基于單片機的凝露檢測儀畢業(yè)論文

PAGEPAGE48目錄第一章緒論 51.1課題的選題背景 51.2課題研究的意義 51.3本論文主要研究內容 51.4系統(tǒng)的工作原理簡介 6第二章系統(tǒng)總體方案設計 62.1系統(tǒng)總框圖 62.2方案選擇 62.2.1單片機的選擇 62.2.2傳感器的選擇 72.2.3顯示器選擇方案 7第三章系統(tǒng)硬件電路的設計 83.1系統(tǒng)硬件概述 83.2主控模塊設計 83.2.1單片機引腳介紹 83.2.2單片機最小系統(tǒng) 113.3DHT11傳感器模塊設計 113.3.1DHT11傳感器簡介 113.3.2DHT11傳感器模塊電路設計 133.4液晶顯示模塊設計 143.4.1液晶顯示屏簡介 143.4.2液晶顯示模塊電路原理圖 153.5繼電器模塊 163.6閥值設定模塊 16第四章系統(tǒng)軟件程序的設計 184.1液晶顯示模塊設計 194.2傳感器模塊設計 20第五章系統(tǒng)分析與調試 21第六章結論與展望 26參考文獻 28附錄A: 29附錄B: 30致謝 49基于單片機的凝露檢測儀XxxXx大學，江蘇南京210000摘要：本設計采用的是STC89C52單片機、DHT11智能溫濕度數字傳感器、1602液晶顯式示屏以及繼電器等電子元器件組成。DHT11數字溫濕度傳感器采集到數據后傳給單片機。經過單片機簡單的的處理。將數據信息顯示在液晶式顯示屏幕上，若超過預定的值，會驅動和繼電器工作，繼電器將驅動抽風扇開始工作。使用人力去測試方法費時費力，而且精確度不高。所以我們需要找出一種性價比較高的檢測方式代替這種人工的檢測方式，利用單片機控制溫濕度傳感器從而達到檢測的目的，這樣的精確度高切省時方便。關鍵詞：DHT11智能式溫濕度傳感器，單片機，凝露檢測儀LondetectordesignbasedonsinglechipmicrocomputerXxxxx，Nanjing210000，ChinaAbstract:Inthispaper,

byusingtheSTC89C52

SCM,

DHT11

sensormodule,1602liquidcrystaldisplay

moduleand

relaycontrol

module.

Simplerealizationofthe

controlof

temperatureandhumidity

requirements.DHT11digitaltemperatureandhumidity

sensor

to

temperatureandhumiditydata

collected

tomicrocontroller.

Aftera

single

treatment.Accurate

totheliquidcrystaldisplay

screen.

If

thetemperatureexceedsthethreshold,

will

drivetherelaytowork.

