溫濕度測(cè)試系統(tǒng)傳感器課程設(shè)計(jì)

1、湘潭大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 2013 年 08 月 日課 程 傳感器 題 目 溫濕度測(cè)試系統(tǒng) 院 系 材料與光電物理學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 任務(wù)書課程 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用 題目 溫濕度測(cè)試系統(tǒng) 專業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 姓名 學(xué)號(hào) 組長(zhǎng) 組員 （1） 設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)制作一個(gè)溫濕度，溫度測(cè)量范圍為-10-50，濕度為 0-100%實(shí)驗(yàn)儀器：電烙鐵，proteus 軟件，keil 軟件,剝線鉗，萬用表，溫度計(jì)主要內(nèi)容：該系統(tǒng)主要有以下系統(tǒng)快構(gòu)成：中央控制處理器 stc89c52 組成的主機(jī)系統(tǒng)；環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，輸出顯示與鍵盤控制系統(tǒng)等。主要的系統(tǒng)電路有：電源電路，

2、溫度傳感器與濕度傳感器電路，顯示電路，報(bào)警電路，鍵盤輸入電路。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：（1） 、該產(chǎn)品互換性好，響應(yīng)速度快，抗干擾電路圖，外圍電路簡(jiǎn)單易懂，因此體積小。（2） 、該系統(tǒng)能用軟件的方式控制硬件，所有用軟件方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)向硬件的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)開發(fā)軟件完成的，易操作。（3） 、可以從以前的組合設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向真正的自由設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)的移植性好，效率高。參考資料1、 單片機(jī)原理及應(yīng)用湘潭大學(xué)出版社；2、 單片機(jī)接口技術(shù) （c51 版）中國(guó)水利水電出版社；3、郭天祥“十天學(xué)會(huì)單片機(jī)”視頻;4、 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用國(guó)防科技大學(xué)出版社；完成期限 2013.08.20 2013 年 08 月 20 日溫濕

3、度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：此溫濕度測(cè)試系統(tǒng)是基于單線式溫度傳感器 ds18b20、電容式濕度傳感器hs1101、單片機(jī) stc89c52 對(duì)溫濕度分別測(cè)試并通過液晶顯示屏 1602 經(jīng)行顯示。溫度傳感器 ds18b20 是單線式，體積超小，硬件開銷超低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)的理想單片機(jī)溫度傳感器，可實(shí)時(shí)根據(jù)指令給出溫度數(shù)據(jù)，可讀性高。hs1101 是電容式空氣濕度傳感器，在不同的濕度環(huán)境下呈現(xiàn)不同的電容數(shù)值，0%-100%rh 濕度范圍內(nèi)，電容從 162 變到 200pf，誤差為 2%rh,可見精度非常之高，為了反映出其電容的變化，本系統(tǒng)采用 555 多諧振蕩電路產(chǎn)生不同的頻率，用于檢測(cè)

4、濕度。單片機(jī)采集到的兩個(gè)傳感器給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與計(jì)算，得出當(dāng)前的溫度與濕度并送給液晶屏顯示。本系統(tǒng)具有可讀性高，穩(wěn)定性高，反應(yīng)速度快，測(cè)量值準(zhǔn)確的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，溫濕度，ds18b20，傳感器，液晶顯示器abstract：key words：microcontroller, temperature and humidity,ds18b20,sensor,lcd引言引言: : 二、方案設(shè)計(jì)二、方案設(shè)計(jì)（1） 、方案的選取ds18b20 傳感器;hs1101 濕度傳感器（2） 、顯示模塊的選取采用 1602 液晶模塊顯示所測(cè)數(shù)據(jù)，1602 接線簡(jiǎn)單方便，同時(shí)也能滿足顯示需求，價(jià)格遠(yuǎn)低于 1

