基于單片機(jī)的溫濕度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(新)

1、 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求：（一） 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：1. 熟悉掌握AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 2. 熟練掌握溫濕度傳感器SHT11的主要特性及測溫原理 3. 熟練掌握用LCD1602液晶顯示屏的工作原理 4.系統(tǒng)各個(gè)功能模塊硬件電路的設(shè)計(jì)； 5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；6.系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能 7.能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。8.通過采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以及提示音等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)的控制方案。) （二）要求設(shè)計(jì)

2、一個(gè)基于單片機(jī)的溫濕度自動控制系統(tǒng)，具體要求如下：1 具有溫濕度采集功能；2 對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理并能夠顯示；3 當(dāng)溫度或適度高于（低于）設(shè)定值時(shí)能夠自動調(diào)節(jié)；4 超限報(bào)警電路，當(dāng)環(huán)境溫度或濕度高于（低于）極限值時(shí)，系統(tǒng)能夠發(fā)出聲光報(bào)警，提示工作人員進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急處理；5 自動斷電功能，當(dāng)環(huán)境溫度或濕度高于（低于）極限值時(shí)，系統(tǒng)能夠自動切斷電源；6 當(dāng)檢測電路電壓低即供電不足時(shí)，電路發(fā)出報(bào)警，提示工作人員對檢測電路電源進(jìn)行更換；7基本要求度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對采集的溫濕度值進(jìn)行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能檢測；8 實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警，并啟動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)

3、溫室的目的；9 現(xiàn)場檢測設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力；要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)： 測溫范圍： 0。C -60。C 測溫精度：+0.5。C 測濕范圍：0-100%RH 測濕精度：+2.5%RH10.要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。二、主要參考資料：1林國漢.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.微計(jì)算機(jī)信息，2009（25）: 21242易順明.基于單片機(jī)的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代電子技術(shù),2011 (7):7153張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社2008.121064 Atmel. Atmel 89C51 Microcontrollers H

4、ardware Manual,2010. 3598 5陳桂友,柴遠(yuǎn)斌.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.10886熊詩波.機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)M.4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008. 60102 7張新榮.基于單片機(jī)的多路溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2010（7）:1321 目 錄摘 要11 引言11.1本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容12 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)22.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則22.3系統(tǒng)的組成和工作原理33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.2傳感器的設(shè)計(jì)83.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì)103.4 光聲報(bào)警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)124 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)144.1初始

5、化模塊154.2溫濕度檢測模塊154.3 溫濕度判斷控制模塊154.4 1602液晶顯示模塊164.5報(bào)警模塊164.6 系統(tǒng)整體軟件程序16總 結(jié)22謝 辭23基于單片機(jī)的溫濕度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，對于蔬菜大棚來說，最重要的一個(gè)管理因素是溫濕度控制。溫濕度太低，蔬菜就會被凍死或則停止生長，所以要將溫濕度始終控制在適合蔬菜生長的范圍內(nèi)。傳統(tǒng)的溫度控制是在溫室大棚內(nèi)部懸掛溫度計(jì)，工人依據(jù)讀取的溫度值來調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度。如果僅靠人工控制既耗人力，又容易發(fā)生差錯(cuò)?，F(xiàn)在，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的提高，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局性。為此，在

6、現(xiàn)代化的蔬菜大棚管理中通常有溫濕度自動控制系統(tǒng)，以控制蔬菜大棚溫濕度適應(yīng)生產(chǎn)需要。 本文利用89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫室大棚的溫濕度檢測控制系統(tǒng)，對濕室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行檢測控制并實(shí)時(shí)顯示。其中溫濕度傳感器采用AM2301數(shù)字溫濕度傳感器，通過89C51單片機(jī)的處理把溫濕度值顯示在1602液晶上。并實(shí)時(shí)判斷溫濕度值是否滿足設(shè)定的溫濕度范圍，若超出設(shè)定范圍，通過89C51啟動溫濕度控制系統(tǒng)，達(dá)到恒溫恒濕的目的。 關(guān)鍵詞 89C51單片機(jī) AM2301傳感器 1602液晶 控制系統(tǒng) The design of temperature and humidity measurement and contr

7、ol system based on single-chip microcomputerABSTRACTWith the popularization of trellis technology, greenhouse trellis an ever-growing number, for vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. Temperature is too low, the vegetables will

