單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告溫度濕度控制系統(tǒng)

1、單片機原理及系統(tǒng)課程設(shè)計專 業(yè)： 自動化 班 級： 動 091 姓 名： 程維洲 學 號： 200908409 指導教師： 路小娟 評語：平時（40）修改（30）報告（30）總成績蘭州交通大學自動化與電氣工程學院2012 年 7月 1日目 錄1引言12方案設(shè)計12.1 總體方案設(shè)計12.2 系統(tǒng)組成及框圖13硬件電路設(shè)計2 溫度測量電路設(shè)計2 濕度測量電路設(shè)計2 按鍵電路設(shè)計34 軟件設(shè)計34.1 主程序流程圖34.2 溫度模塊程序設(shè)計44.3 濕度模塊程序設(shè)計54.4 顯示子程序設(shè)計55總結(jié)56參考文獻57 附錄67.1 附錄A67.2 附錄B61引言本次課程設(shè)計主要基于AT89C51單片機

2、，開發(fā)環(huán)境溫度及濕度檢測及控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為控制器，DS18B20作為溫度傳感器，HS1101作為濕度傳感器。系統(tǒng)主要功能如下：（）對溫度、濕度進行測量；（）溫度及濕度的顯示；（）設(shè)定預(yù)期溫度與濕度值并顯示。關(guān)鍵詞：AT89C51，溫度及濕度檢測，LCD顯示。2方案設(shè)計本章從控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成及原理框圖對系統(tǒng)進行了總體分析說明，控制系統(tǒng)組成以后，主要通過控制器、傳感器及執(zhí)行器對控制變量進行分析和處理。2.1 總體方案設(shè)計本系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為微處理器，DS18B20作為溫度傳感器對溫度進行檢測，HS1101作為濕度傳感器與NE555組成濕度測量模塊，使用L

3、M016L對測得的溫度及濕度值進行顯示，使用按鍵對溫度及濕度的設(shè)定值進行修改。 系統(tǒng)組成及框圖系統(tǒng)主要有溫度測量模塊、濕度測量模塊、顯示模塊、及按鍵模塊。其原理框圖如圖21所示。AT89C51溫度測量LCD液晶顯示按鍵濕度圖. 系統(tǒng)組成框圖3硬件電路設(shè)計本溫度及濕度控制系統(tǒng)使用AT89C51作為控制器，用DS18B20實現(xiàn)對溫度測測量，用HS1101及NE555實現(xiàn)的濕度的測量，并采用LM016L將采集的的數(shù)據(jù)顯示?，F(xiàn)將系統(tǒng)硬件設(shè)計表述如下。3.1 溫度測量電路設(shè)計采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器測量溫度， DS18B20與單片機是單線雙向通信。其連接電路如圖3.1所示。圖3. DS18B20

4、的測溫電路（DQ端接51的） 濕度測量電路設(shè)計圖 NE555測濕電路HS1101實際上相當于一個可變電容，它會因外部環(huán)境濕度的變化而致使電容值變化，濕度測量模塊采用HS1101及NE555一起組成，將該HS1101置于NE555震蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機采集。表3.1 等效電容值與相對濕度之間的數(shù)值關(guān)系相對濕度RH（%）電容值C（PF）相對濕度RH（%）電容值C（PF）01636018310166701862017080191301739019540176100202501793.3 按鍵電路設(shè)計系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)設(shè)定的溫度及濕度值，我們可以通過四個按鍵

5、來進行實現(xiàn)，前兩個按鍵選擇是溫度設(shè)定還是濕度設(shè)定，后兩個按鍵實現(xiàn)加一和減一操作，設(shè)計電路圖如圖3.3所示。圖3.3 按鍵電路其工作原理如下：當閉合溫度控制開關(guān)，可以通過“加”、“減”按鈕來實現(xiàn)目標溫度值的加一或者減一；同理閉合濕度開關(guān)，通過“加”、“減”按鈕來實現(xiàn)目標濕度值的加一或者減一。而且,當兩個開關(guān)同時閉合時，可以實現(xiàn)溫度和濕度的同加一或同減一。4 軟件設(shè)計本章主要對各個功能模塊的程序流程進行說明。 主程序流程圖主程序的主要功能是負責讀出并處理DS18B20的測量溫度值，讀出測濕電路的結(jié)果，并將溫度及濕度進行實時顯示,直到需要退出該系統(tǒng)時結(jié)束并退出。程序流程圖如圖4.1所示 ：開始允許外

