【電氣設計自動化論文】紡織車間溫濕度自動控制系統論文

【電氣設計自動化論文】紡織車間溫濕度自動控制系統論文,電氣設計,自動化,論文,紡織,車間,溫濕度,自動控制系統 I本科畢業(yè)論文（設計）( )紡織車間溫濕度自動控制系統院 系 電子信息工程學院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 姓 名 指導教師 講師 學號： 共 頁 第 頁摘 要如今有很多很火熱的研究項目，溫度控制就是其中之一。它是工業(yè)和農業(yè)生產過程中必不可少的考慮因素。溫度和濕度是最易見的被控參數，應在系統中整體考慮，而不是當做彼此獨立的量單獨考察。它大范圍的應用與實驗室和工廠車間，尤其是在紡織車間內的應用。而舊式的溫濕度控制主要是利用人為的手動的用一些儀器儀表進行測試，然后在對廠房進行降低溫度或抽濕等操作。想這樣人為檢測的方法效率太低，且不能滿足工業(yè)生產對生產精度的要求。所以就需要一種溫度控制器，它必須滿足造價合理，易使用，有較高精確度的特點。使用單片機對溫度和濕度進行控制，它很好的滿足了工業(yè)生產中控制溫、濕度精確度高、功能強勁、體積不大、價格不高，簡便易用等要求。為了控制溫濕度，本系統使用了 STC89C52 單片機、DHT11 傳感器、1602液晶顯示屏和繼電器控制模塊。DHT11 傳感器負責采集溫濕度數據，STC89C52負責處理數據，然后再顯示到 1602 上。若溫濕度超過設定值，繼電器將會工作，然后它將使相應的負載工作。關鍵詞：傳感器，溫濕度，單片機，智能控制共 頁 第 頁ABSTRACTNow there are a lot of very hot research project, the temperature control is one of them. It isan essential consideration in the process of industrial and agricultural production.Temperature and humidity are controlled parameters are most easily seen, should be considered as a whole in the system, rather than as a separate volume alone study. It is a wide range of application and laboratory and factory workshop, especially the application in textile workshop. The temperature and humidity control of the old is the use of manual withsome instruments for testing artificial, and then in the plant to reduce the temperature and moisture pumping operation. To this method of artificial detection efficiency is too low, andcan not meet the requirements of the production precision industrial production. So we needa kind of temperature controller, it must meet the reasonable cost, easy to use, has the characteristics of high precision. The use of single-chip microcomputer to control the temperature and humidity, it is good to meet the temperature and humidity control in industrial production, high accuracy, strong function, small volume, low price, easy to use,etcIn order to control the temperature and humidity, the system uses STC89C52 MCU and DHT11 sensor, 1602 liquid crystal display module and relay control. DHT11 sensor fortemperature and humidity data acquisition, STC89C52 is responsible for processing the data,and then displayed on the 1602. If the temperature exceeds