摘要
本设计基于CC2430无线片上系统为核心部件，用时域反射型（TDR）抗腐蚀土壤湿度传感器采集湿度数据，以DS18B20采集土壤温度，同时根据农业生产的需要附加SHT11温湿度模块采集空气温湿度值，使用OLED屏显示测得数据，并用AT24C08存储数据。本设计是土壤温湿度环境无线监测网络系统的初步设计，目的在于实现终端设备的功能，后待开发建立在IEEE 802.15.4的 ZigBee无线传感网络的最优建网方案。
本文将以单片机为核心设计了系统结构图、程序指令、流程图等等，在保留了原始土壤温湿度控制系统的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以控制方便，灵活，只要改变输入单片机的控制程序，便可以控制土壤温湿度系统，方便，简洁。
关键词单片机控制系统可靠性系统
Abstract
It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in CC2430environments to protect the personal DS18B20safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is AT24C08 mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the ZigBee movement of grabbing.
carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety.
Keywords Singlechip microcomputer Forging machine
目录
1绪论 (1)
1.1课题的研究背景和历史意义 (1)
1.2系统功能概述 (2)
2 控制系统硬件设计 (5)
2.1单片机的作用和功能 (6)
2.2单片机的应用场合 (7)
3 硬件系统的设计 (7)
3.1各组成硬件概述 (9)
3.2无线传输核心技术 (10)
3.3 系统框图 (10)
3.4 网络系统框图 (11)
3.5 终端设备系统框图 (12)
4 终端设备方案选择 (14)
4.1数据采集 (15)
4.2数据显示...................................... 错误！未定义书签。 4.3数据存储...................................... 错误！未定义书签。
4.4按键控制...................................... 错误！未定义书签。
5 系统软件的设计 (22)
5.1系统软件总体设计 (23)
5.2各功能模块软件程序设计 (24)
5.3 程序清单...................................... 错误！未定义书签。结论. (25)
致谢 (26)
参考文献 (27)
1 绪论
1.1 课题的研究背景和历史意义
单片机作为控制系统的核心部分，由于单片机体积小，使用方便的特点，被应用在智能仪器上，再结合其他的传感器之类的，可以实现对温度、湿度等精密量的测量，功能十分的强大。同样由于单片机的体积小、环境适应能力强和使用方便等方面的优点，单片机也被普遍应用于工业控制上，比如多种多样的通讯系统以及机器人等方面。此外，由于单片机的适应能力很强，所以在我们常用的手机、电脑等物品上应用十分广泛。还有，医院的医疗设备如呼吸机等也有单片机的广泛应用。还有就是汽车系统、物流系统、电力系统、通讯系统等都广泛应用单片机。
现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。
人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。
产品的智能化与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。
总结以往在土壤湿度采集过程中的经验可知，虽然测量的精确性可以保证，但是方便性与精确性却很难同时达到，便捷的手持设备可以方便采集到接近的数据，但不够精确又不耐腐蚀，使用寿命短，配合电子计算机的大型设备又不能随身携带。更为困难的是在大面积的土地中是不可能人工采集方法获得数据的，我们无法安排足够的人力每天多次测量大面积的土地，所测得的数据也不便于统计
分析。因此无线传感网络的建设势在必得。
1.2 系统功能概述
本次设计中网络架设及终端设备的远程控制将不做为重点研究内容，主要完成终端设备的数据采集、显示、发送与存储工作，实现无线传感网络的底层设计。整体设计是将TDR土壤湿度传感器获得湿度数据、DS18B20采集的土壤温度数据利以及SHT11获得的空气温湿度数据通过CC2430无线单片机发送出去，并可以根据需要将数据显示在OLED显示屏上，通过导航按键可以方便设定采集数据的时间间隔、采集数据的类型（便于统计分析）、系统时间等信息。使用AT24C08串行EEPROM将数据同步存储在设备终端，即便网络出现故障或者设备中断，所测得数据依然安全保存。
2 控制系统硬件设计
2.1 单片机的作用和功能
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6.在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。
在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
2.2 单片机的应用场合
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
3 硬件系统的设计
3.1各组成硬件概述
TDR土壤湿度传感器的使用是十分不便的，我们并不知道它的输出与采样的对应关系，使用的传感器来自于计算机平台上的传感器，它使用计算机串口，通
过软件实现数据的分析，最终得到湿度数据。我们的工作就是需要从它的原有计算机平台中取出对应关系，然后才能够将传感器通过终端设备独立使用，告别计算机。这部分也是设计的难点。设计中选择了从计算机平台中“偷取数据”的办法实现获得采样与输出的对应关系。即在计算机平台工作时将传感器送出的数据定时窃取一个存入终端设备中，持续重复数次，然后按时间与计算机平台中丢失的数据的相邻两个数据的平均值对比，这样就可以获得输出与采样的对应关系。这种方法简便有效（只需要安装一个程控继电器即可），误差较低。
根据需要，完整的终端设备包括中心控制与数据收发、数据采集、数据显示、数据存储及按键五个部分。
中心控制单元主要是CC2430无线片上系统，强大的功能优势足以满足系统的全部需求。数据收发部分利用CC2430自身的功能，通过2.4G天线、晶体振荡器及简单外围电路即可实现。
数据采集部分包括三个大部分：
TDR土壤湿度传感器和模数转换：使用耐腐蚀TDR土壤湿度传感器和MAX1301高速率A/D转换搭建完成，可以将数据以数字信号的方式通过SPI总线模式送入中心控制单元。
DS18B20温度采集模块采集土壤温度，由于DS18B20是单总线模式，所以使用还是相当的方便。
SHT11空气温湿度采集模块。数字信号直接输出，以I2C总线模式传送数据应用方便。
数据显示部分通过OLED屏幕（冷光屏）显示数据。OLED屏是利用有机发光材料受激辐射发光原理，因此无需背光、亮度高、功耗低，最符合系统需要。数据存储部分使用的AT24C08支持I2C 总线数据传送协议。I2C 总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器，任何从总线接收数据的器件为接收器，存储能力为8k，在不影响使用的情况下减小了设计成本。
