倉庫多點(diǎn)溫濕度的有線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

1、畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：倉庫多點(diǎn)溫濕度的有線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名：姜義學(xué) 號：0908050115所在院系：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：電子信息科學(xué)與技術(shù)屆 次：2013屆指導(dǎo)教師：解萍淮南師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信承諾書1. 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），題目 是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，沒有弄虛作假，沒有抄襲、剽竊別人的內(nèi)容；2.畢業(yè)論文（設(shè)計）所使用的相關(guān)資料、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等均真實(shí)可靠，文中所有引用的他人觀點(diǎn)、材料、數(shù)據(jù)、圖表均已注釋說明來源；3. 畢業(yè)論文（設(shè)計）中無抄襲、剽竊或不正當(dāng)引用他人學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改數(shù)據(jù)的情況； 4.本人已被告知并清楚：

2、學(xué)院對畢業(yè)論文（設(shè)計）中的抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為將嚴(yán)肅處理，并可能導(dǎo)致畢業(yè)論文（設(shè)計）成績不合格，無法正常畢業(yè)、取消學(xué)士學(xué)位資格或注銷并追回已發(fā)放的畢業(yè)證書、學(xué)士學(xué)位證書等嚴(yán)重后果； 5.若在省教育廳、學(xué)院組織的畢業(yè)論文（設(shè)計）檢查、評比中，被發(fā)現(xiàn)有抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為，本人愿意接受學(xué)院按有關(guān)規(guī)定給予的處理，并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。 學(xué)生（簽名）： 日期： 年 月 日目 錄前言31 設(shè)計目的與論文概述31.1 設(shè)計目的31.2 論文概述42 系統(tǒng)總體設(shè)計42.1 設(shè)計要求42.2 系統(tǒng)總體設(shè)計42.2 溫濕度采集52.3 顯示模塊選擇63 硬件設(shè)計63.1 主控a

3、t89c5163.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)73.3 溫濕度傳感器83.4 電源模塊103.5 顯示模塊113.6 報警電路134 軟件設(shè)計144.1 proteus軟件144.2 程序編譯174.3 下載燒錄軟件184.4 系統(tǒng)運(yùn)行過程205 結(jié)束語21參考文獻(xiàn)23淮南師范學(xué)院2013屆本科畢業(yè)論文倉庫多點(diǎn)溫濕度的有線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生：姜義（指導(dǎo)老師：解萍）（淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院）摘 要:溫濕度是一種最基本的環(huán)境參數(shù),溫濕度的測量方法和裝置對現(xiàn)在的生活、生產(chǎn)具有重要的意義?，F(xiàn)代很多倉庫需要檢測室內(nèi)的溫度和濕度，從而保證貨物的存儲。要實(shí)現(xiàn)溫濕度的精確控制必須進(jìn)行多點(diǎn)測量。基于此，本設(shè)計為基于單

4、片機(jī)的溫濕度檢測與控制系統(tǒng)，采用模塊化、層次化設(shè)計。溫濕度傳感器采用dhtll，其體積小,硬件開消低,且是附加功能強(qiáng)的理想單片機(jī)溫度傳感器,可實(shí)時根據(jù)指令給出溫濕度數(shù)據(jù),可讀性高。本系統(tǒng)主控芯片采用89c51單片機(jī)，其具有簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。通過外部的溫濕度傳感器實(shí)時檢測周圍環(huán)境的溫濕度，在反饋給主控芯片，進(jìn)行處理分析，再對機(jī)械設(shè)施進(jìn)行控制，從而達(dá)到智能監(jiān)控調(diào)節(jié)的作用。整個系統(tǒng)電路簡單、集成度高、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、檢測精度高，具有一定的實(shí)用價值。相信這個系統(tǒng)會為現(xiàn)代化倉庫的集中管理提供可靠的保證。關(guān)鍵詞:89c51；溫濕度傳感器；dht11；倉庫the design of the

5、 cable monitoring system of temperature and humidity in the warehousestudent: jiang yi(faculty adviser：xie ping)(college of electrical and information engineering, huainan normal university)abstract:temperature and humidity is one of the most basic environmental parameters, method and apparatus for

6、measuring temperature and humidity has the vital significance to the present life, production.many modern warehouse needs to detect the indoor temperature and humidity, so as to ensure the goods storage.precise control to achieve the temperature and humidity must be multi-point measurement.based on

7、this, the design for the temperature and humidity measurement and control system based on mcu, modular, hierarchical design.temperature and humidity sensor using dhtll, its small size, low hardware spending, and is the ideal temperature sensors attached to the strong function, can according to the i

