畢業(yè)設(shè)計高速公路結(jié)冰報警器

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目高速公路結(jié)冰報警器 院 系 濱江學(xué)院 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 20072321009 指導(dǎo)教師 職 稱 教授 二 一一 年 六 月 二 日 目 錄第一章 緒論21.1什么叫做道路結(jié)冰21.2道路結(jié)冰一般在什么情況下發(fā)生21.3道路結(jié)冰的危害21.4如何獲取道路結(jié)冰預(yù)警信號21.5相關(guān)部門遇道路結(jié)冰要做什么工作31.6課題意義3第二章 系統(tǒng)原理簡述及組成42.1硬件框架圖42.2 原理流程圖4第三章 溫度傳感器原理及簡介53.1 dht11溫濕度傳感器概述53.2應(yīng)用領(lǐng)域53.3接口說明53.4電源引腳53.5串行接口(單線雙向)63.6通訊過程63.7

2、數(shù)字0信號表示方法73.9測量分辨率73.10電氣特性83.11dht11引腳說明8第四章 at89c2051原理及簡介94.1簡介94.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)94.3引腳說明94.4主要性能104.5系統(tǒng)時鐘電路114.6單片機復(fù)位部分設(shè)計11第五章 lcd1602液晶模塊簡介135.1lcd1602簡介135.2lcd1602與單片機連接175.3 顯示電路流程圖17第六章 報警電路設(shè)計196.1 報警溫濕度設(shè)計196.2按鍵電路流程圖196.3 蜂鳴器設(shè)計20第七章 電路圖及proteus仿真217.1軟件簡介（keil及proteus）217.2電路圖227.3電路仿真23第八章 系統(tǒng)調(diào)試及實物圖

3、24第九章 總結(jié)25致謝25參考文獻：26abstract：27附錄（程序）281主程序282顯示程序333 傳感器驅(qū)動程序37高速公路結(jié)冰報警器莊梁南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院，南京 210044 摘要：每年冬季, 報紙和電視臺總要報道幾起因路面結(jié)冰、汽車打滑而相撞的嚴重交通事故。預(yù)防這種事故的有效方法是降低車速和小合駕駛。然而, 汽車駕駛員往往并不知道路面已經(jīng)結(jié)冰, 常常是出車時路面并無結(jié)冰打滑現(xiàn)象, 但行駛一段路程之后, 由于路面溫度降低而不知不覺地進入結(jié)冰路段。本文介紹的報警器,通過dht11傳感器收集溫濕度信息，可以不斷地監(jiān)測路面溫度，通過at89c2051與內(nèi)部設(shè)定的溫濕度進行對比并進

4、行顯示，一旦路面達到結(jié)冰溫度,即溫濕度超過內(nèi)部設(shè)定的溫度， 它就立即報警, 及時提醒駕駛員減慢車速、小心駕駛, 因而有助于防止述事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：單片機；報警器；道路 ；溫度；濕度；at89c2051第一章 緒論1.1什么叫做道路結(jié)冰道路結(jié)冰是指降水（如雨、雪、凍雨，或霧滴等）碰到溫度低于0的地面而出現(xiàn)的積雪或結(jié)冰現(xiàn)象。通常包括凍結(jié)的殘雪、凸凹的冰轍、雪融水或其他原因的道路積水在寒冷季節(jié)的堅硬冰層。1.2道路結(jié)冰一般在什么情況下發(fā)生道路結(jié)冰容易發(fā)生在11月到下一年4月（即冬季和早春）的一段時間內(nèi)。我國北方地區(qū)，尤其是東北地區(qū)和內(nèi)蒙古北部地區(qū)，常常出現(xiàn)道路結(jié)冰現(xiàn)象。而我國南方地區(qū)，降雪一般為“

5、濕雪”，往往屬于04的混合態(tài)水，落地便成冰水漿糊狀，一到夜間氣溫下降，就會凝固成大片冰塊，只要當?shù)囟咀畹蜏囟鹊陀?，就有可能出現(xiàn)道路結(jié)冰現(xiàn)象，只要溫度不回升到足以使冰層解凍，就將一直堅如磐石。一般來說，寒冬臘月，當出現(xiàn)大范圍強冷空氣活動引起氣溫下降的天氣（氣象上稱為寒潮）時，如果伴有雨雪，最容易發(fā)生道路結(jié)冰現(xiàn)象。1.3道路結(jié)冰的危害出現(xiàn)道路結(jié)冰時，由于車輪與路面摩擦作用大大減弱，容易打滑，剎不住車，造成交通事故。行人也容易滑倒，造成摔傷。2008年初，我國南方十幾個省份持續(xù)出現(xiàn)雨雪、冰凍等天氣，導(dǎo)致多條高速公路因道路積雪結(jié)冰先后封閉，民航機場因飛機跑道、停機坪大量積雪結(jié)冰而關(guān)閉，人員物資無法

6、運送，對交通造成了嚴重影響。當路表溫度低于0，出現(xiàn)降水，12小時內(nèi)可能出現(xiàn)對交通有影響的道路結(jié)冰時，氣象部門會向社會發(fā)布道路結(jié)冰預(yù)警信號。按照出現(xiàn)時間遲早和對交通的影響大小分為三級，分別以黃色、橙色、紅色表示。另外，還要注意氣象部門向社會發(fā)布的寒潮預(yù)警信號，寒潮預(yù)警信號分四級，分別以藍色、黃色、橙色、紅色表示。1.4如何獲取道路結(jié)冰預(yù)警信號要提前知道道路結(jié)冰預(yù)警信息，有以下幾種方法：首先，可以撥打電話12121或向當?shù)貧庀笈_咨詢，或者通過電視、廣播、報紙、互聯(lián)網(wǎng)、手機短信等獲得預(yù)警信息。還可以察看道路結(jié)冰預(yù)警信號警示裝置，如警示牌、警示旗、警示燈等。也可以登陸氣象網(wǎng)站查詢。1.5相關(guān)部門遇道路

7、結(jié)冰要做什么工作交通、公安、公用事業(yè)等部門和單位，要密切關(guān)注當?shù)貧庀箢A(yù)報預(yù)警信息，一旦發(fā)現(xiàn)路表溫度接近0，應(yīng)及時將鹽均勻地撒在路面上；路面積雪時，應(yīng)組織人力及時清掃，或者噴灑融雪劑；若因道路積冰引起交通事故，應(yīng)在事發(fā)現(xiàn)場設(shè)置明顯的警示標志，以防事故再次發(fā)生，注意指揮和疏通車輛，必要時關(guān)閉結(jié)冰道路1。1.6課題意義對由于氣象條件而造成的冬季路面打滑情況的研究有著十分重要的意義?？茖W(xué)客觀的研究成果一方面可以用來實時監(jiān)測路面特別是高等級公路路面的打滑情況, 預(yù)防交通事故的發(fā)生; 另一方面還可以借助氣候資料, 分析某一個地區(qū)路面打滑可能發(fā)生的情況, 為工程設(shè)計提供依據(jù)。在冬季如果能夠根據(jù)分析做出相關(guān)的

8、公路結(jié)冰報警器，通過檢測溫濕度來看道路是否達到結(jié)冰的要求，并進行報警，這無疑會給高速公路上的行車安全帶來極大的提高，避免因為路面打滑而產(chǎn)生的交通事故2。第二章 系統(tǒng)原理簡述及組成2.1硬件框架圖圖2.1通過溫濕度傳感器收集到的溫度和濕度的數(shù)據(jù)以及通過鍵盤按鍵來控制設(shè)定報警溫度和濕度，兩者相比較，由程序控制液晶顯示和語音報警。其中at89c2051充當控制核心。2.2 原理流程圖圖2.2第三章 溫度傳感器原理及簡介3.1 dht11溫濕度傳感器概述dht11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(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

9、的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個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、性價比極高等優(yōu)點。每個dht11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(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。3.2應(yīng)用領(lǐng)域暖通空調(diào)測試及檢測設(shè)備汽車數(shù)據(jù)記錄器 消費品自動控制氣象站家電濕

10、度調(diào)節(jié)器醫(yī)療除濕器3.3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拉電阻。3.4電源引腳dht11的供電電壓為35.5v。傳感器上電后，要等待1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任 何指令。電源引腳（vdd，gnd）之間可增加一個 圖3.3100nf 的電容，用以去耦濾波。3.5串行接口(單線雙向)data 用于微處理器與dht11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit

11、濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。用戶mcu發(fā)送一次開始信號后,dht11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,dht11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù).從模式下,dht11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,dht11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。3.6通訊過程圖3.6.1總線空閑狀態(tài)為高電平

12、,主機把總線拉低等待dht11響應(yīng),主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證dht11能檢測到起始信號。dht11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號.主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取dht11的響應(yīng)信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高圖3.6.2總線為低電平,說明dht11發(fā)送響應(yīng)信號,dht11發(fā)送響應(yīng)信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應(yīng)信號為高電平,則dht11沒有響應(yīng),

13、請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，dht11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。3.7數(shù)字0信號表示方法圖3.73.8數(shù)字1信號表示方法圖3.83.9測量分辨率測量分辨率分別為8bit（溫度）、8bit（濕度）。3.10電氣特性vdd=5v，t = 25，除非特殊標注表3.10參數(shù)條件mintypmax單位供電dc355.5 v供電電流測量0.52.5ma 平均0.21ma 待機100150ua采樣周期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。3.11dht11引腳說明圖3.11pin名稱注釋1vdd供電35.5vdc2data串行數(shù)據(jù)，單總線3nc空腳，請懸

14、空4gnd接地，電源負極第四章 at89c2051原理及簡介4.1簡介at89c2051是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（perom）和128bytes的隨機數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元，at89c2051單片機在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用3。4.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)at89c2051是一帶有2k字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（eeprom）的低電壓，高性能8位cmos微處理器。它采用atmel的高密非易失

15、存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標準mcs-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的cpli和閃速存儲器，atmel的at89c2051是一強勁的微型處理器，它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供一定高度靈活和成本低的解決辦法。at89c2051提供以下標準功能：2k字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)ram，15根i/o口，兩個16位定時器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，一個精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止cpu工作但允許ram、定時器/計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個硬件復(fù)位4。4.3引腳說明at89

16、c2051芯片引腳圖圖4.31、vcc：電源電壓。 2、gnd：地。 3、p1口：p1口是一個8位雙向i/o口。口引腳p1.2p1.7提供內(nèi)部上拉電阻，p1.0和p1.1要求外部上拉電阻。p1.0和p1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(ani0)和反相輸入(ain1)。p1口輸出緩沖器可吸收20ma電流并能直接驅(qū)動led顯示。當p!口引腳寫入“1”時，其可用作輸入端，當引腳p1.2p1.7用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的寫入“1”時，其可用作輸入端。當引腳p1.2p1.7用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流。 4、p3口：p3口的p3.0p3.5、p3.7是

17、帶有內(nèi)部上拉電阻 的七個雙向i/o口引腳。p3.6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用i/o引腳而不可訪問。p3品緩沖器可吸收20ma電流。當p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部時拉低的p3口腳將用上拉電阻而流出電流。 p3口還用于實現(xiàn)at89c2051的各種第二功能，如下表所列:表4.3p3.0rxd串行輸入端口p3.1txd串行輸入端口p3.2int0外中斷0p3.3int1外中斷1p3.4t0定時器0外部輸入p3.5t1定時器1外部輸入p3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 5、rst：復(fù)位輸入。rst一旦變成高電平所

18、有的i/o引腳就復(fù)位到“1”。當振蕩器正在運行時，持續(xù)給出rst引腳兩個機器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機器周期需12個振蕩器或時鐘周期。 6、xtal1：作為振蕩器反相器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 7、xtal2：作為振蕩器反相放大器的輸出4.4主要性能1、和mcs-51產(chǎn)品兼容； 2、2kb可重編程flash存儲器（10000次）； 3、2.7-6v電壓范圍； 4、全靜態(tài)工作：0hz-24mhz； 5、2級程序存儲器保密鎖定； 6、128*8位內(nèi)部ram； 7、15條可編程i/o線； 8、兩個16位定時器/計數(shù)器； 9、6個中斷源； 10、可編程串行通道； 11、高精度電壓比較器（

