酒店环境实时监测系统的设计与制作毕业设计.docx

1、酒店环境实时监测系统的设计与制作毕业设计酒店环境实时监测系统的设计与制作学生：XX 指导教师：XX内容摘要：课程设计中介绍了酒店环境实时监测系统的设计与制作的基本原理以及工作流程一个微 型的酒店环境环境监测器。简单的实时监测酒店环境的温度，湿度，以及烟雾的超标等，本设计利用 STC89C52单片机作为监测器的控制中心即 CPU用户它来控制相关的传感器。如温湿度传感器、烟雾传感器、液晶显示器等。以此来检测酒店环境的环境。达到实时检测酒店环境的温度，湿度，以及有毒 气体的目的。使用者可以对监测系统进行相关的设置，限定温度、湿度、烟雾等环境因素的临界值。一旦某项指标超过所限定的临界值，这个系统可以自

2、动的提醒家人进行相关的调节动作。关键词:实时监测系统 传感器温度The design of the hotel environmental monitoring systemAbstract： This paper introduces the hotel environment real time monitoringsystem desig n and product ion of the basic prin ciple and work flow of aminiature hotel environment monitor. Simple real-time monitoring o

3、f hotel en vir onment temperature, humidity, as well as smoke exceed the sta ndard,this design uses the STC89C52single chip microcomputer as the control centerthat monitor CPU, user to control sensor. Such as temperature and humidity sensor, smoke sensor, such as liquid crystal displays. In order to

4、 test the hotel environment. To achieve real-time detection of hotel environmenttemperature, humidity, and toxic gas purpose. Users can monitor system related sett in gs, limiti ng temperature, humidity, smoke and otheren vir onmen tal factors critical value. Once an in dex exceeds the limit of crit

5、ical values, the system can automatically remi nd family related to the regulati on of action.Keywords: Mon itori ng system Sen sor Temperature.、八 、-刖言1总体系统设计 21.1设计原理 22设计方案 22.1方案一 22.2方案二 22.3方案比较 33元件选型与电路设计 33.1单片机最小系统 33.1.1STC89C52 型单片机简介 33.1.2STC89C52引脚功能介绍 43.1.3系统的引脚接线 53.2时钟电路 63.2.1DS13

6、02 简介 63.2.2引脚功能介绍 73.3显示电路 93.3.1LCD12846 简介 103.3.2外围电路连接 103.4温湿度传感器 113.5烟雾检测电路 123.6键盘控制电路 143.7状态指示电路.3.8电源模块电路.4系统工作流程 4.1工作过程 4.2系统流程图 4.2.1主流程图 4.2.2键盘检测子程序.15.15 些15.16.16 185结束语 19参考文献 20酒店环境环境实时监测系统的设计与制作、八、 、刖言在科技日新月异的今天，人们在满足温饱的基础上更加重视生活品质的提高，而室内 环境作为与人们健康密切相关的环境尤为受到重视。酒店因其特殊的服务性质，其家具摆

7、 设，空气检测等要求越来越高。比如人们会需要一个适宜的温度，不是太热，不是太冷。 同时，人们对酒店环境空气的要求更显重要，比如男人抽烟会使得酒店环境烟雾弥漫，使 用液化气也按难免会有泄露，这些气体都是对人体有害的。因此，把握酒店环境的环温度、 湿度、空气质量的度，来进行妥善调节，从而避免由于这些环境因素的超标对人体健康造 成的伤害就显的尤为重要。所以为了人们的身体健康，同时有个一个更好的环境，并且为 了能够达到提前未卜先知的功能，禾I用所学的知识设计了本作品：一个微型的酒店环境环 境监测器。简单的实时监测酒店环境的温度，湿度 ，以及烟雾的超标等，本设计利用STC89C52单片机作为监测器的控制

8、中心即 CPU用户它来控制相关的传感器。如温湿度传 感器、烟雾传感器、液晶显示器等。以此来检测酒店环境的环境。达到实时检测酒店环境 的温度，湿度，以及有毒气体的目的。使用者可以对监测系统进行相关的设置， 限定温度、湿度、烟雾等环境因素的临界值。一旦某项指标超过所限定的临界值，这个系统可以自动 的提醒家人进行相关的调节动作。例如，当温度高了，通过相关提示打开风扇、空调等。 当湿度低了，通过相关提示喷洒水雾增加湿度。当有毒气体增多了，提示家人开窗通风并 迅速关闭气体来源等。这样，系统在家人还没有发现危险到来之前就能够进行相关的提示 操作，避免一定的危险事故的发生，从而达到监测报警实现未卜先知的目的

9、。1总体系统设计1.1设计原理本设计的思路是根据单片机的工作原理，利用各个传感器的特性，设计相关的电路， 用单片机来采集相关的各个变量，结合时钟芯片在液晶屏上实时的显示各种状态，并且通 过按键进行相关的设置，超过设置界限时，进行声光报警。2设计方案2.1方案一采用STC89C52单片机作为控制核心，直接利用温湿度传感器采集温度和湿度，禾U用 烟雾传感器来监测烟雾的危害程序，经过处理后直接传给单片机，单片机综合分析以后， 送到LCD12864上显示，并且单片机结合时钟实时的显示状态，通过独立键盘来设置和调 整时间，真题电路设计简单，具体模块框图如下：电源模块图2.1-1 方案一模块框图2.2方案

