智能温湿度器设计报告.docx
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智能温湿度器设计报告
杭州电子科技大学
智能温湿度计
题目：
智能温湿度计设计
课程名称：
单片机
学院：
自动化
专业：
电气工程与自动化
年级：
3
学号：
学生姓名：
温湿度控制器设计报告
一、功能与特点
●配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0℃--50℃，湿度测量范围20%RH—90%RH，可以满足一般需要。
若要求更宽测量范围，只需更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。
●温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。
●采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。
●配用EEPROM芯片AT24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以掉电永久保存。
●可以通过四个按键方便地实现温湿度上下限的调整。
●当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。
如果配用三极管和继电器，该信号也可以驱动继电器打开或切断风机、加热器等外部设备。
二、硬件设计
1、设计框图
本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。
图1温湿度控制器方框图
图中STC89C52单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。
液晶屏上同时显示温湿度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。
当温度或湿度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。
该报警信号可以通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或加热器。
2、温湿度传感器器及检测电路
图2DHT11温湿度传感器外型及管脚
DHT11温湿度传感器外型及管脚如图2所示。
其中电源引脚的供电电压为3.5--5.5V。
传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。
电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。
DHT11典型应用电路如图3所示，其连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O口即可完成上下位的连接。
建议连接线长度短于20时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻，
图3DHT11典型应用电路
DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。
其数据包由5Byte（40Bit）组成。
一次通讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分。
一次完整的数据传输为40bit，高位先出。
数据格式如表一：
表1DHT11数据格式
3、单片机电路
本设计选用高性能单片机STC89C52，其管脚如图4所示。
图4STC89C52单片机管脚图
该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。
由STC89C52组成的单片机系统原理图如图5所示。
图中DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚，K1、K2、K3、K4为四只调节按键，用以调整温湿度上限值。
L3、L4、L5为三只报警灯，其中L3为超温报警，L4为超湿报警，L5保留给用户定义。
图5单片机系统原理图
4、显示电路
显示部分采用SMC1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：
表2液晶屏技术指标
接口信号说明如表3所示。
表3液晶屏接口信号说明
与单片机接口电路如图6所示。
图6LCD与单片机接口电路
5、温湿度上限存储
温湿度阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过K1—K4按键调节并保存，其中K1为温度上限增加，K2为温度上限减小，K3为湿度上限增加，K4为湿度上限减小。
AT24C04是IIC芯片，其电路如图7所示。
图7EEPROM存储电路
6、供电及程序下载电路
本设计采用USB接口供电，电源电压5V。
同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。
其电路原理如图8所示。
图8供电及程序下载电路
三、软件编程
1、软件流程图
本设计软件主程序流程图如图9所示。
图9主程序流程图
2、主程序
下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。
（1）头文件和一些宏定义
#include
#include"1602.h"
#include"dht.h"
#include"2402.h"
（2）管脚定义
sbitLed_qushi=P1^6;//去湿灯
sbitLed_jiangwen=P1^5;//降温灯
sbitLed_shengwen=P1^4;//升温灯
sbitKey_TH1=P3^2;
sbitKey_TH2=P3^3;
sbitKey_HH1=P3^4;
sbitKey_HH2=P3^5;
（3）常量、变量定义
//定义标识
volatilebitFlagStartRH=0;//开始温湿度转换标志
volatilebitFlagKeyPress=0;//有键按下
//定义温湿度传感器用外部变量
externU8U8FLAG,k;
externU8U8count,U8temp;
externU8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;
externU8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp;
externU8U8checkdata_temp;
externU8U8comdata;
externU8count,count_r;
U16temp;
S16temperature,humidity;
S16idataTH,HH;//温度上限和湿度上限
char*pSave;
U8keyvalue,keyTH1,keyTH2,keyHH1,keyHH2;
U16RHCounter;
（4）各子程序
//数据初始化
voidData_Init（）
{
RHCounter=0;
Led_qushi=1;
Led_jiangwen=1;
Led_shengwen=1;
TH=40;
HH=85;
keyvalue=0;
keyTH1=1;
keyTH2=1;
keyHH1=1;
keyHH2=1;
}
//定时器0初始化
voidTimer0_Init（）
{
ET0=1;//允许定时器0中断
TMOD=1;//定时器工作方式选择
TL0=0x06;
TH0=0xf8;//定时器赋予初值
TR0=1;//启动定时器
}
//定时器0中断
voidTimer0_ISR（void）interrupt1using0
{
TL0=0x06;
TH0=0xf8;//定时器赋予初值
//每2秒钟启动一次温湿度转换
RHCounter++;
if（RHCounter>=1000）
{
FlagStartRH=1;
RHCounter=0;
}
}
//存入设定值、
voidSave_Setting（）
{
pSave=（char*）&TH;//地址低位对应低8位，高位对应高8位
wrteeprom（0,*pSave）;//存温度上限值TH低8位
DELAY（500）;
pSave++;
wrteeprom（1,*pSave）;//存温度上限值TH高8位
DELAY（500）;
pSave=（char*）&HH;
wrteeprom（2,*pSave）;//存湿度上限值RH低8位
DELAY（500）;
pSave++;
wrteeprom（3,*pSave）;//存湿度上限值RH高8位
DELAY（500）;
}
//载入设定值、
voidLoad_Setting（）
{
pSave=（char*）&TH;
*pSave++=rdeeprom（0）;
*pSave=rdeeprom
（1）;
pSave=（char*）&HH;
*pSave++=rdeeprom
（2）;
*pSave=rdeeprom（3）;
if（（TH>99）||（TH<0））TH=40;
if（（HH>99）||（HH<0））HH=85;
}
voidKeyProcess（uintnum）
{
switch（num）
{
case1:
if（TH<99）TH++;
L1602_char（1,15,TH/10+48）;
L1602_char（1,16,TH%10+48）;
break;
case2:
if（TH>1）TH--;
L1602_char（1,15,TH/10+48）;
L1602_char（1,16,TH%10+48）;
break;
case3:
if（HH<99）HH++;
L1602_char（2,15,HH/10+48）;
L1602_char（2,16,HH%10+48）;
break;
case4:
if（HH>1）HH--;
L1602_char（2,15,HH/10+48）;
L1602_char（2,16,HH%10+48）;
break;
default:
break;
}
Save_Setting（）;
}
（5）main（）函数
voidmain（）
{
U16i,j,testnum;
EA=0;
Timer0_Init（）;//定时器0初始化
Data_Init（）;
EA=1;
L1602_init（）;
L1602_string（1,1,"WelcometoT&H"）;
L1602_string（2,1,"ControlSystem!
