毕业论文-基于STC89C5单片机的室内温湿度计的设计.doc
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1、郑州航空工业管理学院 毕 业 论 文(设 计) 2013 届 电子信息工程 专业 0913082 班级题 目 基于STC89C5单片机的室内温湿度计的设计 姓 名 学号 指导教师 职称 讲 师 二一 三 年 五 月 十九 日 内 容 摘 要 本次设计是采用MSC-51系列单片机中的STC89C52和DHT11的低成本的温湿度的检测系统。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。硬件电路主要包括单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器以及键盘等5部分,由DHT11温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成系统显示模块,该系统电路简单、工作稳定、集成度高,调试方便,测试精度高,具有一定的实用价值。
2、其中测温湿度控制电路由温湿度传感器和预设温度值比较报警电路组成,用户根据需要输入预设值,当实际测量的温湿度大于预设的温湿度数值时,发出报警信号(蜂鸣器蜂鸣,led灯亮)。软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序。本次设计采用的DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字输出的温湿度复合传感器,传感器包括一个电阻式感湿原件和一个NTC测温元件,并与一个高性能的8位单片机相连接。关键词:温度测量; 湿度测量; STC89C52; DHT11 Abstract This design is the use of MSC-51 Series MCU STC89C52 and DHT11 in t
3、he low-cost temperature and humidity detection system. This design includes the design of hardware and system software design. Hardware circuit includes a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, the alarm and the keyboard 5, the DHT11 temperature and humidity sensor and 16
4、02 constitute a system of character LCD module display module, the system circuit is simple, stable, high integration, commissioning Convenient, high precision, has some practical value. Temperature and humidity control circuit in which the temperature and humidity sensors and compare the value of t
5、he preset temperature alarm circuit, the user input required pre-default value, when the actual temperature and humidity measurements of temperature and humidity is greater than the preset value, an alarm signal (bee Buzzer beep). Software part includes the main program, display routines, subroutine
6、s side temperature and humidity。The design uses the DHT11 temperature and humidity sensors is a digital output with a calibrated temperature and humidity combined sensor, the sensor includes a resistance and a sense of the original wet NTC temperature measurement devices, and with a high-performance
7、 8-bit microcontroller connected.Key words:Temperature measurement; Humidity measurement;STC89C52; DHT11 目 录第一章 绪 论- 1 -1.1 研究背景及意义- 1 -1.2 研究要实现的功能- 1 -第二章 设计分析及方案论- 3 -2.1 设计总体方案及方案论证- 3 -2.2 元器件的选择- 4 -2.2.1 主控制器件:单片机- 4 -2.2.2 传感器:温湿度传感器dht11- 5 -2.2.3 显示器件:lcd1602- 8 -第三章 硬件电路图的设计- 12 -3.1 报警电路
8、- 12 -3.2 晶振电路- 13 -3. 3 显示电路- 14 -3.4 传感器电路- 14 -3.5 复位电路- 15 -3.6 总体电路- 16 -第四章 软件部分设计- 18 -4.1 程序流程图- 18 -总 结- 19 -致 谢- 20 -参考文献- 20 -附 录- 21 -源程序- 21 - 第一章 绪 论1.1 研究背景及意义随着人们生活水平的不断提高,人们对其生存质量做出更高的要求。因此家居内的基本环境如湿度、温度有必要做出一定精度的监测以让人们和最佳舒适感系数做出简单明了的判别,从而采取一定措施以达到最佳舒适度。环境控制也就成了人们安居乐业的基础,成了共建和谐环境的重要
9、环节。尤其是目前生活节奏的加快,许多白领都出现了亚健康的状态,因此家庭温湿度的检测对于现代家庭来说也变得刻不容缓了。因此为了满足最适宜人们生活的最佳温度和湿度,我们需要研究一种家庭式的,便于提醒和控制温湿度的装置,人们可以根据不同季节以及个人的需要进行不同的调整,以便达到最佳的居住环境,这不仅仅是对于环境要求的进步,同时也体现了现代文明的发达与先进。研究温湿度的控制非常有必要,它可以优化组合社区资源,提升服务水平,推动反房地产等其他行业的发展,为他们带来新的商机。并且可以移植到汽车,仓库,蔬菜大棚等有限空间的温湿度数据采集系统中去。因此,具有广阔的应用前景和用途。1.2 研究要实现的功能本设计
10、的目的就是了解对室内的温湿环境的实现方法,和应用到的有关软硬件知识。实现的功能有实时温度,湿度智能显示。并且能够智能报警从而采取相应措施。便于提醒和控制温湿度的装置,人们可以根据不同季节以及个人的需要进行不同的调整,采用DHT11数字温湿度传感器与单片机STC89C52相连外围电路比较简单。 所以,本次设计以DHT11数字温湿度传感器为例,介绍基于单片机的数字温湿度计的设计提出解决。 - 2 - 第二章 设计分析及方案论2.1 设计总体方案及方案论证按照系统设计功能的要求,确定系统由5个模块组成:主控制器,数字温湿度传感器,报警电路,按键电路及驱动显示电路。如图2.1驱动显示模块块模块报警电路
