溫濕度傳感器系統(tǒng)的原理和設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.1 緒論</b></p><p>　　1.2溫度系統(tǒng)的組成</p><p><b>　　1.3單片機的發(fā)展</b></p>

2、<p><b>　　1.4傳感器的發(fā)展</b></p><p><b>　　系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　2.1 傳感器DHT11介紹</p><p>　　2.2 單片機STC89C52介紹</p><p>　　2.3液晶1602介紹</p><p>

3、<b>　　2.4接口電路</b></p><p><b>　　硬件電路設(shè)計</b></p><p><b>　　程序設(shè)計</b></p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></

4、p><p>　　1.1畢業(yè)論文（設(shè)計）題目的來源</p><p>　　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，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。</p><p>　　在各行各業(yè)之中。溫度是一個重要的指標(biāo)，他展現(xiàn)著某個環(huán)

5、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。</p><p>　　在21世紀(jì)，傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)、通信技術(shù)并成為當(dāng)今現(xiàn)代信息技術(shù)。三者分工合作：傳感器相當(dāng)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(biāo)的變化；通信技術(shù)則相

6、當(dāng)于人的神經(jīng)負(fù)責(zé)將傳感器搜集到的數(shù)據(jù)信息傳遞給大腦——計算機：計算機則負(fù)責(zé)一切數(shù)據(jù)的處理并作出判斷。</p><p>　　所以利用傳感器可以準(zhǔn)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。</p><p>　　1.2 溫濕度測量系統(tǒng)的組成

7、 </p><p>　　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。</p><p>&l

8、t;b>　　1.3 單片機發(fā)展</b></p><p>　　1.4傳感器的發(fā)展和介紹</p><p><b>　　第二章 系統(tǒng)的組成</b></p><p>　　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。</p><p>　　2.1 單片機89C52<

9、;/p><p>　　此系統(tǒng)采用常用的STC89C52單片機</p><p>　　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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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AT8

10、9C52單片機可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 </p><p>　　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(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。

11、</p><p>　　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。　</p><p><b>　　51系列單片機介紹</b></p><p><b>　　主要功能特性</b></p>&l

12、t;p>　　兼容MCS51指令系統(tǒng)</p><p>　　8k可反復(fù)擦寫(>1000次）Flash ROM </p><p>　　32個雙向I/O口 ? 256x8bit內(nèi)部RAM </p><p>　　3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷 ? 時鐘頻率0-24MHz </p><p><b>　　2個串行中斷 </b&

13、gt;</p><p>　　可編程UART串行通道 </p><p><b>　　2個外部中斷源 </b></p><p><b>　　共8個中斷源 </b></p><p><b>　　2個讀寫中斷口線 </b></p><p><b>　　

14、3級加密位 </b></p><p>　　低功耗空閑和掉電模式 </p><p>　　軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能</p><p>　　8051單片機的引腳功能</p><p>　　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：</p><

15、p>　　(a)DIP引腳圖 (b) 邏輯符號</p><p>　　8051單片機的引腳介紹</p><p><b>　　⑴ 主電源引腳：</b></p><p>　　Vcc（40腳）：接＋5V電源正端</p><p>　　Vss（20腳）：接＋5V電源地端</p&g

16、t;<p>　　一般Vcc和Vss間應(yīng)接高頻去耦電容和低頻濾波電容。</p><p>　?、?外接晶體或外部振蕩器引腳</p><p>　　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)成了片內(nèi)振蕩器OSC。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。</p><p>　　XTAL2（18腳）：接外部晶振的另一

17、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(dāng)采用外部振蕩器時，此腳接外部振蕩器的輸出端。</p><p><b>　?、?控制信號線</b></p><p>　　RST/VPD（9腳）：復(fù)位信號輸入端，復(fù)位/掉電時內(nèi)部RAM的備用電源輸入端</p><p>　　ALE/ （30腳）：地址鎖存允許/編程脈沖輸入。用ALE鎖存從P