8、nstructions given temperature and humidity data, readable.this system main control chip uses 89c51, which is simple and practical, economic stability, etc.the temperature and humidity real-time temperature and humidity sensor detects the external environment, in the feedback to the main control chip

9、, analysis, and control of mechanical facilities, so as to achieve the intelligent control function.the whole system has simple circuit, high integration, stable operation, convenient adjustment, high detection precision, and has a certain practical value.believe that provide a reliable guarantee of

10、 centralized management of the system for the modern warehouse.keywords: 89c51; temperature and humidity sensor; dht11; warehouse前言現(xiàn)代電子技術(shù)日新月異，各種新型的自動控制系統(tǒng)也越來越多地運(yùn)用到人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，它不但可以提高勞動生產(chǎn)率，而且可以使控制的設(shè)備或執(zhí)行的操作更加精確。傳感器是信息采集的重要工具，傳感器技術(shù)與通信技術(shù)，信息傳輸，和計算機(jī)技術(shù)，信息處理，構(gòu)成了現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱,它們在信息系統(tǒng)中分別起著“感覺”、“神經(jīng)”和“大腦”的作用。現(xiàn)

11、代電子產(chǎn)品正在以前所未有的革新速度，正在不斷減小體積，降低的功率，趨于功能多元化1。它與以往傳統(tǒng)電子產(chǎn)品相比，在設(shè)計上有著顯著的差異，一是運(yùn)用大規(guī)?？删帉懶酒粩嗵岣弋a(chǎn)品性能，縮小產(chǎn)品體積，降低功耗；二是運(yùn)用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，不斷改善電子設(shè)計過程自動化特性，減小開發(fā)周期，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力。單片機(jī)的單芯片的微小體積和極低的成本，可廣泛地嵌入到電子系統(tǒng)，辦公自動化、艦船、個人信息終端及通信產(chǎn)品等方方面面，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。溫濕度是最基本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與其息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時測量溫濕度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫濕度的測量，因此研究溫度和濕度的測量方法和

12、裝置具有重要的意義。測量溫濕度的關(guān)鍵是溫濕度傳感器，溫濕度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：傳統(tǒng)的分立式傳感器，模擬集成傳感器，智能集成傳感器。目前，國際上新型溫濕度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。溫濕度傳感器大致分為：電阻式、電容式、電解質(zhì)離子型以及重量型濕敏元件（通過感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）等。濕敏元件的線性度和抗污染能力不好，在環(huán)境濕度的檢測下，如果濕敏元件要長期裸露在待測環(huán)境中，則會受到污染，且其測量精和及穩(wěn)定性都會受到影響2。1 設(shè)計目的與論文概述1.1 設(shè)計目的潮濕、發(fā)霉、腐蝕是倉庫日常工作中需要解決的問題，故倉庫中這些變量信是否達(dá)標(biāo)則成為了

13、衡量倉庫管理質(zhì)量重要特征3。這些問題都將影響到儲備物資的安全以及工作的可靠性。因此，現(xiàn)在絕大部分的倉庫都配備了庫內(nèi)溫度和濕度的監(jiān)測設(shè)施。與傳統(tǒng)的人工檢測，通過采用濕度計、毛發(fā)濕度計和濕紙等器件去檢測環(huán)境中溫濕度信息相比，現(xiàn)在的溫濕度傳感器及其外部設(shè)施，具有無比的優(yōu)越性，給現(xiàn)代化的倉庫管理系統(tǒng)帶來了一大進(jìn)步。1.2 論文概述本文設(shè)計的是基于單片機(jī)at89c51的溫濕度檢測和控制系統(tǒng)，主要以廣泛應(yīng)用的dht11作為溫度和濕度的檢測，該儀器具有測量精度較高、硬件電路簡單、并能很好的進(jìn)行顯示，可測試不同環(huán)境溫濕度的特點(diǎn)。另外和外圍控制電路相連，可以進(jìn)行加濕電路和除濕電路的控制，使溫度和濕度參數(shù)在預(yù)先設(shè)

14、定的范圍內(nèi)，不需要人的直接參與。單片機(jī)是系統(tǒng)的控制核心，所以單片機(jī)的性能關(guān)系到整個系統(tǒng)的好壞。因此單片機(jī)的選擇，對所設(shè)計系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及功能的擴(kuò)展有著很大的影響。本設(shè)計中，最終選用的集成溫度傳感器dht11，采集到的溫濕度信號送至單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫濕度的顯示與控制。系統(tǒng)主要由以上元器件組成，通過硬件電路和軟件程序的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。2 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 設(shè)計要求1) 基本功能v 檢測溫度、濕度v 實(shí)時顯示溫度、濕度v 設(shè)定溫濕度限定值v 過限報警2) 主要技術(shù)參數(shù)v 溫度檢測范圍0+100（可軟件調(diào)整）v 測量精度：1v 濕度檢測范圍：0%-100%rh（可軟件調(diào)整）v 檢測精度：1%rh