"）;
//延时
for（i=0;i<1000;i++）
for（j=0;j<1000;j++）
{;}
//清屏
L1602_string（1,1,""）;
L1602_string（2,1,""）;
L1602_string（1,1,"Tem:
CTH:
"）;
L1602_string（2,1,"Hum:
%HH:
"）;
//载入温度上限和湿度上限设定值
Load_Setting（）;
L1602_char（1,15,TH/10+48）;
L1602_char（1,16,TH%10+48）;
L1602_char（2,15,HH/10+48）;
L1602_char（2,16,HH%10+48）;
while
（1）
{
//温湿度转换标志检查
if（FlagStartRH==1）
{
TR0=0;
testnum=RH（）;
FlagStartRH=0;
TR0=1;
//读出温湿度，只取整数部分
humidity=U8RH_data_H;
temperature=U8T_data_H;
//显示温湿度
L1602_int（1,5,temperature）;
L1602_int（2,5,humidity）;
}
//温湿度控制
if（temperature>TH）Led_jiangwen=0;
elseLed_jiangwen=1;//降温
if（humidity>HH）Led_qushi=0;
elseLed_qushi=1;//去湿
//键盘查询，在弹起时响应
if（（Key_TH1）&&（keyTH1==0））{FlagKeyPress=1;keyvalue=1;}
elseif（（Key_TH2）&&（keyTH2==0））{FlagKeyPress=1;keyvalue=2;}
elseif（（Key_HH1）&&（keyHH1==0））{FlagKeyPress=1;keyvalue=3;}
elseif（（Key_HH2）&&（keyHH2==0））{FlagKeyPress=1;keyvalue=4;}
if（FlagKeyPress==1）
{
KeyProcess（keyvalue）;
FlagKeyPress=0;
}
if（!
Key_TH1）keyTH1=0;
elsekeyTH1=1;
if（!
Key_TH2）keyTH2=0;
elsekeyTH2=1;
if（!
Key_HH1）keyHH1=0;
elsekeyHH1=1;
if（!
Key_HH2）keyHH2=0;
elsekeyHH2=1;
}
}
四、下载与调试
提供例程在uVision4环境下编译，如果是其他版本uVision，只需将所有.c和.h 文件拷贝至新建项目，重新编译即可。
当编译生成.hex文件后，就可以下载并进行调试了。
1、USB转串口驱动安装
打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。
安装完成后，插入USB下载线后，在[开始]-[控制面板]-[打印机和其他硬件]-[设备管理器]，在“端口”分支下有（ProlificUSB-to-SerialCommPort（COMX）。
X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。
记住括号里的COM口号。
图10成功安装USB转串口驱动示意图
2、下载程序
打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。
图11下载软件
正确选择MCU类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps（下载线内PL2303芯片所限，没办法！
），并打开正确的.hex数据文件。
点击“Download/下载”按纽，窗口出现提示：
Chinese:
正在尝试与MCU/单片机握手连接...
Connectionisfailure.Youcantry:
1.GiveyourMCUPowerOnReset.
2.Stopoperation,thenre-selectCOMPort.
3.BecausePLCC-DIP/PQFP-DIPSockettracetoolong.
4.UpdatetheSTCISP.exeversion.
5.Ifstillerror,yourMCUFirmwareiserror
ornull.
Chinese:
连接失败，请尝试以下操作：
1.在单片机停电状态下，点下载按钮，再给单片机上电
2.停止下载，重新选择RS-232串口,接好电缆
3.可能需要先将P1.0/P1.1短接到地
4.可能外部时钟未接
5.因PLCC、PQFP转换座引线过长而引起时钟不振荡，请
调整参数
6.可能要升级电脑端的STCISP.exe软件
7.若仍然不成功，可能MCU/单片机内无ISP系统引导码，
或需退回升级，或MCU已损坏
8.若使用USB转RS-232串口线下载，可能会遇到不兼容
的问题，可以让我们帮助购买兼容的USB转RS-232
串口线
仍在连接中,请给MCU上电...
按下电路板上的电源按纽，保证其有个失电至上电的过程，则窗口显示开始烧录芯片。
3、运行
下载完成后程序自动运行，或重上电后程序正常运行。
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