基于单片机的工厂环境温湿度监测系统设计说明
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基于单片机的温湿度监测系统设计基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言随着工业自动化和物联网技术的快速发展,对环境参数的监测变得越来越重要。
特别是在工业生产过程中,保持环境条件的稳定对于产品质量和生产效率具有重大影响。
为了实现这一目标,本文将介绍如何基于单片机设计一种温湿度监测系统。
二、相关技术在这个系统中,我们将使用单片机作为主控制器,负责采集和处理环境中的温度和湿度数据。
单片机是一种集成度高、价格低廉的微控制器,广泛应用于各种嵌入式系统中。
传感器则负责采集环境中的温湿度数据,并将数据传输给单片机。
我们将选择具有数字输出功能的温湿度传感器,以确保数据传输的稳定性和准确性。
此外,单片机通过液晶显示屏实时显示采集到的温湿度数据,用户可以通过按键对系统进行设置和校准。
单片机的编程语言通常为C语言,程序编写的好坏将直接影响系统的性能和稳定性。
三、系统设计1、硬件选择:选择具有I2C接口的温湿度传感器,如DHT11或SHT11,它们可以同时采集温度和湿度数据,且精度较高。
选择一个适用于单片机的液晶显示屏,如1602或2004,用于实时显示数据。
2、软件设计:根据系统的需求,编写单片机程序。
程序应包括数据采集、数据处理、数据显示和按键处理等功能。
在编写程序时,需要注意代码的优化,以提高系统的响应速度和稳定性。
3、程序编写:使用C语言编写单片机程序,实现上述功能。
程序应具有良好的可读性和可维护性,同时考虑代码优化,以提高系统的性能。
四、系统优化为了提高系统的性能和稳定性,可以进行以下优化:1、减小系统功耗:选择低功耗的单片机和传感器,优化程序,降低系统的待机功耗。
2、提高系统稳定性:在程序中加入自检功能,确保系统在异常情况下能自动复位,提高系统的稳定性。
3、优化数据传输速度:根据实际需要,调整数据传输速度,以提高系统的响应速度。
五、结果分析为了评估系统的性能,我们将对设计的温湿度监测系统进行实验验证。
比较实验结果与预期目标之间的差异,分析系统的优缺点,并根据实际情况进行优化。
基于51单片机温湿度监控系统毕业设计摘要本文将介绍一个基于51单片机的温湿度监控系统的毕业设计。
该系统可以实时监测环境的温度和湿度,并将数据通过LCD显示。
同时,该系统还能将数据通过串口传输给计算机进行进一步处理和分析。
本文将从需求分析、硬件设计、软件设计和系统测试等方面全面介绍该系统的设计和实现过程。
1. 引言随着科技的不断发展,人们对环境的监测需求越来越高。
尤其是在工业生产、农业种植和生活领域,精确的温湿度监控对保证操作的顺利进行非常重要。
本文将设计一个基于51单片机的温湿度监控系统,用于实时监测环境的温湿度。
2. 需求分析需求分析是软件开发过程中至关重要的一环。
在本设计中,我们需要考虑以下需求:- 实时监测环境的温度和湿度 - 数据显示在LCD上 - 数据通过串口传输给计算机3. 硬件设计硬件设计是本系统的关键部分。
我们使用51单片机作为主控芯片,并选择合适的温湿度传感器对环境数据进行采集。
硬件设计主要包括以下几个方面: - 单片机选型和接口设计 - 温湿度传感器的选用和接口设计 - LCD模块的选用和接口设计- 串口传输电路的设计4. 软件设计软件设计是实现系统功能的关键。
本文设计了以下几个模块的软件: - 温湿度采集模块 - 数据处理模块 - LCD显示模块 - 串口通信模块5. 系统测试系统测试是确保整个系统正确运行的重要环节。
在本设计中,我们将定期对系统进行各个模块的功能测试和整体性能测试,以确保系统的稳定性和可靠性。
6. 结论本文设计并实现了一个基于51单片机的温湿度监控系统。
通过对温湿度传感器的采集和LCD显示的设计,以及串口通信的实现,该系统能够实时监测环境的温湿度,并将数据显示在LCD上。
同时,该系统还能通过串口将数据传输给计算机进行进一步处理和分析。
经过系统测试,该系统的功能和性能均符合设计要求。
参考文献•[1] 张永建. 单片机技术与应用. 北京:机械工业出版社,2018.•[2] 陈洪焰. 嵌入式系统. 北京:机械工业出版社,2019.•[3] 黄文昌. 温湿度测量技术及其应用. 北京:电子工业出版社,2016.。
基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言在现代生活和工业生产中,对环境温湿度的准确监测具有重要意义。