15、v 顯示方式：后臺實(shí)時顯示v 報警方式：后臺報警2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計本設(shè)計是以at89c51為cpu的一套檢測系統(tǒng)，其中涉及到溫濕度檢測、鍵盤輸入、報警電路、單片機(jī)、后臺顯示等部分，以及外圍硬件的設(shè)計。采用新型的智能集成溫溫度傳感器dht11來實(shí)現(xiàn)檢測溫度、濕度的檢測，將溫度濕度信號通過傳感器進(jìn)行信號的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再運(yùn)用單片機(jī)at89c51進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，并在lcd1602上顯示當(dāng)前溫濕度，系統(tǒng)框圖如圖2.1。本設(shè)計由信號采集、信號分析、信號處理和電源四個部分組成的。（一）信號采集由多個數(shù)字式溫濕度傳感器dht11組成；（二）信號分析由單片機(jī)at89c51組成；（三）信號處理由

16、機(jī)械來完成控制及警示燈報警提醒。cpu89c51單片機(jī)機(jī)械控制報警提醒電源模塊顯示模塊溫濕度采集鍵盤控制圖2.1 系統(tǒng)總體框圖該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：1.該產(chǎn)品的互換性好，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，外圍電路簡單易懂，因此體積小。2.該系統(tǒng)能用軟件的方式控制硬件，所有用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)向硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)開發(fā)軟件自動完成的，易操作。3.可以從以前的組合設(shè)計轉(zhuǎn)向真正的自由設(shè)計，所以設(shè)計的移植性好，效率高。可適合大規(guī)模的現(xiàn)場制作。2.2 溫濕度采集本設(shè)計利用傳感器技術(shù)進(jìn)行信號采集，為單片機(jī)提高數(shù)據(jù)。檢測環(huán)境以及控制環(huán)境信息變化的一切之重，都在于傳感器。如果對原始信號的檢測和轉(zhuǎn)換不夠準(zhǔn)確，那么系統(tǒng)中

17、的控制根本無從談起。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，全部采用自動化設(shè)施和控制，幾乎全部依靠各類傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，從而保證設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行，達(dá)到最佳的生產(chǎn)效率4。本設(shè)計使用了數(shù)字式溫濕度傳感器dht11，其具有簡單實(shí)用且價格便宜等優(yōu)勢。2.3 顯示模塊選擇方案一：采用12864液晶模塊顯示測得的數(shù)據(jù)，可顯示較多組的數(shù)據(jù)，字體較大，可清晰讀數(shù)，但12864液晶模塊價格昂貴，接線復(fù)雜，故不采用。方案二：采用1602液晶模塊顯示所測數(shù)據(jù)，1602液晶接線簡單方便，同時也能滿足顯示需要，價格遠(yuǎn)低于12864液晶。因此，本方案為首選方案。綜上所述，顯示模塊選擇方案二。3 硬件設(shè)計3.1 主控at8

18、9c51at89c51單片機(jī)擁有4k bite rom(read only memory），且具有低電壓、高性能8位微處理器的工作特性5。單片機(jī)中的eeprom存儲器可以循環(huán)擦寫100次。該裝置選用了atmel的高密度非易失性存儲器制造技術(shù)制造，兼容現(xiàn)代mcs-51工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的指令集和輸出管腳。tmel公司的89c51是一種高效的微控制器，因其將8位cpu和flash存儲器組合在一個芯片中，故其簡單、方便、易使用。89c2051單片機(jī)是它的一種精簡版。89c單片機(jī)制造成本低，且靈活度高，故被廣泛應(yīng)用于嵌入式控制系統(tǒng)中。at89c51單片機(jī)主要特性如下：u 兼容mcs-51的指令集和輸出管腳；u

