吴二导初稿基于51单片机温室大棚自动检测VIP

键入文字 铜陵学院毕业论文（设计） 键入文字I学 号 1509211044毕 业 设 计课 题 温室大棚温湿度自动检测系统设计姓 名 吴二导 院 别 电气工程学院 专业班级 2015 级自动化专升本 指导教师 吴卫兵 二 O 一 七年 六 月吴二导：温室大棚温湿度自动检测系统设计II目录温室大棚温湿度自动检测系统设计 .3摘 要 .3第一章 绪论 .51.1 本文研究的背景及意义 .51.2 温湿度检测的发展状况以及存在的问题 .51.3 本课程设计的主要内容 .6第 2 章 设计任务分析及方案论证 .62.1 单片机 STC89C52.72.1.1 片机的基本结构 .72.1.2 单片机的存储组织 .82.1.3 单片机的并行口结构与功能 .92.2 温湿度传感器 .112.2.1DHT11 产品概述 .1122.2 接口说明 .112.2.3 电源引脚 .122.2.4 串行接口 (单线双向) .122.2.5 DHT11 引脚说明 .122.2.6 焊接信息 .122.2.7、注意事项 .122.3 LCD1602.13第 3 章系统的硬件设计和连接 .143.1 电源电路 .143.2 MCU 晶振电路 .143.3 MCU 复位 .153.4 报警电路 .153.5 DHT11 电路 .153.6 按键扫描电路 .163.7 LCD1602.163.8 PCB 3D 图 .16第 4 章软件设计 .184.1 系统流程图 .184.2 按键流程图 .184.3 代码 .19总结 .28参考文献 .28附录 .29附录一：原路图 .29附图二：PCB 顶层 .30附录三：PCB 底层 .31键入文字 铜陵学院毕业论文（设计） 键入文字3温室大棚温湿度自动检测系统设计摘 要本次设计是采用 STC89C52-RC 系列单片机中的 STC89C52 和 DHT11 构成的低成本的温湿度的检测控制系统。单片机 STC89C52 是一款低消耗、高性能的CMOS8 位单片机，由于它强大的功能和低价位，因此在很多领域都是用它。DHT11 温湿度传感器是一款含有已校准数字输出的温湿度复合传感器，传感器包括一个电阻式感湿原件和一个 NTC 测温元件，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。硬件电路主要包括单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器以及控制设备等 5 部分。其中由 DHT11 温湿度传感器及 1602 字符型液晶模块构成系统显示模块；测温湿度控制电路由温湿度传感器和预设温度值比较报警电路组成；用户根据需要预先输入预设值，当实际测量的温湿度不符合预设的温湿度标准时，发出报警信号（蜂鸣器蜂鸣） ，启动相应控制。软件部分包括了主程序、显示子程序、测温湿度子程序。 关键词：AT89S51；DHT11；温湿度传感器吴二导：温室大棚温湿度自动检测系统设计4Greenhouse temperature and humidity automatic detection system designAbstractMicrocontroller STC89C52-RC is a low consumption, high performance CMOS8 bit microcontroller.Because of its powerful features and low price, so it is used in many areas.DHT11 temperature and humidity sensor is a temperature and humidity combined sensor contains a calibrated digital output, the sensor consists of a resistor in the original sense of wet and a NTC temperature measurement devices.The product has many advantage,such as excellent quality, fast response, strong anti-jamming capability . This design is fromed by the STC89C52 in MSC-51 Series and DHT11 constitute which is a low-cost temperature and humidity measurement and control system. The design includes the design of hardware circuit design and system software. The hardware has Five modules.They are a microcontroller, temperature and humidity sensors, display module, alarm and control equipment. The 1602-character LCD module constitute the system display module.The temperature and humidity control circuit by the temperature and humidity sensors and preset temperature alarm circuit.According