溫濕度傳感器畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 些其他新功能。其工作界面如圖41所示。圖41 keil4工作界面 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序?yàn)楸敬螠貪穸葴y(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)的框架，根據(jù)主程序確定各個(gè)程序運(yùn)行的順序。主程序軟件流程圖如圖42所示。系統(tǒng)開(kāi)啟后，液晶LCD初始化，系統(tǒng)參數(shù)初始化，初始化內(nèi)容包括：確定編程寄存器的工作方式、確定串行口控制及需要進(jìn)行的中斷設(shè)置等。初始化結(jié)束后檢查操作者是否已將更改報(bào)警參數(shù)，如果更改報(bào)警參數(shù)，系統(tǒng)重新確定報(bào)警參數(shù)，通過(guò)傳感器讀取子程序得到傳感器測(cè)得空氣溫濕度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在單片機(jī)中進(jìn)行判斷環(huán)境溫濕度是否超過(guò)設(shè)定的報(bào)警參數(shù)，如后超出LED燈并且警報(bào)器報(bào)警，同時(shí)LCD顯示當(dāng)前溫度和濕度狀況。其中操作者可以再任意時(shí)刻更改濕度報(bào)警值。主函數(shù)包括的子函數(shù)有：傳感器讀取參數(shù)子程序，LCD顯示子程序、按鍵子程序和警報(bào)子程序。圖42 系統(tǒng)軟件流程圖 傳感器讀取參數(shù)子程序設(shè)計(jì)溫濕度傳感器采用I178。C總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)流程圖如圖43所示。調(diào)用傳感器讀取參數(shù)子程序，首先進(jìn)行傳感器上電，通過(guò)調(diào)用傳感器啟動(dòng)傳輸子程序?qū)崿F(xiàn)傳感器的啟動(dòng)，通過(guò)調(diào)用傳感器寫(xiě)函數(shù)、讀函數(shù)和測(cè)溫函數(shù)完成傳感器的測(cè)溫命令后判斷傳感器通信是否中斷，若中斷則通過(guò)調(diào)用復(fù)位連接子函數(shù)，重新執(zhí)行測(cè)溫命令。若通訊正常，測(cè)取空氣環(huán)境濕度，測(cè)取結(jié)束后判斷是否通信正常，如果通信中斷，則執(zhí)行復(fù)位子函數(shù)，通信正常傳感器則輸出溫濕度值。 圖43 程序流程圖傳感器讀取參數(shù)子程序主要是由：SHT10的啟動(dòng)函數(shù)，SHT10連接復(fù)位函數(shù)，SHT10寫(xiě)函數(shù)，SHT10讀函數(shù)，測(cè)量溫濕度函數(shù)，溫度補(bǔ)償函數(shù)。（1）傳感器讀函數(shù)設(shè)計(jì)傳感器讀函數(shù)流程圖如圖44所示，首先傳感器上電，單片機(jī)給傳感器輸入指令，隨后釋放傳感器數(shù)據(jù)線，判斷數(shù)據(jù)高位是否為1，如果高位為1，高位右移，讀取數(shù)據(jù)線的值，判斷循環(huán)右移后高位是否為1，直到高位值不為1，隨后結(jié)束傳感器與單片機(jī)通訊，延時(shí)3微秒，接著單片機(jī)再次釋放數(shù)據(jù)線，程序結(jié)束，完成傳感器讀函數(shù)程序。圖44 傳感器讀函數(shù)流程圖（2）傳感器寫(xiě)函數(shù)設(shè)計(jì)傳感器寫(xiě)函數(shù)如圖45所示，首先傳感器上電啟動(dòng)程序，判斷數(shù)據(jù)高位是否為1，如果高位不為1，則高位循環(huán)右移，發(fā)送的數(shù)做與運(yùn)算，得到發(fā)送位并且延時(shí)3微秒，直到高位數(shù)值為1時(shí)結(jié)束循環(huán)，釋放數(shù)據(jù)線，通過(guò)單片機(jī)檢查傳感器通信情況，傳感器寫(xiě)函數(shù)結(jié)束。圖45 傳感器寫(xiě)函數(shù)流程圖 LCD顯示子程序設(shè)計(jì)要想實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)信息及時(shí)間的顯示，最重要的是對(duì)LM016L的讀寫(xiě)操作，LM016L有自己的RAM地址及指令，以及自身的標(biāo)準(zhǔn)字符庫(kù)。因?yàn)長(zhǎng)M016L液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以根據(jù)LM016L的自身的指令表確定編寫(xiě)程序的內(nèi)容。因此第一步要熟悉LM016L的指令庫(kù)，隨后進(jìn)行液晶顯示的程序的設(shè)計(jì)。LM016L顯示程序分為初始化函數(shù)，寫(xiě)指令函數(shù)，寫(xiě)字符函數(shù)，LCD寫(xiě)字符串函數(shù)，字符函數(shù)和延時(shí)函數(shù)組成。通過(guò)初始化函數(shù)使屏幕清零，然后通過(guò)寫(xiě)指令函數(shù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)參數(shù)函數(shù)使LCD顯示，最后通過(guò)字符串函數(shù)和延時(shí)函數(shù)完成LCD顯示。