18、0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。</p><p>　　（29腳）：外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。</p><p>　　/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編程時，此腳接21V編程電壓。</p><p>　?、?多功能I/O口引腳<

19、;/p><p>　　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：</p><p>　　1. P0口為（32～39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

20、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。</p><p>　　2. P1口（1～8腳）——準(zhǔn)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入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出線。</p><p>　　3. P2口（21～28）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動4個LSTTL門電路?？勺鳛檩斎?輸出口，實際應(yīng)

21、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。</p><p>　　4. P3口（10～17腳）——準(zhǔn)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：</p><p>　　2.2 DHT11介紹</p><p>&l

22、t;b>　　DHT11特點</b></p><p><b>　　相對濕度和溫度測量</b></p><p>　　全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出 </p><p>　　卓越的長期穩(wěn)定性 </p><p><b>　　無需額外部件</b&

23、gt;</p><p>　　超長的信號傳輸距離 </p><p><b>　　超低能耗</b></p><p><b>　　4 引腳安裝</b></p><p><b>　　完全互換</b></p><p><b>　　DHT11

24、產(chǎn)品概述</b></p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(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)、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(zhǔn)

25、。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

26、的電容，用以去耦濾波。 </p><p>　　DHT11典型應(yīng)用電路如圖所示，其連接電路簡單，只需要占用控制器一個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，</p><p>　　圖 DHT11典型應(yīng)用電路</p><p><b>　　DHT11</b></p>

27、<p>　　2.3 液晶1602介紹</p><p><b>　　1602液晶簡介</b></p><p>　　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：</p><p>　　1602LCD

28、主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個字符</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p

29、><p><b>　　2.4接口電路</b></p><p>　　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：</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1單片機電路</b></

30、p><p>　　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。</p><p><b>　　3.2傳感器接線</b></p><p><b>　　DHT11的連線</b></p><p>　

31、　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)格式如表：</p><p>　　表 DHT11數(shù)據(jù)格式</p><p>　　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

32、度閾值存儲在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通過K2—K5按鍵調(diào)節(jié)并保存。</p><p><b>　　3.3顯示部分</b></p><p><b>　　1602接線圖</b></p><p><b>　　引腳功能</b></p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的

33、14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表所示:</p><p><b>　　第四章程序設(shè)計</b></p><p>　　4.1 main.c主程序編寫</p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include "1602.h"<

34、/p><p>　　#include "dht.h"</p><p>　　#include "2402.h"</p><p><b>　　(2) 管腳定義</b></p><p>　　sbit Led_qushi=P1^6; //去濕燈</p><p>

35、　　sbit Led_jiangwen=P1^5;//降溫?zé)?lt;/p><p>　　sbit Led_shengwen=P1^4;//升溫?zé)?lt;/p><p>　　sbit Key_TH1 = P3^2;</p><p>　　sbit Key_TH2 = P3^3;</p><p>　　sbit Key_HH1 = P3^4;</p

36、><p>　　sbit Key_HH2 = P3^5;</p><p>　　(3) 常量、變量定義</p><p><b>　　//定義標(biāo)識</b></p><p>　　volatile bit FlagStartRH = 0; //開始溫濕度轉(zhuǎn)換標(biāo)志</p><p>　　volatile bit

37、FlagKeyPress = 0; //有鍵按下</p><p>　　//定義溫濕度傳感器用外部變量</p><p>　　extern U8 U8FLAG,k;</p><p>　　extern U8 U8count,U8temp;</p><p>　　extern U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_

38、H,U8RH_data_L,U8checkdata;</p><p>　　extern U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp;</p><p>　　extern U8 U8checkdata_temp;</p><p>　　extern U8 U8comdata

39、;</p><p>　　extern U8 count, count_r;</p><p><b>　　U16 temp;</b></p><p>　　S16 temperature, humidity;</p><p>　　S16 idata TH, HH; //溫度上限和濕度上限</p><p