19、擁有4kbite可編程可擦除只讀存儲器；u 可循環(huán)擦除/寫入1000次；u 10年的數(shù)據(jù)保留時間；u 全靜態(tài)工作：0hz-24mhz；u 128*8位內(nèi)部ram；u 32個可編程i/o口；u 擁有2個級別16位定時器/計數(shù)器；u 5個中斷源；u 低功耗的閑置和掉電模式；u 擁有片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；at89c51實(shí)物圖和引腳圖如下： 圖3.1 at89c51實(shí)物圖 圖3.2 at89c51引腳圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)at89c51單片機(jī)要能正常工作必須要有時鐘和復(fù)位電路，單片機(jī)芯片、復(fù)位電路、時鐘電路，構(gòu)成單片的最小運(yùn)行環(huán)境。3.2.1 復(fù)位電路和時鐘電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，

20、當(dāng)程序跑飛（運(yùn)行不正常）或死機(jī)（停止運(yùn)行）時，就需要進(jìn)行復(fù)位。mcs-5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳rst（第9管腳）上出現(xiàn)2個以上機(jī)器周期的高電平時，單片機(jī)就會復(fù)位6。如果rst一直處在高電平，那么單片機(jī)將處于無限復(fù)位中，即死循環(huán)。復(fù)位電路如圖3.3。 圖3.3 復(fù)位電路 圖3.4 晶振系統(tǒng)時鐘電路是用來產(chǎn)生at89c51單片機(jī)工作時所必須的時鐘信號，at89c51本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，at89c51在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提

21、供時鐘信號，如圖3.4。at89c51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為xtal1和xtal2它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器。電路中的c1、c2的選擇在30pf左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2mhz12mhz之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的npo電容，采用的晶振頻率為12mhz。3.3 溫濕度傳感器3.3.1 dht11產(chǎn)品概述dht11數(shù)字溫濕度傳感器，能夠校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它采用特殊的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳

22、感器技術(shù)，因此產(chǎn)品的可靠性高和長期穩(wěn)定性也非常優(yōu)秀。該傳感器包括一個電阻型濕敏元件和溫度傳感器，并連接了高性能的8位單片機(jī)。故dht11數(shù)字溫濕度傳感器品質(zhì)優(yōu)良、響應(yīng)速度快、抗干擾能力優(yōu)越以及具有高性價比7。dht11傳感器都是經(jīng)過嚴(yán)格的濕度校準(zhǔn)，才流入市場的。校準(zhǔn)系數(shù)都是存儲在otp內(nèi)存中，以程序的形式，在傳感器采集信號處理時，都會調(diào)用校準(zhǔn)系數(shù)。它的單線串行接口，可以很容易且快速的變成系統(tǒng)集成的一部分。低功耗、體積小、信號傳輸距離遠(yuǎn)且抗干擾能力強(qiáng)，使它成為各種應(yīng)用的最佳選擇，甚至對于一些極為苛刻的應(yīng)用要求也能滿足8。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。dht1

23、1傳感器實(shí)物圖如下：圖3.5 dht11傳感器實(shí)物圖dht11性能參數(shù)如下表：表3.1 dht11性能參數(shù)型號測量范圍測濕精度測溫精度分辨力封裝dht112090rh 0505rh214針單排直插引腳說明如下表：表3.2 dht11引腳說明引腳號引腳名稱類型引腳說明1vcc電源正電源輸入3v-5.5v dc2dout輸出單總線，數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳3nc空空腳，擴(kuò)展未用 4gnd地電源地dht11的工作電壓為3至5.5v。傳感器上電后，需要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)，此時間內(nèi)無需發(fā)送任何指令即可。在電源引腳（vdd，gnd）之間添加100nf的電容，可以用來去耦濾波9。在與mcu連接時，建議連接線

24、長度短于20米時用5k上拉電阻,大于20米時根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。dht11與mcu連接圖如下：4pin2pin5k1pinmcudht11vddvddgnd圖3.6 dht11應(yīng)用電路data端口是用在微處理器與dht11之間的通訊和同步,使用的是單總線數(shù)據(jù)格式,每次通訊同步時間大約4ms,整個數(shù)據(jù)劃分為小數(shù)與整數(shù)部分，具體格式如下所述：對40位的數(shù)據(jù)的完整傳輸，高位先輸出。數(shù)據(jù)傳送正確時校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8位濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8位溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位10。自用戶mcu發(fā)出啟動信號后，dht11從低功率模式轉(zhuǎn)入高速模式，在主機(jī)啟動信號結(jié)束時，

