温湿度检测.docx
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温湿度检测
设计题目：
基于单片机的整点温湿度记录仪
学生姓名
课程名称
专业班级
地点
\
起止时间
设计内容及要求
设计基于单片机的整点温度记录仪。
温度记录仪是测温仪器类型的其中之一，广泛应用于医药、食品、电子、农业等领域。
本课题的主要任务是基于单片机技术设计一种整点温度记录仪，能够实现精准测温、整点存储、温度显示、温度查询等功能。
要求完成以下功能：
1.检测的温度范围：
0-70℃，检测分辨率±1℃；湿度范围60%-80%RH;
2.可整点存储温度值、湿度值；
3.通过键盘查询、显示温度值、湿度值；
4能够存储、显示、查询温度.
RH设计
参数
进度
要求
1.布置仪表设计任务、方案设计（1天）
2.硬件设计、制作、调试（1.5天）
3.软件设计、调试（4.5天）
4.综合调试（1天）
5.成果展示、答辩（1天）
详见进度安排表
参考资料
1.程德福.智能仪器.机械工业出版社.2009.9
2.胡文金.单片机系统实训教程.重庆:
重庆大学出版社,2005
3.梁森.自动检测技术及应用.北京：
机械工业出版社，2012
其它
说明
１.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。
２.若填写内容较多可另纸附后。
3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。
目录
一系统总体方案设计5
1.1系统设计方案总体思路5
1.2系统总体方案框图5
二硬件设计5
2.1STC89C52简介5
2.2晶振电路6
2.3复位电路7
2.4共阴极数码管显示电路7
2.5键盘电路8
2.6DHT11传感器电路9
三软件设计与说明10
3.1主程序设计10
3.2显示程序设计10
第4章调试结果与说明12
4.1系统调试说明12
4.2调试结果12
五总结12
参考文献13
附录B系统程序清单16
一系统总体方案设计
1.1系统设计方案总体思路
根据课题，设计整点温湿度检测记录电路，采用单片机STC89C52为控制芯片。
根据设计要求所需的实现要求，电路分为单片机时钟电路、复位电路、数码管显示电路、DHT11传感器电路、DS1302时钟电路、AT24C02储存电路、LED闪烁报警电路几个模块。
在本系统中复位电路中给给RST引脚连续输入2个机器周期（即24个时钟振荡周期）以上高电平，就可完成初始化操作；显示电路与单片机I/O相连，采用4段7位共阴极LED显示管显示温湿度。
1.2系统总体方案框图
根据设计思路确定的总体方案如图1-2所示。
图1-2系统总体框图
二硬件设计
2.1STC89C52简介
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52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。
图2-1STC89C52
2.2晶振电路
单片机工作的时间基准是由时钟电路所控制的。
在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。
电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用,均选用20pF，石英晶体选择12MHZ。
晶振电路如图.
图2-2晶振电路
2.3复位电路
复位电路是保证单片机正常运行的关键因素，所以可靠地复位电路设计是必要的。
将RST引脚连续输入2个机器周期（即24个时钟振荡期间）以上高电平，即可以完成单片机的初始化操作。
本设计采用按钮复位方式。
复位电路如图：
图2-3复位电路
2.4共阴极数码管显示电路
LED数码管采用共阴数码管，采用动态显示方式，减少硬件资源。
动态扫描显示接口是单片机中应用最广泛的一种显示方式。
数码管的dp段以及g-a段依序与P0口的P0.7-P0.0连接。
4位LED的位选线分别由相对应的P2.4-P2.7控制。
显示电路如图：
图2-4显示电路
2.5键盘电路
单片机板子上自带有四个按键，为MODE键.UP键.DOWN键和ENT键，分别与单片机的P20.P21.P22和P32相连。
本次课程设计使用了三个按键，用来设置温湿度的上下限及显示工作
键盘电路如图：
图2-5显示电路
2.6DHT11传感器电路
DHT11是一种能对环境的温湿度参数进行采样的传感器，用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式:
8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。
1.通讯过程如图所示
总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。
DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后,读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均可,总线由上拉电阻拉高。
DHT11的测量分辨率分别为8bit（温度）、8bit（湿度）。
DHT11传感器电路如下：
