溫濕度傳感器-課程設(shè)計

word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案等級:XX工程學(xué)院課程設(shè)計課程名稱單片機原理與應(yīng)用課題名稱環(huán)境溫、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)自動化班級1191學(xué)號20XX指導(dǎo)教師李曉秀王迎旭2021年12月12日精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案XX工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱單片機原理與應(yīng)用課題環(huán)境溫、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級自動化學(xué)生XX學(xué)號2021指導(dǎo)教師李曉秀審批任務(wù)書下達日期2021年12月1日任務(wù)完成日期2021年12月13日精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案主要設(shè)計條件設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容：本課題要求以單片機為核心，采用溫濕度傳感器DHT11設(shè)計一個對環(huán)境溫度濕度的檢測系統(tǒng)，要求用按鍵控制系統(tǒng)選擇分別對溫度或濕度的測試、復(fù)位、去除功能，用四位數(shù)碼管顯示實時溫度和溫度。設(shè)計要求：〕確定系統(tǒng)設(shè)計方案；2〕進展系統(tǒng)的硬件設(shè)計；〕完成必要元器件選擇；〕系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試；〕系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及操作說明〕按規(guī)X要求寫設(shè)計說明書精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案、PC機及單片機調(diào)試軟件；、開發(fā)板1塊；、系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試所需的元器件說明書格式1.課程設(shè)計任務(wù)書2.目錄3.總體方案確定4.各單元硬件電路設(shè)計及計算方法5.軟件設(shè)計與說明〔包括流程圖〕6.調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說明7.總結(jié)、參考文獻、附錄附錄A系統(tǒng)原理圖附錄B程序清單、課程設(shè)計成績評分表。進度安排精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案設(shè)計時間分為二周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，課題介紹及講課。下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論。星期二、確定總體方案，學(xué)習(xí)與設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。星期三、各局部方案設(shè)計，各局部設(shè)計。星期四、設(shè)計及調(diào)試。星期五、設(shè)計及調(diào)試。星期六、設(shè)計及調(diào)試。第二周星期一：設(shè)計及調(diào)試。星期二：設(shè)計及調(diào)試。星期三：調(diào)試、寫說明書。星期四--星期五上午：寫說明書、完成電子版并打印成稿。星期五下午：辯論。參考文獻[1]王迎旭等.單片機原理及及應(yīng)用[M]機械工業(yè).2021年[2]康華光等.模擬電子技術(shù)第五版[M]高等教育2021年[3]杜樹春等.單片機C語言[M]航空航天大學(xué)目錄精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案第1章概述1.1設(shè)計任務(wù)與要求1.2設(shè)計方案第2章硬件設(shè)計2.1時鐘電路和復(fù)位電路2.2溫濕度測量電路設(shè)計2.3按鍵電路第3章軟件設(shè)計3.1主函數(shù)設(shè)計3.2按鍵查詢3.3實時監(jiān)控與測試流程圖第4章硬件調(diào)試與結(jié)果分析4.1調(diào)試過程4.2硬件調(diào)試第5章總結(jié)參考文獻附錄一：系統(tǒng)仿真圖附錄二：源程序電氣與信息工程系課程設(shè)計評分表9第1章概述精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案1.1設(shè)計任務(wù)與要求本課題以單片機為核心，用智能集成溫溫度傳感器DHT11主要實現(xiàn)檢測溫度、濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進展信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再運用單片機進展數(shù)據(jù)的分析和處理，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前溫濕度。要求用按鍵控制系統(tǒng)選擇分別對溫度或濕度的測試、復(fù)位、去除功能，完成硬件調(diào)試。1.2設(shè)計方案本課題的溫濕度測試，通過單片機STC-89C51連接溫濕度模塊、顯示模塊將溫度、濕度同時顯示。單片機致一次開場信號后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機開場信號完畢后，DHT11致響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，如果沒有接收到單片機致來的信號，DHT11不會主動進展溫度采集，采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1.1所示。