Therelaywill

drivetheload

correspondingwork.Keywords:Sensor,

temperatureandhumidity,

MCU,

intelligentcontrol第一章緒論1.1課題的選題背景基于溫濕度參數的凝露檢測儀器的設計與人們的日常生活生產有著很大的連系，比如機械加工、精密電子儀器制作、石油開采加工制作、化工產品的制作等工業(yè)生產領域廣泛需要對環(huán)境的溫濕度進行檢測，并且進行相應的調整[1]。伴隨著生活水平的相對提高，人們對于生活的要求在逐步的提高，人們對于所處的生活環(huán)境要求就不得而知的越來越高，然而空氣中溫濕度的變化將會直接影響到人們的情緒等，因此，基于溫濕度的凝露檢測儀的設計就顯得更有必要了。本次設計所使用的89C52單片機性能穩(wěn)定，價格低廉，而且易于操作，在智能控制方面更是令人拍手稱贊[2]。冷凝溫度和濕度控制89C52芯片設計的檢測系統(tǒng)，可以隨時改變反應環(huán)境溫度和濕度系數，空氣形成凝膠可以。時的溫度濕度在特定的范圍內進行變化。把此系統(tǒng)應用到溫室中對于農作物的生長起到很大的作用。對于大棚里的花卉，秧苗等的溫濕度進行時時監(jiān)控，并作出相應的調整。本設計除了對環(huán)境的溫濕度進行檢測外，還對它們是否有凝結成凝露的標準進行探究，而且本次設計而外附加超過閾值自動啟動應急處理裝置的抽風扇。1.2課題研究的意義89C52單片機經常應用于智能控制方面的設計，在工業(yè)檢測，日常生活等方面取得了令人贊不絕口的成績[2]。它具備更高的穩(wěn)定性能，且操作簡單，可靠性好，所以被應用到好多領域，使用89C52單片機易于學習。采用89C52單片機設計溫濕度監(jiān)測凝露的檢測儀器[3]，能夠精確的反應數據的變化從而做出相應的調整，將此系統(tǒng)應用到人們的生產生活當中，可以減少不必要的經濟損失，為國民的生活生產創(chuàng)造良好的生活空間。例如，溫室中溫濕度的檢測，庫房中溫濕度的控制，火災等領域的預警裝置。所以我們對于溫濕度控制的凝露檢測儀的設計研究就更加有意義。1.3本論文主要研究內容本系統(tǒng)所要實現的功能是：1.基于溫濕度的凝露凝結參數的實時檢測及顯示。利用液晶顯示屏將溫濕度傳感器收集的參數顯示在屏幕上，而且每隔2秒的時間刷新一次。2.報警閾值的手動設置。通過按鍵對系統(tǒng)的閾值進行設定，使得系統(tǒng)更具人性化，有更強的操作性能，具有很好的實用價值。3.當溫濕度超過所設定的閾值是繼電電路會作出相應的處理，達到預設的效果。用戶還可以通過調節(jié)閾值實現斷電保護。4.本設計的系統(tǒng)適合在糧倉等工作環(huán)境中實現智能控制；當濕度超出預設的值時可以抽濕，從而降低空氣中水分的凝結的改進措施。1.4系統(tǒng)的工作原理簡介總的來說，本次設計主要是通過對空氣中溫濕度系數的測量，并顯示在屏幕上實現的簡單的智能控制[4]。硬件方面有五個部分，它們分別是STC89C52單片機的主控部分、傳感器部分、LCD1602液晶顯示部分、繼電器部分以及閾值設定部分[5]。傳感器部分使用的是DHT11溫濕度傳感器。使用此傳感器將氣體中的溫濕度系數提交給單片機進行分析處理，然后在顯示在顯示屏幕上。使顯示穩(wěn)定了許多，系統(tǒng)會每隔2秒會重新更新一次數據，送入單片機系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用的是繼電保護設置，無論是溫度還是濕度超過閾值所設定的參數值，就會驅動繼電器進行工作，從而達到系統(tǒng)預設的參數值。所以本系統(tǒng)更適合糧倉溫室等密閉空間的溫濕度監(jiān)測。第二章系統(tǒng)總體方案設計2.1系統(tǒng)總框圖硬件主要通過89C52單片機為中心，將溫濕度傳感器收集到的數據參數分析處理，顯示在液晶顯示屏上，人工進行閾值的設定，通過繼電器對閾值進行時時監(jiān)控和調整。本次研究的溫濕度控制器件框圖如圖1所示。圖1溫濕度控制器方框圖2.2方案選擇2.2.1單片機的選擇方案一：CMOS美國ATMEL公司的8位單片機，利用ATMEL的電子裝置的臨時存儲技術的使用，和高密度，兼容MCS-51指令，使用一個8位的微處理器、閃存存儲單元，功能更強大。[5]縮短了開發(fā)時間。寫入單片機的程序可以進行加密設置，他將更好地保障勞動者的合法權益。此外，AT89C51目前，其價格低于8031，在供應量，方便購買。AT89C51可以做成單片機最小系統(tǒng)，縮小體積，增加可靠性，性能穩(wěn)定，且價格低廉。當程序長度小于8K，四I/O接口將它提供給用戶?？梢允褂梦宸妷哼M行編程序，10毫秒的擦寫時間。AT89C51提供高級別的保密措施很難被復制使用，保密工作可以得到很好的保護[6]。