【基于单片机的温湿度控制系统设计与调试13000字】

一、引言 1 1 2 22.单片机的发展 2(三)本文的主要研究内容 3 1 1(二)车间温湿度控制系统总体架构 1 2 2 2 3 34.显示模块的选择 4 5 5(四)温度数据采集电路设计 6 62.温湿度采集电路 7(五)无线通讯电路设计 8(六)降/稳压电路设计 (七)液晶显示电路设计 (八)LED显示电路 (十)按键电路设计 (十一)报警电路 四、温湿度控制系统软件设计 (二)初始化子程序设计 (三)温湿度检测子程序设计 (四)液晶显示子程序设计 (五)串口接收子程序设计 (六)串口发送子程序设计 (七)按键控制子程序设计 (二)系统软件调试 摘要：在日常生活中，温度和湿度始终与我们同在，温度和湿度是由各种各样的因素来衡量的。它将数据处理技术与STC89C52、无线WiFi技术和温度和湿度数据采集技术相结合，可实现快速响应、低功耗、轻松安装和维护无线温湿度监测系统，该系统由单片机控制，其中单片机的移动应用部分主要由温度和湿度传感器、WiFi模块和STC89C52RC处理器组成。它能够收集和处理数据并将处理过的数据发送到移动应用程序连接到WiFi模块，主要是接收和显示能够提供高精度现场数据、快速实时采集和WiFi无线数据传输的数据。本系统中STC89C52RC处理器是系统采集，同时将采集到的数据经STC89C52RC处理，由WiFi模块将数据传输给APP,由完成数据的显示。本设计最终结果经验证，可以达到设计基本要求：能够采集温湿度信息，将其发送到手机APP上，第一章引言随着德国“产业4.0”和中国“智能化制造2025”等概念的引入，标志着制智能城市和智能物流等领域应用物联网技术反映了生活水平和生产水平的提高。第2页共35页(二)国内外研究现状所有国家都在研究不同的传感器技术，并在很早的阶段将其应用于实践中，而温度和湿度传感器在范围和许多应用方面都是所有传感器中的第一个。发展历史有几个阶段：第一，传统的垂直温度和湿度传感器，通过转换电力测量温度和湿度；二是模拟集成温度和湿度控制器/传感器，向集成方向发展；最后，智能温度和湿度传感器无需手动现场干预即可执行步骤。随着现代信息技术的不断发展，传感器在日常生活和工作中发挥着越来越重要的作用，并从模拟信号向数字信号、人工智能集成和网络控制发展。传感器现在能够摆脱人工、实现自动化并实现完全自动化而无需驱动程序，从而大大简化了理解的使用。我国仍然落后于传感器的应用，因为它起步晚，因此在工业化程度、辅助设备和技术方面与发达国家仍有一定差距，但我国传感器技术人员也非常努力，不仅学习国外先进的技2.单片机的发展20世纪70年代，微型和小型计算机的开发取得了成功。最初只推出了四台微型单片机计算机，但自那时以来，它们的发展相当迅速，几乎每三四年就有新一代计算机，更新处理速度加快，功能也有所增强单片机的出现历史不长，发展速度可见8位单片机发射以来，可分为四个阶段：第一阶段是单片机的第一阶段；第二阶段是单片机的研制阶段，提高了单片机的功能；在开发的第三阶段，出现了高性能的8位单片机，最初研制了高性能的16位单片机；第四阶段是目前在各种电子装置中使用的高性能单片机，单片机的研究十分成熟。单片机的发展趋势肯定会提高周边电路的容量、性能、能耗、多样化和功能。温度和湿度的检测和控制是农业温室中第一个也是最普遍的技术，一些发达国家长期以来在农业和畜牧业生产中应用这一技术。随着单片机和传感器技术的发展，温湿度测控技术也得到了极大的发展，其精度和稳定性得到了提高。虽然国内测控技术与国外仍存在一定差距，但许多国家机构继续探索、发展和创新传感器测试设备的研发，差距正在逐步缩小，我相信中国技术在不久的将来一定会成为世界上最好的技术之一。随着社会的发展，温湿度测控技术得到广泛应用，将大大有助于改善人们(三)本文的主要研究内容送；LCD显示模块，显示当前温度和湿度第二章温湿度控制系统总体方案设计(一)车间温湿度控制需求分析需要合理确定多个地点采集点，采集点传感器将采集温度湿度无线传输模块将度调节模块发送，单片机立即通过无线模块向远程温令，启动温度调节装置将当前温度和湿度调整到合理的值，然后关闭电源以避免浪费电力。