to the need of pre-enter the default value, when the actual measurement of the temperature humidity does not conform the preset temperature and humidity standards, send the alarm signal (buzzer will beep), and start the corresponding control.The software part includes the main program, the display routines, temperature and humidity subroutine.Key words：Temperature and humidity measurement；Temperature and humidity control；STC 89C52 ；DHT11铜陵学院毕业论文（设计）HGFDSJHF JHFJK HFKSD JKFJDSKJF DSJF;DS 第一章 绪论1.1 本文研究的背景及意义随着现代技术的不断发展，生产生活现代化的不断提高，用温室大棚技术来培养农作物可以显著的提高农作物产量，降低农业生产对自然环境和气候变化的要求。然而温室大棚对于温度湿度等一系列空气成分指标要求非常严格，而现代化的温室大棚则必须有一整套温度湿度的检测和控制系统，本设计就是为了适应现代温室大棚的需求，更加方便有效地观测环境温湿度，以便于更为科学合理地对温室大棚进行管理。1.2 温湿度检测的发展状况以及存在的问题传统的温度和湿度检测系统主要有以下几种：（1）水汽压（e）：是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小，以毫巴为单位。（2）相对湿度（rh）：湿空气中实际水汽压 e 与同温度下饱和水汽压 E 的百分比，相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时，相对湿度为零。相对湿度越小，表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%时，表示空气很潮湿，越接近于饱和。（3）露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。（4）干湿球温度表：用一对并列装置的、形状完全相同的温度表，一支测气温，称干球温度表，另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布，称湿球温度表。（5）发湿度表（计）：利用脱脂人发（或牛的肠衣）具有空气潮湿时伸长，干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表或湿度自记仪器，它的测湿精度较差，毛发湿度表通常在气温低于-10时使用。（6）电阻式湿度片：利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理，常用的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种。前者用高分子聚合物和导电材料碳黑，加上粘合剂配成一定比例的胶状液体，涂覆到基片上组成的电阻片；后者是在基片上涂上一层氯化锂酒精溶液，当空气湿度变化时，氯化锂溶液浓度随之改吴二导：温室大棚温湿度自动检测系统设计6变从而也改变了测湿膜片的电阻。（7）薄膜湿敏电容：是以高分子聚合物为介质的电容器，因吸收（或释放）水汽而改变电容值。它制作精巧，性能优良，常用在探空仪和遥测中。随着智能检测系统的飞速发展，基于单片机的温湿度检测系统将多传感器系统结合在一起。如何把多传感器集中于一个检测控制系统，综合利用来自多传感器的信息，获得对被测对象的可靠了解和解释，以利于系统做出正确的响应、决策和控制，是智能检测控制系统中需要解决的首要问题。在温湿度要求严格的场合，利用多传感技术可以提高系统的可靠性和精度，亦可以提高系统的时间空间的覆盖范围。1.3 本课程设计的主要内容单片机是系统的控制核心，所以单片机的性能关系到整个系统的好坏。因此单片机的选择，对所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多，在众多 51 系列单片机中，较为常用的是 ATMEL 公司的 AT89C51和 AT89S52 单片机，AT89C51 片内 4KROM 是 Flash 工艺的，使用专用的编程器自己就可以随时对单片机进行电擦除和改写，片内有 128 字节的 RAM。而AT89S52 含有在系统可编程的 Flash 存储器，片内有 8K 闪存，RAM 的容量也较AT89C51 大，为 256 字节。显然这种单片机优点更多，开发时间也大为缩短。在本次设计中选用了 STC89C52 单片机。键盘接口电路较为简单，而显示部分有两种方案供选择：一种为 LCD，一种为 LED。LCD 液晶显示的像素单元是整合在同一块液晶版当中分隔出来的小方格。通过数码控制这些极小的方格进行显像。显示非常细腻但是造价很高。而LED 数码显示中每一个像素单元就是一个发光二极管，如果是单色，一般是红色发光二极管。如果是彩色，一般是三个三原色小二极管组成的一个大二极管。这些二极管组成的矩阵由数码控制实时显示文字或图象，造价相对低廉，显示效果也较好。本设计中，最终选用的集成温度传感器 DHT11，采集到的温湿度信号送至单片机，实现温湿度的显示与控制。系统主要由以上元器件组成，通过硬件电路和软件程序的设计，实现系统的基本功能。