最終完成LCD顯示子程序設(shè)計(jì)。（1）LCD寫(xiě)字符函數(shù)設(shè)計(jì)。寫(xiě)字符函數(shù)流程圖如圖46,LCD上電啟動(dòng)程序，單片機(jī)內(nèi)置的位置顯示和從傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)載入程序，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)運(yùn)算處理，在LCD上確定要求的位置，數(shù)據(jù)的寫(xiě)允許載入，寫(xiě)入命令指令并延遲10微秒，單片機(jī)載入LCD使能為0命令，命令執(zhí)行后延遲10微秒，寫(xiě)字符程序結(jié)束。圖46 LCD寫(xiě)字符函數(shù)流程圖(2)LCD寫(xiě)字符串函數(shù)設(shè)計(jì)。LCD寫(xiě)字符串函數(shù)流程圖如圖47，首先LCD上電后，單片機(jī)內(nèi)置的顯示位置和字符串傳輸傳輸給LCD，LCD首先確定字符串在屏幕上應(yīng)當(dāng)顯示位置信息，然后LCD得到允許寫(xiě)入地址命令，判斷字符串是否已將結(jié)束，如果沒(méi)有結(jié)束寫(xiě)入字符，地址編碼加一，直到判斷字符串已將結(jié)束，字符串輸入程序結(jié)束。完成設(shè)定位置的預(yù)置字符串的LCD顯示。圖47 LCD寫(xiě)字符串函數(shù)流程圖 警報(bào)子程序設(shè)計(jì)除了上述比較復(fù)雜的程序外還有一些相對(duì)簡(jiǎn)單的子程序即按鍵子程序和警報(bào)子程序。警報(bào)子程是為了挺高本次設(shè)計(jì)的完整性。增加設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能性。警報(bào)子程序包括按鍵子程序和報(bào)警子程序兩個(gè)部分。警報(bào)子程序的設(shè)計(jì)旨在提供一個(gè)監(jiān)測(cè)報(bào)警設(shè)備，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)引入喇叭是為了對(duì)溫度超過(guò)最大值是進(jìn)行警報(bào)，引入液晶和按鍵是為了方便現(xiàn)場(chǎng)的人機(jī)交互。因此，在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢警報(bào)。按鍵子程序用來(lái)調(diào)節(jié)閥值的大小，警報(bào)子程序主要是用來(lái)比較外界溫濕度和閥值溫度。先編寫(xiě)按鍵子程序，通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)值，再通過(guò)警報(bào)子程序與調(diào)節(jié)的閥值比較。主要過(guò)程是：當(dāng)外界溫濕度高于閥值溫度是LED燈亮起，蜂鳴器報(bào)警。此程序主要用來(lái)監(jiān)控并提醒外界溫度的變化，并使人們能夠快速的知道這一變化從而做出一定的反應(yīng)，減少損失。圖48 按鍵程序流程圖如上圖48所示，首先設(shè)定按鍵程序的初始值Flag=65（初始的預(yù)警濕度值）和設(shè)定按鍵單片機(jī)的兩個(gè)接口都為高電平。啟動(dòng)程序后判斷兩口的初始值相與是否有變化，判斷增大按鍵是否被按下即判斷電壓是否變化，若測(cè)得電壓變化，則判斷Flag的值是否小于100，小于則Flag加1，不小于100，則將Flag置零。繼續(xù)判斷增大按鈕是否再次按下，若沒(méi)有按下引起的電壓變化；進(jìn)行減小鍵是否按下的判斷，若檢測(cè)到減小鍵按下，引起的電壓變化，判斷Flag值是否大于0，若大于0，則Flag減1，反之，則Flag值置為99，直到?jīng)]有檢測(cè)到減小按鈕按下引起的電壓變化時(shí)結(jié)束循環(huán)，把Flag最終值通過(guò)單片機(jī)傳輸給LCD，顯示出最大濕度值。 本章小結(jié)軟件是控制模塊的靈魂，要求和硬件配合，本章主要解決傳感器溫濕度數(shù)據(jù)的傳入，還要兼顧人員對(duì)參數(shù)的修改，對(duì)數(shù)據(jù)顯示和對(duì)環(huán)境變化的警報(bào)問(wèn)題。在硬件電路的基礎(chǔ)上，完成對(duì)各個(gè)功能模塊的軟件設(shè)計(jì)，包括傳感器讀取參數(shù)子程序的設(shè)計(jì)，LCD顯示子程序的設(shè)計(jì)和警報(bào)子程序的設(shè)計(jì)。最后完成整體溫濕度系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。第五章 系統(tǒng)仿真5 系統(tǒng)仿真 仿真調(diào)試本次設(shè)計(jì)的驗(yàn)證主要為仿真測(cè)試，應(yīng)用proteus軟件進(jìn)行仿真，首相根據(jù)在protel中完成的電路圖進(jìn)行繪制電路圖。電路的繪制主要是按照上面電路設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行繪制。軟件的操作，繪制電路圖時(shí)硬件的選取都是按照硬件選型的型號(hào)。按照電路設(shè)計(jì)在仿真軟件中完成電路圖。