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1、基于单片机的温湿度控制器设计基于单片机的温湿度控制器设计 【摘要】 本论文主要阐述了利用 89C51 单片机设计一个温室大棚的温湿度检测控制系统， 对室内的温湿度进行检测控制并实时显示。其中温湿度传感器采用 AM2301 数字温 湿度传感器，通过 ATC51 单片机的处理把温湿度值显示在 1602 液晶上。并实时判 断温湿度值是否满足设定的温湿度范围，若超出设定范围，通过 89C51 启动温湿度 控制系统，达到恒温恒湿的目的。 关键字：AT89C51 AM2301 1602 液晶 温度控制系统 The design of temperature and humidity measurement
2、 and control system based on single-chip microcomputer Abstract: In this paper, using 89C51 MCU to design a greenhouse temperature and humidity measurement and control system. Detection and control the indoor temperature and humidity and real-time display. The temperature and humidity sensor using A
3、M2301digital temperature and humidity sensor, The temperature and humidity are displayed in the 1602 LCD through the 89 C51 single chip computer processing. And the real-time temperature and humidity value judgment whether meet the set the humidity and temperature of the range. If it exceeds the set
4、ting range, through the 89C51 start the temperature and humidity control system, to achieve the purpose of constant temperature and humidity. Key Word: AT89C51 MCU, AM2301 temperature and humidity sensor, 1602LCD, temperature and humidity control system Comment A1: 目录太挤了，可以将 第三层删掉 西安航空职业技术学院 毕业设计论文
5、1 目目 录录 1 1 引言引言.3 1.1 课题背景.3 1.2 立题的目的和意义3 1.3 国内外的研究现状和发展趋势3 1.4 本系统主要研究内容4 2 2 系统总体设计系统总体设计.5 2.1 系统功能设计5 2.2 系统设计原则5 2.2.1 可靠性5 2.2.2 操作维护方便5 2.2.3 性价比5 2.32.3 系统的组成和工作原理系统的组成和工作原理6 2.3.1 系统的组成6 2.3.2 系统的工作原理6 3 3 系统硬件设计系统硬件设计.8 3.1 单片机系统设计8 3.1.1 AT89C51 单片机8 3.1.2 AT89C51 引脚简单介绍10 3.1.3 时钟电路.1
6、0 3.1.4 复位电路.10 3.2 传感器的设计11 3.2.1 传感器的基本特性11 3.2.2 AM2301 数字温湿度传感器11 3.3 液晶显示装置设计.13 3.3.1 液晶简介13 3.3.2 液晶显示原理14 3.4 光声报警系统与温湿度控制系统设计.15 3.4.1 光声报警系统15 3.4.2 温湿度控制系统16 4 4 软件系统设计软件系统设计.17 4.1 初始化模块17 4.2 温湿度检测模块17 4.3 温湿度判断控制模块.18 4.4 1602 液晶显示模块18 4.5 报警模块18 4.6 温湿度控制系统各部分子程序.19 结束语.23 参考文献.24 西安航
7、空职业技术学院 毕业设计论文 2 1 1 引言引言 1.11.1 课题背景课题背景 随着经济和社会的不断发展，人们对生活质量要求显著提高。对植被也要 求越来越严格，如何种植出品种优良的植物，一直是人们研究的话题。而基于 单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技 术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个 时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有 一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.21.2 立题的目的和意义立题的目的和意义 环
8、境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。由于应用 的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系 统有着广泛的应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析 指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施。89C51 单 片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方 面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用 89C51 单片机能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且 89C51 单片机易于学 习、掌握，性价比高。使用 89C51 型单片机设计温湿度检测控制系统，可以及 时、精确的反映
