煙葉醇化車間溫濕度監(jiān)測設(shè)計

合肥師范學(xué)院2015屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 學(xué)號：1108441023本科畢業(yè)論文（設(shè)計）(2015屆)煙葉醇化車間溫濕度監(jiān)測設(shè)計院 系：電子信息工程學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及其自動化姓 名：韓鳳華指導(dǎo)老師：申遠(yuǎn) 主任第 30 頁 共 31 頁摘 要現(xiàn)代溫濕度控制已經(jīng)成為社會中研究的熱門的研究參量。由于成為控制參數(shù)，溫度和濕度不是相互獨(dú)立的，而是應(yīng)該在系統(tǒng)必須考慮。并且是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中必然慎重的因素。廣泛應(yīng)用于實驗室、花圃、糧倉以及土壤的各個領(lǐng)域。然而古代的溫度，濕度的監(jiān)測則使用溫度計、濕度表、雙片金屬式的測量器與濕度試紙等監(jiān)測器具。通過對車間溫濕度的人工監(jiān)控不滿足通風(fēng)，降溫和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)。人工監(jiān)測方法費(fèi)時費(fèi)力，效率低、隨意性大，誤差。所以我們需要一種溫濕度具有成本低，使用方便、準(zhǔn)確的監(jiān)測儀器控制。使用單片機(jī)對溫濕度掌控，具備精度高的可控的溫濕度、功效明顯、空間體積較小、價錢低輕易變通等長處達(dá)到了工藝。本論文經(jīng)過利用STC系列的單片機(jī)、1602液晶顯示器、DHT11的溫濕度傳感器和繼電器的掌控模塊，很容易的達(dá)到溫濕度的控制需要。DHT11傳感器把收集到的必要數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，通過單片機(jī)的處置，體現(xiàn)在液晶屏上。如果溫度超過設(shè)定值，將會驅(qū)動繼電器帶動負(fù)載工作。關(guān)鍵詞：溫濕度傳感器 液晶顯示器 單片機(jī) 智能控制Abstract Modern temperature and humidity control has become a hot research in study of social parameters. As the control parameters, temperature and humidity is not independent of each other, but should be in the system must be considered. As the parameters of the accused, temperature, and humidity is no longer independent of each other, and should consider in the system. And is inevitable in the process of industrial and agricultural production factors of prudence. Widely used in the laboratory, flower beds, granary, and the areas of soil. However the ancient temperature and humidity monitoring use the thermometer, hygrometer, double metal type gauge and humidity dipstick monitoring instruments, etc. Through to the workshop temperature and humidity artificial monitoring does not meet the ventilation, cooling and dehumidification. Low efficiency of manual monitoring method is time-consuming, laborious, optional the gender is big, the error. So we need a kind of temperature and humidity has low cost, easy to use, accurate monitoring instrument control. Using single chip microcomputer temperature and humidity control, high precision control of temperature and humidity, efficacy significantly, space, small volume, low price