方案二：STC89C52單片機指令系統(tǒng)和AT89C52兼容，但是實際應用中卻又存在很大的問題：（1）AT89C52要使用下載器下載，STC89C52直接用USB下載。（2）STC單片機運行速度非?？?，反應速度快是很好的，但如果是這樣的話，使用在程序STC好并不一定容易使用，例子就是那些對時序要求嚴格的程序就沒得用了，用STC時注意延時效應，調試一下就會得出結論。（3）STC單片機的工作要求條件很低它在3到5伏的電壓下都可以正常工作，然而AT就不能，所以STC單片機更好使用，使用AT不工作的時候，要看看它是否供電正常。比較這兩種方案的可行性，綜合我們大學期間所學習的C語言課程，以及單片機原理等基礎電路設計，得出結論是選擇用STC系列芯片完成。并且學?？梢蕴峁┫鄳挠布僮髌脚_，讓我們操作起來將會更加方便。本系統(tǒng)采用的是STC89C52單片機，操作簡單，運行簡潔，價格低廉。2.2.2傳感器的選擇方案一：選用DS18B20為檢測儀器。DS18B20是數字式智能傳感器，具有很特殊的接口。測量范圍在—55℃~125℃，—10℃~85℃，誤差范圍在-\+0.5℃。最高精度可達0.0625HS1101電容式傳感器。0%~100%相對濕度測試范圍。錯誤-+2%相對濕度。方案二：選用DHT11為檢測元器件。DHT11是一種集成度很高的數字溫濕度監(jiān)測器件[8]。DHT11溫濕度傳感器，穩(wěn)定性強，可靠性高，測量數據精確，而且更新數據的時間間隔符合要求，測量范圍符合要求。完全符合本次畢業(yè)設計的要求[7]。經過以上的分析論證，我們本次設計選用DHT11溫濕度傳感器作為測量儀器，具有性能好，穩(wěn)定性強，可靠度高等特點，因此選用方案二。2.2.3顯示器選擇方案方案一：使用12864液晶。液晶器件是128×64的圖形型液晶，可以用來展示圖形等?？膳cCPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。功能為：光標顯示、圖畫的移動、睡眠等。方案二：用LCD1602液晶顯示裝置。LCD1602A是工也是用的液晶顯示器件，可以同時顯示16x02即32個字符。1602能用來展示字母、數字和標志能顯示16*2個字符，但是寄存裝置擁有高于31個，字符一個一個的顯示、字符從左邊到右邊的展示等，展示效果簡單?？偨Y：在編程方面兩者難度系數差不多，12864具體顯示形象，但是1602顯示器也能實現上述設計的要求，而且價格比12864液晶顯示器低廉，從價格方面考慮的話，而LCD1602A就是最好的選擇。第三章系統(tǒng)硬件電路的設計3.1系統(tǒng)硬件概述這次設計主要是由5各模塊組成的，包括主控單片機，溫濕度傳感器，液晶顯示屏，繼電器及閾值設定，實現功能的需要，在DHT11智能溫濕度傳感器中得到溫度和濕度，在液晶屏上即時展示[8]。液晶屏幕上顯示的數據通過按鍵可以查出它的數值，并且調節(jié)這些閾值，使之達到預警的上下限，從而實現智能控制系統(tǒng)。3.2主控模塊設計 單片機的出現和微型計算機的發(fā)展。自從第一單芯片微型計算機tms-10001975美國德克薩斯電子儀器公司成功了，到現在為止微型計算機已經成為一個獨立的微型計算機分支結構，單片機應用非常廣泛，特別是應用在智能化微型控制檢測方面具有很強的適應性，可靠性高，價格低廉，所以在測量儀器的分析中有著舉足輕重的地位。它不僅是其運行環(huán)境要求的優(yōu)點是相對寬松的[9]。如果將八位的單片機作為初始階段，那么單片機可以分以下階段： 第一階段（1976—1978）：在供應鏈管理的早期階段。公司向英特爾MCS-48為主導。提出了應用MCS的空的手，在公司和摩托羅拉探索參與，優(yōu)化等。這是單片機的誕生。第二階段（1978—1982）：完美階段。英特爾公司提出了更全面和完善基于MCS51單片機。（1）完善的外部總線。MCS-51應用規(guī)范的8位單片機的總線結構，包含8位總線、16位總線、總線及含有多機通信功能接口[10]。（2）CPU外圍功能的統(tǒng)一管理。（3）體現控制特性的地址和操作方式。（4）指令系統(tǒng)比較完善，并增加了好多特別的指令。第三階段（1982—1990）：由8位的16位單芯片微控制器改變階段，去控制的發(fā)展方向。Intel做出的MCS-96單片機，將應用于數據轉換、程序的監(jiān)測、脈沖寬度的調節(jié)等應用到芯片中，注重體現了單片機的控制特性[11]。第四階段（1990—）：成熟發(fā)展階段。隨著應用的發(fā)展，在各個領域的深度，速度，尋址范圍廣，操作能力強的典型單片機，價格低廉。單片機是集成電路上的微型計算機控制系統(tǒng)，元件包含有中央處理器，中斷器，時鐘以及輸入輸出接口等。由于單片機體積小價格低廉攜帶方便等的特點，因此在現代電子技術方面應用的特別廣泛，在控制領域，它的穩(wěn)定性好控制靈活，因此智能化的操作系統(tǒng)都會應用此類單片機[12]。