基于單片機的濕度計課程設計

1、<p><b>　　數(shù)字濕度計設計</b></p><p><b>　　一、設計任務</b></p><p>　　設計一個以單片機為核心的濕度測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)的功能為：</p><p>　　能實時測量所處環(huán)境的濕度值，誤差0.5%；</p><p>　　系統(tǒng)可有用戶預設濕度值，測濕范圍0—

2、100%;</p><p>　　如若超出預設值時，系統(tǒng)會自動報警，即發(fā)光二極管亮，同時蜂鳴器發(fā)出報警；</p><p>　　系統(tǒng)采用數(shù)碼管顯示，能顯示設定溫度值和測得的實際值；</p><p>　　設計出原理圖和實際電路板圖。</p><p><b>　　二、設計方案</b></p><p>　　

3、按照系統(tǒng)設計攻能要求，確定系統(tǒng)有5個模塊組成：主控制器，數(shù)字濕度傳感器，報警電路，按鍵電路及驅(qū)動先是電路。</p><p>　　主控制器的功能有單片機來完成，主要負責處理由數(shù)字濕度傳感器送來的數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示模塊。數(shù)字濕度傳感器主要來采集周圍環(huán)境參數(shù)，并把所采集來的數(shù)據(jù)送向主控制器。按鍵電路主要用來完成單片機的復位操作和濕度初始值的設定。由于單片機輸出電流太?。▋H有幾毫安），所以增加驅(qū)動電路主要用來

4、驅(qū)動八位數(shù)碼管發(fā)光的。</p><p><b>　　三、硬件電路設計</b></p><p><b>　　Pc板圖</b></p><p><b>　　元器件的選則</b></p><p><b>　　濕度傳感器</b></p><p&

5、gt;　　濕度傳感器的溫度系數(shù)。濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感對溫度都十分敏感，而且在不同的相對濕度下其溫度系數(shù)是有差異的。溫漂非線性，我們需要在電路上加溫度補償式。濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補償?shù)男Ч?，非線性的溫漂補償不出較好的效果，采用單片機軟件補償，或者無溫度補償?shù)臐穸葌鞲衅饕彩潜ＷC不了全溫范圍的精度，只有采用硬件溫度跟隨性補償才會獲得真實的補償效果。應注意的是多數(shù)濕敏元件在40℃以上的環(huán)境是無法正常工作。</p>

6、<p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器

7、內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。</p><p><b>　　實物圖</b></p><p><b>　　引腳說明</b>

8、;</p><p>　　通信過程 </p><p>　　總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結(jié)束,然后發(fā)送80us低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入

9、模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。 </p><p><b>　　LCD</b></p><p>　　液晶顯示器1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行1615 個字

10、符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市場上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。</p><p><b>　　四、軟件設計</b></p><p><b>　　軟件任務，程序框圖</b></p><p><b&g

11、t;　　程序:</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<math.h></p><p>　　#include<INTRINS.H></p><p>　　#define uint unsigned int</p><

12、p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit seg1=P2^0;</p><p>　　sbit seg2=P2^1;</p><p>　　sbit seg3=P2^2;</p><p>　　sbit DQ=P1^3;//ds18b20 端口</p><p>　　s

13、fr dataled=0x80;//顯示數(shù)據(jù)端口</p><p>　　Ucharcode duan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,};</p><p>　　uchar code we[]={0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xf

14、e,0xff,}; uchar huanchong[]={0,0,0,0,0,0,0,0,};</p><p>　　uchar dispcount,T0count,time,temp[8];</p><p>　　sbit led=P1^2;</p><p><b>　　bit flag;</b></p><p>　　ui

15、nt temp1;</p><p>　　uchar flag_get,count,num,minute,second;</p><p>　　unsigned long x;</p><p>　　void delay1(uchar MS);</p><p>　　unsigned int ReadTemperature(void);</p&

16、gt;<p>　　void Init_DS18B20(void);</p><p>　　unsigned char ReadOneChar(void);</p><p>　　void WriteOneChar(unsigned char dat);</p><p>　　void delay(uint z)</p><p><