实时采集温度和湿度，将数据发送到单片机处理，当数据不合理(二)车间温湿度控制系统总体架构第2页共35页电源模块蜂鸣器模块键盘电路第三章温湿度控制系统硬件设计(一)元件选型1.单片机的选择STC89C52单核设备是一款高性能的8位微处理器，现已在毕业生设计中使用，它采用了低成本、成熟的技术，并且使用微处理器、数据存储、存储、串行端口、并行I/O端□、各种功能组件的定时器/计数器是通过专用寄存器进行集中控制的。STC12C5125S是一款增强的单片机51,它具有性能、抗干扰能力、高级技术和硬件资源、外围电路、易于注册、易于编程、更好的应用程序和低成本等多种优点。方案三：STM32单片机下图是ESP8266WIFI模块的引脚图，如图8所示。1UART_RXD,接收；2UART_TXD,发送；3)开机时禁止下拉；3外部Reset信号，低电平复位，高电平工作(默认高);453.3V,模块供电；6默认WIFIStatus:WIFI工作状态指示灯控制信号；工作模式选择：悬空：FlashBoot,工作模式；下拉：UARTDownload,下载模式；7高电平工作；低电平模块供电关掉；8开机上电时必须为高电平，禁止硬件下拉；内部默认已拉高234GPIO1UTXD876图9:无线数据传输电路第11页共35页机上使用不同的工作电压，如图10所示。图10:AMS1117-3.33.3V降/稳压模块的电气装置，可与单片机同时运作，并可提供不同的电压值，例如ESP8266WIFI序列连接端口。单片机的VCC通过降低/调整电压模块提供WIFI模块电源，如图11所示。WIFI模块电源图11:降/稳压模块给WIFI模块供电图压力降/稳定模块示意图见图12。~~+图12:降/稳压模块的原理图电源滤波器是数字电路L1的3.3V电源，L2是用于使用模拟电源电路的3.3v电源，从原来的5V下降/调整电压至3.3v,这对在3.3v中正常工作的设备非常有(七)液晶显示电路设计这种设计使用最常用的液晶显示器LCD1602,如下图4.4所示。LCD1602液晶显示器共有16个引脚，其中第一个和第二个是显示器的正负电极，第15和第16个是显示器的正负电极，第三个通过滑块10K3连接到第一个LCD引脚和和P1.2的LCD输入和输出点；第7到14个显示连接器LCD1602是连接到每台计算机的八个I/o(从P0,7),用于在液晶屏上输入数据，如图13所示。三EE图13:液晶显示电路图(八)LED显示电路的led或文字或数字标记。反向LED电压大于5伏其直流电曲线陡峭，必须在串联电阻中用于控制电绿色太低，并且电路连接如图14所示：1图14:LED电路图(九)电源电路设计自锁开关自锁开关电源座212图15:电源电路设计(十)按键电路设计到单片机上的P2.1端口，另一端连接到电源，另一端连接到计算机上的P2.2引脚，另一端连接到电源，如图16所示：11212121?12图16:按键电路连接图(十一)报警电路设备、电话和计时器。蜂鸣器主要分为两种类型：主动蜂鸣器和被动蜜蜂。鸣人。蜂鸣器由字母“h”或“HA”表示(旧标准由“FM”、“LB”、“JD”等表示)。蜂鸣器还配备了发光二极管。本文使用蜂鸣器进行声音报警显示。2+三图17:声音报警电路(一)主程序设计和湿度数据显示在屏幕上。通过WiFi将数据传输到移动应用程序，并在温度超是否超过设定值是图18:主程序流程图(二)初始化子程序设计首先，在此设计中，它使用计时器0来初始化计时器中断，通过设置TO来触发1毫秒的中断，然后在中断功能中输入初始值，这样每次扫描一个按键，以便立即响应WiFi模块的输入，特别是因为它被设置为工作方式和运行参数，包贴图，如图19所示。开始定时器初始化WiFi初始化显示屏初始化结束图19:初始化子程序流程图该芯片首先设置串行端口的初始化，例如设置BORT速率，然后发送WIFI模然后将无线网络控制命令发送到从串行端口连接的WIFI模块。接收数据。