3.2.1單片機引腳介紹單片機主要特點：（1）有優(yōu)異的性能價格比。（2）單片機集成度高，體積小，系統(tǒng)可靠，單片機把各種芯片集中到一起，易于使用，方便連接，減少鏈接導線增強抗干擾能力，適合在惡劣的環(huán)境中工作。（3）控制功能強。由于工業(yè)控制的要求繁多，單片機滿足這方面的要求，而且運行速度相當的快捷。（4）能耗低，體積小，便于攜帶。（5）增加外部I2C總線、SPI總線串行模式，進一步減小芯片尺寸，簡化結構。（6）單片機系統(tǒng)比較規(guī)范，易于形成各種應用系統(tǒng)。1）集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機集成度高，體積小，系統(tǒng)可靠，單片機把各種芯片集中到一起，易于使用，方便連接，減少鏈接導線增強抗干擾能力，適合在惡劣的環(huán)境中工作。此外，程序采取凝固模型，提高單片機系統(tǒng)的可靠性。2）控制功能強。由于工業(yè)控制的要求繁多，單片機滿足這方面的要求，而且運行速度相當的快捷。研究和推廣，系統(tǒng)規(guī)范的單片機系統(tǒng)，可以很容易地使各種操作系統(tǒng)[13]。VCC：STC89C52接入正5伏供電器。GND：接地端。XTAL1:單芯片反相放大輸入端。XTAL2：系統(tǒng)向相反的方向發(fā)出信號，此外在兩個引腳加上電容器，可以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，過大噪聲干擾，會使其死機。RESET：STC89C52，用作高電平，當要對晶片專心的方法設定的時候，對引腳的電平升降的時候保持兩個周期以上的時間時段，AT89S51單片機復位系統(tǒng)的順序，和地址0000H開始閱讀代碼的程序[14]。EA/Vpp：強制操作，低電平表示，該引腳將進入低級別的操作系統(tǒng)將使用外部程序代碼來執(zhí)行這樣的程序。在8031和8032，EA引腳應使用低級別的系統(tǒng)，由于沒有內部程序存儲空間。如果您使用的是8751的內部程序，使用高銷。程序燒錄到8751內部EPROM時，使用USB接口輸入21V的燒錄高壓。ALE/PROG：ALE表示地址鎖存器開始使用信號。STC89C52使用這個引腳驅動8位鎖存器，將地址總線端口0鎖定寄存器，因為STC89C52可以轉移，以任何方式的地址信號。通常在程序ALE引腳的頻率是系統(tǒng)的1/6倍。除了燒8751的程序代碼，該引腳將被作為在系統(tǒng)中的應用特點。PSEN：啟用程序存儲，外部程序把8051讀出代碼，送出此程序代碼，經常這支腳是收到EPROM的OE腳。STC89C52使用PSEN和RD啟用內存和存儲器，數據存儲器和程序存儲器共享64K尋址。PORT0：端口0是一個8位寬的開路雙向，其有8個位，P0.0表示位0。其他三個I/O接口，但有意提升電路，P0作為I/O可以促進8LSTTL器件。PORT2：端口2是內部電路的雙向推針，TTL元素4LS端口，高水平的2。P2時，I/O端口使用，如果STC89C52記憶，高字節(jié)A8~A15，然后P2不能作為一個I/O使用。PORT1（P1.0～P1.7）：端口1內部I/O接口提供雙向，輸出緩沖器能促進4LSTTL的負面因素，如果端口1輸出高電平，從而輸入數據。如8052使用，P1.0和定時器2外部輸入引腳，P1.1可以T2EX效果，做為外觸發(fā)。PORT3（P3.0到P3.7端口3）：內部雙向I/O接口，輸出驅動4個TTL元素，但也有各種各樣的外部功能，包括寫讀或通信控制功能，外部中斷，定時器和數據存儲[15]。引腳如下： P3.0：RXD，串行輸入。P3.1：TXD，串行輸出。P3.2：INT0，外部中斷輸入。P3.3：INT1，外部中斷輸入。P3.4：T0，計時計數器輸入。P3.5：T1，計時計數器輸入。P3.6：WR：外部存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部存儲器的讀取信號。RST：復位輸入，要保持RST腳高電平時間。ALE/PROG：執(zhí)行外部存儲器命令時在平時，ALE脈沖信號輸入數據，為1/6倍的振蕩器的頻率。然而，數據存儲器，將ALE脈沖。如可以讓ALE的FR8EH為0。此時，ALE進行MOVX，MOVC操作ALE才會有用。別的，該引腳變成高位。如果智能型微處理器執(zhí)行外部指令ALE禁止，不起任何作用[15]。PSEN：為外部程序信號。外部程序的閱讀過程中，機器周期2/PSEN。執(zhí)行外部數據存儲器PSEN信號不再會出現。EA/VPP：當EA是低，中，外部程序存儲器，內部程序存儲器沒有影響。1加密，/EA將內部鎖復位；當/EA保持高水平。單片機引腳圖如圖2所示：

