基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計_畢業設計論文-資料下載頁

【導讀】本文采用較為實用和先進的單片機控制技術，運用溫度傳感器和濕度傳感器對溫濕度。的敏感性設計的一種基于多路信號輸入的倉庫溫濕度檢測系統。它直接影響到儲備物資的。使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度。防雨以及手動調節功能。通過溫度傳感器組成的測控系統，間隔的測量室內的溫度，并將。溫度和日期時間經LCD液晶顯示出來。信號，自動的進行關天窗動作。同時為了人性化的設計，本系統還設有手動控制按鈕，可。本多功能窗的設計本著安全、方便、節能、人性化的原。則進行，可使現代生活顯著提高。

　　

【正文】 平時（ 01）可以讀入忙信號； 當 RS 為高電平 RW 為低電平時（ 10）可以寫入數據。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線。 華科學院本科畢業設計（論文） 25 第 15～ 16 腳：背光陽極和背光陰極。 GNDVCCVLRS/RWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLKP316*0210KR23VCCP10P11P12VCCVCCP00P01P02P03P04P05P06P07 圖 液晶顯示電路 2. 按鍵電路 采用三個獨立按鍵，當按鍵按下時相對應的單片機 P11－ P13 檢測到低電平。 S3 S4 S5KEY2 KEY3KEY110KR2410KR2510KR26VCC向上 向下 自動 /手動 圖 按鍵電路 3. 電機驅動 本系統采用電機的正反轉模擬進出水過程 。 電機驅動采用三極管驅動，、分別控制電機的正反轉 。 林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 26 （ 1）當 M M2 分別為 0， 1 時 Q5 導通 Q6 截止， Q Q9 導通，電流從 +5V→Q9 →電機 →Q8→ 地，此時電機正轉 。 （ 2）當 M M2 分別為 1， 0 時 Q5 截止 Q6 導通， Q Q10 導通，電流從 +5V→Q10 →電機 →Q7→ 地，此時電機反轉。 圖 電機電路 華科學院本科畢業設計（論文） 27 第 4 章 系統軟件設計 總體設計 前面已經介紹了本次設計的硬件部分，這里開始主要介紹軟件部分。程序的編寫時該 系統重要的部分，軟件編寫得科學才能就能體現出該系統功能的完整性、實用性、經濟型。只有軟件和硬件都正確才能使電路正常工作達到我們想要的效果。本系統的軟件編程部分的編寫主要分為 LCD1602 顯示程序、時鐘芯片 DS1302 控制程序。 通過對 STC89C52 單片機功能的應用，與單片機外設電路的接口，可以大致寫出智能窗戶系統的軟件基本框架 : 圖 系統軟件基本框架 顯示溫度時間 進行相應動作 開始 初始化 采集外部數據 華科學院本科畢業設計（論文） 29 各部分子程序 溫濕度檢測程序 DHT11 子程序是結合它的用戶使用資料編寫，主要完成的是初始化 DHT11，從 DHT11中讀出一個字節的數據，向 DHT11 中寫入一個字 節的數據，配置 DHT11 包括警報溫度的上限和下限、溫度轉換的精度，讀出 Scrachpad 存儲器中的九個字節的數據，讀出 Rom 中的 64 位 Code 值，對讀出的 Scrachpad 數據進行 CRC 校驗，然后根據讀出的數據得到測量出的十進制溫度值。 DHT11 數據的 CRC 校驗。為了解決單總線串行傳輸數據可能引起的錯誤， DHT11 內部具有產生 CRC 校驗碼電路，這樣 編程時 可以通過對讀出的數據進行 CRC 校驗碼，并用這個校驗碼和獲得的數據的最后一個字節比較，若兩者相同則證明數據傳送沒有錯誤，從而驗證通信過程中數據傳輸 的正確性，使采集溫度信號的可靠性得到保證。 CRC 檢驗的求法。 M 為一個 k 位長的信息幀。 P 為 n+1 位預先確定的用來生成校驗碼的二進制序列其最高位和最低位必須為 1， DS18B20 中使用的序列為： P ＝ 1 0011 0001。F 為ｎ位 FCS，即校驗碼序列。 T 為 k＋ｎ位被傳輸的幀。因為 F 是接在 M 信息幀之后的，因此 T=M 2 n (2 n 為 2 的 n 次方 )中， M 2 ｎ 相當于 M 左移ｎ位，后面添ｎ個零。