環(huán)境探測與控制系統(tǒng)設(shè)計實驗報告

1、環(huán)境信息探測與控制系統(tǒng)黑龍江大學(xué)2012年電子設(shè)計大賽 700實驗室組長：組員： 2012年6月14日目錄u 1摘要 3u 2關(guān)鍵詞 3u 3緒論 3u 4傳感器模塊功能介紹及程序設(shè)計 3n 4.1 DS1302時鐘芯片 4l DS1302 簡介 4l 4.1.2 DS1302各引腳的功能 4l 4.1.3 DS1302驅(qū)動程序 5n 4.2 DHT11溫濕度模塊 8l DHT11溫濕度模塊簡介 8l 4.2.2 DHT11溫濕度模塊各引腳的功能 9l 4.2.3 DHT11溫濕度模塊驅(qū)動程序 9n 4.3 BH1750光感模塊 19l 4.3.1 BH1750光感模塊簡介 19l 4.3.2

2、 BH1750特點 19n 4.4 LCD12864液晶屏 20l LCD12864簡介 21l 4.4.2 LCD12864基本特性 21l LCD12864引腳說明 22u 5 設(shè)計總結(jié) 23u 附錄一 系統(tǒng)流程圖 24u 附錄二 系統(tǒng)電路圖 25u 附錄三 原理方框圖與實物圖 261 摘要本系統(tǒng)是以 ATmega 16L單片機為主控制器，通過bh1750光感模塊，dht11溫濕度模塊，ds1302時鐘芯片，按鍵將光強，溫度 ，濕度，時間這些模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后傳入單片機中，再通過單片機將傳感器出入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后再lcd12864液晶屏上顯示出來，通過，SYN6288語音模塊進(jìn)行

3、語音播報。本系統(tǒng)可以對周圍環(huán)境進(jìn)行檢查和控制，可實現(xiàn)人機互動。2關(guān)鍵詞：單片機，傳感器，溫度，濕度，光感強度。3緒論：環(huán)境信息探測與控制系統(tǒng)是集時間，周圍溫度、濕度、光感強度于一體的控制系統(tǒng)，節(jié)省了大量資源，將過去需要多個系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)集合為一體。 本文重點介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計思路，模塊原理及功能，以及模塊的使用方法及程序設(shè)計。本系統(tǒng)控制靈活、可靠性高、系統(tǒng)維護方便是一款智能化程度更高，性能更完美的環(huán)境信息探測控制系統(tǒng)。4. 傳感器模塊功能介紹及程序設(shè)計4.1 DS1302時鐘芯片 DS1302 簡介： DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)R

4、AM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達(dá)2.55.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302的外部引腳分配如圖1所示及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。 DS1302的外部引腳分配 DS1302各引腳的功能： Vcc1：主電源；Vcc2

5、：備份電源。當(dāng)Vcc2Vcc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。 SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出； I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線； CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?DS1302的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.1.3 DS1302驅(qū)動程序：4.2 DHT11溫濕度模塊 DHT11溫濕度模塊簡介DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC

6、測溫元件，并與一個高性能8 位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。 DHT11溫濕度模塊各引腳的功能：1：接VDD，供電3-5.5VDC。2：接IO口，串行數(shù)據(jù)，單總線。3：NC，空腳，懸空。4：接GND，接地或電源負(fù)極。 DHT11溫濕度模塊驅(qū)動程序#inc

7、lude #include /typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 無符號8位整型變量 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符號8位整型變量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 無符號16位整型變量 */typedef signed int S16; /* de

8、fined for signed 16-bits integer variable 有符號16位整型變量 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 無符號32位整型變量 */typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有符號32位整型變量 */typedef float F32; /* single precision floating point variable (32bits)

9、 單精度浮點數(shù)（32位長度） */typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits) 雙精度浮點數(shù)（64位長度） */#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Data_0_time 4sbit P2_0 = P20 ;U8 U8FLAG,k;U8 U8count,U8temp;U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8 U8T_data_H

10、_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8 U8comdata;U8 outdata5; /定義發(fā)送的字節(jié)數(shù) U8 indata5;U8 count, count_r=0;U8 str5=RS232;U16 U16temp1,U16temp2;SendData(U8 *a)outdata0 = a0; outdata1 = a1;outdata2 = a2;outdata3 = a3;outdata4 = a4;count = 1;SBUF=outdata0; void Delay(U1

11、6 j) U8 i; for(;j0;j-) for(i=0;i27;i+); void Delay_10us(void) U8 i; i-; i-; i-; i-; i-; i-; void COM(void) U8 i; for(i=0;i8;i+) U8FLAG=2; while(!P2_0)&U8FLAG+);Delay_10us(); Delay_10us();Delay_10us(); U8temp=0; if(P2_0)U8temp=1; U8FLAG=2; while(P2_0)&U8FLAG+); /超時則跳出for循環(huán) if(U8FLAG=1)break; /判斷數(shù)據(jù)位是0