按键采用了上、下、左、右四个方向键和确认、取消两个功能键作。四个方向键采用 ADC 采样输入，两个功能键直接读取端口电平。节约了CC2430的端口充分利用了内部的剩余资源（内部ADC）。
3.2无线传输核心技术
ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。ZigBee过去又称为“HomeRF Lite”、
“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术，目前统一称为ZigBee技术。[1] ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。ZigBee 采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格； ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层。ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。
鉴于ZigBee技术的诸多优势，本次设计将采用这一组网方式，硬件设备采用德州仪器生产的无线单片机CC2430为核心部件，它是世界上首个真正的单芯片ZigBee解决方案，是世界上第一个真正意义上的SoC-ZigBee一站式产品，具有芯片可编程闪存以及通过认证的ZigBee TM协议栈，它们都集成在一个硅片内，方便日后的网络建设。
3.3 系统框图
系统框图是反映单片机系统各个组成部分与主控程序关系逻辑的图，单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
3.4 网络系统框图
本系统的总体网络框图如图2-1所示，从图中可以看出，该总体网络系统框图分别如下图清单所示：
Zigbee路由节点
Zigbee终端节点
Zigbee中继节点
土壤温度采集模块
土壤湿度采集模块
PC检测
空气温湿度采集模块
无线传输
有线传输
3.5 终端设备系统框图
本系统的终端设备框图如图2-2所示，这部分内容将作为本次设计重点研究。
4 终端设备方案选择
终端设备方案的选择主要包括以下几个方面：
1）负压计土壤湿度监测系统
负压计，又称张力计，以测量土壤负压(张力)来显示土壤水分状况。负压计瓷头埋设于土壤中某一高程后，负压计内部的水分通过瓷头上的微孔同土壤水分进行交换，使内外水势渐趋平衡，仪器上所指示的负压值即代表土壤水势，可以直接反映土壤水分能为植物吸收利用的程度，同时又可换算为土壤含水率。负压计结构简单，易于制造，因此使用较为广泛。但是负压计易受环境温度的影响，仪器稳定性较差。此外，负压计具有滞后性，往往不能及时反映土壤水分状况，在土壤干燥过程中尤为显著。
2）中子土壤湿度计
中子土壤湿度计以测量快中子与土壤水分中氢原子碰撞而转化为慢中子的数量来感知土壤水分状况。土孔上下移动即可测定不同高程点的土壤含水量。目前主要采用手工方法测量，也可以改造为自动化或半自动化监测仪，从田间监测室监测，以防止或减少中子对人体的辐射。
3）γ透射仪
γ透射仪利用γ射线透射土壤后的衰减程度来测定土壤水分状况。此种装置在实验室内应用效果较好，可进行土壤水分自动化和半自动化监测。
4）时域反射仪
时域反射仪(TDR仪)，利用时域反射原理定点测量某一土层内的土壤水分情况。此仪器有较好的测量效果，是目前较先进的土壤湿度仪，便于实现自动化监测，但价格较为昂贵。
5）电阻/电容式土壤湿度监测系统
电阻/电容式土壤湿度监测系统包括电阻式土壤湿度监测系统和电容式土壤湿度监测系统，它们分别以电阻式土壤湿度传感器和电容式土壤湿度传感器为基础。
电阻式土壤湿度传感器，用装有电极的感湿材料做成传感器的感湿元件(探头)，感湿材料常为石膏、陶瓷、尼龙丝绕块等。将感湿元件埋设在土壤中某一定点上，使其同土壤保持紧密接触，以便感湿元件的水分与土壤水分达到平衡，
由于感湿元件的电阻值与其含水量具有一定关系，测量感湿元件的电阻值可以得到感湿元件的湿度，从而间接求得土壤湿度。感湿元件在同土壤进行水分交换的同时，也常具有溶质交换，特别是由于元件埋设时间较长以后，元件中常有溶质积累，从而影响到水分测定的精度。此外，由于感湿元件具有一定的滞后作用，往往不能及时反映土壤水分现状。
电容法测定土壤湿度是根据土壤介电常数随土壤湿度变化的原理来进行的。它同电阻法相比，受土壤盐分的影响较小。
考虑上述多种湿度采集方法的优势，我们决定采用时域反射仪，它设计灵活、便于自动控制，更符合设计要求。
在对湿度传感器的应用方面我们考虑了以下两种方案：
方案一：使用12V、电源供电的传感器，得到的模拟信号为0~12V，而我们的控制单元CC2430电压范围是2~3.3V这样在模拟与数字信号转换方面就产生了困难要么使用信号压缩的方法将其转换为3.3V的模拟信号后再进行A/D转换，但是这样将会导致数据误差大。如果先进行A/D转换再进行数字信号的电压转换，这样又增加了设计的复杂性。本身传感器的12V电压也不利于功耗降低，对整体的网络设计不利。
方案二：使用一种低电压的土壤湿度传感器自身工作电压为5V，输出数据为标准的传感器数据：4~20mA电流。在A/D转换方面，我们采用美信公司生产的MAX1301A芯片，它能完好的将电流转换为数字信号，并且可以直接和
+2.7V~+5.25V设备相连接，这样与CC2430就可以方便的结合，再加上MAX1301A 具有完全关闭模式，这样就可以配合CC2430的休眠模式实现网络与终端的同时休眠模式，可以将功耗降至最低。
方案二的优势使我们觉得设计变得方便，无疑的采用了这个方案。
4.1数据采集
（1）土壤湿度采集：数据采集包括传感器和模数转换两大部分，使用耐腐蚀土壤湿度专用传感器和MAX1301高速率ADC搭建完成，可以将数据以数字信号的方式通过SPI总线模式送入中心控制单元。
① dr的工作原理
水分是决定土壤的介电常数的主要因素。tdr土壤水分传感器测量土壤的介电常
数，直接稳定地测量各种土壤的真实水分含量。传感器的信号输出可以用来直接控制灌溉。 tdr可测量土壤水分的体积百分比，与土壤的本身的机理无关。
②特点
高稳定性；
安装维护操作简便；
有效测量长度超过45cm，增加了精确度；
测量不受土壤类型影响；
支撑的材料为环氧树脂，强度和寿命得到保证。
③远程操作
tdr土壤水分传感器与数采，远距离传输设备可以构成遥测系统。例如：土壤干燥时，警告信号可以自动响起来提醒人们应该灌溉的时间到了。自动控制系统能开关水泵和阀门等。配合一些附加的传感器，可能可以计算出土壤水分蒸发量和农作物所需的水分参数。3个灌溉表技术(蒸发量，作物水胁迫指数cwsi和土壤水分)的综合应用可以提供农作物适宜生长的最大的保证。
④规格
电源要求：5vdc+20%@40ma
输出：0～1ma，可选4～20ma或0～2.5v
全部尺寸：直径：19mm；长度： 635mm
预热时间：1秒
⑤可选项：
4～20ma输出
0～2.5v输出
⑥安装：
传感器测量土壤的有效部分为18英寸长，靠近电缆的9英寸和顶部的0.5英寸区域。不包括在测量区域内。测量有效区域必须与土壤紧密并可以被放置在任何的方向和深度。对于比较深的农作物，例如果树，它通常垂直的放置。对于垂直安装，挖一个0.5英寸足够深的洞把传感器放下到所要测量的区域。用0.5英寸的土壤采样器可以很方便的挖出这个洞。传感器必须与土壤紧密的接触。确保土壤填满传感器，用一个直径0.5英寸的棒深入到土壤中，棒与传感器的距离大
约为3英寸，与传感器同样的深度。确保棒与传感器保持平行并避免碰到损坏传感器。移动棒到相反的方向，距离同样为3英寸的位置，然后重复这个过程在先前2洞的90度方向。
