温湿度测试系统_传感器课程设计.doc

湘潭大学课 程 设 计 2013 年 08 月 日课 程 传感器 题 目 温湿度测试系统 院 系 材料与光电物理学院 专业班级 测控技术与仪器 学生姓名 学生学号 指导教师 任务书课程 传感器原理设计与应用 题目 温湿度测试系统 专业 测控技术与仪器 姓名 学号 组长 组员 （1） 设计目的：设计制作一个温湿度，温度测量范围为-10-50，湿度为 0-100%实验仪器：电烙铁，Proteus 软件，Keil 软件,剥线钳，万用表，温度计主要内容：该系统主要有以下系统快构成：中央控制处理器 STC89C52 组成的主机系统；环境数据采集系统，输出显示与键盘控制系统等。主要的系统电路有：电源电路，温度传感器与湿度传感器电路，显示电路，报警电路，键盘输入电路。该系统的主要特点有：（1） 、该产品互换性好，响应速度快，抗干扰电路图，外围电路简单易懂，因此体积小。（2） 、该系统能用软件的方式控制硬件，所有用软件方式设计的系统向硬件的转换是由有关开发软件完成的，易操作。（3） 、可以从以前的组合设计转向真正的自由设计，所以设计的移植性好，效率高。参考资料1、 单片机原理及应用湘潭大学出版社；2、 单片机接口技术 （C51 版）中国水利水电出版社；3、郭天祥“十天学会单片机”视频;4、 传感器原理设计与应用国防科技大学出版社；完成期限 2013.08.20 2013 年 08 月 20 日温湿度测试系统设计摘要：此温湿度测试系统是基于单线式温度传感器 DS18B20、电容式湿度传感器HS1101、单片机 STC89C52 对温湿度分别测试并通过液晶显示屏 1602 经行显示。温度传感器 DS18B20 是单线式，体积超小，硬件开销超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强的理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高。HS1101 是电容式空气湿度传感器，在不同的湿度环境下呈现不同的电容数值，0%-100%RH 湿度范围内，电容从 162 变到 200PF，误差为 2%RH,可见精度非常之高，为了反映出其电容的变化，本系统采用 555 多谐振荡电路产生不同的频率，用于检测湿度。单片机采集到的两个传感器给出的数据进行处理与计算，得出当前的温度与湿度并送给液晶屏显示。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。关键词：单片机，温湿度，DS18B20，传感器，液晶显示器Abstract：Key words：microcontroller, temperature and humidity,DS18B20,sensor,LCD引言引言: : 二、方案设计二、方案设计（1） 、方案的选取DS18B20 传感器;HS1101 湿度传感器（2） 、显示模块的选取采用 1602 液晶模块显示所测数据，1602 接线简单方便，同时也能满足显示需求，价格远低于 12864 液晶。三、三、.结果及原理分析结果及原理分析 根据所要实现的功能，将系统模块化设计，总体模块结构图如下图所示： 以下就分别就各模块功能实现进行设计。1. 1602 液晶显示模块电路设计1602 液晶显示模块电路原理图如下所示：2. DS18B20 温度检测模块 如上图所示。其中温度传感器 DS18B20 的各引脚功能如下：1：GND 接地；2：DQ 输出端；3：VCC 电源。3. HS1101 湿度检测模块555 芯片外接电阻 R4、R5、R6、R8 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 端相连引入片内比较器，构成多谐振荡器。HS1101 作为一个变化的电容器，原理图中我们用电容代替，连接 2 和 6 引脚，充电，放电时间：由 HS1101 的技术手册可得湿度和电容的函数关系呈线性关系，因此有：当时由得，空气相对湿度与 555 芯片输出偏绿存在一定关系，可通过微处理器采集 555 芯片的频率，查表即可得到相对湿度。 （电容不可直接测量，由 555 多谐振荡器检测频率，有单片机计算电容值，进而求得相对湿度）4. 电源模块系统部分电源采用的是 4 节 1.5 伏干电池，能为系统提供稳定的 5V 电压。四、四、软件流程图软件流程图五、五、系统总的程序设计系统总的程序设计见附录一六、六、设计过程问题解决设计过程问题解决本次设计过程很费周折，由于 proteus 里面缺少一些必要的元件，故实验过程中是先设计好硬件电路，焊好电路以后才进行调试的，其间的艰难可想而知。也因为这样，硬件电路的错误比较多，中间一直在修改硬件电路，造成电路板修修补补不美观。实验过程中遇到的困难很多 ，尤其是实现界面切换和返回主界面的过程，同时光标也要随着界面一起移动。否则就会显示出错。而在本次设计过程中，我们调用了两次显示，一次写显示温度，一次显示湿度。4.总结1. 刚开始烧了程序以后，发现 LCD 什么都不显示，后来发现是因为没有开背光，因为没开背光显示不明显，如果角度不对会发现什么都没显示。而背光要通过可调电阻来调，在 1602 的背光正极接一个可调电阻，电阻的两端是接地和电源。2. 能够显示以后，发现显示界面一直在刷新，显示不稳定。原因是每秒随着秒刷新初始化界面一次，解决的方案是不重新调用显示，而是只给显示秒的位置刷新，其他时间随秒变化。温湿度值则是有了变化就刷新。3.由于编写程序时，没有考虑到温度传感器 DS18B20 数据的十六进制与显示字符之间的数据处理关系，导致在液晶屏中只显示了传回的最后一个十六进制数所对应的 ASC的字符，找到问题的解决关键所在后，经过数的分位与字符显示后，成功的显示了传回的温度、湿度的数据，让我们距离成功只差一小步了。参考文献1、 单片机原理及应用湘潭大学出版社；2、 单片机接口技术 （C51 版）中国水利水电出版社；3、郭天祥“十天学会单片机”视频;4、 传感器原理设计与应用国防科技大学出版社；附录一：系统总程序附录一：系统总程序# include# define uchar unsigned char# define uint unsigned intsbit DQ=P20;/定义定义 DS18B20 端口端口 DQsbit BEEP=P22;/蜂鸣器驱动器蜂鸣器驱动器 bit presence;sbit LCD_RS=P12;sbit LCD_RW=P11;sbit LCD_EN=P10;sbit led=P21;sbit key1=P23;sbit key2=P24; uchar code cdis1=wendujishiyan;uchar code cdis2=T= , C ;uchar code cdis3=shidujishiyan ;uchar code cdis4=shidu: %;uchar code cdis5=the system of ; uchar code cdis6= temp and hum;unsigned char data temp_data2=0 x00,0 x00;unsigned char data