立即由于WIFI模块的传输速率为115200,因此两端的传输速率必须设置为适当的传输速率。如上所示，选择T1(TMOD),输入TH1和TL1的初始值，然后启动T1和T2(TR2)以确定串行端口。如何操作(书面SCON登录)(三)温湿度检测子程序设计在温度和湿度无线监控系统中，DHT11湿度侦测器可透过单一汇流排与单启动。唤醒过程首先将总线拉起18ms,然后增加20us,然后进入湿度检测状态送一个命令，要求读取湿度值，直到单片机收到信号，传感器已准备好输出湿度数据，并开始将具有湿度数据的40位二进制数据发送到单台计算机，因此，湿度检测程序如图20所示：开始总线拉高20us是结束图20:湿度检测子程序流程图(四)液晶显示子程序设计LCD1602显示模型设计为支持8位通信协议，首先初始化LCD1602,然后屏幕显示过程中的所有字符都显示为图21:否上一个字符是否显示完成是图21:液晶显示子程序流程图(五)串口接收子程序设计命令代码中断的数据信号重复存储在相应的2D字段中，这有助于根据命令数据发送规则调用串行端口的主函数，从而中断接收流心，如图22所示。第21页共35页是单片机接收储存器的数据控制单片机动作图22:串口中断接收流程图序列埠中断功能在进入序列埠中断功能后，首先将RI设定为0,因为在单片机上接收储存在序列埠上的资料后，RI会自动变更为1,因此每次序列埠中断时，必须先将RI设定为0,以确定是否接受资料；如果不接受，资料会储存在单片机的记忆体中，等待电脑读取接收到的资料，并继续控制单片机。中断接收，先将RI设置为0,然后在数据传输完(六)串□发送子程序设计单片机通过串行端口向WIFI模块发送命令，该端口控制WIFI模块的行为，以便在发送命令时将移动电话连接到WIFI模块，从而在发送数据时关闭串行端□中断，这样在发送命令时就不会出现串行端口中断的错误，从而允许在MCU串行端□上使用中断功能发送命令图，如图23所示。中断源允许位关闭器发送否一中断源允许位打开是图23:串□发送指令流程图用于向WIFI模块发送命令的串行端□发送命令的流程图首先关闭允许的中用于发送数据的u-0相同，即单片机无法单独发送或接收数据。发送数据之前，输是否完成，RI1是否完成，与传输完成时的参数相同，输入0,以便在数据传输完成后再传输数据，打开允许的中断源位，串□中断从WIFI模块发送的数据的接收。第23页共35页置为0,将数据存储在序列号中，等待传输完成，然后将其设置为0,再打开串(七)按键控制子程序设计钮。系统将切换到“模式1”和“最大温度”状态，然后再次单击“设置”按钮将进入“模式2”和“最小温度”值，并再次单击“设置”按钮将返回到“添加”按钮所连接的单片机上的输入减少。单片机将确定设置此模式的原因。对于模式1,将添加一个最大温度；对于模式2,将添加一个最小温度；对于模式0,不执行任何操作；对于模式0,单击“减”按钮时，系统将确定设置此模式的原因。模式1将最大温度降低一个，模式2将温度限制降低一个，模式0在完程序贴图，如图24所示。否否否图24:按键设置子程序流程图第24页共35页此控制系统由ESP8266WIFI模块和STC89C52RC单片机组成，其设计思想是将WIFI模块连接到路由器，并从终端接收信号，该终端通过串行端□发送到具体步骤分为硬件调试和软件调试，连接到硬件设备后，必须单独调试WIFI模块、单独的计算机、确保每个组件在单独的环境中正常工作，然后将各(一)系统硬件调试电路模块进行排序，并逐步实现系统的整体功能.然后，可以将设备设置为在各个模块之间建立连接，例如，WIFI模块中的工作电压为3.3V,并且必须将其连接到转换器中，才能与WIFI模块正确通信，(1)串行端□esp8266wifi接口连接关闭且处于活动状态，因此CH_PDS接点必须连接到VCC,因为它是单片机和WIFI之间的串行端口，因此需要连接TXD和片机连接到t3dWIFI模块，将TXD连接到单片机的wifi模块，将VCC连接到接GND图25:WIFI模块引脚的连线图(2)STC89C52RC单片机连线max232此外，单片机上的重置和时钟(krystaly)电路用于设置单个芯片的波特率，以与单片机的WIFI有线图形模块的波特率匹配，如图26所示。