8、freeze to death or stop growing, so will always control temperature and humidity in a suitable vegetable growth range. Traditional temperature control is in greenhouse trellis internal hanging a thermometer, workers according to regulate the temperature reading the temperature inside the shelter. If

9、 only by artificial control both consumption manpower, and easy to place regular orders. Now, with the improvement of agricultural industry scale, for larger quantity of trellis, traditional temperature control measures will show great bureau sex. Therefore, in modern vegetable shed management zhong

10、tong often temperature and humidity automatic control system, in order to control the temperature and humidity, adapt to the trellis vegetable production needs. In this paper, using 89C51 MCU to design a greenhouse temperature and humidity measurement and control system. Detection and control the in

11、door temperature and humidity and real-time display. The temperature and humidity sensor using AM2301digital temperature and humidity sensor, The temperature and humidity are displayed in the 1602 LCD through the 89 C51 single chip computer processing. And the real-time temperature and humidity valu

12、e judgment whether meet the set the humidity and temperature of the range. If it exceeds the setting range, through the 89C51 start the temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. KEY WORDS 89C51MCU AM2301 sensor 1602LCD control system1 引言1.1

13、 課題背景植物的生長都是在一定的環(huán)境中進(jìn)行的，其在生長過程中受到環(huán)境中各種因素的影響，其中對植物生長影響最大的是環(huán)境中的溫度和濕度。環(huán)境中晝夜的溫度和濕度變化大，其對植物生長極為不利。因此必須對環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測和控制，使其適合植物的生長，提高其產(chǎn)量和質(zhì)量。本系統(tǒng)就是利用價(jià)格便宜的一般電子器件來設(shè)計(jì)一個(gè)參數(shù)精度高，控制操作方便，性價(jià)比高的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)的溫室大棚溫濕度測控系統(tǒng)1.2立題的目的和意義環(huán)境的監(jiān)測與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)用的場合不同監(jiān)測對象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬別。在實(shí)際生活中此類系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個(gè)重要的

14、顯示和分析指標(biāo)，必須定期抽樣檢查室溫環(huán)境溫度和濕度，以便采取相應(yīng)的措施。89C51單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度檢測控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。使用89C51單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動檢測與控制，而且89C51單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性價(jià)比高。使用89C51型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度檢測控制系統(tǒng)，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度上下限范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面也是如此。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境。1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)

15、狀和發(fā)展趨勢目前國外大棚業(yè)正致力于高科技發(fā)展，遙測技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用于大棚的管理和控制中。為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必須有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對不同種類植被生長的各個(gè)時(shí)期所需的溫度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。溫濕度控制對于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的實(shí)際意義，它代表了一類自動控制的方法，而且其應(yīng)用十分廣泛。近幾年各國溫度控制技術(shù)提出建立大棚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，朝著網(wǎng)絡(luò)化，大眾化，大規(guī)模，無人化的方向發(fā)展的思路也更加完善和成熟。采用高性能的控制芯片89C51，高精度數(shù)字溫濕度傳感器AM2301，向模塊化、高速化、智能化的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靠近。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無

16、疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境,符合植物的生活環(huán)境要求，具有良好的發(fā)展前景。 1.4本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是：1.4.1人性化的設(shè)計(jì)。根據(jù)植物的生活需求，把溫濕度值控制在一定的范圍內(nèi)。1.4.2 能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。1.4.3通過采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以及提示音等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)的控制方案。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的設(shè)計(jì)功能是：2.1.1 實(shí)現(xiàn)對溫室大棚溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對采集的溫濕度值進(jìn)行循環(huán)檢測、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕

17、度的智能檢測。2.1.2 實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警，并啟動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的目的。2.1.3 現(xiàn)場檢測設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)： 測溫范圍： 0。C -60。C 測溫精度：+0.5。C 測濕范圍：0-100%RH 測濕精度：+2.5%RH2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。2.2.1可靠性高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施

18、；進(jìn)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。2.2.2操作維護(hù)方便在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對操作人員專用知識的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能減少人機(jī)交換接口，多采用操作內(nèi)置或簡化的方法。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場故障自動診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進(jìn)行定位，以便進(jìn)行維修。2.2.3性價(jià)比單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢在于高性能價(jià)格比。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，再設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能使用軟件功能取代硬件功能等。2.

