judgment whether meet the set the humidity and temperature of the range. If it exceeds the set

4、ting range, through the 89C51 start the temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. Key Word: AT89C51 MCU, AM2301 temperature and humidity sensor, 1602LCD, temperature and humidity control system Comment A1: 目錄太擠了，可以將 第三層刪掉 目目 錄錄 1 1 引言引言.3 1

5、.1 課題背景.3 1.2 立題的目的和意義.3 1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢.3 1.4 本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容.4 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計.5 2.1 系統(tǒng)功能設(shè)計.5 2.2 系統(tǒng)設(shè)計原則.5 2.2.1 可靠性.5 2.2.2 操作維護(hù)方便.5 2.2.3 性價比.5 2.32.3 系統(tǒng)的組成和工作原理系統(tǒng)的組成和工作原理.6 2.3.1 系統(tǒng)的組成.6 2.3.2 系統(tǒng)的工作原理.6 3 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計.8 3.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計.8 3.1.1 AT89C51 單片機(jī).8 3.1.2 AT89C51 引腳簡單介紹.10 3.1.3 時鐘電路.10 3.1.

6、4 復(fù)位電路.10 3.2 傳感器的設(shè)計.11 3.2.1 傳感器的基本特性.11 3.2.2 AM2301 數(shù)字溫濕度傳感器.11 3.3 液晶顯示裝置設(shè)計.13 3.3.1 液晶簡介.13 3.3.2 液晶顯示原理.14 3.4 光聲報警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計.15 3.4.1 光聲報警系統(tǒng).15 3.4.2 溫濕度控制系統(tǒng).16 4 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計軟件系統(tǒng)設(shè)計.17 4.1 初始化模塊.17 4.2 溫濕度檢測模塊.17 4.3 溫濕度判斷控制模塊.18 4.4 1602 液晶顯示模塊.18 4.5 報警模塊.18 4.6 溫濕度控制系統(tǒng)各部分子程序.19 結(jié)束語.23 參考文獻(xiàn).2

7、4 1 1 引言引言 1.11.1 課題背景課題背景 隨著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，人們對生活質(zhì)量要求顯著提高。對植被也要 求越來越嚴(yán)格，如何種植出品種優(yōu)良的植物，一直是人們研究的話題。而基于 單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)對解決這些問題有著非常重大的意義。 以前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技 術(shù)，就必需有一套科學(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)行實時的監(jiān)控。溫濕度控制對于單片機(jī)的應(yīng)用具有 一定的實際意義，它代表了一類自動控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛。 1.21.2 立題的目的和意義立題的目的和意義 環(huán)境的監(jiān)測與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國

8、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)計也是千差萬別。在實際生活中此類系 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。89C51 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 89C51 型單片機(jī)設(shè)計溫濕度檢測控制系統(tǒng)，可以及 時、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。完成

9、諸如升溫到特定溫度、降溫 到特定溫度、在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面 也是如此。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。 1.31.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 目前國內(nèi)外的溫濕度檢測使用的溫濕度檢測元件種類繁多、應(yīng)用范圍也較 廣泛加之單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性 的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趩螜C(jī)片的溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)的設(shè)計研究較少。隨 著經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，人們對自己的生活環(huán)境越來越嚴(yán)格。特別在溫室大 棚中，對溫濕度要求更為嚴(yán)格?；趩纹瑱C(jī)的溫濕度監(jiān)測控制統(tǒng)設(shè)計，將對環(huán) 境的溫濕度監(jiān)

10、測控制系統(tǒng)做詳細(xì)的設(shè)計與實現(xiàn)。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，具有良好的發(fā)展前景。 1.41.4 本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容本系統(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。根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的范圍內(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 能以及提示音等）進(jìn)行報警，并采取相應(yīng)的控制方案。

11、 溫度檢測控制：對溫室溫度進(jìn)行測量，并通過升溫或降溫達(dá)到最佳溫度。 濕度檢測控制：對溫室濕度進(jìn)行測量，并通過噴霧或去濕達(dá)到最佳濕度。 控制處理：當(dāng)溫度、濕度越限時聲光報警，根據(jù)報警信號提示采取一定手段自 動控制。 人性化的設(shè)計。界限溫度值及濕度值能夠由用戶根據(jù)不同植被的各種生長需 求由鍵盤輸入進(jìn)行設(shè)定并通過顯示器顯示。 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示音等）進(jìn)行報警 能夠根據(jù)植被在不同時間段內(nèi)對溫濕度的不同要求，用戶可隨機(jī)更改溫度及 濕度值，以滿足用戶不同的需求 顯示：1602

