溫濕度的感應控制研究畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 是否閃爍，參數設定的情況如下：位名 設置D 0=顯示功能關 1=顯示功能開C 0=無光標 1=有光標B 0=光標閃爍 1=光標不閃爍（5） 設定顯示屏或光標移動方向指令指令功能 指令編碼執行時間/us設定顯示屏或光標移動方向RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 0 0 0 0 0 1 S/CR/LXX功能：使光標移位或使整個顯示屏幕移位。參數設定的情況如下：S/C R/L 設定情況0 0 光標左移1格，且AC值減10 1 光標右移1格，且AC值加11 0 顯示器上字符全部左移1格，但光標不動1 1 顯示器上字符全部右移1格，但光標不動（6）功能設定指令指令功能 指令編碼執行時間/us功能設定RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 0 0 0 0 1 DL NFXX功能：設定數據總線為數、顯示的行數及字型。參數設定的情況如下：位名 設置DL 0=數據總線為4位 1=數據總線為8位N 0=顯示1行 1=顯示2行F 0=57點陣/每字符 1=510點陣/每字符（7）設定CGRAM地址指令指令功能 指令編碼執行時間/us設定CGRAM地址RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 0 0 0 1 CRGAM的地址（6位） 功能：設定下一個要存入數據的CGRAM的地址。DB5 DB4 DB3為字符號，也就是將來要顯示該字符時要用到的字符地址（000111）（能定義8個字符）DB2 DB1 DB0為行號。（000111）（八行）（8） 設定DDRAM地址指令指令功能 指令編碼執行時間/us設定DDRAM地址RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 0 0 1 DDRAM的地址（7位） 功能：設定下一個要存入數據的DDRAM的地址（9）讀取忙信號或AC地址指令指令功能 指令編碼執行時間/us讀取忙碌信號或AC地址RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 0 1 FB AC內容（7位） 功能：①讀取忙碌信號BF的內容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時無法接受單片機送來的數據或指令；當BF=0時，液晶顯示器一接受單片機送來的數據或指令（10）數據寫入DDRAM或CGRAM指令一覽指令功能 指令編碼執行時間/us數據寫入到DDRAM或CGRAMRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 10 要寫入的數據D7D0功能：①將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應的字符②將使用著自己設計的圖形存入CGRAM DB7 DB6 DB5可為任何數據，一般取“000” DB4 DB3 DB2 DB1 DB0對應于每行5點的字模數據(11) 從CGRAM或DDRAM讀出數據的指令一覽指令功能 指令編碼執行時間/us從CGRAM或DDRAM讀出數據RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB040 1 1 要讀出的數據D7D0功能：讀取DDRAM或CGRAMD中的內容基本操作時序：讀狀態 輸入：RS=L,RW=H,E=H 輸出：DB0DB7=狀態字寫指令 輸入：RS=L,RW=L,E=下降沿脈沖 DB0DB7=指令碼 輸出：無讀數據 輸入：RS=H,RW=H E=H 輸出：DB0DB7=數據寫數據 輸入：RS=H,RW=L,E=下降沿脈沖 DB0DB7=數據 輸出：無DDRAM是顯示數據RAM，用來寄存帶顯示的字符代碼，共80個字節。顯示位置12 34567.......40DDRAM地址第一行00H01H02H03H04H05H06H......27H第二行40H41H42H43H44H45H46H......67H表286 地址和屏幕的對應關系 想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼就行了。具體的寫入是要按LCD模塊的指令格式來進行的。在1602中用到16個即可。第二行也一樣用到前16個地址。表286 對應關系00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH40H41H42H43H44H45H46H47H48H49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH 在PC上我們只要打開文本文件就能在屏幕上看到對應的字符是因為在操作系統里和BIOS里都固化有字符字模。字模代表了是在點陣屏幕上點亮和熄滅的信息數據。例如“A”字的字模： 01110 ○■■■○ 10001 ■○○○■ 10001 ■○○○■10001 ■○○○■11111 ■■■■■10001 ■○○○■10001 ■○○○■上圖左邊的數據就是字模數據，右邊就是將左邊數據用“○”代表0，用“■”代表1。想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼41H即可。在LCD模塊上也固化了字模存儲器，這就是CGROM和CGRAM HD44780內置了192個常用字符的字模，存于字符產生器CFROM Character Generator ROM中，另外還有8個允許用戶自定義的字符產生RAM，稱為CGRAM Character Generator RAM。本章節主要有兩部分，第一部分主要介紹了溫濕度實時監測和控制的意義，第二部分主要介紹了設計的總體思路，以及元器件的選擇，并加以詳細的解釋。 第3章 硬件設計 單片機是整個系統的控制中樞，它指揮外圍器件協調工作，從而完成特定的功能,硬件實現上采用模塊化設計，每一模塊只實現一個特定功能，最后再將各個模塊搭接在一起,這種設計方法可以降低系統設計的復雜性，本系統主要硬件設計包括電源電路、蜂鳴器電路、晶振電路，LCD顯示電路以及溫濕度傳感器電路[11]。 