40、>　　char * pSave;</p><p>　　U8 keyvalue, keyTH1, keyTH2, keyHH1, keyHH2;</p><p>　　U16 RHCounter;</p><p><b>　　(4) 各子程序</b></p><p><b>　　//數(shù)據(jù)初始化</b&g

41、t;</p><p>　　void Data_Init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　RHCounter = 0;</p><p>　　Led_qushi = 1;</p><p>　　Led_jiangwen = 1;</p><p>　

42、　Led_shengwen = 1;</p><p><b>　　TH = 40;</b></p><p><b>　　HH = 85;</b></p><p>　　keyvalue = 0;</p><p>　　keyTH1 = 1;</p><p>　　keyTH2 =

43、1;</p><p>　　keyHH1 = 1;</p><p>　　keyHH2 = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//定時器0初始化</b></p><p>　　void Timer0_Init()</p><

44、;p><b>　　{</b></p><p>　　ET0 = 1; //允許定時器0中斷</p><p>　　TMOD = 1; //定時器工作方式選擇</p><p>　　TL0 = 0x06; </p><p>　　TH0 = 0xf8; //定時器賦予初值</p

45、><p>　　TR0 = 1; //啟動定時器</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//定時器0中斷</b></p><p>　　void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0</p><p>&

46、lt;b>　　{</b></p><p>　　TL0 = 0x06;</p><p>　　TH0 = 0xf8; //定時器賦予初值</p><p>　　//每2秒鐘啟動一次溫濕度轉(zhuǎn)換</p><p>　　RHCounter ++;</p><p>　　if (RHCounter >=

47、1000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　FlagStartRH = 1;</p><p>　　RHCounter = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

48、<p><b>　　//存入設(shè)定值、</b></p><p>　　void Save_Setting()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　pSave = (char *)&TH; //地址低位對應(yīng)低8位，高位對應(yīng)高8位</p><p>　　wr

49、teeprom(0, *pSave); //存溫度上限值TH低8位</p><p>　　DELAY(500);</p><p><b>　　pSave ++;</b></p><p>　　wrteeprom(1, *pSave); //存溫度上限值TH高8位</p><p>　　DELAY(500);</p

50、><p>　　pSave = (char *)&HH;</p><p>　　wrteeprom(2, *pSave); //存濕度上限值RH低8位</p><p>　　DELAY(500);</p><p><b>　　pSave ++;</b></p><p>　　wrteeprom(

51、3, *pSave); //存濕度上限值RH高8位</p><p>　　DELAY(500);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//載入設(shè)定值、</b></p><p>　　void Load_Setting()</p><p><

52、;b>　　{</b></p><p>　　pSave = (char *)&TH;</p><p>　　*pSave++ = rdeeprom(0);</p><p>　　*pSave = rdeeprom(1);</p><p>　　pSave = (char *)&HH;</p><

53、p>　　*pSave++ = rdeeprom(2);</p><p>　　*pSave = rdeeprom(3);</p><p>　　if ((TH>99)||(TH<0)) TH = 40;</p><p>　　if ((HH>99)||(HH<0)) HH = 85;</p><p><b>

54、　　}</b></p><p>　　void KeyProcess(uint num)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　switch (num)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　case 1

55、:</b></p><p>　　if (TH<99) TH++;</p><p>　　L1602_char(1, 15, TH/10+48);</p><p>　　L1602_char(1, 16, TH%10+48);</p><p><b>　　break;</b></p><p

56、><b>　　case 2:</b></p><p>　　if (TH>1) TH--;</p><p>　　L1602_char(1, 15, TH/10+48);</p><p>　　L1602_char(1, 16, TH%10+48);</p><p><b>　　break;</b&

