基于单片机的温湿度控制系统毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的温湿度控制系统毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

根据需求选择所要 封装形式的传感器。 DHT11 传感器实物图如下 33 所示： 图 DHT11 传感器实物图 （ 1）引脚介绍： Pin1： (VDD)，电源引脚，供电电压为 3~。 Pin2：（ DATA），串行数据，单总线。 Pin3:（ NC），空脚，请悬浮。 Pin4（ VDD），接地端，电源负极。 （ 2）接口说明 ： 图 DHT11 典型应用电路 6 （ 3）数据帧的描述： 操作流程如下： 一次完整的数据传输为 40bit,高位先出。 数据格式 :8bit 温湿度的整数和小数数据 （ 4）电气特性： VDD=5V， T = 25℃ ，除非特殊标注 表 DHT11 的电气特性 参数 条件 Min typ max 单位 供电 DC 3 5 V 供电电流 测量 mA 平均 1 mA 待机 100 150 uA 采样周期 秒 1 次 注 :采样周期间隔不得低于 1 秒钟。 （ 5）时序描述： 单片机 发送测量 命令后 ,传感器 从低功耗 转换到高速模式 ,命令 结束后 ,传感器响应 ,传感器 采集 一次信号 ,然后我们可以根据需要选择数据，若没有收到单片机的检测命令，传感器不会采集数据，此时，传感器低功耗待机，等待下次数据检测命令。 通讯过程如下图 35 所示： 图 传感器时序 7 图 传感器时序 数字 0 信号表示方法如下图 37 所示： 图 传感器时序 数字 1 信号表示方法如下图 38 所示 图 传感器 信号表示 DHT11 传感器模块电路设计 DHT11 传感器连接 STC89C52 收发 数据，即数据口。 连接传感器的 Pin2（单总线，串行数据）。 测量距离短， 在传感器的 Pin2 口与电源之间连接一 个 5K 电阻。 而传感器的电源端口 Pin1 和 Pin4 分别接单片机的 VDD 和 GND 端。 传感器的第三脚 不接。 DHT11传感器原件的电路原理图如下 39 所示： 8 R10VCC1 2 3 4U2DTT11GNDP24 图 DHT11 电路原理图 液晶显示模块设计 液晶显示屏简介 液晶显示在日常生活的电子设备中都比较常见 ， 最简单的计算器上都有液晶， 显示的 信息全面而且直观。 LCD1602 液晶显示优点 ： ① 显示质量高 ：恒定发光， 无需 要不断刷新且不会闪烁； ② 数字式接口 ： 可直接与单片机 P 口连接； ③ 体积小、重量轻 ； ④ 功耗低 ：整体功耗都比较低 为 达到省电和交互方便 ， 我们 采用 LCD1602 液晶显示，其接口电路如下图所示： 图 LCD1602 液晶接口电路 LCD1602 主要技术参数： 显示容量 :162 个字符 芯片工作电压 :— 工作电流 :() 模块最佳工作电压 : 字符尺寸 :(WH)mm 1602LCD 各引脚接口说明如表 所示 : 9 表 LCD1602 引脚功能 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 LCD1602 液晶控制指令如表 所示： 表 控制命令表 序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标 返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器 地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM或 DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从 CGRAM 或DDRAM 读数 1 1 读出的数据内容 10 图 写操作时序 图 1602LCD 内部显示地址 降温 除湿 模块 的设计 本设计降温模块电路采用 NPN 型 S8550 三极管驱动 继电器通断控制风扇和除湿器工作 ， 风扇电源为 5V 开关电源供电， 除湿器电源 220V 市电，蜂鸣器与单片机共用电源。 具体电路图如图所示 ： 11 Q18550VCCGNDR12KP26K1RelaySPDT12P112D1DR52K 图 继电器 工作原理图 电源部分的设计 单片机、传感器、继电器等功耗低的元件采用干电池供电，输出电流稳定，换电池也方便，而 散热风扇采用 5v 开关电源供电，除湿器由于包含发热元件，直接用 220v 市电。 这样使用不同的供电接口，安全 可靠。 