汽车后玻璃自动去湿器设计

摘要

在我们的日常生活和工业生产，空气除湿问题是人们经常见面。这空气除

湿技术，它涉及到许多学科，如：石油加工，航空航天，冶金，仪器设备，服

装和纺织品。目前在电子、制药、精密设备、食品加工和其他制造业，如果

湿度过高，导致减少精密设备的准确性，锈腐蚀金属制品，变异的绝缘系数，

食品腐败，引起了人们的生产和生活造成严重损害，对国家经济造成严重损

害。随着时代的发展，汽车已经普及。那么汽车玻璃对车的重要性不言而喻，

若遭遇碰撞或者起雾，挡风玻璃将是保障我们安全的第一道屏障，受雾气和

湿气影响，从而影响驾驶人和乘客生命安全。所以，开发设计一套自动汽车

玻璃除雾系统，避免安全隐患就成为当前热点问题。

在汽车后玻璃自动去湿器设计与实现中，以单片机技术为核心进行整体

搭建。选用DHT11数字温湿度传感器对车内温湿度环境进行检测。用

STC89C51单片机作为核心处理器。用继电器加风扇结构模拟通风降低温湿

度，通过半导体制冷片TEC1-12706对玻璃外凝结湿气进行除湿。利用12864

液晶屏显示监测到的温湿度信息并显示工作状态，GSM模块给手机发送短信，

显示收到温湿度信息、。

关键词：温湿度；玻璃；检测；除湿

Abstract

Indailylifeandindustrialproduction,theproblemofdehumidificationofair

isoftenencounteredbypeople.Airdehumidificationtechnology,itinvolvesa

numberofdisciplinesinmanyindustries,suchas:oilprocessing,aviation

manufacturing,metallurgicalmanufacturing,instrumentationequipment,clothing

andtextiles,ifthehumidityistoohigh,itwillleadtotheprecisionofprecision

equipment,corrosionandrustofmetalproducts,changesininsulationcoefficient,

fooddecay,etc.,thusbringingseriouslossestopeople'sproduction,life,sothat

thenationaleconomyisseriouslydamaged.Withthedevelopmentofthetimes,

carshavebecomepopular.Thentheimportanceofcarglasstothecaris

self-evident,intheeventofacollisionorfog,thewindshieldwillbethefirst

barriertoensureoursafety,affectedbyfogandmoisture,therebyaffectingthe

livesofdriversandpassengers.Therefore,thedevelopmentanddesignofan

automaticcarglassdefogsystem,toavoidsafetyhazardshasbecomeahotissue.

Inthedesignandrealizationoftheautomaticdehumidifieroftherearglassof

theautomobile,thewholeconstructioniscarriedoutwiththesingle-chip

technologyasthecore.TheSTC89C51microcontrollerisusedasthecore

processor.Userelayplusfanstructuretosimulateventilationtoreduce

temperatureandhumidity,throughthesemiconductorrefrigerationplate

TEC1-12706totheglassoutsidecondensationmoisturefordehumidification.

Usingthe12864LCDdisplaymonitoredtemperatureandhumidityinformation

anddisplaytheworkingstatus,GSMmodulesentatextmessagetothemobile

phone,showingthereceivedtemperatureandhumidityinformation.

Keywords:TemperatureandhumidityGlassDetectionDehumidification

目录

摘要...............................................................I

Abstract........................................................................................................................II

