溫濕度傳感器系統(tǒng)的原理和設(shè)計優(yōu)秀畢業(yè)論文

1、 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）檔案 存檔編號： 武漢大學畢業(yè)論文（設(shè)計）檔案題 目： 系 別： 專 業(yè)： 年 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 武漢大學教務(wù)處印制年 月 日目 錄第1章 緒論 1.1 緒論 1.2溫度系統(tǒng)的組成 1.3單片機的發(fā)展 1.4傳感器的發(fā)展第2章 系統(tǒng)的組成 2.1 傳感器DHT11介紹 2.2 單片機STC89C52介紹 2.3液晶1602介紹 2.4接口電路第3章 硬件電路設(shè)計 第4章 程序設(shè)計第5章 附錄 第一章 緒論 1.1畢業(yè)論文（設(shè)計）題目的來源 傳感器是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其應(yīng)用廣泛，從家用電器到工業(yè)設(shè)備，道路交通，無處不體現(xiàn)著傳感器的方便，

2、快捷為人類提供了極大的便利。不管是在生活之中還是在地球軌外圍的衛(wèi)星軌道上，我們時刻都在享受著天氣預(yù)報給我們帶來的樂趣。在各行各業(yè)之中。溫度是一個重要的指標，他展現(xiàn)著某個環(huán)境是否在安全范圍之類，一旦溫度異常將會給人類的社會活動工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大不利因素。所以時時刻刻對溫度進行監(jiān)控是必要的安全措施。作為一對雙胞胎濕度也無時不刻的影響這我們的一切：小到穿衣防寒因此了解我們所處環(huán)境的濕度對我們生活大有益處。 在21世紀，傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)、通信技術(shù)并成為當今現(xiàn)代信息技術(shù)。三者分工合作：傳感器相當于人的感官器官，將所有搜集到的周圍規(guī)定的被測量目標的變化；通信技術(shù)則相當于人的神經(jīng)負責將傳感器搜集到的數(shù)

3、據(jù)信息傳遞給大腦計算機：計算機則負責一切數(shù)據(jù)的處理并作出判斷。 所以利用傳感器可以準確的測量我們所需要的信息。作為和我們最為密切的一對參數(shù)溫度和濕度的測量是不可或缺的。測量部分顯示部分1.2 溫濕度測量系統(tǒng)的組成 控制部分 溫濕度測量系統(tǒng)由控制部分、測量部分和顯示部分組成?？刂撇糠植捎脝纹瑱CSTC89C52；測量部分采用集A/D轉(zhuǎn)換功能、溫度測量、濕度測量集于一體的DHT11傳感器；顯示部分采用液晶屏1602。 1.3 單片機發(fā)展 1.4傳感器的發(fā)展和介紹第二章 系統(tǒng)的組成 在第一章中我們已經(jīng)介紹該系統(tǒng)由控制部分、測量部分和顯示部分組成?，F(xiàn)在我們來分系統(tǒng)介紹。2.1 單片機89C52 此系統(tǒng)采

4、用常用的STC89C52單片機STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(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，功能強大的AT89C52單片機可提供許多較復雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 STC89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以

5、在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。STC89C52是51系列單片機的一個型號，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。 可以直接替換，只是 內(nèi)部多了一個 EEPROM 空間，可以 串口下載程序，指令執(zhí)行速度快一倍。 51系列單片機介紹主要功能特性u 兼容MCS51指令系統(tǒng)u 8k可反復擦寫(>1000次）Flash ROM u 32個雙向I/O口 ? 256x8bit內(nèi)部RAM u 3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 ? 時鐘頻率0-24MHz u 2個串行中斷 u 可編程UART串行通道 u 2個

6、外部中斷源 u 共8個中斷源 u 2個讀寫中斷口線 u 3級加密位 u 低功耗空閑和掉電模式 u 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 8051單片機的引腳功能 MCS-51系列單片機一般采用40個引腳，雙列直插式封裝，用HMOS工藝制造，其外部引腳排列如圖所示。其中，各引腳的功能為： (a)DIP引腳圖 (b) 邏輯符號 8051單片機的引腳介紹 主電源引腳： Vcc（40腳）：接5V電源正端 Vss（20腳）：接5V電源地端一般Vcc和Vss間應(yīng)接高頻去耦電容和低頻濾波電容。 外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1（19腳）：接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片