17、;b>　　{</b></p><p>　　while(z--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar TempH,TempL;&l

18、t;/p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　TMOD=0x15;</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b

19、></p><p>　　TH1=(65536-4000)/256;</p><p>　　TL1=(65536-4000)%256;</p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　

20、ET0=1;</b></p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p>&

21、lt;p>　　P2=we[7];P0=duan[huanchong[0]];delay(250); P2=we[6];P0=duan[huanchong[1]];delay(250); P2=we[5];P0=duan[huanchong[2]];delay(250); P2=we[4];P0=duan[huanchong[3]];delay(250); P2=we[3];P0=duan[12];delay(250);</

22、p><p>　　P2=we[2];P0=duan[TempL];delay(250);</p><p>　　P2=we[1];P0=duan[(TempH%100)%10]|0x80;delay(250); P2=we[0];P0=duan[(TempH%100)/10];delay(250); if(flag

23、_get==1) //定時讀取當前溫度</p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp1=ReadTemperature();</p><p>　　if(temp1&0x8000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2

24、=we[0];P0=0x40;//負號標志</p><p>　　temp1=~temp1; // 取反加1</p><p>　　temp1 +=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　P2=we[0];P

25、0=0;</p><p>　　TempH=temp1>>4;</p><p>　　TempL=temp1&0x0F;</p><p>　　TempL=TempL*6/10;//小數(shù)近似處理</p><p>　　flag_get=0;</p><p><b>　　}</b><

26、;/p><p>　　if(flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p>　　x=T0count*65536+TH0*256+TL0;</p><p>　　for(i=0;i<4;i++)<

27、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp[i]=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　i=0;</b></p><p>　　while(x/10)</p><p><

28、b>　　{</b></p><p>　　temp[i]=x%10; x=x/10;</p><p><b>　　i++;}</b></p><p>　　temp[i]=x;</p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{<

29、;/b></p><p>　　huanchong[i]=temp[i]; }</p><p><b>　　time=0;</b></p><p>　　T0count=0;</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0

30、;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t0(v

31、oid)interrupt 1 using 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　T0count++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t1(void)interrupt 3 using 0</p><p>&l

32、t;b>　　{</b></p><p>　　TH1=(65536-4000)/256;</p><p>　　TL1=(65536-4000)%256;</p><p>　　time++;num++;</p><p>　　if(time==250)</p><p><b>　　{</b&

33、gt;</p><p><b>　　led=~led;</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　time=0;</b></p><p><b>　　flag=1;</b></p><p>

34、;<b>　　}</b></p><p>　　if (num==50)</p><p><b>　　{num=0;</b></p><p>　　flag_get=1;//標志位有效</p><p><b>　　second++;</b></p><p>

35、　　if(second>=60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　second=0;</b></p><p><b>　　minute++;</b></p><p><b>　　}</b></p>&

36、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Init_DS18B20(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char x=0;</p><p

37、>　　DQ = 1; //DQ復位</p><p>　　delay(8); //稍做延時</p><p>　　DQ = 0; //單片機將DQ拉低</p><p>　　delay(80); //精確延時 大于 480us</p><p>　　DQ = 1; //拉高總線</p><p>　　delay(10);&

38、lt;/p><p>　　x=DQ; //稍做延時后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 delay(5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************/ /* 讀一個字節(jié) */ /*****

39、*************************************************************/ unsigned char ReadOneChar(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　unsigned char dat =

40、 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ = 0; // 給脈沖信號</p><p><b>　　dat>>=1;</b></p><p>　　DQ = 1; // 給脈

41、沖信號</p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p>　　dat|=0x80;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(dat);</p&

42、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************/ /* 寫一個字節(jié) */ /******************************************************************/ void WriteO

43、neChar(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　for (i=8; i>0; i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>&l

44、t;b>　　DQ = 0;</b></p><p>　　DQ = dat&0x01;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p><b>　　dat>>=1;</b&

45、gt;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********************************************************

46、**********/ /* 讀取濕度度 */ /******************************************************************/ unsigned int ReadTemperature(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char a=0;</p>