19、3系統(tǒng)的組成和工作原理2.3.1系統(tǒng)的組成以單片機(jī)為控制核心，采用溫濕度測量，通信技術(shù)，控制技術(shù)等技術(shù)，以溫濕度傳感器作為測量元件，構(gòu)成智能溫濕度測量控制系統(tǒng)?？煞譃闇貪穸葴y量電路，顯示電路，聲光報(bào)警電路，溫濕度控制電路，見圖2.1選用的主要器件有：AT89C51，溫濕度傳感器AM2301，1602LCD顯示模塊，降溫裝置風(fēng)扇，升溫裝置加熱器，増濕裝置噴霧器，除潮裝置除潮器，紅綠LED燈，報(bào)警裝置蜂鳴器等12。圖1系統(tǒng)的組成2.3.2系統(tǒng)的工作原理本系統(tǒng)以單片機(jī)Atmel89C51為核心，數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示、報(bào)警都要通過單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集通過單總線的智能數(shù)字溫濕度傳感器AM2301完成；通過單

20、片機(jī)把采集的數(shù)據(jù)顯示在1602LCD上；當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出給定范圍時(shí)，有蜂鳴器實(shí)時(shí)報(bào)警，并顯示紅燈提示，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。在整個(gè)系統(tǒng)中采用了AM2301單總線技術(shù)，單片機(jī)采用C語言編程。·溫室溫濕度控制系統(tǒng)是以89C51單片機(jī)作為中央控制裝置，風(fēng)扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備等· 89C51作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。· 風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。· 加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。· 噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。· 排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。· 雙色燈，報(bào)警模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能

21、。如果當(dāng)前的溫度超過用戶設(shè)定的界限值時(shí)系統(tǒng)將自動警，雙色燈在單片機(jī)的控制下有規(guī)律的切換，同時(shí)報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)工作流程圖見圖2圖2系統(tǒng)的工作原理圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)根據(jù)總體功能和性價(jià)比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用MCS-51系列的89C51為主機(jī)，滿足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲擴(kuò)展。3.1.1 AT89C51單片機(jī)MCS-51系列單片機(jī)主要包括基本型產(chǎn)品8031/8051/8751(對應(yīng)的低功耗型80C31/80C51/87C5

22、1和增強(qiáng)型產(chǎn)品8032/8052/8752。雖然他們是8位的單片機(jī)，但是具有品種全、兼容性強(qiáng)性能價(jià)格比高等特點(diǎn)且軟硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)資料豐富齊全，已為我國廣大工程技術(shù)人員所熟悉和掌握。在20世紀(jì)80年代和90年代，MCS-51系列單片機(jī)是在我國應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型之一。中央微處理器 AT89C51： AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了

23、通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RA

24、M的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式。AT89S51單片機(jī)綜合了微型處理器的基本功能。按照實(shí)際需要，同時(shí)也考慮到設(shè)計(jì)成本與整個(gè)系統(tǒng)的精巧性，所以在本系統(tǒng)中就選用價(jià)格較低、工作穩(wěn)定的AT89C51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制器3。圖3 AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖圖4 AT89C51 單片機(jī)的片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu)3.1.2 AT89C51引腳簡單介紹總線型 非總線型I圖5 89C51的引腳封裝40個(gè)引腳按其功能可分為如下3類：電源及時(shí)鐘引腳VCC、VSS；XTAL1、XTAL2?？刂埔_PSEN、ALE/PROG、EA/VPP、RS

25、T。I/O口引腳P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口的外部引腳4。3.1.3 時(shí)鐘電路AT89C51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘信號為準(zhǔn)，有條不紊、一拍一拍地工作。因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成震蕩的高增益反相放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自己振蕩器。外部時(shí)鐘方式時(shí)外部時(shí)鐘電源直接接到XTAL1端，XTAL2端懸空。圖6時(shí)鐘電路3.1.4 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給AT89C51的復(fù)位引腳RST加上大雨2個(gè)機(jī)器

26、周期（即24個(gè)時(shí)鐘震蕩周期）的高電平就可使AT89C51復(fù)位。復(fù)位電路通常采用上自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路給電容C充電加至RST引腳一個(gè)短的高電平信號，次信號隨著VCC對電容C的充電過程而逐漸回落，即RST引腳上的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容C的充電時(shí)間。因此為保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，EST引腳上的高電平必須維持足夠長的時(shí)間。按鍵手動復(fù)位有電平和脈沖兩種形式5。圖7復(fù)位電路3.2傳感器的設(shè)計(jì)3.2.1傳感器的基本特性傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的