12、還是1 / 如果高電平高過預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為 1 U8comdata=1; U8comdata|=U8temp; /0 /rof/-/-濕度讀取子程序 -/-/-以下變量均為全局變量-/-溫度高8位= U8T_data_H-/-溫度低8位= U8T_data_L-/-濕度高8位= U8RH_data_H-/-濕度低8位= U8RH_data_L-/-校驗 8位 = U8checkdata-/-調(diào)用相關(guān)子程序如下-/- Delay();, Delay_10us();,COM(); /-void RH(void) /主機拉低18ms P2_0=0; Delay(180); P2_0=1; /

13、總線由上拉電阻拉高 主機延時20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); /主機設(shè)為輸入 判斷從機響應(yīng)信號 P2_0=1; /判斷從機是否有低電平響應(yīng)信號 如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運行 if(!P2_0) /T ! U8FLAG=2; /判斷從機是否發(fā)出 80us 的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束 while(!P2_0)&U8FLAG+); U8FLAG=2; /判斷從機是否發(fā)出 80us 的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while(P2_0)&U8FLAG+); /數(shù)據(jù)接收狀態(tài) COM(); U8RH_data_H_

14、temp=U8comdata; COM(); U8RH_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8checkdata_temp=U8comdata; P2_0=1; /數(shù)據(jù)校驗 U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp); if(U8temp=U8checkdata_temp) U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp

15、; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; /fi /fi/-/main()功能描述: AT89C51 11.0592MHz 串口發(fā) /送溫濕度數(shù)據(jù),波特率 9600 /-void main()U8 i,j;/uchar str6=RS232;/* 系統(tǒng)初始化 */TMOD = 0x20; /定時器T1使用工作方式2TH1 = 253; / 設(shè)置初值TL1 = 253;TR1 = 1; / 開始計時SCO

16、N = 0x50; /工作方式1，波特率9600bps，允許接收 ES = 1;EA = 1; / 打開所以中斷 TI = 0;RI = 0;SendData(str) ; /發(fā)送到串口 Delay(1); /延時100US（12M晶振)while(1) /- /調(diào)用溫濕度讀取子程序 RH(); /串口顯示程序 /- str0=U8RH_data_H; str1=U8RH_data_L; str2=U8T_data_H; str3=U8T_data_L; str4=U8checkdata; SendData(str) ; /發(fā)送到串口 /讀取模塊數(shù)據(jù)周期不易小于 2S Delay(20000)

17、;/elihw/ mainvoid RSINTR() interrupt 4 using 2U8 InPut3;if(TI=1) /發(fā)送中斷 TI=0;if(count!=5) /發(fā)送完5位數(shù)據(jù) SBUF= outdatacount;count+;if(RI=1) /接收中斷 InPut3=SBUF;indatacount_r=InPut3;count_r+;RI=0; if (count_r=5)/接收完4位數(shù)據(jù) /數(shù)據(jù)接收完畢處理。count_r=0;str0=indata0; str1=indata1; str2=indata2; str3=indata3; str4=indata4;

18、P0=0;4.3 BH1750光感模塊 BH1750光感模塊簡介BH1750FVI 是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強度傳感器集成電路。這種集成電路可以根據(jù)收集的光線強度數(shù)據(jù)來調(diào)整液晶或者鍵盤背景燈的亮度。利用它的高分辨率可以探測較大范圍的光強度變化。 BH1750特點1. 支持 I2C BUS 接口(f/s Mode Support)。2. 接近視覺靈敏度的光譜靈敏度特性(峰值靈敏度波長典型值:560nm)。3. 輸出對應(yīng)亮度的數(shù)字值。4. 對應(yīng)廣泛的輸入光范圍(相當(dāng)于 1-65535lx)。5. 通過降低功率功能,實現(xiàn)低電流化。6. 通過 50Hz/60Hz 除光噪音功能實現(xiàn)穩(wěn)定的測

19、定7. 支持 1.8V 邏輯輸入接口。8. 無需其他外部件。9. 光源依賴性弱（白熾燈，熒光燈，鹵素?zé)?，白?LED，日光燈）。10. 有兩種可選的 I2C slave 地址。11. 可調(diào)的測量結(jié)果影響較大的因素為光入口大小。12. 使用這種功能能計算 1.1 lx 到 100000 lx 馬克斯/分鐘的范圍。13. 最小誤差變動在20%。14. 受紅外線影響很小。 VCC DVI GND4.4 LCD12864液晶屏4.4.1 LCD12864簡介 LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點。4.4.2 LCD12864基本特性 低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V） 顯示分辨率:12864點 內(nèi)置漢字字庫，提供8192個1616點陣漢字(簡繁體可選) 內(nèi)置 128個168點陣字符 2MHZ時鐘頻率 顯示方式：STN、半透、正顯 驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS 視角方向：6點 背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED