單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計報告(溫度濕度控制系統(tǒng))

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1、　　單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計　　專業(yè)：自動化 　　班級： 　　姓名： 　　學(xué) 號： <

2、;p>　　指導(dǎo)教師： 　　2012 年 7月 1日　　目錄　　1引言1　　2方案設(shè)計1<p

3、>　　2.1 總體方案設(shè)計1　　2.2 系統(tǒng)組成及框圖1　　3硬件電路設(shè)計2　　3.1 溫度測量電路設(shè)計2　　3.2 濕度測量電路設(shè)計2　　3.3 按鍵電路設(shè)計3</p

4、>　　4 軟件設(shè)計3　　4.1 主程序流程圖3　　4.2 溫度模塊程序設(shè)計4　　4.3 濕度模塊程序設(shè)計5　　4.4 顯示子程序設(shè)計5

5、　5總結(jié)5　　6參考文獻(xiàn)5　　7 附錄6　　7.1 附錄A6　　7.2 附錄B6</

6、p>　　1引言　　本次課程設(shè)計主要基于AT89C51單片機(jī)，開發(fā)環(huán)境溫度及濕度檢測及控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，DS18B20作為溫度傳感器，HS1101作為濕度傳感器。系統(tǒng)主要功能如下：　?。ǎ保囟?、濕度進(jìn)行測量；

7、（３）溫度及濕度的顯示；　?。ǎ矗┰O(shè)定預(yù)期溫度與濕度值并顯示。　　關(guān)鍵詞：AT89C51，溫度及濕度檢測，LCD顯示。　　2方案設(shè)計　　本章從控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成及原理框圖對系統(tǒng)進(jìn)行了總體分析說明，控制系統(tǒng)組成以后，主要通過控制器、傳感

8、器及執(zhí)行器對控制變量進(jìn)行分析和處理。　　2.1 總體方案設(shè)計　　本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，DS18B20作為溫度傳感器對溫度進(jìn)行檢測，HS1101作為濕度傳感器與NE555組成濕度測量模塊，使用LM016L對測得的溫度及濕度值進(jìn)行顯示，使用按鍵對溫度及濕度的設(shè)定值進(jìn)行修改。　　2.2 系統(tǒng)組成及

9、框圖　　系統(tǒng)主要有溫度測量模塊、濕度測量模塊、顯示模塊、及按鍵模塊。其原理框圖如圖2－1所示。　　圖２.１系統(tǒng)組成框圖　　3硬件電路設(shè)計　　本溫度及濕度控制系統(tǒng)使用AT89C51作為控制器，用DS18B20實(shí)現(xiàn)對溫度測測量，用HS1

10、101及NE555實(shí)現(xiàn)的濕度的測量，并采用LM016L將采集的的數(shù)據(jù)顯示。現(xiàn)將系統(tǒng)硬件設(shè)計表述如下。　　3.1 溫度測量電路設(shè)計　　采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器測量溫度， DS18B20與單片機(jī)是單線雙向通信。其連接電路如圖3.1所示。　　圖3.１ DS18B20的測溫電路（DQ端接51的P2.7）</

11、p>　　3.2 濕度測量電路設(shè)計　　圖3.2 NE555測濕電路　　HS1101實(shí)際上相當(dāng)于一個可變電容，它會因外部環(huán)境濕度的變化而致使電容值變化，濕度測量模塊采用HS1101及NE555一起組成，將該HS1101置于NE555震蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機(jī)采集。

12、　　表3.1 等效電容值與相對濕度之間的數(shù)值關(guān)系　　3.3 按鍵電路設(shè)計　　系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)設(shè)定的溫度及濕度值，我們可以通過四個按鍵來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，前兩個按鍵選擇是溫度設(shè)定還是濕度設(shè)定，后兩個按鍵實(shí)現(xiàn)加一和減一操作，設(shè)計電路圖如圖3.3所示。　　圖3.3 按鍵電路

