1、 PAGE24 / NUMPAGES28科技大學(xué)電子設(shè)計(jì)大賽(設(shè)計(jì))題目基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師倪云峰學(xué)生哲，駱紅霞，孟超，嚴(yán)智勇二O一四年五月二十日開(kāi)題報(bào)告書(shū)2014年5月20日院（系）通信與信息工程學(xué)院姓名哲，駱紅霞，孟超，嚴(yán)智勇學(xué)號(hào)6論文（設(shè)計(jì)）題目基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、選題目的和意義環(huán)境的監(jiān)測(cè)與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)用的場(chǎng)合不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬(wàn)別。在實(shí)際生活中此類(lèi)系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個(gè)重要的顯示和分析指標(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

2、用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)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(cè)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(dòng)檢測(cè)，而且89C51單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性?xún)r(jià)比高。使用89C51型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，可以與時(shí)、精確的反映室的溫度以與濕度的變化。當(dāng)其超過(guò)設(shè)定圍時(shí)報(bào)警提醒人進(jìn)行控制。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無(wú)疑為植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境。二、本選題在國(guó)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)外的溫濕度檢測(cè)使用的溫濕度檢測(cè)元件種類(lèi)繁多、應(yīng)用圍也較廣泛加之單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趩螜C(jī)片

3、的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究較少。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自己的生活環(huán)境越來(lái)越嚴(yán)格。特別在溫室大棚中，對(duì)溫濕度要求更為嚴(yán)格?；趩纹瑱C(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)控制統(tǒng)設(shè)計(jì)，將對(duì)環(huán)境的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)做詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。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(wú)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。三、課題設(shè)計(jì)方案 主要說(shuō)明：研究（設(shè)計(jì)）的基本容、觀點(diǎn)與擬采取的研究途徑和方法。 研究設(shè)計(jì)的基本容和觀點(diǎn)溫度檢測(cè)控制：對(duì)溫室溫度進(jìn)行測(cè)量，便于方便與時(shí)的知道室

4、溫度濕度檢測(cè)控制：對(duì)溫室濕度進(jìn)行測(cè)量，便于方便與時(shí)的知道室濕度控制處理：當(dāng)溫度、濕度越限時(shí)聲光報(bào)警，根據(jù)報(bào)警信號(hào)提示人采取一定手段進(jìn)行控制。顯示：1602 LCD顯示相應(yīng)的溫濕度。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圍。能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。通過(guò)采集溫度與濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，與時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以與提示音等）進(jìn)行報(bào)警。研究途徑和方法：通過(guò)查閱圖書(shū)管和網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)資料，并根據(jù)專(zhuān)業(yè)課中學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)，系統(tǒng)的、全面的組織材料，確定設(shè)計(jì)思路。一方面通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)51單片機(jī)以與Keil軟件的使用和AM2301數(shù)字溫濕度傳

5、感器的資料分析與研究確定編程思路，另一方面通過(guò)實(shí)物模擬，查看應(yīng)用效果，最終達(dá)到設(shè)計(jì)的總體要求。四、主要參考文獻(xiàn)1林國(guó)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）2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)3毅剛.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.：高等教育2008.4Atmel. Atmel 89C51 Microcontrollers Hardware Manual,2010.5桂友,柴遠(yuǎn)斌.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.：機(jī)械工業(yè),2008.目 錄HYPERLINK l _Toc323994794摘 要1 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l

6、_Toc3239947941 引言1HYPERLINK l _Toc3239947941.1 課題背景1HYPERLINK l _Toc3239947951.2立題的目的和意義1HYPERLINK l _Toc3239947961.3國(guó)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1HYPERLINK l _Toc3239947971.4本系統(tǒng)主要研究容2HYPERLINK l _Toc3239947992 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2HYPERLINK l _Toc3239947992.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)2HYPERLINK l _Toc3239948002.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則2HYPERLINK l _Toc3239948012.3系

7、統(tǒng)的組成和工作原理3HYPERLINK l _Toc3239948033 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5HYPERLINK l _Toc3239948033.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5HYPERLINK l _Toc3239948043.2傳感器的設(shè)計(jì)8HYPERLINK l _Toc3239948053.3 液晶顯示裝置設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc323994805 h 10HYPERLINK l _Toc3239948063.4 光聲報(bào)警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc323994806 h 12HYPERLINK l _Toc3239948084 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)14HYPERLINK l _T