温湿度的变化可能会影响到产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。
因此,设计一个高效、准确且可靠的温湿度监测系统至关重要。
本设计基于单片机,旨在实现对环境温湿度的实时监测和数据处理。
二、系统总体设计方案(一)系统功能需求本系统需要实现以下功能:1、实时采集环境温湿度数据。
2、对采集到的数据进行处理和分析。
3、将温湿度数据显示在液晶显示屏上。
4、具备数据存储功能,以便后续查询和分析。
5、当温湿度超出设定范围时,能够发出报警信号。
(二)系统总体架构本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。
传感器模块负责采集温湿度数据,并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机对接收的数据进行处理和分析,然后将结果发送给显示模块进行显示,同时将数据存储到存储模块中。
当温湿度超出设定范围时,单片机控制报警模块发出报警信号。
三、硬件设计(一)传感器选择选用 DHT11 数字温湿度传感器,它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
具有体积小、功耗低、响应速度快、性价比高等优点,能够满足本系统的设计要求。
(二)单片机控制模块选择 STC89C52 单片机作为控制核心。
它具有丰富的 I/O 口资源、较高的处理速度和稳定性,能够有效地处理和控制整个系统的运行。
(三)显示模块采用液晶显示屏 1602,它能够清晰地显示温湿度数据和相关信息。
(四)存储模块选用 EEPROM 芯片 AT24C02 作为存储模块,用于存储温湿度数据,方便后续查询和分析。
(五)报警模块使用蜂鸣器作为报警装置,当温湿度超出设定范围时,单片机控制蜂鸣器发出报警声音。
四、软件设计(一)主程序流程系统上电后,首先进行初始化操作,包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后,系统进入循环,不断读取传感器采集到的温湿度数据,并进行处理和分析。
基于单片机的温湿度检测系统的设计一、引言温湿度是常见的环境参数,对于很多应用而言,如农业、生物、仓储等,温湿度的监测非常重要。
因此,设计并实现一个基于单片机的温湿度检测系统是非常有实际意义的。
本文将介绍该温湿度检测系统的设计方案,并详细阐述其硬件和软件实现。
二、系统设计方案1.硬件设计(1)传感器选择温湿度传感器的选择非常关键,常用的温湿度传感器包括DHT11、DHT22、SHT11等。
根据不同应用场景的精度和成本要求,选择相应的传感器。
(2)单片机选择单片机是整个系统的核心,需要选择性能稳定、易于编程的单片机。
常用的单片机有51系列、AVR系列等,也可以选择ARM系列的单片机。
(3)电路设计温湿度传感器与单片机的连接电路包括供电电路和数据通信电路。
供电电路通常采用稳压电源,并根据传感器的工作电压进行相应的电压转换。
数据通信电路使用串行通信方式。
2.软件设计(1)数据采集单片机通过串行通信方式从温湿度传感器读取温湿度数据。
根据传感器的通信协议,编写相应的代码实现数据采集功能。
(2)数据处理将采集到的温湿度数据进行处理,可以进行数据滤波、校准等操作,以提高数据的准确性和可靠性。
(3)结果显示设计一个LCD显示屏接口,将处理后的温湿度数据通过串行通信方式发送到LCD显示屏上显示出来。
三、系统实现及测试1.硬件实现按照上述设计方案,进行硬件电路的实现。
连接传感器和单片机,搭建稳定的供电电路,并确保电路连接无误。
2.软件实现根据设计方案,使用相应的开发工具编写单片机的代码。
包括数据采集、数据处理和结果显示等功能的实现。
3.系统测试将温湿度检测系统放置在不同的环境条件下,观察测试结果是否与真实值相符。
同时,进行长时间的测试,以验证系统的稳定性和可靠性。
四、系统优化优化系统的稳定性和功耗,可以采用以下方法:1.优化供电电路,减小电路噪声和干扰,提高电路的稳定性。
2.优化代码,减小程序的存储空间和运行时间,降低功耗。
毕业设计有关说明一、温度传感器的选择、湿度传感器的选择、系统总体设计1. 温度传感器的选择采用AD590,它的测温范围在-55℃~+150℃之间,而且精度高。
M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。
AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会损坏,使用可靠。
它只需直流电源就能工作,而且,无需进行线性校正,所以使用也非常方便,借口也很简单。