在上部填上泥土来阻止水进入顶部。一个可选的方法是把事先用当地土壤所做的泥浆沿着传感器注入孔中，然后插入传感器。这些泥浆将填满传感器与土壤之间的间隙。水平传感器将安装在沟中，然后填土埋好。注意：不要把传感器安装在太阳直接照射的地方
传感器使用时使用光耦控制启动，输出选择4~20mA电流方式， MAX1301可以与其完美的结合。
4.2 数据显示
有机电致发光显示(OLED)技术是下一代最有竞争力的平板显示技术。目前, OLED的研究重点是提高器件的稳定性、发光效率和高质量动态显示的驱动技术以达到实用化的要求。本设计采用OLED显示屏原因是其功耗低、亮度高、尺寸小等优点。
OLED模块与CC2430相连接采用I2C总线模式。便于后期软件实现和硬件扩展（节约主控模块CC2430的I/O端口）。应用框图入图2-30所示，具体连接方法见附录一中的原理图。
本次设计采用的OLED简介：
颜色：蓝色
像素数：128*64
驱动IC：SSD1303
对比度：500：1
视角：160度
电压：2.7-3.3v
工作电流：10uA（典型值）
工作温度：-20～70℃
4.3 数据存储
AT24C系列新品是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM[14]。EEPROM 意为电可改写及可编程只读存储器，共有11种型号。本设计中采用的ATC24C08，
存储容量为0.5K。虽然很小，但已经足够我们使用，这也是考虑设计成本。主要的引脚及封装形式在图2-31中已经给出，功能见表2-12。我们可以的到应用中的连接配置：A0、A1、A2以及GND均与电路中的地相连接，VCC接电源（我们使用3.3V的电源即可），WP接地，SCL、SDA分别于单片机的INT0和INT1连接，在CC2430中我们可以使用普通I/O口虚拟INT0和INT1（SCL、SDA需要经过10K 电阻与电源向连接来稳定）。这样芯片的地址为0。详细连接参看附录。图2-32给出了AT24C08的写时序。其中主控制电路图如下图所示：
4.4 按键控制
设计中提供了上、下、左、右四个方向键和确认、取消两个功能键作为用户输入设备。四个方向键采用 ADC 采样输入，功能键直接读取端口电平。
5 系统软件的设计
5.1系统软件总体设计
本系统是以C语言来进行软件设计，目的是为了便于日后扩展网络部分（ZigBee协议栈），软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。整体设计采用菜单的方式。可以设
置相应的功能。配合按键实现完善的功能和简洁的人机对话方式。
5.2各功能模块软件程序设计
模块化的程序包括数据采集、收发、存储、显示、时钟及主程序几个部分。
其中使用的串行通信包含了三种总线模式：DS18B20为单总线模式，OLED显示、SHT11使用的是I2C总线模式，MAX1301使用的是SPI总线模式。
数据采集：土壤湿度采集主要是配置ADC的工作，通过设置的SPI总线模式完成数据的采集工作。这里面还包含定时器设置，我们要定时开启ADC和传感器（通过继电器控制）采集数据。其中的对应关系需要与计算机平台配合使用。当获得数据对应关系后，加入到程序中，通过查表显示最终的湿度数据。土壤温度部分利用单总线模式与CC2430通信，温度与数据对应参看表3-1。SHT11用I2C总线与CC2430通信。
表3-1 温度-数据关系
Table 3-1 Temperature Ture/Data Relationship
TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT (Binary) DIGITAL OUTPUT (Hex)
+125°C 0000 0111 1101 0000 07D0h
+85°C* 0000 0101 0101 0000 0550h
+25.0625°C 0000 0001 1001 0001 0191h
+10.125°C 0000 0000 1010 0010 00A2h
+0.5°C 0000 0000 0000 1000 0008h
0°C 0000 0000 0000 0000 0000h
-0.5°C 1111 1111 1111 1000 FFF8h
-10.125°C 1111 1111 0101 1110 FF5Eh
-25.0625°C 1111 1110 0110 1111 FE6Fh
-55°C 1111 1100 1001 0000 FC90h
数据收发：配置CC2430发送缓冲区。把要发送的数据移入缓冲区；接受数据存储后直接转移至显示缓冲区，因为我们不重点研究数据的收发所以不细致的研究接收方法。
数据存储：用C语言描述I2C总线，将采集的数据存储至AT24C08中，同时要通过DMA直接存储在CC2430的片内ROM中作为备份。
数据显示：用I2C串行模式配置OLED屏，包括开启和亮度调整等。
时钟：包含年月日信息，可以手动调整，目的是随同数据一起存储发送。
主程序：包含按键扫描内容，将各个模块连接起来，主要表现为调用子程序。
其中，系统程序流程图如下图所示：
其中，SPi程序流程图如下图所示：
5.3 程序清单
//DS1820 C51 子程序
//这里以11.0592M晶体为例，不同的晶体速度可能需要调整延时的时间//sbit DQ =P2^1;//根据实际情况定义端口
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned int word;
//延时
void delay(word useconds)
{
for(;useconds>0;useconds--);
}
//复位
byte ow_reset(void)
{
byte presence;
DQ = 0; //pull DQ line low
delay(29); // leave it low for 480us
DQ = 1; // allow line to return high
delay(3); // wait for presence
presence = DQ; // get presence signal
delay(25); // wait for end of timeslot
return(presence); // presence signal returned
} // 0=presence, 1 = no part
//从1-wire 总线上读取一个字节
byte read_byte(void)
{
byte i;
byte value = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
value>>=1;
DQ = 0; // pull DQ low to start timeslot
DQ = 1; // then return high
delay(1); //for (i=0; i<3; i++);
if(DQ)value|=0x80;
delay(6); // wait for rest of timeslot
}
return(value);
}
//向1-WIRE 总线上写一个字节
void write_byte(char val)
{
byte i;
for (i=8; i>0; i--) // writes byte, one bit at a time {
DQ = 0; // pull DQ low to start timeslot
DQ = val&0x01;
delay(5); // hold value for remainder of timeslot DQ = 1;
val=val/2;
}
delay(5);
}
//读取温度
char Read_Temperature(void)
{