8、oc3239948084.1初始化模塊15HYPERLINK l _Toc3239948094.2溫濕度檢測(cè)模塊15HYPERLINK l _Toc3239948104.3 溫濕度判斷控制模塊15HYPERLINK l _Toc3239948114.4 1602液晶顯示模塊16HYPERLINK l _Toc3239948124.5報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc323994812 h 16HYPERLINK l _Toc3239948134.6 系統(tǒng)整體軟件程序16HYPERLINK l _Toc323994813總 結(jié) PAGEREF _Toc323994813 h 21HYPERLIN

9、K l _Toc323994813參考文獻(xiàn): PAGEREF _Toc323994813 h 22HYPERLINK l _Toc323994813 辭 PAGEREF _Toc323994813 h 23基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)哲，駱紅霞，孟超，嚴(yán)智勇摘要: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(cè)系統(tǒng)，對(duì)室的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)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(guò)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(mǎn)足設(shè)定的溫濕度圍，若超出設(shè)定圍，通過(guò)89C51啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，達(dá)到檢測(cè)室溫濕度的目的。關(guān)鍵字：89C51；AM

10、2301；1602液晶顯示；溫濕度控制系統(tǒng)1引言1.1 課題背景隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量要求顯著提高。對(duì)植被也要求越來(lái)越嚴(yán)格，如何種植出品種優(yōu)良的植物，一直是人們研究的話題。而基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)解決這些問(wèn)題有著非常重大的意義。以前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)，就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對(duì)不同種類(lèi)植被生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期所需的溫度與濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。溫濕度檢測(cè)對(duì)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(lèi)自動(dòng)控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛。1.2立題的目的和意義環(huán)境的監(jiān)測(cè)與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于應(yīng)

11、用的場(chǎng)合不同監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是千差萬(wàn)別。在實(shí)際生活中此類(lèi)系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，室溫環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)中溫度和濕度是兩個(gè)重要的顯示和分析指標(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(cè)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(cè)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(dòng)檢測(cè)與控制，而且89C51單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、掌握，性?xún)r(jià)比高。使用89C51型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)，可以與時(shí)、精確的反映室的溫度以與濕度的變化。當(dāng)其超過(guò)設(shè)定圍時(shí)報(bào)警提醒人進(jìn)行控制。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫室大棚當(dāng)中無(wú)疑為

12、植物的生活提供了更加適宜的環(huán)境。1.3國(guó)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前國(guó)外的溫濕度檢測(cè)使用的溫濕度檢測(cè)元件種類(lèi)繁多、應(yīng)用圍也較廣泛加之單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?；趩螜C(jī)片的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究較少。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自己的生活環(huán)境越來(lái)越嚴(yán)格。特別在溫室大棚中，對(duì)溫濕度要求更為嚴(yán)格?；趩纹瑱C(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)控制統(tǒng)設(shè)計(jì)，將對(duì)環(huán)境的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)做詳細(xì)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。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(wú)疑為植物的生活提供

13、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圍。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(guò)采集溫度與濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，與時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以與提示音等）進(jìn)行報(bào)警。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(duì)溫室大棚溫濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測(cè)量空間的溫度和濕度，由單片機(jī)對(duì)采集的溫濕度值進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的智能檢測(cè)。2.1.2 實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的與時(shí)報(bào)警

14、，并啟動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫室的目的。2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(cè)溫圍： 0。C -60。C測(cè)溫精度：+0.5。C測(cè)濕圍：0-100%RH測(cè)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?xún)r(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(duì)供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；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

15、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(duì)操作人員專(zhuān)用知識(shí)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，多采用操作置或簡(jiǎn)化的方法。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場(chǎng)故障自動(dòng)診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對(duì)故障進(jìn)行定位，以便進(jìn)行維修。2.2.3性?xún)r(jià)比單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)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?xún)r(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(jiǎn)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。2.3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，

16、采用溫濕度測(cè)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(cè)量元件，構(gòu)成智能溫濕度測(cè)量控制系統(tǒng)。可分為溫濕度測(cè)量電路，顯示電路，聲光報(bào)警電路，溫濕度控制電路，見(jiàn)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(guò)單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集通過(guò)單總線的智能數(shù)字溫濕度傳感器AM2301完成；通過(guò)單片機(jī)把采集的數(shù)據(jù)顯示在1602LCD上；當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出給定圍

17、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(yǔ)言編程。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。雙色燈，報(bào)警模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。如果當(dāng)前的溫度超過(guò)用戶(hù)設(shè)定的界限值時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)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(hù)采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)工作流程圖見(jiàn)圖2系統(tǒng)初始化溫濕度檢測(cè)進(jìn)行人工溫濕調(diào)控不報(bào)警判 斷51單片機(jī)51單片機(jī)報(bào)警LCD 液晶顯示終止LCD 液晶顯示圖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(guò)上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開(kāi)始著手硬