图2-6DHT11传感器电路
三软件设计与说明
此次系统设计是通过C语言编程，其中包括数码管显示部分、时钟电路、传感器采样温湿度部分，总线部分。
3.1主程序设计
主程序初始化，显示温湿度值,循环扫描是否有键按下，如有键按下则做出相应的功能处理，若无键按下则继续执行显示函数。
3.2显示程序设计
显示采用4位共阴极数码管，段码在程序数据区定义，根据需要查表取得，再送往P0口，以控制数码管显示不同字符数字。
位码由P2.4—P2.7口分别控制晶体数码管的位控位W4—W1，以控制各个数码管显示。
N
Y
图3-4显示程序流程图
四调试结果与说明
4.1系统调试说明
本系统调试过程中采用直接硬件调试的方法，对整体的系统程序进行分解排故，首先对四位八段显像管进行数字显示测试，然后对键盘进行按键响应测试，当测试都得到正确结果时，将键盘与显示结合起来，并给予恰当的字型码，最后加入中断程序，给出正确的脉冲信号和频率。
按键出现按下一键响应多次的情况，后查出由于键位抬起子程序书写不当，造成键盘多次响应，并加上了松手去抖程序后问题得以顺利解决。
4.2调试结果
接上温湿度传感器DHT11后和电源后，将程序下载到板子上，按下按键启动，执行程序，数码管上显示了温湿度整数部分的参数。
由于程序编写的不是很成功,虽然显示了温湿度,但是数值不是很准确,而且不能储存温湿度,只能实时显示,有一定的缺陷.
五总结
经过两周的单片机课程设计，终于完成了单片机环境温湿度检测系统的设计，虽然遇到了很多问题,最后也不是很成功,但是也收获许多，但是付出了许多精力和时间，所以实践能力的到了一定的提高。
虽然学习单片机已经不短时间，我对单片机还有不少的问题，透过此次课程设计，我又学到了很多知识与技巧。
这次设计让我有了长足的进步，使我对单片机硬件与软件的兼顾与融会贯通有了更进一步。
参考文献
[1]王迎旭.单片机原理与应用[M].北京：
机械工业出版社,2004.
[2]陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2010.
[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：
清华大学出版社，2010.
[4]李全利.单片机原理及应用技术[M].北京：
高等教育出版社，2004.
[5]陈光东.单片微型计算机原理及接口技术[M].华中科技大学出版社，2001.
[6]何立民.51系列单片机应用与实践教程[M].北航出版社，.
附录B系统程序清单
#include"I2C.h"
#include"I2C_2.h"
#include"Temperature.h"
#include"DS1302_2.h"
#definePCF85910x90//PCF8591地址
#defineTHCO0xF8//11.0592MHZ晶振
#defineTLCO0xCD//定时2ms时间
#defineTHC10xB8//定时20ms时间
#defineTLC10x00
floatt,t1,ave;
bitDisPlay;//按键刷新显示标志位
intRoom_Temperature=0;//室温
unsignedintAin3_Voltage=0;//通道3电压
unsignedintcount1S=0;
unsignedcharMenu=0;
unsignedcharKey_Add_Flag=0;
unsignedcharKey_Sub_Flag=0;
unsignedcharmin=0x0,sec=0x0,hour=0x0;
ucharDataBufW[]={2,0,0,0};
bitsave_flag;//保存标志位
unsignedcharTemperature_Param[5]={28,29,30,31,32};//存储5个温度值
unsignedcharHumidity_Param[5]={50,60,70,80,90};//存储5个湿度值
unsignedchardat[6]={0};//五次计算值
unsignedcharData_Buffer[4]={1,2,3,4};//数码管显示缓冲区
unsignedcharcodeDuan[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,
0x40};//0~9,'-'
voidInit（void）;//定时器配置初始化
voidTemperature（void）;//采集温度
voidHumidity（void）;//采集湿度
voidDisp_Update（void）;//数据更新
voidKey_Deal（void）;//按键处理,主要是模式,加键,减键标志位的加减运算
voidmain（void）
{
unsignedchari=0;
Init（）;//定时器配置初始化
Temperature（）;//温度采集初始化
Humidity（）;//湿度采集初始化
Disp_Update（）;
while
（1）
{
if（DisPlay==1）//按键按下或者1S时间到刷新数据
{
DisPlay=0;
if（Menu==0）//1S刷新温度**Timer1
{
Temperature（）;
}
if（Menu==1）//1S一次刷新湿度**Timer0
{
Humidity（）;
LED1=!
