溫濕度控制器

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告專 業(yè)：應(yīng)用電子姓 名：學(xué) 號(hào)：課題名稱：基于51單片的溫濕度控制器指導(dǎo)教師：論文起止日期：2013.12.20-2014.6.5一、引言改革開放以來，人們對(duì)生活質(zhì)量要求顯著提高，對(duì)美麗的植被和花卉的需求 量也急劇上升，這對(duì)以種植植被為生計(jì)的園林工人是一個(gè)機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的 手工植被種植是一個(gè)挑戰(zhàn)，而基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)對(duì)解決這些問題有著 非常重大的意義。前種植植被一般都用溫室栽培，為了充分的利用好溫室栽培這一高效技術(shù)， 就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以對(duì)不同種類植被生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期所 需的溫度及濕度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。溫濕度控制對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用具有一定的實(shí) 際意義

2、，它代表了一類自動(dòng)控制的方法。而且其應(yīng)用十分廣泛。8051單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電 一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度控制系統(tǒng)的實(shí)例也很多。 使用8051單片機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度全程的自動(dòng)控制，而且8051單片機(jī)易于學(xué)習(xí)、 掌握，性價(jià)比高。使用8051型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫 度以及濕度的變化。完成諸如升溫到特定溫度、降溫到特定溫度、在溫度上下限 范圍內(nèi)保持恒溫等多種控制方式，在濕度控制方面也是如此。將此系統(tǒng)應(yīng)用到溫 室當(dāng)中無疑為植被的生長(zhǎng)提供了更加適宜的環(huán)境。二、項(xiàng)目概述總體來說，本次設(shè)計(jì)主要涉及了溫濕度的測(cè)量、顯

3、示以及實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制。硬 件方面有五個(gè)模塊，即單片機(jī)主控模塊、傳感器模塊、LCD1602液晶顯示模塊、 報(bào)警模塊以及閾值設(shè)置模塊。其中主控模塊已經(jīng)給出，我們只需適當(dāng)增加驅(qū)動(dòng)電 路即可。傳感器模塊使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器。通過DHT11檢測(cè)出當(dāng)前環(huán)境 下的溫濕度，將所測(cè)數(shù)據(jù)交給AT單片機(jī)進(jìn)行分析和處理，并分別存入不同數(shù)組 以便顯示時(shí)候用。其中，為了顯示穩(wěn)定，本系統(tǒng)每間隔5s采集一次數(shù)據(jù)送入單 片機(jī)。1602液晶顯示模塊就是實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)值和閾值的顯示。其分兩行顯示， 上邊一行顯示濕度和溫度值，下面是狀態(tài)指示，按鍵可以設(shè)置控制范圍。小燈報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)值超過閾值的時(shí)候相應(yīng)顏色的燈亮報(bào)警。

4、本系統(tǒng)采 用的是多個(gè)led燈和繼電器來指示和驅(qū)動(dòng)電機(jī)、加熱器等，因此無論溫度還是濕 度超出范圍led會(huì)進(jìn)行報(bào)警提示。提醒工作人員此時(shí)溫度濕度數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常、需 及時(shí)調(diào)整，及時(shí)啟用升溫器、加濕器、降溫風(fēng)扇以及噴霧器來有效的調(diào)整實(shí)驗(yàn)室 內(nèi)溫濕度。閾值設(shè)置模塊通過三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)閾值設(shè)置功能的。使得在不同環(huán)境下設(shè)置 閾值提供了極大的方便，不需要每次都在程序里改動(dòng)然后再燒錄，省去了復(fù)雜的 過程。STC89C52單片機(jī)每2秒鐘從DHT11溫濕度傳感器中讀入溫度和濕度，在液晶屏上即 時(shí)顯示。液晶屏上同時(shí)顯示溫濕度上限值，該上限值保存外外部EEPROM存儲(chǔ)器中，掉電 不失，并且可以通過四只按鍵上調(diào)或下調(diào)。當(dāng)溫度

5、或濕度值超過上限值時(shí)，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相 應(yīng)報(bào)警燈。該報(bào)警信號(hào)可以通過三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，以控制外部風(fēng)機(jī)或加熱器。溫濕度傳感器器及檢測(cè)電路：圖2 DHT11溫濕度傳感器外型及管腳DHT11溫濕度傳感器外型及管腳如圖2所示。其中電源引腳的供電電壓為 3.5-5.5V。傳感器上電后，要等待1s以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任 何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF的電容，用以去耦濾波。DHT11典型應(yīng)用電路如圖3所示，其連接電路簡(jiǎn)單，只需要占用控制器一個(gè)I/O 口即可完成上下位的連接。建議連接線長(zhǎng)度短于20時(shí)用5K上拉電阻，大于20米時(shí)根 據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻，VDPMCU