27、特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。傳感器的動態(tài)特性： 所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示6。3.2.2 AM2301數(shù)字溫濕度傳感器 圖8 數(shù)字溫濕度傳感器（1）AM2301產(chǎn)品概述AM2301數(shù)字溫濕度傳感器是一款含

28、有已校準(zhǔn)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的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)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(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)AM2301傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)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(zhǔn)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(dá)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

29、接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。（2）產(chǎn)品亮點(diǎn)超低能耗、傳輸距離遠(yuǎn)、全部自動化校準(zhǔn)、采用電容式濕敏元件、完全互換、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字單總線輸出、卓越的長期穩(wěn)定性、采用高精度測溫元件。（3）單總線接口定義圖10 AM2301引腳引腳說明（VDD SDA GND）：AM2301的供電電壓范圍為 3.5V - 5.5V,建議供電電壓為 5V。數(shù)據(jù)線 SDA 引腳為三態(tài)結(jié)構(gòu)，用于讀/寫傳感器數(shù)據(jù)。詳細(xì)見單總線的通信協(xié)議說明。（4）接口說明 建議連接線長度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。 圖10 AM2301典型接口電路3.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì)3.3.1液晶簡介1

30、602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊 它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?所以他不能顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶8。 圖11 1602實(shí)物圖16

31、02LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)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)mm圖12 1602LCD引腳圖引腳功能說明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令

32、寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.3.2液晶顯示原理讀寫操作時(shí)序如圖13和圖14所示：圖13 讀操作時(shí)序圖14 寫操作時(shí)序3.4 光聲報(bào)警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1光聲報(bào)警系統(tǒng)本系統(tǒng)采用紅綠LED燈作為光報(bào)警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)

33、場始終綠燈顯示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場轉(zhuǎn)化為紅燈報(bào)警提示；本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為聲報(bào)警提示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場沒有蜂鳴器報(bào)警提示；當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場蜂鳴器報(bào)警提示9。如圖 15圖15 光聲報(bào)警系統(tǒng)電路圖3.4.2溫濕度控制系統(tǒng)本系統(tǒng)溫濕度控制系統(tǒng)主要組成有：風(fēng)扇、加熱器 、噴霧器、除潮器。當(dāng)系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，系統(tǒng)啟動溫濕度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕的目的。· 風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。· 加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。· 噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。· 排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕

34、工作。圖16 溫濕度控制系統(tǒng)電路4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包過：系統(tǒng)初始化模塊，溫濕度檢測模塊，1602LCD顯示模塊，報(bào)警模塊，溫濕度判斷控制模塊。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖17圖17 系統(tǒng)流程圖4.1初始化模塊系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容：4.1.1 單片機(jī)初始化以及各種引腳定義。4.1.2 1602液晶初始化及工作方式。4.1.3 系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4.2溫濕度檢測模塊溫濕度檢測模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成溫度和濕度的測量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。數(shù)字式溫濕度傳感器AM23

35、01直接把檢測到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī)，在經(jīng)過單片機(jī)的處理，把溫濕度值顯示在1602液晶上。溫濕度傳感器的精確度值直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的檢測與控制，所以本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301采集溫室內(nèi)的溫濕度10。4.3 溫濕度判斷控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對當(dāng)前溫室內(nèi)的實(shí)際溫濕度與給定的溫濕度范圍進(jìn)行比較，先進(jìn)行判斷，然后再進(jìn)行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進(jìn)行什么工作的。如溫度高于上限時(shí)需要降溫，低于下限時(shí)需要升溫，如濕度高于上限時(shí)需要降濕，低于下限時(shí)需要増濕，同時(shí)還要啟動警報(bào)等等。溫濕度判斷控制部分的程序整體思路如圖18圖18 溫濕度判

36、斷控制程序整體思路4.4 1602液晶顯示模塊本系統(tǒng)采用1602液晶顯示溫濕度值，當(dāng)系統(tǒng)剛開始上電時(shí)1602液晶不顯示任何數(shù)據(jù)，等待AM2301的監(jiān)測數(shù)據(jù)，雙行顯示在1602液晶上。第一行顯示：Temperature:-。C，第二行顯示：Humidity: -%4.5報(bào)警模塊報(bào)警模塊具備兩項(xiàng)功能，即為報(bào)警燈和聲音報(bào)警。報(bào)警燈模塊是完成LED有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，以便從視覺上提醒用戶。LED是由單片機(jī)控制2個(gè)雙色LED燈組成的，其轉(zhuǎn)換規(guī)律為：1 系統(tǒng)溫濕度值在給定的范圍時(shí)，綠色LED亮。2 系統(tǒng)溫濕度值超出給定的范圍時(shí)，紅色LED亮。在LED燈轉(zhuǎn)換的同時(shí)，聲音報(bào)警也會同時(shí)啟動，可采用延時(shí)的方式來延長聲音

