温湿度传感器系统的原理和设计优秀毕业论文Word下载.docx

1、代信息技术。三者分工合作：传感器相当于人的感官器官，将所有搜集到的周围规定的被测量目标的变化；通信技术则相当于人的神经负责将传感器搜集到的数据信息传递给大脑计算机：计算机 则负责一切数据的处理并作出判断。所以利用传感器可以准确的测量我们所需要的信息。作为和我们最为密切的一对参数温度和湿度的测量是不可或缺的。1.2 温湿度测量系统的组成温湿度测量系统由控制部分、测量部分和显示部分组成。控制部分采用单片机 STC89C52；测量部分采用集 A/D 转换功能、温度测量、湿度测量集于一体的 DHT11 传感器；显示部分采用液晶屏 1602。1.3 单片机发展1.4 传感器的发展和介绍第二章 系统的组成

2、在第一章中我们已经介绍该系统由控制部分、测量部分和显示部 分组成。现在我们来分系统介绍。2.1单片机 89C52此系统采用常用的 STC89C52 单片机STC89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机可提供许多较复杂系统控制应用场合。STC89C52 有 40 个引脚，32 个外

3、部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程（S 系列的才支持在线编程）。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。STC89C52 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。 可以直接替换，只是 内部多了一个 EEPROM 空间， 可以 串口下载程序，指令执行速度快一倍。51 系列单片机介绍 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统8k 可反复擦写（1000

4、次）Flash ROM 32 个双向 I/O 口 ? 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 ? 时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 8 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能8051 单片机的引脚功能MCS-51 系列单片机一般采用 40 个引脚，双列直插式封装，用 HMOS 工艺制造，其外部引脚排列如图所示。其中，各引脚 的功能为：（a）DIP 引脚图 （b） 逻辑符号8051 单片机的引脚介绍 主电源引脚：Vcc（40 脚）：接5V 电源正端Vss（20

5、 脚）：接5V 电源地端一般 Vcc 和 Vss 间应接高频去耦电容和低频滤波电容。 外接晶体或外部振荡器引脚XTAL1（19 脚）：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器 OSC。当采用外部振荡器时，此引脚应接地。XTAL2（18 脚）：接外部晶振的另一个引脚。在片内接至反相放大器的输出端和内部时钟电路的输入端。当采用外部振荡器 时，此脚接外部振荡器的输出端。 控制信号线RST/VPD（9 脚）：复位信号输入端，复位/掉电时内部 RAM 的 备用电源输入端ALE/ （30 脚）：地址锁存允许/编程脉冲输入。用 ALE 锁存从 P0 口输出的

6、低 8 位地址；在对片内 EPROM 编程时，编程脉 冲由此输入。（29 脚）：外部程序存储器读选通信号，低电平有效。/VPP（31 脚）：访问外部存储器允许/编程电压输入。EA 为高电平时，访问内部存储器；低电平时，访问外部存储器。对第二功能片内 EPROM 编程时，此脚接 21V 编程电压。 多功能 I/O 口引脚8051 单片机设有 4 个双向 I/O 口（P0、P1、P2、P3），每一组 I/O 口线都可以独立地用作输入或输出口，其中：1. P0 口为（3239 脚）双向口（三态），可作为输入/输出口，可驱动 8 个 LSTTL 门电路。实际应用中常作为分时使用的地址/数据总线口，对外

7、部程序或数据存储器寻址时低8 位地址与数据总线分时使用 P0 口：先送低 8 位地址信号到P0 口，由地址锁存信号 ALE 的下降沿将地址信号锁存到地址锁存器后，再作为数据总线的口线对数据进行输入或输出。2. P1 口（18 脚）准双向口（三态），可驱动 4 个LSTTL 门电路。用作输入线时，口锁存器必须由单片机先写入 “1”，每一位都可编程为输入或输出线。3. P2 口（2128）准双向口（三态），可驱动 4 个可作为输入/输出口，实际应用中一般作为地址总线的高 8 位，与 P0 口一起组成 16 位地址总线，用于对外 部存储器的接口电路进行寻址。4. P3 口（1017 脚）准双向口（三

8、态），可驱动 4 个双功能口，作为第一功能使用时，与 P1 口一样；作为第二功能使用时，每一位都有特定用途，其特殊用途 如表所示：端口引脚注释P3.0RXD串行口数据接收端P3.1TXD串行口数据发送端P3.2/INT0外中断请求 0P3.3/INT1外中断请求 1P3.4T0定时/计数器 0 外部计数信号 输入P3.5T1定时/计数器 1 外部计数信号 输入P3.6/WR外部 RAM 写选通信号输出P3.7/RD外部 RAM 读选通信号输出2.2 DHT11 介绍DHT11 特点 相对湿度和温度测量 全部校准，数字输出 卓越的长期稳定性 无需额外部件 超长的信号传输距离 超低能耗 4 引脚安