按鍵電路時鐘復(fù)位電路單片DHT11機顯示溫度采集電路電路圖1.1程序設(shè)計框圖第2章硬件設(shè)計精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案2.1時鐘電路和復(fù)位電路MCS-51單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是反相放大器的輸入端和輸出端。晶體振蕩器或陶瓷諧振器與兩個匹配電容一起構(gòu)成一個自激振蕩電路。本課題由片外晶體振蕩器與兩個匹配電容一起構(gòu)成了一個內(nèi)部時鐘振蕩電路，為單片機提供時鐘源。本設(shè)計復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位，當(dāng)開關(guān)斷開時，與上電自動復(fù)位電路一樣；當(dāng)開關(guān)閉合時，電容通過并聯(lián)的電阻迅速放電，然后，RC電路充電，能夠保證RST端能夠維持一段時間的高電平。如圖2.1所示。圖2.1時鐘及復(fù)位電路2.2溫濕度測量電路設(shè)計DHT11的供電電壓為－5.5V要等待1s以越過不穩(wěn)精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案定狀態(tài)在此期間無需致任何指令。電源引腳〔VDD，GND〕之間可增加一個100nF的電容，用以去耦濾波。數(shù)據(jù)用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)局部和整數(shù)局部。如圖2.2所示，本電路上拉電阻為5K，數(shù)據(jù)端接P1.7〔承受圖2.2溫濕度測量電路2.3顯示電路本電路由四位一體共陽極數(shù)碼管顯示，采用9015三極管做位驅(qū)動。根據(jù)發(fā)光二極管物理連接的不同，七段數(shù)碼管可以分為共陰極和共陽極兩種構(gòu)造。其中P0端口為段選，P2.0～P2.3為位選，如圖2.3所示。精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖2.3顯示電路2.4按鍵電路單片機設(shè)計中按鍵可分為獨立式按鍵和矩陣式按鍵，本系統(tǒng)由于按鍵較少，故采用四個獨立按鍵，上拉電阻為1K。其中，四個按鍵功能分別是顯示溫度、顯示濕度、實時監(jiān)控顯示溫濕度、測試溫濕度。如圖2.4。圖2.4按鍵電路精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案第3章軟件設(shè)計本軟件設(shè)計主要是對距離進展測量、顯示。因此，整個軟件可分為按照硬件電路對單片機位定義；溫濕度設(shè)置子程序；溫濕度接收子程序；顯示子程序；延時子程序等。由于本設(shè)計方案要求硬件電路和軟件編程相結(jié)合，所以選擇適宜的編程語言十分重要。C語言執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，程序設(shè)計自由度大，很好的可重用性，可移植性等特點基于C語言的眾多優(yōu)點本設(shè)計選擇此語言來編程。3.1主函數(shù)設(shè)計軟件分為兩局部，主程序和中斷效勞程序。主程序完成初始化工作、溫濕度數(shù)據(jù)接收處理控制。外部中斷效勞子程序主要完成時間值的讀取、結(jié)果的輸出等工作，如圖3.1所示。開場初始化顯示掃描按鍵圖3.1主程序流程圖精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案3.2按鍵查詢獨立式按鍵接口采用直接讀入方式工作，直讀式鍵盤接口是一個輸入接口，輸入接口主要功能是解決數(shù)據(jù)輸入的緩沖〔選通〕問題。本設(shè)計按鍵較少，采用的獨立按鍵。是否按鍵？Y確定鍵測顯顯實試示示時溫濕測度度試圖3.2查詢按鍵處理在掃描按鍵函數(shù)中，每按下不同按鍵會返回一個不同的數(shù)值，在主函數(shù)中有按鍵查詢函數(shù)判斷為那個按鍵按下，隨后進入不同的子函數(shù)，如圖3.2所示。精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案3.3實時監(jiān)控與測試流程圖本系統(tǒng)設(shè)計分為實時監(jiān)控與測試模塊，圖3.3示為測試模塊。上電是數(shù)碼管顯示四個零，當(dāng)按下測試按鍵后，系統(tǒng)開場測量環(huán)境溫、濕度。當(dāng)數(shù)碼管顯示四個“—〞時，表示成功測量溫、濕度。當(dāng)按下溫度〔濕度〕顯示按鍵，該模塊顯示測試時的溫度〔濕度〕。當(dāng)要進展下一次測量時，必須按下測試按鍵。開場N是否按鍵？Y顯示N是否按鍵？Y調(diào)用測試函數(shù)溫度按鍵按下？濕度按鍵按下？YY調(diào)用顯示溫度函數(shù)調(diào)用顯示濕度函數(shù)圖3.3測試流程圖精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案圖3.4示為實時監(jiān)控模塊，按下實時監(jiān)控鍵后，啟動T0定時器開始定時，每一分鐘測試一次溫度、濕度，并在四位一體的共陽極數(shù)碼管輪流顯示溫度、濕度。當(dāng)按下溫度〔濕度〕顯示按鍵后，該模塊只顯示實時的溫度〔濕度〕。當(dāng)再次按下實時監(jiān)控按鍵后。定時器T0關(guān)閉。開場N是否按鍵？Y顯示N是否按鍵？Y重裝初值啟動定時器調(diào)用測試函數(shù)輪流顯示溫濕度圖3.4實時監(jiān)控模塊精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案第4章硬件調(diào)試與結(jié)果分析4.1調(diào)試過程在編寫此程序前，感覺DHT11的通信程序和取數(shù)程序最為難寫，在之前的學(xué)習(xí)中我并沒有接觸過單總線的通信時序圖。通過查閱資料和參考現(xiàn)有的程序，然后在教師講解和與本組的其他組員談?wù)摵?，終于弄明白這方面的知識。