12、 LCD 顯示相應(yīng)的溫濕度。 研究途徑和方法： 通過查閱圖書管和網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)資料，并根據(jù)專業(yè)課中學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識， 系統(tǒng)的、全面的組織材料，確定設(shè)計思路。一方面通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí) 51 單片機(jī)以 及使用和 AM2301 數(shù)字溫濕度傳感器的資料分析與研究確定編程思路，另一方面 通過實物模擬，查看應(yīng)用效果，最終達(dá)到設(shè)計的總體要求。 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計 2.12.1 系統(tǒng)功能設(shè)計系統(tǒng)功能設(shè)計 系統(tǒng)要完成的設(shè)計功能是： 1） 實現(xiàn)對溫室大棚溫濕度參數(shù)的實時采集，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)行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實現(xiàn)溫濕度的智能 檢測。 2）超越數(shù)據(jù)的及時報警，并啟

13、動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫室的目的。 3）現(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。 要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)： 1）測溫范圍： 0。C- 99。C 2）測溫精度： 0.04（12 位） 3）測濕范圍： 099 %RH 4）測濕精度： 0.03%RH（12 位） 5）溫度顯示：范圍: 099。分辨率：1 6）濕度顯示：范圍： 099%RH。分辨率：1%RH 7）電源：DC:35v 2.22.2 系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)設(shè)計原則 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。 2.2.12.2.1 可靠性可靠性 高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將 可靠性作為首要的

14、設(shè)計準(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)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。 2.2.22.2.2 操作維護(hù)方便操作維護(hù)方便 在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計時，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)行定位，以便進(jìn)行維修。 2.2.32.2.3 性價比性價比 單片機(jī)除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于

15、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，性價比是其中一個關(guān)鍵因素。因此，再設(shè)計 Comment A2: 全用的是-杠，別忘記 改圖中了。下面相同的就都改一下。 我不再重復(fù)說了 時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，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。 2.32.3 系統(tǒng)的組成和工作原理系統(tǒng)的組成和工作原理 2.3.12.3.1 系統(tǒng)的組成系統(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)?？煞譃闇貪穸葴y 量電路，顯示電路，聲光報警電路，溫濕度控制電路，見圖

16、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。 51 單片機(jī) AM2301 數(shù)字溫濕度 傳感器 LCD液晶 報警系統(tǒng) 溫濕度 控制系統(tǒng) 判斷 圖 2.1 系統(tǒng)的組成 2.3.22.3.2 系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)的工作原理 本系統(tǒng)以單片機(jī) 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)超出給定范圍

17、時，有蜂鳴 器實時報警，并顯示紅燈提示，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。在整個系統(tǒng)中采用了 AM2301 單總線技術(shù)，采用單片機(jī)語言 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。 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

18、施。 系統(tǒng)工作流程圖見圖 2.2 系統(tǒng) 初始化 溫濕度 檢測 判斷不報警 報警 51 單片機(jī) 溫濕度 控制系統(tǒng) LCD 液晶顯示 51 單片機(jī) LCD 液晶顯示 終止 符合 不符合 圖 2.2 系統(tǒng)的工作原理圖 3 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.13.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 經(jīng)過上面的總體方案和實施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計， 硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù) 根據(jù)總體功能和性價比及其運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)計方便，不需要再存儲擴(kuò)展。 3.1.13.1.1 AT89C51AT89C51 單片

19、機(jī)單片機(jī) MCS-51 系列單片機(jī)主要包括基本型產(chǎn)品 8031/8051/8751(對應(yīng)的低功耗型 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且軟硬件應(yīng)用設(shè)計資料豐富齊 全，已為我國廣大工程技術(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 programmab

20、le)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 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，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：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 可編程定時計數(shù)

21、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)計和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e 模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作， 掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止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基本功能。按照實際需要，同時也考慮到設(shè)計成本與 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。 圖 3.1 AT89

22、C51 單片機(jī)實物圖 CPU 運算器 控制器 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 看門 狗定 時器 P1 串 行 口 P0P2 程序存儲器 4KBFlash ROM 特殊功能 寄存器 （SFR） 定時器/計數(shù) 器 16位兩個 P3 中斷 系統(tǒng) XTAL XTAL 圖 3.2 AT89C51 單片機(jī)片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)圖 總線型總線型 非總線型非總線型 I 圖 3.3 AT89C51 單片機(jī)引腳封裝 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