圖2單片機引腳圖3.2.2單片機的最小系統(tǒng)單片機是一種重要的內容是并行輸入/輸出接口[20]。STC89C51有4個8位的輸入和輸出端口，P0，P1，P2，P3。每個接口鎖存器，驅動緩沖器。事實上，他們被稱為專用寄存器，以字節(jié)尋址位尋址功能。在訪問寄存器時，低8位地址和數據由P0傳出，高8位地址由P2傳出。擴展存儲器的系統(tǒng)，這4個接口的均可作為雙向的I/O接口被使用。4個I/O接口芯片是8位雙向接口，該接口的功能大致相同，但各有特點。STC89C52時鐘兩種方式：內部和外部有兩種。單片機的振動，只要XTAL1和XTAL2沖擊脈沖。電容1和2用來是穩(wěn)定頻率，電容值5-30pF，典型時為30pF。1.2-12mhzCys的頻率，12MHz和11.0592MHZ。當在單片機的RST放入高電平周期時，單片機進行復位操作[18]。復位為自動復位和手動復位。簡單的自動復位是通過電容來實現的，控制電容的大小實現電路的震蕩。VCC區(qū)間的上升是小于1ms，它可以實現自動復位。C22uF的6MHz頻率。要求使用手動復位操作。手動復位分電平和脈沖。水平的降低是通過RST端通過電阻與電源連通來掌控的。最小系統(tǒng)原理圖如圖3所示圖3單片機最小系統(tǒng)原理圖3.3DHT11傳感器模塊設計3.3.1DHT11傳感器簡介DHT11智能數字溫濕度傳感器是一種已經調整好的復合型傳感器元件[21]。它有專門的收集和感應技術，因此該傳感器具有穩(wěn)定性可靠性等特點。該傳感器是由一個電阻型濕敏元件和NCT測溫元件，由于高性能微處理器連接。所以該產品具有品格杰出、超快反應、抗干擾、性價比特高等益處。每一個DHT11傳感器都在極其精準濕度校驗器中校準。校準參數保存在OPT的內存空間里，傳感器在進行測量工作的時候會調用這些校準參數。單線串接接口，使得該系統(tǒng)簡潔明了，易于操作可靠性強，可以應用于很多復雜的氣候條件下。該傳感器的4針單排引腳裝拼，使用起來方便可行。DHT11傳感器的實物圖如下圖4所示。圖4DHT11傳感器實物圖（1）引腳介紹：1腳：3的供電電位差為5.5V。2腳：串行總線。。3腳:空腳。 4腳：接地端。（2）接口說明：長度短于20米的使用5K上拉電阻，長度大于20米的使用的上拉電阻要視情況而定。如下圖5所示：圖5DHT11典型應用電路（3）數據幀的描述：DATA與DHT11傳感器之間指令操作，用總線的數據格式，每次是4ms上下，數據分小數和整數，在以下的解釋當中，小數部分作為拓展部分，現在讀數為零。操作流程如下:數據完整性是40個字節(jié)，高先出。數據格式：十進制整數8字節(jié)和8字節(jié)的濕度。數據傳遞精確的校驗和數據即是8字節(jié)濕度的整數數據和8字節(jié)濕度的小數數據和8字節(jié)的溫度整數數據和8字節(jié)的溫度小數數據，也就是數據的最后八位[16]。（4）VDD=5V，T=25℃表3-1DHT11的電氣特性參數條件Mintypmax單位供電DC355.5V供電電流測量0.52.5mA平均0.2 1mA待機100150uA采樣周期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。（5）時序描述：當使用MCU發(fā)出開始時收集的信號時，DHT11溫濕度傳感傳感器從低耗能模式進入高速運轉的模式，DHT11發(fā)送相應的數據參數，送出的信號為40字節(jié)，和信號采集觸發(fā)時間，用戶可以讀取數據所需的參數，在這種情況下，DHT11溫濕度傳感器接收一手信號，如果沒有接收一手數據，就不會進行數據的收集，收集數據后轉入低速運轉模式[17]。總線的空閑狀態(tài)設置為高的電平，為了確保能收集到信號，主機必須將總線拉低和DHT11保持同樣的節(jié)奏。DHT11接收主機的低電平信號，信號開始很快開始收集信號傳輸的主機和80微秒，主機發(fā)送停止信號，延遲20至40毫秒，讀出DHT11的信號，主機又發(fā)起信號，可以轉變輸入辦法，有可能輸出的是高電平的信號，總線上的上拉電阻要調節(jié)的高一點?？偩€控線狀態(tài)時主機要保持與DHT11一直，所以總線把上拉電阻調整需要時間，從而確保傳感器能夠檢測到信號。DHT11接收主機啟動指令，主機停止信號，也有一個低電平信號80微秒的響應。主機命令結束延時20到40毫秒，DHT11讀信號的采集，在主機命令，輸入，總線由電阻和拉高[18]?？偩€是低電平，DHT11從低電平開始的[19]。電平高低定了數據位是0或1.見下面圖.假果DHT11沒有響應讀信號為高電平，當通過最后一個字節(jié)的搜索電路后連接正確，DHT11拉低總線50毫秒，上拉電阻開始計入空閑的狀態(tài)。