9、室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温 到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面 也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的 环境。 1.31.3 国内外的研究现状和发展趋势国内外的研究现状和发展趋势 目前国内外的温湿度检测使用的温湿度检测元件种类繁多、应用范围也较 广泛加之单片机和大规模集成电路技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性 的单片数据采集系统。基于单机片的温湿度监测控制系统的设计研究较少。随 着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境越来越严格。特别在温室大 棚中，对温湿度要求更为严格。基于单片机的温湿度监测控
10、制统设计，将对环 境的温湿度监测控制系统做详细的设计与实现。采用高性能的控制芯片 89C51， 高精度数字温湿度传感器 AM2301。向模块化、高速化、智能化的单片机数据采 集系统靠近。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜 的环境,符合植物的生活环境要求，具有良好的发展前景。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 1.41.4 本系统主要研究内容本系统主要研究内容 本系统所要完成的任务是： 人性化的设计。根据植物的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。通过采集温度及湿度值，准确的 判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置
11、（包括警报灯的提示功 能以及提示音等）进行报警，并采取相应的控制方案。 温度检测控制：对温室温度进行测量，并通过升温或降温达到最佳温度。 湿度检测控制：对温室湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到最佳湿度。 控制处理：当温度、湿度越限时声光报警，根据报警信号提示采取一定手段自 动控制。 人性化的设计。界限温度值及湿度值能够由用户根据不同植被的各种生长需 求由键盘输入进行设定并通过显示器显示。 能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。 通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启 动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警 能够根据植被在不同时间段内对温湿度的不同要
12、求，用户可随机更改温度及 湿度值，以满足用户不同的需求 显示：1602 LCD 显示相应的温湿度。 研究途径和方法： 通过查阅图书管和网络搜集相关资料，并根据专业课中学习到的相关知识， 系统的、全面的组织材料，确定设计思路。一方面通过系统的学习 51 单片机以 及使用和 AM2301 数字温湿度传感器的资料分析与研究确定编程思路，另一方面 通过实物模拟，查看应用效果，最终达到设计的总体要求。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 2 2 系统总体设计系统总体设计 2.12.1 系统功能设计系统功能设计 系统要完成的设计功能是： 1） 实现对温室大棚温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度，
13、由 单片机对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能 检测。 2）超越数据的及时报警，并启动控制系统，实现温室的目的。 3）现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。 要求达到的技术指标： 1）测温范围： 0。C- 99。C 2）测温精度： 0.04（12 位） 3）测湿范围： 099 %RH 4）测湿精度： 0.03%RH（12 位） 5）温度显示：范围: 099。分辨率：1 6）湿度显示：范围： 099%RH。分辨率：1%RH 7）电源：DC:35v 2.22.2 系统设计原则系统设计原则 要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。 2.2.
14、12.2.1 可靠性可靠性 高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将 可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使 用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干 扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊判断功能等。 2.2.22.2.2 操作维护方便操作维护方便 在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减 少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能 减少人机交换接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障 自动诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故
15、障进行定位，以便进行维修。 2.2.32.2.3 性价比性价比 单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个 单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，再设计 Comment A2: 全用的是-杠，别忘记 改图中了。下面相同的就都改一下。 我不再重复说了 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能 和速度允许的情况下尽可能使用软件功能取代硬件功能等。 2.32.3 系统的组成和工作原理系统的组成和工作原理 2.3.12.3.1 系统的组成系统的组成 以单片机为控制核心，采用温湿度测量，通信