flexibility and other advantages to process easily.This paper through the use of ST series single chip microcomputer, 1602 LCD, DHT11 temperature and humidity sensor module and relay control, easy to achieve the temperature and humidity control need. DHT11 sensor to collect necessary data transmit to MCU, through single chip microcomputer disposal, reflect on the LCD screen. If the temperature more than set value, will drive relay work load.Key Words : Sensor temperature and humidity MCU Liquid crystal display intelligent control 目 錄摘 要1Abstract2第一章 緒論41.1課題的選題背景41.2課題研究的意義41.3本論文主要研究內(nèi)容41.4系統(tǒng)的工作原理簡介5第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計62.1方案選擇62.1.1單片機(jī)的選擇62.1.2傳感器的選擇62.1.3顯示器選擇方案72.2系統(tǒng)總框圖7第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計83.1系統(tǒng)硬件概述83.2主控模塊設(shè)計83.2.1單片機(jī)引腳介紹93.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)103.3 DHT11傳感器模塊設(shè)計113.3.1DHT11傳感器簡介113.3.2DHT11傳感器模塊電路設(shè)計123.4 液晶顯示模塊設(shè)計133.4.1 液晶顯示屏簡介133.4.2 液晶顯示模塊電路原理圖143.5繼電器模塊153.6閥值設(shè)定模塊15第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計174.1 液晶顯示模塊設(shè)計174.2傳感器模塊設(shè)計18第五章系統(tǒng)分析與調(diào)試20第六章結(jié)論與展望22致 謝23參考文獻(xiàn)24附 錄A25附 錄B26附錄C27第一章 緒論1.1課題的選題背景隨著人們生活水平質(zhì)量的提升，溫度與濕度及人類的生活生產(chǎn)存在都有著很緊密的聯(lián)系，然而對自身的生存環(huán)境也愈來愈關(guān)心。同時也是最常見的工業(yè)生產(chǎn)過程中的監(jiān)控參數(shù)，如工業(yè)機(jī)械，電力，石油，化工等工業(yè)控制廣泛的溫度和濕度的監(jiān)測。此外，在生活環(huán)境和人體舒適感和情感的溫度和濕度的變化有直接的影響，所以對溫濕度的監(jiān)測是非常必要的。單片機(jī)是用來吸引人們的注意控制芯片，在智能儀器的結(jié)果，工業(yè)控制，機(jī)電一體化等方面，并作為在許多情況下，溫度和濕度的控制。供應(yīng)鏈管理是很容易學(xué)習(xí)，具有很高的性能價格比，單片機(jī)的溫度和濕度控制來實現(xiàn)整個使用。1.2課題研究的意義單片機(jī)是用來吸引人們的注意控制芯片，在智能儀器的結(jié)果，工業(yè)控制，機(jī)電一體化等方面，并作為在許多情況下，溫度和濕度的控制。利用單片機(jī)設(shè)計的溫濕度控制體系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的顯示車間里內(nèi)的溫濕度的不斷變化，能夠?qū)崿F(xiàn)升溫到設(shè)置的溫度、降溫到設(shè)置的溫度。在溫度和濕度設(shè)定范圍內(nèi)保持恒定的溫度控制模式。本系統(tǒng)應(yīng)用于溫室植物生長提供一個更合適的環(huán)境。然而，大棚種植和園林，花卉栽培，必須進(jìn)行監(jiān)測，在特定的溫度和濕度的裝置。此系統(tǒng)可以及時、精確的監(jiān)測室內(nèi)的溫濕度的變化，能夠滿足溫濕度的控制要求。1.3本論文主要研究內(nèi)容此系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能是：1.溫濕度的實時監(jiān)測及顯示。經(jīng)過LCD1602液晶顯示器及時地表現(xiàn)來自傳感器DHT11的溫濕度值，而且是規(guī)定期間監(jiān)測革新顯示一次。2.報警的設(shè)定值的手動設(shè)置。經(jīng)過4個可控按鈕完成溫濕度高低的設(shè)定，能使設(shè)計的系統(tǒng)很智能化，具有很高的實用價值。