而在測量函數(shù)中，剛開場并沒有測得數(shù)據(jù)，通過查閱書籍我設(shè)置了一個全局變量，一步一步跟蹤每一步并顯示在P1的LED燈上，一步一步跟蹤，完善了DTH11的通信與取數(shù)函數(shù)。但在通信與取數(shù)函數(shù)與按鍵函數(shù)銜接時，總是有一定的概率測不到數(shù)的讀取數(shù)據(jù)，在此，我設(shè)置了一個全局變量作為一個標(biāo)志位，每次按下測量鍵是將該標(biāo)志位設(shè)置為2，使通信與取數(shù)函數(shù)循環(huán)兩次，這樣保證了每次按下測試按鍵后就能與DHT11正確的通信從而保證得到正確的數(shù)據(jù)。在實時監(jiān)控這個模塊中，為了保證溫、濕度能循環(huán)顯示、按鍵后能只顯示溫度〔濕度〕。由于按鍵有限，所以一下設(shè)置了很多的標(biāo)志位。因為標(biāo)志位太多，而沒有將所有的環(huán)節(jié)考慮進去，一下程序有調(diào)試了很久才正確的實現(xiàn)要求的功能。精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案4.2硬件調(diào)試如圖4.1所示，按下左下角按鍵時，單片機開場與DHT11通信并開場測試溫、濕度。圖示為測量溫、濕度成功。圖4.1初始化當(dāng)按下列圖示按鍵時，數(shù)碼管顯示此時或?qū)崟r監(jiān)控的環(huán)境濕度。其中最前端的“〞表示此時顯示的事環(huán)節(jié)溫度，如圖4.2。圖4.2顯示濕度精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案當(dāng)按下此按鍵時，數(shù)碼管顯示此時或?qū)崟r監(jiān)控的環(huán)境溫度。其中最前端的“〞表示此時顯示的是環(huán)境濕度，如圖4.3。圖4.3顯示溫度精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案第5章總結(jié)這次單片機課程設(shè)計不僅穩(wěn)固了以前學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多書本上沒有沒到的知識，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進展一些簡單的只有理論知識還不夠，理論實踐相結(jié)合才能提高實際動手能力和獨立思考的能力。同樣，在學(xué)習(xí)中也發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，例如對以前所學(xué)過的知識理解不夠深刻，掌握不夠結(jié)實。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)開展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活潑的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；貞浧鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，我仍感慨頗多。確實，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近兩個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案參考文獻[1]王迎旭等.單片機原理及及應(yīng)用[M]機械工業(yè).2021年[2]龔建偉、熊光明等.Visual.c.Tubor.c串口通信[M][3]康華光等.模擬電子技術(shù)第五版[M]高等教育2021年[4]杜樹春等.單片機C語言[M]航空航天大學(xué)精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案附錄一：系統(tǒng)仿真圖精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案附錄二：源程序#include<reg51.h>bitflag2,flag3,flag5;sbitdht11=P1^7;#defineNUMBER20//防止在與硬件通信時發(fā)生死循環(huán)的計數(shù)X圍#defineSIZE5#defineOK1#defineERROR0//函數(shù)的返回值表示讀取數(shù)據(jù)是否成功OK表示成功ERROR表示失敗voidDHT11_Delay_10us(void);//延時10usvoidceshiwenshidu(void);voidxianshishidu(void);voidxianshiwendu(void);unsignedcharReadValue(void);unsignedcharDHT11_ReadTempAndHumi(void);voiddelay_1_002s(void);voiddelay(unsignedchari);//延時程序voiddisplay(unsignedcharled0,led1,led2,led3);//動態(tài)掃描顯示程序unsignedcharkeyscan(void);//鍵盤掃描unsignedcharstatus;//#defineucharunsignedchar//#defineuintunsignedintunsignedcharflag1,flag4;unsignedcharled_code[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xbf,0x89};/*共陽字型段碼表,"0"--"F","-"，“〞*/unsignedcharled0,led1,led2,led3;unsignedcharvalue_array[5];//存放五字節(jié)數(shù)據(jù)的數(shù)組unsignedcharvalue_temp,value_humi;精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案voidDHT11_Delay_10us(void){unsignedchari;i--;i--;i--;i--;i--;i--;}/*讀