作为电流输出型传感器的一个特点是,和电压输出型相比,它有很强的抗外界干扰能力。
2.湿度传感器的选择采用HS1100/HS1101湿度传感器。
HS1100/HS1101电容传感器,在电路构成中等效于一个电容器件,其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。
不需校准的完全互换性,高可靠性和长期稳定性,快速响应时间,专利设计的固态聚合物结构,由顶端接触(HS1100)和侧面接触(HS1101)两种封装产品,适用于线性电压输出和频率输出两种电路,适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。
相对湿度在1%---100%RH范围内;电容量由16pF变到200pF,其误差不大于±2%RH;响应时间小于5S;温度系数为0.04 pF/℃。
可见精度是较高的。
3.总体设计系统整体框图二、系统联调的有关说明1. AD590应用电路AD590应用电路2. 主程序流程图时间过的很快,一晃大学几年的生活已接近了尾声在目,当初还是刚进大学的懵懂少年现在也长大了学到了很多,也懂得了很多。
随着毕业日子的到,毕业设计也接近了尾声。
经过两个月的奋战我的毕业设计终于完成了。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。
毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。
基于单片机的温湿度监测系统毕业设计一、引言在现代社会中,温湿度的监测在许多领域都具有重要意义,例如农业生产、仓储管理、工业制造以及室内环境控制等。
为了实现对温湿度的准确、实时监测,基于单片机的温湿度监测系统应运而生。
本毕业设计旨在设计并实现一种基于单片机的温湿度监测系统,以满足实际应用中的需求。
二、系统总体设计方案(一)系统功能需求分析本系统需要实现对环境温湿度的实时采集、数据处理、显示以及超限报警等功能。
能够在不同的环境中稳定工作,并具有较高的测量精度和可靠性。
(二)系统总体结构设计系统主要由单片机控制模块、温湿度传感器模块、显示模块、报警模块以及电源模块等组成。
单片机作为核心控制器,负责协调各个模块的工作,温湿度传感器用于采集环境温湿度数据,显示模块用于实时显示测量结果,报警模块在温湿度超限时发出警报,电源模块为整个系统提供稳定的电源。
三、硬件设计(一)单片机控制模块选择合适的单片机型号,如 STC89C52 单片机,其具有丰富的资源和良好的性价比。
单片机通过 I/O 口与其他模块进行通信和控制。
(二)温湿度传感器模块选用 DHT11 数字温湿度传感器,该传感器具有体积小、功耗低、测量精度高、响应速度快等优点。
通过单总线方式与单片机进行数据传输。
(三)显示模块采用液晶显示屏(LCD1602)作为显示设备,能够清晰地显示温湿度测量值。
通过并行接口与单片机连接。
(四)报警模块使用蜂鸣器和发光二极管作为报警装置,当温湿度超过设定的阈值时,蜂鸣器发声,发光二极管闪烁。
(五)电源模块设计稳定的电源电路,为整个系统提供 5V 直流电源。
可以采用电池供电或者通过电源适配器接入市电。
四、软件设计(一)系统主程序设计主程序主要负责系统的初始化、各模块的协调控制以及数据处理和显示。
首先对单片机进行初始化,包括设置 I/O 口状态、定时器和中断等。
然后循环读取温湿度传感器的数据,并进行处理和显示,判断是否超过阈值,若超过则启动报警。
基于单片机的温湿度控制系统的设计一、系统概述1、引言随着单片机技术的发展,它已被广泛应用到家用电器、医疗器械、工业控制等领域。
本文介绍了基于单片机的温湿度控制系统的设计,它主要采用单片机控制实现温湿度的测量和控制。
它可以提高空调系统的舒适性,达到良好的温湿度控制效果,而且成本低廉、模块性强,操作简单,便于控制和维护。
2、系统概述温湿度控制系统通过温湿度传感器的采集和检测,然后将测量的温湿度数据通过单片机调节和控制空调系统,调整空调温度和湿度,实现温湿度的调节,达到良好的温湿度控制效果。
本系统主要由温湿度传感器、温湿度控制系统以及空调等组成。
本系统采用AT89C51单片机作为控制处理器,通过串口通信的方式,将温湿度数据传送给控制处理器,控制处理器根据温湿度值控制空调,从而达到温湿度控制的目的。
三、硬件接口设计1、硬件接口功能本系统主要由单片机、温湿度传感器以及空调组成。
单片机采用AT89C51,它的主要功能是作为控制处理器,对温湿度传感器获取的数据进行计算和处理,并发出相应的控制信号,从而调节空调的温湿度。