10、二：我们采用ARM7i理器作为系统的控制核心，利用温度传感器和湿度传感 器来分别采集温度和湿度，经过高精度 AD转换器，编程数字信号后传送给 ARM处理并用 TFT彩屏显示出来，并添加专门各种气体检测传感器来检测酒店环境气体的密度等，同时 我们加上高精度时钟芯片 DS12C887来实时显示时间，便于实时检测，对于控制我们用矩 阵键盘来输入信号，方便处理，不用不断的按键盘。同时通过 485串口把数据传给计算机来分析。具体框图如下：图2.2-1方案二模块框图2.3方案比较方案一电路设计比较简单，对温度湿度要求不是很高的情况下，基本满足要求，而且 可以实时显示，设置简单，软件调试比较简单，用在家庭中

11、不但节约成本，而且操作方便, 而方案二中我们选用ARM处理器，禾I用各种测量范围宽的温湿度传感器和高精度的气体传 感器来检测酒店环境的状态，这套方案对于要求比较高的场合比较用，特别是在工业场合 上来检测酒店环境的状态，并送到计算机进行分析，用在家庭中成本昂贵，综合比较方案 一电路简单，测试范围满足要求，而方案二测试范围大，调试复杂，虽然精度高等优点， 但是方案一更具有性价比和推广性，最后我们经过综合比较我们选用方案一。3元件选型与电路设计3.1单片机最小系统3.1.1STC89C52型单片机简介STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-FlashProgramm

12、able and Erasable Read Only Memory )的低电压，高性能 COMOS的微处理器， 俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。其总控制电路如图3.1.1-1。图3.1.1-1 总控制电路3.1.2STC89C52引脚功能介绍。主电源引脚(2根)VCC(Pin40):电源输入，接+ 5V电源GND(Pin20):接地线O外接晶振引脚(2根)XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端O控制引脚(4根)RST/VPP(Pin9):复位引脚，引脚上出现

13、2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)地址锁存允许信号PSEN(Pi n29):外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，女口 果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚(32根)STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O 口，分别位PO、P1、P2、P3 口，每个口有8位（8根引脚），共32根。卩0口（ Pin39Pin32）: 8位双向I/O 口线，名称为 P0.0P0.7P1 口（Pin1Pin8）: 8位准双向I/O 口线，名称为 P1.0P1.7P2 口（ Pin21Pin28

14、）: 8位准双向I/O 口线，名称为 P2.0P2.7P3 口（Pin 10Pin17）: 8位准双向I/O 口线，名称为 P3.0P3.7 根据原理我们制作了如下电路，单片机接线如下：STC89C5理要功能如表3.1.2-1所示。表3.1.2-1 STC89C52 主要功能主要功能特性兼容MCS5指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O 口256x8bit 内部 RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHZ2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6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3.1.3系统的引脚接线根据

15、其系统工作原理设计出如图 3.1.3-1所示的引脚接线:图3.1.3-1 引脚接线图根据52单片机的特点，我们采用12M晶振给单片机提供时钟信号，两个各加一个 30pf的电容来稳定型号，由于52单片机是采用低电平复位，我们又在其旁边加了一个按键，便 于手动复位，电路连接如图3.1.3-2 :VCC-JL*S?*C4iSW-PY11RESTC5 121cs30pF-i30Pr1310K图3.1.3-2 电路连接图3.2 时钟电路3.2.1DS1302 简介DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补

16、偿功能，工作电 压为2.5V5.5V。采用三线接口与 CPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个 字节的时钟信号或 RAM数据。DS1302内部有一个31 X 8的用于临时性存放数据的 RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与 DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双 电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。3.2.2DS1302引脚功能介绍DS1302的引脚功能图如图322-4所示:图322-4 引脚功能图DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302由Vcc1或Vcc2两者

17、中的较大者供电。当 Vcc2大于VccIV时，Vcc2给DS1302供电。当 Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1 和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把 RST输入驱动置高 电平来启动所有的数据传送。 RST输入有两种功能：首先， RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对 DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送， I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电

18、平。只有在 SCLK为低电平时，才能将 RST置为高 电平。I/O为串行数据输入输出端（双向）。SCLK为时钟输入端。3.2.3DS1302 工作原理操作时序DS1302工作时为了对任何数据传送进行初始化，需要将复位脚（ RST置为高电平且将8位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在时钟（SCLK的上升沿串行输入，前8 位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写 操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为 8+8（ 8位地址+8位数据），在多字节方式下为8加最多可达248的数据。对DS1302的操作就是对其内部寄存器的操作，DS1302内部共有12个寄存器

