【電氣設(shè)計(jì)自動化論文】紡織車間溫濕度自動控制系統(tǒng)論文

【電氣設(shè)計(jì)自動化論文】紡織車間溫濕度自動控制系統(tǒng)論文,電氣設(shè)計(jì),自動化,論文,紡織,車間,溫濕度,自動控制系統(tǒng) I本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）( )紡織車間溫濕度自動控制系統(tǒng)院 系 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 姓 名 指導(dǎo)教師 講師 學(xué)號： 共 頁 第 頁摘 要如今有很多很火熱的研究項(xiàng)目，溫度控制就是其中之一。它是工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(shù)，應(yīng)在系統(tǒng)中整體考慮，而不是當(dāng)做彼此獨(dú)立的量單獨(dú)考察。它大范圍的應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)室和工廠車間，尤其是在紡織車間內(nèi)的應(yīng)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(jìn)行測試，然后在對廠房進(jìn)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(chǎn)對生產(chǎn)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(diǎn)。使用單片機(jī)對溫度和濕度進(jìn)行控制，它很好的滿足了工業(yè)生產(chǎn)中控制溫、濕度精確度高、功能強(qiáng)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(tǒng)使用了 STC89C52 單片機(jī)、DHT11 傳感器、1602液晶顯示屏和繼電器控制模塊。DHT11 傳感器負(fù)責(zé)采集溫濕度數(shù)據(jù)，STC89C52負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)，然后再顯示到 1602 上。若溫濕度超過設(shè)定值，繼電器將會工作，然后它將使相應(yīng)的負(fù)載工作。關(guān)鍵詞：傳感器，溫濕度，單片機(jī)，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(nèi)容 .61.4 系統(tǒng)的工作原理簡介 .7第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 82.1 系統(tǒng)總框圖 .82.2 方案選擇 .82.2.1 單片機(jī)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(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 113.1 系統(tǒng)硬件概述 113.2 主控模塊設(shè)計(jì) 113.2.1 單片機(jī)引腳介紹 .123.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) .143.3 DHT11 傳感器模塊設(shè)計(jì) 153.3.1 DHT11 傳感器簡介 .153.4 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) .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(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) 244.1 液晶顯示模塊設(shè)計(jì) .254.2 傳感器模塊設(shè)計(jì) 26第五章 系統(tǒng)分析與調(diào)試 .27第六章 結(jié)論與展望 .29參考文獻(xiàn) .30附錄 A .31附錄 B： 32附錄 C：系統(tǒng)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(chǎn)活動像機(jī)械、化工等生產(chǎn)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(chǎn)過程中最根本的參數(shù)之一。而且隨著經(jīng)濟(jì)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(guān)系，那么研究怎樣高效、合理、便捷的對溫濕度進(jìn)行檢測與控制有著重大的意義。8051 單片機(jī)是經(jīng)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(yīng)用，尤其在溫濕度檢測與控制有著廣泛的應(yīng)用。8051 單片機(jī)是一款最基礎(chǔ)的單片機(jī)，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(shí)現(xiàn)全自動化的溫濕度檢測與控制。溫濕度控制系統(tǒng)應(yīng)該有著隨時可以測量與讀取室內(nèi)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(diǎn)的溫濕度以及在溫濕度的上下閾值內(nèi)保持恒定的溫濕度等特點(diǎn)。用 8051 設(shè)計(jì)的溫濕度控制系統(tǒng)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(chǎn)效率，還可以盡量的減小生產(chǎn)過程中的安全隱患，如火災(zāi)或爆炸等危險。所以應(yīng)該設(shè)計(jì)一款控制器隨時檢測和控制車間的溫濕度。本系統(tǒng)可以隨時隨地的檢測和控制紡織車間內(nèi)的溫濕度，對設(shè)計(jì)要求完全勝任。1.3 本論文主要研究內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的功能是：1.溫濕度實(shí)時檢測及顯示。將傳感器 DH11 采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)腖CD1602 好讓 1602 能夠隨時隨地的且固定頻率（2s）的更新顯示那些數(shù)據(jù)。