温湿度传感器是本系统的重要组成部分,它实现了温度和湿度的测量,并将测量结果通过接口输出,其原理主要是利用铂电阻进行温度测量,湿度测量则是利用湿敏电阻进行测量。
空调是一种常用的温湿度控制设备,它主要功能是将室内温度和湿度调节达到舒适的状态,并且能够满足室内环境的要求。
本系统采用普通空调作为系统的控制设备,当单片机接收到温度和湿度的变化,发出控制信号后,空调便根据控制信号进行调节,从而达到温湿度控制的目的。
四、软件设计1、控制程序本系统采用C语言编写的程序来控制单片机计算温湿度数据,并发出控制信号,以实现温湿度调节。
主要程序框架如下://硬件接口程序#include <reg51.h>#include <intrins.h>//温湿度采集程序void Get_Data(); //获取温湿度数据//温湿度控制程序void Control(); //温湿度控制程序//主函数void main(){while(1){//采集温湿度数据Get_Data();//控制温湿度Control();}}2、温湿度采集程序本系统采用C语言编写的程序来获取温湿度数据。
基于单片机的温湿度检测控制系统设计温湿度检测控制系统是一种常见的智能化控制系统,它可以采集环境中的温度和湿度数据,并根据设定的控制策略对环境进行控制,以满足特定的需求。
在这个设计中,我们将使用单片机作为核心组件,并结合温湿度传感器、执行器等外围元件来实现系统功能。
系统设计所需的硬件部分主要包括:单片机、温湿度传感器、液晶显示屏、执行器等,下面将逐步介绍各个组件的功能和使用方法。
1.单片机选择:在温湿度检测控制系统中,我们可以选择一款具有较强处理能力和丰富资源的单片机。
例如,我们可以选择STC89C52单片机作为控制器。
2.温湿度传感器:温湿度传感器是用于采集环境温度和湿度数据的重要组件。
常见的温湿度传感器有DHT11和DHT22等,其中DHT22的精度更高一些。
我们需要将温湿度传感器与单片机进行连接,并通过单片机进行数据采集。
3.液晶显示屏:液晶显示屏用于实时显示温湿度数据和系统状态等信息。
我们可以选择带有I2C通信接口的1602液晶显示屏,通过单片机与其进行通信,将温湿度数据显示在屏幕上。
4.执行器:执行器根据系统的控制策略来改变环境的温度湿度。
例如,我们可以选择风扇作为执行器,当环境温度超过设定的阈值时,单片机通过控制风扇的开关来降低环境温度。
在系统设计的软件部分,我们需要编写单片机的控制程序,主要包括以下几部分内容:1.数据采集:通过单片机与温湿度传感器的通信,实现温湿度数据的读取和采集。
可以通过单片机的GPIO接口来实现和传感器的通信。
2.数据显示:通过单片机与液晶显示屏的通信,将温湿度数据实时显示在屏幕上。
液晶显示屏通常支持I2C通信协议,因此可以通过单片机的I2C接口实现与屏幕的通信。
3.数据处理:对采集到的温湿度数据进行处理。
可以根据设定的控制策略,判断当前环境是否需要进行温湿度调节,如果需要则进行相应的控制。
4.控制执行:通过单片机的GPIO接口控制执行器的开关状态。
当环境温湿度不满足设定的要求时,单片机可以通过控制执行器来调节环境温湿度。
1. 引言1.1 温室控制系统设计背景中国农业的发展必须走现代化农业这条道路,随着国民经济的迅速增长,农业的研究和应用技术越来越受到重视,特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。
现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制.例如:空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。
在农业种植问题中,温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关,进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证,通过对监测数据的分析,结合作物生长发育规律,控制环境条件,使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。
以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用.大棚内的温度和湿度参数,直接关系到蔬菜和水果的生长。
国外的温室设施己经发展到比较完备的程度,并形成了一定的标准,但是价格非常昂贵,缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。