第1章绪论.......................................................1

1.1研究背景...................................................1

1.2国内外发展现状.............................................1

1.3研究的目的和意义...........................................3

1.4主要内容...................................................4

第2章系统总体设计..............................................5

2.1系统功能...................................................5

2.2主控芯片方案选择...........................................5

2.2.1STM32单片机.........................................5

2.2.251单片机............................................6

2.3温湿度模块选型............................................7

2.4报警模块选型..............................................9

2.5短信发送模块选型..........................................10

本章小结......................................................10

第3章硬件设计..................................................11

3.1最小系统电路..............................................11

3.2传感器电路设计............................................12

3.3短信模块电路设计..........................................12

3.4蜂鸣器电路设计............................................13

3.5继电器电路设计............................................13

3.6液晶电路设计..............................................14

3.7按键模块电路设计..........................................15

本章小结......................................................16

第4章系统软件设计..............................................17

4.1系统主程序设计............................................17

4.2发送短信程序设计..........................................18

4.3温湿度传感器程序设计......................................19

4.4按键程序设计.............................................20

4.5液晶显示程序设计..........................................20

本章小结......................................................22

第5章系统功能测试.............................................23

5.1软件调试..................................................23

5.2硬件调试..................................................24

5.3调试结果和分析..............................25

本章小结.......................................26

结论..............................................27

致谢................错误!未定义书签。

参考文献............错误!未定义书签。

第1章绪论