7、內(nèi)振蕩器OSC。當采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。XTAL2（18腳）：接外部晶振的另一個引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和內(nèi)部時鐘電路的輸入端。當采用外部振蕩器時，此腳接外部振蕩器的輸出端。 控制信號線RST/VPD（9腳）：復位信號輸入端，復位/掉電時內(nèi)部RAM的備用電源輸入端ALE/ （30腳）：地址鎖存允許/編程脈沖輸入。用ALE鎖存從P0口輸出的低8位地址；在對片內(nèi)EPROM編程時，編程脈沖由此輸入。 （29腳）：外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。 /VPP（31腳）：訪問外部存儲器允許/編程電壓輸入。EA為高電平時，訪問內(nèi)部存儲器；低電平時，訪問外部存儲器。對片內(nèi)EPROM編

8、程時，此腳接21V編程電壓。 多功能I/O口引腳8051單片機設(shè)有4個雙向I/O口（P0、P1、P2、P3），每一組I/O口線都可以獨立地用作輸入或輸出口，其中： 1. P0口為（3239腳）雙向口（三態(tài)），可作為輸入/輸出口，可驅(qū)動8個LSTTL門電路。實際應(yīng)用中常作為分時使用的地址/數(shù)據(jù)總線口，對外部程序或數(shù)據(jù)存儲器尋址時低8位地址與數(shù)據(jù)總線分時使用P0口：先送低8位地址信號到P0口，由地址鎖存信號ALE的下降沿將地址信號鎖存到地址鎖存器后，再作為數(shù)據(jù)總線的口線對數(shù)據(jù)進行輸入或輸出。 2. P1口（18腳）準雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動4個LSTTL門電路。用作輸入線時，口鎖存器必須由單片機先寫

9、入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出線。 3. P2口（2128）準雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動4個LSTTL門電路。可作為輸入/輸出口，實際應(yīng)用中一般作為地址總線的高8位，與P0口一起組成16位地址總線，用于對外部存儲器的接口電路進行尋址。 4. P3口（1017腳）準雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動4個LSTTL門電路。雙功能口，作為第一功能使用時，與P1口一樣；作為第二功能使用時，每一位都有特定用途，其特殊用途如表所示：端口引腳第二功能注 釋P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT0外中斷請求0P3.3/INT1外中斷請求1P3.4T0定時/計數(shù)器0外部計數(shù)信號輸入P

10、3.5T1定時/計數(shù)器1外部計數(shù)信號輸入P3.6/WR外部RAM寫選通信號輸出P3.7/RD外部RAM讀選通信號輸出2.2 DHT11介紹DHT11特點u 相對濕度和溫度測量u 全部校準，數(shù)字輸出 u 卓越的長期穩(wěn)定性 u 無需額外部件u 超長的信號傳輸距離 u 超低能耗u 4 引腳安裝u 完全互換 DHT11產(chǎn)品概述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)、

11、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。 其中電源引腳的供電電壓為 3.5-5.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。 DHT11典型應(yīng)用電路如圖所示，其連接電路簡單，只需要占用

12、控制器一個I/O口即可完成上下位的連接。建議連接線長度短于20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，圖 DHT11典型應(yīng)用電路 DHT112.3 液晶1602介紹1602液晶簡介1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的 比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，此設(shè)計采用的是帶背光16腳，兩者尺寸差別如下圖所示：1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm2.4接口

13、電路本設(shè)計采用USB接口供電，電源電壓5V。同時，USB接口通過內(nèi)含PL2303芯片的轉(zhuǎn)換電路對單片機進行程序編寫。其電路原理如圖所示：第三章 硬件電路設(shè)計3.1單片機電路 通過K2、K3、K4、K5為4個調(diào)節(jié)按鍵分別用來調(diào)節(jié)溫度和濕度的上限和下線。其中K2為溫度上限增加，K3為溫度上限減小，K4為濕度上限增加，K5為濕度上限減小。3.2傳感器接線 DHT11的連線 DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式，即單個數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成。一次通訊時間最大3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。 數(shù)據(jù)格式

14、如表：表 DHT11數(shù)據(jù)格式 配用EEPROM芯片AT24C04，使存儲的溫度上下限和濕度上下限可以掉電永久保存。溫濕度閾值存儲在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通過K2K5按鍵調(diào)節(jié)并保存。3.3顯示部分 1602接線圖引腳功能1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極 第四章程序設(shè)計