9、装 完全互换DHT11 产品概述DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。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。每个 DHT11 传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米

10、以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。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 DHT11 典型应用电路DHT112.3 液晶 1602 介绍1602 液晶简介1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分

11、为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，此设计采用的是带背光 16 脚，两者尺寸差别如下图所 示：1602LCD 主要技术参数：显示容量:162 个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA（5.0V）模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35（WH）mm2.4 接口电路本设计采用 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 所示：第三章 硬件电路设计 3.1 单片机电路通过 K2、K3、K4、K5 为 4 个调节按键分别用来调节温度和湿度的上限和下线。其中 K

12、2 为温度上限增加，K3 为温度上限减小，K4 为湿度上限增加，K5 为湿度上限减小。3.2 传感器接线DHT11的连线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：表 DHT11数据格式配用 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。温湿度阈值存储在 EEPROM 芯片 AT24C04 中，并可以通过 K2K5 按键调节并保存。3.3 显示部分1602 接线图引

13、脚功能1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口， 各引脚接口说明如表所示:编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D33VL液晶显示偏压11D44RS数据/命令选择12D55R/W读/写选择13D66E使能信号14D77D015BLA背光源正极8D116BLK背光源负极第四章程序设计4.1 main.c 主程序编写#include #include 1602.hdht.h2402.h（2） 管脚定义sbit Led_qushi=P16; /去湿灯sbit Led_jiangwen=P15; /降温灯sbit Led_shengwen=P14;

14、 /升温灯sbit Key_TH1 = P32;sbit Key_TH2 = P33;sbit Key_HH1 = P34;sbit Key_HH2 = P35;（3） 常量、变量定义/定义标识volatile bit FlagStartRH = 0; /开始温湿度转换标志U8FLAG,k;U8count,U8temp;externU8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp;U8check

15、data_temp;U8comdata;volatile bit FlagKeyPress = 0; /有键按下/定义温湿度传感器用外部变量extern U8extern U8 count, count_r;U16 temp;S16 temperature, humidity;S16 idata TH, HH; /温度上限和湿度上限 char * pSave;U8 keyvalue, keyTH1, keyTH2, keyHH1, keyHH2; U16 RHCounter;（4） 各子程序/数据初始化void Data_Init（）RHCounter = 0;Led_qushi = 1;Le

16、d_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void Timer0_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void Timer0_ISR （void） interrupt 1 using 0TL0 = 0x06; /定时器赋予初值/每 2 秒钟启

17、动一次温湿度转换RHCounter +;if （RHCounter = 1000）FlagStartRH = 1;/存入设定值、void Save_Setting（）DELAY（500）;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pSave +;wrteeprom（1, *pSave）; /存温度上限值 TH 高 8 位HH;wrteeprom（2, *pSave）; /存湿度上限值 RH 低 8 位wrteeprom（3, *pSave）; /存湿度上限值 RH 高 8

18、位/载入设定值、void Load_Setting（）*pSave+ = rdeeprom（0）;*pSave = rdeeprom（1）;break;*pSave+ = rdeeprom（2）;*pSave = rdeeprom（3）;if （TH99）|（TH99）|（HH0） HH = 85;void KeyProcess（uint num）switch （num）case 1:if （TH1） TH-;case 3:if （HH1） HH-;（5） main（）函数void main（）U16 i, j, testnum;EA = 0;L1602_init（）;）;L1602_stri

19、ng（1,1,L1602_string（2,1,Tem:CTH:Hum:%HH:Load_Setting（）;EA = 1; Welcome to T&H Control System!/延时for （i=0;i1000;i+）for （j=0;j TH） Led_jiangwen = 0;else Led_jiangwen = 1; /降温 if （humidity HH） Led_qushi = 0;else Led_qushi = 1; /去湿if（Key_TH1）&（keyTH1=0）FlagKeyPress=1;KeyProcess（keyvalue）;/键盘查询，在弹起时响应key

20、value = 1;else if （Key_TH2）&（keyTH2=0） FlagKeyPress = 1;keyvalue = 2;else if （Key_HH1）&（keyHH1=0） FlagKeyPress = 1;keyvalue = 3;else if （Key_HH2）&（keyHH2=0） FlagKeyPress = 1;keyvalue = 4;if （FlagKeyPress = 1）FlagKeyPress = 0;if （!Key_TH1） keyTH1 = 0; else keyTH1 = 1;Key_TH2） keyTH2 = 0; else keyTH2 = 1;Key_HH1） keyHH1 = 0; else keyHH1 = 1;Key_HH2） keyHH2 = 0; else keyHH2 = 1;