远程温湿度测量系统

远程温湿度测量系统一、 任务制作一个远程温湿度测量仪，该测试仪具有温湿度测量和远程显示等功能。其结构框图如下：二、要求1、基本要求（1）通过可编程控制器、变换器和温湿度传感器采集温湿度数据并在 LED 上显示；（2）温度误差5 米； 2.2.1 无线数据发射接收模块模块所选用工作频率为 315M，采用声表谐振器 SAW 稳频，频率稳定度极高。电路采用 ASK 方式调制，当数据信号停止时发射电流降为零，功耗很低。电路本身未设编码集成电路，而增加了一只数据调制三极管 Q1，这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口，而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。模块输出功率由电压决定，电压变化时发射频率基本不变，发射电压为 3V 时，空旷地传输距离约 20 50m，发射功率较小，当电压 5V 时约 100200m ，当电压 9V 时约可编程控制器温湿度显示电池供电温湿度传感器红外发射或射频发射电路变送器 可编程控制器温湿度显示红外接收或射频接收电路5 米300500m，当发射电压为 12V 时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约 60mA，空旷地传输距离 700800m，发射功率约 500mW。综合考虑路面状况，通过试验选择了 70m 左右的发射距离。地址及数据信息的标识采用 PT2262 芯片。A0A7 为地址, 采用三进制编码,即可为 3 的 8 次方共 6561 组编码; D0D3 为数据编码引脚, 采用二进制编码即 8421 码, 可以编 2 的 4 次方共 16 组状态码。数据解码器 PT2272 在嵌入式单片微机控制系统的干预下, 对信息采集器送来的信息编码数据, 进行数据融合, 并完整、准确地解析出站址标识的数据信息。无线数据发射接收电路如图 2、图 3 所示：图 2 无线数据发射模块图 3 无线数据接收模块2.2.7 温度检测模块:温度传感器对室内温度进行测量，测量结果将被放置在 DS18B20 内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。DS18B20 为一线通信接口，必须在先完成 ROM 设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）读 ROM， 2 ）ROM 匹配， 3 ）搜索ROM， 4 ）跳过 ROM， 5 ）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的 64 位光刻 ROM 序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。电路如图 12 所示：图 12 温度传感电路DS18B20 简介：DS18B20 是 Dallas 半导体公司生产的数字化温度传感器，一线总线的接口方式独特切经济，可轻松地组建传感网络。其管脚图如图 13 所示：图 13 DS18B20 引脚图DS18B20 功能特点：1. 图特的单线接口，仅需一个端口引脚进行通讯。2. 简单的多点分布应用。3. 无需外部器件。4. 可通过数据线供电。5. 零待机功耗。6. 测温范围-55+125C，以 0.5C 递增，华氏期间-67C+257 C，以0.9F 递增。7. 温度以 9 位数字量读出。8. 温度数字转换时间 200ms(典型值)。9. 用户可定义的非易失性温度报警设置。10. 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。11. 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统。液晶显示 LCD128X64本系统采用液晶显示模块是12864 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标GB2312 码简体中文字库（ 16X16 点阵）、128 个字符（8X16 点阵）及64X256 点阵显示 RAM（GDRAM）。可与CPU 直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。该部分电路图如下所示：最小应用系统设计AT89S52 是片内有 ROM/EPROM 的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用 AT 单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图 3.1 AT89S52 单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：(1) 有可供用户使用的大量 I/O 口线。(2) 内部存储器容量有限。(3) 应用系统开发具有特殊性。图 3-2-1 51 系列单片机最小系统1、时钟电路AT89S52 虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。AT89S52 单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在 XTAL1、XTAL2 引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在 1.2MHZ 到 12MHZ 之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2 可在 20pF 到 100pF 之间取值，但在 60pF 到 70pF 时振荡器有较高的频率稳定性。所以本设计中，振荡晶体选择 6MHZ,电容选择 65pF。2、复位电路AT89S52 的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚 RST 通过一个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的 S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要 Vcc 的上升时间不超过 1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用 6MHZ 时 C 取22uF,R 取 1K 。