the set value, the relay will work,then it will make the work load of the corresponding.Keywords: Sensor, temperature and humidity, MCU, intelligent control共 頁 第 頁目 錄中文摘要 2目 錄 .4第一章 緒論 .61.1 課題的選題背景 .61.2 課題研究的意義 .61.3 本論文主要研究內容 .61.4 系統的工作原理簡介 .7第二章 系統總體方案設計 82.1 系統總框圖 .82.2 方案選擇 .82.2.1 單片機的選擇 .82.2.2 傳感器的選擇 92.3.2 顯示器選擇方案 9第三章 系統硬件電路的設計 113.1 系統硬件概述 113.2 主控模塊設計 113.2.1 單片機引腳介紹 .123.2.2 單片機最小系統 .143.3 DHT11 傳感器模塊設計 153.3.1 DHT11 傳感器簡介 .153.4 液晶顯示模塊設計 .183.4.1 液晶顯示屏簡介 18共 頁 第 頁3.4.2 液晶顯示模塊電路原理圖 203.5 繼電器模塊 21第四章 系統軟件程序的設計 244.1 液晶顯示模塊設計 .254.2 傳感器模塊設計 26第五章 系統分析與調試 .27第六章 結論與展望 .29參考文獻 .30附錄 A .31附錄 B： 32附錄 C：系統源程序 33共 頁 第 頁1.緒 論1.1 課題的選題背景及研究意義人類的生產活動像機械、化工等生產過程中溫濕度控制非常重要，有著舉足輕重的作用，它可以說是工業(yè)生產過程中最根本的參數之一。而且隨著經濟的發(fā)展社會的繁榮，人類的生活層次的升高，人們越來越注重自己賴以生存的環(huán)境。而且環(huán)境中溫度和濕度的波動與人們生理和心理的健康有著密切的關系，那么研究怎樣高效、合理、便捷的對溫濕度進行檢測與控制有著重大的意義。8051 單片機是經常用在控制類裝置是芯片之一，它在各個方面都有很廣泛的應用，尤其在溫濕度檢測與控制有著廣泛的應用。8051 單片機是一款最基礎的單片機，門檻低、使用者上手非常方便。由于它的性能較好，所以基本上可以實現全自動化的溫濕度檢測與控制。溫濕度控制系統應該有著隨時可以測量與讀取室內的溫濕度，隨時將溫濕度升高到特定的溫濕度或者降低到特點的溫濕度以及在溫濕度的上下閾值內保持恒定的溫濕度等特點。用 8051 設計的溫濕度控制系統完全符合這些要求。紡織車間之中溫濕度的控制也顯得很重要，特定的溫濕度可以大幅度提高生產效率，還可以盡量的減小生產過程中的安全隱患，如火災或爆炸等危險。所以應該設計一款控制器隨時檢測和控制車間的溫濕度。本系統可以隨時隨地的檢測和控制紡織車間內的溫濕度，對設計要求完全勝任。1.3 本論文主要研究內容本系統所要完成的功能是：1.溫濕度實時檢測及顯示。將傳感器 DH11 采集到的溫濕度數據傳輸的LCD1602 好讓 1602 能夠隨時隨地的且固定頻率（2s）的更新顯示那些數據。2.通過手動調節(jié)警報閾值。為了系統更好的方便人使用、更加高效便捷的達到人類的要求，所以本系統將溫濕度閾值的設置通過四個按鍵來實現。3.繼電器的開啟以及驅動相應的負載是由溫濕度突破相應的閾值來實現的。由小燈提醒用戶指示哪一路工作。為了實現斷了電還能夠保存閾值，我們用了共 頁 第 頁AT24C02 來存儲閾值。4.本系統可以實現當溫濕度超過設定的閾值時驅動風扇來使空氣流動降溫除濕。1.4 系統的工作原理簡介從大體上說，本系統是由 STC89C51 單片機模塊、LCD1602 模塊、DHT11 模塊、閾值設定模塊和繼電器模塊來完成溫度和濕度的檢測和測量以及實現對紡織車間內溫濕度的控制。本系統用的是 DHT11 溫濕度傳感器，通過溫濕度傳感器采集紡織車間的溫濕度數據，再將數據傳輸給主控制器進行數據的分析與處理，為了顯示然后再將數據存儲于不同的數組。為了能夠實時的檢測溫濕度系統將會固定頻率（2s）的更新采集來的數據，同樣能夠保持數據顯示的穩(wěn)定。本設計為了能夠不管是溫度還是濕度突破了閾值都能夠及時的啟動風扇進行降溫或者除濕，以保證紡織車間能夠有著良好的溫濕度環(huán)境來保障生產工作的高效率進行，所以采用繼電器來驅動負載以完成這些任務。共 頁 第 頁第二章 系統總體方案設計2.1 系統總框圖硬件主要由 STC89C51 單片機模塊、LCD1602 模塊、DHT11 模塊、閾值設定模塊和繼電器模塊來完成溫度和濕度的檢測和測量以及實現對紡織車間內溫濕度的控制。為了實現斷了電還能夠保存閾值，用了 AT24C02 來存儲閾值。當超過閾值是對應的報警裝置就開始工作。本研究設計的溫濕度控制器框圖如圖 2-1 所示。DHT11溫 濕 度 傳 感 器STC89C52單 片 機 外 部 EEPROM溫 濕 度 上 限溫 度 、 濕 度 數 據LCD顯 示溫 濕 度 值過 閾 報 警按 鍵 輸 入圖 2-1 溫濕度控制器方框圖2.2 方案選擇2.2.1 單片機的選擇方案一：AT89C51 是由美國 ATMEL 公司生產的一款單片機。