11、按键电路温湿度传感器主控制器 图2.1 总体电路框图单片机作为主控制器,主要负责处理由温湿度传感器送来数据,并把处理好的数据送向显示器模块,数据温湿度传感器主要用来采集周围的环境参数,并把所采集到得数据送向单片机,按键电路主要是用来完成单片机的复位操作和温湿度初始值的设定。蜂鸣器电路就是用三极管来实现的,用来判断周围的温度或者湿度是否超出设定数值,显示电路主要用来显示当前的温湿度。2.2 元器件的选择2.2.1 主控制器件:单片机STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核,但做了
12、很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。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。 具有以下标准功能: 8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口,内置8KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16 位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。另外 STC89C52 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
13、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。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。单片机管脚图如2.2所示图2.2 STC89C52单片机管脚图2.2.2 传感器:温湿度传感器dht11DHT11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,它应用专用的温湿度传感和数字模块采集技术,具有很高的稳定性和可靠性,DHT11传感器内含一个NTC测温和一个电阻式感湿元件,并与一个8位的高性能单片机相连接,在精确的湿度校验室中DHT11传感器进行过校准,以程序的形式校准系数储存在0TP内存中,检测信号的时候,在处理过程中传感器内部要调用这
14、些校准系数,采用单线制的串行接口,使系统集成可以有较低的功耗,而且更加简单快速,信号传输距离超过20米,作为一个数字温湿度传感器DHT11具有响应快速、抗干扰强、性价比高等优点,它的性能指标如下:湿度测量范围为2095RH;湿度测量精度为5RH;温度测量范围为050 ,温度测量精度为2,工作电压3055 V,相应时间5S,DHT1l采用4针单排引脚封装, 传感器通电后,需要等待1s,这是因为要越过不稳定的状态,在此期间不需发送指令,电源引脚(VDD,GND)之间可增加一个100nF 的电容,用以去耦滤波7。传感器应用电路:图2.3。实物图:图2.4图2.3 传感器电路 图2.4 dht1实物图
15、 串行接口(单线双向)采用单总线数据格式,DATA 用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分。通讯过程如图2.5所示图2.5 通讯过程总线空闲状态为高电平的时候主机把总线拉低等待DHT11响应, DHT11能检测到起始信号,主机必须把总线拉低,至少大于18ms。DHT11一旦接收到主机的开始信号,接着就等待开始信号的结束,然后发送80us的低电平响应信号,要读取DHT11的响应信号,必须等待开始信号的结束,并延时等待20-40us后才能够接受,主机发送开始信号后,这时候就可输出高电平或切换到输入模式,接着总线由上拉电阻拉高。DHT11发送响应信
16、号的时候总线为低电平 ,DHT11把总线拉高80us之前,必须等到响应信号发送,准备发送数据时,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,数据位是0或1是由高电平的长或短来决定。假如响应信号的读取为高电平,但是DHT11无响应响应,这时候说明路线可能连接不正常,当最后一bit数据传送结束后,DHT11把总线拉低50us,接着总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字0信号表示方法如图2.6所示图2.6 数字0信号表示方法数字1信号表示方法.如图2.7所示:图2.7 信号1 表示方法2.2.3 显示器件:lcd1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性,通过电压对其显示区域进行控制,有电就有显示,这样
17、即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。液晶显示的分类方法有很多种,通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外,液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分,可以分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(Simple Matrix)和主动矩阵驱动(Active Matrix)三种。点阵图形式液晶由MN个显示单元组成,假设LCD显示屏有64行,每行有128列,每8列对应1字节的8位,即每行由16字节,共168=128个点组成,屏上6416
18、个显示单元与显示RAM区1024字节相对应,每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H00FH的16字节的内容决定,当(000H)=FFH时,则屏幕的左上角显示一条短亮线,长度为8个点;当(3FFH)=FFH时,则屏幕的右下角显示一条短亮线;当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,(00EH)=00H,(00FH)=00H时,则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。用LCD显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由68或88点阵组成,既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字
19、节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式,根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。汉字的显示一般采用图形的方式,事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占32B,分左右两半,各占16B,左边为1、3、5右边为2、4、6根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址,设立光标,送上要显示的汉字的第一字节,光标位置加1,送第二个字节,换
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