union{
byte c[2];
int x;
}temp;
ow_reset();
write_byte(0xCC); // Skip ROM
write_byte(0xBE); // Read Scratch Pad temp.c[1]=read_byte();
temp.c[0]=read_byte();
ow_reset();
write_byte(0xCC); //Skip ROM
write_byte(0x44); // Start Conversion
return temp.x/2;
模拟SPI同步收发程序.
#include
#include
#include
#include
//SPI接口
sbit cs = P2^3;
sbit sclk = P2^4;
sbit din = P2^2;
sbit dout = P2^1;
sbit ACC7=ACC^7;
unsigned char da1;
void LCD_Init();
void COM_Init();//测试用
void delay(t);//延时函数
unsigned char SPI_InOut(unsigned char input);
理工类大学本科毕业设计论文 基于单片机的温湿度控制系统 目录 摘要 (2) 1、绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2立题的目的和意义 (2) 1.3植被栽培技术 (2) 温室环境的调节 (3) 1.4本系统主要研究内容 (3) 2 、系统总体分析与设计 (3) 2.1系统功能及系统的组成和工作原理 (3) 2.1.1.总体方案 (3) 2.1.2. 实施措施 (3) 2.1.3.硬件系统设计 (4) 主机与主要部件的选择： (4) 2.2温湿度采样与控制系统 (4) 2.2.1.温湿度采样系统 (5) 2.2.2.温湿度控制系统 (5) 2.3键盘显示系统 (5) 2.4报警系统 (7) 2.5硬件电路设计 (7) 2.5.1. 系统硬件配置 (7) 2.5.2. 主要组件简介 (7) 3 软件系统设计 (10) 3.1系统初始化模块 (10) 3.2键盘显示模块 (11) 3.3采样转换模块 (11) 3.4温湿度控制模块 (12) 3.5报警模块 (13) 4 硬件调试方案 (14) 4.1硬件电路的调试 (14) 4.2功能模块的调试方案 (15) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16) 附录： (18)
基于单片机的温湿度控制系统设计 摘要 本文利用8051单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段，在本系统中采用温度优先模式，循环处理。 关键字：89C51 8729键盘显示 LCD显示 ADC0809 1、绪论 1.1 课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.2 立题的目的和意义 8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。 1.3 植被栽培技术 植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施[1]。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄
基于单片机的温湿度计的设计
单片机课程设计 项目名称基于单片机的湿度显示器设计 专业班级通信092 学生姓名 指导教师 2012年12月12日
摘要 温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。准确测量温湿度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此，研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。 随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们的工作、生活、科研等各个领域。已经成为一种比较成熟的技术。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便等优点，目前已经渗透到我们工作和生活的方方面面。 本论文介绍了一种以AT89C51为主要控制器件，以DHT11为数字温度传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。 关键词：温湿度传感器； LCD1602； AT89C51； DHT1 1；
Abstract Temperature and humidity are the two most basic environmental parameters, people's life is closely related with the temperature and humidity. In daily life, industry, medicine, environmental protection, chemical industry, petroleum and other fields, we often need to environment temperature and humidity measurement and control. Accurate measuring temperature and humidity in biological pharmacy, food processing, paper making industries is very important. Therefore, the study of the temperature and humidity measurement method and equipment has important significance. With the continuous development of science and technology, microcontroller technology has spread to our work, life, scientific research, and other fields. Has become a more mature technology. Due to the high level of integration SCM, strong function, high reliability, small volume, low power consumption, easy to use, etc., and has penetrated into our work and all aspects of life. This paper introduces a kind of AT89C51 as the main control device, in order to DHT11 digital temperature sensor for new digital temperature and humidity meter. This design mainly includes hardware circuit design and software design. Keywords:Temperature and humidity sensor; LCD1602; AT89C51; DHT1 1;
