基于at89s52單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 7 圖 31 AT89S52 溫濕度檢測電路 GHT11 數字溫濕度傳感器是一款溫濕度復合傳感器，內含有已校準的數字信號輸出，它是專用的溫濕度傳感器，能確保極高的可靠性和長期的穩定性。其包括一個 NTC 測溫元件和一個電阻式感濕元件，連接一個高性能的八位單片機。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。 傳感器性能說明 ，如表 33： 表 33 傳感器性能 參數 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重復性 177。1 %RH 精 度 25℃ 177。4 %RH 0－ 50℃ 177。5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應時間 1/e(63%)25℃ ， 1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。1 %RH 長期穩定性 典型值 177。1 %RH/yr 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 8 續表 33 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復性 177。1 ℃ 精度 177。1 177。2 ℃ 量程范圍 0 50 ℃ 響應時間 1/e(63%) 6 30 S 接 口說明 建議連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據實際情況使用合適的上拉電阻 電源引腳 DHT11 的供電電壓為 3－ 。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩定狀態在此期間無需發送任何指令。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 報警 電路 與 LED 顯示電路 在生產控制 的系統中，為了生產的安全 ， 為了提醒操作人的及時處理，都設有緊急狀況報警系統。方法是通過計算機采集處理數據、數字濾波 ，變換之后，域之前設定的上下限值進行比較，如果不在范圍 內則報警，正常則不予與報警，只做正常的顯示。 同樣倉庫的溫度低高設定的溫度范圍內時當 輸出高電平 “1”時，晶體管導通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫，出報警聲音；單片機的 控制繼電器接通風降溫設備，直到低于設定的最低溫度時， 輸出低電平時，三極管截止，蜂鳴器停止發聲 [8]。 如圖 32： 圖 32 報警 電路 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 9 用 LED 作為顯示模塊主要是因為它的高亮性，此設計系統采用四位一體的數碼管顯示，該數碼管段選連在一起，具有四個獨立的位選端，在實現程序顯示時只需分別控制相應的位選端動態掃描即可，操 作十分簡單方便。 數碼管的操作分為靜態掃描和動態掃描，本設計系統采用的是動態掃描。 單片機應用中數碼管動態顯示接口是最廣泛中的一個顯示方式，動態驅動是指將所有的數碼管的顯示比劃 “”的同名端連接在一起，為每個數碼管的 COM 公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制 [9]。 如圖 33： 圖 33 顯示電路圖 鍵盤 與繼電器 電路 按鍵 器輸入信號由八個小按鍵控制與單片機的 P1 口連接，當有按鍵按下的時候，就產生了有效地輸入信號。根據 P1 口按鍵輸入的高低電平，判斷是哪個按鍵按下，并執行相應的操作。 鍵盤是人與微機打交道的主要設備，按鍵的讀取容易引起誤動作。可采用軟件去抖動的方法處理，軟件的觸點在閉合和斷開的時候會產生抖動，這時觸點 的邏輯電平是不穩定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯誤或重復執行，在這里采用軟件延時的方法來避開抖動 [5]。 如圖 34： 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 10 圖 34 按鍵電路 繼電器線圈需要流過較大的電流（約 50mA）才能使繼電器吸合，一般的集成電路不能提供這樣大的電流，因此必須進行擴流，即驅動。 用 PNP 型三極管驅動繼電器的電路圖，繼電器線圈作為發射極負載而接到發射極和正電源之間。當輸入為 +VCC 時，三極管截止，繼電器線圈無電流流過，則繼電器釋放（ OFF）；相反，當輸入為 0 時，三極管飽和，繼電器線圈有相當的電流流過，則繼電器吸 合（ ON）。 當輸入電壓由變 0V 為 +VCC 時，三極管由飽和變為截止，這樣繼電器電感線圈中的電流突然失去了流通通路，若無續流二極管 D 將在線圈兩端產生較大的反向電動勢，極性為下正上負，電壓值可達一百多伏，這個電壓加上電源電壓作用在三極管的集電極上足以損壞三極管 [6]。故續流二極管 D 的作用是將這個反向電動勢通過圖中箭頭所指方向放電，使三極管集電極對地的電壓最高不超過 +VCC +。 如圖 35： 圖 35 繼電器電路 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 11 時鐘 與復位 電路 AT89S52 可以由兩種方式產生時鐘，一種是內部方式，一種外部 方式。