2.通過手動調(diào)節(jié)警報閾值。為了系統(tǒng)更好的方便人使用、更加高效便捷的達(dá)到人類的要求，所以本系統(tǒng)將溫濕度閾值的設(shè)置通過四個按鍵來實(shí)現(xiàn)。3.繼電器的開啟以及驅(qū)動相應(yīng)的負(fù)載是由溫濕度突破相應(yīng)的閾值來實(shí)現(xiàn)的。由小燈提醒用戶指示哪一路工作。為了實(shí)現(xiàn)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(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)溫濕度超過設(shè)定的閾值時驅(qū)動風(fēng)扇來使空氣流動降溫除濕。1.4 系統(tǒng)的工作原理簡介從大體上說，本系統(tǒng)是由 STC89C51 單片機(jī)模塊、LCD1602 模塊、DHT11 模塊、閾值設(shè)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(shí)現(xiàn)對紡織車間內(nèi)溫濕度的控制。本系統(tǒng)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(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳輸給主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理，為了顯示然后再將數(shù)據(jù)存儲于不同的數(shù)組。為了能夠?qū)崟r的檢測溫濕度系統(tǒng)將會固定頻率（2s）的更新采集來的數(shù)據(jù)，同樣能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)顯示的穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)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(fēng)扇進(jìn)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(chǎn)工作的高效率進(jìn)行，所以采用繼電器來驅(qū)動負(fù)載以完成這些任務(wù)。共 頁 第 頁第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總框圖硬件主要由 STC89C51 單片機(jī)模塊、LCD1602 模塊、DHT11 模塊、閾值設(shè)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(shí)現(xiàn)對紡織車間內(nèi)溫濕度的控制。為了實(shí)現(xiàn)斷了電還能夠保存閾值，用了 AT24C02 來存儲閾值。當(dāng)超過閾值是對應(yīng)的報警裝置就開始工作。本研究設(shè)計(jì)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(jī) 外 部 EEPROM溫 濕 度 上 限溫 度 、 濕 度 數(shù) 據(jù)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(jī)的選擇方案一：AT89C51 是由美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的一款單片機(jī)。它是一款 CMOS型８位單片機(jī)，它具有性能高、電壓低等特點(diǎn)。單片機(jī)內(nèi)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(qiáng)大等特點(diǎn)而且采用了非易失性存儲技術(shù)。此單片機(jī)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(nèi)程序，保護(hù)開發(fā)者的辛勤勞動果實(shí)。同時，AT89C51 售價相對低廉，也有很充足的市場供應(yīng)。AT89C51 功能強(qiáng)大構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)完全不是問題，同時可以是系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，縮小使用體積，成本自然降低。當(dāng)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(jī)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(shù)據(jù)總線口） 。方案二：STC89C51 單片機(jī)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(diào)試好的程序在 STC 上將會出現(xiàn)各種各樣的問題（1）STC89C52 能用 USB 轉(zhuǎn)串口下載，而 AT 沒有。（2）STC 單片機(jī)運(yùn)行指令的速度明顯大大的快于 AT。正應(yīng)為這個不同點(diǎn)，在 AT 上調(diào)試好的程序在 STC 上可能會出現(xiàn)錯誤。比如，對于那些時序要求比較敏感的模塊，用 STC 時應(yīng)多加留心，注意延時必須加長，只有慢慢調(diào)試才能把握 STC 的特性。（3）STC 單片機(jī)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(jī)開發(fā)的新手，能夠掌握的資源有限，應(yīng)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(shè)計(jì)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(shù)字采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。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(jī)相連接。所以該模塊具有很多優(yōu)點(diǎn)。比如超高的精準(zhǔn)度、超強(qiáng)的抗干擾能力、性能強(qiáng)悍。在本次設(shè)計(jì)之中使用完全勝任。