然后載入通過(guò)上一章軟件編寫(xiě)后生成的文件，通過(guò)這個(gè)軟件的仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。由于這個(gè)軟件完全理想的條件，因此不用畫(huà)出電源模塊的電路圖。仿真過(guò)程：載入仿真所需的文件，按下仿真按鈕。此時(shí)SHT10在會(huì)產(chǎn)生一些仿真的數(shù)據(jù)，通過(guò)電路和軟件的處理，在LCD上顯示出來(lái)，就如下圖51所示，傳感器產(chǎn)生溫度為27℃，濕度為57％，％，℃。調(diào)節(jié)電路中的兩個(gè)按鈕改變濕度最大值為65％，此時(shí)沒(méi)有測(cè)量溫度沒(méi)有達(dá)到報(bào)警溫度，LED不亮，蜂鳴器沒(méi)有報(bào)警。隨后改變傳感器溫濕度的值，達(dá)到報(bào)警溫度，蜂鳴器報(bào)警，LED亮。說(shuō)明程序的編寫(xiě)和硬件電路的搭建是匹配的。本次設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果如圖51。圖51 仿真結(jié)果顯示 仿真結(jié)果分析本次仿真結(jié)果測(cè)試通過(guò)調(diào)節(jié)SHT10上的溫濕度增鍵按鈕，觀察LCD上顯示出的溫濕度測(cè)量值，填寫(xiě)測(cè)量結(jié)果到表51，對(duì)比實(shí)際的溫濕度值和測(cè)得的溫濕度測(cè)量值的差值，進(jìn)行本次設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果分析。溫度實(shí)際值27℃30℃32℃34℃40℃43℃45℃測(cè)量值℃℃℃℃℃℃℃濕度實(shí)際值57%49%53%55%57%59%60%測(cè)量者%%%%%%%表51 測(cè)量結(jié)果通過(guò)上述溫度值的測(cè)量值和實(shí)際值的比較可知，系統(tǒng)存在一定的誤差，且誤差隨著實(shí)際溫度值的增加而增加。通過(guò)濕度值的變化比較可知，測(cè)量誤差隨著實(shí)際濕度值的增加而不斷增大。 本章小結(jié)本章重點(diǎn)介紹了空氣溫濕度儀設(shè)計(jì)的軟硬件的驗(yàn)證和仿真狀態(tài)的調(diào)試，針對(duì)不同條件的改變驗(yàn)證電路和軟件的變化，從而更正硬件和軟件設(shè)計(jì)的不足，保證設(shè)計(jì)的精確性。觀察各個(gè)功能更的正確運(yùn)行，確定最終的程序和電路設(shè)計(jì)。第六章 總結(jié)與展望6 總結(jié)與展望 總結(jié)本文設(shè)計(jì)了基于STC89C51單片機(jī)的屏顯空氣溫濕度儀,其具有響應(yīng)速度快、部署靈活、成本低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單成本低、可維護(hù)性高、可靠性好及閾值設(shè)置靈活等優(yōu)勢(shì)。本次設(shè)計(jì)做了一下工作：(1)通過(guò)對(duì)整體設(shè)計(jì)的模塊化，分析清楚了各個(gè)模塊的功能和硬件的選型。(2)選型結(jié)束后確定了各個(gè)硬件的功用和接線方式確定各個(gè)模塊的電路圖。其他模塊與主控模塊的借口方式。(3)進(jìn)行軟件的編寫(xiě)，首先確定主程序流程圖，隨后確定各個(gè)子程序的作用，然后編寫(xiě)子程序，最終組合起來(lái)完成本次設(shè)計(jì)的程序的編寫(xiě)。(4)通過(guò)仿真軟件的仿真，驗(yàn)證程序和硬件的配套性，最終確定本次設(shè)計(jì)軟硬件在理想條件下的正確性。 展望 對(duì)于完成的進(jìn)度而言，完成了PCB板的設(shè)計(jì)，希望最終設(shè)計(jì)完成實(shí)物。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，采用液晶屏顯示，顯示內(nèi)容更豐富。而采用STC89C51單片機(jī)作為微處理器模塊，使產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的SHT10溫濕度傳感器與單片機(jī)直接相連，不僅使電路設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，也使程序代碼減少了很多，且測(cè)量精度高，測(cè)量范圍廣。根據(jù)本系統(tǒng)目前已經(jīng)現(xiàn)的功能和不足，在以下方面尚需做進(jìn)一步的深入增加功能研究：更好的完善軟硬件的設(shè)計(jì)，提高精度。開(kāi)發(fā)利用遠(yuǎn)程的信息交互，提高遠(yuǎn)程操作能力，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，增加設(shè)備的方便性和高效性。增加繼電器模塊，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量環(huán)境的溫濕度。如果這些擴(kuò)增的功能設(shè)備若開(kāi)發(fā)成功，面對(duì)中國(guó)當(dāng)前的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向高科技設(shè)施農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的局面，必將有廣闊的推廣應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn)[1] 沙占友,薛樹(shù)琦,龐志鋒. 