3.3.2DHT11傳感器模塊電路設計前面分析了DHT11的數據格式及意義以及介紹了STC89C52單片機與DHT11的連接方式，對DHT11的操作是我們本次設計的核心，只有獲取真實的環(huán)境溫度、濕度值我們才能保證后續(xù)的操作，因此本部分的設計是根本，對于這部分的程序設計，我們是嚴格按照DHT11的時序要求來設計的。DHT11為單總線設備，我們可以通過單片機的I/O口來模擬相關時序實現數據的采集，當獲取到DHT11的40位數據后，單片機將該數據進行解析，高16位為濕度傳感器值，進行轉換并顯示（LCD顯示需要ASCII碼，因此數據要加0x30），后面緊接著16位為溫度的值，可以按照同樣的方式進行處理[19]。DHT11原理圖如下6所示：圖6DHT11電路原理圖3.4液晶顯示模塊設計3.4.1液晶顯示屏簡介液晶顯示器在儀器表中重要的是顯示單片機的輸出數據、狀況等，于是，是外圍典型器件，液晶顯示器是反應體系輸出和操作輸入的有用器件。液晶顯示器以其體積小耗能低，顯示內容豐富等特點，在許多的復雜系統(tǒng)中得到廣泛的應用。晶液顯示器有以下幾個優(yōu)點：由于液晶顯示器收到的信號保持一定的顏色和光澤，持久發(fā)光，其它的顯示器那樣抽象難以看懂。因此液晶顯示器更加受到好評。數字液晶顯示，單片機連接，簡單可靠，易于操作。液晶顯示器將畫質清澈明朗的顯示在屏幕上面，形象生動，且富有真實感。對比而言，液晶顯示器功能強大，顯示穩(wěn)定，且價格低廉。（1）引腳說明：腳1：VSS接地。腳2：VDD接正5伏電壓。腳3：VL端口接入正電源時候對比度比較弱，當接入負電源時候對比度比較強，可能此時會出現“鬼影”現象，對比度低的話可能會導致屏幕上面模糊不清晰，所以要使用一個10K的上拉電阻來調節(jié)。腳4：RS寄存器，數據寄存器、指令寄存器。腳5：R/W的讀和寫信號線，高水平低的讀操作，寫操作。當RS和R/W是低可以寫指令，當RS是低的R/W高讀忙信號，當RS高R/W低讀寫信號。腳6：E使終端，電子終端由高跳變低。腳7到14：D0的D7是14~8位雙向數據線。腳15：背光源正極。腳16：背光源負極。（2）1602LCD顯示標準字體LCD1602顯示內存中產生（CGROM）可能有160種不同的字符點陣圖形，這些特點是：阿拉伯數字，英文字母，標記，經常使用的和日本文化的名字，每個字符分配一個代碼。它讀取和寫入光標通過編程實現。指令1：指令01H，光標到00H處。指令2：光標回到00H端。指令3：光標和顯示模式：光標移動。屏幕上的所有人物的走動。高效，低水平沒有影響。指令4：顯示開關。D：顯示的開與關。C：利用光標的開與關。B：左右光標的閃爍，高電平為閃爍。指令5：光標S/C：高電平移動文字，低電平移動光標。指令6：命令DL：高水平的4位總線，8位總線水平低。N：顯示信號數據需要低電平，高電平雙行數據。F：顯示低的5x7點陣數據，高層次的顯示點陣數據5×10。指令7：字符RAM。指令8：DDRAM。指令9：讀出忙信號及光標地址。高爐是忙碌的，繁忙的高水平，這部分不能執(zhí)行命令，如果低電平表示不忙，可以得到相應的命令。指令10：寫數據。指令11：讀數據。液晶顯示器是相對較慢的顯示器件電子元器件，執(zhí)行每一次命令的時候確定是否是高電平，低電平視為不忙，不然此次指令不起任何作用。1602內部顯示地址如圖7所示：圖71602內部顯示地址要求最高位恒定為高電平1，只有這樣才能保證正常那個運轉，才能更好的運行所需要的結果。實際寫入的應該是01000000B+10000000B=11000000B。在對液晶顯示器進行初始化設置，液晶顯示器的光變自動的移動，不需要人工的干預。輸入命令，每一次的狀態(tài)。1602顯示的記憶儲存時，如圖所示，這些字：英文字母，數字，符號，和日本，每一個特定的代碼。3.4.2液晶顯示模塊電路原理圖液晶顯示器是物理原理進行設計制作的，通過電壓的高低有無去實現圖像的有無，以及顏色的深淺變化。液晶顯示器有薄有厚、適合于規(guī)模很大的集成電路的設計、彩色圖案很容易實現，因此被廣泛應用于微型電子元器件，如電腦，相機，手機等等。電路中液晶接口圖如圖8所示：圖81602顯示模塊3.5繼電器模塊電磁繼電器是繼電保護電路是由鐵芯，線圈，銜鐵，簧片觸點[21]。在線圈加上一定的電壓，線圈有一定的電磁效應，銜鐵就會返回彈簧的拉力吸向鐵芯，因此，動觸點與靜觸點（常開）電樞。當斷電，電磁消失，銜鐵回位，動觸和原來靜觸釋放。如此吸放，是電路連通或斷開交替。對于繼電器的“常開，關”的聯系，可以分為：在斷開狀態(tài)的繼電器線圈，稱為“常開觸點”；在靜態(tài)接觸狀態(tài)為“常閉觸點”。繼電器有兩個電路，低壓電路和高電壓電路。電路中繼電器使用PNP型三極管驅動，當閥值超過設定值時，單片機會跳變成低電平，三極管導通繼電器吸合，驅動負載。硬件電路如圖9所示：圖9按鍵控制電路圖3.6閥值設定模塊在EEPROM芯片的溫度和濕度的閾值，通過k1～k4調整隨著溫度的升高，K1，K2和K3K4濕度，溫度降低，濕度。AT24C02為IIC芯片，其電路如圖10所示：圖10AT24C02的芯片引腳圖AT24C02提供1024位存儲128字。