13、　　其工作原理如下：當(dāng)閉合溫度控制開關(guān)，可以通過“加”、“減”按鈕來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)溫度值的加一或者減一；同理閉合濕度開關(guān)，通過“加”、“減”按鈕來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)濕度值的加一或者減一。而且,當(dāng)兩個開關(guān)同時閉合時，可以實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的同加一或同減一。　　4 軟件設(shè)計　　本章主要對各個功能模塊

14、的程序流程進(jìn)行說明。　　4.1 主程序流程圖　　主程序的主要功能是負(fù)責(zé)讀出并處理DS18B20的測量溫度值，讀出測濕電路的結(jié)果，并將溫度及濕度進(jìn)行實(shí)時顯示,直到需要退出該系統(tǒng)時結(jié)束并退出。程序流程圖如圖4.1所示：　　N<b&

15、gt;　　Y　　圖4.1 主程序流程圖　　4.2 溫度模塊程序設(shè)計　　溫度模塊主要包括DS18B20的初始化以及與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)處理。DS18B20與微處理器之間的通信比較復(fù)雜，每一次通信之前必須進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位的時間、等待時間、回應(yīng)時間應(yīng)嚴(yán)格按時序編程。<p&g

16、t;　　4.3 濕度模塊程序設(shè)計　　濕度模塊主要是利用定時器T0和T1對555的輸出頻率進(jìn)行測量，進(jìn)而得到相對濕度值。　　在該塊程序設(shè)計中，我們選取T0做定時器，定時時間是50ms，而選擇T1做計數(shù)器，每當(dāng)T0定時時間到就讀取T1的計數(shù)值，然后將T1的計數(shù)值乘以20就可得到555芯片的輸出頻率，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理從而得到相對濕度值。&

17、lt;p>　　4.4 顯示子程序設(shè)計　　顯示子程序包括1602的初始化，以及對溫度和濕度值的顯示。初始化時第一行顯示“wend”，第二行顯示“shid”，然后根據(jù)溫度的測得值及其正負(fù)將測得溫度值和設(shè)定溫度值在第一行，并將測得的頻率值裝換為相對濕度值，并將其和濕度設(shè)定值顯示在第二行。　　5總結(jié)

18、　　在設(shè)計中，通過對硬件電路不斷的處理，使得硬件部分比較完善。另外，在電路中加入了限流電阻，保證了各個器件的使用壽命。總之，硬件電路的設(shè)計達(dá)到了抗干擾，較高精度的目的。軟件部分中，對程序也做了數(shù)次修改，最終在Keil uVision3中實(shí)現(xiàn)了成功的模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了設(shè)計思路。　　本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下。　　1. 對溫室大棚溫度和濕度進(jìn)

19、行實(shí)時測量；　　2. 通過LCD顯示屏分別進(jìn)行溫度和濕度顯示；　　3．對溫度和濕度的設(shè)定值通過按鍵可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。　　本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。　　1. 結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)；　　2. 造價低廉，性價比高；<

20、;p>　　3．達(dá)到了一定的精度要求。　　6參考文獻(xiàn)　　[1]金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[J].電子技術(shù)與應(yīng)用,2000(6).　　[2]單曉鋒,楊建紅.電容型溫濕度傳感器模擬計算與分析[J].半導(dǎo)體技術(shù),2010(11).<p&

21、gt;　　[3]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.　　7 附錄　　7.1 附錄A　　系統(tǒng)仿真電路圖如圖5.1所示。在調(diào)試過程中，通過改變溫度傳感器的數(shù)值，來檢驗(yàn)系統(tǒng)中溫度模塊是否運(yùn)行正常。經(jīng)過測試溫度模塊

22、可以正常的顯示，并且具有一定的快速性。通過改變NE555振蕩電路中C3的容值（即HS1101的等效容值），來檢驗(yàn)濕度摸快是否可以正常工作，經(jīng)過測試濕度模塊可以正常工作。并且對四個按鍵（即溫度、濕度、+、-）的功能進(jìn)行了測試，都實(shí)現(xiàn)了應(yīng)有的功能。　　圖5.1 系統(tǒng)仿真調(diào)試圖　　7.2 附錄B&l

