智能温湿度器设计报告.doc

杭州电子科技大学智能温湿度计 题 目： 智能温湿度计设计 课程名称： 单片机 学 院： 自动化 专 业： 电气工程与自动化 年 级： 3 学 号： 11931306 11931307 11931308 学生姓名： 魏进朝 肖强 王焜 温湿度控制器设计报告一、 功能与特点l 配用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0-50，湿度测量范围20%RH90%RH，可以满足一般需要。若要求更宽测量范围，只需更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。l 温湿度测量响应时间快、长期稳定性好。l 采用先进的专用微处理器芯片STC89C52，可靠性高，抗干扰能力强。l 配用EEPROM芯片AT24C04，使存储的温度上下限和湿度上下限可以掉电永久保存。l 可以通过四个按键方便地实现温湿度上下限的调整。l 当温度或湿度超限后，报警信号点亮相应报警灯。如果配用三极管和继电器，该信号也可以驱动继电器打开或切断风机、加热器等外部设备。二、 硬件设计1、设计框图本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。图1 温湿度控制器方框图图中STC89C52单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温湿度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。当温度或湿度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。该报警信号可以通过三极管驱动继电器，以控制外部风机或加热器。2、温湿度传感器器及检测电路图2 DHT11温湿度传感器外型及管脚DHT11温湿度传感器外型及管脚如图2所示。其中电源引脚的供电电压为 3.5-5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间不要发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 DHT11典型应用电路如图3所示，其连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O口即可完成上下位的连接。建议连接线长度短于20时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻，图3 DHT11典型应用电路DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。一次通讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分。 一次完整的数据传输为40bit，高位先出。 数据格式如表一：表1 DHT11数据格式3、单片机电路本设计选用高性能单片机STC89C52，其管脚如图4所示。图4 STC89C52单片机管脚图该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。由STC89C52组成的单片机系统原理图如图5所示。图中DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚，K1、K2、K3、K4为四只调节按键，用以调整温湿度上限值。L3、L4、L5为三只报警灯，其中L3为超温报警，L4为超湿报警，L5保留给用户定义。图5 单片机系统原理图4、显示电路显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：表2 液晶屏技术指标接口信号说明如表3所示。表3 液晶屏接口信号说明与单片机接口电路如图6所示。图6 LCD与单片机接口电路5、温湿度上限存储温湿度阈值存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过K1K4按键调节并保存，其中K1为温度上限增加，K2为温度上限减小，K3为湿度上限增加，K4为湿度上限减小。AT24C04是IIC芯片，其电路如图7所示。图7 EEPROM存储电路6、供电及程序下载电路本设计采用USB接口供电，电源电压5V。同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行程序编写。其电路原理如图8所示。图8 供电及程序下载电路三、 软件编程1、软件流程图本设计软件主程序流程图如图9所示。图9 主程序流程图2、主程序 下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。(1) 头文件和一些宏定义#include #include 1602.h#include dht.h#include 2402.h(2) 管脚定义sbit Led_qushi=P16; /去湿灯sbit Led_jiangwen=P15;/降温灯sbit Led_shengwen=P14;/升温灯sbit Key_TH1 = P32;sbit Key_TH2 = P33;sbit Key_HH1 = P34;sbit Key_HH2 = P35;(3) 常量、变量定义/定义标识volatile bit FlagStartRH = 0; /开始温湿度转换标志volatile bit FlagKeyPress = 0; /有键按下/定义温湿度传感器用外部变量extern U8 U8FLAG,k;extern U8 U8count,U8temp;extern U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;extern U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp;extern U8 U8checkdata_temp;extern U8 U8comdata;extern U8 count, count_r;U16 temp;S16 temperature, humidity;S16 idata TH, HH; /温度上限和湿度上限char * pSave;U8 keyvalue, keyTH1, keyTH2, keyHH1, keyHH2;U16 RHCounter;(4) 各子程序/数据初始化void Data_Init() RHCounter = 0; Led_qushi = 1; Led_jiangwen = 1; Led_shengwen = 1; TH = 40; HH = 85; keyvalue = 0; keyTH1 = 1; keyTH2 = 1; keyHH1 = 1; keyHH2 = 1;/定时器0初始化void Timer0_Init()ET0 = 1; /允许定时器0中断TMOD = 1; /定时器工作方式选择TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; /定时器赋予初值TR0 = 1; /启动定时器/定时器0中断void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0TL0 = 0x06;TH0 = 0xf8; /定时器赋予初值/每2秒钟启动一次温湿度转换 RHCounter +; if (RHCounter = 1000) FlagStartRH = 1; RHCounter = 0; /存入设定值、void Save_Setting() pSave = (char *)&TH; /地址低位对应低8位，高位对应高8位 wrteeprom(0, *pSave); /存温度上限值TH低8位 DELAY(500); pSave +; wrteeprom(1, *pSave); /存温度上限值TH高8位 DELAY(500); pSave = (char *)&HH; wrteeprom(2, *pSave); /存湿度上限值RH低8位 DELAY(500); pSave +; wrteeprom(3, *pSave); /存湿度上限值RH高8位 DELAY(500);/载入设定值、void Load_Setting() pSave = (char *)&TH; *pSave+ = rdeeprom(0); *pSave = rdeeprom(1); pSave = (char *)&HH; *pSave+ = rdeeprom(2); *pSave = rdeeprom(3); if (TH99)|(TH99)|(HH0) HH = 85;void KeyProcess(uint num) switch (num) case 1: if (TH1) TH-; L1602_char(1, 15, TH/10+48); L1602_char(1, 16, TH%10+48); break; case 3: if (HH1) HH-; L1602_char(2, 15, HH/10+48); L1602_char(2, 16, HH%10+48); break; default: break; Save_Setting();(5) main()函数void main() U16 i, j, testnum; EA = 0;Timer0_Init(); /定时器0初始化 Data_Init();EA = 1;L1602_init();L1602_string(1,1, Welcome to T&H );L1602_string(2,1, Control System! );/延时for (i=0;i1000;i+) for (j=0;j TH) Led_jiangwen = 0;else Led_jiangwen = 1; /降温if (humidity HH) Led_qushi = 0;else Led_qushi = 1;/去湿 /键盘查询，在弹起时响应if (Key_TH1)&(keyTH1=0) FlagKeyPress = 1; keyvalue = 1; else if (Key_TH2)&(keyTH2=0) FlagKeyPress = 1; keyvalue = 2; else if (Key_HH1)&(keyHH1=0) FlagKeyPress = 1; keyvalue = 3; else if (Key_HH2)&(keyHH2=0) FlagKeyPress = 1; keyvalue = 4;if (FlagKeyPress = 1) KeyProcess(keyvalue); FlagKeyPress = 0; if (!Key_TH1) keyTH1 = 0;else keyTH1 = 1; if (!Key_TH2) keyTH2 = 0;else keyTH2 = 1; if (!Key_HH1) keyHH1 = 0;else keyHH1 = 1; if (!Key_HH2) keyHH2 = 0;else keyHH2 = 1;四、 下载与调试提供例程在uVision4环境下编译，如果是其他版本uVision，只需将所有.c和.h文件拷贝至新建项目，重新编译即可。当编译生成.hex文件后，就可以下载并进行调试了。1、 USB转串口驱动安装打开USB驱动文件夹下的PL2303_Prolific_DriverInstaller_v130.exe安装文件，按提示安装USB转串口驱动程序。安装完成后，插入USB下载线后，在开始-控制面板-打印机和其他硬件-设备管理器，在“端口”分支下有（Prolific USB-to-Serial Comm Port(COMX)。X表示串口号，如果没有说明USB转串口驱动没有安装，须重新安装。记住括号里的COM口号。图10 成功安装USB转串口驱动示意图2、 下载程序打开STC单片机下载软件文件夹，点击运行STC_ISP_V481.exe程序，出现如下界面。图11 下载软件正确选择MCU 类型，COM口（与刚才安装的COM号一致），最高波特率和最低波特率都选2400bps或者1200bps （下载线内PL2303芯片所限，没办法！），并打开正确的.hex数据文件。点击“Download/下载”按纽，窗口出现提示：Chinese:正在尝试与 MCU/单片机 握手连接 . Connection is failure. You can try: 1.Give your MCU Power On Reset. 2.Stop operation, then re-select COM Port. 3.Because PLCC-DIP/PQFP-DIP Socket trace too long. 4.Update the STC ISP.exe version. 5.If still error, your MCU Firmware is error or null.Chinese:连接失败，请尝试以下操作： 1.在单片机停电状态下，点下载按钮，再给单片机上电 2.停止下载，重新选择 RS-232 串口, 接好电缆 3.可能需要先将 P1.0/P1.1 短接到地 4.可