3.當(dāng)溫濕度超過設(shè)定值時能主動打開繼電器驅(qū)動負(fù)載工作。經(jīng)過小指示燈工作，以提示用戶。設(shè)定值可以由單片機(jī)存儲實現(xiàn)，節(jié)能。4系統(tǒng)可以應(yīng)用在車間的智能控制。當(dāng)溫度超過通風(fēng)；當(dāng)過量的改進(jìn)措施可以抽濕濕度。1.4系統(tǒng)的工作原理簡介總體上，本設(shè)計主要包括溫度、濕度的測量、顯示、控制實現(xiàn)簡單。硬件的方面有五個模塊，即STC89C52單片機(jī)主控機(jī)部分、DHT11傳感器部分、LCD1602顯示器部分、可控繼電器模塊以及閾值的設(shè)置模塊。溫濕度傳感器部分使用的是DHT11數(shù)字傳感器。經(jīng)過DHT11溫濕度數(shù)字傳感器監(jiān)測出此時情況下的溫濕度，可把所監(jiān)測的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)開始剖析及處置，并分別顯出存入有差別的數(shù)組。其中，為了表現(xiàn)穩(wěn)定，采集數(shù)據(jù)送入單片機(jī)系統(tǒng)每隔2s。這個體系選用的是繼電器啟動帶動負(fù)載工作，于是不管溫度和濕度超過額定值繼電器都可以帶動負(fù)載，同時啟用降溫風(fēng)扇以及抽濕的風(fēng)扇來有效的調(diào)整煙葉醇化車間等應(yīng)用場所內(nèi)的溫濕度。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1方案選擇2.1.1單片機(jī)的選擇對于STC系列的單片機(jī)指令系統(tǒng)和AT系列單片機(jī)指令系統(tǒng)的完整兼容，但是運(yùn)行的的操控工作還存在著很明顯的缺陷：（1）由于AT系列的單片機(jī)中不帶ISP的下載，必須要使用相關(guān)的下載器才可以，可是STC系列的單片機(jī)能夠用USB的接口下載，同時下載的軟件也可到廠家網(wǎng)站去下載。（2）STC單片機(jī)對工作環(huán)境的要求不高，電壓低于5V時仍然可以正常工作，甚至3V到4V之間都可以工作，但是在這樣的環(huán)境下AT就不行了，所以當(dāng)一個STC單片機(jī)系統(tǒng)是好的，但隨著芯片不工作，檢查單片機(jī)最小系統(tǒng)，看到MCU供電正常。（3）STC單片機(jī)指令執(zhí)行速度非?？?，這是約3-30倍，雖然速度是一件好事，但這種方式，你可以在程序中STC不能使用，一個最典型的例子是對STC序列模塊的嚴(yán)格要求，對長時延的注意，如果在10 - 30倍左右，這是他們自己的調(diào)試會知道。因為我在大學(xué)期間學(xué)過的專業(yè)課有數(shù)字模擬電路、單片機(jī)課程設(shè)計原理、C語言的設(shè)計，能夠利用我所學(xué)到的專業(yè)課知識可以得到需要的資料，這個畢業(yè)設(shè)計的理論要求，我所選擇的是用STC系列的單片機(jī)有接口的芯片實現(xiàn)。此設(shè)計選擇用的是STC89C52作為主控的單片機(jī)芯片。并且能滿足此次涉及的課題，另外價格便宜，運(yùn)行流暢，符合要求。2.1.2傳感器的選擇 可以選用DHT11作為本次畢業(yè)論文的溫濕度監(jiān)測模塊。DHT11是種新集成型的數(shù)字靈敏溫濕度傳感器。它利用的是專業(yè)的數(shù)字顯示部分收集的技術(shù)及溫度和濕度的傳感技術(shù)，能夠保證設(shè)計的成果具備很高依靠性和持久的穩(wěn)定性。其中包括電阻式濕度傳感元件和溫度傳感器，并與8位單芯片高性能。所以設(shè)計的最后產(chǎn)品具備品質(zhì)卓越性、很快的反應(yīng)、且抗擾的穩(wěn)定能力強(qiáng)、同性價比高等特點。測量范圍20%-90%RH，0-50。完全符合本次畢業(yè)設(shè)計的要求。2.1.3顯示器選擇方案可以采用LCD1602液晶顯示屏。LCD1602 是一類工農(nóng)業(yè)的全字符型的顯示器，可以同時體現(xiàn)出32個字符。1602也僅僅顯出字母及數(shù)字符號等等16*2個字符，然而所需寄存器的數(shù)量遠(yuǎn)不止32個，只有一些少許的體現(xiàn)成效，例如字符同時可以連續(xù)的顯出、也能夠從右到左或著從左到右體現(xiàn)等等，顯出杰兒果簡單。此處結(jié)語：在原理和程序的使用，如果寫指令，寫地址寫數(shù)據(jù)等。比擬于LCD1602液晶顯示屏，12864的液晶顯示屏的體現(xiàn)更可靠、字符要求更多。然而12864可以能夠很好地體現(xiàn)顯示效果的功效。但是1602系列也能夠同樣的能達(dá)到策劃的要求?？紤]到成本，而LCD1602A是最好的選擇，當(dāng)然，價格低。2.2系統(tǒng)總框圖然而硬件主要是以STC89C52單片機(jī)芯片為核心，經(jīng)過LCD1602能夠?qū)崟r地顯出傳感器DHT11監(jiān)測到的溫濕度，閥值還可以通過單片機(jī)存儲，實現(xiàn)斷電保存。