23、t;p>　　#include<reg51.h>　　#define uchar unsigned char　　#define uint unsigned int　　sbit DQ=P2^7;//DS18B20與單片機(jī)連接口　　sbit RS=P3^0;//

24、LCD1602控制端與單片機(jī)的連接　　sbit RW=P3^1;　　sbit EN=P3^7;　　sbit ST=P0^0;//按鍵接口　　sbit SH=P0^1;　　sbit Sjia=P3^2;<

25、;p>　　sbit Sjian=P3^3;　　uchar code str1[]={"Wend:"};　　uchar code str2[]={"Shid:"};　　uchar data disdata1[6];　　uchar

26、 data disdata2[4];　　uint tvalue;//溫度值　　uchar tflag;//溫度正負(fù)標(biāo)志　　uint tem0,tem1;　　uint temp0,temp1;　　uint f=0;

27、　　int hhhh=0;　　int tsheding=20;//設(shè)置溫度值　　int hsheding=40;//設(shè)置濕度值　　void zhongd0() interrupt 0 //外部中斷0：加設(shè)置

28、　　{　　if(ST==1)　　{　　tsheding++; //溫度值加1　　}<p&g

29、t;　　if(SH==1)　　{　　hsheding++; //濕度值加1　　}　　}<p

30、>　　void zhongd1() interrupt 2 //外部中斷1：減設(shè)置　　{　　if(ST==1)　　{　　tsheding--; //

31、溫度值減1　　}　　if(SH==1)　　{　　hsheding--; //濕度值減1　　}&

32、lt;/p>　　}　　void timer0() interrupt 1 //T0定時中斷　　{　　TR0=0;

33、;　　TR1=0;　　TL0=0xB0;//重裝值,定時50000us　　TH0=0x3C;　　tem0=TL1;//讀數(shù)　　tem1=TH1;</p&

34、gt;　　TL1=0x00;//計數(shù)器1清零　　TH1=0x00;　　TR0=1;　　TR1=1; 　　}</p&

35、gt;　　void timer1() interrupt 3 //T1計數(shù)中斷　　{　　TR0=0;　　TR1=0;　　TL0=0xB0

36、;//重裝值,定時50000us　　TH0=0x3C;　　TL1=0x00;//計數(shù)器1清零　　TH1=0x00;　　TR0=1;&l

37、t;p>　　TR1=1; 　　} 　　void init_timer()　　{　　TMOD=0x51;　　T

38、L0=0xB0;//定時器0初值定時50000us　　TH0=0x3C; 　　TL1=0x00;//定時器1清零　　TH1=0x00;　　TR0=1;//T0開始計時<p&

39、gt;　　TR1=1;//T1開始計數(shù)　　} 　　void delay1ms(uint ms)//延時1毫秒　　{　　uint i,j;

40、　　for(i=0;i<ms;i++)　　for(j=0;j<110;j++);　　}　　void wr_com(uchar com)//1602寫指令　　{ &l

41、t;/p>　　delay1ms(1);　　RS=0;　　RW=0;　　EN=0;　　P1=com;</b&

42、gt;　　delay1ms(1);　　EN=1;　　delay1ms(1);　　EN=0;　　}

43、　　void wr_dat(uchar dat)//1602寫數(shù)據(jù)　　{ 　　delay1ms(1);　　RS=1;　　RW=0;<

44、;/p>　　EN=0;　　P1=dat;　　delay1ms(1);　　EN=1;　　delay1ms(1);

45、　　EN=0;　　}　　void lcd_init()//1602初始化設(shè)置　　{　　wr_com(0x38);delay1ms(1);

46、 //設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口；并延時　　wr_com(0x08);delay1ms(1); //設(shè)置關(guān)顯示，光標(biāo)不顯示，光標(biāo)不閃爍；并延時　　wr_com(0x01);delay1ms(1); //設(shè)置顯示清屏；并延時　　wr_com(0x06);delay1ms(1); //設(shè)置顯示光標(biāo)移動