天成药业有限公司 药品储存温湿度自动监测系统 建设服务方案 北京龙鼎金陆测控技术有限公司
一、北京龙鼎金陆简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司坐落于国家级经济技术开发区－北京经济技术开发区，也称亦庄开发区，是国家计量院高级工程师及地方传感器协会副会长联合成立的一家集科、工、贸为一体的现代化高科技企业。 公司从成立伊始一直脚踏实地的努力为国人创造“质好而不贵”的国货精品，打造以自主创新为龙鼎企业特色的产业价值链，塑造龙鼎金陆LD的这一民族品牌，并一定坚信会成为振兴民族传感器事业及工业自动化控制系统的一面旗帜来迎接国际化的 挑战。 近年来，公司又荟萃了环材料学、力学等多种学科的精良人材，不但吸取了日本株式会社共和电业、美国KULITE公司的箔式传感器、扩散硅传感器的制造技术，而且凭借雄厚的技术、科技开发力量及精湛的生产工艺水平，研制、开发、制造上百种称重测力传感器、压力变送器、智能仪表及计算机控制系统。广泛应用于船舶、汽车制造、内燃机、电机、冶金、化工、食品、医疗、航空航天、各大科研所、院校、交通、能源、机械制造、建材等领域。 公司全体员工以热情周到的售前和售后服务，深得用户的好评和信赖。北京龙鼎金陆测控技术有限公司全体员工热忱欢迎各界人士的光临与指导，同时也希望各界人士对我司做深入的监督，以便我们随时的纠正我们的不足，力争向您提供更优质的产品和服务。 以良好的信誉、周到的服务、可靠的质量铸造国货精品是我们一贯的宗旨 以创新技术、优化管理和齐心协力提升品质来嬴取客户信赖是我们的根本 二、我们的优势 北京龙鼎金陆作为一家药品储运温湿度监测系统研发、建设的高新技术企业，为各类涉药企业提供稳定、高效的温湿度监测设备及系统解决方案。 服务专业专注 公司深入研究药品产业政策及行业管理特点，专注服务于药品监管部门与药品相关企业。 公司建立了具备行业资格准入要求的人员队伍，温湿度监管平台及温湿度监
蔬菜大棚温湿度测控系统设计 摘要 温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。 对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。 关键词：大棚，温度，湿度，传感器
The Design of Greenhouse Temperature and Humidity Control System ABSTRACT Greenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. The thesis is about an intelligent system designed for controlling the temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also it can be controlled. And it has much of value to apply and popularize in other fields. KEY WORDS:Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor
基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application. Keywords: STC single chip computer，Pt1000temperature sensor，platinum thermistor’s resistance，Newton Iteration Method 0 引言 精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高，而温度控制的核心正是温度测量。 目前在国内，应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。 (1) 热电偶的温度测量范围较广，结构简单，但是它的电动势小，灵敏度较差，误差较大，实际使用时必须加冷端补偿，使用不方便。 (2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器，具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点，适于远距离测量和传输。但由于价格相对较为昂贵，在国内测温领域的应用还不是很广泛。 (3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点，但其阻值与温度变化成非线性关系，在测量精度较高的场合必须进行非线性处理，给计算带来不便，此外元件的稳定性以及互换性较差，从而使它的应用范围较小。 （4）铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。虽然它 的价格相对于热敏电阻要高一些，但它的综合性能指标确是最好的。而且它在0~200°C范
上海交通大学 温度湿度监控系统仿真设计 研究报告 设计题目：基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计学院：电子信息与电气工程学院 姓名： 2019年5月24日
设计任务书 题目基于SHT11的温度湿度监控系统Proteus仿真设计 一、设计的目的 1.将理论知识运用于实践当中,掌握模拟电路设计的基本方法、基本步骤以及基本要求。在实践中了解电子器件的功能与作用。 2.学会温湿度监测系统的设计方法，完成要求的性能和指标 3.锻炼、提高在电子设计中发现问题、分析问题、解决问题的能力。 二、设计的内容及要求 1.设计一套基于51单片机的温湿度Proteus仿真监控系统； 2.采用高精度SHT11温湿度传感器模块； 3.LCD液晶实时显示当前环境温度、湿度值； 4.设计报警单元，实现系统对超限温湿度监控报警； 5.设计输入单元，可对系统正常温湿度范围进行调节； 6.仿真系统能够可靠、稳定地运行； 三、指导教师评语 四、成绩 指导教师(签章) 年月日
摘要 在日常生活中，温度、湿度是两种最基本的环境参数，是与人类的生活、工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到的，必须精确测量和不可忽略的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度，从空间、海洋到家用电器，每个技术领域都离不开温度、湿度的测量与监控。 SHT11是基于CMOSens技术的新型智能温湿度传感器，它将温度湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、二线串行接口全部集成于一个芯片内，融合了CMOS 芯片技术与传感器技术，使传感器具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等特点。 温湿度监控系统的软件部分是以Keil为开发平台，C语言为软件系统的开发语言,同时采用模块化编程。具体分为以下几个部分：主控制、温湿度采集程序、温湿度数据处理程序、LCD显示程序、按键设置程序和LED，蜂鸣器报警程序。 系统通过SHT11温湿度传感器感应周围的环境的温度和湿度，通过单片机对采集到的数据进行读取处理，经过LCD1602显示模块实时显示温湿度数据，同时可以通过按键模块对温湿度报警上、下限值进行设定。当SHT11读取的温湿度值不再设定范围内时，报警模块LED灯指示故障信息，同时蜂鸣器报警；当温湿度读取数据正常后，LED灯熄灭，蜂鸣器关闭。 关键词: 51单片机；SHT11传感器；温湿度监控；Keil；C语言