共 頁 第 頁綜上所述，方案一過于復(fù)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(shè)計(jì)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(diǎn)陣的液晶顯示模塊，內(nèi)置 8192 個中文漢字（16X16 點(diǎn)陣） 、128 個字符（8X16點(diǎn)陣）及 64X256 點(diǎn)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(jī)鏈接的界面。功能很多如光標(biāo)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(yīng)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(shí)現(xiàn)難度上差不多，并且 12864 的功能相對豐富，但是對于本系統(tǒng)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(tǒng)來說會是最佳的選擇。共 頁 第 頁第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)硬件概述本系統(tǒng)主要由 STC89C51 單片機(jī)模塊、LCD1602 模塊、DHT11 模塊、閾值設(shè)定模塊和繼電器模塊等五個大的模塊構(gòu)成。其中單片機(jī)模塊是整個控制系統(tǒng)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(jìn)行溝通以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能使整個系統(tǒng)正常高效的運(yùn)行。LCD1602 可以實(shí)時的讀取溫濕度傳感器中測量出來的溫度和濕度數(shù)據(jù)，由于以固定頻率（2s）更新數(shù)據(jù)，故可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的溫濕度。同時設(shè)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(shè)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(shù)據(jù)。閾值可以通過按鍵來進(jìn)行設(shè)置。同時系統(tǒng)還有兩個報警信號燈。當(dāng)溫度或者濕度超過了閾值時報警信號燈亮并且三極管驅(qū)動繼電器使得相應(yīng)的風(fēng)扇工作來完成降溫或抽濕。3.2 主控模塊設(shè)計(jì)單片機(jī)是由微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來的，自從單片機(jī)的首次出現(xiàn)以來，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)中一個重要的分支，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，單片機(jī)技術(shù)在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。比如儀器儀表之中、在一些系統(tǒng)中的小環(huán)節(jié)需要對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和檢測。如今，隨著技術(shù)發(fā)展到今天，單片機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。簡單收集了一下單片機(jī)大致可以分為以下這幾個階段： 第一階段（1976—1978）：單片機(jī)的探索階段。第二階段（1978—1982）：單片機(jī)的完善階段。第三階段（1982—1990）：8 位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)的推出階段。第四階段（1990—）：單片機(jī)的廣泛發(fā)展階段。單片機(jī)其實(shí)就是一個縮小版的計(jì)算機(jī)，它也包含著計(jì)算機(jī)應(yīng)有的基礎(chǔ)組成部分。比如 CPU 、RAM 、ROM、定時器、I/O 接口等等。由于把這些計(jì)算機(jī)基本的組成部分都集中在很小的片上，所以單片機(jī)與生俱來的就有著體積小，價共 頁 第 頁格低廉性能強(qiáng)勁的特點(diǎn)，可以在一些小的系統(tǒng)之中扮演著主控模塊的角色，形成特定的系統(tǒng)來完成特定的功能。隨著科技的進(jìn)步單片機(jī)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(yīng)用在生產(chǎn)控制之中。3.2.1 單片機(jī)引腳介紹單片機(jī)主要特點(diǎn)：（1）價格低廉且性能強(qiáng)勁。（2）高度集成，微小體積、可靠性好。（3）控制精準(zhǔn)。（4）體積小、不耗電、工作電壓也低。（5）單片機(jī)的各個方面的配置都比較規(guī)范，便于擴(kuò)充系統(tǒng)形成各種上規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)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(jī)引腳圖3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī) 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(jié)構(gòu)上大體相同但又各有特色。當(dāng)在 STC89C51 單片機(jī)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(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號（自激振蕩） 。晶振以及兩個電容的參數(shù)一般都有固定的值。若要將單片機(jī)復(fù)位恢共 頁 第 頁復(fù)初始條件，則必須在 RST 上接入持續(xù)兩個機(jī)器周期以上。復(fù)位電路可以由外面的充電的電容供電使單片機(jī)自動復(fù)位，也可以通過設(shè)計(jì)電路來通過按鈕進(jìn)行手動復(fù)位。