5、2864 液晶。三、三、.結(jié)果及原理分析結(jié)果及原理分析 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，將系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，總體模塊結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 以下就分別就各模塊功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1. 1602 液晶顯示模塊電路設(shè)計(jì)1602 液晶顯示模塊電路原理圖如下所示：2. ds18b20 溫度檢測(cè)模塊 如上圖所示。其中溫度傳感器 ds18b20 的各引腳功能如下：1：gnd 接地；2：dq 輸出端；3：vcc 電源。3. hs1101 濕度檢測(cè)模塊555 芯片外接電阻 r4、r5、r6、r8 與 hs1101，構(gòu)成對(duì) hs1101 的充電回路，7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路實(shí)現(xiàn)對(duì) hs1101 的放電回路，并將引腳 2,6

6、 端相連引入片內(nèi)比較器，構(gòu)成多諧振蕩器。hs1101 作為一個(gè)變化的電容器，原理圖中我們用電容代替，連接 2 和 6 引腳，充電，放電時(shí)間：由 hs1101 的技術(shù)手冊(cè)可得濕度和電容的函數(shù)關(guān)系呈線性關(guān)系，因此有：當(dāng)時(shí)由得，空氣相對(duì)濕度與 555 芯片輸出偏綠存在一定關(guān)系，可通過微處理器采集 555 芯片的頻率，查表即可得到相對(duì)濕度。 （電容不可直接測(cè)量，由 555 多諧振蕩器檢測(cè)頻率，有單片機(jī)計(jì)算電容值，進(jìn)而求得相對(duì)濕度）4. 電源模塊系統(tǒng)部分電源采用的是 4 節(jié) 1.5 伏干電池，能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 5v 電壓。四、四、軟件流程圖軟件流程圖五、五、系統(tǒng)總的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)總的程序設(shè)計(jì)見附錄一六、

7、六、設(shè)計(jì)過程問題解決設(shè)計(jì)過程問題解決本次設(shè)計(jì)過程很費(fèi)周折，由于 proteus 里面缺少一些必要的元件，故實(shí)驗(yàn)過程中是先設(shè)計(jì)好硬件電路，焊好電路以后才進(jìn)行調(diào)試的，其間的艱難可想而知。也因?yàn)檫@樣，硬件電路的錯(cuò)誤比較多，中間一直在修改硬件電路，造成電路板修修補(bǔ)補(bǔ)不美觀。實(shí)驗(yàn)過程中遇到的困難很多 ，尤其是實(shí)現(xiàn)界面切換和返回主界面的過程，同時(shí)光標(biāo)也要隨著界面一起移動(dòng)。否則就會(huì)顯示出錯(cuò)。而在本次設(shè)計(jì)過程中，我們調(diào)用了兩次顯示，一次寫顯示溫度，一次顯示濕度。4.總結(jié)1. 剛開始燒了程序以后，發(fā)現(xiàn) lcd 什么都不顯示，后來發(fā)現(xiàn)是因?yàn)闆]有開背光，因?yàn)闆]開背光顯示不明顯，如果角度不對(duì)會(huì)發(fā)現(xiàn)什么都沒顯示。而背光

8、要通過可調(diào)電阻來調(diào)，在 1602 的背光正極接一個(gè)可調(diào)電阻，電阻的兩端是接地和電源。2. 能夠顯示以后，發(fā)現(xiàn)顯示界面一直在刷新，顯示不穩(wěn)定。原因是每秒隨著秒刷新初始化界面一次，解決的方案是不重新調(diào)用顯示，而是只給顯示秒的位置刷新，其他時(shí)間隨秒變化。溫濕度值則是有了變化就刷新。3.由于編寫程序時(shí)，沒有考慮到溫度傳感器 ds18b20 數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制與顯示字符之間的數(shù)據(jù)處理關(guān)系，導(dǎo)致在液晶屏中只顯示了傳回的最后一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)所對(duì)應(yīng)的 asc的字符，找到問題的解決關(guān)鍵所在后，經(jīng)過數(shù)的分位與字符顯示后，成功的顯示了傳回的溫度、濕度的數(shù)據(jù)，讓我們距離成功只差一小步了。參考文獻(xiàn)1、 單片機(jī)原理及應(yīng)用湘潭大