芯片優(yōu)化。AT24C01裝置為PDIP、JEDEC采用SOIC，TSSOP封裝，2線數據傳輸。此外，2.7V和1.8V的兩個版本。設備操作：CLock和dT的變化：拉高SDA。SDA數據在SCL低周期變化。在SCL改變數據定義為啟動或停止信號。開始狀態(tài)：操作之前產生下降沿。停止條件：SCLSDA停止通信的上升沿。讀之后，讓EEPROM電源。I2C總線在80年代，主要是音頻和視頻設備的發(fā)展，現在主要使用的控制器，通信包括單獨的組件。如果管理員可以查詢每一個組成部分，與國家管理系統(tǒng)的功能，如電風扇的電源及系統(tǒng)?？杉皶r監(jiān)控內存、硬盤、系統(tǒng)溫度等多個數據，增加了系統(tǒng)安全性，方便管理。1I2C總線的硬件結構數據線SDA和時鐘線SCL。SDA總線數據的I2C器件的SDA，SCL時鐘線SCL總線連接。為了防止總線信號的編碼，需要連接到總線上的所有設備的輸出是一個開漏輸出。設備上的串行是雙向的，輸出電路用于傳輸數據信號，輸入電路用于數據信號。串行雙向傳輸，為主機，通過SCL輸出數據總線，SCL水平檢測，以確定脈沖電平；作為副機，要求按總線上SCL信號發(fā)出?？偩€閑著，上拉電阻RP使SDA和SCL線保證高電平?？偩€信號線低水平的任何輸出設備將成為低。總線的運行由主機決定。主機是指傳輸數據，從一個時鐘信號的傳輸在一個停止信號，主機通常是微處理器。接收I2C總線的主機地址，方便查找。主機和從機的主從式的數據傳輸，并能相互傳輸數據。發(fā)送器到總線，接受器接受數據。開始信號：SCL，SDA由低到高跳，開始傳輸數據。結束信號：信號一個高水平的SCL，SDA端：低到高跳，數據傳輸結束。應答信號：IC接收數據為8字節(jié)的數據信號在接收機，低水平的具體數據發(fā)送到集成電路的脈沖信號，表示已收到的數據信號。CPU將數據發(fā)送到控制單元，等待從CPU控制單元響應信號，接收響應信號，根據傳輸信號的實際情況。如果未收到應答信號，判斷受控單元出現毛病。如圖11所示：SDASDASCL開始結束圖11開始、結束信號圖現在很多半導體集成電路具有I2C接口。I2C的類型有：CygnalC8051F0xx，philipsp87lpc7xx，芯片pic16c6xx等，微芯片pic16c6xx系列等，部件如內存，監(jiān)控芯片還具有I2C接口。總線基本操作：I2C運用主/從雙向通信。器件發(fā)送數據信號到總線上，器件接收數據被為接收器[22]。主機工作于接收發(fā)送兩種狀態(tài)?？偩€必須由主器件控制，主器件的時鐘控制總線的傳送方向，并產生起始和停止。該數據線的狀態(tài)在SCLSDA只有時間可以低水平的改變，是一個高水平的SCL，SDA是用來表明起動和停止的判斷?？刂谱止?jié)：一開始條件后，必須由設備控制字節(jié)，高四，設備類型標識符，然后三作為一個芯片選擇，最后的讀取和寫入，讀取操作時，1，為0時作為寫操作。寫操作：寫操作的字節(jié)寫和寫兩頁，頁面被加載的字節(jié)寫入芯片是不同的。讀操作：讀操作包括三個基本操作的當前地址讀，隨機讀和順序讀。圖是在連續(xù)讀連續(xù)圖形。注：最后一個讀操作的第九個時鐘是不是“不在乎”。希望結束后，主機發(fā)送一個停止信號或保持一個高水平的SDA第九個時鐘周期，然后停止信號在第九周期。第四章系統(tǒng)軟件程序的設計對于我們將要設計的系統(tǒng)有個全面的了解之后，首先設計流程圖，使得各個部分得到明確的結構以及所要實現的結果，最終被所有模塊進行系統(tǒng)化整合，構成總的程序[20]。主程序開始進行初始化，收集到的溫濕度測量系數被傳給系統(tǒng)的主流程圖,如圖12所示：開始初始化開始初始化延時溫濕度測量1602顯示數據判斷溫濕度溫濕高于設定溫度高于設定濕度繼電器1吸合紅燈亮繼電器2吸合黃燈亮結束圖12主程序流程圖4.1液晶顯示模塊設計液晶顯示元件，在指令的執(zhí)行是低的，不忙，然后指令無效，顯示字符。1602液晶顯示模塊可以直接與STC89C52。軟件流程圖如圖13所示：開始開始LCD初始化延時設第一行顯示位置顯示第一行內容設第二行顯示位置顯示第二行內容圖13液晶顯示器程序流程圖4.2傳感器模塊設計DHT11智能數字溫濕度傳感器是一種已經調整好的復合型傳感器元件。它有專門的收集和感應技術，該傳感器性能卓越。該傳感器是由一個電阻型濕敏元件和NCT測溫元件，由于高性能單片機連接[21]。所以該產品具有品格杰出、超快反應、抗干擾本領強、性價比極高等益處。每一個DHT11傳感器都在極其精準濕度校驗器中校準。校準參數保存在OPT的內存空間里，傳感器在進行測量工作的時候會調用這些校準參數[23]。單線串接接口，使得該系統(tǒng)簡潔明了，易于操作可靠性強，可以應用于很多復雜的氣候條件下。該傳感器的4針單排引腳裝拼，使用起來方便可行。