19、p1.0，p1.1，p3.6）； 12、直接驅(qū)動led的輸出端口。4.5系統(tǒng)時鐘電路時鐘電路試試用來產(chǎn)生at89c2051單片機工作時所必須的時鐘信號，at89c2051本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)，at89c2051在唯一的時鐘信號的控制下嚴格的按照時序執(zhí)行指令進行工作，時鐘的頻率影響單片機得速度和穩(wěn)定性。通常時鐘有兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。我們采用的內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。at89c2051內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為xtal1和xtal2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激振蕩器。電路中的c

20、1和c2的選擇在30pf左右，但是電容太小會影響振蕩器的頻率，穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率在1.2mhz到12mhz之間，頻率越高單片機得速度就越快，單對存儲器的速度要求就越高，為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的npo電容，采用的晶振頻率為12mhz。如下圖所示：圖4.54.6單片機復(fù)位部分設(shè)計本系統(tǒng)采用的是上電復(fù)位加按鍵復(fù)位方式，上電復(fù)位電路的實質(zhì)是充放電電路。系統(tǒng)上電時該電路提供有效的復(fù)位信號rst(高電平)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號（低電平）。理論上說，51系列單片機復(fù)位引腳只要外加2個機器周期的有效信號即可復(fù)位，即只要保證t=rc2m(機器周期)便可，但是實際設(shè)計中，通常取c13為1

21、0uf以上，電阻通常取10k左右。如下圖所示：圖4.6第五章 lcd1602液晶模塊簡介5.1lcd1602簡介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式lcd，市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片，hd44780是帶西文字庫的液晶顯示控制器，用戶只需要向hd44780送ascii的字符碼，hd44780就按照內(nèi)置的rom點陣發(fā)生器自動在lcd液晶顯示器上顯示出來。所以，hd44780主要適用于顯示西文ascii字符內(nèi)容的液晶顯示。1602字符型lcd能夠同時顯示16*2即32個字符(16列2行)。其內(nèi)置192種字符(160個5*7點陣字符和32個5*10點陣字

22、符)，具有64個字節(jié)的自定義字符ram，可自定義8個5*8點陣字符或4個5*11點陣字符。1602通常有14條引腳線或16條引腳線兩種，多出來的2條線是背光電源線和地線，帶背光的比不帶背光的略厚，控制原理與14腳的lcd完全一樣，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。本設(shè)計中采用帶背光16引腳線的。其主要技術(shù)參數(shù)為：顯示容量：162個字符。芯片工作電壓：4.5-5.5v。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。lcd1602的16個引腳可參照下圖圖5.1其引腳功能分別為：gnd：電源地。vcc：電源正極。v0：lcd驅(qū)動電壓，液晶顯示器對比度

23、調(diào)整端。使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高。rs：寄存器選擇輸入端，選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號。rs=0，進行寫模塊操作時指向指令寄存器，進行讀模塊操作時指向地址計數(shù)器。rs=1，無論進行讀操作還是寫操作均指向數(shù)據(jù)寄存器。r/w：讀寫控制輸入端，選擇讀/寫模塊操作信號。r/w=1，讀操作；r/w=0，寫操作。e：使能信號輸入端。讀操作時，高電平有效；寫操作時，下降沿有效db0db7：數(shù)據(jù)輸入/輸出口，單片機與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道。選擇4位方式通訊時，不使用db0db3。bla：背光的正端+5v。blk：背光的負端0v。 1602模塊內(nèi)部主要

24、由lcd顯示屏、控制器、列驅(qū)動器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成?？刂破鹘邮軄碜詍pu的指令和數(shù)據(jù)，控制著整個模塊的工作。主要由顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)ddram，字符發(fā)生器cgrom，字符發(fā)生器cgram，指令寄存器ir，地址寄存器dr，忙標志bf，地址計數(shù)器ac以及時序發(fā)生電路組成。模塊通過數(shù)據(jù)總線db0db7和e、r/w、rs三個輸入控制端與mpu接口。這三根控制線按照規(guī)定的時序相互協(xié)調(diào)作用，使控制器通過數(shù)據(jù)總線接受mpu發(fā)來的數(shù)據(jù)和指令，從cgrom中找到欲顯示字符的字符碼，送入ddram，在lcd顯示屏上與ddram存儲單元對應(yīng)的規(guī)定位置顯示出該字符?？刂破鬟€可以根據(jù)mpu的指令，實現(xiàn)字符的顯示，閃爍和移位