9、學(xué)出版社；2、 單片機(jī)接口技術(shù) （c51 版）中國(guó)水利水電出版社；3、郭天祥“十天學(xué)會(huì)單片機(jī)”視頻;4、 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用國(guó)防科技大學(xué)出版社；附錄一：系統(tǒng)總程序附錄一：系統(tǒng)總程序# include# define uchar unsigned char# define uint unsigned intsbit dq=p20;/定義定義 ds18b20 端口端口 dqsbit beep=p22;/蜂鳴器驅(qū)動(dòng)器蜂鳴器驅(qū)動(dòng)器 bit presence;sbit lcd_rs=p12;sbit lcd_rw=p11;sbit lcd_en=p10;sbit led=p21;sbit key1=p

10、23;sbit key2=p24; uchar code cdis1=wendujishiyan;uchar code cdis2=t= , c ;uchar code cdis3=shidujishiyan ;uchar code cdis4=shidu: %;uchar code cdis5=the system of ; uchar code cdis6= temp and hum;unsigned char data temp_data2=0 x00,0 x00;unsigned char data disp5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; unsign

11、ed code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;void beep();unsigned char code mytb8=0 x0c,0 x12,0 x12,0 x0c,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;bit int_flag;/定時(shí)器定時(shí)器 0 1s 到標(biāo)志位到標(biāo)志位unsigned char volatile int_count;/定時(shí)器定時(shí)器 0 中斷次中斷次unsigned char volatile t1c

12、ount;/定時(shí)器定時(shí)器 1 中斷次中斷次unsigned long sum,wet;/1s 內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)unsigned char le16;/led 顯示緩存顯示緩存 # define delaynop();_nop_();_nop_();_nop_():_nop_();/*/void delay1(int ms)unsigned char y;while(ms-)for(y=0;y250;y+)_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();/*/*檢查檢查 lcd 忙狀態(tài)忙狀態(tài) */*lcd_busy 為為 1 時(shí)，忙，等待。時(shí)，忙，等待。lcd_busy

13、為為 0 時(shí)，閑，時(shí)，閑，可寫指令與數(shù)據(jù)可寫指令與數(shù)據(jù)*/*/bit lcd_busy()bit result;lcd_rs=0;lcd_rw=1;lcd_en=1;delaynop();result=(bit)(p0&0x80);lcd_en=0;return(result);/*/*寫指令數(shù)據(jù)到寫指令數(shù)據(jù)到 lcd*/*rs=l,rw=l,e=高脈沖，高脈沖，d0-d7=指令碼指令碼*/*/void lcd_wcmd(uchar cmd)while(led_busy();lcd_rs=0;lcd_rw=0;lcd_en=0;_nop_();_nop_();p0=cmd;delaynop()

14、;lcd_en=0;/*/*寫數(shù)據(jù)到寫數(shù)據(jù)到 lcd/*rs=h,rs=l,e=高脈沖，高脈沖，d0-d7=數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。*/*/void lcd_wdat(uchar dat)lcd_rs=1;lcd_rw=0;lcd_en=0;delaynop();lcd_en=0;/*lcd 初始化初始化 */*/void lcd_init()delay1(15);lcd_wcmd(0 x01); /清除清除 lcd 的顯示內(nèi)容的顯示內(nèi)容lcd_wcmd(0 x38); /16*2 顯示，顯示，5*7 點(diǎn)陣，點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)delay1(5);lcd_wcmd(0 x38);delay1(5); lc

