(完整word版)室內(nèi)溫濕度檢測系統(tǒng)

1、 ZHEJIANG NORMAL UNIVERSITY 無線室內(nèi)溫濕度 測量系統(tǒng) 學(xué) 院： 數(shù)理與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 111 班 組 員： 潘正軍 方明超 教 師： 蔣敏蘭 2013 年 12 月 30 日 、設(shè)計(jì)任務(wù)要求 隨著高校人數(shù)的擴(kuò)招，安全越來越來受到重視?；馂?zāi)是高校安全隱患的重中 之重，倘若能盡早了解室內(nèi)信息，可以避免不必要的損失。因此我們設(shè)計(jì)出能夠 檢測室內(nèi)溫度與濕度信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用 DHT11 集成溫濕度傳感器，通過在 C8051F330單片機(jī)配置時序， 將DHT11傳感器的數(shù)字信號讀入到單片機(jī)并進(jìn)行處 理，通過液晶可以直觀的查看溫濕度信息。通過

2、2.4G 無線收發(fā)模塊將溫濕度信 息傳給 C805 仆 340 單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測環(huán)境的溫濕度信息，并將采集到的溫 度與遠(yuǎn)程環(huán)境的溫度作對比，可以對被測環(huán)境做出評估。 DHT11 的溫濕度測量范 圍：0 50C, 20-90%; 24L01 在空曠場地的傳輸距離為 80m 通過在房間測 試，可以在房間的任何位置接收。 系統(tǒng)概述：該系統(tǒng)包含 DHT11 信息采集模塊、24L01 無線收發(fā)模塊、液晶顯 示模塊等。單片機(jī)初始化后，通過 DHT11 各室內(nèi)溫濕度的信息以數(shù)字量形式輸入 到單片機(jī)，單片機(jī)通過內(nèi)部計(jì)算將數(shù)字量中包含的信息翻譯出來，信息通過單片 機(jī)管腳傳送到 nokia5110 液晶并將

3、信息顯示出來。單片機(jī)將采集到的信息，通過 24L01 無線模塊將數(shù)據(jù)傳送到另外一塊單片機(jī)， 實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測。 系 統(tǒng)框圖如圖 1 所示： 圖 1 系統(tǒng)框圖 二、系統(tǒng)硬件 1. 單片機(jī) 本系統(tǒng)采用 F330 和 F340 兩款單片機(jī)，這兩款單片機(jī)相對于 51 單片機(jī)，擁 有單片機(jī)執(zhí)行速度比較快，支持在線仿真，兼容 51 指令等優(yōu)點(diǎn)。我們在大二時主要學(xué)習(xí)的就是這兩款單片機(jī)，所以這兩款單片機(jī)用的比較熟練，并且大家都有 現(xiàn)成的系統(tǒng)板，可以直接拿過來應(yīng)用，較為方便。 F330 的系統(tǒng)板原理圖如圖 2 所示： 2. 液晶顯示 在本系統(tǒng)中液晶模塊主要顯示室內(nèi)溫濕度信息。顯示模塊使用 n okia5

4、110, nokia5110 相對于 lcd1602，它具有更優(yōu)化的顯示方式，更好的顯示界面，速度 也比lcd1602 快很多倍， 用此液晶顯示利用 DHT11 采集的溫濕度信息。 液晶如圖 3 所示: 3. DHT11 信號采集模塊 圖 2 F330 的系統(tǒng)板原理圖 圖 3 液晶實(shí)物圖 本系統(tǒng)是利用集成的溫濕度傳感器 DHT11 DHT11 傳感器有：全部校準(zhǔn)，數(shù) 字輸出、低能耗、穩(wěn)定性好、信號傳輸距離長等優(yōu)點(diǎn) 4. 無線收發(fā)模塊 無線模塊目前在電子行業(yè)有兩種比較多用： 一種是 315M 的 PT2262/PT2272 315M 是一個簡單的無線發(fā)射與接收模塊， 操作簡單但距離有限；另一種是

5、 2.4G 的 24L01, 2.4G 是 SPI 接口無線模塊，具 有傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。 實(shí)物圖如圖 4 所示： 圖 4 無線模塊實(shí)物圖 三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1. F330 單片機(jī)采集發(fā)送軟件設(shè)計(jì)流程圖 2. F340 單片機(jī)接收采集軟件設(shè)計(jì)流程圖 四、系統(tǒng)調(diào)試及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 1.系統(tǒng)軟件調(diào)試 DHT11 對時序要求的高，輸出口拉低和置高的時間都是規(guī)定的，倘若時序配 置不正確，那么輸出口將不會有數(shù)據(jù)輸出。調(diào)通時序，我們需要了解 F330 單片 機(jī)內(nèi)部的時鐘和指令占的機(jī)器周期。若用 51 單片機(jī)調(diào)試 DHT11 的，其時序相對 簡單，但是我們?yōu)榱藢W(xué)知識，將單片機(jī)改換成 F330 單片機(jī)。通過此次系統(tǒng)

6、的設(shè) 計(jì)，我們更加了解 F330 單片機(jī)的內(nèi)部資源配置。 24L01 無線收發(fā)模塊也是我們第一次采用，我們小組為了擴(kuò)充自己的知識， 以及結(jié)合目前的應(yīng)用，決定嘗試使用 24L01 無線模塊。調(diào)試無線是一個復(fù)雜而又 漫長的過程，首先需要配置 24L01 模塊，至于發(fā)送是否成功只有通過接收處是否 有指示才能判別。若用示波器觀察發(fā)送是否成功，由于發(fā)送腳是將信息加載在一 個高頻率上的，用示波器將信息解調(diào)出來相對而言比較繁瑣。 2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 次數(shù) 測量器件、 1 2 3 4 5 6 DHT11 28 25 21 20 23 24 15 o C 19o C 30o C 28o C 20o C 17o C D

7、S18B20 15.62 o C 19.25o C 29.68o C 28.12o C 20.25o C 17.87 o C 溫度計(jì) 14.9o C 18.8o C 29.7o C 28.2 o C 20.3 o C 17.8o C 誤差： DS18B20 測量溫度精確到 0.0625 度，溫度計(jì)的讀數(shù)精確到 0.1 度，DHT11 的溫度精確到 1 度。DHT11 內(nèi)部自帶溫度校準(zhǔn)，溫度與溫度計(jì)讀數(shù)相接近。此次 1 5 系統(tǒng)以溫度計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)，DHT11 測量誤差c為：=-Z (j =0.322) (i:測量次 6 y 數(shù)；S1：標(biāo)準(zhǔn)值；S2：測量值)。 五、系統(tǒng)實(shí)物圖 發(fā)射和接收系統(tǒng)實(shí)物圖如圖

8、 5、圖 6 所示 圖 5 發(fā)射模塊實(shí)物圖 圖 6 接收模塊實(shí)物圖 六、小結(jié) 1. 由于初次使用 24L01 模塊，在軟件設(shè)計(jì)方面還存在很大不足，一次只能發(fā)送 一個數(shù)據(jù)位，不能發(fā)送多個數(shù)據(jù)位，所以我們采用分時復(fù)用的顯示方式來彌補(bǔ)。 2. 由于軟件設(shè)計(jì)的缺陷，我們的 DHT11 模塊在測溫的時候，顯示有幾秒鐘的延 時，當(dāng)外界溫濕度發(fā)生變化的時候，液晶上顯示的溫濕度顯示有一定的滯后時間。 3. DHT11 我們目前測量的數(shù)據(jù)，僅僅為整數(shù)部分，小數(shù)部分還沒有測量出來。 小數(shù)部分相對于整數(shù)部分時序要求更高，下一步的工作則是將小數(shù)信息讀取出 來。 七、程序 1. 發(fā)送程序 #i nclude #i nc

9、lude n 5110.h #in clude vintrin s.h #in clude typedef un sig ned char U8; /* 無符號 8 位整型變量 */ typedef sig ned char S8; /* 有符號 8 位整型變量 */ typedef un sig ned int U16; /* 無符號 16 位整型變量 */ typedef sig ned int S16; /* 有符號 16 位整型變量 */ typedef un sig ned long U32; /* 無符號 32 位整型變量 */ typedef sig ned long S32;

10、/* 有符號 32 位整型變量 */ typedef float F32; /* (32bits) 單精度浮點(diǎn)數(shù) （32 位長度）*/ typedef double F64; /* (64bits) 雙精度浮點(diǎn)數(shù) （64 位長度）*/ / #defi ne uchar un sig ned char #defi ne uint un sig ned int / - IO 口定義區(qū) - / sbit P2_0 = P0A3 ; sbit led = P0A7; / - 定義區(qū) - / U8 U8FLAG,k; U8 U8cou nt,U8temp; U8 U8T_data_H,U8T_data_

11、L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata; U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_t emp; U8 U8comdata; void Sysclk_l nit(void) OSCICN = 0 x82; void IOI ni t(void) POMDOUT = 0 xff; P1MDOUT = 0 xff; XBR1 = 0 x40; void In terrupts_l nit() 卩 0 人 6 設(shè)為中斷 IT01CF = 0 x0

12、6; IT0=1; EX0=1; EA=1; void delay() / 延時 int i,j; for(i=0;i4000;i+) for(j=0;j0;j-) for(i=0;i95;i+); 27*4=108 void Delay_10us(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i8;i+) U8FLAG=2; while(!P2_0)&U8FLAG+) Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(

13、); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); U8temp=0; if(P2_0) U8temp=1; U8FLAG=2; while(P2_0)&U8FLAG+); /超時則跳出 for 循環(huán) if(U8FLAG=1) break; /判斷數(shù)據(jù)位是 0 還是 1 /如果高電平高過預(yù)定 0 高電平值則數(shù)據(jù)位為 1 U8comdata=1; U8com

14、data|=U8temp; 0if(!P2_0) /T ! /rof / - /- - 濕度讀取子程序 - /- /- - 以下變量均為全局變量 /- - 溫度咼 8 位= :-U8T data H /- - 溫度低 8 位= :=U8T_data_L - /- - 濕度咼 8 位= :-U8RH data H /- - 濕度低 8 位= :-U8RH data L /- - 校驗(yàn) 8 位= :U8checkdata /- - 調(diào)用相關(guān)子程序如下 - /- -Delay();, Delay_10us();,COM(); /- void RH(void) POMDOUT = 0 xff; /PO

15、.O 輸出 /主機(jī)拉低 18ms P2_0=0; Delay(200); P2_0=1; /總線由上拉電阻拉高 主機(jī)延時 20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); /主機(jī)設(shè)為輸入判斷從機(jī)響應(yīng)信號 P2_0=1; P0MDOUT = 0 xF7; /P0.0 輸入 /判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行 U8FLAG=2; /判斷從機(jī)是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束 while(!P2_0)&U8FLAG+); U8FLAG=2; /判斷從機(jī)是否

16、發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while(P2_0)&U8FLAG+); /數(shù)據(jù)接收狀態(tài) COM(); U8RH_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8RH_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8checkdata_temp=U8comdata; P2_0=1; /數(shù)據(jù)校驗(yàn) U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_t

17、emp+U8RH_data_L_temp) if(U8temp=U8checkdata_temp) U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; /fi /fi void in t0() in terrupt 0 EX0_flag=1; EX0=0; void mai n(void) PCAOMD &=0 x40; / WDTE = 0 (cl

18、ear watchdog timer) Sysclkni t(); 101 nit(); In terrupts_I nit(); init_n RF24L01(); led=0; set_mode(TX_M); LCD_i ni t(); LCD_clear(); / I nitialize ADC0 LCD_write_e nglish_stri ng(O,O,humidity:); LCD_write_e nglish_stri ng(0,1,temper:); while(1) INT0_deal(); RH(); Tx_data0=U8RH_data_H; sen d_date();

19、 delay(); Tx_data0=U8T_data_H+100; sen d_date(); delay(); led = led; Tx_dataO=O; LCD_Write_variable0_5110(55,0,U8RH_data_H); LCD_Write_variable0_5110(55,1,U8T_data_H); 2. 接收程序 #i ncludec8051f340.h #in elude 24L01.h #in cludesystem.h #i nclude 5110.h #i nclude ds18b20.h sbit led = P1A0; sbit led2 = PU1； sbit led3 = PU2; un sig ned int x,temp; un sig ned int y; void ton gdao (void); void delay() / int i,j; for(i=0;i6000;i+) for(j=0;j500;j