它是一款 CMOS型８位單片機，它具有性能高、電壓低等特點。單片機內置了通用的 CPU（8共 頁 第 頁位）和 Flash 存儲單元，具有高密度、功能強大等特點而且采用了非易失性存儲技術。此單片機可以很大程度上減小開發(fā)難度，門檻降低，開發(fā)時間也會大大縮短。而且安全性很好，可以加密片內程序，保護開發(fā)者的辛勤勞動果實。同時，AT89C51 售價相對低廉，也有很充足的市場供應。AT89C51 功能強大構成單片機最小系統完全不是問題，同時可以是系統可靠穩(wěn)定，縮小使用體積，成本自然降低。當程序小于 4K，講 I/O 口全部供給使用者，完全能滿足上述要求。此單片機還有其它規(guī)格，如 5V 電壓供電、10ms 的擦寫時間、三級程序存儲加密、有三態(tài)雙向口 P0（該口可以直接用于外部存儲器的讀寫操作又稱數據總線口） 。方案二：STC89C51 單片機有著和 AT 不一樣的地方，雖然說是可以兼容但是如果在 AT 上調試好的程序在 STC 上將會出現各種各樣的問題（1）STC89C52 能用 USB 轉串口下載，而 AT 沒有。（2）STC 單片機運行指令的速度明顯大大的快于 AT。正應為這個不同點，在 AT 上調試好的程序在 STC 上可能會出現錯誤。比如，對于那些時序要求比較敏感的模塊，用 STC 時應多加留心，注意延時必須加長，只有慢慢調試才能把握 STC 的特性。（3）STC 單片機供電環(huán)境的不穩(wěn)定也不會對它造成多大的影響，工作電壓不足 5V 比如 3-4V 還是能夠正常工作。如果換成 AT 早就停止工作了。所以通過各方面綜合考慮，作為一個單片機開發(fā)的新手，能夠掌握的資源有限，應該選擇一個易于上手，帶來的困難相對較少的方案。2.2.2 傳感器的選擇方案一：選擇 DS18B20 溫度傳感器作測量溫以及 HS1101 濕度傳感器來檢測濕度。DS18B20 是一個特別的溫度傳感器，測量的范圍和精度都是比較高規(guī)格的同樣 HS1101 濕度傳感器測量的范圍和精度極其精確。方案二： 使用 DHT11 為設計的溫濕度檢測模塊。DHT11 是一款既可以檢測溫度又可以檢測濕度的混合傳感器。為了擁有較高的穩(wěn)定性與可靠性，它采用了專門的數字采集技術和溫濕度傳感技術。其中有一個感濕元件和一個測溫元件，并與一個 8 位單片機相連接。所以該模塊具有很多優(yōu)點。比如超高的精準度、超強的抗干擾能力、性能強悍。在本次設計之中使用完全勝任。共 頁 第 頁綜上所述，方案一過于復雜，雖然精度要好，但是算上時間成本和其它成本，并不是一個非常好的方案。方案二雖然精度上不如一但是也是能夠滿足設計要求，而且易于使用，可靠性能好成本低，可謂超高性價比。故選擇方案二。2.3.2 顯示器選擇方案方案一：選用 12864 液晶顯示屏。它是可以顯示漢字和圖形的 128×64 點陣的液晶顯示模塊，內置 8192 個中文漢字（16X16 點陣） 、128 個字符（8X16點陣）及 64X256 點陣顯示 RAM（GDRAM） ?？芍苯优c CPU 相連，有 8 位串行與并行兩種與微機鏈接的界面。功能很多如光標顯示、畫面移位、睡眠模式等方案二：選用 LCD1602 液晶顯示屏。LCD1602A 是一種簡單的應用于工業(yè)的液晶顯示屏，能同時顯示 32 個字符，同時它也能滿足一些簡單的功能，字符可以依次顯示也可以按照一定順序顯示。綜合考慮，雖然兩款液晶屏在實現難度上差不多，并且 12864 的功能相對豐富，但是對于本系統來說 1602 完全滿足需求，并且 1602 的成本也比 12864的成本要低太多。所以 LCD1602A 對于本系統來說會是最佳的選擇。共 頁 第 頁第三章 系統硬件電路的設計3.1 系統硬件概述本系統主要由 STC89C51 單片機模塊、LCD1602 模塊、DHT11 模塊、閾值設定模塊和繼電器模塊等五個大的模塊構成。其中單片機模塊是整個控制系統的核心，它是主控模塊，其它模塊都是由它來支配與控制，利用它的所有接口與其它模塊進行溝通以實現相應的功能使整個系統正常高效的運行。LCD1602 可以實時的讀取溫濕度傳感器中測量出來的溫度和濕度數據，由于以固定頻率（2s）更新數據，故可以實現實時現實環(huán)境中的溫濕度。同時設定的溫度和濕度的范圍也在液晶屏上顯示出來，并且這些設定的閾值是存儲在外部存儲器中的，即使斷電了也還是能保存那些數據。閾值可以通過按鍵來進行設置。同時系統還有兩個報警信號燈。當溫度或者濕度超過了閾值時報警信號燈亮并且三極管驅動繼電器使得相應的風扇工作來完成降溫或抽濕。3.2 主控模塊設計單片機是由微型計算機的發(fā)展而發(fā)展起來的，自從單片機的首次出現以來，單片機技術已成為計算機技術中一個重要的分支，隨著技術的不斷進步，單片機技術在很多領域都有廣泛的應用。比如儀器儀表之中、在一些系統中的小環(huán)節(jié)需要對一些數據進行采集和檢測。如今，隨著技術發(fā)展到今天，單片機已經廣泛的應用于工業(yè)生產的各個領域。簡單收集了一下單片機大致可以分為以下這幾個階段： 第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。