設M 2 ｎ 除以 P 的商和余數分別是 Q 和 R，則有 M 2 ｎ =P Q+R 即 M 2 ｎ /P=Q+R/P若設 T=M 2 ｎ +R，則 T 定能被整除。因為按模 2 的加減運算相當于異或運算，故有T/P=(M 2 ｎ +R)/P=(M 2 ｎ )/P+R/P =Q+R/P+R/P=Q 這樣一來，校驗碼序列 F 就是M 2 ｎ 除以 P 的余數 R。通過計算可以得到 256 個用于 CRC 檢驗的數據 [4]。 在本設計中，為了降低處理器的功耗，選用了查表法來進行計算。其關鍵代碼如下： for(i=0。icrc_number。i++) { checkdata=(checkdata8)^CRCTable[((checkdata8)^crc_data[i])]。 } CRC_CCITT_L=(unsigned char)(checkdata%256)。 CRC_CCITT_H=(unsigned char)(checkdata/256)。 電機控制系統 窗戶控制系統主要包括開關窗戶的控制。夏天當溫度傳感器檢測到室外溫度高于 30℃林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 30 時， = 低電平，電機正轉窗戶關閉到限位點時，電機停止。溫度傳感器檢測到室外溫度低于 25℃時， =0、 高電平，電機反轉窗戶 開啟到限位點時，電機停止。 LCD 顯示程序設計 LCD 顯示程序最主要的部分就在發送命令和發送數據這兩個基礎程序。通過 LCD 的數據手冊，可知 LCD 時序圖如下。 表 LCD12864 基本操作狀態表 讀狀態 輸入 RS=L,R/W=H， E=H 輸出 D0~D7=狀態字 寫狀態 輸入 RS=L,R/W=L， D0~D7=狀態字， E=高脈沖 輸出 無 讀數據 輸入 RS=H,R/W=H， E=H 輸出 D0~D7=狀數據 寫數據 輸入 RS=H,R/W=L， D0~D7=狀數據， E=高脈沖 輸出 無 1. 讀操作時序 根據 LCD12864 控制器的數據手冊，可以通過流程圖來得知 LCD 讀取數據和寫入數據的時序及流程。 如圖 所示。 圖 LCD 讀操作時序 2. 寫操作時序如圖 華科學院本科畢業設計（論文） 31 圖 LCD 寫操作時序 LCD 寫操作包括寫數據和寫命令兩個部分構成，當 RS=0 時，為寫命令，當 RS=1 時為寫數據。林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 32 華科學院本科畢業設計（論文） 33 第 5 章 系統調試 系統調試包括硬件調試和軟件調試。硬件調試的任務是排除系統的硬電路故障，包括設計性的錯誤和工藝性故障；軟件調試是利用開發工具進行仿真調試，除發現和解決程序錯誤外，也可以發現硬件故障。 硬件調試：硬件電路板加電運行后觀察其運行狀態，電源等是否工作、電容電阻是否過熱等。用萬用表測量各模塊和端口，看其是否有大電壓、大電流、短路的情況。 軟件調試：先單步后連續，先分塊后組合，先獨立后聯機。 在調試過程中，要不斷調整、修改系統的硬件和軟件，直到其正確為止。 硬件 調試 當硬件設計從布線到焊接 安裝完成之后，就開始進入硬件調試階段，調試大體分為以下幾步。 （ 1）排除邏輯故障 檢查是是否由設計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。主要包括錯線、開路、短路。如果是用排除方法首先將加工的印制板認真對照原理圖，看兩者是否一致。檢查時應特別注意電源系統檢查，以防止電源短路和極性錯誤，并重點檢查系統總線（地址總線、數據總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。必要時會利用數字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。 （ 2）排除元器件失效 這類錯誤從兩個方面檢查，一個是看元器件買來時的好與壞；另一個是是否安裝錯誤，造成器件燒壞。采取檢查元器件與設計要求的型號、規格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯誤。 （ 3）排除電源故障 在通電前，要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位，若在 5V～ 之間屬正常。