18、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?xún)r(jià)比與其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用MCS-51系列的89C51為主機(jī)，滿(mǎn)足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲(chǔ)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(duì)應(yīng)的低功耗型80C31/80C51/87C51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(guó)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(guó)應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)機(jī)型

19、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)，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)與80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)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?xún)r(jià)比的解決方案。AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），

20、32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)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(mén)狗（WDT）電路，片時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率，并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e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RAM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

21、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)的片硬件組成結(jié)構(gòu)3.1.2 AT89C51引腳簡(jiǎn)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(lèi)：電源與時(shí)鐘引腳VCC、VSS；XTAL1、XTAL2?？刂埔_PSEN、ALE/PROG、EA/VPP、RST。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(hào)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)部有

22、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(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是通過(guò)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(hào)，次信號(hào)隨著VCC對(duì)電容C的充電過(guò)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)

23、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(zhǎng)的時(shí)間。按鍵手動(dòng)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(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，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(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)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(dòng)態(tài)特性：所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并

24、且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)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(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)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有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)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(zhǎng)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(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?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)

25、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(chǔ)存在OTP存中，傳感器部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)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(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(lèi)應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶(hù)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(dòng)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(zhǎng)期穩(wěn)定性、采用高精度測(cè)溫元件。（3）單總線接口定義圖10 AM2301引腳引腳說(shuō)明（VDD SDA GND）：AM2301的供電電壓圍

26、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(xiě)傳感器數(shù)據(jù)。詳細(xì)見(jiàn)單總線的通信協(xié)議說(shuō)明。（4）接口說(shuō)明建議連接線長(zhǎng)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(jiǎn)介1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)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)槿绱怂运荒茱@示圖形（用自定義CGRAM，顯

27、示效果也不好）1602LCD是指顯示的容為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，控制原理是完全一樣的，因此基于HD44780寫(xiě)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1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162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:2.954.35(WH)mmVSS1VDD2V03RS4R/W5EN6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BLA15BLK16

28、LCD1602P8LCD1602D0D1D2D3D4D5D6D710KR5123P10ENRSWRVCCGNDVCCGNDVoutGND圖12 1602LCD引腳圖引腳功能說(shuō)明：1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)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)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)

29、操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)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(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)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(xiě)操作時(shí)序如圖13和圖14所示：圖13 讀操作時(shí)序圖14寫(xiě)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(cè)到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)始終綠燈顯示；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)化為紅燈報(bào)警

30、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(cè)到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有蜂鳴器報(bào)警提示；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)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(guò)：系統(tǒng)初始化模塊，溫濕度檢測(cè)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)的初始化以與設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的容：4.1.1 單片機(jī)初始化以與各種引腳定義。4.1.2 1602液晶初始化與工作方式。4.1.3 系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。4.2溫濕度

31、檢測(cè)模塊溫濕度檢測(cè)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(cè)量與模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過(guò)程，這也是它為什么重要的原因。數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301直接把檢測(cè)到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī)，在經(jīng)過(guò)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(cè)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(duì)當(dāng)前溫室的實(shí)際溫濕度與給定的溫濕度圍進(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

32、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(dòng)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(kāi)始上電時(shí)1602液晶不顯示任何數(shù)據(jù)，等待AM2301的監(jiān)測(cè)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(jué)上提醒用戶(hù)。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

33、值在給定的圍時(shí)，綠色LED亮。2 系統(tǒng)溫濕度值超出給定的圍時(shí)，紅色LED亮。在LED燈轉(zhuǎn)換的同時(shí)，聲音報(bào)警也會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，可采用延時(shí)的方式來(lái)延長(zhǎng)聲音報(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(hù)給定的下限溫濕度值，則說(shuō)明當(dāng)前溫濕度過(guò)低，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)紅色警報(bào)燈，通知加溫増濕，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(hù)設(shè)定的上限溫濕度值，則說(shuō)明當(dāng)前溫濕度過(guò)高，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)燈，通知降溫減濕，直至降到

34、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(yǔ)言編程，使用單片機(jī)編程軟件:Keil軟件11。#include #include typedef unsigned char uint8;#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit RS = P10 ;sbit RW = P11 ;sbit EN = P15 ;sbit BUSY = P07;sbit dht=P20;sbit fine=P21;sbit hot=P12;sbit pwq=P13;sbit ccq=P14;sbit beef=P16;sbit