23、1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1 VSS VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 RST P3.0/R

24、XD P3.1/TXD XTAL2 XTAL1 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 GND VCC P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/AIN1 P1.0/AIN0 P3.7 注：類似的還有Philips公司的 87LPC64，20引腳 8XC748/750/（751），24引腳 8X749（752），28引腳 8XC754，28引腳 等等 80C51/89C51 89C2051 Comment A3: 圖形和文字是互相呼 應(yīng)的，正文中沒有引用圖形呀？相同 的錯誤請一塊改了 3.1.23.1.2 AT89C51AT89C51

25、 引腳簡單介紹引腳簡單介紹 40 個引腳按其功能可分為如下 3 類： 電源及時鐘引腳VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。 控制引腳PSEN、ALE/PROG、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。 3.1.33.1.3 時鐘電路時鐘電路 AT89C51 單片機(jī)各功能部件的運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 XTAL1，輸出端為 XTAL2。這兩

26、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 XTAL1 端，XTAL2 端懸空。 30p C2 30p C3 GND 12 Y1 11.0592MHZ X1 X2 圖 3.4 時鐘電路 3.1.43.1.4 復(fù)位電路復(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（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

27、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。 10UF C1 10K R1 GND VCC 1K R2 S1 RST 圖 3.5 復(fù)位電路 3.23.2 傳感器的設(shè)計傳感器的設(shè)計 3.2.13.2.1 傳感器的基本特性傳感器的基本特性 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。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參 數(shù)有：

28、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。在實際工作 中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳 感器對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，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。 3.2.23.2.2 AM2301AM2301 數(shù)字溫濕度傳感器數(shù)字溫濕度傳感器 圖 3.6 數(shù)字濕度傳感器 1）AM2301 產(chǎn)品概述 AM2301 數(shù)字溫濕度

29、傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(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。每個 AM2301 傳感器都在極為精確的 濕度校驗室中進(jìn)行校準(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

30、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。 2）產(chǎn)品亮點 超低能耗、傳輸距離遠(yuǎn)、全部自動化校準(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 3.7 AM2301 引腳圖 引腳說明（VDD SDA GND）： AM2301 的供電電壓范圍為 3.5V - 5.5V,建議供電電壓為 5V。數(shù)據(jù)線 SDA 引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，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 米時根據(jù)實際情況使 用合適的上

31、拉電阻。 圖 3.8 AM2301 典型接口電路 3.33.3 液晶顯示裝置設(shè)計液晶顯示裝置設(shè)計 3.3.13.3.1 液晶簡介液晶簡介 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 等的點陣型液晶模塊 它有若干個 5X7 或者 5X11 等點陣字符位組成，每個點陣 字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 每行之間也有也有間 隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此 所以他不能顯示圖形（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）目前市面上字符

32、液晶絕大多數(shù) 是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，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。 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) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm VSS 1 VDD 2 V0 3 RS 4 R/W 5 EN 6 DB0 7 DB1 8 DB2 9 DB3 10 DB4 11 DB5 12 DB6 13 DB7 14 BLA 15 BLK 16 LCD1602 P8 LCD1602 D0 D1 D

33、2 D3 D4 D5 D6 D7 10K R5 1 2 3 P10 EN RS WR VCC GND VCC GND Vout GND 圖 3.9 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。 Comment A4: 圖和文字要呼應(yīng)不能 光給這兒放個圖形呀，這個標(biāo)題下面 要有正文呢，正放得是什么圖像，你 要在正文中描述呢 第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳：VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時 對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”

34、 ，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，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令 寄存器。 第 5 腳：R/W 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 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)。 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。 3.3.23.3.2 液晶

35、顯示液晶顯示原理原理 圖 3.10 溫濕度控制器液晶顯示圖 1 圖 3.11 溫濕度控制器液晶顯示圖 2 3.43.4 光聲報警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計光聲報警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計 3.4.13.4.1 光聲報警系統(tǒng)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。如圖 3.12 所示 P1.0 (T2) 1 P1

36、.1 (T2EX) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0 (RXD) 10 P3.1 (TXD) 11 P3.2 (INT0) 12 P3.3 (INT1) 13 P3.4 (T0) 14 P3.5 (T1) 15 P3.6 (WR) 16 P3.7 (RD) 17 P0.7 32 P0.6 33 P0.5 34 P0.4 35 P0.3 36 P0.2 37 P0.1 38 P0.0 39 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 RESET 9

