基于某单片机的仓库温湿度监测系统设计.doc
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1、word基于单片机的仓库温湿度监测系统设计【摘要】本文主要设计了一种基于STC89C52单片机的智能温湿度监测系统,该系统能对仓库的温湿度进展读取从而了解其温湿度的变化情况,利用温湿度传感器DHT11将仓库的温湿度的变化情况,变换成数字量,通过单片机进展控制,最后由LCD完成温湿度显示。该系统可以方便的实现温度和湿度的采集和显示,使用起来相当方便,具有精度高,量程大,灵敏度高,体积小,耗能低等优点,适用于我们日常生活和工农业的温湿度监测,也可以作为温湿度处理模块嵌入其他系统中,作为其他系统的辅助扩展,有广泛的前景。【关键词】DHT11,监测与控制,单片机SCT89C52,LCD1602The
2、design of the warehouse humiture monitoring system based on the MCU【ABSTRACT】This paper mainlyintroduces a kind ofintelligenttemperature and humidity monitoringsystembasedonSTC89C52 MCU.thesystemcanread andunderstand thechangesoftemperature and humidityonthetemperature and humidityDHT11in the wareho
3、use,using temperature and humiditysensorwillchangeof temperature and humidityin the warehouse.transforminto digital quantitythrough the microcontroller to control,finallypleted by LCDtemperature and humiditydisplay.The system can achievethetemperature and humidityconvenientacquisition and display,ve
4、ry convenient touse,has high accuracy,large measuringrange,high sensitivity,smallvolume,lowenergy consumption,temperature and humidity monitoringapplied toour daily life andindustrial and agricultural,but also can be used asa temperature and humidityprocessing module embedded inother systems,as an a
5、djunct to otherthe expansion of the system,has broadprospects.【KeyWords】DHT11,monitoring and control,single chip micyocoSCT89C52,LCD160223 / 26目录1.绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 温湿度计与其温湿度监测系统的研究现状11.3 本论文的主要容12.系统方案设计23.系统硬件设计33.1 硬件系统总体结构图3STC89C52最小系统3温湿度传感器模块43.4 ADC0832接口电路模块53.5 LCD1602显示模块73.6 报警模块94.系
6、统软件设计114.1 主程序设计114.2 LCD1602软件设计124.3 A/D转换模块软件设计155.总结17致谢18参考文献19附录一:单片机程序20附录二:总设计原理图261.1 课题研究的目的和意义随着国民经济的快速开展和科学技术的普与,高性能设备开展快,对温度和湿度的要求也越来越高的企业也越来越多。传统模式的温湿度监测是以人为根底,依靠人工抄数值,人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况的数据。在这种模型中,不仅效率低不利于人才资源的管理分配,以与缺乏科学性,许多重大事故都是由人为因素造成的,人工维护缺乏完整的管理系统。该监控系统可以解决资源的人力浪费,管理不与时的问题。1.2 温
7、湿度计与其温湿度监测系统的研究现状早在1970年,温湿度监测技术首先采用模拟式的组合仪器,采集现场信息和数据,并进展记录、指示和监测。1980年末期生产出了分布式控制系统。在90年代中期的智能温湿度传感器(亦称数字温湿度传感器开发出来。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术ATE的结晶。目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。部温湿度传感器包括智能温湿度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器或存放器和接口电路。局部产品用一个CPU、多路选择器、只读存储器ROM和随机存取存储器RAM。智能温湿度传感器可采集温湿度,适配各种微控制器MCU,并且可通过软件来实现测试和控制,实现更智能的温