基于单片机的温湿度控制系统 目录 摘要 (2) 1、绪论 (2) 1.1课题背景 (2) 1.2立题的目的和意义 (2) 1.3植被栽培技术 (2) 温室环境的调节 (3) 1.4本系统主要研究内容 (3) 2 、系统总体分析与设计 (3) 2.1系统功能及系统的组成和工作原理 (3) 2.1.1.总体方案 (3) 2.1.2. 实施措施 (3) 2.1.3.硬件系统设计 (4) 主机与主要部件的选择： (4) 2.2温湿度采样与控制系统 (4) 2.2.1.温湿度采样系统 (5) 2.2.2.温湿度控制系统 (5) 2.3键盘显示系统 (5) 2.4报警系统 (7) 2.5硬件电路设计 (7) 2.5.1. 系统硬件配置 (7) 2.5.2. 主要组件简介 (7) 3 软件系统设计 (10) 3.1系统初始化模块 (10) 3.2键盘显示模块 (11) 3.3采样转换模块 (11) 3.4温湿度控制模块 (12) 3.5报警模块 (13) 4 硬件调试方案 (14) 4.1硬件电路的调试 (14) 4.2功能模块的调试方案 (15) 结论 (15) 致谢 (16) 参考文献 (16) 附录： (18)
基于单片机的温湿度控制系统设计 摘要 本文利用8051单片机设计一个温室的温湿度控制系统，对给定的温湿度进行控制并实时显示，其中温湿度信号各有四路，系统采用一定的算法对信号处理以确定采取某种控制手段，在本系统中采用温度优先模式，循环处理。 关键字：89C51 8729键盘显示 LCD显示 ADC0809 1、绪论 1.1 课题背景 改革开放以来，人们对生活质量要求显著提高，对美丽的植被和花卉的需求量也急剧上升，这对以种植植被为生计的园林工人是一个机遇，同时也对传统的手工植被种植是一个挑战，而基于单片机的温湿度控制系统对解决这些问题有着非常重大的意义。 前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。 1.2 立题的目的和意义 8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性价比高。 使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被的生长提供了更加适宜的环境。 1.3 植被栽培技术 植被“设施栽培”，即“保护地栽培”。它是指在某种类型的保护设施内（如阳畦、温室、大棚等），人为地创造适宜植被生长发育的最佳环境条件，在不同季节内，尤其是不利于植被生长的季节内进行植被栽培的一种措施[1]。设施栽培是人类利用自然、改造自然的一种创造。由于设施内的条件是可以人为控制的，使得植被调节的周年生产得以实现。玻璃温室和塑料薄
温室大棚温湿度测控系统设计 [摘要]随着计算机应用技术的发展，用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在塑料大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。这对于农作物的生长发育有非常大的促进作用，它可以避免因为外面气候的剧烈变化对农作物造成的伤害，而使农作物能够在一个最适合它的温度、湿度的环境中生长发育，从而可以促进作物健康生长，抑制微生物的危害，提高产量，增加经济效益。本设计由AT89S52单片机，温度检测电路，湿度检测电路，控制系统，报警电路，采用LCD12864作为显示电路组成；温度检测和湿度检测采用DHT90温湿度传感器采集信息，将其采集到的数字信号传入AT89S52单片机，单片机通过比较输入温度与设定温度来控制风扇或电炉驱动电路，当棚内温度在设定范围内时，单片机不对风扇或电炉发出动作，实现了对大棚里植物生长温度及土壤和空气湿度的检测、监控，并能对超过正常温度、湿度范围的状况进行实时处理，使大棚环境得到了良好的控制。 该设计还具有对温度和湿度的显示功能，对大棚内环境温度和湿度的预设功能。 [关键词]温度检测、湿度检测、控制系统、报警系统
Design in Greenhouse Temperature and Humidity Monitoring System XX Tutor: xxx Abstract: With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, including the plastic canopy temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. This crop growth and development of a very large role in promoting, it could avoid severe climate change outside the damage to crops, Er Shi crops it can be one of the most suitable temperature and humidity of the environment, growth and development, which can promote healthy crop growth, inhibition of microbial hazards, increase productivity, increase economic benefits. The design by the AT89S52 microcontroller, temperature detection circuit, humidity detection circuit, control system, alarm circuit, as shown by LCD12864 circuit; temperature measurement and humidity detected by DHT90 temperature and humidity sensors to collect information, its collection to the digital signal incoming A T89S52 SCM, SCM by comparing the input temperature and set temperature to control fan or electric drive circuit, when the studio, the set temperature range, the microcontroller does not send fan or electric action, realized in the canopy and the plant growth and soil and air temperature humidity detection, monitoring, and can exceed the normal temperature and humidity range of state of real-time processing, so a good greenhouse environment control. The design also features display of temperature and humidity, ambient temperature and humidity of the shed by default. Key words: temperature testing, humidity testing, control system, alarm system.