1.1研究背景

在日常生活和工业生产，空气除湿问题是，人们经常会遇到。空气除湿

这门技术,它涉及到多个学科，例如:石油加工、航空、冶金制造、仪器仪表、

设备、服装和纺织品。目前在电子，制药，精密设备，食品加工等制造业，

如果湿度太高了，将导致减少的精密设备的准确性，锈腐蚀的金属产品，变异

的绝缘系数，食物变质，因此产生严重损害人们的生产和生活，国民经济严重

受损及损害。它将采取一些有效的措施来减少空气的水分含量在一个适当的

范围内。

可能是世界上最古老的除湿干燥技术、干燥技术的应用也许是世界上最

古老的，最常见和最多元化的化学操作，它在文献报道关于400种除湿干燥设

备，有超过100被广泛使用。但不同的除湿技术是一种高能源、研究报告，工

业干燥能源资源消耗从10%到15%的美国、法国、加拿大和英国的能源消费

总量占的总能量在丹麦和德国20-25%o后者的数据从能源审计强制性行业

统计数据，更可靠的数据。在中国，除湿能耗工业能源消费总量的10%左右，占能

源消费总量的比例在相当大的工业生产是很大空间的。

1.2国内外现状

目前，国内的和通常用于空气除湿技术：吸收除湿机，吸附除湿和冷却

机。为了节约能源，减少设备投资的成本，降低设备运行成本，提高除湿机的效

率，大量学者研究过很多除湿技术，如：如:减湿膜，氢泵除湿，暖通空调除

湿的除湿热泵。使用除湿设备的材料、结构和再生热源等研究，改善启动。

在除湿方法改进，克维安.安全和DAstrainetal。设计一个热电冷凝除湿

设备（珀尔帖效应）中扮演了中心角色基于热电制冷的原理，该设备是一个直流

电源，或连接到多个NP型半导体的冷却和在模型中实现的除湿，当电子穿过

一个常规的连续良导体P型半导体与N型半导体的一个侧，继续降低热电温

度Tc的冷端，它会吸收大量的热量从周围环境。然后吸收的热量通过电子传

输的另一边，当他们回到p型导体（低端［将释放热量。基于当前循环，冷端温度

的设备将继续减少，为了达到冷却和除湿。不要使用除湿方法的制冷剂，高精

度温度控制，它可以是苛刻的，敏感的，局促的工作环境和高效运行，但更低

的警察效率低下的冷却和除湿方法的半导体器件制造成本高的除湿能力，冷却

和除湿效率比机械方法和经济。H.Iwahara和HMatsumoto等质子导电陶瓷作

为固体电解质，组装一个电化学除湿设备，水蒸气的设备，设备的阳极电解,

形成质子，电流的作用下，质子转移电解质到设备中，并然后在电解质膜，

最终到达器件的阴极和后放电阴极形式的氢分子，氢分子最终释放由装置阴

极产生的气体的，或者您也可以直接与空气中的氧气形成水蒸汽进行化学反

应。前者是然后电解铝阳极水蒸气和氧气，氢气产生阴极:后者质子空气中的氧

气反应化学水。无论是前者还是后者，在仪器的阳极意味着，水蒸气内容将很大

程度上减少，但气体不能被干燥，所以可以看作是由氢泵电化学除湿。

WangChungTsair等人指出，动力的传质过程是表面通过水蒸气空气和饱

和蒸气压力差的溶液的分压的大小来确定，因此，除湿过程的驱动器的过程

中取决于工作介质上其饱和蒸气压，也可被用于干燥剂除湿装置效率预测工

作介质本身的饱和蒸气压是在一般使用的CaCl2,LiCl和氯化锌，甘油溶液

作为吸湿剂除湿smalLLiquid设备，该系统主要是除湿装置，再生装置和循环

泵，当待处理的空气进入除湿设备的溶液组成，然后用喷雾吸收剂互相接触，

在空气中的水分是removed.Absorb水循环泵运输功能，溶液进入再生装置中，

之后溶液又与相互联系人H吃线圈加热再生空气，将溶液蒸发内部的湿气，

并与放电外部的再生空气中;在再生装置的溶液的浓度不断提高，然后将溶液

循环泵运输具有用于除湿的除湿设备。保罗Scovazzo等吸膜除湿法和冷凝除

湿法组合，和实验进行了分析。在联合装置，冷凝液体与空气除湿没有直接接触,

但是直接恢复（如循环冷却水），所得到的实验结果表明，该方法是更好的除湿。

许多外国专家和学者也解决除湿设备在很多研究再生干燥剂解决方案的

问题。Gandhidasanp低品位热再生和传统加热再生这两种方法进行比较分析,

指出低品位热源可以有效再生干燥剂的解决方案，除湿溶液的再生热效率的价

值体系和低品位热源进口temperature.Milindv增加而增加。美国莱恩等人开发

了一个除湿溶液再生方法，这种方法需要两个步骤来完成。实验设备的特殊联

系设备,20%到85%的表面积比传统接触器，和空气侧压降非常低接触，和接

触期间干燥剂溶液的再生是在紧密接触，结果从实验中表明，的除湿设备的

能耗为约1.5公斤/千瓦（h）中，25.8%的节能比传统的热风干燥，可减少约

56%,二氧化碳排放量。除了传统的方法，利用热能再生解决方案，和学者机

械能再生膜，结果表明,在相同的条件操作下，氯化钙溶液的渗透压的再生需要

再生氯化锂溶液的渗透压比要小得多。

在干燥剂材料，Tsair-王Chung和其他通过使用在本实验中掺杂有硼