16、技术，控制技术等技术，以 温湿度传感器作为测量元件，构成智能温湿度测量控制系统。可分为温湿度测 量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路，见图 2.1 选用的主要器 件有：AT89C51，温湿度传感器 AM2301，1602LCD 显示模块，降温装置风扇，升 温装置加热器，増湿装置喷雾器，除潮装置除潮器，红绿 LED 灯，报警装置蜂 鸣器等。 51 单片机 AM2301 数字温湿度 传感器 LCD液晶 报警系统 温湿度 控制系统 判断 图 2.1 系统的组成 2.3.22.3.2 系统的工作原理系统的工作原理 本系统以单片机 Atmel89C51 为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通
17、 过单片机。数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器 AM2301 完成；通过单 片机把采集的数据显示在 1602LCD 上；当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣 器实时报警，并显示红灯提示，并进行相应的控制处理。在整个系统中采用了 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 AM2301 单总线技术，采用单片机语言 温室温湿度控制系统是以 89C51 单片机作为中央控制装置，风扇，加热 设备，加湿设备，排潮设备等。 89C51 作为中央控制装置，负责中心运算和控制，协调系统各个模块的 工作。 风扇：负责系统的降温工作。 加热设备：负责系统的加热工作。 喷雾设备：负责系统的加湿工作。 排潮设备：负责
18、系统的去湿工作。 双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设 定的界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控制下有规律的切换，同时报 警模块发出报警声，通知用户采取相应的措施。 系统工作流程图见图 2.2 系统 初始化 温湿度 检测 判断不报警 报警 51 单片机 温湿度 控制系统 LCD 液晶显示 51 单片机 LCD 液晶显示 终止 符合 不符合 图 2.2 系统的工作原理图 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 3 3 系统硬件设计系统硬件设计 3.13.1 单片机系统设计单片机系统设计 经过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计， 硬件系统是应用
19、系统的基础、软件系统设计的依据 根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用 MCS-51 系列的 89C51 为主机，满足上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。 3.1.13.1.1 AT89C51AT89C51 单片机单片机 MCS-51 系列单片机主要包括基本型产品 8031/8051/8751(对应的低功耗型 80C31/80C51/87C51 和增强型产品 8032/8052/8752。虽然他们是 8 位的单片机， 但是具有品种全、兼容性强性能价格比高等特点且软硬件应用设计资料丰富齐 全，已为我国广大工程技术人员所熟悉和掌握。在 20 世纪 80 年代和 90 年代， MC
20、S-51 系列单片机是在我国应用最为广泛的单片机机型之一。 中央微处理器 AT89C51： AT89C51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机， 片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼 容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器 和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89C51 可为许多嵌入式控 制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51 具有如下特
21、点：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，32 个 外部双向输入/输出（I/O）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位 可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡 器。 此外，AT89C51 设计和配置了振荡频率，并可通过软件设置省电模式。空闲 模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作， 掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或 硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三
22、种封装形式。AT89S51 单 片机综合了微型处理器的基本功能。按照实际需要，同时也考虑到设计成本与 整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的 AT89C51 单 片机作为整个系统的控制器。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 图 3.1 AT89C51 单片机实物图 CPU 运算器 控制器 数据存储器 RAM 看门 狗定 时器 P1 串 行 口 P0P2 程序存储器 4KBFlash ROM 特殊功能 寄存器 （SFR） 定时器/计数 器 16位两个 P3 中断 系统 XTAL XTAL 图 3.2 AT89C51 单片机片内硬件结构图 总线型总线型 非总线型非总线型
23、I 图 3.3 AT89C51 单片机引脚封装 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7
24、/RD XTAL2 XTAL1 VSS VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 RST P3.0/RXD P3.1/TXD XTAL2 XTAL1 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 GND VCC P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1/AIN1 P1.0/AIN0 P3.7 注：类似的还有Philips公司的 87LPC64，20引脚 8XC748/750/