546231SW1sw 灰色12P2GNDR16 1K12D2DVCC 图 电源接口电路 按键模块的设计 系统设置 4 个按键 ，分别为 S2,S3,S4,S5 组成。 通过这个四个按键可以设置温湿度上下限， 长按 可以实现 温度和湿度 连加和连减的功能， 菜单第三项还可设置蜂鸣器开关，可以更快的完成参数的设置。 具体电路图如图 37 所示： 12 S2 S3 S5GNDS4P20P21P22P23 图 按键模块电路图 4 系统软件设计 建立程序 流程图 ， 流 程图如图 所示： 图 主程序流程图 13 液晶软件设计 软件流程图如图 42 所示： 图 1602 液晶显示模块程序流程图 DHT11 温湿度 传感器 软件设计 DHT11 传感器模块的软件流程图如下图所示 : 图 DHT11 传感器模块程序流程图 14 5 系统分析与调试 protues 电路仿真和 Keil 编译器软件 Protues 软件是我们常用电路图绘制软件，里面元器件种类丰富，从各种集成芯片到每个小电阻等等，元件库的元件可以让我们随性所欲的选择，其仿 真功能可代替一些实物连接，极大的节省了实物测试时间。 [6] Keil 是单片机学习者必备的编程软件， 其使用的 c 语言，极大的降低了学习者的门槛， c 语言相比较于汇编语言，更容易让初学者上手，短短几个月便可学到许多基本语句，而 keil 软件 编译单片机 程序 必不可少。 当然也可以使用其他 c 语言编写程序编写，再用 keil编译。 [7] 使用 protues 绘制电路原理图 首先我我们打开软件，做单片机系统，首先我们就从选择元件开始，打开软件的元件库，上面输入关键字，便可查找所需元件，我们选择好了元件后，便可以在 绘制区域进行电路图绘制，元件可旋转或者颠倒方向，为了使电路图画出来美观而且布线不乱，我们优先选择线比较多的元件连接，并减少连接距离， 首先把单片机系统连接完成，再向外扩展元器件，根据设计要求和单片机 IO 口的功能，我们选择不同的接口连接线路，给需要供电的元器件接上电源 和接地 ，至此，整个电路绘制完成。 [8] 图 Protues软件绘制电路 15 使用 Keil 编译器写程序 首先，建立一个工程，打开工程，选择新建，也可以打开已经建立好的，一般我们先新建一个文件夹，然后再在软件中选择保存路径，这样在以后 的查找和使用时候就方便了， 之后我们选择 AT89C52，软件可能没有 STC 系列芯片，我们可以上网下载相应的元件库，然后就可以选择了，建立完工程之后，我们需要再新建一个 c 文件。 然后添加到工程中，然后，我们就可以在软件上进行编写程序，编写完成后，进行编译，编译如果有错，我们可以查看和更改，然后再编译，编译成功后，在输出那里找到一个生成 hex 文件的对话框，勾选之后再编译一遍程序， hex 文件生成。 [9] 编写对话框如下图所示： 图 Keil 编译程序 16 使用 protues 电路仿真 再次打开 protues，直接双击单片机，在跳出的对话框中选择工程文件路径，并加载，整个电路就可以模拟实际效果运行了，我们可以用这种方法来不断的优化程序和改进电路。 [10] 图 protues 仿真 使用 STC ISP 下载程序 仿真没有错误之后，我们可用单片机开发板下载程序到单片机，也可以使用 ISP 下载器下载程序，有单片机开发板的课直接使用开发板用跳线或者排线进行实物连接仿 17 真，或者可以使用面包板或者万用板焊接一个简单的电路， 测试电路。 [11] 使用开发板下载程序界面如下图所示： 图 STC 下载程序 18 6 结论与展望 本系统 经过自己长时间的探索和改进，基本达到 目标要求。 虽然温湿度测量 结果 不够精确， 尝试了各种改进方法，有一定改观。 达到了设计最初的 目的和要求。 与预期的结果相差不多。 经 过从选题到完成毕设的这段时间，首先确定课题，然后查找资料，学习一些元器件知识，用 protues 进行电路设计，确定元器件，用 keil 软件编程，再进行电路仿真，PCB 板的印制，电路焊接，期间遇到了很多困难，向老师和同学求助，也向很多网友进行求助，学到了以前没学到的知识 ，增强了动手能力，特别是用万用板子进行电路实物仿真时候，由于电路图跟实物图有差别，花费看不少时间和经历，一遍又一遍查错和检查电路，有时候单片机晶振没有起振 ，或者是焊接触点接触不良，整个系统都不稳定，每次失败到解决问题，都是一些很宝贵的学习经验， 温湿度的监测控制是当今热门话题。 无论是从生产还是生活，与我们人类都是息息相关的 ,特别是智能化设备发展迅速的今天，人们更是迫切需要一些简单、方便、快速的能替代人工的设备，智能控制的各种系统应运而生，满足了人们的各种要求。