基于單片機的溫濕度監測報警系統-資料下載頁

【導讀】畢業論文(設計). 論文（設計）作者。基于單片機的溫濕度監測報警系統。指導教師對畢業論文（設計）的評語。1選題符合專業培養目標，體現綜合訓練基本要求。3題目工作量適當。4有理論意義或實際價值。5查閱文獻資料能力強。7研究方案的設計能力強。9外文應用能力強。答辯（評審）委員會意見。測報警系統也早已經成為當今社會的熱門研究領域之一。現在的社會生產生活迫切需要一種。價格便宜、便于操作而且精度較高的溫濕度監測報警系統。本設計就是利用STC89C52單片機。對溫濕度參量進行實時監測并實現對溫濕度的超限報警功能的系統。片機，采用模塊化、層次化設計。用新型的智能溫濕度傳感器DHT11，主要實現對溫度、濕。度的檢測，將溫度、濕度信號通過傳感器進行信號的采集并轉換成數字信號，再運用單片機。STC89C52進行數據的分析和處理，為顯示器提供信號，顯示部分采用字符型LCD1602液晶顯。示器來顯示所測溫度和濕度數值，報警部分采用蜂鳴器和LED發光二極管，在溫度或濕度超。限時發出聲光報警。

　　

【正文】 所得結果的末 8 位。 4. 電氣特性： VDD=5V， T =25℃ ，除非特殊標注 。 表 32 DHT11 的電氣特性 參數 條件 Min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測量 mA 平均 1 mA 待機 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 注 :采樣周期間隔不得低于 1 秒鐘。 DHT11 傳感器模塊電路設計 DHT11 傳感器連接 STC89C52 系列單片機相對比較簡單。單片機的 口用來收 發 串行數據，即數據口 21 連接傳感器的 Pin2（單總線，串行數據）。由于測量范圍 小于 20 米，因此在傳感器的 Pin2 口與電源之間連接一個 5K電阻。而傳感器的電源端口 Pin1 和 Pin4 分別接單片機的 VDD 和 GND 端。傳感器的第三腳懸浮放置。 DHT11 傳感器原件的電路原理圖如下 35所示 。 圖 35 DHT11電路原理圖 山東工商學院 201X 屆畢業論文 19 顯示模塊設計 LCD1602 液晶顯示屏 1602 液晶是一種工業字符型液晶，能 同時顯示 16x02 即 32 個字符 （ 16 列 2 行）。 日常生活中， 液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通 用 器件，如在計算器、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。 本設計使用 LCD1602 液晶顯示器。它有以下幾個優點 。 顯示質量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發光，而不像數碼顯示器那樣需要不斷刷新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 數字式接口：液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電 極控制液晶分子狀態來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。 功耗低：液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 1. LCD1602 主要技術參數 （ 1） 顯示容量 ： 162 個字符 （ 2） 芯片工作電壓 ： — （ 3） 工作電流 ： () （ 4） 模塊最佳工作電壓 ： （ 5） 字符尺寸 ： (WH)mm 2. LCD1602 引腳功能說明 圖 36 LCD1602 山東工商學院 201X 屆畢業論文 20 1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 33所示 。 表 33引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 1 號引 腳： VSS 為地電源 ； 2 號引 腳： VDD 接 5V 正電源 ； 3 號引 腳： VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K的電位器調整對比度 ； 4 號引 腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器 ； 5 號引 腳： R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數據 ； 6 號引 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 ； 7～ 14 號引 腳： D0～ D7為 8位雙向數據線 ； 15 號引 腳：背光源正極 ； 16 號引 腳：背光源負極 ； 3. LCD1602 的 RAM地址映射以及標準字庫表 LCD1602 液晶模塊內部的字符發生存儲器已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符 圖 有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “ A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址41H 中的點陣字符圖形顯示出來， 于是便 能看到字母 。 它的讀 寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的（說明： 1為高電平 ， 0 為山東工商學院 201X 屆畢業論文 21 低電平） 。 指令 1：清顯示，指令碼 01H， 光標復位到地址 00H位置 ； 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H ； 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 ； S： 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 ； 指令 4：顯示開關控制 ； D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 ； C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 ； B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不 閃爍 ； 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 ； 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 ； N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 ； F： 低電平時顯示 5X7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時為 8 位總線，低電平時為 4 位總線） ； 指令 7：字符發生器 RAM 地址設置 ； 指令 8： DDRAM 地址設置 ； 指令 9：讀 出 忙信號和光標地址 ； BF 為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙 ， 模塊 就 能接 收 相應的 命令或者數據 ； 指令 10：寫數據 ； 指令 11：讀數據 ； 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 1602 內部顯示地址如圖 37 所示 。 