8、湿度控制器。现在科学家使用一台称为“psychrometer的仪器测量相对湿度。“psychrometer由两个连接在一起的温度计。在测量相对湿度时,要把“psychrometer旅转直至被包着的温度计维持一个稳定的温度,并且该温度必须比干的温度计低。空气中的实际温度是干温度计。两个不同温度之间调用,因为水分蒸发的结果。科学家记录的温度的温度计和“wet-bulbdepression,然后制成图表,用来计算相对湿度。跟电子温度计一样,湿度计随着湿度传感器的快速开展日益成熟。现在常用的AD590温度传感器,DS18B20湿度传感器HMxx系列,HS1xx系列,随着温湿度计的开展温室监控系统开展较
9、为成熟,为人们更好的服务。目前正研究和开展计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。在世界上的一些国家,温湿度监控技术在实现半自动化的根底上朝着完全无人化、自动化的方向迅速开展。1.3 本论文的主要容该系统通过温湿度传感器对仓库的温湿度进展采集,利用ADC0832将仓库的温湿度的变化情况,变换成数字量,通过单片机STC89C52进展控制,最后由LCD完成温湿度显示。2.系统方案设计综合自己在本科阶段所学的知识和参与实验的经验,研究设计了以STC89C52单片机为主芯片的仓库温湿度监测系统,本设计是一个以单片机为核心的主模块,包括显示模块与报警器、温湿度传感器以与相应的软件等。通过接口可以有选
10、择性的择取所需的功能模块进展所需的测量。设计框图如2-1所示。在单片机电路设计中,可以采用一只温湿度传感器DHT11,此传感器,超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点可以满足设计要求。电路比拟简单,软件设计也比拟简单。设计以STC89C52单片机为核心,整体结构采用模块化设计,主板上设计有键盘与显示电路以与RS232串口电路和电路子模块与功能扩展模块的接口,通过子模块接口用户可以按需来组合所需要的子模块,完成温湿度监测的实现。在通信和监控上,采用LCD液晶显示。本温湿度传感器属于多功能温湿度传感器,可以设置上下报警温度,当温度不在设置围时,可以报警。图2-1总设计框图由ST89C52控制温湿度
11、监测系统的设计完成后,将实现以一种基于DHT11的数字温湿度传感器设计方案。简要阐述了温湿度传感器DHT11的性能指标、单片机系统、LCD1602显示模块以与时序图、ADC0832接口电路模块与时序图。利用主板STC89C52单片机控制DHT11进展数据采集并将数据送至LCD液晶显示结果。另外,采集结果可由接口电路送入计算机显示并存储。3.1 硬件系统总体结构图本文所设计的数字测温湿度显示系统主要由STC89C52单片机与其最小系统模块、温湿度传感器、LCD1602液晶显示,结构方框图如图3-1所示,各局部主要结构设计与功能在下面介绍。图3-1硬件电路图STC89C52最小系统单片机最小系统是
12、指用最少的元器件件组成可以运行的单片机的系统。即如图3-2所示。单片机的最小系统包括电源接地,晶振电路本设计使用11.0592MHz晶振,复位电路与EA引脚。有以上局部组成的最小系统,单片机就可以进展正常的简单运行了,值得注意的是,EA31脚需要接高电平,因此,单片机不使用片外存储器,这样单片机系统才会正确运行用C语言编程所烧写进单片机的程序。图3-2 STC89C52最小系统1电源:单片机使用的是5V电源,其中正极接40引脚,负极地接20引脚。2晶振电路:单片机是一种时讯电路,必须提供脉冲信号才能正常工作,在单片机部已集成了振荡器,使用晶体振荡器,接18、19脚。3)复位电路:复位按钮,重启
13、。4EA引脚:上拉倒VCC,表示烧写到单片机部,程序小的话直接存在部集成的ROM,至于程序大了就要接地了,外扩ROM。 至此,一个单片机就接好,通上电,单片机就开始运行了。图中的排阻RM1是P0口上拉用的,C4是滤波电容,抗干扰用。其他P0-P3口均为I/O口,每个口有8个引脚,共32个,编号都是0-7,如P0.0-P0.7,这些IO口是用来外接各种元器件,通过编程来实现各种所需要的功能。3.3 温湿度传感器模块本系统采用DHT11数字温湿度传感器,它是一个含有一个数字信号输出的温度和湿度传感器。以确保产品具有较高的长期稳定性与可靠性。它是特殊的温度和湿度传感技术和数字技术的模块集合。传感器包
14、括电阻式感湿元件和一个测温元件,并具有较高的性能的8位微控制器相连接。DHT11的供电电压为5.5V DC。传感器通电后,等待1S度过一个不稳定状态,在这种状态下不需要发送任何指令。电源引脚VCC,GND之间可增加一个100pF的电容,用于去耦滤波。因此该产品具有抗干扰能力强、性价比高、响应快速等优点。DHT11的典型应用模块和实物图如图3-3、3-4所示。图3-3 DHT11硬件模块图3-4 DHT11数字温湿度传感器3.4 ADC0832接口电路模块ADC0832是8位分辨率的A/D转换芯片,其最高分辨达到256级,适用于一般的模拟量转换。其参考电压和电源输入的部复用,实现05V的芯片模拟
