基于单片机温湿度控制(Protel图visio图)-精品.doc
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计算机控制设计
课程设计报告
班级
B电气092
姓名
刘佳园
学号
0910601204
课程设计题目:
仓库温湿度控制系统设计
本课程设计要求设计仓库温湿度控制系统设计
仓库的温湿度是保存货物的重要参数,如果不能对其进行良好的控制,直接导致货物损坏或者变质,造成重大损失!
本设计通过使用STC89C52单片机、DHT11传感器模块、1602液晶显示屏模块以及报警模块。
简单明了的实现的可提要求。
DHT11数字温湿度传感器把采集到的温湿度数据传给单片机。
经过单片机的处理。
准确的显示到液晶屏上。
并对温湿度设置上下限。
越限报警。
技术参数和设计任务:
1、利用单片机89C52实现对温湿度的控制,以实现对仓库进行温湿度控制;
2、为准确检测控制仓库的温湿度,采用DHT11传感器采集的温湿度;
3、达到方便人工监控和观察记录,采用LCD液晶屏设计;
4、使电路更稳定运行,采用保护电路;
5、为了及时控制温湿度,采用报警设计;
6、避免一些瞬间干扰量,软件设计中采用延时设计。
一、本课程设计系统概述
温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系,同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数,例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。
并且随着人们生活水平的提高,人们对自己的生存环境越来越关注。
而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响,所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。
随着科技的飞速发展和普及,高性能设备越来越多,各行各业对温湿度的要求也越来越高。
传统的温湿度检测模式是以人为基础,依靠人工轮流值班,人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。
在这种模式下,不仅效率低不利于人才资源的充分利用,而且缺乏科学性,许多重大事故都是由人为因素造成的,人工维护缺乏完整的管理系统。
而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费,管理不及时的问题,这是由于它的智能化设计所决定的。
故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。
1、系统原理
本设计最关键部分是关于温度和湿度的采集以及检测、显示。
STC单片机执行指令的速度很快,对工作环境的要求比较低;传感器模块我选择了DHT11数字温湿度传感器。
告别了以前的单独测量温度以及湿度的方式,更简洁,更方便。
连接好外围电路。
通过DHT11准确的检测出当前环境下的温湿度,并且将所测数据交给STC单片机进行分析和处理。
再将所得数据有单片机发送给HJ1602A液晶屏。
成功完成显示。
控制模块采用蜂鸣器报警方式。
预先设置好所需温度和湿度的限值,将蜂鸣器接入电路。
通过温度和湿度的上下限值控制蜂鸣器的报警。
若逾越限值,实现蜂鸣器鸣响。
但是需要注意的是温度超标和湿度超标需设置两种不同的鸣响方式,用来加以区别。
提醒工作人员此时温度湿度数据出现异常、需及时调整,及时启用升温器、加湿器、降温风扇以及喷雾器来有效的调整实验室内温湿度。
从而简单实现了控制。
总体来说,本次设计主要涉及了温湿度的测量以及实现简单控制。
硬件方面有四个模块,即传感器模块、STC89C52单片机主控模块、LCD1602液晶显示模块以及报警模块,从硬件制作方面。
也相对简便。
原理清晰、连线方便,不需要额外的焊接等技术。
给硬件的制作带来了极大的便捷。
电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。
以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路,控制DHT11传感器采集的温湿度的转换,控制1602液晶屏的显示,以及蜂鸣器的报警。
具体显示内容及方式由软件来完成。
采集温湿度方面由DHT11传感器来完成,它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换,可以直接与单片机相连接。
而1602液晶屏是插针式,也可以直接与单片机相连接。
因此不需要手动焊接等复杂的过程。
具体步骤是:
按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。
通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机,将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。
并且接入蜂鸣器。
设置温度的上下限值。
实现越限报警。
电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。
以STC89C52单片机最小系统作为核心控制电路,控制DHT11传感器采集的温湿度的转换,控制1602液晶屏的显示,以及蜂鸣器的报警。
具体显示内容及方式由软件来完成。
采集温湿度方面由DHT11传感器来完成,它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换,可以直接与单片机相连接。
而1602液晶屏是插针式,也可以直接与单片机相连接。
因此不需要手动焊接等复杂的过程。
具体步骤是:
按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。
通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机,将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。
并且接入蜂鸣器。
设置温度的上下限值。
实现越限报警。
2、控制方案
a.传感器选择
DHT11数字温湿度一体传感器。
DHT11是一款集成型的数字温湿度一体传感器。
它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
测量范围20%~90%RH,0℃~50℃。
测温精度为-\+2℃,测湿精度为-\+5%RH。
完全符合本次毕业设计的要求。
b.显示器选择
采用HJ1602液晶显示屏。
HJ1602A是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。
(16列2行)。
1602只能显示字母、数字和符号能显示16*2个字符,但寄存器不止32个,有一些显示效果,如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等,显示效果简单。
c.单片机主芯片选择
STC89C52系列单片机。
3、总体设计框图
按照系统功能的具体要求,在保证实现其功能的然础上,尽可能降低系统成本。
总体设计方案围绕上述思想,初步确定系统的方案如图1所示。
图1总设计框图
从图中可以看出,系统有微处理器模块、1602字符液晶显示模块、DHT11传感器模块和报警模块组成。
在方案设计中,遵循简洁至上的原则,因此所有的外围模块采用串行方式与微处理器模块接口。
该设计以STC89C51系列单片机为控制核心,实现温湿度采集及显示的基本功能。
在设计系统时,为了更好地采用模块化设计法,分步的设计各个单元功能模块,系统的硬件部分可以分为传感器的使用、单片机控制、1602液晶显示和实现报警四大部分。
二、硬件设计
此次的设计主要由4个大的模块构成,分别是主控模块、传感器模块、LCD液晶显示模块及报警模块,其中主控模块是此次毕业设计的核心模块,主要是指STC89C52芯片,它控制整个系统的运行,利用其各个口分别控制其他模块,使其他模块能够成为一个整体,实现功能的需要;报警模块主要指将蜂鸣器接入单片机电路。
通过对时时温度的检测,并给定所需要的温度区间,即给定上下限值,实现越限报警;传感器模块用于实验室实时温湿度的检测、由于DHT11的数字一体性,集成了模数转换等模块。
直接接单片机即可。
LCD液晶显示模块同样接入单片机,完成对单片机处理后的数据进行显示。
1、主控模块设计
a.STC89C52芯片的简介
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案,如图3-1所示。
STC89C52具有以下标准功能:
8k字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。
另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
管脚介绍:
图2STC89C52
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口,如下表所示:
管脚备选功能:
表3-1 P3口的第二功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
/INT0(外部中断0)
P3.3
/INT1(外部中断1)
P3.4
T0(记时器0外部输入)
P3.5
T1(记时器1外部输入)
P3.6
/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7
/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
XTAL1