19、，其中有 7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为 BCD码形式。此外，DS1302还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与 RAM相关的寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器以外的寄存器。 日历、时间寄存器及控制字 如表3.2.3-1所示：表3.2.3-1 :日历、时钟寄存器与控制字对照表寄存器名称765432101RAM/CKA4A3A2A1A0RD/W秒寄存器1000000分寄存器1000001小时寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110写保护寄存器1000111慢充电寄存器10010

20、00时钟突发寄存器1011111最后一位RD/W为“ 0”时表示写操作进行，为“ 1”时表示读操作DS1302内部寄存器列表如表323-2 所示：表323-2 : DS14302内部主要寄存器分布表寄存器名称命令字write read取值范圉冬位内容16 5 4 32 1 00OH61H00-59CH10SECSEC分寄存器S2H83H00-590-10MI1TMIK小时寄存器84Hfi5H01-12或前吨312/240A HEHR日期篩器86MSTH01-23,2 30,310lOETEDATE月份寄存器SBH01-12Q00 10L1MONTH周寄存器SAHBH01-07000 0 0DA

21、Y年份寄存器8CHGDH00-99 10YEAHYEASDS1302内部的RAM分为两类，一类是单个 RAM单元，共31个，每个单元为一个8位 的字节，其命令控制字为 COHFDH其中奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方 式下的RAM此方式下可一次性读写所有的 RAM的31个字节，命令控制字为FEH（写）、 FFH （读）单片机是通过简单的同步串行通讯与 DS1302通讯的，每次通讯都必须由单片机发起， 无论是读还是写操作，单片机都必须先向 DS1302写入一个命令帧，这个帧的格式如表 1所示，最高位BIT7固定为1, BIT6决定操作是针对RAM还是时钟寄存器，接着的5个BIT 是RA

22、M或时钟寄存器在DS1302的内部地址，最后一个BIT表示这次操作是读操作抑或是写操作。物理上，DS1302的通讯接口由3个口线组成，即*RST, SCLK I/O。其中*RST从 低电平变成高电平启动一次数据传输过程， SCLK是时钟线，I/O是数据线。具体的读写时序参考图3-5 :但是请注意，无论是哪种同步通讯类型的串行接口，都是对时钟信号敏感的，而且一 般数据写入有效是在上升沿，读出有效是在 下降沿（DS1302正是如此的，但是在芯片手册 里没有明确说明），如果不是特别确定，则把程序设计成这样：平时 SCLK保持低电平，在时钟变动前设置数据，在时钟变动后读取数据，即数据操作总是在 SCL

23、K保持为低电平的时候，相邻的操作之间间隔有一个上升沿和一个下降沿。(I I 2 J 4 5 6 7 d I 2 J 4 5 b 1图3.2.3-1 读写时序参考图根据其电路特点我们设计电路图如图 3.2.3-2 :图323-2 电路图3.3显示电路3.3.1 LCD12864 简介带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块； 其显示分辨率为128X 64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式 和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

24、可以显示 8X 4行16X 16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显 示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得 多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。3.3.2外围电路连接我用P0 口来给控制数据及命令传输，因为 P0口没有接上拉，我们在外围电路上接4.千欧的上拉电阻，提高推拉电流的能力。电路如图 3.3.2-1 :图3.3.2-1 外围电路连接图3.4温湿度传感器在这里我选用DHT1数字温湿度传感器DHT1数字温湿度传感器，十一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

25、术和温湿度传感技术，具有很高的可靠性与稳定性。 DHT11数字温湿度传感器包括一个电阻式感湿原件和一个 NT（测温元件，并与一个高性能8位单 片机相连接。单线制串行接口，使系统连接可以更简洁。功耗极低，信号传输距离可达 20m以上。作为一种新型的单总线数字温湿度传感器， DHT1具有体积小功耗低响应速度快抗干扰能力强控制简单性价比高等优点， 能够广泛应用于各个领域，其基本指标如下：全量程标定校准，单线数字输出；温度测量范围050C；湿度测量范围20-90%RH温度测量精度+-C；湿度测量精度+-5%RH低功耗；超长的信号传输距离；出色的长期稳定性：DHT1 采用4针单排引脚封装，电路连接方便，

26、引脚说明如表 3.4-1所示：表 3.4-1引脚号名称注释1VDD供电3-5V DC2TATA串行数据，单总线3NC空脚，悬空4GND接地，电源负极DATA是用于未处理器与DHT1 之间的通信和同步的串行双向接口，采用单总线数据格 式。每次通信都是以高位先出的顺序传输 40为数据，永世约4m教据格式为：8位温度整数数据+8位校验和数据+8位湿度整数数据+8位温度小数数据+8位校验和数据数据分小数部分和整数部分，当前小数部分用于以后扩展，现读出为零数据传送正确时，校验和数据等于“ 8位温度整数数据+8位温度小数数据”所得结果的末8位。其典型应用电路如图3.4-1VDD VDD3IMCUDATAL niJTi iw Ml 1111斗厂图3.4-1 典型应用电路根据其结构特点我们设计了电路图3.4-2vcc