此次設(shè)計(jì)應(yīng)用的是手動復(fù)位。電路圖如下圖 3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.3 DHT11 傳感器模塊設(shè)計(jì)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(shù)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(qiáng)。感濕元件、測溫元件以及數(shù)字模塊各司其職協(xié)調(diào)合作形成一個高效穩(wěn)定的復(fù)合式溫濕度數(shù)字傳感器。響應(yīng)迅速、有較高的性價比。每一個傳感器都在出廠前進(jìn)行了精密調(diào)試，并且有專門的內(nèi)存區(qū)域保存了校準(zhǔn)的數(shù)值參數(shù)。所以使得整個溫濕度檢測變得快速靈敏、響應(yīng)迅速、耗電低、體積小巧。這樣一來，使得此傳感器可以應(yīng)用在像紡織車間這樣極為復(fù)雜，不可控因素很多的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境之中。DHT11 傳感器實(shí)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(shí)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(shù)據(jù)，單總線。Pin3:（NC） ，空腳，請懸浮。Pin4（VDD） ，接地端，電源負(fù)極。（2）接口說明 ：當(dāng)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(jù)實(shí)際情況來選定。如下圖 3-4 所示：圖 3-4 DHT11 典型應(yīng)用電路（3）數(shù)據(jù)幀的描述：DATA 是處理器與 DHT11 進(jìn)行通訊的橋梁，是一種單總線通訊的同步數(shù)據(jù)采集方式。操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)共 頁 第 頁數(shù)據(jù)傳送正確時校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi 溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末 8 位。（4）電氣特性：表 3-1 DHT11 的電氣特性參數(shù) 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(jī) 100 150 uA采樣周期 秒 1 次（5）時序描述：當(dāng) MCU 發(fā)送開始信號，DHT11 被激活處于高性能模式當(dāng)開始信號結(jié)束后DHT11 就做出相應(yīng)的反應(yīng)反饋響應(yīng)信號同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。所以只有它接收到主機(jī)發(fā)送過來的開始信號才會處于工作狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集即完成一次溫濕度的采集工作，當(dāng)采集工作結(jié)束自然回復(fù)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(jī)會將總線的信號降低，但一般大于十八毫秒，當(dāng) DHT11 接受開始信號結(jié)束后立即發(fā)送低電平響應(yīng)。然后主機(jī)延時二十至四十毫秒讀取分析傳感器發(fā)送過來的響應(yīng)信號傳感器發(fā)送響應(yīng)信號時總線為低電平,傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。3.3.2 DHT11 傳感器模塊電路設(shè)計(jì)DHT11 傳感器與 STC89C51 單片機(jī)的連接電路相對簡單，單片機(jī)的 P2.0 口即數(shù)據(jù)口與 DHT11 的 Pin2 相連接，用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)3.4.1 液晶顯示屏簡介在我們?nèi)粘Ｉ钪幸壕э@示屏并不陌生像計(jì)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(dá)命令的人機(jī)交互界面。所以液晶顯示屏的應(yīng)用非常之廣泛。LCD1602A 是一種簡單的應(yīng)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(shè)計(jì)中應(yīng)用液晶顯示屏有非常多的優(yōu)點(diǎn)。在環(huán)境中檢測讀取的溫濕度數(shù)據(jù)可以通過這塊顯示屏直接實(shí)時讀取，簡單明了，同時人為的輸入設(shè)定的溫濕度閾值也能夠簡單明了的進(jìn)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(diào)整端，接正電源和和負(fù)電源時顯示器的對比度不同，正電源時較弱負(fù)電源時較強(qiáng)。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(diào)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(dāng) 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(dāng) 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(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)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(jìn)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(yīng)用的液晶的物理特性。現(xiàn)如今液晶顯示屏已進(jìn)入我們生活的各個領(lǐng)域比如現(xiàn)如今廣為使用的移動智能手機(jī)。