元素复合的有机硅材料的中子辐照，使微孔硅胶材料区域孔径变大的硼掺杂

元素，实验结果表明，它不仅可以使吸水能力提高硅酮材料的23%,而且在

很大程度上减少汽提time.Tsair的再生过程-通过实验表明汪雏嗯和其他人

不仅的表面性质的聚硅氧烷材料的吸附曲线有机硅材料（表面积和孔径，孔

体积和PH等），但也有很多做与硅树脂材料的内部特性。

米哈伊尔•Tokarev等实验植入氯化钙平均孔隙直径3.8nm,孔隙体积为

1.1厘米2/gMCM-41类型的分子筛类型，改进的性能验证干燥剂材料。结果

明示了，复合材料（氯化钙质量分数，37.7%）氯化钙和分子筛MCM-41型增

加的表面积1060平方米/克，相比于3.3倍增加的原材料,改善复合材料的吸水

率。

1.3研究的目的和意义

干燥剂领域覆盖非常广泛,从大约5%关于化学干燥剂造纸行业的消费量

的35%。据数据，在美国，该基金烘干设备每年只有8亿美元，所以大部分的

资金运营成本，初始投资，而不是设备。设备表明，其次方面，可以提高研究除

湿技术来减少工业生产的经济成本。

所以，无论是经济还是在节省成本方面，空气除湿技术能源效率研究非常

有意义。

室内空气湿度的控制是生产技术的发展具有十分重要的意义，提高工作

效率，提高舒适环境。冬季湿度高的空气，身体会感觉湿冷的；夏季湿度大

的夏天，身体会感觉到闷热闷热的。当室内空气湿度高，潮湿的空气（项目会导

致发霉，生锈的金属，电气绝缘性能和其他问题，生产和生活很多不方便）。因此,

实现有控制的空气湿度重要的现实意义。在冷却空气除湿的除湿，固体除湿

的最常用的方法。

冷却除湿是使用冷的表面空气温度低于露点温度，使得空气中的水蒸气冷

凝，从而达到除湿的目的。露点的湿空气冷却器等，但在L,饱和空气冷却，水蒸

气凝结降水，空气的方向低饱和线减少湿度和温度的变化。在理论上，冷却水

由于限制状态，空气出口的状态的两个仅之间的点。冷却除湿形式简单，施

工方便，干燥剂空调系统是最广泛使用的，然而，冷却和除湿冷冻水温度极端,

湿度控制能力是有限的，和地表水分目前的系统中，细菌和真菌，室内空气质量。

固体干燥剂是使用固体干燥剂如硅胶，活性炭，分子筛，吸湿能力氧化

铝凝胶的特性，在空气中（对于dehumidification.Solid干燥剂本身有大量的孔，

孔的内表面是凹的，由于上比平头蒸汽分压的水蒸汽分压的凹部的小曲率半

径为低时，通过固体干剂，水蒸汽分压的空气上述的凹的水蒸气分压处理过

的空气，所以当，水蒸汽的迁移从空气到凹，该凹表面和vaporization.Solid

干燥剂设备潜热有固定型和转动轮2的释放，固定的周期性切换的方法上缩

合，间歇吸湿和再生：由所述干燥剂轮的旋转转动轮除湿可以实现连续除湿

和再生，所以APPLICAT离子更widely.To在潮湿的空气通过前第一提出诸如

湿冷却到一定的地方，到轮除湿机，在水面上具有轮被处理除湿炎气体通过

固体干燥剂，空气温度，湿度吸收以减少相应的点。

1.4主要内容

在汽车后玻璃自动去湿器设计与实现中，以单片机技术为核心进行整体

搭建。

本次设计分为个四环节进行设计。温湿度检测，选用DHTH数字温湿度

传感器对车内温湿度环境进行检测。处理器部分，选用STC89C51单片机作

为核心处理器。除湿控制部分：选用继电器加风扇结构模拟通风降低温湿度，

通过半导体制冷片TEC1-12706对玻璃外凝结湿气进行除湿。数据显示部分，

利用12864液晶屏显示监测到的温湿度信息并显示工作状态，GSM模块给手

机发送短信，显示收到温湿度信息。

预期达到的目标：

1.使用传感器来监测车内温度和湿度。

2.STC89C51单片机处理数据的使用。

3.当温湿度高时，蜂鸣器响，自动开启风扇除湿。

4.当玻璃外有湿气时，手动开启冷风除湿。

5.液晶显示监测数据和工作状态。

6.GSM短信模块给手机发送短信，提醒温湿度信息、。

第2章系统总体设计

汽车后玻璃自动去湿器设计与实现，可用于改善车辆玻璃由于天气和环

境因素导致玻璃起雾或者水气造成交通事故情况，基于这种应用环境，可实

现对温湿度信息的采集、车内温湿度控制和报警作用。

2.1系统功能

本系统设计选用单片机为要芯片来实现，使用所述车辆环境传感器的温

度的专用功能，湿度数据被收集，并且通过用于显示的终端显示装置获得的

所收集的数据。判断车内温湿度浓度，超过设定的阀值，蜂鸣器提示。如果

采集所得到的温湿度高于设定的阀值，蜂鸣器提醒并且通风功能开启。系统

硬件框图如图2-1所示。

图2-1系统硬件框图

2.2主控芯片选择方案

这个设计采用主芯片需要高的成本，功耗比。需要收集温度，湿度，分

析的浓度制成，并且控制各控制模块，使相应的处理。

2.2.1STM32单片机

最大可以实现128KByte的临时存储和20KByte的缓冲存储，大量的改进

I/O引脚和连接到2个APB总线的外设。

所有类型的设备有两个12位模拟数字转换器，三个可互换使用16位定时