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过 RST 端经电阻与电源 Vcc 接通而实现的。按键手动复位电路见图 3.2。时钟频率选用 6MHZ 时，C 取 22uF,Rs 取200，R K 取 1K。AAT89图 3-2-2 AT89S52 复位电路温度检测采用 HS1101 型温度传感器，HS1101 是 HUMIREL 公司生产的变容式相对湿度传感器，采用独特的工艺设计。HS1101 测量湿度采用将 HS1101 置于 555 振荡电路中，将电容值的变化砖换成电压频率信号，可以直接被微处理器采集。设计的电路如图 1 所示。AT89S52图 1 湿度测量电路555 芯片外接电阻 R57，R58 与 HS1101，构成对 HS1101 的充电回路。7 端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对 HS1101 的放电回路，并将引脚 2，6 端相连引入到片内比较器，构成一个多谐波振荡器，其中，R57 相对于 R58 必须非常的小，但决不能低于一个最小值。R51 是防止短路的保护电阻。HS1101 作为一个变化的电容器，连接 2 和 6 引脚。引脚作为 R57 的短路引脚。HS1101 的等效电容通过 R57 和 R58 充电达到上限电压（近似于 0.67 VCC，时间记为 T1），这时 555 的引脚 3 由高电平变为低电平，然后通过 R58 开始放电，由于 R57 被 7 引脚内部短路接地，所以只放电到触发界线（近似于 0.33 VCC，时间记为 T2），这时 555 芯片的引脚 3 变为高电平。通过不同的两个电阻R19，R20 进行传感器的不停充放电，产生方波输出。充电、放电时间分别为输出波形的频率和占空比的计算公式如下：由此可以看出，空气相对湿度与 555 芯片输出频率存在一定线性关系。表2 给出了典型频率湿度关系（参考点：25，相对湿度：55%，输出频率：6.208kHz）。可以通过微处理器采集 555 芯片的频率，然后查表即可得出相对湿度值。为了更好提高测量精度，将采用下位机负责采集频率，将频率值送入上位机进行分段处理。程序：湿度程序：#include “reg51.h“#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar tem0 , tem1; uchar temp0 , temp1; uint f=0; /初值 /* 名称： timer0() * 功能： 定时器 1，每 50000us 中断一次。* 入口参数：*/void timer0() interrupt 1 EA =0;TR0=0;TR1=0;TL0=0xFF; /重装值 定时 50000us OX4BFFHTH0=0x4B;tem0 = TL1; /读数tem1 = TH1;TL1=0x00; /定时器 1 清零TH1=0x00;f=1; /作标注位TR0=1;TR1=1;EA=1;/* 名称： timer1() * 功能： 计数器，用于计数将 555 输出的频率，以计数相对湿度。* 入口参数：*/void timer1() interrupt 3 /T1 中断，表示计数的频率溢出，超出了可测量的频率范围，显然在这里不可能。所以重新启动。EA =0;TR0=0;TR1=0;TL0=0x00; /重装值 定时 50000usTH0=0x4C;TL1=0x00; /定时器 1 清零TH1=0x00;TR0=1;TR1=1;EA=1;void Init_timer()TMOD=0x51; /0101 0001 定时器 0 在模式 1 下工作 16 位定时器,定时方式 定时器 1 在模式 1 下工作 16 位计数器，T1 负跳变加 1TL0=0x00; /定时器 0 初值 定时 50000usTH0=0x4C;TL1=0x00; /定时器 1 清零TH1=0x00;ET0=1; /使能定时器 0 中断ET1=1; /使能定时器 1 中断EA=1; /使能总中断TR0=1; /开始计时TR1=1;void delay(unsigned int m)/-unsigned int n;for(;m0;m-)for(n=0;n#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int;/*/sbit seg1=P20;sbit seg2=P21;sbit seg3=P22;sbit DQ=P17;/ds18b20 端口sfr dataled=0x80;/显示数据端口/*/ uchar temp;uchar flag_get,count,num,minute,second;uchar code tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/7 段数码管段码表共阴uchar str3;/*/void delay1(uchar MS);unsigned char ReadTemperature(void);void Init_DS18B20(void);unsigned char ReadOneChar(void);void WriteOneChar(unsigned char dat);void delay(unsigned int i);/*/main()TMOD|=0x01;/定时器设置TH0=0xef;TL0=0xf0;IE=0x82;TR0=1;P2=0x00; count=0;while(1)str2=0x39;/显示 C 符号str0=tabtemp/10; /十位温度str1=tabtemp%10; /个位温度if(flag_get=1) /定时读取当前温度temp=ReadTemperature();flag_get=0;void tim(void) interrupt 1 using 1/中断，用于数码管扫描和温度检测间隔TH0=0xef;/定时器重装值 TL0=0xf0;num+;/*count1+;if(count1=100)count1=0;*/if (num=50)/200ms 检测一次num=0;flag_get=1;/标志位有效 second+;if(second=60)second=0;minute+; count+;if(count=1)P2=0xfe;dataled=str0;/数码管扫描 if(count=2)P2=0xfd;dataled=str1;if(count=3) P2=0xfb;dataled=str2;count=0;/*/void