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(jī)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(yīng)通過通斷電讓磁場可以控制的出現(xiàn)與消失來當(dāng)做開關(guān)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(chǎn)生磁場、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成部分。通過線圈的通斷電產(chǎn)生磁力來吸合或釋放銜鐵來達(dá)到操作目的。當(dāng)溫濕度超過設(shè)定范圍通過主控模塊產(chǎn)生低電平由三極管通電使繼電器通電來時其它負(fù)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(shè)定模塊溫度和濕度人為設(shè)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(yùn)用的芯片型號是 AT24C02 中，其電路設(shè)計(jì)圖如下所示，K1、K2 可以調(diào)節(jié)溫度閾值，K3、K4 可以設(shè)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(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)當(dāng)我們對本系統(tǒng)有了初步的了解后，應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)各個模塊的功能。然后將這些子程序拼接成一個整體構(gòu)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(shù)據(jù)判 斷 溫 濕 度高 于 設(shè) 定 溫度 高 于 設(shè) 定 濕度繼 電 器 1吸 合紅 燈 亮 繼 電 器 2吸 合黃 燈 亮結(jié) 束4.1 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)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(biāo)志狀，若忙標(biāo)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(yīng)的字符地址然后通過地址調(diào)用字符。本系統(tǒng)之中 1602 模塊直接與單片機(jī)相連，具體程序流程圖如下：共 頁 第 頁開 始LCD初 始 化延 時設(shè) 第 一 行 顯示 位 置顯 示 第 一 行內(nèi) 容設(shè) 第 二 行 顯示 位 置顯 示 第 二 行內(nèi) 容圖 4-2 液晶顯示模塊程序流程圖4.2 傳感器模塊設(shè)計(jì)隨著經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，人們在生產(chǎn)生活上對環(huán)境的溫濕度進(jìn)行控制的需求明顯增高。溫濕度傳感器的應(yīng)用也會越來越廣泛。本設(shè)計(jì)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(shù)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(qiáng)。感濕元件、測溫元件以及數(shù)字模塊各司其職協(xié)調(diào)合作形成一個高效穩(wěn)定的復(fù)合式溫濕度數(shù)字傳感器。響應(yīng)迅速、有較高的性價比。每一個傳感器都在出廠前進(jìn)行了精密調(diào)試，并且有專門的內(nèi)存區(qū)域保存了校準(zhǔn)的數(shù)值參數(shù)。所以使得整個溫濕度檢測變得快速靈敏、響應(yīng)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(shù) 據(jù)結(jié) 束 信 號圖 4-3 DHT11 傳感器模塊程序流程圖第五章 系統(tǒng)分析與調(diào)試本畢業(yè)設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jī) C 語言開發(fā)學(xué)習(xí)的新共 頁 第 頁手來說最合適不過。運(yùn)用方便，是做 C 語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。通過 STC_ISP_V480 軟件將程序燒錄到單片機(jī)上，然后整個畢業(yè)設(shè)計(jì)基本上完成了?？梢詫ρb置進(jìn)行驗(yàn)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(nèi)的溫濕度，并且在顯示屏上顯示，通過四個按鍵手動設(shè)置溫度和濕度的閾值，使當(dāng)前的溫濕度不在閾值范圍之內(nèi)，驗(yàn)證降溫除濕風(fēng)扇是否可以正常運(yùn)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(yàn)證本系統(tǒng)工作正常。實(shí)物運(yùn)行圖共 頁 第 頁第六章 結(jié)論與展望本系統(tǒng)是模擬紡織車間溫濕度控制系統(tǒng)，是以單片機(jī)為主控單元的控制系統(tǒng)，通過各個部件的組合最終能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度檢測及控制的各項(xiàng)功能要求，初期功能實(shí)現(xiàn)方面不是那么健全，通過不停的調(diào)試修改參數(shù)，找出問題，最終各項(xiàng)功能基本上正常實(shí)現(xiàn)。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(guān)吧。但本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到預(yù)定要求。之前大一大二，雖然學(xué)習(xí)了不少理論知識，但只有開發(fā)項(xiàng)目時才能將之前所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)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(yùn)用。