器和1种PWM计时器，还包括共同的和高版本的通信接口:有两个最IIC和SPI,

三USART,通用串行总线(usb)-

STM32F103xx系列芯片要求使用的时候控制周围的环境温度于-40℃至

+105C的范围内，上电的电压2.0V-3.6V之间，多种模式能保证低功耗输出的

条件。

满STM32F103xx修改产品包括从五个不同的36针至U100年销整体包装

产品;由于不同类型的集成结构，接口配置不能完全相同的芯片。许多不同的方

法，外部销安排，这样单片机往往是改善STM32F103xx,报警系统。

2.2.251单片机

8位处理器是低STC89c51,成本高和低功率消耗，可编程芯片上的闪存

芯片。STC设计和公司的芯片制造，其内部高度集成，掉电数据不丢失，而

业内是80s52产品说明和引脚完全兼容，在系统可编程芯片Flash允许程序内

存处理器的开发每天可以使用。

STC89C51具有以下功能:标准8k字节Flash,256字节的存储器，同时数据

指针具有两个,1/0口线有32个，看门狗定时器，一个16位定时器/计数器的多

层结构，双向实时通信串行接口。而且，此单片机可降至低频率静态数据输

出，有两种节电模式可选择。非工作模式下，处理器暂时不运行，支持随机

存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。断电不丢失数据情况下，随

机存储器的信息不丢失，晶振被停止，单片机停止运行，直到下一个中断或

硬件复位为止。51单片机实物图如图2-2所示。

图2-251单片机实物图

STC89C51自带256个Byte数据容量。其中前128Byte与特殊功能寄存

器一样。128字节的意思等同于高和特殊功能寄存器有相同的地址，实际物理

地址不同。它系统的允许可编程芯片Flash程序内存的处理器可以用来开发一

天，程序存储器处理器的发展可以每天使用。

两个处理器性能比较表如表2-1所示。

表2-1处理器比较表

处理器芯片优点缺点

高电平时无输出能力、运行

51单片机功能完备、使用灵活、编程便利

速度过慢、芯片易烧坏

编程语言复杂、寄

STM32高工作频率、接口多、运行速度快

存器需要配置

综上所述，从实际开发难度和成本考虑，选择STC89c51单片机。

2.3温湿度模块选型

温湿度模块被用于获取一些周围环境参数信息，是一种集成度很高的模

块，能将被测量的数据信息获取，同时经过一定的器件和技术进行转化，达

到输出要求输出，来达到对数据的传送、处理、储存、显示、记录和调控等

要求。本次设计要对室内的温湿度和火灾烟雾浓度进行监测，使用用于实时

车内DHTH温度和湿度传感器用来监测。

数字信号输出特性本身DHTH温度和湿度传感器，信号的准确性和精

度高。这个传感器可以同时采集两种类型的参数的温度和湿度，高精度的设

备，低误差。

DHT11为数字温度的一部分和湿度传感器，校准传感器部分组成的一

个复合温度和湿度的数字信号,数字输出模块收集。这种技术与温度传感器

和湿度传感器技术的总和的一个有机的整体，部分具有电阻感觉湿装置，

NTC温度计部分具有连接together.So这种优越的产品性能，响应速度快，

抗干扰能力强的高性能的8位微控制器是非常好的。

在湿度为每个校准DHT11精确校准。在存储器使用的程序代码存储

OTP方式这样的校准系数，该传感器的检测信号的内部处理被调整的参数。

串行接口的一个组成部分时，系统变得非常简单的单线模式。高集成度的

装置，能耗低，输出距离，就可以达到20微米以上，本设计采用了这种类

型的传感器。

DHT11的数字温度和湿度传感器部分,包含数字信号输出。的温度和湿

度传感器校准使数字模块采集技术和温湿度传感技术是传感器的结合。因

此，本设计采用DHT11温度和湿度传感器进行数据采集，这样可以有效地达

到家庭智能检测的功能。DHT11实物图如图2-3所示。

图2-3DHT11实物图

微处理器和通信数据传输DHT11之间是同步的，由一个总线数据传输

需要时间4女士，他的速度非常快，使用上述测试数据分为两个部分，十进制

的一部分,这部分是整数，小数部分扩展后的数据，读取数据是0。

为高水平总线空闲时，等待合适的主机DHT11总线，和必须大于18毫秒,

为了确保信号可以被检测到DHT11开始。收到DHTH信号后，车主等待

信号的结束，然后发送应答信号，开始我们的80年低点。当主机读取由

DHT11等待延迟20-40响应信号延迟信号，等待从主机发送来的起动信号

后，可以被切换到输入模式或高输出，上拉电阻的总线上的。如图2-4所

Zj\O

主机拉高，,DHT11拉,

VCC

GND

占机至少拉iHT11响应信

单总线

低18usi号80us

信号线说明：——

主机信号DHT11信号

图2-4DHT11高电平通信过程图

总线的低水平，这表明DHT11发送响应信号，响应信号中描述DHTH后,