图26:单片机引脚接线图(3)单片机和WIFI模块的连线连接到单片机后，由于单片机和单片机之间的工作电压不匹配，WIFI模块必须处于运行状态，然后提升其连接至与WIFI模块的成功相关的一个计算机和单片机之间的重要步骤，因此在此设计中添加了降低/回归电压的模块，并将其转换为与单片机和WIFI模块一起使用的级别。使单片机和一个模块同时能够通信单片机和一个WIFI模块之间的连接图像，如图27所示。块⑤机图27:单片机和WIFI模块的连线图(二)系统软件调试步调试各个模块的子模块，然后组合各个模块的子模块，最后完成系统调试.此专案的除错程序是在单片机直接透过串列和电脑进行通讯和控制之后，由于此设计中的WIFIES8266仅需要输入AT命令来调试配置，因对计算机上的WIFIES8266进行调试的主要目的是将指令从计算机通过调试WIFI模块所需的调试程序是sscom4.2Beta版。此软件用于连接WIFI模块与计算机之间的通信，提供WIFI模块与计算机之间的通信，并显示WIFI模块发送到软件界面中计算机的数据，这是sscom4.2beta版软件接口，如图28打开文件文件名二发送文件停止保存窗口清除窗口帮助一扩展波特率115200-停止位1关闭串口图28:sscom4.2测试版的软件操作界面步骤2:然后传送WIFI模组的AT指令(请参阅附录2:AT指令),请小心传送AT+CWJAP=<SSID>,<password>//加入如AT+CWJAP=“KEN”,”20142014”/开启SERVER服务，通道号为8080。步骤3:接下来，将行动电话连接至使用WIFI模组建立的伺服器，并传送会显示WIFI模组透过序列埠传送的行动电话讯息，开启成功的WIFI模组对应，如图29所示。图29:WIFI开启SERVER服务(2)单片机的调试入单片机，并简单地完成单片机的操作，它使用单片机模拟WIFI模块控制单片机与单片机之间的图形界面，如图30所示。第28页共35页十六进制显示自动发送(周期改变后重选)啸峰图30:单片机和电脑之间通信的操作界面图单片机调试步骤：步骤1:此步骤主要是为了让的电脑能够透过序列连接埠控制单片机，以便透过序列连接埠撷取单片机的讯号，并可选择在预先建置的单片机程式中执行指令动作。步骤2:使用序列连接埠除错工具输入控制资讯，并透过序列连接埠将控制资讯传送至电脑，如图所示。如果计算机和单片机收到信息，则计算机的串口和单片机将调试通信器。(3)测试单片机和WIFI模块过去，WIFI模组和单片机都可以与电脑进行通讯，因为双方都在电脑和电脑之间实施控制机制。若要在WIFI模组和单片机之间进行通讯，必须将单片机连接到WIFI模组，并从单片机和WIFI模组传输资料，才能控制MCU。单核计算机保存程序以发送和接收程序并控制引擎，然后启动WIFI模块和MCU,单核计算机向WIFI模块发送AT命令以创建一系列指令，如移动电话服务器，然后将信息发送到通过串行端口发送到单台计算机的WIFI模块。第29页共35页本项目的成果是一个远程温湿度监控系统，可执行温度和湿度测试、液晶屏显示和WiFi数据传输、键盘设置和温度和湿度控制，该系统利用单片机技术、传感器技术、数字电子设备和液晶显示器等科学知识，在单台计算机上系统地描述了系统软件C语言的组成和硬件设计：(1)将传感器技术应用于单片机控制系统，可以收集和读取环境温度和湿度的数据；(2)利用液晶屏技术完成环境温度、湿度和图形电路的设计；(3)外接继电器模块，当超过设定的温度和湿度时自动调整电杆；(4)为整个系统设计、开发、管理和维护功能齐全的硬件和软件；由于单片机经济实惠且易于开发，因此在工业控制、农业自动化和家电智能等领域中占有主导地位，本文介绍了该系统的设计，该系统在设计过程中还存在诸多缺陷，尤其是在节能、稳定性更高等方面，具有良好的可扩展性，例如设备测量不仅可以在本地显示，还可以通过单片机的串口和RS-485总线显示，将收集到的数据发送到控制