環(huán)境探測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、環(huán)境信息探測(cè)與控制系統(tǒng)黑龍江大學(xué)2012年電子設(shè)計(jì)大賽O 702012年6月14日目錄1摘要.3._.2關(guān)鍵詞33緒論34傳感器模塊功能介紹及程序設(shè)計(jì)3iblatanntannmba4.1 DS1302H寸鐘芯片44.1.1 DS1302簡(jiǎn)介44.1.2 DS1302各引腳的功能44.1.3 DS1302驅(qū)動(dòng)程序54.2 DHT1偈濕度模塊84.2.1 DHT11溫濕度模塊簡(jiǎn)介84.2.2 DHT11溫濕度模塊各引腳的功能94.2.3 DHT11溫濕度模塊驅(qū)動(dòng)程序94.3 BH1750光感模塊194.3.1 BH1750光感模塊簡(jiǎn)介194.3.2 BH1750#點(diǎn)194.4 LCD12864液

2、晶屏20.4.4.1 LCD12864簡(jiǎn)介214.4.2 LCD12864基本特性214.4.3 LCD12864引腳說(shuō)明225設(shè)計(jì)總結(jié)23附錄一系統(tǒng)流程圖._24_附錄二系統(tǒng)電路圖._._25.,附錄三原理方框圖與實(shí)物圖.26._.,.1摘要本系統(tǒng)是以ATmega16L單片機(jī)為主控制器，通過(guò)bh1750光感模塊，dht11溫濕度模塊，ds1302時(shí)鐘芯片，按鍵將光強(qiáng)，溫度，濕度，時(shí)間這些模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后傳入單片機(jī)中，再通過(guò)單片機(jī)將傳感器由入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再lcd12864液晶屏上顯示由來(lái)，通過(guò)，SYN6288語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。本系統(tǒng)可以對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行檢查和控制，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)互

3、動(dòng)。2關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，傳感器，溫度，濕度，光感強(qiáng)度。3緒論：環(huán)境信息探測(cè)與控制系統(tǒng)是集時(shí)間，周圍溫度、濕度、光感強(qiáng)度于一體的控制系統(tǒng)，節(jié)省了大量資源，將過(guò)去需要多個(gè)系統(tǒng)測(cè)量的數(shù)據(jù)集合為一體。本文重點(diǎn)介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，模塊原理及功能，以及模塊的使用方法及程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)控制靈活、可靠性高、系統(tǒng)維護(hù)方便是一款智能化程度更高，性能更完美的環(huán)境信息探測(cè)控制系統(tǒng)。4. 傳感器模塊功能介紹及程序設(shè)計(jì)4.1 DS1302時(shí)鐘芯片4.1.1 DS1302簡(jiǎn)介：DS1302是美國(guó)DALLA宓司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM采用SPI三線接口與CPU8行同步通信，并可采用突發(fā)

4、方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAhM據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖1所示及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。DS1302的外部引腳分配4.1.2 DS1302各引腳的功能：Vcc1:主電源；Vcc2:備份電源。當(dāng)Vcc2>Vcc1+0.2V寸，

5、由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2VVcc1時(shí)，由Vcc1向DS130秋電SCLK串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出;I/O:三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線；CE輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能:第一，CEF始控制字訪問(wèn)移位寄存器的控制邏輯;其次，C求供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā６∶?g臥口fl'lDDS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)0x80 0x82 0x840x810x83 0x85 0x8E4.1.3 DS1302驅(qū)動(dòng)程序:寄存器宏定義#deii|neWR1TE_SECOWB科（fcfineWRITEADNUTE#defineWRITEJIOLTR/define

6、READ_SECONDdefineREAD_MINLJTEREAD-HOUR#defilieWRITEPROTECT位尋址寄存器定義sbitACC7=ACCA7;管腳定義shitSCLK=P3A57腳sbitDIO=P3A6;6腳sbitCE=P3A7;5腳DS1302時(shí)鐘信號(hào)"DS1302數(shù)據(jù)信號(hào)DS1302片選地址、數(shù)據(jù)發(fā)送子程序voidWritel302(unsignedcharaddndat)unsignedchari,temp;/CE引腳為低，數(shù)據(jù)傳送CE=0;中止有效節(jié)SCLK=0;CE=1;清零時(shí)鐘總線CE引腳為高，邏輯控制發(fā)送地址for(i=8;i>0;i)循環(huán)