巴士80美元,准备在50微秒，发送数据是每个数据的开始一点一点长高数据

固定0或1。如果高水平的阅读响应信号,DHT11没有反应，检查电路连接是

否正确。当最后一个数据传输完成后,DHT11降低总线50微秒，牵引阻力总

线空闲状态。如图2-5所示。

图2-5DHT11低电平通信过程图

2.4报警模块选型

蜂鸣器由压电蜂鸣器和蜂鸣器磁性两个types.Buzzer磁蜂鸣器，振荡器、

电磁线圈、磁铁、隔膜和壳牌，设备通电时，通过电磁线圈由振荡器音频信

号电流产生，使电磁线圈产生的磁场。在电磁线圈的振动膜和磁体线圈产生

buzzer.Heavily的在PC,报警器，智能玩具，汽车设备，通信设备，计时器等

电子产品用于语音设备使用的声音。实物图如图2-6所示。

6

图2-6蜂鸣器实物图

蜂鸣器一般尺寸为12X9.5,全部采用更多的集成电路芯片（塑封装）集成

电路使用黄金球焊接、复杂的生产过程,使用寿命长，性能稳定，产品合格率

高。电压：4-8VDCo最大电流＜=30MA/5VDC。最小声压=＞85处/10＜：111谐振

频率2500±300HZ,工作温度为-20-70度，重量为2g,蜂鸣器一般最常用的是

5Vo经过考虑，本设计报警提示采用蜂鸣器方式来实现。

2.5消息发送模块选择

通过网上选取元件中发现，GSM模块种类多种多样，价格也是各尽不同，

功能也是略有不同。有一种是GSM开发板，这种板子集成了很多的外围电路，

包括语音放大电路，蜂鸣器，继电器等元件，可以拨打电话，也可以接听电

话，功能非常的齐全，与之换来的价格也是比较高。考虑到本设计中只需要

发送短信，而无需用到其他的功能，所以最后选用了简单的GSM模块，M590E

为主芯片的集成一体的GSM模块。

M590E功耗低，待机功耗只有2.5MA,它的温宽大，温度-40到80度都

可以使用，支持串口的CMUX功能，开放IKbytes数据区供客户使用，独特

AES软件加密功能，PMB7880集成了基带、射频以及电源管理四颗芯片，支

持串口的CMUX功能，支持串口复用功能，支持DNS域名解析，支持透明

接收功能，支持服务器端功能，支持FTP传输功能，支持AMR语音编码，

支持全速率半速率AT切换（通过AT指令来控制时间）。实物图如图2-7所示。

图2-7GSM模块实物图

本章小结

本章首先设计了系统总体方案。然后，分析了本系统功能的要求和目标,

以及火灾检测方法，对主要器件进行选型，通过对比和分析选择了最终方案。

最后，对移动短信技术进行了介绍，经过分析和研究，选择了短信模块。其

次消息模块选也对总体有很大作用。不能光看个体，还要看整体是否搭建合

适。

第3章硬件设计

STC89C51普通单片机为主要控制芯片模块已经被广泛应用于各种产品,

低功耗，易于使用的和强大的。系统包括DHTH温度和湿度传感器来收集汽车

信息,检测环境变化时將信息传输到单片机系统，单片机控制GSM模块之前设

置发送短信到手机，同时控制环境参数调整。

3.1最小系统电路

最小的单芯片系统，是系统最简单的微控制器以最小的组合物的组分可以

工作的普通51单片机最小系统包括:微控制器、晶体振荡器电路、复位电路。

最小系统电路图如图所示3-lo

图3-1最小系统电路图

最小系统设计整个系统是最简单的基本电路中，只有几个简单的元件，

晶体振荡器和连接到微控制器终端XTAL1和XTAL2,和电解电容器和电阻

器附接到MCU复位销的两个电容器，该电路似乎很简单，但它也涉及到整个

软件系统不能正常工作，只有正常的电路，其他电路才有可能继续执行。微

控制器复位电路有两种，一种是加电复位，一种是手动复位。MCU正常供

电是直接5V的只要超过两个机器周期中，微控制器可以正常复位，当按下复

位按钮，微控制器复位。本设计采用自动电源复位电路上。

3.2传感器电路设计

这种设计采用了DHT11温度和湿度传感器模块，其通过双向通信使用单

个总线，有单片机直接读出采集值并进行下一步的传递。

DHT11温度和湿度传感器是传感器组成的数字信号输出的准确性温度和

湿度检查相结合。它采用特殊模块采集数字化技术和温湿度传感技术，具有

高稳定性和确保高安全性。包含电阻式水分传感器组件和NTC温度计各成分,

并用8位微控制器。因此,产品质量很好，相应的能力非常快，抗干扰能力强和高

性价比等。

每个DHTH温度和湿度传感器都是一个非常精确和非常严格的校准。校

正因子可能在OTP存储，在这个过程中传感器信号处理应用程序的校准系数。

单线系统串行接口系统集成及其应用更方便，也提高了速度和效率。销连接很

简单,普通的可以根据用户需求提供包装格式。DHT11连接电路如图3-2所示。

图3-2温度传感器电路图

3.3短信模块电路设计

GSM模块跟单片机通信的方式采用的是串口方式。串口参数为波特率

9600,8位数据，1位停止位，无校验。串口通信方式跟单片机连接的串口1,

由于单片机89c52的硬件串口只有一个串口，所以用该串口跟GSM模块通信。