25、dht11會發(fā)送相應(yīng)信號，將40位的數(shù)據(jù)輸出，觸發(fā)信號的一次采集，讀取的數(shù)據(jù)取自用戶意愿。從模型中，dht11收到啟動信號觸發(fā)一個溫濕度采集，如果未接收主機(jī)發(fā)送來啟動信號，dht11不會主動采集溫濕度數(shù)據(jù)。在采集完數(shù)據(jù)后，dht11工作模式則轉(zhuǎn)為低速模式。3.4 電源模塊本設(shè)計需要+5v電源為整個系統(tǒng)供電，電源模塊以芯片lm7805為核心設(shè)計成輸出+5v直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。該電源模塊是有電源變壓器變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。電源變壓器將交流220v變?yōu)?v左右交流電壓，然后通過整流橋?qū)⒔涣麟娮優(yōu)槊}動的直流電壓。由于此脈動直流電壓還包含較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，c1

26、3、c14分別為輸入端和輸出端濾波電容，并利用芯片lm7805進(jìn)行穩(wěn)壓，當(dāng)輸出電較大時，7805應(yīng)配上散熱板。具體電路如下圖所示：圖3.11 7805穩(wěn)壓電路3.4.1 7805芯片簡介三端穩(wěn)壓集成電路lm7805，其為to-220標(biāo)準(zhǔn)封裝，能輸出多種固定電壓，因此被廣泛應(yīng)用。用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。給lm7805配備散熱片時，其輸出電流最高可到1a。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，就能夠獲得不同的電壓以及電流輸出12。外形及引腳排列見圖3.12。to-2201 輸入i

27、nput2 地gnd3 輸出output主要特性:v 輸出電流有： 1a v 輸出電壓有： 5v v 過熱保護(hù) v 短路保護(hù) v 晶體管soa輸出保護(hù) 圖3.12 lm7805芯片3.5 顯示模塊1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行11，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。1602字符液晶顯示模塊的應(yīng)用非常廣泛，而且各種lcd制造商提供的液晶，幾乎都是相同的規(guī)格1602模塊或兼容的模塊，即使他們的產(chǎn)品名稱不同。1602字符型lcd液晶模塊，最初使用的lcd控制器是hd44780，在市場上生產(chǎn)的1602液晶模塊當(dāng)中，基本上也都采用了與之兼容的控制ic，所以從特性上基本上是

28、一樣的；當(dāng)然，很多廠商提供了不同的字符顏色、背光色之類的顯示模塊12。lcd1602實(shí)物圖如表3.13，通常所見到的1602模塊的規(guī)格基本如下：表3.3 1602模塊的規(guī)格顯示容量16x2個字符芯片工作電壓4.55.5v工作電流2.0ma（5v）模塊工作最佳電壓5v字符尺寸2.95x4.35（wxh）mm圖3.13 lcd1602模塊lcd1602模塊的引腳說明如下表13：表3.4 lcd1602模塊的引腳說明引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1vss電源地2vcc電源（+5v）3vee調(diào)整電壓對比端口4rs0/1輸入0 輸入指令1 輸入數(shù)據(jù)5rw0/1輸入0 向lcd寫入指令或數(shù)據(jù)1 從lcd讀

29、取數(shù)據(jù)6e1,10輸入使能信號，為高電平讀取信息10（下降沿）執(zhí)行命令7db00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8db10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19db20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210db30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311db40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412db50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513db60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614db70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line7（最高位）15a+vcclcd背光電源正極16k接地lcd背光電源負(fù)極當(dāng)然，有的模塊是不帶背光的，這時候15和16腳是沒有意義的。1602lcd的初始化如下流程圖所示：延時5

30、ms左右延時5ms左右寫指令0x38（不檢測bf狀態(tài)）延時5ms左右寫指令0x38（不檢測bf狀態(tài)）寫指令0x38（不檢測bf狀態(tài)）寫指令0x38設(shè)置顯示模式寫指令0x08關(guān)顯示寫指令0x01顯示清屏寫指令0x0c顯示開及光標(biāo)移動寫指令0x06顯示光標(biāo)移動設(shè)置圖3.14 lcd1602初始化流程圖3.6 報警電路在現(xiàn)在的微型計算機(jī)控制系統(tǒng)以及工業(yè)生產(chǎn)中，為保證生產(chǎn)的安全，在某些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都配備了緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒工作人員注意并采取相應(yīng)的緊急措施，保證設(shè)備及工人安全。該方法是將傳感器采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行縮放后，與事先設(shè)定的上限值和下限值進(jìn)行比較14。如果高于上限或低于下限時，則報