47、位置；并延時　　wr_com(0x0c);delay1ms(1); //設(shè)置顯示開及光標(biāo)設(shè)置；并延時　　}　　void display(uchar *p)//顯示子程序　　{

48、　　while(*p!='\0')　　{　　wr_dat(*p);　　p++;　　delay1ms(1);<b&

49、gt;　　}　　}　　init_play()//1602初始化顯示　　{ 　　lcd_init();　　wr_com(0x80);

50、 　　display(str1);　　wr_com(0xc0); 　　display(str2);　　}　　/**************************ds1820程序******

51、*******************/　　void delay_18B20(uint i)//延時1微秒　　{　　while(i--);　　}　　voi

52、d ds1820rst()//DS18B20復(fù)位　　{ 　　uchar x=0;　　DQ= 1; //DQ置位　　delay_18B20(4); //延時　　DQ = 0;

53、 //DQ拉低　　delay_18B20(100); //精確延時大于480us　　DQ = 1; //拉高　　delay_18B20(40); 　　}

54、uchar ds1820rd()//DS18B20讀數(shù)據(jù)　　{ 　　uchar i=0;　　uchar dat=0;　　for(i=8;i>0;i--)　　{ &l

55、t;/b>　　DQ=0; //給脈沖信號　　dat>>=1;　　DQ = 1; //給脈沖信號　　if(DQ)　　dat|=0x80;&

56、lt;/p>　　delay_18B20(10);　　}　　return(dat);　　}　　void ds1820wr(uchar wdata)//DS18B20寫數(shù)據(jù)

57、　　{　　uchar i=0;　　for(i=8;i>0;i--)　　{ 　　DQ=0;

58、　　DQ=wdata&0x01;　　delay_18B20(10);　　DQ=1;　　wdata>>=1;　　}&

59、lt;b>　　}　　void read_temp()//讀取溫度值并轉(zhuǎn)換　　{　　uchar a,b;　　ds1820rst(); 　　ds1820wr(0xc

60、c);//跳過讀序列號　　ds1820wr(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換　　ds1820rst(); 　　ds1820wr(0xcc);//跳過讀序列號　　ds1820wr(0xbe);//讀取溫度　　a=ds1820rd(

61、);　　b=ds1820rd();　　tvalue=b;　　tvalue<<=8;　　tvalue=tvalue|a;　　if(tvalue<0x0fff)

62、;　　{　　tflag=0;　　}　　else　　{<

63、/p>　　tvalue=~tvalue+1;　　tflag=1;　　}　　tvalue=tvalue*(0.625);//溫度值擴(kuò)大10倍，精確到1位小數(shù)<b&g

64、t;　　}　　/*******************************************************************/　　void ds1820disp1()//溫度值顯示　　{

65、　　uchar flagdat;　　uchar flagtsheding;　　disdata1[0]=tvalue/1000+0x30;//百位數(shù)　　disdata1[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位數(shù)　　disdata1[2]=tvalue%10

66、0/10+0x30;//個位數(shù)　　disdata1[3]=tvalue%10+0x30;//小數(shù)位　　if(tsheding<hhhh)//判斷溫度設(shè)定值是正是負(fù)　　{ 　　flagtsheding='-';

67、　　disdata1[4]=(~tsheding+1)/10+0x30;　　disdata1[5]=(~tsheding+1)%10+0x30;　　}　　else &l

68、t;p>　　{ 　　flagtsheding=' ';　　disdata1[4]=tsheding/10+0x30;　　disdata1[5]=tsheding%10+0x30;　　}</

69、b>　　if(tflag==0)　　flagdat=0x20;//正溫度不顯示符號　　else　　flagdat=0x2d;//負(fù)溫度顯示負(fù)號:-　　if(disdata1[0]==0x