37、XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 PSEN 29 ALE (PROG) 30 EA/VP 31 VCC 40 U8 STC89C52 1 2 SP1 Speaker Q1 8550 1K R8 VCC GND 加加加加加 RS WR EN D2 D4 1K R7 1K R8 VCC 圖 3.12 聲光報警系統(tǒng)電路圖 Comment A5: 文字中沒有圖形的引 用 3.4.23.4.2 溫濕度控制系統(tǒng)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)實現(xiàn)恒溫恒 濕的目的。 風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的

38、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。 P1.0 (T2) 1 P1.1 (T2EX) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0 (RXD) 10 P3.1 (TXD) 11 P3.2 (INT0) 12 P3.3 (INT1) 13 P3.4 (T0) 14 P3.5 (T1) 15 P3.6 (WR) 16 P3.7 (RD) 17 P0.7 32 P0.6 33 P0.5 34 P0.4 35 P0.3 36 P0.2 37 P0.1 38 P0.0 39 P2.0

39、 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 RESET 9 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 PSEN 29 ALE (PROG) 30 EA/VP 31 VCC 40 U? STC89C51 1 2 3 4 5 K2 Relay 1 2 3 4 5 K3 Relay 1 2 3 4 5 K4 Relay 1 2 3 4 5 K1 Relay VCC VCC VCC VCC 加加加加加加加加加加加 VCC 220V GND GND GND GND 圖 3.13 溫濕度控制系統(tǒng)電路圖 4 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計

40、軟件系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計包過：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 4.1 所示 圖4.1 系統(tǒng)流程圖 4.14.1 初始化模塊初始化模塊 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)， 初始化部分包括以下方面的內(nèi)容： 1) 片機(jī)初始化以及各種引腳定義。 2) 602 液晶初始化及工作方式。 3) 統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 4.24.2 溫濕度檢測模塊溫濕度檢測模塊 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

41、溫濕 NO YES 開始 初始化 溫濕度 檢測 單片機(jī) 處理 LCD 顯示 范圍判斷 終止 光聲 報警 溫濕度 控制 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。溫濕度傳感器的精確度值直接影響 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。 4.34.3 溫濕度判斷控制模塊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)的實際溫濕度與給定的溫濕度范圍進(jìn)行比較，先進(jìn)行判斷，然后 再進(jìn)行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什

42、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。 溫濕度判斷控制部分的程序整體思路如圖 4.2 實際值與給定值比較 調(diào)用控制 是否在給定范圍內(nèi) 返回 聲光報警 圖4.2 溫濕度判斷控制程序整體思路 4.44.4 16021602 液晶顯示模塊液晶顯示模塊 本系統(tǒng)采用 1602 液晶顯示溫濕度值，當(dāng)系統(tǒng)剛開始上電時 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: -% 4.54.5 報警模塊報警

43、模塊 報警模塊具備兩項功能，即為報警燈和聲音報警。報警燈模塊是完成 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)溫濕度值在給定的范圍時，綠色 LED 亮。 2 系統(tǒng)溫濕度值超出給定的范圍時，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)行實 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)

44、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，同時開始加溫増濕，直至加到所需溫濕度值時警報燈熄滅。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，同時開始降溫減濕，直至降到所需溫濕度值時警報燈熄滅。 4.64.6 溫濕度溫濕度控制系統(tǒng)各部分子程序控制系統(tǒng)各部分子程序 主程序主程序 ORG 0100H; MAIN:MOV R1,#10; T0 100 馬上定時溢出計數(shù)寄存器 R1 賦初值 10 MOV P1,#0FFH; 所有指示燈滅 MOV SP,#60H; 堆棧指針賦初值 60H MOV TMOD,#0

45、1H; T0 定時、方式 1、軟啟動 MOV TL0,#0B0H; T0 賦初值 MOV TH0,#3CH; MOV IE,#82H; 開放 T0 中斷 SETB TR0; 啟動 T0 SJMP $; ; 定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器 0 0 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序 ORG 0200H; T0INT:DJNZ R1,NEXT; T0 溢出 10 次，即 1s 進(jìn)一次采樣處理 LCALL ADCON; 調(diào)用溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序 LCALL CALCU; 調(diào)用溫度計算子程序 LCALL DRVCON; 調(diào)用驅(qū)動控制子程序 LCALL METRICCON; 調(diào)用十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序 LCALL DISP; 調(diào)用數(shù)碼管