6、部中斷和定時器T0、T1中斷1602初始化顯示及T0、T1初始化設(shè)置讀取溫度值溫度顯示讀取濕度值 N濕度顯示是否結(jié)束是否結(jié)束Y結(jié)束圖4.1 主程序流程圖 溫度模塊程序設(shè)計溫度模塊主要包括DS18B20的初始化以及與單片機之間的數(shù)據(jù)處理。DS18B20與微處理器之間的通信比較復雜，每一次通信之前必須進行復位，復位的時間、等待時間、回應(yīng)時間應(yīng)嚴格按時序編程。 濕度模塊程序設(shè)計濕度模塊主要是利用定時器T0和T1對555的輸出頻率進行測量，進而得到相對濕度值。在該塊程序設(shè)計中，我們選取T0做定時器，定時時間是50ms，而選擇T1做計數(shù)器，每當T0定時時間到就讀取T1的計數(shù)值，然后將T1的計數(shù)值乘以20

7、就可得到555芯片的輸出頻率，可進行數(shù)據(jù)處理從而得到相對濕度值。 顯示子程序設(shè)計顯示子程序包括1602的初始化，以及對溫度和濕度值的顯示。初始化時第一行顯示“wend”，第二行顯示“shid”，然后根據(jù)溫度的測得值及其正負將測得溫度值和設(shè)定溫度值在第一行，并將測得的頻率值裝換為相對濕度值，并將其和濕度設(shè)定值顯示在第二行。5總結(jié)在設(shè)計中，通過對硬件電路不斷的處理，使得硬件部分比較完善。另外，在電路中加入了限流電阻，保證了各個器件的使用壽命?？傊?，硬件電路的設(shè)計達到了抗干擾，較高精度的目的。軟件部分中，對程序也做了數(shù)次修改，最終在Keil uVision3中實現(xiàn)了成功的模擬，進一步驗證了設(shè)計思路。

8、本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能如下。1. 對溫室大棚溫度和濕度進行實時測量；2. 通過LCD顯示屏分別進行溫度和濕度顯示；3對溫度和濕度的設(shè)定值通過按鍵可以進行調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)的優(yōu)點有以下幾點。 1. 結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)； 2. 造價低廉，性價比高；3達到了一定的精度要求。6參考文獻1J.電子技術(shù)與應(yīng)用,2000(6).2單曉鋒,楊建紅.電容型溫濕度傳感器模擬計算與分析J.半導體技術(shù),2010(11).3M.北京:清華大學出版社,2004.7 附錄7.1 附錄A系統(tǒng)仿真電路圖如圖5.1所示。在調(diào)試過程中，通過改變溫度傳感器的數(shù)值，來檢驗系統(tǒng)中溫度模塊是否運行正常。經(jīng)過測試溫度模塊可以正常的顯示，并且具有一定的快

9、速性。通過改變NE555振蕩電路中C3的容值（即HS1101的等效容值），來檢驗濕度摸快是否可以正常工作，經(jīng)過測試濕度模塊可以正常工作。并且對四個按鍵（即溫度、濕度、+、-）的功能進行了測試，都實現(xiàn)了應(yīng)有的功能。圖5.1 系統(tǒng)仿真調(diào)試圖7.2 附錄B#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P27;/DS18B20與單片機連接口sbit RS=P30;/LCD1602控制端與單片機的連接sbit RW=P31;sbit EN=P37;sbit ST=P00;/按鍵接口sbit SH=P01;sbit

10、Sjia=P32;sbit Sjian=P33;uchar code str1=Wend:;uchar code str2=Shid:;uchar data disdata16;uchar data disdata24;uint tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負標志uint tem0,tem1;uint temp0,temp1;uint f=0;int hhhh=0;int tsheding=20;/設(shè)置溫度值int hsheding=40;/設(shè)置濕度值void zhongd0() interrupt 0 /外部中斷0：加設(shè)置 if(ST=1) tsheding+; /

11、溫度值加1 if(SH=1) hsheding+; /濕度值加1 void zhongd1() interrupt 2 /外部中斷1：減設(shè)置 if(ST=1) tsheding-; /溫度值減1 if(SH=1) hsheding-; /濕度值減1 void timer0() interrupt 1 /T0定時中斷 TR0=0; TR1=0; TL0=0xB0;/重裝值,定時50000us TH0=0x3C; tem0=TL1;/讀數(shù) tem1=TH1; TL1=0x00;/計數(shù)器1清零 TH1=0x00;TR0=1; TR1=1; void timer1() interrupt 3 /T1計