中外集成傳感器實(shí)用手冊(cè). 北京:電子工業(yè)出版社,2005.[2] 盧冬冬. 數(shù)字式標(biāo)準(zhǔn)溫濕度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)（碩士學(xué)位論文〕河北:河北大學(xué)[3] 胡偉,季曉衡. 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京:人民郵電出版社,2003.[4] 郭文川. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2007.[5] Joe Gampbell[美],徐國(guó)定,廖衛(wèi)東. 單片機(jī)通信C程序員指南[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,1995.[6] 孫惠芹. 單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)教程. 北京:電子工業(yè)出版社,2009.[7] 王彥朋. 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 北京:中國(guó)電力出版社,2007.[8] 張培仁. 基于C語(yǔ)言編程MCS51單片機(jī)原理與應(yīng)用[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2002.[9] 李朝青. 單片機(jī)原理及串行外設(shè)接口技術(shù)[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.[10] 劉暢生. 傳感器簡(jiǎn)明手冊(cè)及應(yīng)用電路（上冊(cè)）溫度傳感器分冊(cè)[M]. 西安電子科技大學(xué)出版社,2005.[11] 張洪潤(rùn). 傳感器技術(shù)與應(yīng)用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.[12] 張甲英,張鐵,張相洪. 8位單片機(jī)控制的經(jīng)濟(jì)型溫濕度監(jiān)控儀的研制[A]. 中國(guó)科技核心期刊,2009,28（9）.[13] 王雪文,張志勇. 傳感器原理及應(yīng)用[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.[14] 丁向榮. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與接口技術(shù)[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2008.[15] 周巧娣,劉敬彪. 89C51在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用[B] 新特器件應(yīng)用.[16] SHT1x 溫濕度傳感器使用說(shuō)明書(shū)..[17]郭艷玲,陳利軍. 基于AT89C52單片機(jī)的溫濕度控制采集系統(tǒng). 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2007,35[5].[18] 冀捐灶,史軍勇,張吉廣. 一種用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的實(shí)用性溫濕度控制儀[J]. 儀表技術(shù)與傳感器,2004（10）,1012.[19] 李延平. 基于單片機(jī)的低功耗溫濕度數(shù)據(jù)采集器的研制. 儀器儀表學(xué)報(bào),2002,23[3].[20] 馮建華,趙亮. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[M]. 北京:人民郵電出版社,2004.附錄一 系統(tǒng)電路圖附錄二PCB板圖41附錄三 系統(tǒng)軟件/*************定義接口******************** P0DB0～DB7 (LCD1602) (LCD1602) (LCD1602) (LCD1602) (SHT10) (SHT10)*****************************************/include include include //Keil library include //Keil library /*****************第一部分LCD1602設(shè)置開(kāi)始***************************************/define LCD_DB P0 sbit LCD_RS=P2^5。 //P2^；，對(duì) LCD_RS 讀寫(xiě), sbit LCD_RW=P2^6。 //P2^ sbit LCD_E=P2^7。 //P2^/******定義函數(shù)****************/define uchar unsigned chardefine uint unsigned intvoid LCD_init(void)。 //初始化函數(shù)void LCD_