15、d_wcmd(0 x38);delay1(5); lcd_wcmd(0 x0c); /顯示開，關(guān)光標(biāo)顯示開，關(guān)光標(biāo)delay1(5);lcd_wcmd(0 x06); /移動(dòng)光標(biāo)移動(dòng)光標(biāo)delay1(5); lcd_wcmd(0 x01); /清除清除 lcd 顯示內(nèi)容顯示內(nèi)容delay1(5);/*設(shè)定顯示位置設(shè)定顯示位置 */*/void lcd_pos(uchar pos)lcd_wcmd(pos|0 x80);/數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針=80+地址變量地址變量 /*自定義字符寫入自定義字符寫入 cgram */ /*/ void writeab() unsigned char i;lcd_wc

16、md(0 x40);for(i=0;i0;i-)dq=0;/給脈沖信號(hào)給脈沖信號(hào)dat=1;dq=1;/ 給脈沖信號(hào)給脈沖信號(hào)if(dq) dat|=0 x80; delay(4);return(dat);/*寫一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié) */*/writeonechar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for(i=8;i0;i-)dq=0;dq=dat&0x01;delay(5);dq=1;dat=1; /*讀取溫度讀取溫度 */ /*/ read_temperature(void) init_ds18b20();writeonechar(0 xcc);/跳過

17、讀序列號(hào)的操作跳過讀序列號(hào)的操作writeonechar(0 x44);/啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 init_ds18b20();writeonechar(0 xcc);/跳過讀序列號(hào)的操作跳過讀序列號(hào)的操作writeonechar(0 xbe);/讀取溫度寄存讀取溫度寄存temp_data0=readonechar(); /溫度低八位溫度低八位temp_data1=readonechar(); /溫度高八位溫度高八位 /*數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與溫度顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與溫度顯示 */ /*/ disp_temperature() display4=temp_data0&0&0 x0f;display0=dita

18、bdisplay4+0 x30 ;display4=(temp_data0&0 xf0)4)|(temp_data1&0 x0f)=0 x32&display1=0 x31)beep=1;elsebeep=0;/*/*濕度測(cè)量濕度測(cè)量*/*/軟件延時(shí)軟件延時(shí) void delay(unsigned int cnt) while(-cnt); /定時(shí)定時(shí) /定時(shí)器定時(shí)器 0 初始化初始化 void init_t0(void) tmod=(tmod&0 xf0)|0 x01;th0=0 x4c;tl0=0 x00; /定時(shí)器定時(shí)器 1 初始化初始化 void init_t1(void) tmod=

19、(tmod&0 x0f)|0 x50;th1=0 x00;tl1=0 x00; /定時(shí)器定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序void int_t0(void) interrupt 1th0=(65535-50000)/256;tl0=(65535-50000)%256;int_count+; if(int_count=20) tr1=0; int_flag=1;int_count=0 x00; /定時(shí)器定時(shí)器 1 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序void int_t1(void) interrupt 3t1count+;void disp(void) /濕度顯示函數(shù)濕度顯示函數(shù)int_flag=0;s

20、um=tl1+th1*256+t1count*65536;/計(jì)算計(jì)算 1 秒內(nèi)秒內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)的脈沖個(gè)數(shù)/以下將數(shù)據(jù)格式化，轉(zhuǎn)成以下將數(shù)據(jù)格式化，轉(zhuǎn)成 led 可顯示的可顯示的 bcd 碼碼wet=100-(sum-4000)/50;/濕度計(jì)算公式濕度計(jì)算公式le0=wet%10;/最低位最低位wet=wet/10;le1=wet%10; /第二位第二位wet=wet/10;let2=wet%10 /第三位第三位 wet=wet/10;int_count=ox00;t1count=0;th1=0 x00;tl1=0 x00;tr1=1; lcd_pos(ox4a);lcd_wdat(le2+48); lcd_pos(0 x4b);lcd_wdat(le1+48); lcd_pos(ox4c); lcd_wdat(le0+48);delays(100); void wendu_menu() /顯示溫度的菜單顯示溫度的菜單 uchar m; lcd_pos(0);/設(shè)置顯示位置為第一設(shè)置顯示位置為第一行第一個(gè)字符行第一個(gè)