47、;<p>　　unsigned int b=0;</p><p>　　unsigned int t=0;</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); // 跳過讀序號列號的操作</p><p>　　WriteOneChar(0x44); // 啟動濕度度轉(zhuǎn)換&l

48、t;/p><p>　　delay(200);</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作</p><p>　　WriteOneChar(0xBE); //讀取濕度寄存器等（共可讀9個寄存器） a=ReadOneChar(); //低位</p>

49、<p>　　b=ReadOneChar(); //高位</p><p><b>　　b<<=8;</b></p><p><b>　　t=a+b;</b></p><p>　　return(t);</p><p>　　}// 前兩個就是濕度</p><p

50、>　　五、電路測試與問題解決方法</p><p>　　首先是測試顯示電路的正確性，根據(jù)寫好的程序，寫入單片機中。安裝好硬件，上電，顯示正常，達到預期效果，則證明顯示電路是正常的。按下復位按鍵，LCD無顯示，松開，顯示正常，證明復位電路是正常的。然后測試得到濕度程序，將初始化程序，ADC0804正常工作的初始化程序、寫ADC0804程序、讀ADC0804程序，有了濕度子程序，濕度轉(zhuǎn)換子程序，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序，顯

51、示子程序正確編排后寫入單片機中，上電，顯示不正常。重新讀取源程序，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)問題出在ADC0804初始化程序有錯，修改后重新編譯并寫入單片機。上電后，顯示當前濕度。證明ADC0804工作是正常的，各部分子程序都運行正常。最后是按鍵子程序及報警子程序的調(diào)試，將正確編排后的按鍵子程序及報警子程序?qū)懭雴纹瑱C中，上電后，各個部分工作正常，在測得當前濕度超出設定濕度上下限后，蜂鳴器發(fā)出報警聲，調(diào)試基本成功。但按鍵反應遲緩是否是由于顯示程序占用時

52、間過長造成的呢，還是在于按鍵程序采用掃描方式。我們先考慮采用中斷方式解決此問題，又因為ADC0804正常工作有嚴格的時序限制，中斷在很大可能上會影到ADC0804正常工作。在嘗試并采用中斷方式后，決定仍采</p><p><b>　　六、功能測試與結(jié)論</b></p><p>　　在硬件和軟件單獨調(diào)試成功后進行軟硬件綜合調(diào)試，它可以分成以下三個步驟：</p>

53、;<p>　　第一步，濕度傳感器有信號傳出；</p><p>　　第二步，使單片機獲得中斷信號，計算出轉(zhuǎn)速值并且存儲；</p><p>　　第三步，通過LCD1602顯示屏把測量的數(shù)據(jù)顯示出來。</p><p>　　七、設計總結(jié)與 體會</p><p>　　本系統(tǒng)是基于單片機AT89S52的處理，可以完美的實現(xiàn)對濕度的監(jiān)測?？梢?/p>

54、說傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關鍵部件。近來傳感器所檢測的信號顯著地增加，因而其品種也極其繁多。為了對各種各樣的信號進行檢測、控制，就必須獲得盡量簡單易于處理的信號。電信號能較容易地進行放大、反饋、濾波、微分、存貯、遠距離操作等。所以只有電信號能夠滿足這樣的要求。作為一種功能塊的傳感器可狹義的定義為：“將外界的輸入信號變換為電信號的一種元件。用計算機控制的自動化裝置來代替人的勞動，我們可以說電子計算機就相當于人的大腦，

55、那么傳感器則相當于人的五官。傳感器是獲取自然領域中信息的主要途徑與手段。換句話說如果不進行傳感器的開發(fā)，電子計算機將處于一種不能適應實際需要的狀態(tài)。同時要求傳感器、電子計算機和執(zhí)行器三者都能相互協(xié)調(diào)。如此一來，傳感器就成了現(xiàn)代科學的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并且日益受到人們的普遍重視，現(xiàn)代傳感器技術的應用已成為必然趨勢。有了傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換一切準確的測量和控制都可以實現(xiàn)，并且是設備和系統(tǒng)都正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)