25、等顯示效果。cgrom內(nèi)提供的是內(nèi)置字符碼，cgram則是供用戶存儲自定義的點陣圖形字符。模塊字符在lcd顯示屏上的顯示位置與該字符的字符代碼在顯示緩沖區(qū)ddram內(nèi)的存儲地址一一對應(yīng)。lcd1602模塊內(nèi)部具有兩個8位寄存器：指令寄存器ir和地址寄存器dr，用戶可以通過rs和r/w輸入信號的組合選擇指定的寄存器，進行相應(yīng)的操作。表1列出了組合選擇方式：表5.1.1 寄存器選擇組合rsr/w操 作00將db0db7的指令代碼寫入指令寄存器ir中01分別將狀態(tài)標志bf和地址計數(shù)器ac內(nèi)容讀到db7和db6db010將db0db7的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)寄存器中，模塊的內(nèi)部操作將數(shù)據(jù)寫到ddram或者cgr

26、am中的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)寄存器中11將數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)讀到db0db7，模塊的內(nèi)部操作自動將ddram或者cgram中的數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)寄存器中1602提供了較為豐富的指令設(shè)置，通過選擇相應(yīng)的指令設(shè)置，用戶可以實現(xiàn)多種字符顯示樣式。下面僅簡要介紹本次設(shè)計中需要用到的一些指令設(shè)置。(1)清屏指令清顯示指令將空位字符碼20h送入全部ddram地址中，時ddram中的內(nèi)容全部清除，顯示消失，地址計數(shù)器ac=0，自動增一模式。顯示歸位，光標閃爍回到原點(顯示屏左上角)，但不改變移位設(shè)置模式。清屏指令碼見表2表5.1.2清屏指令碼rsr/wdb7db6db5db4db3db2db1db00000000001(

27、2)進入模式設(shè)置指令見表3，進入模式設(shè)置指令用于設(shè)定光標移動方向和整體顯示是否移動。 表5.1.3 模式設(shè)置指令碼rsr/wdb7db6db5db4db3db2db1db000000001i/ds i/d：字符碼寫入或者讀出ddram后ddram地址指針ac變化方向標志。i/d=1，完成一個字符碼傳送后，ac自動加1。i/d=0，完成一個字符碼傳送后，ac自動減1。 s：顯示移位標志。s=1，完成一個字符碼傳送后顯示屏整體向右(i/d=0)或向左(i/d=1)移位。s=0，完成一個字符碼傳送后顯示屏不移動。(3)顯示開關(guān)控制指令 指令碼見表4，該指令功能為控制整體顯示開關(guān)，光標顯示開關(guān)和光標閃

28、爍開關(guān)。 表5.1.4顯示開關(guān)控制指令碼rsr/wdb7db6db5db4db3db2db1db00000001dcb d：顯示開/關(guān)標志。d=1，開顯示；d=0，關(guān)顯示。關(guān)顯示后，顯示數(shù)據(jù)仍保持在ddram中，開顯示即可再現(xiàn)。 c：光標顯示控制標志。c=1，光標顯示；c=0，光標不顯示。不顯示光標并不影響模塊其他顯示功能。顯示5*8點陣字體時，光標在第八行顯示；顯示5*10點陣字符時，光標在第11行顯示。 b：閃爍顯示控制標志。b=1，光標所在位置會交替顯示全黑點陣和顯示字符，產(chǎn)生閃爍效果；b=0，光標不閃爍。(4)功能設(shè)置指令 功能設(shè)置指令用于設(shè)置接口數(shù)據(jù)位數(shù)，顯示行數(shù)以及字形。指令碼見表

29、5 表5.1.5功能設(shè)置指令碼rsr/wdb7db6db5db4db3db2db1db000001dlnf* dl：數(shù)據(jù)接口寬度標志。dl=1，8位數(shù)據(jù)總線db7db0；dl=0，4位數(shù)據(jù)總線db7db4，db3db0不使用，此方式傳送數(shù)據(jù)需分兩次進行。 n：顯示行數(shù)標志。n=0，顯示一行；n=1，顯示兩行。f：顯示字符點陣字體標志。f=0，顯示5*7點陣字符；f=1，顯示5*10點陣字符。1602模塊內(nèi)部設(shè)有上電自動復(fù)位電路，當外加電源電壓超過+4.5v時，自動對模塊進行初始化操作，將模塊設(shè)置為默認的顯示工作狀態(tài)。初始化大約持續(xù)10ms左右。初始化進行的指令操作為：(5)清顯示(6)功能顯示