单片机课程设计报告 题目：基于单片机的温湿度仪表设计 班级：智能科学与技术1201班
学生姓名：文波 学号：120407130 指导教师：朱建光 成绩： 工业大学 摘要 温度和湿度是两个最基本的环境参数，人们生活与温湿度息息相关。在日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域，经常需要对环境温度和湿度进行测量和控制。准确测量温湿度在生物制药食品加工、造纸等行业更是至关重要。因此，研究温湿度的测量方法和装置具有重要的意义。 随着科技的不断发展，单片机技术已经普及到我们的工作、生活、科研等各个领域。已经成为一种比较成熟的技术。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便等优点，目前已经渗透到我们工作和生活的方方面面。 本设计STC89C52为主要控制器件，以DHT11为数字温度传感器的新型数字温湿度计。本设计主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。
目录 第一章目标及主要任务 (3) 第二章硬件设计 (3) 2.1系统设计方案 (3) 2.2 STC89C52介绍 (4) 2.3 DHT11数字传感器介绍 (5) 2.4电路设计 (7) 第三章软件设计 (11) 3.1 系统软件主程序流程 (11) 3.2 DHT11数据采集流程 (13) 第四章结论与调试 (13)
附录（程序清单） (14) 参考文献 (22) 第一章目标及主要任务 在本次课程设计中，为实现对温湿度的检测与显示，主要利用以STC89C52为核心构架硬件电路，DHT11温湿度传感器采集环境温度及湿度信息(温度检测围：0℃至+50℃。测量精度：2℃.；湿度检测围：20%-90%RH检测精度：5%RH)，数码管直接显示温度和湿度(显示方式：温度：两位显示；湿度：两位显示)；同时利用C语言编程实现温湿度信息的显示功能。 扩展功能：可设置温湿度报警值，温湿度超过设置的响应报警值，会发出报警信号。 第二章硬件设计 2.1 系统设计方案
实用温度监测系统 学院：电子信息工程学院专业：通信工程1303 学生姓名：张艺 学号：13211075 任课教师：刘颖 2015年06 月10 日
目录 实验题目：失真放大电路 .............. 错误！未定义书签。 1 实验题目及要求 (2) 2 实验目的与知识背景 (2) 2.1 实验目的 (2) 2.2 知识点 (2) 3 实验过程 (4) 3.1 选取的实验电路及输入输出波形 (4) 3.2 每个电路的讨论和方案比较 (16) 3.3 分析研究实验数据............. 错误！未定义书签。 4 总结与体会 (20) 4.1 通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻， 有那些创新点。 (20) 4.2 对本课程的意见与建议......... 错误！未定义书签。 5 参考文献 (21)
目录 1.电路设计及原理分析 (3) 1.1设计任务 (4) 1.2技术指标 (4) 1.3电路原理图 (5) 1.4基本原理 (5) 2.电路模拟与仿真 (6) 2.1仿真软件 (6) 2.2创建电路模拟图 (9) 2.3元件列表 (9) 2.4仿真记录与结果分析 (10) 3.实际电路的安装调试 (15) 3.1 元件参数确定 (15) 3.2 电路板布线设计 (15) 3.3 焊接 (15) 3.4调试与测量 (15) 3.5分析结果及改进 (16) 4.总结 (176) 5.心得体会 (177) 6.参考文献 (198)
1.电路设计及原理分析 1.1设计任务 通过Proteus软件仿真精密双限温度报警仪设计，在老师点拨我们自学的基础上了解了运放的作用，用了比较器，震荡电路等知识，根据找到的电路图进行仿真，调试电路，明白了温度报警的意义。 通过比较器产生“数字模拟信号”，使得在信号产生的时候，震荡电路工作产生震荡信号驱动扬声器报警。 1.2技术指标 a.当温度在设定范围内时报警电路不工作； b.当温度低于下限值或高于上限值时，声光报警； c.上下限低于报警led用不同颜色； d.上下限可调； e.控温精度度 1℃ f.监测范围0.5℃
基于单片机的湿度传感器设计 一系统方案 1.1系统功能 本文设计的湿度传感器应具备以下功能： （1）能够感受环境中的湿度变化。 （2）能够将环境中的湿度变化转化为电信号。 （3）系统能够对采集到的湿度信号进行分析处理。 （4）能够将环境中的湿度以相对湿度的形式显示出来便于观察记录。 （5）系统反应快、灵敏度高、稳定性好，具有一定的抗干扰能力。 （6）电路简单，操作方便、性价比高、实用性强。 根据系统功能要求，湿度传感器系统图包含以下模块： 信号采集模块信号处理存储模块信号显示模块 图1.1湿度传感器系统框图 1.2系统组成模块 1.2.1信号采集模块设计 本设计为智能式湿度传感器的设计，信号采集模块主要是用于测量环境中湿度变化，并将湿度变化转变成电信号的变化。因此，我们需要一个湿度传感器。和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点．对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。 生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低温段(0一80％RH)为±2％RH，而高湿段(80—100％RH)为±4％RH。而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。如在不同温度下使用湿度传感器．其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5％RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。因此在本次设计中选用DHT11温湿传感器作为本次设计湿度采集模块。 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的
图片简介: 本技术介绍了一种温湿度监测系统及方法，其中，温湿度监测系统包括显示屏、中心控制器、交换机以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元，中心控制器的信号端分别与各个温湿度检测单元连接，中心控制器的信号输出端与显示屏连接，所述交换机分别与中心控制器、数据服务器以及客户端电脑信号连接。本技术能够实时监控各个应用环境的温湿度，并根据实时的温湿度信息与设定的温湿度信息对比，如果超标，能够实时报警提示，确保生产安全，操作使用方便。 技术要求 1.一种温湿度监测系统，其特征在于：包括显示屏(1)、中心控制器(2)、交换机(3)以及多个安装在各个应用环境内的温湿度检测单元(6)，中心控制器(2)的信号端分别与各个温湿度检测单元(6)连接，中心控制器(2)的信号输出端与显示屏(1)连接，所述交换机(3)分别与中心控制器(2)、数据服务器(4)以及客户端电脑(5)信号连接。 2.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度检测单元(6)包括温湿度检测盒体、温湿度控制器(61)以及温湿度检测探头(62)，所述温湿度检测盒体内安装温湿度控制器(61)，温湿度控制器(61)与温湿度检测探头(62)信号连接，温湿度检测探头(62)伸出温湿度检测盒体。