若有高壓，聯機仿真器調試時，將會損壞仿真器等，有時會使應用系統中的集成塊發熱損壞。 在進行硬件的設計時，是分模塊設計的。在電源模塊的調試中，焊接完電路后， 先用萬用表檢查電路是否有短路，并檢查三端穩壓器（ 78 系列、 79 系列）的引腳是否連接正林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 34 確，注意 78 系列和 79 系列的引腳的排列是不同的，如果三端穩壓器連接不正確，會很危險，因為要用到 220V 的交流電。要檢查整流橋的正、負輸入端和電容的正負輸入端。檢查完后，用數字萬用表測輸出電壓，由于存在誤差，輸出電壓都存在一定的誤差。 在 STC89C52 控制電路的調試中，主要調試時鐘電路和復位電路，這次調試要用到開發板，把相關的程序下載到 STC89C52 單片機中，根據程序來驗證硬件電路。 軟件調試 軟件的調試準備工作 KeilC51 集成開發環境的簡介：目前的軟件程序大都以項目工程的形式存在，項目中的源文件、頭文件以及庫文件都由一個工程項目來管理。 （ 1）創建項目： Project new Project save as…, 保存后會自動彈出 51 系列 CPU 類型對話框，用來選擇這個工程所采用的 51 系列 CPU 型號。在本設計中選擇 AT89S52。 （ 2）創建新的程序文件： File New 編寫源程序 Save，若是匯編程序則文件擴展名為 .asm,若是 C 語言則文件擴展名為 .C，本設計選用 C 語言。 （ 3）加入源程序文件：鼠標右 擊工程窗口中的 “Source Group1”文件夾圖標，選擇 “Add File to Group?Source Group1?”,在彈出的對話框選中剛保存的源程序文件，單擊 “Add”,關閉即可。 （ 4）工程項目的編譯及運行：源文件加入到工程中之后，選擇 Project 菜，中菜單項“Build Target”。編譯工程生成可執行目標文件。如果彈出的窗口中顯示提示信息： “0 個錯誤， 0 個警告 ”，表示工程文件無誤并可以執行。如果有錯誤，對程序進行修改，再編譯，直到沒有錯誤，有時有警告，不會影響程序的運行。由于默認的執 行環境為硬件仿真器，在執行程序前要修改為軟件仿真器，選擇 “Project”菜單中發熱菜單項 “Options For Target1”,在出現的對話框中的屬性頁單擊 “Debug”選項卡，選擇 “Use Simulator”選項，即選擇了軟件仿真，其他選項為默認設置。在 Debug 菜單中選擇 “Start/Stop Debug Session”菜單項，開始調試程序。在 Debug 菜單中選擇 “Go”子菜單全速運行程序。（ 5）單片機軟件開發流程：在IDE 中新建工程 —編輯添加文件 —編譯調試項目工程 —生成目標文件 —下載運行。 在進行軟件調試時，結合硬件電路對每個模塊調試，用軟件對硬件進行測試，觀察硬件電路能否完成最基本的軟件功能，同時對整個硬件電路再做一次較深層次的測試，例如各集成芯片是否工作可靠。軟件與硬件相結合，實現系統的預定功能。通過該步工作，樣華科學院本科畢業設計（論文） 35 機實現參數顯示、 AD 轉換、等功能，以及其他預定功能。具體操作是 :啟動 PC 機，進入單片機系統開發軟件 WAVE 6000 或者 Keil，用開發軟件編寫應用軟件程序，逐步修改完善。經過編譯成為單片機可執行的目標程序，然后對生成的目標文件進行仿真調試 ,并將程序燒寫到單片機。 整體調試 圖 接通電源時間溫度顯示 插上電源，按下電源開關，此時電源顯示燈亮。 LCD1602 顯示的是年月日、時分秒、溫度。 圖 手動 /自動模式的選擇 手動 /自動模式選擇，如果手動 /自動指示燈熄滅為手動模式；點亮為自動模式。利用林思波：基于單片機的倉庫溫濕度檢測系統設計 36 手動 /自動選擇按鍵即可選擇模式。按一下，燈亮為自動，再按為燈滅為手動模式。 圖 手動開窗按鍵 圖 手動關窗按鍵 手動時，即手動 /自動指示燈熄滅時。可以通過手動開窗按鍵和手動關窗按鍵進行開窗和關窗動作。按一下開窗鍵，開窗指示燈點亮，電機正轉表示開窗；再按 一下開窗鍵，開窗指示燈熄滅，電機停止。關窗動作同上。 華科學院本科畢業設計（論文） 37 圖 自動開窗按鍵 圖 自動關窗按鍵 此時按下手動 /自動選擇按鍵，進入自動模式。 等待當 LCD1602 顯示的時間為 00：