30、dl=1：8位數(shù)據(jù)接口。n=0：顯示一行。f=0：顯示5*8點陣字符字體。(7)顯示開/關(guān)控制d=0：關(guān)顯示。c=0：不顯示光標。b=0：光標不閃爍。(8)輸入模式設(shè)置i/d=1：ac自動增一。s=0：顯示不移位。 但是需要特別注意的是，倘若供電電源達不到要求，模塊內(nèi)部復(fù)位電路無法正常工作，上電復(fù)位初始化就會失敗。因此，最好在系統(tǒng)初始化時通過指令設(shè)置對模塊進行手動初始化。5.2lcd1602與單片機連接單片機的p1口接1602的8位數(shù)據(jù)線，通過輸出數(shù)據(jù)控制1602顯示不同的提示字符。1602本身內(nèi)置各種字符，還可以自定義顯示字符。設(shè)計中根據(jù)不同場合1602會顯示各種提示字符。p3.4p3.7接

31、1602控制端，其中p3.7接使能端e，寫操作時，使能端下降沿有效。p3.4接讀寫控制端r/w，r/w=0，讀操作；r/w=1，寫操作。p3.5接寄存器選擇端rs，rs=0，寫操作時指向指令寄存器，讀操作時指向地址寄存器；rs=1，無論讀操作還是寫操作都指向數(shù)據(jù)寄存器5。lcd1602的gnd為地，需接地；vcc為電源電壓；v0為lcd驅(qū)動電壓，接電位器，通過調(diào)節(jié)電位器控制顯示的亮度，使lcd顯示清晰而無黑影。圖5.25.3 顯示電路流程圖考慮到本次設(shè)計既要顯示設(shè)置的溫度和濕度，又要顯示實時的溫度和濕度，故顯示數(shù)值比較多，因而采用液晶顯示器1602進行實時的數(shù)位顯示。本系統(tǒng)顯示電路流程圖如下圖

32、所示6。圖5.3第六章 報警電路設(shè)計6.1 報警溫濕度設(shè)計本文采用的報警溫濕度設(shè)置是通過外接鍵盤來控制的，由于所需控制的電路比較簡單，故采用的是獨立式按鍵 獨立式按鍵是直接用i/o口線構(gòu)成的單個按鍵電路，每個獨立式按鍵單獨占用一根i/o口線，每根i/o口線的工作狀態(tài)不會直接影響其他的i/o口線的工作狀態(tài)。本實驗采用的是通過p3.0選擇是溫度還是濕度的控制，p3.1控制溫度和濕度大小的具體設(shè)置7。圖6.1按鍵采用隨機掃描方式即cpu完成特定任務(wù)后進行按鍵掃描程序，以確定有無按鍵按下，然后根據(jù)按鍵功能執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，在執(zhí)行功能的過程中按鍵輸入無效。6.2按鍵電路流程圖本次設(shè)計共設(shè)計了2個按鍵，分別代

33、表了不同的功能，一個是選擇按鍵，即上面一個按鍵，功能是選擇溫度還是濕度的設(shè)定，另外一個是加按鍵，也即下面一個按鍵，每次按一下數(shù)據(jù)遞增1，即溫度增加一度或者濕度增加1。單片機掃描完鍵盤得到鍵值，根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)入執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，以實現(xiàn)按鍵功能，如果沒有按鍵按下，則掃描到鍵值為ffh，鍵值清零返回主程序。圖6.26.3 蜂鳴器設(shè)計發(fā)聲部分的電路如下圖，就是用p3.2口控制蜂鳴器的發(fā)聲，作為提示音或報警音。蜂鳴器有兩個引腳，其中長腳為正極，短腳為負極。其發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它。由于單片機i/o引腳輸出的電流較小，基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，