6、 DHT114PinGNID圖3 DHT11典型應(yīng)用電路DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式，即單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。其數(shù)據(jù)包由5Byte（40Bit）組成。一次通訊時(shí)間最大3ms,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。數(shù)據(jù)格式如表一:表1 DHT11數(shù)據(jù)格式濕度溫度校驗(yàn)小數(shù)4數(shù)SBj：SBitSBit8BitSBit單片機(jī)電路:本設(shè)計(jì)選用宏晶公司高性能單片機(jī)STC89C52，其管腳如圖4所示。72/P1. 01401J2HVP1. 123&IFl. 2333IFL. 3437_IFl. 4536-1PL. 5635IPl. 6i341Pl

7、. 7s33DM驅(qū)9321RXD/P3. 01031ITXD/P3.11130IXT0/?3. 2122S1IXT1./P3. 313281I0/P3. 4142771/P3. 515261W/F3. 616251WP3. 71724DXTAL218231XTAL1猝19202221IVCCF8. D- ADO PO. 1/AD1 PO. 2/AD2 FO. 3.-AD3 PO. 4/AD4 PO. 5/AD5 FO. 6/AD6 D0. 7 /AD7EA ALEjFRg FSEXF2. 7/A15 F2. 6/A14 ?2. 5/A13 F2. 4/A12 P2. 3/A11 P2.2/AL

8、O P2. 1/A9F2. 0-A3圖4 STC89C52單片機(jī)管腳圖該芯片為52內(nèi)核8位單片機(jī)，兼容Intel等52內(nèi)核單片機(jī)，支持ISP下載， 適用于常用檢測(cè)控制電路。顯示電路:顯示部分采用SMC 1602液晶屏進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，其主要技術(shù)參數(shù)為:表2液晶屏技術(shù)指標(biāo)顯示容量：16X2個(gè)字符芯片工作電壓：4. 5 -5. 5V工作電流：2. OnA (5. 0V)模塊最佳工作電壓：5. 0V字符尺寸：2. 95X4. 35(WXH)itd接口信號(hào)說明如表3所示。表3液晶屏接口信號(hào)說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9Data I/O2m電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示

9、偏壓信號(hào)11Data I/OARS數(shù)據(jù)/令選擇端12D5Data I/O5R/W讀/寫選擇端(H)13D6Data I/O6E使能信號(hào)1407Data I/O7DOData 1/015BLA背光源正極8DIData 1/016BLK背光源負(fù)極溫濕度上限存儲(chǔ):溫濕度閾值存儲(chǔ)在EEPROM芯片AT24C02中，并可以通過3按鍵調(diào)節(jié)并保存。三、實(shí)施方案本研究設(shè)計(jì)的溫濕度控制器框圖如圖所示。圖1溫濕度控制器方框圖功能與特點(diǎn)配用全數(shù)字型溫濕度傳感器DHT11，溫度測(cè)量范圍0C-50C，濕度測(cè)量范 圍20%RH90%RH，可以滿足一般需要。若要求更寬測(cè)量范圍，只需更換溫濕度 傳感器型號(hào)，硬件電路及軟件程序

10、全兼容。溫濕度測(cè)量響應(yīng)時(shí)間快、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。采用先進(jìn)的專用微處理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。配用EEPROM芯片AT24C02，使存儲(chǔ)的溫度上下限和濕度上下限可以掉電永久保存?？梢酝ㄟ^三個(gè)按鍵方便地實(shí)現(xiàn)溫濕度上下限的調(diào)整。當(dāng)溫度或濕度超限后，報(bào)警信號(hào)點(diǎn)亮相應(yīng)報(bào)警燈同時(shí)繼電器吸合。繼電器可以打開或切 斷風(fēng)機(jī)、加熱器等外部設(shè)備。四、實(shí)施計(jì)劃“ 個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)個(gè)自己根據(jù)實(shí)際情況定 *2013.10.20-2013.11.10方案設(shè)計(jì)、修改與仿真2013.11.07-2013.11.14上機(jī)調(diào)試2013.12.20-2013.1.5論文撰寫、修改并完成2014.1.7-2014.1.8論文答辯五、參考文獻(xiàn)1蔡菲娜.單片微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用M。杭州：浙江大學(xué)出版社，20132周堅(jiān)，單片機(jī)輕松入門M.北京：北京航空航天出版社，2012.3孫育才.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M.南京：東南大學(xué)出版社，2009. P2314公孫茂，馬寶匍，孫晨.單片機(jī)入口接口實(shí)例