12、數(shù)中斷TR0=0; TR1=0; TL0=0xB0;/重裝值,定時50000us TH0=0x3C; TL1=0x00;/計數(shù)器1清零 TH1=0x00;TR0=1; TR1=1; void init_timer() TMOD=0x51; TL0=0xB0;/定時器0初值定時50000us TH0=0x3C; TL1=0x00;/定時器1清零 TH1=0x00; TR0=1;/T0開始計時 TR1=1;/T1開始計數(shù) void delay1ms(uint ms)/延時1毫秒 uint i,j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j0;i-) DQ=0; /給脈沖信號 dat=1;

13、 DQ = 1; /給脈沖信號 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)/DS18B20寫數(shù)據(jù) uchar i=0; for(i=8;i0;i-) DQ=0; DQ=wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ=1; wdata=1; void read_temp()/讀取溫度值并轉(zhuǎn)換 uchar a,b; ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);/跳過讀序列號 ds1820wr(0x44);/啟動溫度轉(zhuǎn)換 ds1820rst(); ds1820wr(0x

14、cc);/跳過讀序列號 ds1820wr(0xbe);/讀取溫度 a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue=8; tvalue=tvalue|a; if(tvalue0x0fff) tflag=0; else tvalue=tvalue+1; tflag=1; tvalue=tvalue*(0.625);/溫度值擴大10倍，精確到1位小數(shù)/*/void ds1820disp1()/溫度值顯示 uchar flagdat; uchar flagtsheding; disdata10=tvalue/1000+0x30;/百位數(shù) disdata11=t

15、value%1000/100+0x30;/十位數(shù) disdata12=tvalue%100/10+0x30;/個位數(shù) disdata13=tvalue%10+0x30;/小數(shù)位 if(tshedinghhhh)/判斷溫度設(shè)定值是正是負 flagtsheding=-; disdata14=(tsheding+1)/10+0x30; disdata15=(tsheding+1)%10+0x30; else flagtsheding= ; disdata14=tsheding/10+0x30; disdata15=tsheding%10+0x30; if(tflag=0) flagdat=0x20;

16、/正溫度不顯示符號 else flagdat=0x2d;/負溫度顯示負號:- if(disdata10=0x30) disdata10=0x20;/如果百位為0，不顯示 if(disdata11=0x30) disdata11=0x20;/如果百位為0，十位為0也不顯示 wr_com(0x85); wr_dat(flagdat);/顯示符號位 wr_com(0x86); wr_dat(disdata10);/顯示百位 wr_com(0x87); wr_dat(disdata11);/顯示十位 wr_com(0x88); wr_dat(disdata12);/顯示個位 wr_com(0x89);

17、 wr_dat(0x2e);/顯示小數(shù)點 wr_com(0x8a); wr_dat(disdata13);/顯示小數(shù)位 wr_com(0x8b);/顯示設(shè)定溫度值 wr_dat(); wr_com(0x8c); wr_dat(flagtsheding); wr_com(0x8d); wr_dat(disdata14); wr_com(0x8e); wr_dat(disdata15); wr_com(0x8f); wr_dat();/*/void ds1820disp2()/濕度值顯示 f=tem1*256+tem0; f=f*20; if(6033=f)&(f=7351) if(7224f)&

18、(f=7351) temp0=0;temp1=(7351-f)*10/127; if(7100f)&(f=7224) temp0=1;temp1=(7224-f)*10/124; if(6976f)&(f=7100) temp0=2;temp1=(7100-f)*10/124; if(6853f)&(f=6976) temp0=3;temp1=(6976-f)*10/123; if(6728f)&(f=6853) temp0=4;temp1=(6853-f)*10/125; if(6600f)&(f=6728) temp0=5;temp1=(6728-f)*10/128; if(6486f)&(f=6600) temp0=6;temp1=(6600-f)*10/132; if(6330f)&(f=6486) temp0=7;temp1=(6468-f)*10/138; if(6186f)&(f=6300) temp0=8;temp1=(6330-f)*10/144; if(6033f)&(f=6186) temp0=9;temp1=(6186-f)*10/153; else temp0=0;temp1=0; disdata20=temp0+0x