超過設(shè)定值時報警器驅(qū)動。此研究課題設(shè)計的溫濕度控制框圖如圖2-2所示。圖2-2 溫濕度控制器方框圖第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計3.1系統(tǒng)硬件概述此次的畢業(yè)設(shè)計主要由五大模塊構(gòu)成，是主要的控制模塊，傳感器模塊，液晶顯示模塊，繼電器控制模塊和閾值設(shè)定模塊。然而主機(jī)控制模塊是這次課題設(shè)計的中心模塊，核心是指STC89C52的單片機(jī)芯片，控制著全部體系的運(yùn)轉(zhuǎn)，使用每個輸出輸入口劃分控制其它的模塊，其他模塊可以是一個整體，實現(xiàn)的功能，也從DHT11溫濕度傳感器讀取溫度和濕度，并在液晶屏上顯示。液晶顯示溫度和濕度的上限值，最大值是存儲在外部EEPROM存儲器，斷電不丟失，并可減少四的控制鍵。當(dāng)實際溫度或著實際濕度高出或者低出設(shè)置值時，驅(qū)動報警的信號帶動相應(yīng)的報警。此種報警的信號能夠根據(jù)三極管特性帶動繼電器工作，以便于可掌控外部的風(fēng)機(jī)。3.2主控模塊設(shè)計單片微型的計算機(jī)是隨著微型機(jī)的發(fā)展而發(fā)展的。并且由1975 年美國的德克薩斯儀器公司的第一臺單片微型計算機(jī)TMS-1000 問世以來，到目前為止，單片機(jī)的控制技術(shù)已然成為了計算機(jī)控制技術(shù)的一個獨(dú)特的分流，另外單片機(jī)的可控應(yīng)用范圍也漸漸愈來愈遍及，尤其我們在工農(nóng)業(yè)技術(shù)控制中常常會碰到對一些特定量進(jìn)行準(zhǔn)時的采集與掌控的難題，在儀器和智能儀器也起著非常重要的作用。單片機(jī)是在集成電路的芯片的各種要素的整合，其中大多元件中都包含微CPU、程序存儲器（Flash ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、中止體系、串行口、特殊功能寄存器以及I/O口。由于體積小、可靠性高的特點，單片機(jī)芯片的成本低，便于和現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，所以在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和行業(yè)中的應(yīng)用也更加廣泛，單片機(jī)在智能儀器中的應(yīng)用是一個最大的，最活躍的地區(qū)。在自動控制領(lǐng)域，現(xiàn)在人們越來越重視低成本，體積小和計算機(jī)運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。在不同的智能儀器和智能儀表中引入的單片機(jī)芯片，能夠使智能儀器和智能的儀表更加的智能可控化，不斷地提升智能化的智能效益和精度，不斷地提升單片計算機(jī)的運(yùn)行速率，不斷地減少智能儀器和智能儀表的硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提升它的性價運(yùn)用比。3.2.1單片機(jī)引腳介紹此單片機(jī)主要特點：（1）有杰出的性價比，除此之外，運(yùn)行的程序也可多采用固定化的形式同樣提升可靠穩(wěn)定性。（2）具有集結(jié)程度高、空間體積小的特點，穩(wěn)定性高。利用可控的單片機(jī)把每個元件的功能元件部分都集結(jié)單芯片上，在它的內(nèi)部選用總線的布局，縮小每個芯片之間的連線數(shù)，可以提升了單片機(jī)的穩(wěn)定可靠性和強(qiáng)抗干擾性的實力。除此之外，關(guān)于高強(qiáng)電磁場的內(nèi)部環(huán)境可以采用屏障設(shè)施，可以在相對惡劣的要求下工作。（3）控制功能能力強(qiáng)。為了滿足工農(nóng)業(yè)控制的要求，一般在微控制器的指令集，極其豐富的I/O端口的邏輯運(yùn)算功能和處理功能。微單片機(jī)的邏輯掌控功效和運(yùn)轉(zhuǎn)速率都比一般檔次的單片機(jī)快。（4）具有低功耗、低電壓，易產(chǎn)生的便攜式產(chǎn)品。（5）外部總線增加了I2C及SPI等串行總線方式，進(jìn)一步的縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。（6）配置系統(tǒng)的擴(kuò)展和微機(jī)系統(tǒng)更典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用。P0能夠促進(jìn)應(yīng)用程序的I / O 8 LS TTL負(fù)載。兩個引腳功能：當(dāng)引腳EA停留在低電時，則在此期間外部的程序存儲器程序，無論不管有木有含有里面的程序存儲器。注1加密，EA將鎖定在復(fù)位；當(dāng)EA端是維持在一個較高的水平，有內(nèi)部程序存儲器。單片機(jī)引腳圖如圖3-1所示：圖3-1 單片機(jī)引腳圖3.