34、因此需要增加一個電流放大的電路，一般使用三極管來放大電流就可以了。本設(shè)計中使用三極管，p3.2口高電平時三極管截至，蜂鳴器不發(fā)聲；p3.2口低電平時，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制p3.2腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。另外可以通過程序和頻率的改變從而發(fā)出不同的聲音,這里不在詳細的討論。圖6.3第七章 電路圖及proteus仿真7.1軟件簡介（keil及proteus）keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過

35、匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會更加深刻，keil軟件是目前最流行開發(fā)mcs-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持keil即可看出。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運行keil軟件需要pentium或以上的cpu，16mb或更多ram、20m以上空閑的硬盤空間、win98、nt、win2000、winxp等操系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只

36、能買到該軟件、而你買的仿真機也很可能只支持該軟件），即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍8。proteus 7 professional 是英國labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和spice 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232 動態(tài)仿真、i2c 調(diào)試器、spi 調(diào)試器、鍵盤和lcd 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信

37、號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有：6800系列、8051 系列、avr 系列、pic12 系列、pic16 系列、pic18 系列、z80 系列、hc11 系列以及各種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c51 uvision4 等軟件。具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和spice 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。本實驗即用keil編寫程序，并通過proteus仿真得

38、出仿真結(jié)果，進而進行分析9。7.2電路圖根據(jù)所選元器件以及上文各部分模塊的介紹和分析， 打開isis 7 professional繪制原理圖如下：圖7.27.3電路仿真proteus 軟件的仿真是依靠單片機程序來實現(xiàn)的，因此先將程序通過第三方keil 軟件編譯，再與proteus 仿真軟件進行關(guān)聯(lián)就可以實現(xiàn)仿真10。 圖7.3第八章 系統(tǒng)調(diào)試及實物圖在完成硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計后，對系統(tǒng)進行調(diào)試，以測試整個信號采集系統(tǒng)的性能并對其進行優(yōu)化，使其可以進行正常可靠的工作。設(shè)置報警溫度和濕度，并注意防風(fēng)以及其他的熱源的影響，防止由于其他因素導(dǎo)致測量不精確，由于地區(qū)差異以及環(huán)境差別，所設(shè)置的報警溫度和

39、濕度并不是一定的，故本電路設(shè)置的時候可調(diào)節(jié)設(shè)置的溫度和濕度，便于報警時的不同設(shè)置。下圖為接通電源的實物圖,設(shè)定溫度為3,濕度為24。當前溫度為30 ，濕度14。當溫度低于3濕度高于24時，報警。圖8實物圖第九章 總結(jié)在進行實際操作的時候，關(guān)于傳感器的選擇以及放置都是很有講究的，要注意傳感器的工作要求和環(huán)境要求，對于放置的位置要最接近路面,便于檢測路面溫度, 一般當傳感器的溫度為3時, 即相當于路面的0。另外由于地域差異，傳感器的溫濕度設(shè)置要因地制宜。通過這次高速公路結(jié)冰報警器的項目制作，使我學(xué)到了很多知識，不僅了解到公路結(jié)冰對交通的危害，也使我加強了自己的動手能力，完整的完成了一個實驗項目。在

40、此期間感謝我的老師和班主任，通過向他們的請教以及自己查閱資料使我學(xué)到了很多，也是他們的幫助，使我能一步一步的完成了整個實驗項目?？偠灾ㄟ^這次的項目制作，使我得到了很多鍛煉。我會在以后的日子里，多多學(xué)習(xí)，多多實踐，為以后的工作打好基礎(chǔ)。致謝本文是在我的論文老師肖韶榮教授的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師對我的設(shè)計提出了許多寶貴的意見，并推薦我看相關(guān)的資料，指導(dǎo)我完成程序以及電路圖的相關(guān)設(shè)計。這次課程設(shè)計中，雖然遇到了很多問題，但是通過翻閱大量資料，我學(xué)到了很多的東西，不僅增長了知識，而且提高了自身的能力，尤其是自己的分析能力和邏輯能力，在此，我要感謝我的論文老師。在論文完成過程中，我還得到了他人的幫