7、8次移位(SCLK=0;temp=addr;DIO=(bit)(temp&0x01);addr»=1;SCLK=1;)每次傳輸?shù)妥钟乙埔晃话l(fā)送數(shù)據(jù)for(i=8;i>0;i-)(SCLK=0;temp=dat;DIO=(bit)(temp&0x01);dat»=1;SCLK=1;)CE=0;數(shù)據(jù)讀取子程序unsiguedcharReadl302(unsignedcharaddr)(unsignedcharLteinp,datl.dat2:CE=O;SCLK=O;:爰址for(i=8;i>0;i-)(SCLK=0;temp=addr;DIO=(bi

8、t)(teinp&0x01);節(jié)addr»=1;移一位SCLK=1;循環(huán)8次移位每次傳輸?shù)妥钟易x取數(shù)據(jù)for(i=8;i>0;i)ACC7-DIO;SCLK=1;ACCa-1;SCLK=0;CE=0;datl=ACC;dat2=(iatl/16;數(shù)據(jù)進(jìn)制轉(zhuǎn)換datl=datl%16;進(jìn)制datl=<latl+dat2*10;return(datl);十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十初始化DS1302voidInitial(void)(Writel302(WRITEPROTECT,0X00);禁止寫保秒位初始Writel3O2(WRITESECOND,0x56);Writel3O2(W

9、RITEMINUTE,0x34);分鐘初始化Writel3O2(WRITEHOCR,Oxl2);II小時(shí)初始化Wiitel3O2(WRITEPROTECT*宣80);/允許寫保護(hù)4.2 DHT11溫濕度模塊4.2.1 DHT11溫濕度模塊簡(jiǎn)介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)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)DHT11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(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這

10、些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)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(chǎng)合的最佳選則。aiibal&scnVDDVDDI5KPinMCU-DHT114PmGND典型應(yīng)用電路4.2.2 DHT11溫濕度模塊各引腳的功能：1:接VDD供電3-5.5VDC2:接IO口，串行數(shù)據(jù)，單總線。3:NC空腳，懸空。4:接GND接地或電源負(fù)極。4.2.3DHT11溫濕度模塊驅(qū)動(dòng)程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>/* defined for unsigned無(wú)符號(hào)8位整型

11、變量*/* defined for signed有符號(hào)8位整型變量*/* defined for unsigned無(wú)符號(hào)16位整型變量*/* defined for signed有符號(hào)16位整型變量*/typedefunsignedcharU8;8-bitsintegervariabletypedefsignedcharS8;8-bitsintegervariabletypedefunsignedintU16;16-bitsintegervariabletypedefsignedintS16;16-bitsintegervariabletypedefunsignedlongU32;/*defi

12、nedforunsigned32-bitsintegervariable無(wú)符號(hào)32位整型變量*/typedefsignedlongS32;/*definedforsigned32-bitsintegervariable有符號(hào)32位整型變量*/typedeffloatF32;/*singleprecisionfloatingpointvariable(32bits)單精度浮點(diǎn)數(shù)(32位長(zhǎng)度)*/typedefdoubleF64;/*doubleprecisionfloatingpointvariable(64bits)雙精度浮點(diǎn)數(shù)(64位長(zhǎng)度)*/#defineucharunsignedchar

13、#defineuintunsignedint#defineData_0_time4sbitP2_0=P2八。;U8U8FLAG,k;U8U8count,U8temp;U8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8 U8comdata;U8outdata5;/定義發(fā)送的字節(jié)數(shù)U8indata5;U8count,count_r=0;U8str5=&quo

14、t;RS232"U16U16temp1,U16temp2;SendData(U8*a)outdata0=a0;outdata1=a1;outdata2=a2;outdata3=a3;outdata4=a4;count=1;SBUF=outdata0;voidDelay(U16j)U8i;for(;j>0;j-)for(i=0;i<27;i+);voidDelay_10us(void)U8i;voidCOM(void)U8i;for(i=0;i<8;i+)U8FLAG=2;while(!P2_0)&&U8FLAG+);Delay_10us();Dela

15、y_10us();Delay_10us();U8temp=0;if(P2_0)U8temp=1;U8FLAG=2;while(P2_0)&&U8FLAG+);/超時(shí)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(guò)預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為1U8comdata<<=1;U8comdata|=U8temp;/0/rof/濕度讀取子程序/以下變量均為全局變量/溫度高8位=U8T_data_H/溫度低8位=U8T_data_L/濕度高8位=U8RH_data_H/濕度低8位=U8RH_data_L/校驗(yàn)8位=U8checkdata/調(diào)