31、警提醒。若在報警范圍之內(nèi)，則作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。本次畢業(yè)設(shè)計選用蜂鳴器設(shè)計的報警電路，蜂鳴器報警電路的設(shè)計只需使用壓電式蜂鳴器，然后通過51單片機(jī)的1根io口經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，即可實(shí)現(xiàn)報警功能。壓電蜂鳴器驅(qū)動電流10ma，我們可以使用ttl集成電路7406或7407低電平驅(qū)動，也可以選用一個晶體三極管來驅(qū)動。在圖中，fm信號端口接單片機(jī)p2.0 io口，且另一端接晶體管基極。當(dāng)p2.0輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，壓電式蜂鳴器得到工作電壓進(jìn)行鳴叫；當(dāng)p2.0輸出低電平時，三極管截止，蜂鳴器無法工作。圖3.15是使用三極管驅(qū)動蜂鳴器的報警電路。圖3.15 報警電路 本設(shè)計是為在溫

32、濕度測量中對溫濕度的上下限超出時候提示報警，接口位于單片機(jī)at89c51的p2.0口。當(dāng)溫濕度過限時，p2.0口被置0，本系統(tǒng)開始工作。4 軟件設(shè)計4.1 proteus軟件proteus軟件是英國labcenter electronics公司出版的eda工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它具有強(qiáng)大的eda工具軟件的仿真功能，且還具有仿真單片機(jī)及其他外圍器件的功能。目前，最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具就屬proteus。在近幾年，proteus軟件在國內(nèi)得到廣泛推廣，受到來自各界人士的喜愛15。proteus擁有如下優(yōu)點(diǎn)：1）豐富的器件庫：27000種以上的元器件，可以

33、很容易地創(chuàng)建新元件；2）搜索器件智能化：通過模糊搜索，即可快速找到我們所需的器件；3）智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單、快速，大大節(jié)約繪圖時間；4）支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件、總線布線使電路設(shè)計簡明明了；5）輸出高質(zhì)量的圖紙：通過個性化設(shè)置，生成印刷質(zhì)量的bmp圖，可以很容易地提供給word，powerpoint和其他文件所使用。6）完善的電路仿真功能、單片機(jī)協(xié)同仿真功能、實(shí)用的pcb設(shè)計平臺；它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計

34、是重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，對于學(xué)生就業(yè)。因?yàn)閜roteus給學(xué)生們帶來的是實(shí)驗(yàn)室無法比擬的大量組件庫，提供了電路設(shè)計靈活性的修改，且相當(dāng)于增加了數(shù)目可觀的實(shí)驗(yàn)室、以及一些虛擬儀器、儀表，同時培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)造精神。在proteus中繪制好原理圖后，調(diào)入事先編譯好的hex目標(biāo)代碼文件，既可以在proteus的原理圖中看到模擬的運(yùn)行狀態(tài)與過程。proteus編譯界面如圖3.2圖4.1 proteus編譯界面為了方便介紹，我分別對窗口內(nèi)各部分進(jìn)行中文說明（見圖4.1）。下面簡單介紹各部分的功能： 1原理圖編輯窗口（the editing window）：顧名思義，它是用來繪制原理圖的。藍(lán)色方框內(nèi)為可

35、編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意，這個窗口是沒有滾動條的，你可用預(yù)覽窗口來改變原理圖的可視范圍。2預(yù)覽窗口（the overview window）：它可顯示兩個內(nèi)容，一個是：當(dāng)你在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預(yù)覽圖；另一個是，當(dāng)你的鼠標(biāo)焦點(diǎn)落在原理圖編輯窗口時（即放置元件到原理圖編輯窗口后或在原理圖編輯窗口中點(diǎn)擊鼠標(biāo)后），它會顯示整張?jiān)韴D的縮略圖， 并會顯示一個綠色的方框，綠色的方框里面的內(nèi)容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此，你可用鼠標(biāo)在它上面點(diǎn)擊來改變綠色的方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。3 模型選擇工具欄（mode selector toolbar）：主要模型（m

36、ain modes）： 選擇元件（components）（默認(rèn)選擇的） 放置連接點(diǎn) 放置標(biāo)簽 放置文本 用于繪制總線 用于放置子電路 用于編輯元器件的參數(shù) 配件（gadgets）： 終端接口（terminals）：有vcc、地、輸出、輸入等接口 器件引腳：繪制引腳 仿真圖表（graph）：用于各種分析，如noise analysis 錄音機(jī) 信號發(fā)生器（generators） 電壓探針：使用仿真圖表時要用到 電流探針：使用仿真圖表時要用到 虛擬儀表：有示波器等2d圖形（2d graphics）： 畫各種直線 畫各種方框 畫各種圓 畫各種圓弧 畫各種多邊形 畫各種文本 畫符號 畫原點(diǎn)等4元件列表

37、（the object selector）： 用于挑選元件（components）、終端接口（terminals）、信號發(fā)生器（generators）、仿真圖表（graph）等。舉例，當(dāng)你選擇“元件（components）”，單擊“p”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后（單擊了“ok”后），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。5方向工具欄（orientation toolbar）： 旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)角度只能是90的整數(shù)倍。翻轉(zhuǎn)：完成水平翻轉(zhuǎn)和垂直翻轉(zhuǎn)。使用方法：先右鍵單擊元件，再點(diǎn)擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)。 6仿真工具欄仿真控制按鈕 1* 運(yùn)行；2* 單步

38、運(yùn)行；3* 暫停；4* 停止；4.2 程序編譯kell for c51是美國keil software公司出品的c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上，相比與匯編，c語言都具有明顯的優(yōu)勢，故易學(xué)易用，在國內(nèi)外得到廣泛使用。keil提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境，其中包括c編譯器、宏匯編器、鏈接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。如果你用c語言編程，那么keil將是你最好的選擇，即使不用c語言而選用匯編語言編程編程，其易于使用的軟件仿真環(huán)境以及強(qiáng)大的綜合調(diào)試工具也會使你事半功倍16。keil生成目標(biāo)代碼的效率很高，且大多數(shù)

39、語句生成的匯編代碼非常緊湊，易于理解。在大型軟件的開發(fā)環(huán)境下，更可以反映其高級語言的優(yōu)勢。用c語言編寫的代碼，其在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性以及可維護(hù)性上，比匯編都具有明顯的優(yōu)越性，所以很容易學(xué)習(xí)和使用。keil c51軟件不僅提供豐富的庫函數(shù)，還擁有功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。圖4.2 keil編譯界面keil編譯界面如圖4.2，keil編譯步驟如下：1）在keil系統(tǒng)中，每做個獨(dú)立的程序，都視為工程（或者叫項(xiàng)目）。首先從菜但的“工程”中“新建工程.”，建立我們將要做的工程項(xiàng)目。2）keil環(huán)境要求我們?yōu)?test 工程選擇一個單片機(jī)型號；我們選擇 atmel 公司的 89

40、c51?！按_定”后工程項(xiàng)目就算建立了。3）立了工程項(xiàng)目，肯定要實(shí)施這個工程，現(xiàn)在就為工程添加程序。點(diǎn)擊“文件”中的“新建”，新建一個空白文檔；這個空白文檔就是讓我們編寫單片機(jī)程序的場所。在這里你可以進(jìn)行編輯、修改等操作。4)根據(jù)題意，在文檔中寫入下列代碼；最后編譯調(diào)試，生產(chǎn)hex文件。5)通過51單片機(jī)的下載軟件下載生成的hex文件，就可以運(yùn)行了。4.3 下載燒錄軟件stc- isp是單片機(jī)編程燒錄軟件中最為常見的一款，是專為為stc系列單片機(jī)而設(shè)計的，支持stc89系列、12c2052系列和12c5410等系列的stc單片機(jī)，使用簡便，得到了廣泛應(yīng)用17。stc-isp使用方法:（1）打開s

41、tc-isp，如下圖界面，在mcutype框架下選擇我們需要的單片機(jī)，如stc89c51rc：(2)根據(jù)您的9針數(shù)據(jù)線連接情況選中com端口，一般情況下波特率保持默認(rèn)，如果遇到不能下載問題，可以適當(dāng)下調(diào)一些波特率，按圖示選中各項(xiàng)：（3）在保證硬件連接正確的情況下，再按圖示點(diǎn)擊“打開文件”并在對話框內(nèi)找到我們要事先編譯好的hex文件：(4)按下圖選中兩個條件項(xiàng)，這樣可以使您在每次編譯keil時hex代碼能自動加載到stc-isp，點(diǎn)擊“download/下載”： (5)按下電源開關(guān)，此時可執(zhí)行文件hex立即寫入到單片機(jī)內(nèi)。(6)程序?qū)懭胪戤?，目?biāo)板即可開始運(yùn)行程序結(jié)果。4.4 系統(tǒng)運(yùn)行過程整個系