41、助，通過和周圍同學(xué)的討論，開闊了自己的眼界并且鍛煉了自己的能力，在此我向幫助過我的朋友們表示衷心的感謝！由于自身水平有限，設(shè)計中一定存在許多不足之處，敬請各位老師批評指正。參考文獻：1 劉梅,尹東屏,王清樓,高蘋. 南京地區(qū)冬季路面結(jié)冰天氣標準及其預(yù)測j. 氣象科學(xué), 2007, (06)2 靳長征，白晨. 淺談道路結(jié)冰的清除j. 河南交通科技, 1996, (05) . 3 朱定華.單片機原理及接口技術(shù)實驗. 北京:清華大學(xué)出版社,20024 at89c2051 data handbook dht11data handbook.2001(3)5 余澤輝, 伍建軍, 陳潔. 基于單片機的數(shù)字溫

42、度計的研究與設(shè)計j. 黑龍江工程學(xué)院學(xué)報( 自然科學(xué)版), 2007,2: 15! 16.6 江太輝, 鄧展威. ds18b20數(shù)字式溫度傳感器的特性與應(yīng)用j. 電子技術(shù), 2003, ( 12) : 56- 58.7 閆懷兵, 李維寧. 如何選用濕度傳感器產(chǎn)品 j . 制造業(yè)自動化, 1999, ( 5): 10- 15.8 周潤景,張麗娜 .基于proteus的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20069 liangrui, at89sx single-chip microcomputer. the isp technology inj. j application

43、 of mining automation, 2005, (2)78-8010 keil software incrtx51 real-time kernelol.http:/highway icy alarmzhuangliangnanjing university of information science & technology binjiang collegenanjing 210044abstract：every year during the winter, newspapers and television total want to report a few cause r

44、oad car skid and freezing, the serious traffic accident collided. the effective methods to prevent such accidents is to reduce the speed and small and driving. however, car drivers often does not know pavement has freezes, is often the pavement and no freezing skid phenomenon, but driven a short jou

45、rney, because after pavement temperature reduction unconsciously into ice sections. in this paper, through the alarm dht11 sensors collect temperature and humidity information can be constantly monitoring by pavement temperature with internal set temperature and humidity at89c2051 comparison that on

46、ce the pavement temperature, i.e. temperature and humidity to freeze over internal set temperature, it will immediately report to the police, timely remind the driver slowed down, drive carefully, thus help prevent asshur accidents.keyword :scm; alarm; road; temperature; humidity; at89c2051附錄（程序）1主程

47、序#include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char#include1602.h #includesfr clk_div = 0x97;/分屏工作寄存器sbit k1=p31;/輸出控制引腳定義sbit k2=p30;sbit spek=p32; uchar temp4;/變量定義uchar shidu2;uchar temp_set4;uchar rh_set3= ;uint temp_tt,temp_hh;uchar temp_t10;uchar temp_h10;bit aa,bb,cc;ucha

48、r shangxian_t,shangxian_h,flang,shangxian_t=30,shangxian_h=80,flang_jishu; void key() /按鍵檢測 if(aa=0) aa=1;if(k1=0) delay(10); if(k1=0) / while(k1=0); flang+; if(flang=3)flang=0;spek=1; if(k1=1)aa=0; if(flang=1) if(bb=0) / bb=1; / spek=0; if(k2=0) delay(50); if(k2=0) / spek=0; shangxian_t+; if(shangx

49、ian_t=40)shangxian_t=0; if(k2=1)bb=0; if(flang=2) if(cc=0) / cc=1; if(k2=0) delay(50); if(k2=0) shangxian_h+; if(shangxian_h=99)shangxian_h=0; if(k2=1)cc=0;main()uchar i;clk_div=0x02;/系統(tǒng)16分頻delay(500); lcd_initial(); /液晶初始化 lcd_initial(); spek=1; while(1) for(i=0;i10;i+) /讀10次穩(wěn)定度值 rh();temp_ti=u8t_data_h;temp_hi=u8rh_data_h; /求平均值 temp_tt=(temp_t0+temp_t1+temp_t2+temp_t3+temp_t4+temp_t5+temp_t6+temp_t7+temp_t8+temp_t9)/10; temp_hh=(temp_h0+temp_h1+temp_h2+temp_h3+temp_h4+temp_h5+