而当今大多数对大棚温度、湿度的检测与控制都采用人工管理,这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端,容易造成不可弥补的损失,结果不但大大增加了成本,浪费了人力资源,而且很难达到预期的效果。
因此,为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性,推动我国农业的发展,必须大力发展农业设施与相应的农业工程,科学合理地调节大棚内温度、湿度,使大棚内形成有利于蔬菜,水果生长的环境,是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节[1]。
影响作物生长发育的环境条件主要包括:温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤等.所有这些环境条件之间是相互作用、相互联系、相互耦合的,某个控制变量发生改变,会影响其它控制变量的变化。
作物的生长发育是所有这些环境条件综合作用的结果。
温度和湿度一直是人类关注的对象,这两种环境因素时刻影响着人们的生产和生活,下面主要就温度和湿度对作物的影响进行简略说明。
(1)温度温室内气温、地温对作物的光合作用、呼吸作用、根系的生长和水分、养分的吸收有着显著的影响,因此影响作物生长发育的环境条件中,以温度最为敏感,也最为重要,对温室环境控制的研究也是最先从温度控制开始的。
基于单片机的温湿度检测系统的设计本文介绍了基于单片机的温湿度检测系统的设计。
该系统采用了温湿度传感器和单片机相结合的方式,实现了对环境温湿度的检测和显示功能。
具体实现过程如下:1. 硬件设计该系统的硬件设计包括温湿度传感器、单片机、LCD液晶显示屏、电源、按键等部分。
(1)温湿度传感器采用AM2302数字温湿度传感器,该传感器采用了一种数字式信号输出方式,具有精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
(2)单片机采用STC89C52单片机,该单片机具有高速、低功耗、强抗干扰能力、容易学习等特点。
(3)LCD液晶显示屏采用1602型液晶显示屏,该显示屏具有低功耗、显示清晰、反应速度快等特点。
(4)电源采用DC12V电源供电。
(5)按键采用4个按键,分别为上、下、左、右,用于操作菜单和调整参数。
该温湿度检测系统的软件设计包括主程序和子程序两部分。
(1)主程序主程序包括按键扫描、数据采集、数据处理、显示等功能。
具体流程如下:按键扫描:检测按键是否按下,并记录按键时间和所按键的键值。
数据采集:从温湿度传感器中采集温湿度数据。
数据处理:对采集到的数据进行处理,将温湿度值转换为合适的单位并计算出平均值。
显示:将处理后的数据显示在LCD液晶显示屏上。
数据转换:将传感器输出的数字信号转换为温度和湿度值。
数据存储:将计算出的温湿度值存储在内部存储器中。
温湿度计算:根据存储的数据计算出平均温湿度值。
3. 系统实现将硬件模块进行连接,编写单片机程序,调试系统,实现温湿度检测和显示功能。
通过调试,最终实现系统的设计要求,达到了稳定、准确、方便的检测温湿度的目的。
摘要温湿度是工业生产中主要的被控参数,与之相关的各种温湿度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。
温湿度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温湿度的控制效果直接影响着产品的质量,因而设计一种较为理想的温湿度控制系统是非常有价值的。
温湿度是影响硝基软片生产和厚度检测的重要因素。
采用AT89S52单片机为控制中心,由STHl0温湿度传感器及1602字符型液晶模块构成硝基软片生产在线实时温湿度监控系统,实现对硝基软片生产环境的温湿度精确测量与控制。
实践证明,该系统电路简单、工作稳定、集成度高,调试方便,测试精度高,保证硝基软片生产线的产品质量与合格率,具有一定的实用价值。
目录0.引言 (5)1.设计方案 (5)2.硬件设计 (6)3.软件设计 (8)4.参考文献 (12)5.附录 (13)6.自我评价 (18)0 引言在日常生活中温湿度监控系统应用很广泛,例如:粮库、机房、档案馆、特殊材料加工工场等场所,都必须严格控制环境的温度及相对湿度,使其保持在一定的围。
硝基软片生产线对于温湿度有着特殊的要求,需要装有温湿度在线监控系统,由用户根据环境要求设定系统的温湿度阈值;系统实时地测量显示环境的温湿度值,实现温湿度自动控制,使其在较宽的温度围具有较高的测试精度,同时还可以根据用户设定报警阈值报警,一旦发现环境温湿度超限,立即报警。