本次硬件的核心就是AT89S511，其他的外圍電路都是圍繞它所設計的。顯示電路就是把LCD1602和單片機的P1口分別相連，當溫度或濕度高于預設值的時候蜂鳴器蜂鳴報警，代表控制系統的指示燈常亮，增加單片機的輸出能力，增加單片機的輸出電流，故使用電阻排來完成[14]。本系統采用的是上電復位，充電之后，RST被拉至高電平，單片機進入工作狀態。 AT89S51中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器構成自激振蕩器，他們與電容C1，C2接在放大器的反饋電路中構成并聯震蕩電路，雖然電容沒有一個嚴格的要求，但是電容的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、溫度穩定性以及振蕩器工作的穩定性。圖31 系統電路原理圖微型計算機控制系統中，為了安全起見，對于一些重要的參數或系統，都設定有緊急狀態報警系統，以便于提醒操作人員注意，或者采取緊急措施，本設計采用把計算機采集的數據進行數據處理、標度變換、數字濾波之后，與該參數上下限與設定值進行比較，不符合標準值則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示[12]。本設計采用峰鳴音報警電路。如圖所示。蜂鳴器額定電流≤30Ma,而對于AT89S51單片機，P3口的灌電流為15mA,由此可見，僅靠單片機的P3口電流是不能驅動蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機的功率更小，所以使用PNP型晶體管,當外部環境的溫度或者濕度超過預設值的時候，基級變為低電平，蜂鳴器導通鳴叫[11]。圖321 蜂鳴器實物圖圖321 蜂鳴器電路 單片機系統都有晶振，在單片機系統中晶振的作用非常大，全稱叫做晶體振蕩器，它結合單片機內部電路產生所需時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機的運行速度就會越快，單片機的一切指令執行都是建立在單片機晶振所提供的時鐘頻率。在通常的工作條件下，普通的晶振頻率的絕對精度可以達到百萬分之五十，高級晶振精度更高，有些晶振還可以由外加的電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓榨振蕩器，在共振的狀態下晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體工作，以提供穩定，精確的單頻振蕩。 單片機晶振的作用是為系統提供及本周的時鐘信號，通常一個系統共用一個晶振，以便于各部分保持同步，有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而是通過電子調整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環電路配合使用，以提供系統所需的時鐘頻率，可以用于同一個晶振項鏈的不同鎖相環來提供的。單片機AT89S51的晶振電路采用無源晶振，微調電容取22uf。圖322晶振電路 溫濕度設置（按鍵）電路圖323 按鍵電路 在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生，它已作為很多電子產品的通過器件，比方在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、專用符號和圖形。 顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，它是目前工控系統中使用最廣泛的液晶屏之一，由于它顯示的質量高，1602字符型液晶模塊是點陣型液晶，驅動方便，經過編程后顯示內容多樣化[2]。圖324 顯示電路 DHT11是數字型溫濕度傳感器，可直接以數字方式傳輸所采集的當前環境溫濕度，DHT11采用的是單總線通信，因此只需將單片機的一個I／O端口與DHT11的通信接口連接就可以實現數據的采集和傳送，相對于其他電路來說比較簡單。：圖325 傳感器電路 本次設計采用的是上電復位，當RST引腳上出現了兩個周期以上的高電平就會觸發內部復位，這里的EA端與復位電路無關，由于數據都放在了內部存儲器，所以連接EA只是直接拉高引腳。圖326 復位電路圖327 電源指示燈電路溫濕度上下限控制設置如圖所示。（1）濕度上限設置界面 (2）濕度下限設置界面(3)溫度度下限設置界面 (4)溫度度上限設置界面 圖411 溫濕度上下限設置代表控制設備啟動的燈泡（加熱、降溫；加濕、除濕） 本次設計主要是能夠實時顯示出當前確切的溫濕度，并且在高于預設值的時候能夠發出蜂鳴。一旦接通電源，工作指示燈常亮，蜂鳴器首先蜂鳴，表示系統正常運行。接著LCD初始化，采用八位的數據端口，兩行顯示，其中第一行顯示的濕度預設值，根據鍵盤我們可以加減數值，第二行顯示的是實時的溫濕度值，在程序設計中，分別定義溫濕度參數，根據數據轉換過來的數值，判斷是否超過了預設值，本次設計溫度初試值設定為32℃，濕度初始設定為34%，等待傳送的數值連續20次都超過預設值的話，蜂鳴器便會蜂鳴警報，1602顯示當前的溫濕度值，溫濕度不在標準范圍內，溫度和濕度的控制措施燈亮，表示對溫度和濕度不在范圍內采取相應措施。采取措施后，傳輸數據正常，再次循環判斷，如果沒有超過預設值，蜂鳴器不會蜂鳴，1602正常顯示，不會啟動控制措施，也同樣再次循環。 按鍵說明：左起第一個是功能鍵，按一次進入報警溫度設置此時出現H 40，進行上限溫度設置，此時設置H高溫報警溫度并閃爍顯示；按第二次，進行下限溫度設置此時出現L 03，此時設置L低溫報警溫度并閃爍顯示；再按一次即第三次，則恢復正常的溫度顯示界面。第二個按鍵是增加鍵，可以對上限溫度或下限溫度進行增大調整第三個按鍵是減小鍵，可以對下限溫度或下限溫度進行減小調整；濕度同理。這樣便可設置好溫、濕度的上、下限。：采用設備：（1）風扇或者排濕器：負責系統的降溫工作。風扇可以是USB借口的或者與電源相連接的，根據本設計需要，由于在糧庫內使用，所以用電源連接的風扇