16、用相關(guān)子程序如下/Delay();,Delay_10us();,COM();/void RH(void)/主機(jī)拉低18msP2_0=0;Delay(180);P2_0=1;/總線由上拉電阻拉高主機(jī)延時(shí)20usDelay_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(hào)P2_0=1;/判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào)如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行if(!P2_0)/T!U8FLAG=2;/判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束while(!P2_0)&&U8FLAG+);U8FLAG=2;/判斷從機(jī)是

17、否發(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_temp+U8RH_da

18、ta_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/串口發(fā)/main()功能描述:AT89C5111.0592MHz/送溫濕度數(shù)據(jù),波特率9600/voidmain()U8i,j;/ucharstr6="RS232"/*系統(tǒng)初始化*/TMOD=0x20;/定時(shí)

19、器T1使用工作方式2TH1=253;/設(shè)置初值TL1=253;TR1=1;/開(kāi)始計(jì)時(shí)ES = 1;EA = 1;/TI = 0;RI = 0;SendData(str) ; /Delay(1); /SCON=0x50;/工作方式1，波特率9600bps，允許接收打開(kāi)所以中斷發(fā)送到串口延時(shí)100US（12M晶振）while(1)/調(diào)用溫濕度讀取子程序RH();/串口顯示程序/str0=U8RH_data_H;str1=U8RH_data_L;str2=U8T_data_H;str3=U8T_data_L;str4=U8checkdata;SendData(str);/發(fā)送到串口/讀取模塊數(shù)據(jù)周期

20、不易小于2SDelay(20000);/elihw/mainvoidRSINTR()interrupt4using2U8InPut3;if(TI=1)/發(fā)送中斷TI=0;if(count!=5)/發(fā)送完5位數(shù)據(jù)SBUF=outdatacount;count+;if(RI=1)/接收中斷InPut3=SBUF;indatacount_r=InPut3;count_r+;RI=0;if(count_r=5)/接收完4位數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)接收完畢處理。count_r=0;str0=indata0;str1=indata1;str2=indata2;str3=indata3;str4=indata4;P0=0

21、;4.3BH1750光感模塊4.3.1 BH1750光感模塊簡(jiǎn)介BH1750FVI是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測(cè)較大范圍的光強(qiáng)度變化。4.3.2 BH1750特點(diǎn)1 .支持I2CBUS接口（f/sModeSupport）。2 .接近視覺(jué)靈敏度的光譜靈敏度特性（峰值靈敏度波長(zhǎng)典型值:560nm）。3 .輸出對(duì)應(yīng)亮度的數(shù)字值。4 .對(duì)應(yīng)廣泛的輸入光范圍（相當(dāng)于1-65535lx）。5 .通過(guò)降低功率功能，實(shí)現(xiàn)低電流化。6 .通過(guò)50Hz/60Hz除光噪音功能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的測(cè)定7 .

22、支持1.8V邏輯輸入接口。8 .無(wú)需其他外部件。9 .光源依賴性弱（白熾燈，熒光燈，鹵素?zé)?，白光LED,日光燈）10 .有兩種可選的I2Cslave地址。11 .可調(diào)的測(cè)量結(jié)果影響較大的因素為光入口大小。12 .使用這種功能能計(jì)算1.1lx到100000lx馬克斯/分鐘的范圍。13 .最小誤差變動(dòng)在士20%14 .受紅外線影響很小。GND4.4LCD12864液晶屏4.4.1 LCD12864簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128X64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)1

23、6*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示8X4行16X16點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。LCD12S61LCDL?864LCD128*64二王3NOEEQingLS?畬孤山9 L 名 二 一 國(guó) 二ErI魚(yú) 二 FHd Is目 fIrlllsl K -EI1 廣 二Igl 上 l£l 小 l£l 寸 mE1|vccLCD12864液晶4.4.2 LCD12864基本特性低電源電壓(VDD:+3.0-+5.5V)顯示分辨率：128X64點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)16X16點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)內(nèi)置128個(gè)16X8點(diǎn)陣字符2MHZ時(shí)鐘頻率顯示方式：STN半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS視角方向：6點(diǎn)背光方式：側(cè)部高亮白色LED功耗僅為普通LED的1/51/10通訊方式：串行、并口可