15、输入电压。芯片转换时间为32S,据有双输出数据,可作用于数据验证,为了减少数据误差,稳定性强和转换速度。芯片的特定数据输入,使处理器控制变得更加方便和多器件挂接。DI通过数据的输入端子,可以方便地达到功能选择通道。ADC0832接口电路如图3-5所示。图3-5ADC0832与单片机连接电路一般情况下 ADC0832 与单片机的接口是四条数据线,分别是 DI、DO、CLK、CS。因为DI端与 DO端在通信时不能同时有效,并且单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将 DI和 DO 并行在同根数据线上使用如图 3-5。 当 ADC0832没有运行时,其CS输入应设置为高电平,如此芯片被禁止,DO/
16、DI 和CLK 的电平可任意。当要执行 A/D转换时,首先将CS置于低电平,直到转换完毕完成为止。在此芯片开始转换运行,并且由数据处理器CLK产生时钟脉冲,DO/DI端如此使用其DI端的数据信号。在第一个时钟脉冲的完毕之前 DI端必须置于高电平,表示启始信号。在第 二、三个脉冲完毕之前 DI端2位数据应用于选择信道的功能,其功能项如表 3-1 所示。表3-1 功能项MUX ADDRESSChannel #SGL/DIFODD/SIGN0110+11+当两者的数据是“0”,“1”时,CH0为输入负端 IN-,CH1为输入正端 IN+进展输入,当两者数据为“0”、“0”时,将 CH0作为输入正端
17、IN+,CH1为输入负端 IN-进展输入,当两者数据为“1”、“1”时,只单一的对 CH1进展单通道转换,当两者的数据为“1”、“0”时,只单一的对 CH0 进展单通道转换。到第三个脉冲的完毕之后 DI端的输入电平没有输入作用,此后DI/DO端如此开始使用数据输出,DO开始读取转换数据。 从第 四个脉冲完毕开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,然后每个脉冲完毕,DO端输出下个数据。直到第十一个脉冲时发出最低位数据 DATA0,完成输入一个字节的数据。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第十一个字节的末端输出 DATD0。然后输出的8位数据,到第 十九个脉冲时完成数据输出,也就是标
18、志着一次的 A/D转换完毕。最后将 CS置高电平,立即处理转换完成后的数据。具体的时序图参考图3-6。图3-6 ADC0832时序图作为一个单通道的模拟输入电压ADC0832是 05V并且电压精度时ADC0832为8位分辨率。如果IN+输入与IN-输入的时,可是将电压值设定在一个大围,增加了转换的宽度。但值得指出的是,在进展IN+输入与IN-的输入时,如果IN-输入的电压大于IN+输入的电压如此转换后数据结果一直为00H。3.5 LCD1602显示模块LCD1602显示模块原理图如图3-7所示。图3-7LCD1602与单片机连接电路工业字符型液晶,能够同时显示16x02即32个字符。16列2行
19、LCD1602液晶也被称为1602字符型液晶,它是一个专门显示符号、字母、数字等的点阵型液晶模块,它有许多的5X7或者5X11等点阵字符位会聚而成,每个点阵字符位可以显示一个字符。具体引脚功能参照表3-2。LCD1602的特性:1+5V电压,可调比照度2部含有复位电路 3提供各种控制命令,如:清屏、闪烁的光标、闪烁字符、以与其他功能480个字节的显示数据存储器DDRAM 5置有192个5X7字型点阵的CGROM字符发生器 68个可以用户自定义的5X7的CGRAM表3-2 LCD1602引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压
20、11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写指令选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLKLCD1602读写时序图如图3-8、3-9所示。图3-8 LCD1602读操作时序图图3-9 LCD1602读操作时序图3.6 报警模块本系统根据实际测得的温度值由温湿度传感器处理从而判断出指标是否超出,如果存在超出如此有蜂鸣器报警。蜂鸣器的电流比拟大,用单片机的I/O口直接驱动不能带动,需要进展电流放大,这里采用PNP三极管8550。R3限流电阻,一般取1-2K,蜂鸣器正极接到PNP的C极,当=1:PNP截止,不响,当=0:PNP导通,响。报
21、警模块如图3-10所示。图3-10报警模块4.1 主程序设计本文采用DHT11温湿度传感器,它对仓库的温湿度进展采集,并将其转换成数字信号,将数字信息提供应系统,系统进展LCD初始化显示,进展延时等待后读取DHT11温湿度传感器模块中的信息,才采集好的信息传给LCD1602进展显示,通过设定好的上下限进展报警。软件系统具体流程图如图4-1所示。图4-1 软件主程序图4.2 LCD1602软件设计1.指令介绍 1.1 清屏指令表4-1 清屏指令指令功能指令编码执行时间/MS清屏RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000000010功能: 去除液晶显示器,将 DDRAM 的
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