25、（751），24引脚 8X749（752），28引脚 8XC754，28引脚 等等 80C51/89C51 89C2051 Comment A3: 图形和文字是互相呼 应的，正文中没有引用图形呀？相同 的错误请一块改了 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 3.1.23.1.2 AT89C51AT89C51 引脚简单介绍引脚简单介绍 40 个引脚按其功能可分为如下 3 类： 电源及时钟引脚VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。 控制引脚PSEN、ALE/PROG、EA/VPP、RST。 I/O 口引脚P0、P1、P2、P3，为 4 个 8 位 I/O 口的外部引脚4。 3.1.33.1.3
26、 时钟电路时钟电路 AT89C51 单片机各功能部件的运行都以时钟信号为准，有条不紊、一拍一拍 地工作。因此时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单 片机系统的稳定性。AT89C51 单片机内部有一个用于构成震荡的高增益反相放大 器，它的输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为 XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体 和微调电容，构成一个稳定的自己振荡器。外部时钟方式时外部时钟电源直接 接到 XTAL1 端，XTAL2 端悬空。 30p C2 30p C3 GND 12 Y1 11.0592MHZ X1 X2 图 3.4 时钟电路 3.1.43.1.4 复位电路复位电路 复位是单片机
27、的初始化操作，只需给 AT89C51 的复位引脚 RST 加上大雨 2 个机器周期（即 24 个时钟震荡周期）的高电平就可使 AT89C51 复位。复位电路 通常采用上自动复位和按钮复位两种方式。上电复位是通过外部复位电路给电 容 C 充电加至 RST 引脚一个短的高电平信号，次信号随着 VCC 对电容 C 的充电 过程而逐渐回落，即 RST 引脚上的高电平持续时间取决于电容 C 的充电时间。 因此为保证系统能可靠地复位，EST 引脚上的高电平必须维持足够长的时间。按 键手动复位有电平和脉冲两种形式。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 10UF C1 10K R1 GND VCC 1K
28、 R2 S1 RST 图 3.5 复位电路 3.23.2 传感器的设计传感器的设计 3.2.13.2.1 传感器的基本特性传感器的基本特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间 所具有相互关系。不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对 应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参 数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 传感器的动态特性： 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作 中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传 感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输
29、入信号的响 应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定 后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态 特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 3.2.23.2.2 AM2301AM2301 数字温湿度传感器数字温湿度传感器 图 3.6 数字湿度传感器 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 1）AM2301 产品概述 AM2301 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传 感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高 的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个 NTC 测 温元件，并
30、与一个高性能 8 位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快 响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 AM2301 传感器都在极为精确的 湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中，传感器内 部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集 成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达 20 米以上，使 其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封 装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。 2）产品亮点 超低能耗、传输距离远、全部自动化校准、采用电容式湿敏元件、完全互 换、标准数字单总线输出、卓越的
31、长期稳定性、采用高精度测温元件。 3）单总线接口定义 图 3.7 AM2301 引脚图 引脚说明（VDD SDA GND）： AM2301 的供电电压范围为 3.5V - 5.5V,建议供电电压为 5V。数据线 SDA 引脚为三态结构，用于读/写传感器数据。详细见单总线的通信协议说明。 4）接口说明 建议连接线长度短于 20 米时用 5K 上拉电阻,大于 20 米时根据实际情况使 用合适的上拉电阻。 图 3.8 AM2301 典型接口电路 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 3.33.3 液晶显示装置设计液晶显示装置设计 3.3.13.3.1 液晶简介液晶简介 1602 液晶也叫 160