15、 4.1 main.c主程序編寫#include <reg52.h>#include "1602.h"#include "dht.h"#include "2402.h"(2) 管腳定義sbit Led_qushi=P16; /去濕燈sbit Led_jiangwen=P15;/降溫燈sbit Led_shengwen=P14;/升溫燈sbit Key_TH1 = P32;sbit Key_TH2 = P33;sbit Key_HH1 = P34;sbit Key_HH2 = P35;(3) 常量、變量定義/定義標識vola

16、tile bit FlagStartRH = 0; /開始溫濕度轉(zhuǎn)換標志volatile bit FlagKeyPress = 0; /有鍵按下/定義溫濕度傳感器用外部變量extern U8 U8FLAG,k;extern U8 U8count,U8temp;extern U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;extern U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp;extern U8 U8checkdata_temp

17、;extern U8 U8comdata;extern U8 count, count_r;U16 temp;S16 temperature, humidity;S16 idata TH, HH; /溫度上限和濕度上限char * pSave;U8 keyvalue, keyTH1, keyTH2, keyHH1, keyHH2;U16 RHCounter;(4) 各子程序/數(shù)據(jù)初始化void Data_Init() RHCounter = 0; Led_qushi = 1; Led_jiangwen = 1; Led_shengwen = 1; TH = 40; HH = 85; keyva

18、lue = 0; keyTH1 = 1; keyTH2 = 1; keyHH1 = 1; keyHH2 = 1;/定時器0初始化void Timer0_Init()ET0 = 1; /允許定時器0中斷TMOD = 1; /定時器工作方式選擇TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; /定時器賦予初值TR0 = 1; /啟動定時器/定時器0中斷void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0TL0 = 0x06;TH0 = 0xf8; /定時器賦予初值/每2秒鐘啟動一次溫濕度轉(zhuǎn)換 RHCounter +; if (RHCounter >= 1000)

19、 FlagStartRH = 1; RHCounter = 0; /存入設(shè)定值、void Save_Setting() pSave = (char *)&TH; /地址低位對應(yīng)低8位，高位對應(yīng)高8位 wrteeprom(0, *pSave); /存溫度上限值TH低8位 DELAY(500); pSave +; wrteeprom(1, *pSave); /存溫度上限值TH高8位 DELAY(500); pSave = (char *)&HH; wrteeprom(2, *pSave); /存濕度上限值RH低8位 DELAY(500); pSave +; wrteeprom(3,

20、 *pSave); /存濕度上限值RH高8位 DELAY(500);/載入設(shè)定值、void Load_Setting() pSave = (char *)&TH; *pSave+ = rdeeprom(0); *pSave = rdeeprom(1); pSave = (char *)&HH; *pSave+ = rdeeprom(2); *pSave = rdeeprom(3); if (TH>99)|(TH<0) TH = 40; if (HH>99)|(HH<0) HH = 85;void KeyProcess(uint num) switch (

21、num) case 1: if (TH<99) TH+; L1602_char(1, 15, TH/10+48); L1602_char(1, 16, TH%10+48); break; case 2: if (TH>1) TH-; L1602_char(1, 15, TH/10+48); L1602_char(1, 16, TH%10+48); break; case 3: if (HH<99) HH+; L1602_char(2, 15, HH/10+48); L1602_char(2, 16, HH%10+48); break; case 4: if (HH>1)

22、 HH-; L1602_char(2, 15, HH/10+48); L1602_char(2, 16, HH%10+48); break; default: break; Save_Setting();(5) main()函數(shù)void main() U16 i, j, testnum; EA = 0;Timer0_Init(); /定時器0初始化 Data_Init();EA = 1;L1602_init();L1602_string(1,1," Welcome to T&H ");L1602_string(2,1," Control System! &

23、quot;);/延時for (i=0;i<1000;i+) for (j=0;j<1000;j+) ; /清屏L1602_string(1,1," ");L1602_string(2,1," "); L1602_string(1,1,"Tem: C TH:");L1602_string(2,1,"Hum: % HH:"); /載入溫度上限和濕度上限設(shè)定值Load_Setting();L1602_char(1, 15, TH/10+48);L1602_char(1, 16, TH%10+48);L1602_char(2, 15, HH/10+48);L1602_char(2, 16, HH%10+48);while(1) /溫濕度轉(zhuǎn)換標志檢查 if (FlagStartRH = 1) TR0 = 0; testnum = RH(); FlagStartRH