第三階段（1982—1990）：8 位單片機的鞏固發(fā)展及 16 位單片機的推出階段。第四階段（1990—）：單片機的廣泛發(fā)展階段。單片機其實就是一個縮小版的計算機，它也包含著計算機應有的基礎組成部分。比如 CPU 、RAM 、ROM、定時器、I/O 接口等等。由于把這些計算機基本的組成部分都集中在很小的片上，所以單片機與生俱來的就有著體積小，價共 頁 第 頁格低廉性能強勁的特點，可以在一些小的系統之中扮演著主控模塊的角色，形成特定的系統來完成特定的功能。隨著科技的進步單片機性能一直在提高而價格卻是很低廉，并且很穩(wěn)定，可以廣泛的應用在生產控制之中。3.2.1 單片機引腳介紹單片機主要特點：（1）價格低廉且性能強勁。（2）高度集成，微小體積、可靠性好。（3）控制精準。（4）體積小、不耗電、工作電壓也低。（5）單片機的各個方面的配置都比較規(guī)范，便于擴充系統形成各種上規(guī)模的應用系統。單片機引腳圖如圖 3-1 所示：EA/VP 31X119X218RESET9P37/RD17P36WR16P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P 30P31/TXD11P30/RXD10GND20VCC 40U1STC89C52圖 3-1 單片機引腳圖3.2.2 單片機最小系統單片機 STC89C51 由四個并行的輸入輸出口，且每個有八位。而且都有鎖存器和緩沖器。且在結構上大體相同但又各有特色。當在 STC89C51 單片機的 XTAL1 和 XTAL2 兩個接口上接入晶振，同時外接兩個電容（如下圖所示的連接方式）就可使單片機內部產生時鐘脈沖信號（自激振蕩） 。晶振以及兩個電容的參數一般都有固定的值。若要將單片機復位恢共 頁 第 頁復初始條件，則必須在 RST 上接入持續(xù)兩個機器周期以上。復位電路可以由外面的充電的電容供電使單片機自動復位，也可以通過設計電路來通過按鈕進行手動復位。此次設計應用的是手動復位。電路圖如下圖 3-2 單片機最小系統原理圖3.3 DHT11 傳感器模塊設計3.3.1 DHT11 傳感器簡介DHT11 傳感器是集合了溫度和濕度模塊的同時具有數字分析處理模塊的，并且相對來說比較穩(wěn)定的混合傳感器。所以它的穩(wěn)定性特別強。感濕元件、測溫元件以及數字模塊各司其職協調合作形成一個高效穩(wěn)定的復合式溫濕度數字傳感器。響應迅速、有較高的性價比。每一個傳感器都在出廠前進行了精密調試，并且有專門的內存區(qū)域保存了校準的數值參數。所以使得整個溫濕度檢測變得快速靈敏、響應迅速、耗電低、體積小巧。這樣一來，使得此傳感器可以應用在像紡織車間這樣極為復雜，不可控因素很多的現實生產環(huán)境之中。DHT11 傳感器實物圖如下圖 3-3 所示：P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78RST9 P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11 P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13 P3.4(T0)14P3.5(T1)15 P3.6(WR)16P3.7(RD)17 XTAL218XTAL119 GND20 (A8)P2.0 21(A9)P2.1 22(A10)P2.223(A11)P2.3 24(A12)P2.4 25(A13)P2.526(A14)P2.6 27(A15)P2.7 28PSEN29ALE/PROG 30EA/VPP 31(AD7)P0.732(AD6)P0.6 33(AD5)P0.5 34(AD4)P0.435(AD3)P0.3 36(AD2)P0.2 37(AD1)P0.138(AD0)P0.0 39VCC 4089C52Y1 11.0592MHzC230C3 30R710KVCC+C110uF1 23 4K0RESETVCC共 頁 第 頁圖 3-3 DHT11 傳感器實物圖（1）引腳介紹：Pin1：(VDD)，電源引腳，供電電壓為 3~5.5V。Pin2：（DATA） ，串行數據，單總線。Pin3:（NC） ，空腳，請懸浮。Pin4（VDD） ，接地端，電源負極。（2）接口說明 ：當接線長度小于二十米時建議接上 5K 的上拉電阻，大于二十米的可以根據實際情況來選定。如下圖 3-4 所示：圖 3-4 DHT11 典型應用電路（3）數據幀的描述：DATA 是處理器與 DHT11 進行通訊的橋梁，是一種單總線通訊的同步數據采集方式。操作流程如下:一次完整的數據傳輸為 40bit,高位先出。數據格式:8bit 濕度整數數據+8bit 濕度小數數據+8bi 溫度整數數據+8bit 溫度小數數據共 頁 第 頁數據傳送正確時校驗和數據等于“8bit 濕度整數數據+8bit 濕度小數數據+8bi 溫度整數數據+8bit 溫度小數數據”所得結果的末 8 位。