32、2 字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号 等的点阵型液晶模块 它有若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵 字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔 每行之间也有也有间 隔 起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此 所以他不能显示图形（用自 定义 CGRAM，显示效果也不好）1602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两 行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字）目前市面上字符液晶绝大多数 是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 写的 控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 160
33、2LCD 主要技术参数： 显示容量:162 个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm VSS 1 VDD 2 V0 3 RS 4 R/W 5 EN 6 DB0 7 DB1 8 DB2 9 DB3 10 DB4 11 DB5 12 DB6 13 DB7 14 BLA 15 BLK 16 LCD1602 P8 LCD1602 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 10K R5 1 2 3 P10 EN RS WR VCC GND VCC GND Vout GND 图 3.9 1602LCD
34、引脚图 引脚功能说明： 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口 说明如下: 第 1 脚：VSS 为地电源。 Comment A4: 图和文字要呼应不能 光给这儿放个图形呀，这个标题下面 要有正文呢，正放得是什么图像，你 要在正文中描述呢 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时 对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器 调整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选
35、择指令 寄存器。 第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命 令。 第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 3.3.23.3.2 液晶显示液晶显示原理原理 图 3.10 温湿度控制器液晶显示图 1 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 图 3.11 温
36、湿度控制器液晶显示图 2 3.43.4 光声报警系统与温湿度控制系统设计光声报警系统与温湿度控制系统设计 3.4.13.4.1 光声报警系统光声报警系统 本系统采用红绿 LED 灯作为光报警提示，当系统检测到的数据符合给定的 要求时，现场始终绿灯显示；当系统检测到的数据不符合给定的要求时，现场 转化为红灯报警提示；本系统采用蜂鸣器作为声报警提示，当系统检测到的数 据符合给定的要求时，现场没有蜂鸣器报警提示；当系统检测到的数据不符合 给定的要求时，现场蜂鸣器报警提示。如图 3.12 所示 P1.0 (T2) 1 P1.1 (T2EX) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6
37、P1.6 7 P1.7 8 P3.0 (RXD) 10 P3.1 (TXD) 11 P3.2 (INT0) 12 P3.3 (INT1) 13 P3.4 (T0) 14 P3.5 (T1) 15 P3.6 (WR) 16 P3.7 (RD) 17 P0.7 32 P0.6 33 P0.5 34 P0.4 35 P0.3 36 P0.2 37 P0.1 38 P0.0 39 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 RESET 9 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 PSEN 29 ALE (PR
38、OG) 30 EA/VP 31 VCC 40 U8 STC89C52 1 2 SP1 Speaker Q1 8550 1K R8 VCC GND 加加加加加 RS WR EN D2 D4 1K R7 1K R8 VCC 图 3.12 声光报警系统电路图 Comment A5: 文字中没有图形的引 用 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 15 3.4.23.4.2 温湿度控制系统温湿度控制系统 本系统温湿度控制系统主要组成有：风扇、加热器 、喷雾器、除潮器。当 系统检测到的数据不符合给定的要求时，系统启动温湿度控制系统实现恒温恒 湿的目的。 风扇：负责系统的降温工作。 加热设备：负责系统的加热工
39、作。 喷雾设备：负责系统的加湿工作。 排潮设备：负责系统的去湿工作。 P1.0 (T2) 1 P1.1 (T2EX) 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0 (RXD) 10 P3.1 (TXD) 11 P3.2 (INT0) 12 P3.3 (INT1) 13 P3.4 (T0) 14 P3.5 (T1) 15 P3.6 (WR) 16 P3.7 (RD) 17 P0.7 32 P0.6 33 P0.5 34 P0.4 35 P0.3 36 P0.2 37 P0.1 38 P0.0 39 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23