GSM通信电路如图3-3所示。

JIvcc

门亠P3.0

_d।

GSM—

图3-3短信模块电路图

3.4蜂鸣器电路设计

由于输出端口，输出电流是有限的，需要更大的电流蜂鸣器响输出端口不

满足要求。而LM386最大可提供1A的输出电流，足以驱动蜂鸣器。当向写

入逻辑1时，输出高电平（+3.3V）,蜂鸣器你不响。输入低电平（0V）,产生

电流，此时导通，蜂鸣器开始蜂鸣。蜂鸣器电路图如图3-4所示。

图3-4蜂鸣器电路图

3.5继电器电路设计

电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片，只要在线圈的两端的

电压有一定的，在一定量的电流时，电磁效应的的线圈将流，该电枢是电磁

吸引，克服复位弹簧张力吸入到核心的作用下，以驱动所述移动触头和静触

头（常开触点）的电枢和off.After停止线圈通电，电磁吸力消失，弹簧将位

恢复到初始位置，使与原静触头（常闭触点）release.So吸住，释放的动触头。

当低电平的电磁感应的微控制器I/0端口时，所述输出晶体管被接通

S8550,继电器线圈，这时会将开关吸合，这就接通了电子锁电源，电子锁便

打开了。当I/O口给高电平时，线圈上没有电流，继电器就会断开。下图是继

电器驱动模块电路图如图3-5所示。

图3-5继电器驱动电路图

3.6液晶电路设计

显示屏和按钮在一起以建立一个良好的人机交互界面，因此设计配备有

LCDLCD12864设计。

LCD12864液晶的电路并没有太多需要设计的地方，主要要注意的就是

其对比度接口的连接，下面介绍在本设计中LCD12864的电路连接方式。

供电电压有3.3V和5V两个版本，本设计中为了配合整体设计，选用

的是5V版本的，由系统5V电源引入供电，上电后液晶开始运行。设计中

采用串口控制的方式，将其VSS引脚口接为低电平，将其3个控制端口分

别由P2.5到P2.7端口来控制，实现液晶与单片机的串口通信控制。液晶对

比度V0口通过LCD12864的第三脚接到10K的滑动变阻器上进行对比度

的调节即可，本设计的LCD12864的电路图如图3-6所示。

图3-6液晶显小电路图

3.7按键模块电路设计

按键的主要功能对设备进行控制输入和信息交互。只完成初始化设置是

不全面的，还需要和电路整体设计相关联。否则，会引起设备的失控或者错

误输入。

键盘在单片机应用程序的形式使用最多是独立键盘和矩阵键盘。这两种

形式，有自己的优点和缺点的独立键盘硬件电路简单，程序设计非常简单，一般

在硬件电路的设计中使用相对简单的电路，键盘矩阵和独立的键盘存在较大

的差，在硬件电路的第一个地方是远远超过独立的键盘更复杂，和算法要复

杂得多，但它是更加的节省港口资源优势，所以它更适合许多关键电路。

其次就是要注意按键过程中产生的延时。在程序设计中基本使用同一种

方法，即延时多次监测法，其基本原理为：因为尖峰时序存在的时间并不长，

大概也就几个毫秒，而每次操作的时间往往大于几个毫秒，因此当单片机查

看到有按下操作以后，再稍后一些时间后再判断此电平是否持续之前的电平，

如果是确定按钮被按下，否则无效。

根据设计的功能需求，配备了三个按键,分别是“设置”，“减少”，“添加”，

因此，采用独立的键盘。按键的连接图3-7所示。

图3-7按键连接图

本章小结

本章首先对系统设计思路进行了分析，其次又介绍了最小系统电路的设

计。最后详细介绍了温湿度传感器电路和短信模块电路设计，重点介绍了

DHT11传感器时序工作原理，最后介绍了继电器和液晶电路设计。

第4章系统软件设计

该系统采用C语言编程，软件使用KEILC51版本的程序模块化，便于功能

的进一步扩展，模块化还有利于错误的检查和后期的优化。软件系统主要分

为模块设计，下面介绍本次设计的程序设计部分。

4.1系统主程序设计

开机上电之后，单片机会经过一系列的初始化，比如串口初始化、10n

初始化、定时器初始化等等，然后进入主循环，由于单片机是单线程运行的,

所以在主函数中采用一个while循环，当按下按键，即是开启了功能。在循环

函数里面不断检测火温湿度，一旦触发了条件就调用控制函数，执行发生对

应的控制动作，数据发送到指定号码的手机上。主程序流程图如图4-1所示。

图4-1主程序流程图

4.2发送短信程序设计

GSM模块在文本的过程中，需要单片机通过发送对应的命令。本文采用的

是TXT模式，即是短信内容是以字符的形式发送的，不能发送中文。过程中

用到的AT指令有：

AT+CMGF=1设置短信模式为TXT模式

AT+CSCS="GSM"设置成短信模式

AT+CMGS=设置接收短信的目标号码。

发送短信程序程序流程图如图4-2所示。

图4-2发送短信程序流程图

部分程序如下：

voidSet_Text_Mode(void)

unsignedchartemp[50]="AT+CSCA=";