（4）電氣特性：表 3-1 DHT11 的電氣特性參數 條件 Min typ max 單位供電 DC 3 5 5.5 V測量 0.5 2.5 mA平均 0.2 1 mA供電電流待機 100 150 uA采樣周期 秒 1 次（5）時序描述：當 MCU 發(fā)送開始信號，DHT11 被激活處于高性能模式當開始信號結束后DHT11 就做出相應的反應反饋響應信號同時進行數據的采集。所以只有它接收到主機發(fā)送過來的開始信號才會處于工作狀態(tài)進行數據采集即完成一次溫濕度的采集工作，當采集工作結束自然回復到低速模式。總線一般狀態(tài)為高電平，為了使得 DHT11 能夠檢測到開始信號主機會將總線的信號降低，但一般大于十八毫秒，當 DHT11 接受開始信號結束后立即發(fā)送低電平響應。然后主機延時二十至四十毫秒讀取分析傳感器發(fā)送過來的響應信號傳感器發(fā)送響應信號時總線為低電平,傳感器發(fā)送數據時總線的電平會被拉高，通過電平的高低來表示 0 和 1 從而來傳輸數據。3.3.2 DHT11 傳感器模塊電路設計DHT11 傳感器與 STC89C51 單片機的連接電路相對簡單，單片機的 P2.0 口即數據口與 DHT11 的 Pin2 相連接，用來接收和發(fā)送數據完成通訊。同時別忘了加一個 5K 的上拉電阻。具體接法如下圖所示： 1234U 3D H T11D A TAR5 10KG N D+5V圖 3-5 DHT11 電路原理圖共 頁 第 頁3.4 液晶顯示模塊設計3.4.1 液晶顯示屏簡介在我們日常生活中液晶顯示屏并不陌生像計算器、電子表等需要顯示信息的工具上一般都有用于便于人們讀取信息下達命令的人機交互界面。所以液晶顯示屏的應用非常之廣泛。LCD1602A 是一種簡單的應用于工業(yè)的液晶顯示屏，能同時顯示 32 個字符，同時它也能滿足一些簡單的功能，字符可以依次顯示也可以按照一定順序顯示。在此畢業(yè)設計中應用液晶顯示屏有非常多的優(yōu)點。在環(huán)境中檢測讀取的溫濕度數據可以通過這塊顯示屏直接實時讀取，簡單明了，同時人為的輸入設定的溫濕度閾值也能夠簡單明了的進行操作，非常方便。（1）引腳說明：第 1 腳：VSS 為地電源。 第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳：VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源和和負電源時顯示器的對比度不同，正電源時較弱負電源時較強。對比度過高時也會影響顯示效果，在這樣的狀況下可以接電阻來調整對比度。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，它有兩種選擇模式，在高電平和低電平的條件下是不同的。第 5 腳：R/W 為讀寫信號線，在 RS 和 R/W 電平四種高低搭配不同的時候有著不同的讀寫功能比如當 RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址等等。第 6 腳：E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數據線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。3.4.2 液晶顯示模塊電路原理圖共 頁 第 頁液晶顯示屏是通過電壓對其每個子模塊進行控制，電壓的不同其顯示的效果就有區(qū)別，從而每一個小模塊的不同顯示就能通過控制電壓來顯示不同的字符或圖形。這屬于應用的液晶的物理特性。現如今液晶顯示屏已進入我們生活的各個領域比如現如今廣為使用的移動智能手機。液晶顯示屏的前景非常廣泛，它能使人們的信息傳播以及人機交互變得更加便捷智能。電路中液晶接口圖如圖 3-7 所示：12345678910111213141516J2P27P26P25P00P01P02P03P04P05P06P07R91.5KR1010K+5VGNDGND圖 3-7 1602 顯示模塊3.5 繼電器模塊電磁繼電器是利用電磁感應通過通斷電讓磁場可以控制的出現與消失來當做開關來控制其他模塊的通電或斷開。它有幾大組成部分每一部分都必不可少。鐵芯和線圈的組合通過通斷電產生磁場、銜鐵、觸點簧片等組成部分。通過線圈的通斷電產生磁力來吸合或釋放銜鐵來達到操作目的。當溫濕度超過設定范圍通過主控模塊產生低電平由三極管通電使繼電器通電來時其它負載模塊工作。硬件電路如圖 3-8 所示：共 頁 第 頁R171KQ69012+5VLKj1123J4CON3D1R192.2KGND R181KQ79012+5VRKj2123J3CON3D2R202.2KGND圖 3-8 按鍵控制電路圖3.6 閥值設定模塊溫度和濕度人為設定的范圍存儲在外部存儲器之中，這樣即使在斷電的情況下也可以保存。運用的芯片型號是 AT24C02 中，其電路設計圖如下所示，K1、K2 可以調節(jié)溫度閾值，K3、K4 可以設定濕度閾值。