disp5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00; unsigned code ditab16=0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x09;void beep();unsigned char code mytb8=0 x0c,0 x12,0 x12,0 x0c,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;bit int_flag;/定时器定时器 0 1S 到标志位到标志位unsigned char volatile int_count;/定时器定时器 0 中断次中断次unsigned char volatile T1count;/定时器定时器 1 中断次中断次unsigned long sum,wet;/1s 内脉冲个数内脉冲个数unsigned char le16;/LED 显示缓存显示缓存 # define delayNOP();_nop_();_nop_();_nop_():_nop_();/*/void delay1(int ms)unsigned char y;while(ms-)for(y=0;y250;y+)_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();/*/*检查检查 LCD 忙状态忙状态 */*lcd_busy 为为 1 时，忙，等待。时，忙，等待。lcd_busy 为为 0 时，闲，时，闲，可写指令与数据可写指令与数据*/*/bit lcd_busy()bit result;LCD_RS=0;LCD_RW=1;LCD_EN=1;delayNOP();result=(bit)(P0&0X80);LCD_EN=0;return(result);/*/*写指令数据到写指令数据到 LCD*/*RS=L,RW=L,E=高脉冲，高脉冲，D0-D7=指令码指令码*/*/void lcd_wcmd(uchar cmd)while(led_busy();LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_EN=0;_nop_();_nop_();P0=cmd;delayNOP();LCD_EN=0;/*/*写数据到写数据到 LCD/*RS=H,RS=L,E=高脉冲，高脉冲，D0-D7=数据。数据。*/*/void lcd_wdat(uchar dat)LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=0;delayNOP();LCD_EN=0;/*LCD 初始化初始化 */*/void lcd_init()delay1(15);lcd_wcmd(0 x01); /清除清除 LCD 的显示内容的显示内容lcd_wcmd(0 x38); /16*2 显示，显示，5*7 点阵，点阵，8位数据位数据delay1(5);lcd_wcmd(0 x38);delay1(5); lcd_wcmd(0 x38);delay1(5); lcd_wcmd(0 x0c); /显示开，关光标显示开，关光标delay1(5);lcd_wcmd(0 x06); /移动光标移动光标delay1(5); lcd_wcmd(0 x01); /清除清除 LCD 显示内容显示内容delay1(5);/*设定显示位置设定显示位置 */*/void lcd_pos(uchar pos)lcd_wcmd(pos|0 x80);/数据指针数据指针=80+地址变量地址变量 /*自定义字符写入自定义字符写入 CGRAM */ /*/ void writeab() unsigned char i;lcd_wcmd(0 x40);for(i=0;i0;i-)DQ=0;/给脉冲信号给脉冲信号dat=1;DQ=1;/ 给脉冲信号给脉冲信号if(DQ) dat|=0 x80; Delay(4);return(dat);/*写一个字节写一个字节 */*/WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for(i=8;i0;i-)DQ=0;DQ=dat&0X01;Delay(5);DQ=1;dat=1; /*读取温度读取温度 */ /*/ Read_Temperature(void) Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xcc);/跳过读序列号的操作跳过读序列号的操作WriteOneChar(0 x44);/启动温度转换启动温度转换 Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xcc);/跳过读序列号的操作跳过读序列号的操作WriteOneChar(0 xbe);/读取温度寄存读取温度寄存temp_data0=ReadOneChar(); /温度低八位温度低八位temp_data1=ReadOneChar(); /温度高八位温度高八位 /*数据转换与温度显示数据转换与温度显示 */ /*/ Disp_Temperature() display4=temp_data0&0&0 x0f;display0=ditabdisplay4+0 x30 ;display4=(temp_data0&0 xf0)4)|(temp_data1&0 x0f)=0 x32&display1=0 x31)BEEP=1;elseBEEP=0;/*/*湿度测量湿度测量*/*/软件延时软件延时 void delay(unsigned int cnt) while(-cnt); /定时定时 /定时器定时器 0 初始化初始化 void init_t0(void) TMOD=(TMOD&0 xf0)|0 x01;TH0=0 x4c;TL0=0 x00; /定时器定时器 1 初始化初始化 void init_t1(void) TMOD=(TMOD&0 x0f)|0 x50;TH1=0 x00;TL1=0 x00; /定时器定时器 0 中断服务程序中断服务程序void int_t0(void) interrupt 1TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;int_count+; if(int_count=20) TR1=0; int_flag=1;int_count=0 x00; /定时器定时器 1 中断服务程序中断服务程序void int_t1(void) interrupt 3T1count+;void disp(void) /湿度显示函数湿度显示函数int_flag=0;sum=TL1+TH1*256+T1count*65536;/计算计算 1 秒内秒内的脉冲个数的脉冲个数/以下将数据格式化，转成以下将数据格式化，转成 LED 可显示的可显示的 BCD 码码wet=100-(sum-4000)/50;/湿度计算公式湿度计算公式le0=w