42、統(tǒng)由三大部分組成，以at89c51單片機(jī)為主的最小系統(tǒng)部分、以dht11溫濕度傳感器為主的采集部分、以lcd1602已經(jīng)為主的顯示模塊部分。dht11溫度傳感器實(shí)時檢測系統(tǒng)的溫度度信息，并在液晶顯示器上顯示環(huán)境數(shù)據(jù)，在把采集到的信息傳輸?shù)街醒胩幚砥?1單片機(jī)中進(jìn)行處理，再通過主控芯片控制我們的機(jī)械設(shè)施，對當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行處理，從而保證倉庫系統(tǒng)的安全便捷的使用。整個系統(tǒng)程序分為溫濕度傳感器采集程序和顯示器顯示程序兩部分。傳感器部分是根據(jù)dht110的通信協(xié)議編譯，整個系統(tǒng)在傳感器實(shí)時檢測環(huán)境中溫濕度信息中進(jìn)行，一旦環(huán)境中的溫濕度超過我們設(shè)定的上下限，就會對系統(tǒng)的外圍設(shè)施實(shí)行相應(yīng)的策略，并且整個過程都

43、在實(shí)時顯示及預(yù)警，從而很好的保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。整個系統(tǒng)電路的運(yùn)行原理圖如圖4.3所示,圖4.4為系統(tǒng)流程圖。圖4.3 系統(tǒng)電路原理圖初始化溫濕度傳感器檢測溫濕度是否正常報警提示機(jī)械調(diào)控溫濕度顯示是stc-isp否stc-isp4.4 系統(tǒng)程序流程圖5 結(jié)束語本次整個系統(tǒng)的設(shè)計以51單片機(jī)為核心，通過多個溫濕度傳感器對外界環(huán)境信息的采集反饋，讓系統(tǒng)做出相應(yīng)的反應(yīng)，從而保證傳整個倉庫管理系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。本次的畢業(yè)設(shè)計基本實(shí)現(xiàn)了如下功能：1）系統(tǒng)實(shí)時檢測溫度、濕度；2）實(shí)時顯示溫度、濕度環(huán)境參數(shù)；3）設(shè)定溫濕度限定值，當(dāng)過限時，開啟報警；系統(tǒng)運(yùn)行仿真圖及報警電路運(yùn)行圖如下：圖5.1 系統(tǒng)運(yùn)行仿

44、真圖及報警電路圖5.2 報警電路報警報警電路報警，此時p26端口的電平為低電平（圖中為藍(lán)色電平），且蜂鳴器兩端電壓為4.8v（圖中電壓探針顯示）。通過本次設(shè)計學(xué)習(xí)到了很多課本上沒有的，課堂上學(xué)不到的知識，并且鞏固了以前所學(xué)的很多知識。僅僅通過這次畢設(shè)使我懂得了理論與實(shí)踐都是同等重要的，他們相輔相成，缺一不可。參考文獻(xiàn)1 趙亮.跟我學(xué)51單片機(jī)(一)單片機(jī)最小系統(tǒng)組成與i/o輸出控制j.電子制作,2011,(1):73-77.2 徐道潤.基于pci總線的多波形發(fā)生器d.電子科技大學(xué),2006. 3 馬坤.隧道水情預(yù)警系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn)d.同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院,2009. 4 孫攀,胡澤,葉萬

45、聰?shù)?倉庫環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計j.儀器儀表用戶,2012,19(3):11-14.5 閆希茹.論溫濕度的控制j.黑龍江科技信息,2011,(7):1. 6 王惠軍.基于stc89s52與dht11的溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計j.中國電子商務(wù),2011,(1):264-265.7 陳龍,張志達(dá).基于avr多功能報警系統(tǒng)的溫濕度模塊的設(shè)計j.自動化技術(shù)與應(yīng)用,2011,30(9):72-75.8 毛春奎.基于can總線的自動氣象站系統(tǒng)的研究與開發(fā)d.南京信息工程大學(xué),2010.9 陳靜.基于單片機(jī)的溫度濕度控制系統(tǒng)設(shè)計j.科技信息,2011,(28):96-97. 10 王偉華.場發(fā)射測試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

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47、9,35(10):30-31.17 李明.基于proteus的單片機(jī)對步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制仿真j.價值工程,2012,31(5):153-154.23附錄1系統(tǒng)仿真圖附錄2#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit blk=p10;sbit dq=p27;sbit zd=p30;uchar flag;sbit rs=p20;sbit rw=p21;sbit en=p22;sbit fm=p26;unsigned char code str1=jiangyi biye;unsigned char code str2= ;unsigned char code tz1=jiangyi sheji;unsigned char code tz2= stop ;uchar data disdata5;uint tvalue;/溫度值uchar tflag;/溫度正負(fù)標(biāo)志void delay1ms(unsigned int ms)/延時1毫秒（不夠精確的） unsigned int i,j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j0;i-) dq = 0; /給脈沖信號 dat=1