為了方便本設計采用內部方式，利用芯片內部的振蕩電路，其內部有一個 高增益反相放大器，放大器的輸入端和輸出端分別是引腳 TXAL1 和 XTAL2，此放大器和作為反饋的片外晶體諧振器構成一個自激振蕩器 [7]。 如圖 36： 圖 36 時鐘電路圖 單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣，當單片機系統在運行中，受到環境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。 復位電路分為上電自動復位和按鍵手動復位。上電自動復位是通 過外部復位電路的電容充電實現的，按鍵手動復位是將復位端經電阻與ＶＣＣ電源接通而實現的。 如圖 37： 圖 37 復位電路圖 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 12 4 系統設計及實現 系統硬件 電路設計 圖 41 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 13 首先要根據系統的總體功能和鍵盤設置選擇一種最合適的監控程序結構，然后根據實時性的要求，合理地安排監控軟件和各執行模塊之間地調度關系。 本部分詳細介紹了基于 AT89S52單片機的倉庫溫濕度采集控制系統的軟件設計。根據系統功能，可以將系統設計分為若干個子程序進行設計，如溫度采集子程序，濕度采集子程序，數據處理子程序、顯示子程序、執行子程序。采用 Kiel uVision3集成編譯環境和 C語言來進行系統軟件的設計。本章從設計思路、軟件系統框圖出發，先介紹整體的思路后，再逐一分析各模塊程序算法的實現，最終編寫出滿足任務需求的程序。 如圖 41： 系統主程序方案 系統開始工作，人工設定溫度和濕度的上限及下限。 LED 顯示當前的溫濕度，內置單片機判斷當前的溫濕度是否超過上限 :如超過，則報警，聯通繼電器；如沒有，則哦判斷是否低于下限，低于下限則報警，聯通繼電器，正常范圍內，則不做處理。隔一段時間進行一次溫濕度判斷。一次來保證溫度和濕度都在規定的范圍內，不在則會報警提示。如圖 41： 開 始設 定 溫 濕 度 上 下 限顯 示 當 前 溫 濕 度判 斷 當 前 溫 濕 度報 警繼 電 器通 風超 過 設 定 上 限低 于 設 定 上 限是是否 圖 41 系統流程圖 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 14 鍵盤掃描程序流程圖 鍵盤開始工作，判斷是否按下，如按下，延遲 20ms，做第二次判斷，輸入完畢點開始鍵，啟動系統工作，結束鍵盤掃描。如圖 42： 開 始掃 描 鍵 盤判 斷 是 否 有 鍵向 下延 時 2 0 m s判 斷 是 否 真 的 有 鍵按 下開 始 鍵開 始啟 動 系 統 工 作結 束 鍵YNNYYN 圖 42 按 鍵掃描流程圖 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 15 5實物演示記錄 當前溫度值為 28 攝氏度，濕度為 59%。 設定溫度 2033 攝氏度，濕度 50%65%，此時儀器正常。 如 圖 51 圖 51 設定溫度范圍為 3040 攝氏度，濕度為 60%70%。 設置成功后應顯示溫度低，濕度低，如圖 52。 設定 溫度范圍為 2025 攝氏度，濕度為 40%50%。設置成功后應顯示溫度高，濕度高，如圖 53。 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 16 圖 52 圖 53基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統設計與實現 17 結 論 回顧起此次單片機課程設計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近一個月的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發現了自己 的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好 ， 通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。 本系統采用的單片機控制，實現對倉庫溫濕度的智能控制，單片機可完成室內的數據采集、傳送預處理和控制任務。用單片機 C 語言編程，采用模塊化的結構設計，提高了可靠性和可擴展性。把單片機控制理論與技術應用在監控中，能夠實現智能化的控制要求。經過一段時間的設計和實踐，本設計已經完成了一個比較完整的溫濕度檢測與報警和繼電器系統。它可以通過鍵盤輸入 溫濕度上限、下限值，然后計算其上限和下限的中間值作為最適溫濕度值。不斷的采集溫濕度值，顯示溫濕度值，如果發現采集的溫濕度值高于上限值就通過蜂鳴器報警。如果采集的溫濕度值低于下限值，蜂鳴器報警的同時控制繼電器執行相應的動作。如果并沒有超過上下限則不會報警。到此此溫濕度檢測系統已經完成，這個系統在精度上還有待開發，在按鍵操作和溫濕度實時監測已經完善。 但是我想通過以后的學習和努力一定會有所提高，能夠做出更好的設計。所設計系統不僅適用于倉庫溫濕度環境的控制，對軟件進行一定的擴展后也可用于實驗室、醫療室、儲藏保鮮、 組織培養等生物環境和糧庫等環境的控制，具有較強的通用性和適應性。 雖然到現在為止，有些東西我還是不懂和不理解，但我學會了面對問題，自己盡量解決，先分析，然后解決，一條道通不過然后嘗試著其它的方法，最終把問題克服掉。最重要的是鍛煉了和同學的協作完成任務，提高了合作能力。我感覺這是這次設計過程中收獲