R410kA0 1A1 2A2 3Vss 4Vcc8 WP7SCL6 SDA5U224C02AR310kGND2402_SCL2402_SDA+5V圖 3-9 AT24C02 的芯片引腳圖第四章 系統軟件程序的設計當我們對本系統有了初步的了解后，應該搭建一個程序流程框架，然后按照各個模塊來劃分程序模塊，完成各個子模塊的程序實現各個模塊的功能。然后將這些子程序拼接成一個整體構成一個總程序。程序的流程框架如下圖所示：圖 4-1 主程序流程。共 頁 第 頁開 始初 始 化延 時溫 濕 度 測 量1602顯 示 數據判 斷 溫 濕 度高 于 設 定 溫度 高 于 設 定 濕度繼 電 器 1吸 合紅 燈 亮 繼 電 器 2吸 合黃 燈 亮結 束4.1 液晶顯示模塊設計液晶顯示模塊是一個特殊的器件在每條指令工作之前必須搞清楚顯示模塊是否處于忙標志狀，若忙標志處于低電平可能指令就是沒有意義的，字符顯示之前必須找到相應的字符地址然后通過地址調用字符。本系統之中 1602 模塊直接與單片機相連，具體程序流程圖如下：共 頁 第 頁開 始LCD初 始 化延 時設 第 一 行 顯示 位 置顯 示 第 一 行內 容設 第 二 行 顯示 位 置顯 示 第 二 行內 容圖 4-2 液晶顯示模塊程序流程圖4.2 傳感器模塊設計隨著經濟的繁榮發(fā)展，人們在生產生活上對環(huán)境的溫濕度進行控制的需求明顯增高。溫濕度傳感器的應用也會越來越廣泛。本設計使用的是 DHT11 溫濕度模塊。DHT11 傳感器是集合了溫度和濕度模塊的同時具有數字分析處理模塊的，并且相對來說比較穩(wěn)定的混合傳感器。所以它的穩(wěn)定性特別強。感濕元件、測溫元件以及數字模塊各司其職協調合作形成一個高效穩(wěn)定的復合式溫濕度數字傳感器。響應迅速、有較高的性價比。每一個傳感器都在出廠前進行了精密調試，并且有專門的內存區(qū)域保存了校準的數值參數。所以使得整個溫濕度檢測變得快速靈敏、響應迅速、耗電低、體積小巧。DHT11 傳感器模塊的軟件流程圖如下圖 4-3 所示共 頁 第 頁給 DHT11上 電延 時 1s保 持 高 電 平檢 測 記 錄 信 號輸 出 低 電 平延 時輸 出 低 電 平輸 出 數 據結 束 信 號圖 4-3 DHT11 傳感器模塊程序流程圖第五章 系統分析與調試本畢業(yè)設計同樣也是在比較容易入門、使用方便的 Keil C 環(huán)境下操作的，Keil C 軟件是一款很強大的軟件，支持 C 語言編程就如同我們平時用的 VC++語言開發(fā)環(huán)境一樣，易于上手操作，對于像我這樣單片機 C 語言開發(fā)學習的新共 頁 第 頁手來說最合適不過。運用方便，是做 C 語言畢業(yè)設計者的首選。通過 STC_ISP_V480 軟件將程序燒錄到單片機上，然后整個畢業(yè)設計基本上完成了?？梢詫ρb置進行驗證一下。通電之后顯示屏正常顯示傳感器也能正常的檢測室內的溫濕度，并且在顯示屏上顯示，通過四個按鍵手動設置溫度和濕度的閾值，使當前的溫濕度不在閾值范圍之內，驗證降溫除濕風扇是否可以正常運行。然后對著 DHT11 模塊吹氣看溫濕度的變化，通過各方面的測試之后驗證本系統工作正常。實物運行圖共 頁 第 頁第六章 結論與展望本系統是模擬紡織車間溫濕度控制系統，是以單片機為主控單元的控制系統，通過各個部件的組合最終能夠實現溫濕度檢測及控制的各項功能要求，初期功能實現方面不是那么健全，通過不停的調試修改參數，找出問題，最終各項功能基本上正常實現。雖然檢測溫濕度不夠精確，特別是濕度的檢測溫差比較大，可能跟傳感器的選擇以及我自身的軟件優(yōu)化有關吧。但本設計基本上達到預定要求。之前大一大二，雖然學習了不少理論知識，但只有開發(fā)項目時才能將之前所學的知識運用到實踐當中來，才能知道有些知識不僅是需要了解而是要懂得其中的原理熟練運用。通過選題、查找資料、理論分析，設計方案、焊接器件、軟件編程等等、一路走來確實學習到了很多知識進步不少，當然遇到的困難也不少。做本次設計感受最深的是通過學習個元器件，了解它們的性能然后將它們拼接到一起實現一個有著一定功能的特殊系統，這個從無到有、從 0 到 1 的過程是很美妙的。本設計存在很多不足，我希望通過我以后的學習，有了一定的知識積累再不斷的完善這個系統。隨著經濟技術的發(fā)展，人類不斷的優(yōu)化技術，希望生產出更好的產品以及享受更美好的生活環(huán)境，所以對于溫度和濕度的檢測與控制有著很廣闊的市場前景。在有些生產條件下我們工廠是生產效率是比較低下的，可以通過環(huán)境的優(yōu)化，對溫濕度的測控來提高生產效率，創(chuàng)造更大的利潤，減少更多資源的浪費。特別是在紡織車間對需要相對適宜的溫度濕度來進行更高效率的生產以及防止溫濕度條件過于極端發(fā)生安全危險。所以溫濕度控制將會有著廣闊的應用空間。致謝寫到這一段時，畢業(yè)設計已接近尾聲。過程是困難的，但回憶起來也會覺得美好，這一階段是我收獲頗豐的階段。感謝在這個過程之中幫助過我的同學和老師，不是你們的指點本設計不會這么順利的完成。.在這里尤其需要感謝的是我的指導老師，不是老師的嚴格要求以及不厭其煩的解答我的問題本設計就會遇到很多阻力。