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)4單片機(jī)I/O端口雙向端口8，端口的結(jié)構(gòu)基本上是相同的，但它們也有自己的特點。單片機(jī)以及一個主要內(nèi)容是并行端口I/O。STC89C52總包括4個8位的并行I/O口，為P0口、P1口、P2口、P3口。每一個口內(nèi)且含有單個鎖存器及單個輸出的驅(qū)動器及輸入的緩沖器。事實上，他們已經(jīng)被放置在一個特殊的寄存器之列，并有一個字節(jié)和位尋址功能。在要訪問的片外的擴(kuò)展存儲器時，有低8位的地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳輸，高8位的地址由P2口傳輸。在設(shè)計的課題沒有片外擴(kuò)展存儲器體系時，這4個輸出輸入口的各位都能夠成為雙向的I/O端口應(yīng)用。有兩種形式可以生成STC89C52單片機(jī)的脈沖時鐘信號：一是由內(nèi)部脈沖時鐘方式，二是由外部脈沖時鐘方式。在STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部時常有一振蕩的電路，只要是在單片機(jī)兩個引腳XTAL1和XTAL2外連接石英晶體，就可以形成自激振蕩器且在單片機(jī)的里面生成時鐘脈沖的信號。設(shè)計的兩個電容C1和C2的作用是能夠穩(wěn)定產(chǎn)生頻率及快速的產(chǎn)生振蕩，電容的值分別在5到30pF，典型得值為30pF。石英晶體的晶振CYS的振蕩的頻率范圍均在1.2到12MHz間選取，典型要求的值為12MHz和11.052MHz。復(fù)位電路的兩種方式常常利用上電自動復(fù)位及按鈕復(fù)位。所以使輸入電壓VCC的上升的時間不超過1ms時,就能夠達(dá)成自動上電復(fù)位的方式。C 為23uf及 6MHz的時鐘頻率，R值為1K。一種上電自動復(fù)位按鈕，一種有時為手動復(fù)位。此課題的設(shè)計是利用按鈕手動控制復(fù)位。按鈕控制手動復(fù)位形式含有電平方式及脈沖方式兩種。減少由RST通過電阻連接到VCC水平的電源端與實現(xiàn)。最小系統(tǒng)原理圖如圖3-2所示 圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.3 DHT11傳感器模塊設(shè)計3.3.1DHT11傳感器簡介DHT11溫濕度數(shù)字傳感器是一種內(nèi)部包含曾經(jīng)校準(zhǔn)的數(shù)字信號的輸出的溫濕度的復(fù)合要求傳感器。其中包括電阻式濕度傳感元件和溫度傳感器，并與8位單芯片高性能。所以設(shè)計的產(chǎn)品具有卓越的品質(zhì)、極快的反應(yīng)、且抗干擾的能力強(qiáng)、性價比高等特點。測量范圍20%-90%RH，0-50。完全符合本次畢業(yè)設(shè)計的要求。每一個DHT11數(shù)字傳感器都必須在苛刻的溫濕度修改室進(jìn)行校準(zhǔn)。修改的參數(shù)以任何程序的方式貯存在OTP的內(nèi)存中，傳感器里面的監(jiān)測信號在處置過程當(dāng)中需要移用這些修改的參數(shù)。串行的接口采用單線制時，能夠使系統(tǒng)集成達(dá)到滿意的簡單和快速。具備體積小和功耗低的特點，傳送的信號距離可達(dá)到很遠(yuǎn)的范圍，比如20米及其以上，所以在設(shè)計課題中是很好的選擇。本產(chǎn)品是一種單排引腳4引腳。連接方便，包裝的特殊形式，可根據(jù)用戶要求提供。 DHT11數(shù)字傳感器的幾個實物圖如下3-3所示：圖3-3DHT11傳感器實物圖（1）接口的說明 ：連接線的長度最好短于所需的20米時使用電阻值為5K的上拉電阻,若高于20米時按照實際情況使用適合的上拉的電阻。如下圖3-4所示：圖3-4DHT11典型應(yīng)用電路（2）時序的描述：控制總線在空閑時的狀態(tài)為高電平，主控機(jī)把控制總線都拉低等待DHT11反映，主控機(jī)把控制總線拉低都要高于18ms，確保DHT11傳感器能監(jiān)測到初始的信號。DHT11傳感器在接收到主控機(jī)的初始信號時,等著主控機(jī)初始信號停止,繼而發(fā)送70us的低電平的響應(yīng)要求。主控機(jī)在發(fā)送初始信號停止后,延長時間等待在20到40us后, 讀到DHT11傳感器反應(yīng)信號，主控機(jī)在發(fā)送初始信號后，能夠轉(zhuǎn)換到輸入的形式,另外輸出的高電平時也均可，控制總線由上拉電阻拉高。使用用戶的微機(jī)MCU傳輸一次初始信號后,DHT11傳感器從低功耗的形式變換到高速形式時,在等候主控機(jī)初始信號中止后，DHT11傳感器傳輸?shù)南鄳?yīng)信號,傳輸出40bit的數(shù)據(jù), 觸發(fā)信號采集，用戶可以選擇閱讀這部分?jǐn)?shù)據(jù)。從某種形式下,DHT11傳感器收到初始信號觸發(fā)一次溫濕度的搜集,假如無收到來自主控機(jī)發(fā)送的初始信號,DHT11不會自動的采取溫濕度的搜集。