一個字節(jié)的數(shù)據(jù)*/unsignedcharDHT11_ReadValue(void){unsignedcharcount,value=0,i;status=OK;//設(shè)定標(biāo)志為正常狀態(tài)for(i=8;i>0;i--){//高位在先value<<=1;count=0;//每一位數(shù)據(jù)前會有一個50us的低電平時間等待50us低電平結(jié)束while((dht11==0)&&(count++<NUMBER));if(count>=NUMBER){status=ERROR;//設(shè)定錯誤標(biāo)志return0;//函數(shù)執(zhí)行過程發(fā)生錯誤就退出函數(shù)}//26-28us的高電平表示該位是0,為70us高電平表該位1DHT11_Delay_10us();DHT11_Delay_10us();DHT11_Delay_10us();//延時30us后檢測數(shù)據(jù)線是否還是高電平精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案if(dht11!=0){//進入這里表示該位是1value++;//等待剩余(約40us)的高電平完畢while((dht11!=0)&&(count++<NUMBER)){dht11=1;}if(count>=NUMBER){status=ERROR;//設(shè)定錯誤標(biāo)志return0;}}}return(value);}//讀溫度和濕度OK,錯誤返回ERRORunsignedcharDHT11_ReadTempAndHumi(void){unsignedchari=0,check_value=0,count=0;display(led0,led1,led2,led3);//EA=0;dht11=0;//拉低數(shù)據(jù)線大于18ms致開場信號display(led0,led1,led2,led3);//需大于18毫秒dht11=1;//釋放數(shù)據(jù)線,用于檢測低電平的應(yīng)答信號//延時20-40us,等待一段時間后檢測應(yīng)答信號,應(yīng)答信號是從機拉低數(shù)據(jù)線80usDHT11_Delay_10us();DHT11_Delay_10us();DHT11_Delay_10us();DHT11_Delay_10us();精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案if(dht11!=0)//檢測應(yīng)答信號,應(yīng)答信號是低電平{//沒應(yīng)答信號returnERROR;}else{//有應(yīng)答信號while((dht11==0)&&(count++<NUMBER));//等待應(yīng)答信號完畢if(count>=NUMBER)//檢測計數(shù)器是否超過了設(shè)定的X圍{dht11=1;returnERROR;//讀數(shù)據(jù)出錯,退出函數(shù)}count=0;dht11=1;//釋放數(shù)據(jù)線//應(yīng)答信號后會有一個80us的高電平，等待高電平完畢while((dht11!=0)&&(count++<NUMBER));if(count>=NUMBER){dht11=1;returnERROR;//退出函數(shù)}//讀出濕.溫度值for(i=0;i<SIZE;i++){value_array[i]=DHT11_ReadValue();if(status==ERROR)//調(diào)用ReadValue()讀數(shù)據(jù)出錯會設(shè)定status為ERROR{dht11=1;returnERROR;}//讀出的最后一個值是校驗值不需加上去if(i!=SIZE-1)精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案{//讀出的五字節(jié)數(shù)據(jù)中的前四字節(jié)數(shù)據(jù)和等于第五字節(jié)數(shù)據(jù)表示成功check_value+=value_array[i];}}//endfor在沒用發(fā)生函數(shù)調(diào)用失敗進展校驗if(check_value==value_array[SIZE-1]){value_humi=value_array[0];value_temp=value_array[2];dht11=1;returnOK;//正確的讀出dht11輸出的數(shù)據(jù)}else{returnERROR;//校驗數(shù)據(jù)錯}}}voiddelay_1_002s(void){unsignedcharz,b,c;for(z=0;z<10;z++){for(b=0;b<160;b++){for(c=0;c<207;c++);}}}voiddelay(unsignedcharx){unsignedchari,j;for(i=0;i<x;i++)for(j=0;j<120;j++);}voiddisplay(unsignedcharled0,led1,led2,led3)精彩文檔word文檔精品文檔分享實用標(biāo)準(zhǔn)文案{P2=0xfe;P0=led_code[led0];delay(5);P2=0xfd;P0=led_code[led1];delay(5);P2=0xfb;P0=led_code[led2]&0x7f;delay(5);P2=0xf7;P0=led_code[led3];delay(5);P2=0xff;}unsignedcharkeyscan(void){unsignedcharcord_l;cord_l=P3&0xf0;if(cord_l!=0xf0){display(led0,led1,led2,led3);if(cord_l!=0xf0){while(P3!=0xf0){P3=0xf0;//等待按鍵釋放}return(cord_l);}return(0xf0);}}voidceshiwenshidu(void){unsignedchard;for(;flag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