圖 37 1602內部顯示地址 例如第二行第一個字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以將光標定位在第二山東工商學院 201X 屆畢業論文 22 行第 一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位 D7 恒定為高電平 1，所以實際寫入的數據應該是 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態。 1602 液晶顯示模塊電路設計 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、 PDA 移動通信工具等眾多領域。 其中 Vo 腳 ，即第三引腳加了一個 10K的滑動變阻器，該變阻器的目的是調節液晶的顯示對比度，通過調節滑阻改變 Vo 的電壓值，從而使液晶顯示在最清晰的狀態。 圖 38 1602 顯示模塊 鍵盤模塊設計 鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。其中，非編碼式鍵盤又包括矩陣式鍵盤和獨立式鍵盤。矩陣式鍵盤較為復雜，一般用于按鍵數目較多，而單片機可用的 I/O 口又比較有限時。本控制系統中只需要用到 4 個按鍵，數目較少，并且可用的 I/O 口充足，故采用獨立式鍵盤，一個按鍵對應單片機的一個 I/O 口管腳。 本設計中總共用到從 S2 到 S5 一共 4個按 鍵式開關， S S S S5分別連接單片機的、 、 、和 三個 I/O 口， 他們用來改變設定的溫濕度上下限數值。 本設計中的鍵盤是低電平有效。未按鍵時，上拉電阻保證了單片機的 I/O 口是確定的高山東工商學院 201X 屆畢業論文 23 電平；當某個鍵按下時， I/O 口變為低電平。 鍵盤模塊的電路圖如 下 圖 39 所示。 圖 39 鍵盤模塊電路圖 報警模塊設計 蜂鳴器和發光二極管 1. 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器 。采用直流電壓供電，廣泛應用 于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設 備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。 蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。有源蜂鳴器由于內部集成了振蕩源，所以使用直流電壓就可以驅動它鳴叫；無源蜂鳴器內部沒有振蕩源，因此一般使用 2K～ 5K方波來驅動。本設計中使用的是有源蜂鳴器，在它兩端加載 5V 的直流電壓就可以使之正常工作。 當單片機，蜂鳴器響，實現報警。 2. 發光二極管 發光二極管簡稱為 LED。由鎵（ Ga）與砷（ As）、磷（ P）、氮（ N）、銦（ In）的化合物制成的二極管，當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發光二極 管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數字顯示。磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光，銦鎵氮二極管發藍光。 在 本設計中 ，紅色 LED 發光二極管也作為報警模塊的一部分，與蜂鳴器一起發出聲、光報警。 山東工商學院 201X 屆畢業論文 24 蜂鳴器和 LED 報警模塊電路 圖 蜂鳴器和 LED 發光二極管組成的聲光報警模塊電路圖如下 圖所示。 圖 310 蜂鳴器和 LED 聲光報警電路圖 電源模塊設計 電源電路是整個系統 中非常重要的一部分， 本設計由于經濟等條件限制，沒能單獨設計制作直流 5V 電源，暫用 USB供電或者使用 三節 5號干電池代替，在實際應用場合中，需加入此部分，可直接購買 市電 220V轉 直流 5V開關電源，以保證系統長時間工作。 本設計中的電源模塊電路圖如下圖所示 。 圖 311 電源模塊電路圖 系統整體原理圖 本系統整體電路原理圖如下圖 312 所示。 山東工商學院 201X 屆畢業論文 25 圖 312 系統 整體 原理圖 山東工商學院 201X 屆畢業論文 26 第四章 系統 軟件 設計 軟件系統概述 完成 系統硬件的設計 之后 ，接著系統軟件 設計 。 首先要建立程序框架的流程圖，對整個設計劃分模塊，每個子模塊實現其功能 ，最終把各個子模塊合理的連接起來，構成總的程序，這樣能快 速準確 進行編程。首先建立主程序框架流程圖，弄明白整個系統程序設計，其次再分別設計傳感器模塊 、顯示模塊 和鍵盤模塊的程序，最后在進行整合，形成一個完整的程序。 本軟件系統設計采用 C 語言編程。 C 語言是一種計算機程序設計語言。它既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。 C 語言編程的優點有： 1. 簡潔緊湊、靈活方便 ； 2. 運算符豐富 ； 3. 數據類型豐富 ； 4. 語法限制不太嚴格，程序設計自由度大 。 軟件系統程序總體結構如下圖 示 。 圖 41 軟件系統程序總體結構 圖 注：軟件程序 見附錄 A 主程序 DHT11溫濕度采集子程序 LCD1602液晶屏顯示子程序 鍵盤掃描子程序 山東工商學院 201X 屆畢業論文 27 軟件任務分析 由設計的工作流程圖和功能分析以及硬件 電路的連接決定了軟件的設計以及要實現的功能，在軟件任務分析中涉及 到三部分的分析：一、軟件程序的編寫與修改；二、用到的 Keil軟件的任務分析；三、 proteus 軟件任務分析。 其中程序的編寫與修改是最重要的部分。 通過網絡和圖書館的書籍查閱， 加之參考部分功能的程序實現方式和設計思想，然后再結合 設計的實際需要來修改 程序。本人 結合實際系統需要實現的功能，將程序組合修改，最后形成一份完整的程序。 第二步是利用 Keil 軟件對 編好的程序進行編譯，利 用 Keil 中的編譯的結果對程序有錯誤的地方進行修改，在編譯無誤后，通過相關的設置生成對應的 hex文件。 第三步是在 proteus 中建立電路的仿真鏈路圖，利用實際電路中需要的元件組成仿真圖，將在 Keil 中生成的 hex加載到 proteus 中進行仿真，點擊開始運行后，對仿真進行試驗觀察所有的功能是否能完整實現。 通過這三步就完成了軟件的設計，在仿真中所有的功能都夠實現后就可以開始做實物硬件了。 在程序的編寫和修改中，最重要的依據是程序流程圖，只有完善了程序流程圖，才能完成相應的程序功能。 山東工商學院 201X 屆畢業論文 28 主程 序設計 主程序是整個軟件 系統 的核心，通過對各子程序的調用，來實現整個系統的功能。本系統是一個智能 的 溫