57、gt;</p><p><b>　　case 3:</b></p><p>　　if (HH<99) HH++;</p><p>　　L1602_char(2, 15, HH/10+48);</p><p>　　L1602_char(2, 16, HH%10+48);</p><p><

58、;b>　　break;</b></p><p><b>　　case 4:</b></p><p>　　if (HH>1) HH--;</p><p>　　L1602_char(2, 15, HH/10+48);</p><p>　　L1602_char(2, 16, HH%10+48);<

59、/p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　default:</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Save_Setting

60、();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　(5) main()函數(shù)</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　U16 i, j, testnum;</p><p>

61、<b>　　EA = 0;</b></p><p>　　Timer0_Init(); //定時器0初始化</p><p>　　Data_Init();</p><p><b>　　EA = 1;</b></p><p>　　L1602_init();</p><p>　　L

62、1602_string(1,1," Welcome to T&H ");</p><p>　　L1602_string(2,1," Control System! ");</p><p><b>　　//延時</b></p><p>　　for (i=0;i<1000;i++)<

63、/p><p>　　for (j=0;j<1000;j++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p><b>　　//清屏</b></p><p>　　L1602_string(1,1," ");</p><p

64、>　　L1602_string(2,1," ");</p><p>　　L1602_string(1,1,"Tem: C TH:");</p><p>　　L1602_string(2,1,"Hum: % HH:");</p><p>　　//載入溫度上限

65、和濕度上限設(shè)定值</p><p>　　Load_Setting();</p><p>　　L1602_char(1, 15, TH/10+48);</p><p>　　L1602_char(1, 16, TH%10+48);</p><p>　　L1602_char(2, 15, HH/10+48);</p><p>

66、　　L1602_char(2, 16, HH%10+48);</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　//溫濕度轉(zhuǎn)換標(biāo)志檢查</p><p>　　if (FlagStartRH == 1)</p><p&g

67、t;<b>　　{</b></p><p><b>　　TR0 = 0;</b></p><p>　　testnum = RH();</p><p>　　FlagStartRH = 0;</p><p><b>　　TR0 = 1;</b></p><p&g

68、t;　　//讀出溫濕度，只取整數(shù)部分</p><p>　　humidity = U8RH_data_H;</p><p>　　temperature = U8T_data_H;</p><p><b>　　//顯示溫濕度</b></p><p>　　L1602_int(1,5,temperature);</p>

69、;<p>　　L1602_int(2,5,humidity);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//溫濕度控制</b></p><p>　　if (temperature > TH) Led_jiangwen = 0;</p><p>　　e

70、lse Led_jiangwen = 1; //降溫</p><p>　　if (humidity > HH) Led_qushi = 0;</p><p>　　else Led_qushi = 1;//去濕</p><p>　　//鍵盤查詢，在彈起時響應(yīng)</p><p>　　if ((Key_TH1)&

71、amp;&(keyTH1==0)) {FlagKeyPress = 1; keyvalue = 1;}</p><p>　　else if ((Key_TH2)&&(keyTH2==0)) {FlagKeyPress = 1; keyvalue = 2;}</p><p>　　else if ((Key_HH1)&&(keyHH1==0)) {Fla

72、gKeyPress = 1; keyvalue = 3;}</p><p>　　else if ((Key_HH2)&&(keyHH2==0)) {FlagKeyPress = 1; keyvalue = 4;}</p><p>　　if (FlagKeyPress == 1)</p><p><b>　　{</b></p

73、><p>　　KeyProcess(keyvalue);</p><p>　　FlagKeyPress = 0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (!Key_TH1) keyTH1 = 0;</p><p>　　else keyTH1 = 1;&

74、lt;/p><p>　　if (!Key_TH2) keyTH2 = 0;</p><p>　　else keyTH2 = 1;</p><p>　　if (!Key_HH1) keyHH1 = 0;</p><p>　　else keyHH1 = 1;</p><p>　　if (!Key_HH2) keyHH2 = 0