35、redled=P26;sbit greedled=P24;uint 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; /uchar code table= Temperature: ; uchar code table1=Humidity: ;/unsigned char code word1=Welcome to;/unsigned char code word2=.;v

36、oid delay_us(uint i);/* * 等待繁忙標(biāo)志*/void wait(void)P0 = 0 xFF;doRS = 0;RW = 1;EN = 0;delay_us(1);EN = 1;while (BUSY = 1);EN = 0;/* * 寫(xiě)數(shù)據(jù)*/void write_data(uint8 dat)wait();EN = 0;P0 = dat;RS = 1;RW = 0;EN = 1;delay_us(1);EN = 0;/* * 寫(xiě)命令*/void write_(uint8 cmd)wait();EN = 0;P0 = cmd;RS = 0;RW = 0;EN = 1

37、;delay_us(1);EN = 0;/* * 寫(xiě)字符串到LCD*/void w_string(uint8 addr_start, uint8 *p)write_(addr_start);while (*p != 0)write_data(*p+);/* * 初始化1602*/void Init_LCD1602(void) write_(0 x38); / 16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口 write_(0 x0C); / 顯示器開(kāi)、光標(biāo)開(kāi)、光標(biāo)允許閃爍write_(0 x06); / 文字不動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移write_(0 x01); / 清屏/*DHT*/*溫濕度初始化（準(zhǔn)備傳送數(shù)

38、據(jù)）*/void delay_us(uint i)while(i-); /*延時(shí)（ms級(jí)）*/void delay(uint z)uint i,j;for(i=z;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void dht_init()/delay(1000); /延時(shí)一會(huì)，避開(kāi)不穩(wěn)定區(qū)域dht=0; /拉低延時(shí)500微秒，發(fā)送開(kāi)始信號(hào)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

39、;n8;n+) while(!dht);delay_us(4); /理論上28us延時(shí)70us,此處寫(xiě)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

40、拉高總線void 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)+0 x30;shi=(temp%100/10)+0 x30;ge=(temp%10)+0 x30;bai1=(hum/100)+0 x30;shi1=(hum%100/10)+0 x30;ge1=(hum%10)+0 x30;else bai=shi=ge=bai1=s

41、hi1=ge1=0;void interrupt_init()TMOD=0X11; TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;TR0=1; TH1=(65536-8000)/256;TL1=(65536-8000)%256;EA=1;ET1=1;TR1=0;void warm_control()/判斷控制報(bào)警if(temp/1030)|(hum/1060)/判斷溫濕度值是否符合要求 TR1=1;else TR1=0; redled=1;greedled=0;/*控制模塊待加入*if(temp/1030)fine=0; /風(fēng)扇降溫if(h

42、um/1060)ccq=0;/除潮器除潮*/void Display() write_(0 x8c);write_data(bai);write_data(shi);write_data(.);write_data(ge);write_data(C);write_(0 x80+0 x49);write_data(bai1);write_data(shi1);write_data(.);write_data(ge1);write_data(%);write_data(H);void main()Init_LCD1602();interrupt_init();/w_string(0 x80,wor

43、d1);/w_string(0 xC0,word2);write_(0 x80);for(num=0;num16;num+)write_data(tablenum);write_(0 x80+0 x40); for(num1=0;num116;num1+)write_data(table1num1);while (1)read_hum_temp();delay(3000); /此處的時(shí)間不能小于3000，否則讀不出！zhuanhuan();warm_control();/hum_h=hum_l=temp_h=temp_l=check=temp=hum=0; Display(); void ti

44、mer0() interrupt1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;cnt+;if(cnt=10) t=0; void timer1() interrupt3TH1=(65536-100)/256;TL1=(65536-100)%256;beef=beef;redled=0;greedled=1;總 結(jié):雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的比較簡(jiǎn)單，但能完成給定的設(shè)計(jì)容。很多東西考慮的不是很細(xì)，也有一些特別情況沒(méi)有做，但是用了很多精力用來(lái)完成這個(gè)論文，鑒于個(gè)人水平和時(shí)間的關(guān)系，所以并沒(méi)有把自己當(dāng)初設(shè)想的所有情況都考慮進(jìn)去。這此設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)的很多，覺(jué)得自己學(xué)的太少還有很多需要認(rèn)真學(xué)習(xí)，學(xué)無(wú)止境，所以要更努力。參考文獻(xiàn):1林國(guó)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毅剛.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.：高等教育2008.121064 Atmel. Atmel 89C51 Microcontrollers Hardware M