收到數(shù)據(jù)后變換到低速形式?？刂瓶偩€作為低電平時,可以顯示DHT11傳輸?shù)南鄳?yīng)信號,DHT11傳輸在相應(yīng)信號后,再重新把控制總線拉高70us,籌備傳輸數(shù)據(jù), 每一個比特的數(shù)據(jù)必須從50微秒的低水平槽水平高，對數(shù)據(jù)的長度是0或1。假如收到的響應(yīng)信號為高電平，則DHT11沒有相應(yīng)的反應(yīng)，就應(yīng)該檢測線路的連接是否正常。當(dāng)一位數(shù)據(jù)在傳輸結(jié)束后，DHT11低50us總線，然后通過上拉電阻車?yán)娇臻e狀態(tài)。3.3.2DHT11傳感器模塊電路設(shè)計 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器連接在STC系列的單片機(jī)相對很容易。單片機(jī)的P2.0口連接在傳感器的Pin2引腳，用來收發(fā)串行的數(shù)據(jù)口。因為要測量的電路范圍要明顯的小于20米，指導(dǎo)添加一個合適的5K上拉電阻，所以在傳感器的Pin2口與電源之間要結(jié)合一個5K的電阻。然而要把傳感器的兩個電源的端口Pin1和Pin4引腳都接單片機(jī)的VDD和GND端點。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器要把第三個引腳懸浮接高電平放置。DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器的電路圖如3-5所示：圖3-5 DHT11電路原理圖3.4 液晶顯示模塊設(shè)計3.4.1 液晶顯示屏簡介LCD1602液晶顯示是一種字符型液晶顯示器，可以在同一時刻顯出 32個字符。在我們的日常生活范圍中，對液晶顯示器的種類其實不是很陌生。液晶顯示器在計算器、萬用表和其它的電力電子產(chǎn)品中都可以看到，已經(jīng)成為很多產(chǎn)品的顯示器件，顯現(xiàn)出來的特別是數(shù)字和一些專用的符號。其中在單片機(jī)需要的人機(jī)交流界面上，正常的輸出方式有下列的形式：發(fā)光管、LED的數(shù)碼管、液晶顯示器。其中在單片機(jī)使用的系統(tǒng)中顯示器為輸出元件有以下特點：因為液晶顯示器在每個點收集到信號后就一向穩(wěn)定在那種色調(diào)及亮度，穩(wěn)定的發(fā)出光，然而確不像陰極射線管的顯示器那樣必須不斷的革新新的亮點。因此，液晶顯示質(zhì)量高，無頻閃。 液晶顯示器在經(jīng)過顯示屏上的電極掌控的液晶顯示狀態(tài)來達(dá)到預(yù)想的效果，其中質(zhì)量上的要比其它相同面積的一般的顯示器達(dá)到很輕。 相比之下，液晶顯示器的功耗在主電極和驅(qū)動IC的功耗，因此需要比其它顯示少得多。1602 內(nèi)部顯示地址如圖3-6所示： 圖3-6 1602內(nèi)部顯示地址比方說第二行的第一個字符的位址是40H，然而是否就直接的寫入40H時就應(yīng)該將鼠標(biāo)的光標(biāo)要定位在第二行的第一個字符的地方呢？這是不可能的，因為寫的地址顯示最高的D7常數(shù)很高，所以其實寫數(shù)據(jù)應(yīng)01000000b（40h）+ 10000000b（80h）= 11000000b（C0H）。對液晶顯示器模塊的初始化中首先要規(guī)定體現(xiàn)的形式，在液晶顯示器模塊體現(xiàn)的字符時鼠標(biāo)光標(biāo)是主動向右移動的，不需要人為的干擾。確定液晶模塊在每個指令忙狀態(tài)輸入。液晶顯示器模塊在內(nèi)部的字符產(chǎn)生存儲器時已貯存了160個不盡相同的點陣字符和圖形，這些含有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母、常用的符號等，每一個的字符都有一個固定的代碼。 3.4.2 液晶顯示模塊電路原理圖液晶顯示器的顯示原理是根據(jù)液晶的物理特征， 經(jīng)過在控制電壓對其體現(xiàn)的范圍進(jìn)行掌控，如果有電就必然顯示，所以就應(yīng)該體現(xiàn)出圖形。液晶顯示器具有厚度比較薄、能夠應(yīng)用于規(guī)模極大的集成電路的直接啟動、容易顯示完全的顏色等特點，到現(xiàn)在就很遍及的應(yīng)用在便攜式的電腦、數(shù)字的攝像影機(jī)、PDA移動通訊器材等很大的領(lǐng)域范疇。電路中液晶接口圖如圖3-7所示：圖3-71602顯示模塊3.5繼電器模塊電磁繼電器包含鐵芯、銜鐵、線圈、觸點簧片等。只需要在線圈得兩頭加之確定的電壓，線圈之中就會產(chǎn)生必然的電流，從而形成電磁效應(yīng)，此時銜鐵就能夠在電磁力的吸引力下就能夠抵抗返回彈簧的拉力而趨向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點吸合。當(dāng)連接的線圈在斷電之后，電磁的吸引力也隨之減小到消失，銜鐵也就會在彈簧反作用力返回原來的地方，使動的觸點和原來靜的觸點開釋。