铜陵学院毕业论文（设计）HGFDSJHF JHFJK HFKSD JKFJDSKJF DSJF;DS 第二章 设计任务分析及方案论证本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和 A/D 模拟数字转换芯片的性能，此设计以 STC89C52 基本系统为核心的一套检测系统，其中包括单片机、复位电路、温湿度检测、按键控制及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。系统总体方框图如图 21。图 2-1 系统总体框图2.1 单片机 STC89C52STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS 八位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器，使用 ATMEL 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许 ROM 在线系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8位 CPU 和在系统可编程 Flash，使其为众多嵌入式控制应用系统提供灵活的解决方案。STC89C52 单片机 DHT11 温湿度传感器LCD1602 显示按键控制 报警控制电源电路晶振电路PC 复位电路吴二导：温室大棚温湿度自动检测系统设计8图 2-2 STC89C52 2.1.1 片机的基本结构STC89C52 基本型单片机组成如图 2-3 所示，它主要由中央处理器（CPU） 、程序存储器（ROM/EPROM/Flash） 、数据存储器（RAM）及特殊功能寄存器（SFR） 、四个并行口、一个串口组成，此外还包括定时器/中断系统和时钟电路等。图 2-3 单片机的组成框图CPU 是单片机的核心，主要由运算器，控制器组成，运算器包括一个 8 位算数/逻辑运算 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暂存器、程序状态字寄存器 PSW 等。控制器由指令寄存器 IR、指令译码器及控制逻辑单元组成。STC89C52 的引脚如图 2-2 所示1.并行口引脚 32 个(1)P0.0-P0.7：P0 口(2)P1.0-P1.7：P1 口(3)P2.0-P2.7：P2 口(4)P3.0-P3.7：P3 口，除作为一般的 I/O 口，还有以下功能：RXD、TXD 构成串口；INT1 INT0 位外部中断引脚；T0、T1 为定时器/计数器引脚；WR 为读允许，RD 为写允许。2.电源引脚有两个(1)VCC：电源接入引脚(2)VSS：为接地引脚时钟电路CPU总线控制ROM/EPROM/Flash 4kbRAM 128BSFR21 个定时/计数器 2 个中断系统5 个中断源、2 个优先级串行口全双工 1 个并行口 4个XTAL2 XTAL1RS EA ALE PSENP0 P1 P2 P3VccVss铜陵学院毕业论文（设计）HGFDSJHF JHFJK HFKSD JKFJDSKJF DSJF;DS 3.时钟引脚有两个：XTAL1、XTAL24.控制引脚有四个：RST、ALE、 、PSENA2.1.2 单片机的存储组织1.程序存储器的配置(1) 的作用：片内外 ROM 的选择端。EA当 =1 时；先内后外，即当程序存储器地址在 0000H0FFFH 时，选则内部ROM,而当地址超过 0FFFH 时，选择外部 ROM。当 =0 时，选择外部 ROM。(2) 的作用片外 ROM 的选通端，当 =0 时选通外部 ROM。PSENPSEN2.数据存储器的配置片内数据存储器共 128 个字节，分为三个字节。(1) 工作寄存器区（0X00-0X1F）共 32 个字节，每个字节作为一个工作寄器,分为四个组，每个组都有 8 个寄存器，分别用 R0-R7 表示。任一时刻，CPU只能使用其中一组寄存器（被称为当前寄存器组）来存放操作数机中间结果。(2)位寻址区（20H-2FH）：这个区内的每一个字节的每一位都有自身的地址，因而可以位操作，(3)通用 RAM 区；可以作为数据缓存器使用，一般应用中，常把堆栈开辟在此区域。2.1.3 单片机的并行口结构与功能STC89C52 有四个并行的 I/O 口 P0、P1、P2、P3、各口均由口锁存器，输入缓冲器输出驱动器构成，除可作为一般的 I/O 口使用外，还有各自的特点和应用。1. P0 口P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P0口在访问外部存储器时，P0 口既是一个真正的双向数据总线口，又是输出 8 位地址口。它包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路。2.P1 口吴二导：温室大棚温湿度自动检测系统设计10P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入”1”后，被内部上拉为高电平，可用作输入。P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。专门为用户使用的 I/O 口，是准双向口，P1 口为 8 位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口。在编程校验期间，用做输入低位字节地址。P1 口可以驱动 4 个 TTL 负载。3.P2 口P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2