老師不僅嚴格要求，而且通過將共 頁 第 頁每個人聚集到一起開發(fā)，這樣通過我們同學之間的相互學習相互探討，一起碰撞思想，使得許多難題迎刃而解。設計中遇到很多的問題，比如程序出現漏洞了，硬件功能無法正常實現，自己本人走入誤區(qū)怎么也檢查不出來，通過老師的指點、同學之間的探討，使得有些問題一點就通。真心的感謝每一位同學以及指導老師孜孜不倦的指導。同時也讓我明白團隊的威力、團隊合作的重要性。還有很多體會無法用語言表達出來，在即將畢業(yè)之際感慨頗多，愿我的同學和老師們一帆風順、前程似錦。參考文獻[1] 夏路易 電路原理圖與電路板設計教程·北京希望電子出版社·2010·124~172[2] 余永權 單片機在控制系統中的應用·電子工業(yè)出版社·2009·56~67[3] 童詩白 模擬電子技術基礎·第二版·高等教育出版社·2008·66~81[4] 石東海 單片機數據通信技術·西安電子科技大學出版社·2011·201~215[5] 余永權 單片機在控制系統中的應用·電子工業(yè)出版社·2006·157~177[6] 朱大奇 單片機原理串口及應用·南京大學出版社·2009·13~54[7] 趙佩華 微型計算機原理與組成·西安電子科技大學出版社·2011·88~96[8] 趙繼文 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R78R89RP210212J5CON2A -+M1圖 A1 系統總體電路圖共 頁 第 頁附錄 B：系統 PCB 附錄 C：系統源程序#include #include “1602.h“#include “dht.h“#include “2402.h“//定義三個 LED 燈sbit Led_qushi=P1^6; //去濕燈sbit Led_jiangwen=P1^5; //降溫燈sbit Led_shengwen=P1^4; //升溫燈sbit Key_TH1 = P3^2;共 頁 第 頁sbit Key_TH2 = P3^3;sbit Key_HH1 = P3^4;sbit Key_HH2 = P3^5;//定義標識volatile bit FlagStartRH = 0; //開始溫濕度轉換標志volatile bit FlagKeyPress = 0; //有鍵按下//定義溫濕度傳感器用外部變量extern U8 U8FLAG,k;extern U8 U8count,U8temp;extern U8 U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;extern U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;extern U8 U8comdata;extern U8 count, count_r;U16 temp;S16 temperature, humidity;S16 idata TH, HH; //溫度上限和濕度上限char * pSave;U8 keyvalue, keyTH1, keyTH2, keyHH1, keyHH2;//定義變量U16 RHCounter;//數據初始化void Data_Init(){RHCounter = 0;Led_qushi = 1;Led_jiangwen = 1;Led_shengwen = 1;TH = 40;HH = 85;keyvalue = 0;keyTH1 = 1;keyTH2 = 1;keyHH1 = 1;keyHH2 = 1;}//定時器 0 初始化void Timer0_Init(){ET0 = 1; //允許定時器 0 中斷TMOD = 1; //定時器工作方式選擇TL0 = 0x06; TH0 = 0xf8; //定時器賦予初值TR0 = 1; //啟動定時器}//定時器 0 中斷void Timer0_ISR (void) interrupt 1 using 0{TL0 = 0x06;TH0 = 0xf8; //定時器賦予初值//每 2 秒鐘啟動一次溫濕度轉換RHCounter ++;if (RHCounter = 1000){FlagStartRH = 1;RHCounter = 0;}}//存入設定值、void Save_Setting(){pSave = (char *) //地址低位對應低 8 位，高位對應高 8 位wrteeprom(0, *pSave); //存溫度上限值 TH 低 8 位DELAY(500);pSave ++;wrteeprom(1, *pSave); //存溫度上限值 TH 高 8 位共 頁 第 頁DELAY(500);pSave = (char *)wrteeprom(2, *pSave); //存濕度上限值 RH 低 8 位DELAY(500);pSave ++;wrteeprom(3, *pSave); //存濕度上限值 RH 高 8 位DELAY(500);}//載入設定值、void Load_Setting(){pSave = (char *)*pSave++ = rdeeprom(0);*pSave = rdeeprom(1);pSave = (char *)*pSave++ = rdeeprom(2);*pSave = rdeeprom(3);if ((TH99)||(TH99)||(HH1) TH--;L1602_char(1, 15, TH/10+48);L1602_char(1, 16, TH%10+48);break;case 3:if (HH1) HH--;L1602_char(2, 15, HH/10+48);L1602_char(2, 16, HH%10+48);break;default:break;}Save_Setting();}/********************************************************************* 名稱 : Main()* 功能 : 主函數***********************************************************************/void main(){U16 i, j, testnum;EA = 0;Timer0_Init(); //定時器 0 初始化Data_Init();EA = 1;L1602_init();L1602_string(1,1,“ Welcome to TL1602_string(2,1,“ Control System! “);//延時for (i=0;i TH) Led_jiangwen = 0;else Led_jiangwen = 1; //降溫if (humidity HH) Led_qushi = 0;else Led_qushi = 1;//去濕//鍵盤查詢，在彈起時響應if ((Key_TH1) keyvalue = 1;}else if ((Key_TH2) keyvalue = 2;}else if ((Key_HH1) keyvalue = 3;}else if ((Key_HH2) keyvalue = 4;}if (FlagKeyPress == 1){KeyProcess(keyvalue);FlagKeyPress = 0; }if (!Key_TH1) keyTH1 = 0;else keyTH1 = 1;if (!Key_TH2) keyTH2 = 0;else keyTH2 = 1;if (!Key_HH1) keyHH1 = 0;else keyHH1 = 1;if (!Key_HH2) keyHH2 = 0;else keyHH2 = 1;}}共 頁 第 頁/********************************************************************* 文件名 ： 液晶 1602 顯示.c* 描述 : 該程序實現了對液晶 1602的控制。***********************************************************************/#include “1602.h“#include “math.h“/********************************************************************* 名稱 : delay()* 功能 : 延時,延時時間大概為 140US。* 輸入 : 無* 輸出 : 無***********************************************************************/void delay(){int i,j;for(i=0; i i) Out_Date |= (temp (7 - i));}return Out_Date;*/return In_Date;}/********************************************************************* 名稱 : enable(uchar del)* 功能 : 1602 命令函數* 輸入 : 輸入的命令值* 輸出 : 無***********************************************************************/void enable(uchar del){P0 = Convert(del);RS = 0;RW = 0;E = 0;delay();E = 1;delay();}/********************************************************************* 名稱 : write(uchar del)* 功能 : 1602 寫數據函數* 輸入 : 需要寫入 1602 的數據* 輸出 : 無***********************************************************************/void write(uchar del){P0 = Convert(del);RS = 1;RW = 0;E = 0;