這種吸引力，釋放，從而在電路中的導(dǎo)通，切斷的目的。能夠根據(jù)這樣來區(qū)分關(guān)于繼電器的“常開和常閉”觸點：繼電器的線圈沒有接通電時就處于斷開狀況的靜觸點，稱為“常開觸點”；處在接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般都有這樣兩股電路：低電壓掌控電路及高電壓控制電路。繼電器室由PNP型三極管驅(qū)動電路，當(dāng)閾值大于設(shè)定值時，單片機(jī)將從高電平跳到低電平，晶體管接通繼電器，繼電器開關(guān)函數(shù)，可以驅(qū)動負(fù)載工作。硬件電路如圖3-8所示： 圖3-8 按鍵控制電路圖3.6閥值設(shè)定模塊溫濕度的可控高低值保存在EEPROM芯片的AT24C02中，并能夠在利用K1到K4按鍵來調(diào)理并且保留，K1作為溫度的上限增加，K2作為溫度的上限減小，K3作為濕度的上限增加，K4作為濕度的上限減小。AT24C02是IIC芯片，其電路如圖3-9所示：圖3-9 AT24C02的芯片引腳圖AT24C02供給的電可擦除式串行的1024位保存或著是可編程的只讀存儲器(EEPROM)128字(8位/字)。該芯片的開發(fā)和在低電壓的工業(yè)和農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用很好的優(yōu)化。AT24C01的拼裝為8腳的PDIP、JEDEC8、SOIC和TSSOP，利用2線制的串行的接口實行數(shù)據(jù)傳送。另外,整個系列有2.7V和1.8V兩個版本。起始的狀態(tài)：在任何的操作以前必然有個起始的信號-在SCL為高時SDA就發(fā)生一個穩(wěn)定的下降沿。中止的狀態(tài)： SCL為低電平時SDA就能夠產(chǎn)生個上升沿是停止的信號。 在每個只讀的程序序列以后，截止信號就會讓EEPROM進(jìn)入貯存使用的電源形式。 I2C總線硬件結(jié)構(gòu)：I2C串行總線正常都含有兩根所謂的信號線，其中一根是雙向的數(shù)據(jù)線SDA，另外一根是時鐘線SCL。全部連接到I2C的總線配置上的串行口雙向數(shù)據(jù)SDA都會接到總線的SDA上，另外其它配置的時鐘線SCL都會連接到總線的時鐘線SCL上。控制單元發(fā)送一個應(yīng)答信號，CPU將接收響應(yīng)信號，是否繼續(xù)根據(jù)實際情況判斷轉(zhuǎn)移信號。如果響應(yīng)沒有收到信號，判斷故障的控制單元。如圖3-10所示：SDASCL開始結(jié)束圖3-10開始、結(jié)束信號圖第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計在問題的整體理解，我們需要設(shè)計，對程序流程圖的框架首先建立，設(shè)計分為幾個模塊，每個模塊實現(xiàn)各子模塊的功能，最后合理的連接，構(gòu)成總的程序。主要程序就起初要對全部的系統(tǒng)實行初始化，之后就將收集到的溫濕度信號傳送到系統(tǒng)體系的主流程圖如圖4-1所示： 圖 4主程序流程圖4.1 液晶顯示模塊設(shè)計液晶顯示模塊是一個緩慢的顯示裝置，確保在每個指令的執(zhí)行模塊忙標(biāo)志是低的，在一個繁忙的說，然后指令是無效的，需要顯現(xiàn)的字符圖形時就必須首先輸入顯示信號的字符地址，可以報告系統(tǒng)在哪里顯現(xiàn)了字符。1602液晶顯示器模塊就可與STC89C52直接接口的。軟件流程圖如圖4-2所示：圖4-1液晶顯示模塊程序流程圖4.2傳感器模塊設(shè)計溫濕度的顯示DH11傳感器跟隨著科學(xué)技術(shù)在逐漸的發(fā)展，各種型號的汽車、各樣式的空調(diào)及除濕器材和烘干機(jī)器等樣式偏多的電器現(xiàn)在都進(jìn)闖進(jìn)了人們的日常規(guī)范生活中，然而這些可用的電器設(shè)備中許多都依靠對溫度和濕度等等各種環(huán)境因素的苛刻要求。因此，溫度和濕度傳感器的應(yīng)用越來越廣泛的。溫濕度傳感器DHT11作為一個單一的數(shù)字總線模型，有特別多的優(yōu)勢，使系統(tǒng)設(shè)計更簡單，控制方便，易于實現(xiàn)。另外單總線的通訊裝備就當(dāng)前經(jīng)常使用的微機(jī)和外界設(shè)置實行數(shù)據(jù)的傳送的串行總線包括主要有I2C及SPI和SCI總線。兩線制同步串行通信方式在SPI總線，I2C總線，同步串行通信線三線輸入，SCI總線通信是異步執(zhí)行。公共汽車是至少兩個或兩個以上的信號線。另外DHT11溫濕度傳感器的軟件運(yùn)行流程圖如4-3所示 圖 4-2DHT11傳感器模塊程序流程圖第五章系統(tǒng)分析與調(diào)試本設(shè)計是在Keil C開發(fā)環(huán)境，編程和調(diào)試的Keil C軟件支持C語言，C語言的使用十分方便，是畢業(yè)設(shè)計的第一選擇。