为此,我们设计了一款测量精度高、结构简单使用、工作稳定可靠的基于单片机的温湿度监控与自动控制升降系统,并受到了硝基软片生产用户的好评。
1 设计方案温湿度监控系统满足以下要求:1)按照国家计算机房B级标准,温度18~28℃,相对湿度40%~70%;2)用户可以设置系统温湿度报警值;3)USB口供电,提供温湿度调节控制信号,实现自动控制;4)检测得到的数据可以通过显示模块显示。
硬件设计不仅要满足系统需求,还要满足功能和外形尺寸要求。
根据设计要求确定了系统的总体方案,整个系统由单片机、温湿度传感器、显示模块、报警器、温湿度调节系统以及键盘等6部分组成。
系统功能原理图如图1所示。
用户预先输入温湿度报警值到程序中,该值作为系统阈值。
温湿度传感器监测值传输给单片机,当单片机比较监测到的数值超出所设定阈值时,驱动蜂鸣器报警,并为温湿度调节系统提供控制信号,实现自动控制。
温湿度调节系统包括加湿模块、除湿模块、加温模块和制冷模块。
图1温湿度监控系统功能原理图2 硬件设计单片机是整个系统的控制中枢,它指挥外围器件协调工作,从而完成特定的功能。
硬件实现上采用模块化设计,每一模块只实现一个特定功能,最后再将各个模块搭接在一起。
这种设计方法可以降低系统设计的复杂性。
系统电路原理图如图2所示。
本系统主要硬件设计包括电源电路、蜂鸣器电路、晶振电路、复位电路、LCD显示电路以及温湿度传感器电路。
控制电路的核心器件是由美国Atmel公司生产的AT89S52单片机,属于MCS-51系列。
AT89S52是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器,采用的工艺是Atmel公司的高密度非易失存储器技术;片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器;在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案;价格低廉、性能可靠、抗干扰能力强。
因此广泛应用于工业控制和嵌入式系统中。
图2 系统电路原理图系统的蜂鸣器电路、振落电路、复位电路如图3、图4、图5所示。
蜂鸣器额定电流IB≤30mA,而对于AT89S52单片机,P1口的灌电流为1.6mA,拉电流为60μA,由此可见,仅靠单片机的P1口电流是不能驱动蜂鸣器的,必须使用集晶体管放大电路,为了使单片机消耗的功率更小,所以使用PNP型晶体管9012。
AT89S52采用的晶振电路采用11.0592MHz的无源晶振,微调电容大小取30pF。
显示模块选用1602字符型液晶模块,是目前工控系统中使用最为广泛的液晶屏之一,电路图如图6所示。
1602字符型液晶模块是点阵型液晶,驱动方便,经编码后显示容多样化。
系统的输入模块采用中断扫描的4×4矩阵键盘,相比定时扫描方式,提高了MCU的使用效率。
图3 蜂鸣器电路图图4.5.6晶振复位 LCD1602电路图图7 温湿度传感器电路图本系统共设计了6个小模块,其中除了电源电路之外都和单片机有直接联系,具体的管脚定义如表1所示。
表1 温湿度监控系统中AT89S52的引脚功能配置3 软件设计系统单片机代码采用C语言编写,以Keil uVision2为开发环境。
系统软件实现的功能:1)通过LCD显示温湿度值;2)比较监测到的温湿度值和报警设置值,发现超限则蜂鸣器报警提示;3)根据相应的温湿度值控制温湿度调节系统运行。
根据温湿度监控系统功能,系统软件流程图如图8所示。
图8 系统软件流程图温湿度传感器SHTll完成一次测量的工作顺序一般为:设置传感器分辨率→发送“启动传输”命令→发送测量命令→读输出的测量值→将输出测量值转换为物理量。
SHTlO数据采集程序流程图如图9所示:图9 SHT10数据采集流程图为了提高系统相对温度的测量精度,采用补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据,使用公式(1)修正输出数值:式中:SORH表示传感器的相对湿度输出数值(大约围在90~3400),c1、c2、c3为湿度转换系数,具体数值见表2。
湿度传感器对电压基本上没有依赖性。