通過選題、查找資料、理論分析，設(shè)計(jì)方案、焊接器件、軟件編程等等、一路走來確實(shí)學(xué)習(xí)到了很多知識進(jìn)步不少，當(dāng)然遇到的困難也不少。做本次設(shè)計(jì)感受最深的是通過學(xué)習(xí)個元器件，了解它們的性能然后將它們拼接到一起實(shí)現(xiàn)一個有著一定功能的特殊系統(tǒng)，這個從無到有、從 0 到 1 的過程是很美妙的。本設(shè)計(jì)存在很多不足，我希望通過我以后的學(xué)習(xí)，有了一定的知識積累再不斷的完善這個系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人類不斷的優(yōu)化技術(shù)，希望生產(chǎn)出更好的產(chǎn)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(chǎn)條件下我們工廠是生產(chǎn)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(chǎn)效率，創(chuàng)造更大的利潤，減少更多資源的浪費(fèi)。特別是在紡織車間對需要相對適宜的溫度濕度來進(jìn)行更高效率的生產(chǎn)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(yīng)用空間。致謝寫到這一段時，畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xué)和老師，不是你們的指點(diǎn)本設(shè)計(jì)不會這么順利的完成。.在這里尤其需要感謝的是我的指導(dǎo)老師，不是老師的嚴(yán)格要求以及不厭其煩的解答我的問題本設(shè)計(jì)就會遇到很多阻力。老師不僅嚴(yán)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(xué)之間的相互學(xué)習(xí)相互探討，一起碰撞思想，使得許多難題迎刃而解。設(shè)計(jì)中遇到很多的問題，比如程序出現(xiàn)漏洞了，硬件功能無法正常實(shí)現(xiàn)，自己本人走入誤區(qū)怎么也檢查不出來，通過老師的指點(diǎn)、同學(xué)之間的探討，使得有些問題一點(diǎn)就通。真心的感謝每一位同學(xué)以及指導(dǎo)老師孜孜不倦的指導(dǎo)。同時也讓我明白團(tuán)隊(duì)的威力、團(tuán)隊(duì)合作的重要性。還有很多體會無法用語言表達(dá)出來，在即將畢業(yè)之際感慨頗多，愿我的同學(xué)和老師們一帆風(fēng)順、前程似錦。參考文獻(xiàn)[1] 夏路易 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30TXD/P3.111WR/P3.616 RD/P3.717PSEN 29XTAL218VCC40 U1STC89C52Y112MC230pF C330pFR210KC110uF+5VGNDGNDR5 10K2402_SDA2402_SCLDATA12345678910111213141516J2傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳EEPROM傳傳傳傳傳P00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P27P26P25P00P01P02P03P04P05P06P07R91.5KR1010K+5VGNDGNDK2TH+K3TH-K5HH-K4HH+GNDR171KR181KQ69012Q79012+5V+5VLRKj1Kj2123J4CON3123J3CON3D1D2R192.2KR202.2KLR+5V傳傳傳傳傳GND+5V 32 1P1 POWER112233445566S1+5V傳傳GNDGNDGNDCOM1 R12R23 R34R45 R56R67 R78R89RP210212J5CON2A -+M1圖 A1 系統(tǒng)總體電路圖共 頁 第 頁附錄 B：系統(tǒng) PCB 附錄 C：系統(tǒng)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?zé)魋bit Led_shengwen=P1^4; //升溫?zé)魋bit 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(biāo)識volatile bit FlagStartRH = 0; //開始溫濕度轉(zhuǎn)換標(biāo)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(shù)據(jù)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(zhuǎn)換RHCounter ++;if (RHCounter = 1000){FlagStartRH = 1;RHCounter = 0;}}//存入設(shè)定值、void Save_Setting(){pSave = (char *) //地址低位對應(yīng)低 8 位，高位對應(yīng)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(shè)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(shù)***********************************************************************/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(yīng)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?qū)崿F(xiàn)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(shù)* 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(shù)據(jù)函數(shù)* 輸入 : 需要寫入 1602 的數(shù)據(jù)* 輸出 : 無***********************************************************************/void write(uchar del){P0 = Convert(del);RS = 1;RW = 0;E = 0;