Second_AT_Command(',ATEO',,',OK",3);〃取消回显

Second_AT_Command("AT+CMGF=r,,"OK",3);//TEXT模式

Second_AT_Command("AT+CPMS=\"SM\",\MM\",\MM\"","OK",3);〃所有

操作都在SIM卡中进行｝

4.3温湿度传感器程序设计

温湿度数据采集时，要先对DHT11进行初始化，然后进行写操作，最后

是数据的输出。单个总线的数据传输的形式DHTH,大约4毫秒的每个通信

时间，包括数据部分被分成两个部分，分为整数部分和小数，一个完整的数据

传输是40。DHT11程序流程图如图4-3所示。

图4-3DHT11程序流程图

4.4按键程序设计

关于按键触发，单片机采用轮询的方式去读取按键的I/O引脚的电平，默

认是高电平，当按下按下时，按键的引脚和地连接，变为低电平，为了防止

按键误触发，通常会对按键进行一个消抖操作，有硬件消抖和软件消抖，本

设计采用的是一个软件延时10ms来作为消抖，过了消抖之后继续判断该按键

是否按下，如果按下则执行对应的按键动作。按键程序流程图如图4-4所示。

图4-4按键程序流程图

4.5液晶显示程序设计

LCD前就开始显现，首先要确定的位置，说的应该是显示在什么地方，

比如第1行第5列的位置。在完成坐标定位之后就可以开始显示内容了。

液晶在显示的时候，是一位一位完成的。比如数字“123”，将首先显示

“1”，然后十个“2”，最后是“3”。根据一连串的话说，这是同样的原因，比如

显示“hello”，也是从最开始的字母“h”开始显示，一位一位的完成，直到

显示完字母“。”，才完成一次显示任务。

要显示的是，每次的字符或数字，只是在开头的字符串来完成定位，完

成后的每个节目的字符，LCD会自动跳转到下一个地方，不必重新每个字符

位置。液晶显示程序流程图如下图4-5所示。

图4-5液晶显示程序流程图

voidLcdDisplay(inttemp)//led显示

intzh;〃转换成的温度值

unsignedchardatasf]={0,0,0,0,0};〃定义数组

floattp;

if(temp<0)〃当温度值为负数

(

〃因为读取的温度是实际温度的补码，所以减1,再取反求出原码

temp=temp-l;

temp=-temp;

tp二temp;

temp=tp*0.0625*100+0.5;

)

else

(

tp=temp;

temp=tp*0.0625*100+0.5;

〃留两个小数点就*100,+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型

的时候把小数点

〃后面的数自动去掉，不管是否大于0.5,而+0.5之后大于0.5的就是进1

了，小于0.5的就算加上0.5,还是在小数点后面。

)

)

)

本章小结

本章根据硬件搭建方案思路，按照各个模块子程序调用的思路进行设计,

首先设计了系统总程序流程图。其次给出了部分程序代码，如发送短信程序、

按键程序、温湿度检测程序等。最后设计了液晶显示流程和部分代码进行了

介绍。

第5章系统功能测试

软件和硬件电路都设计完成后，我们需要对软件部分的代码和硬件的电

路连接进行调试。代码部分观察是否出错，电路部分观察电路是否出现一些

故障导致功能不能实现。两部分分别调试后，最后进行整体的集成调试。

5.1软件调试

本次设计调试软件需要对整个电路所有部分一一进行调试，要先将整体

划分为局部，然后对每个小部分进行代码的运行。一般来说我们可以先在仿

真工具上进行模拟调试，可以观察到是否能够实现我们要求的基本功能，如

果能够运行成功的话，再将调试完的各个功能模块的这些程序配合到一起进

行组合调试。但由于本设计存在无线连接两个部分，不能进行仿真调试，所

以在本设计软件调试部分，我在代码部分进行了多次调试运行，看是否出错。

软件具体调试过程：通过KeiluVison4软件分别对子程序、显示子程序分

别运行，采用先分后合的方式进行程序问题检测，经每部分检测后都没有出

现问题就将程序代码一起进行检测，待检测成功后将程序代码烧入单片机中，

最终完成软件部分的设计功能。如在程序检测过程中出现了问题，就应该根

据设计出错部分存在的问题进行修改。一直到程序代码都修改完毕以后，再

将程序送入到软件中进行检测。待所设计显示数据与理想数据一致后，那么

软件设计部分就可以成功实现了。

在对程序代码调试的过程中会出现很多的问题，这时就需要在调试的过

程中要有耐心与恒心。在调试过程中必须保持冷静的头脑，较强的电路分析

能力，最后才能完成对于软件部分的设计。软件部分的成功实现为硬件功能

的实现提供了良好的基础，所以软件调试很重要，一定要在调试的过程中细

心和充满耐心，最终就会实现其功能。

在系统中会遇到一些很普遍的系统问题，而且他们出现的次数会很多，

而这些普遍的错误我们可以使用单步调试这一特定的方法进行解决。有些程

序的错误可以根据提示来查看以及判断错误出现的地方，一旦出现错误，就

可以在提示出现错误的程序位置的坐落于前一个断点，再然后全面加速运行。

如果发现在全速无断点运行时错误，它可以在单步跟踪误差和修改中找到，直

到错误在意义上消失了。根据整个系统的错误屏幕清洁剂的方法，直到结束的

程序可以在全速连续平稳运行，这段代码调试完成。程序经过多次调试和编译，

最后程序测试成功。程序测试结果如图5-1所示。

ildOutput

FDWT-SignatureCreatorVI.1.0.0

PYRIGHTKeil-AnARMCompany,Copyright(C)2014

*SignatureoverRange[32](0x00000000-0x00000018):@0x0

*Processingcompleted,noErrors.

\Jceil_output\blinlcy.axfn-0Error(s),0Warning(s).

ildTimeElapsed:00:00:01

图5-1程序编译图

5.2硬件调试

在进行上述的软件调试之前先要对本设计的电路的整体进行硬件调试。

先对各个元器件本身的问题进行解决，解决之后才能和各个部分的软件程序

相结合起来进行总体的测试，这样就可以把一些简单的问题先进行解决。电

路硬件的调试是