策劃的首要的任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用的這個軟件，在簡單的學(xué)習(xí)和了解Keil C之后，我們自己就可以這種情況下就開始了對溫濕度顯示功能的溫濕度液晶顯示的設(shè)計事情。在已編譯的Keil C，然后用stc_isp_v480軟件編程開發(fā)板，實現(xiàn)真正的和直接的連接程序。將有必要的stc_isp_v480一些重要的設(shè)置在燃燒。首先：就要設(shè)定MCU Type為STC89C52RC；其次：要打開編制程序文件，它是基于HEX文件后綴；第三步：選擇相應(yīng)的COM端口（設(shè)備管理，可以在我的電腦上查看COM選項）；第四步：點擊Download就下載，等待提示請打給單片機(jī)上電，打開開發(fā)板上的開關(guān)，它是開始燒錄。Keil C程序的運(yùn)行如圖5-1所示，程序圖如下5-2，5-3所示：圖5-1keil C運(yùn)行圖圖5-2程序原圖圖5-3程序運(yùn)行圖第六章結(jié)論與展望此體系是以STC系列的單片機(jī)為主要部件的掌控系統(tǒng)，使用軟件開始編程，最后就基本上就達(dá)到了各種的要求。盡管設(shè)計系統(tǒng)中尚有存在著一些缺陷，比方說在溫濕度檢測不是很準(zhǔn)確時，尤其是溫度濕度受環(huán)境的影響的波動較大。嘗試各種方法的改進(jìn)，仍很不太滿意。不過大體久能反映出設(shè)計的目的和要求了，其中與預(yù)期的結(jié)果相差不多。經(jīng)過近兩個月的斗爭，決定對該主題從一開始，后來就找到信息，理論研究，實驗程序，這將使我的理論知識和實踐能力有了很大的提高。懂得了微單片機(jī)的硬件及和軟件的結(jié)構(gòu)和編程方法，顯然就對單片機(jī)的工作形式就有了很好地掌握。同時，一些外圍器件如傳感器，液晶顯示器，鍵盤，一個新的知識，蜂鳴器等！學(xué)習(xí)如何設(shè)計一個項目：首先，分析了系統(tǒng)的功能實現(xiàn)所設(shè)計的需要，什么是設(shè)備的要求；然后，針對這種設(shè)計購買相應(yīng)的硬件，選用不同硬件時不但要選擇價格低廉的，更要看重的是怎樣可以很精確很便利的實現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)所謂的需求；第三，實現(xiàn)被理解的硬件和軟件，實現(xiàn)了各硬件的協(xié)調(diào)，如何更好地，通過主機(jī)的功能，更好地控制硬件設(shè)備。最后，通過各種測試和調(diào)試，讓設(shè)計就更好的完成系統(tǒng)要求。 由于我們學(xué)習(xí)的程度有限，這個畢業(yè)設(shè)計中同樣存在著有必然的缺陷。例如，設(shè)置溫度和濕度的控制，它是更廣泛的應(yīng)用。溫度和濕度的控制已經(jīng)成為一個在第二十一世紀(jì)的研究熱點。無論是從生產(chǎn)還是到生活，與我們?nèi)祟惖枚际窍⑾⑾嚓P(guān)。溫濕度智能控制已經(jīng)成為一種必然的。跟著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生存環(huán)境的水平的也不斷提升以及社會的前進(jìn)。我們可能沒有定型方法不能在控制溫度和濕度優(yōu)先使用人力資源。不僅浪費(fèi)大量的人力資源，財務(wù)資源，以及控制系統(tǒng)更簡單。然而選用的自動控制的方法，同時節(jié)省了人力的資源，更能夠體現(xiàn)了與時俱進(jìn)的前進(jìn)思想，世界經(jīng)濟(jì)在前進(jìn)，我們的生活也跟隨者一起前進(jìn)。致 謝在結(jié)束本文，完成畢業(yè)設(shè)計的時刻，我要向所有的在我畢業(yè)設(shè)計階段乃至我大學(xué)幫助過我的老師和同學(xué)致以深深的謝意，感謝他們在學(xué)習(xí)和生活上給我的所有幫助。.通過本次的畢業(yè)設(shè)計，我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)及嚴(yán)格要求下，獲得了豐富的理論和實踐知識，極大地提高了實踐的能力，并對當(dāng)前的電子領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展方向有了一定的了解，單片機(jī)的領(lǐng)域這對我今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)計算機(jī)方面的知識有極大的幫助。在設(shè)計中遇到了很多的編程問題，最后在老師的辛勤指導(dǎo)下，在同學(xué)的熱情幫助下,終于迎刃而解。同時，在老師的身上我學(xué)到很多實用的知識，在此我表示感謝！最后，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！參考文獻(xiàn)1 夏路易 電路原理圖與電路板設(shè)計教程北京希望電子出版社20101241722 余永權(quán) 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