DHT11流程圖如下圖14所示給DHT11上電給DHT11上電延時1S保持高電平檢測記錄信號輸出低電平延時輸出低電平數據輸出結束信號圖14DHT11傳感器模塊程序流程圖第五章系統(tǒng)分析與調試本設計在C環(huán)境下開發(fā)的，支持C語言的編程與調試，運用方便，是做C語言畢業(yè)設計者的最優(yōu)選擇。首要任務學習使用這個軟件，在簡單的學習和了解C語言之后，我們可在此環(huán)境下設計工作[24]。在已編譯的C語言，使用stc_isp_v480軟件編程開發(fā)板，實現連接對象和過程。設置stc_isp_v480。第1步：設置單片機STC89C52RC；第2步：打開的程序編譯語言文件；第3步：選擇對應的COM接口；第4步：點擊下載，同時單片機開發(fā)板上的提示，打開開關，它在燒錄。如圖15所示：圖15程序燒錄操作C程序運行如圖16所示，下載圖如圖16所示： 圖16keilC運行圖圖17程序燒錄運行圖程序燒錄好之后，要進行演示，讓開發(fā)板連接上電腦，設定好接口，完成通電并且下載好。幾秒鐘后，啟動電源與1602液晶屏顯示正常的溫度和濕度的數據出來的[21]。查看當前的溫度和濕度的變化。在建立自己的極限進行了比較。如果當前溫度沒超標，即沒超過限值。濕的毛巾蓋住DHT11傳感器，使其溫度濕度超出閾值。檢查報警。經過測試，看是否能正常運行。因而簡單的實現了對溫濕度的控制，繼電器控制風扇的運轉[22]。實驗室實驗如圖18-20所示：圖18室溫情況下，當設定相對較低的溫濕度時，繼電器驅動抽濕扇進行工作且兩報警裝置的燈亮起。圖19溫室情況下，設定相對較高的濕度檢測值，只有溫度超過閾值，驅動繼電器工作。圖20溫室條件下，將溫濕度調到很高的時候繼電器很難被驅動工作綜合以上結果并查閱相關資料分析得出：表格一（室溫條件下空氣中濕度）：實驗室測量數值查閱相關資料得出簡明結論濕度傳感器R34.0空氣中濕度比較低，加之又在室溫條件下沒有形成凝露的條件溫度傳感器T20表格二（空調低溫條件下）：實驗室測量數值查閱相關資料得出簡明結論濕度傳感器R58.0空氣中濕度相對偏高，在空調低溫條件下具備形成凝露的條件。溫度傳感器T16表格三（室溫條件下）：實驗室測量數值查閱相關資料得出簡明結論濕度傳感器R76.0空氣中濕度較大，即使在常溫條件下水蒸氣也會凝結成水滴，所以日常生活中要做好防潮保質工作。溫度傳感器T20綜上圖畫圖表所述結論：（1）當空氣中濕度一定的情況下，溫度降低又形成凝露的條件；（2）當空氣中濕度升高，溫度降低時就可以形成凝露；（3）當溫度升高適度降低時，形成凝露的條件不存在；（4）當溫濕度同時升高時，如果溫度上升的速度大于一定濕度的速度范圍，不具備形成凝露條件，反之則具備形成凝露的條件；（5）當溫濕度同時下降時，如果溫度下降的速度大于一定濕度的速度范圍，具備形成凝露的條件，反之則不具備形成凝露的條件。第六章總結與展望本次畢業(yè)設計以單片機為控制單元統(tǒng)籌，寫入控制程序，協(xié)調各個模塊。系統(tǒng)存在很多不足的地方，略顯遺憾，如溫濕度測量值離散度大。嘗試了好多方法，收效甚小。不過能反映出設計的目的和要求。與理論的結果相差不多[23]。有上述圖片及表格記錄，我們不難看出空氣中具備一定的濕度，在溫度降低的情況下，水蒸氣凝結成露滴，從而得出該系統(tǒng)可以應用于日常生活中的形成凝露的溫濕度參數的測量，綜合利用溫濕度數據便可得出凝露形成的氣候條件。經過近不懈努力，一系列的前期工作。了解了單片機的硬件結構和軟件編程的應用方法，對單片機的工作方式有了很多以前不曾知道的新發(fā)現。同時，其他設備如傳感器，液晶屏幕，鍵盤，蜂鳴器等有了很大程度的理解！懂得了如何對一項工程設計：首先，要分析設計的系統(tǒng)要實現哪些功能，需要哪些器件；然后，針對設計購買相應的硬件，選用硬件時候要充分考慮硬件的價格以及本次設計所要實現的功能；再而，對各個硬件的軟件部分要搞明白，實現好各個硬件之間的鏈接，使得系統(tǒng)穩(wěn)定準確的達到預期的效果，從而認真完成所要焊接的電路。有水平有限，對于元器件的應用還是不夠到位，希望在以后的學習生活中繼續(xù)努力。凝膠檢測器的溫度和濕度控制在第二十一世紀已成為一個熱門的研究課題。無論從生產和生活區(qū)，與美國有很大的關系。在溫度和濕度露點儀智能控制已經成為一種必然的。社會在發(fā)展，生活在進步，我們不能墨守成規(guī)，要勇于探索找到高效節(jié)能的好辦法[24]。實現自動化，不僅節(jié)省了人力物力，而且使得測控量的數據更加準確，科學。所以我們要善于發(fā)現問題，并且善于運用科學的頭腦解決問題。參考文獻[1]夏路易電路原理圖與電路板設計教程·北京希望電子出版社·2010·124～172[2]余永權單片機在控制系統(tǒng)中的應用·電子工業(yè)出版社·2009·56～67[3]童詩白模擬電子技術基礎·第二版·高等教育出版社·2008·66～81[4]石東海單片機數據通信技術·西安電子科