接有用于显示温度正常的绿灯(63)、用于显示温度非正常的红灯(64)以及用于报警提示的蜂鸣器(65)。 4.根据权利要求1所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述中心控制器(2)与各个温湿度检测单元(6)之间连接的线缆穿插在KBG管内，KBG管通过管扣固定在墙上。 5.根据权利要求3所述的一种温湿度监测系统，其特征在于：所述温湿度控制器(61)采用485控制器。 6.一种温湿度监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤： S1、在各个应用环境中分别安装温湿度检测单元(6)，将温湿度检测单元(6)的供电端与市电接通，在监控室内安装显示屏(1)和中心控制器(2)，将显示屏(1)和中心控制器(2)的供电端与市电接通； S2、将各个温湿度检测单元(6)的信号端与中心控制器(2)的信号端接通，将显示屏(1)和中心控制器(2)的信号端接通； S3、将中心控制器(2)的信号端与交换机(3)接通，交换机(3)与对应的数据服务器(4)接通，交换机通过互联网与客户端电脑(5)信号连接； S4、通过客户端电脑(5)设定各个应用环境中的预定温度范围和预定湿度范围，并将数据保存至数据服务器(4)内； S5、各个温湿度检测单元(6)检测对应应用环境中的温度和湿度，并将温度信息和湿度信息发送至中心控制器(2)，中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过交换机(3)存储在数据服务器(4)内，以便后期查询，同时中心控制器(2)将接收的温度信息和湿度信息通过显示屏(1)显示出来，并显示对应的应用环境信息以及对应的预定温度范围和预定湿度范围。
目录 1.原理电路的设计 (11) 1.1总体方案设计 (11) 1.1.1简单原理叙述 (11) 1.1.2设计方案选择 (11) 1.2单元电路的设计 (33) 1.2.1温度信号的采集与转化单元——温度传感器 (33) 1.2.2电压信号的处理单元——运算放大器 (44) 1.2.3电压表征温度单元 (55) 1.2.4电压控制单元——迟滞比较器 (66) 1.2.5驱动单元——继电器 (88) 1.2.6 制冷部分——Tec半导体制冷片 (99) 1.3完整电路图 (1010) 2.仿真结果分析 (1111) 3 实物展示 (1313) 3.1 实物焊接效果图 (1313) 3.2 实物性能测试数据 (1414) 3.2.1制冷测试 (1414) 3.2.2制热测试 (1818) 3.3.3性能测试数据分析 (2020) 4总结、收获与体会 (2121) 附录一元件清单 (2222) 附录二参考文献. (2323)
摘要 本课程设计以温度传感器LM35、运算放大器UA741、NE5532P及电压比较器LM339 N为电路系统的主要组成元件，扩展适当的接口电路，制作一个温度控制系统，通过室温的变化和改变设定的温度，来改变电压传感器上两个输入端电压的大小，通过三极管开关电路控制继电器的通断，来控制Tec制冷片的工作。这样循环往复执行这样一个周期性的动作，从而把温度控制在一定范围内。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 关键词：温度；测量；控制。
Abstract This course is designed to a temperature sensor LM35, an operational amplifier UA741，NE5532P and a voltage comparator LM339N circuit system of the main components. Extending the appropriate interface circuit, make a temperature control system. By changing the temperature changes and set the temperature to change the size of the two input ends of the voltage on the voltage sensor, an audion tube switch circuit to control the on-off relay to control Tec cooling piece work. This cycle of performing such a periodic motion, thus controlling the temperature in a certain range. Learn to query the literature, writing papers, and submitted to the curriculum design report and experimental products. Key words: temperature ; measure ;control
基于STM32的温湿度监控系统设计 温湿度的监测对于当前控制室内环境，改善室内环境起着重要的作用，为了提高室内用户的舒适度，一般都会对室内的温湿度进行监控，通过监测温湿度的变化情况来确定下一步的动作，例如在温室中严格监控室内温度，使得温室内的植物能到最合适的生存环境。文章就基于STM32的温湿度监控系统设计问题进行了全面分析，通过其有效提高温度的时效性管理意义重大。 标签：STM32；温湿度；ucosII系统；监控系统设计 此次的基于STM32的温湿度监控系统设计主要是32位的单片机为主控芯片，DHT11为温湿度监测装置，搭载的是ucosII操作系统，显示设备为主控ITL9438的彩屏，通过DHT11采集的信息对经过单片机的内部程序的处理，将其以数字的形式显示在彩屏上，并且同时根据单片机内部的温度设定值进行相应的动作，实现的室内温湿度的智能控制。 1 温湿度监控系统设计 1.1 温湿度监控系统硬件设计 系统主控芯片为STM32F103ZET6，除了必须的STM32单片机正常的驱动的电路之外，彩屏为使用的是已经做成模块的ITL9438彩屏，而采集模块则是使用的DHT11，如图所示为使用的DHT11的引脚图，可得知只要通过采集Dout 引脚的输出的电平变化，查看数据手册，根据DHT11的时序图写出相应的驱动程序，驱动DHT11温湿度传感器。彩屏的程序可以直接使用的屏幕厂家写好的程序，移植到STM32上既可，而通过将Dout引脚上的高低电平变化，进行相应的数据处理可以将温湿度数据已数字的形式显现在彩屏上，通过内部的程序根据比较当前的温湿度值与设定的参数值进行比较，使得进行下一步的温湿度调节动作，通过向外部电路发送信号，例如温度高了，打开排风机降低室内的温度等措施优先对温度的控制，这与空调的原理类似，但是系统比空调电路简捷的多。 DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，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。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。DHT11的数据格式为：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和。其中校验和数据为前四个字节相加，传感器数据输出的是未编码的二进制数据。数据（湿度、温度、整数、小数）之间应该分开处理。 1.2 温湿度监控系统软件设计 此次的温湿度监控系统软件设计主要实在keil4中完成，操作系统为UCOSII，将UCOSII系统移植到当前单片机上，并且建立相应的任务堆栈，通过调用任务堆栈的形式实现系统运行，将DHT11的Dout引脚与PG11连接，PG11