delay(unsigned int i)/延时函数while(i-);/*/18b20 初始化函数 void Init_DS18B20(void)unsigned char x=0;DQ = 1; /DQ 复位delay(8); /稍做延时 DQ = 0; /单片机将 DQ 拉低 delay(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay(10);x=DQ; /稍做延时后 如果 x=0 则初始化成功 x=1 则初始化失败delay(5);/读一个字节 unsigned char ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-)DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1;DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ)dat|=0x80;delay(5);return(dat);/写一个字节 void WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=8; i0; i-)DQ = 0;DQ = datdelay(5);DQ = 1;dat=1;delay(5);/读取温度 unsigned char ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;/float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读 9 个寄存器） 前两个就是温度 a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();b4;t=b;/tt=t*0.0625;/t= tt*10+0.5; /放大 10 倍输出并四舍五入return(t);红外发射程序：#include sbit DQ=P17;/ds18b20 端口static bit OP,flag; /红外发射管的亮灭 static unsigned int count; /延时计数器 static unsigned int endcount; /终止延时计数 static unsigned char Flag,temp,count1,count2; /红外发送标志float tt;code unsigned char shuju10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /数码管显示数字 09void SendIRdata(char p_irdata);void delay();/*/void delay2(unsigned int i)/延时函数 while(i-);void hongwai_Delay(int j) /延时函数 int m;for(m=0;m0;i-)DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1;DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ)dat|=0x80;delay2(5);return(dat);/EA=1;/写一个字节 void WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;/EA=0;for (i=8; i0; i-)DQ = 0;DQ = datdelay2(5);DQ = 1;dat=1;delay2(5);/EA=1;/读取温度 unsigned char ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;/float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay2(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读 9 个寄存器） 前两个就是温度 a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();b4;t=b;/tt=t*0.0625;/t= tt*10+0.5; /放大 10 倍输出并四舍五入return(t);void main(void) count = 0;Flag = 0;OP = 0;P3_7 = 1;EA = 1; /允许 CPU 中断 TMOD = 0x11; /设定时器 0 和 1 为 16 位模式 1 ET0 = 1; /定时器 0 中断允许 P1=0xff;TH0 = 0xFF; TL0 = 0xE6; /设定时值 0 为 38K 也就是每隔 26us 中断一次 TH1=(65535-50000)/256;TL1=(65535-50000)%256;TR1 = 1;/开始计数ET1=1;doif(flag=1)count1=0;flag=0;TR0 = 0; temp=ReadTemperature();TR0 = 1;/开始计数 SendIRdata(temp); /开始发送数据while(1); void timer_1() interrupt 3TH1=(65535-4000)/256;TL1=(65535-4000)%256;count2+;if(count2=200)flag=1;count1+;if(count1=1) /数码管扫描 P2=0xfe;P0=shujutemp/10; if(count1=2)P2=0xfd;P0=shujutemp%10; if(count1=3) P2=0xfb;P0=0x39;count1=0; /定时器 0 中断处理 void timeint(void) interrupt 1 TH0=0xFF; TL0=0xE6; /设定时值为 38K 也就是每隔 26us 中断一次count+; void SendIRdata(char p_irdata)int i;char irdata=p_irdata;/ET1=0;/发送 9ms 的起始码 endcount=223;Flag=1;count=0;P3_7=0;dowhile(count1;/发送八位数据的反码 irdata=p_irdata;for(