表2 湿度转换系数表对于温度的测量,由采用正比于绝对温度的能隙材料PTAT研发的温度传感器,具有极好的线性,用公式(2)将数字输出转换为温度值:表3 温度转换系数表4.参考文献1 迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术. :国防工业,20042 胡伟等. 单片机C语言程序设计及应用实例[M]. :人民邮电,20033 王福瑞等. 单片微机测控系统设计大全[M]. 航空航天大学, 20044 吕长飞等. 基于AT89C52智能温度控制器设计[J]. 微计算机信息, 2007.205 萍等. 基于数字温度计DS18B20的温度测量仪的开发[J]. 自动化仪表, 2007.66 何希才.传感器及其应用[M].: 国防工业, 20007 林占江.电子测量技术[M].:电子工业, 20038 何立民等. 单片机应用系统设计[M]. :航空航天, 19939 友德. 单片机原理与应用技术. :机械工业, 200410 鑫,单片机原理及应用.:电子工业,20085.附录主要程序如下:AT89S52单片机采用中断方式接收PC机发过来的字符,并回送给主机。
程序清单如下:PC机的通信程序采用Turbo C编写,程序清单如下:;******************部分温度精度控制子程序********** ****** JD: PUSH ACCPUSH PSWCLR CMOV 50H, AMOV A, 39HMOV 51H, ACJNE A, 29H, L001L001:JC LAST02 ;设温<实温,则跳出MOV A, 29HMOV 41H, AMOV A, 38HCJNE A, #25, L002L003:CLR C ;0 <T<25SUBB A, 41HCJNE A, #3, L004L005:MOV A, 30HADD A, #5 ;0<T<25, 差值小于 0.1 度DA AJNB ACC.4, L0051ANL A, #0FHSETB CL0051:MOV 39H, AMOV A, 29HADDC A, #1AJMP LAST2LAST02: AJMP LAST2L004:JC L005MOV A, 39HSUBB A, #0DA AMOV 39H, AJNC L0041DEC 38HL0041:MOV A, 38HSUBB A, #2 ;0<T<25, 差值大于 0.1 度MOV 38H, AAJMP LAST2L002:JC L003CJNE A, #50, L006L007:CLR C ;25<T<5 0 SUBB A, 41HCJNE A, #3, L008L009:MOV A, 30HADD A, #1DA AJNB ACC.4, L0091ANL A, #0FHSETB CL0091:MOV 39H, A MOV A, 29HADDC A, #1MOV 38H, AAJMP LAST2L008:JC L009MOV A, 39HSUBB A, #0MOV 39H, AMOV A, 38HSUBB A, #2MOV 38H, AAJMP LAST2L006:JC L007CJNE A, #65, L010 L011:CLR CSUBB A, 41HCJNE A, #3, L012 L013:MOV A, 30HADD A, #2JNB ACC.4, L00131ANL A, #0FHSETB CL00131:MOV 39H, AMOV A, 29HADDC A, #1MOV 38H, AAJMP LAST2L012:JC L013MOV A, 39HSUBB A, #0MOV 39H, AMOV A, 38HSUBB A, #2MOV 38H, AAJMP LAST2L010:JC L011CJNE A, #90, L016 L017:CLR CSUBB A, 41HCJNE A, #2, L014L015:MOV A, 30H ADD A, #0JNB ACC.4, L00151 ANL A, #0FHSETB CL00151:MOV 39H, A MOV A, 29H ADDC A, #1MOV 38H, AAJMP LAST2L014:JC L015CLR CMOV A, 38H SUBB A, #1MOV 38H, AAJMP LAST2L016:JC L017LAST2:POP PSWPOP ACCRET实现温湿度补偿函数部分程序:6. 自我评价本文设计的温湿度监控系统与我们研制的硝基软片厚度检测系统相连,经过测试使用,在正常温度围,系统读取的数值与水银温度计的读数一致,满足温度测试误差±0.5℃、相对湿度测试误差±3%的要求。
在生产温湿度超过一定值时,系统读数显示正确,报警指示灯点亮,实现温湿度监控与自动控制升降。
实践证明,该系统电路简单、工作稳定、集成度高,调试方便,测试精度高,保证硝基软片生产线的产品质量与合格率,具有一定的实用价值。
通过课程设计,我巩固了专业知识,增强了产品开发的意识掌握单片机的部功能模块的应用,如定时器/计数器、中断、片外存贮器、I/O口、串行口通讯等。