LED1;
}
if（Menu==2）//DS1302
{
min=ReadMin（）;
sec=ReadSec（）;
LED2=!
LED2;
}
Disp_Update（）;
}
if（save_flag==1）//存储
{
for（i=5;i>0;i--）//存储5次温度值
{
Temperature_Param[i]=Room_Temperature;
WrToROM（Temperature_Param,1,4）;//把5个温度参数写进EPROM
}
for（i=5;i>0;i--）//存储5次湿度值
{
Humidity_Param[i]=Ain3_Voltage;
WrToROM（Humidity_Param,1,4）;//把5个湿度参数写进EPROM
}
save_flag=0;
}
}
}
voidTimer0（）interrupt1using1
{
staticunsignedcharBit=0;//数码管位选
staticunsignedcharKey_Delay;//按键延时消抖
TH0=THCO;//定时2ms
TL0=TLCO;
count1S++;
if（count1S==500）//1S到,
{
count1S=0;//清零
DisPlay=1;//刷新标志位置
}
/**按键扫描**/
if（Key_Mode==0||Key_Add==0||Key_Sub==0）//按键扫描
{
if（++Key_Delay>40）//此处延时80ms
{
Key_Delay=0;
Key_Deal（）;//按键处理
DisPlay=1;
}
elseDisPlay=0;//不显示
}
else//不显示
{
Key_Delay=0;
}
/**数码管扫描**/
Bit++;
Bit&=0x03;
P2|=0xf0;//先关位码
P0=Duan[Data_Buffer[Bit]];//开段码,段码送数据
if（Menu==2&&Bit==1）//时间显示小数点
P0|=0x80;
switch（Bit）//送位码
{
case0:
P24=0;break;
case1:
P25=0;break;
case2:
P26=0;break;
case3:
P27=0;break;
default:
break;
}
}
/**定时20ms;刷新温湿度;**/
voidTimer1（）interrupt3using3
{
TH1=THC1;//重装初值
TL1=TLC1;
}
voidInit（void）
{
TMOD=0x11;//设置定时器0工作模式,16位计数模式
TH0=THCO;
TL0=TLCO;
TH1=THC1;
TL1=TLC1;
TR0=1;//启动定时器0
ET0=1;//使能定时器中断0
EA=1;//开总中断
DisableWP（）;//禁止写保护
WriteControl（0xa6）;//向慢速充电控制寄存器写入控制字节
WriteSec（sec）;//向DS1302中写入秒字节
WriteMin（min）;//向DS1302中写入分字节
}
voidTemperature（void）//室温采集模块,2s采集一次
{
unsignedinti;
floatmax1,min1,sum;
unsignedintmax,min,mid;
unsignedintv;
ISendByte（PCF8591,0x40）;
dat[0]=IRcvByte（PCF8591）;//得到第一次NTC的电
max1=min1=dat[0];
sum=0;
for（i=0;i<5;i++）//数据处理
{
ISendByte（PCF8591,0x40）;
dat[i+1]=IRcvByte（PCF8591）;//得到NTC的电压,连续采集5次
if（dat[i]>max1）max1=dat[i];//搜寻最大值
elseif（dat[i]sum=sum+dat[i];
}
ave=（float）（（sum-max1-min1）/3.0）;//算3次平均值
t=ave*19.6;//255*5000;//5/256
t1=t/1000;//t1为电压值
t1=（5000-t）/t1;
v=（unsignedint）t1*10;//计算得电阻值
Room_Temperature=v;
max=97;
min=0;
while
（1）//查表,得到温度值
{
mid=（max+min）/2;
if（Table[mid]max=mid;
else
min=mid;
if（（max-min）<=1）
break;
}
Room_Temperature=max;
}
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