70、30)　　{　　disdata1[0]=0x20;//如果百位為0，不顯示　　if(disdata1[1]==0x30)　　{　　disdata1[1]=

71、0x20;//如果百位為0，十位為0也不顯示　　}　　}　　wr_com(0x85);　　wr_dat(flagdat);//顯示符號位　　wr_com(

72、0x86);　　wr_dat(disdata1[0]);//顯示百位　　wr_com(0x87);　　wr_dat(disdata1[1]);//顯示十位　　wr_com(0x88);　　wr_dat(disdata1[2]);/

73、/顯示個位　　wr_com(0x89);　　wr_dat(0x2e);//顯示小數(shù)點(diǎn)　　wr_com(0x8a);　　wr_dat(disdata1[3]);//顯示小數(shù)位　　wr_com(0x8b);//顯示設(shè)定溫度值</

74、p>　　wr_dat('(');　　wr_com(0x8c);　　wr_dat(flagtsheding);　　wr_com(0x8d);　　wr_dat(disdata1[4]);

75、wr_com(0x8e);　　wr_dat(disdata1[5]);　　wr_com(0x8f);　　wr_dat(')');　　}　　/******************

76、*************************************************/　　void ds1820disp2()//濕度值顯示　　{ 　　f=tem1*256+tem0;　　f=f*20;

77、 　　if((6033<=f)&&(f<=7351)) 　　{　　if((7224<f)&&(f<=7351))　　{ temp0=0;temp1=(735

78、1-f)*10/127; }　　if((7100<f)&&(f<=7224))　　{ temp0=1;temp1=(7224-f)*10/124; } 　　if((6976<f)&&(f<=7100))

79、{ temp0=2;temp1=(7100-f)*10/124; } 　　if((6853<f)&&(f<=6976))　　{ temp0=3;temp1=(6976-f)*10/123; }　　if((6728<f)&&(f<=6853))&

80、lt;/p>　　{ temp0=4;temp1=(6853-f)*10/125; } 　　if((6600<f)&&(f<=6728))　　{ temp0=5;temp1=(6728-f)*10/128; }　　if((6486<f)&a

81、mp;&(f<=6600))　　{ temp0=6;temp1=(6600-f)*10/132; }　　if((6330<f)&&(f<=6486))　　{ temp0=7;temp1=(6468-f)*10/138; }

82、if((6186<f)&&(f<=6300))　　{ temp0=8;temp1=(6330-f)*10/144; }　　if((6033<f)&&(f<=6186))　　{ temp0=9;temp1=(6186-f)*10/153; }</p&

83、gt;　　}　　else　　{　　temp0=0;temp1=0;　　}&

84、lt;p>　　disdata2[0]=temp0+0x30;　　disdata2[1]=temp1+0x30;　　disdata2[2]=hsheding/10+0x30;　　disdata2[3]=hsheding%10+0x30;　　wr_com(0xc8);/

85、/顯示所測濕度值　　wr_dat(disdata2[0]);　　wr_com(0xc9);　　wr_dat(disdata2[1]);　　wr_com(0xca);　　wr_dat('%');

86、　　wr_com(0xcb);//顯示設(shè)定濕度值　　wr_dat('(');　　wr_com(0xcc);　　wr_dat(disdata2[2]);　　wr_com(0xcd);　　wr_da

87、t(disdata2[3]);　　wr_com(0xce);　　wr_dat('%');　　wr_com(0xcf);　　wr_dat(')');　　} &l

88、t;/p>　　/********************主程序***********************************/　　void main()　　{ 　　Sjia=0;

89、　　Sjian=0;　　WBJ=0;　　HBJ=0; 　　init_play();//1602初始化顯示　　delay1ms(50);&

90、lt;/p>　　EA=1; //開中斷　　EX0=1;//允許外部中斷0中斷　　EX1=1;//允許外部中斷1中斷　　ET0=1;//允許定時器0中斷　　ET1=1;//允許計數(shù)器1中斷

91、;　　IT0=1;　　IT1=1;　　init_timer();//定時/計數(shù)器初始化設(shè)置　　while(1)　　{</p&g

92、t;　　read_temp();//讀取溫度　　ds1820disp1();//顯示溫度　　delay1ms(50);　　ds1820disp2();//顯示濕度　　delay1ms(50);

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