37、報(bào)警的聲音。警報(bào)燈由2個(gè)雙色的LED燈組成，一共需要2根數(shù)據(jù)線，使用單片機(jī)控制。要實(shí)現(xiàn)的功能是使2個(gè)雙色LED燈有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，當(dāng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采樣，并判斷出當(dāng)前溫濕度與給定溫濕度之間的差異，如果當(dāng)前溫濕度低于用戶給定的下限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過低，系統(tǒng)自動啟動紅色警報(bào)燈，同時(shí)開始加溫増濕，直至加到所需溫濕度值時(shí)警報(bào)燈熄滅。反之，如果當(dāng)前溫濕度高于用戶設(shè)定的上限溫濕度值，則說明當(dāng)前溫濕度過高，系統(tǒng)也會自動啟動警報(bào)燈，同時(shí)開始降溫減濕，直至降到所需溫濕度值時(shí)警報(bào)燈熄滅。4.6 系統(tǒng)整體軟件程序本系統(tǒng)采用C語言編程，使用單片機(jī)編程軟件:Keil軟件11。#include<re

38、g52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuint hum,temp;/定義濕度、溫度（全局）uchar hum_h,hum_l,temp_h,temp_l,check;/濕度高、低8位，溫度高、低8位，校驗(yàn)位uchar num,num1, bai,shi,ge,bai1,shi1,ge1,cnt=0; /sbit dht=P10;sbit fine=P11;sbit hot=P12;sbit pwq=P13;sbit ccq=P14;sbit beef=P27;sbit redled=P26;sbit gree

39、dled=P25;sbit lcden=P34;sbit lcdrs=P35;uchar code table="Temperature:" ; uchar code table1="Humidity:"void write_com(uchar com);void write_data(uchar date);void delay_us(uint i);void delay(uint z);void dht_init();void interrupt_init();void lcd_int();uchar read_byte();void read_hu

40、m_temp();void zhuanhuan();void warm_control();void main()/主函數(shù)interrupt_init();lcd_int();delay(200); while(1) read_hum_temp();zhuanhuan();warm_control();delay(3000); /此處的時(shí)間不能小于3000，否則讀不出！/hum_h=hum_l=temp_h=temp_l=check=temp=hum=0; /*-延時(shí)（10us級）-*/void delay_us(uint i)while(i-); /*-延時(shí)（ms級）-*/void dela

41、y(uint z)uint i,j;for(i=z;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);/*-溫濕度初始化（準(zhǔn)備傳送數(shù)據(jù)）-*/void dht_init()/delay(1000); /延時(shí)一會，避開不穩(wěn)定區(qū)域dht=0; /拉低延時(shí)500微秒，發(fā)送開始信號delay_us(50);dht=1; /釋放總線，延時(shí)30微秒delay_us(4);while(!dht); /拉低等待while(dht); /拉高等待，即將傳送數(shù)據(jù)uchar read_byte()uchar n,byte=0,dat;for(n=0;n<8;n+) while(!dht);dela

42、y_us(4); /理論上28us<延時(shí)<70us,此處寫2-6都可以dat=0;if(dht) dat=1;while(dht);byte=(byte<<=1)|dat; /0return byte; /*-讀40位數(shù)據(jù)-*/void read_hum_temp()dht_init();hum_h=read_byte(); /讀濕度hum_l=read_byte();temp_h=read_byte(); /讀溫度temp_l=read_byte();check=read_byte(); /讀校驗(yàn)while(!dht); /等待低電平結(jié)束dht=1;/最后拉高總線vo

43、id zhuanhuan() /提取各位數(shù)字uchar a;a=hum_h+hum_l+temp_h+temp_l;if(a=check)/P1=temp_l;hum=temp=0;hum=(hum|hum_h)<<8)|hum_l;temp=(temp|temp_h)<<8)|temp_l; bai=temp/100;shi=temp%100/10;ge=temp%10;bai1=hum/100;shi1=hum%100/10;ge1=hum%10;else bai=shi=ge=bai1=shi1=ge1=0; /*-中斷初始化-*/void interrupt_init()TMOD=0X01; TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;