40、 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 RESET 9 XTAL2 18 XTAL1 19 GND 20 PSEN 29 ALE (PROG) 30 EA/VP 31 VCC 40 U? STC89C51 1 2 3 4 5 K2 Relay 1 2 3 4 5 K3 Relay 1 2 3 4 5 K4 Relay 1 2 3 4 5 K1 Relay VCC VCC VCC VCC 加加加加加加加加加加加 VCC 220V GND GND GND GND 图 3.13 温湿度控制系统电路图 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 4 4 软件系统
41、设计软件系统设计 本系统软件系统设计包过：系统初始化模块，温湿度检测模块，1602LCD 显 示模块，报警模块，温湿度判断控制模块。系统软件总体流程图如图 4.1 所示 图4.1 系统流程图 4.14.1 初始化模块初始化模块 系统初始化模块的主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态， 初始化部分包括以下方面的内容： 1) 片机初始化以及各种引脚定义。 2) 602 液晶初始化及工作方式。 3) 统进入正常工作状态。 4.24.2 温湿度检测模块温湿度检测模块 温湿度检测模块是本系统中的核心模块之一，它负责完成温度和湿度的测 量及模拟量转换为数字量的全过程，这也是它为什么重要的原因。数
42、字式温湿 NO YES 开始 初始化 温湿度 检测 单片机 处理 LCD 显示 范围判断 终止 光声 报警 温湿度 控制 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 17 度传感器 AM2301 直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片 机的处理，把温湿度值显示在 1602 液晶上。温湿度传感器的精确度值直接影响 到整个系统的检测与控制，所以本系统采用数字式温湿度传感器 AM2301 采集温 室内的温湿度。 4.34.3 温湿度判断控制模块温湿度判断控制模块 温湿度判断控制模块也是系统的核心模块之一，所谓判断控制模块，就是 对当前温室内的实际温湿度与给定的温湿度范围进行比较，先进行判断，
43、然后 再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如温度高于上限时需 要降温，低于下限时需要升温，如湿度高于上限时需要降湿，低于下限时需要 増湿，同时还要启动警报等等。 温湿度判断控制部分的程序整体思路如图 4.2 实际值与给定值比较 调用控制 是否在给定范围内 返回 声光报警 图4.2 温湿度判断控制程序整体思路 4.44.4 16021602 液晶显示模块液晶显示模块 本系统采用 1602 液晶显示温湿度值，当系统刚开始上电时 1602 液晶不显 示任何数据，等待 AM2301 的监测数据，双行显示在 1602 液晶上。第一行显示： Temperature:-。C，第二行显示：Hum
44、idity: -% 4.54.5 报警模块报警模块 报警模块具备两项功能，即为报警灯和声音报警。报警灯模块是完成 LED 有规律的转换，以便从视觉上提醒用户。LED 是由单片机控制 2 个双色 LED 灯组 成的，其转换规律为： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 1 系统温湿度值在给定的范围时，绿色 LED 亮。 2 系统温湿度值超出给定的范围时，红色 LED 亮。 在 LED 灯转换的同时，声音报警也会同时启动，可采用延时的方式来延长 声音报警的声音。 警报灯由 2 个双色的 LED 灯组成，一共需要 2 根数据线，使用单片机控制。 要实现的功能是使 2 个双色 LED 灯有规律的转
45、换，当系统上电后，系统进行实 时的采样，并判断出当前温湿度与给定温湿度之间的差异，如果当前温湿度低 于用户给定的下限温湿度值，则说明当前温湿度过低，系统自动启动红色警报 灯，同时开始加温増湿，直至加到所需温湿度值时警报灯熄灭。反之，如果当 前温湿度高于用户设定的上限温湿度值，则说明当前温湿度过高，系统也会自 动启动警报灯，同时开始降温减湿，直至降到所需温湿度值时警报灯熄灭。 4.64.6 温湿度温湿度控制系统各部分子程序控制系统各部分子程序 主程序主程序 ORG 0100H; MAIN:MOV R1,#10; T0 100 马上定时溢出计数寄存器 R1 赋初值 10 MOV P1,#0FFH;
46、 所有指示灯灭 MOV SP,#60H; 堆栈指针赋初值 60H MOV TMOD,#01H; T0 定时、方式 1、软启动 MOV TL0,#0B0H; T0 赋初值 MOV TH0,#3CH; MOV IE,#82H; 开放 T0 中断 SETB TR0; 启动 T0 SJMP $; ; 定时定时/ /计数器计数器 0 0 中断服务程序中断服务程序 ORG 0200H; T0INT:DJNZ R1,NEXT; T0 溢出 10 次，即 1s 进一次采样处理 LCALL ADCON; 调用温度采样及模数转换子程序 LCALL CALCU; 调用温度计算子程序 LCALL DRVCON; 调用
47、驱动控制子程序 LCALL METRICCON; 调用十进制转换子程序 LCALL DISP; 调用数码管显示子程序 MOV R1,#10; R1 重赋值 10 NEXT:MOV TL0,#0B0H; T0 重装初值 MOV TH0,#3CH; RETI; 温度采样及模数转换子程序温度采样及模数转换子程序 ORG 0300H; ADCON:MOV DPTR,#0F0FFH; 选通 ADC0809 通道 0 MOV A,#00H; MOVX DPTR,A; 启动 A/D 转换 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 19 HERE:JNB P3.3,HERE; 判断数据转换是否结束，没结束则等待 MOVX A,DPTR; 读取转换后的数据 MOV 20H,A; 将从 ADC0809 中读取的当前温度下热敏电阻上的电压值 存于 20H 单元 RET ； 温度计算子程序温度计算子程序 ORG 0400H; CALCU:MOV R2,#01H; R2 为数据表的索引值寄存器 MOV DPTR,#DATATAB; 温度数据表首地址送 DPTR NEXT1:MOV A,R2; 索引值送 A MOVC A,A+DPTR; 查表取出某一温度的数字电压值 CJNE A,20H,K1; 与当前温度的