【正文】 單片機(jī)課設(shè) 1 1 設(shè)計(jì)的意義 最近幾年來(lái)，隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)領(lǐng)域正在不斷的走向社會(huì)各個(gè)角落，還帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異更新。在實(shí)時(shí)運(yùn)作和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用到系統(tǒng)中，單片機(jī)如今是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅掌握單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)其具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善?！皢纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)”是電子類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)科，它是繼“匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”，“接口技術(shù)”等課程之后開(kāi)出的實(shí)踐環(huán)節(jié)課程。 與此同時(shí)， 現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越多的 場(chǎng)所 會(huì) 涉及 到溫度與濕度 并將其顯示。 由于溫度與濕度不管是從物理量本 身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系， 例如 ： 冬天溫度為 18 至 25℃ ，濕度為 30%至 80%；夏天溫度為 23 至 28℃ ，濕度為 30%至 60%。在此范圍內(nèi)感到舒適的人占 95%以上。在裝有空調(diào)的室內(nèi)，室溫為 19 至 24℃ ，濕度為 40%至 50%時(shí)，人會(huì)感到最舒適。如果考慮到溫、濕度對(duì)人思維活動(dòng)的影響，最適宜的室溫度應(yīng)是工作效率高。 18℃ ，濕度應(yīng)是 40%至 60%，此時(shí)，人的精神狀態(tài)好，思維最敏捷。 所以，本課程設(shè)計(jì)就是通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LCD1602，液晶顯示 溫濕度 ， 通過(guò)此設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)有一定的擴(kuò)展性，而且可以作為其他 有關(guān)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 單片機(jī)課設(shè) 2 2 設(shè)計(jì) 原理 設(shè)計(jì)目標(biāo) 基本功能 檢測(cè)溫度、濕度 顯示溫度、濕度 過(guò)限報(bào)警 主要技術(shù)參數(shù) 溫度檢測(cè)范圍： 30℃ 至 +55℃ 測(cè)量精度： ? 2℃ 濕度檢測(cè)范圍： 20%90%RH 檢測(cè)精度： ? 5%RH 顯示方式： 溫度：四位顯示 濕度：四位顯示 報(bào)警方式： 三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴 器 報(bào)警 設(shè)計(jì) 原理 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要滿足以下條件 ： 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 能完成 數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、串行通信、輸出控制信號(hào)等多種功能。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)調(diào)理、單片機(jī)、數(shù)據(jù)顯示 等 4個(gè)大的部分組成。該測(cè)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集（檢測(cè) 糧庫(kù) 內(nèi)的溫濕度）、實(shí)時(shí) 顯示 （對(duì)監(jiān)測(cè)到的 進(jìn)行顯示 ） 、 實(shí)時(shí) 警報(bào) （根據(jù) 監(jiān)測(cè)的結(jié)果 ， 超出預(yù)設(shè)定的值的進(jìn)行蜂鳴警告 ）的功能。 傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài) ，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。 一般溫濕度控制系統(tǒng)中的溫濕度測(cè)量均采用熱敏電阻與濕敏電容，這種傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般都需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程，因此測(cè)量精度難以保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性等方面也存在一定單片機(jī)課設(shè) 3 問(wèn)題。這種傳感器只適合那些測(cè)量點(diǎn)數(shù)較少，對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。因此設(shè)計(jì)出一款精度高、穩(wěn)定性好、成本低的溫濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)將具有一定的市場(chǎng)。 溫濕度傳感器的選擇 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和 溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè) DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排 引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 信號(hào)采集通道的選擇 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溫度輸入信號(hào)為 4 路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道。這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：對(duì) ADC、 S/H要求高。處理速度慢。硬件簡(jiǎn)單，成本低。軟件比較復(fù)雜。如圖 1 所示 ： 信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路 多 路 切 換 器 采樣 / 保持器 A/D轉(zhuǎn)換器 接口 CPU 圖 1 多路分時(shí)的模擬量輸入通道 單片機(jī)課設(shè) 4 系統(tǒng)的總體框圖 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 2 所示 ： 本設(shè)計(jì)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的。 （一） 信號(hào)采集 由 DHT11 溫濕度傳感器和多路模式選擇開(kāi)關(guān)組成； （二） 信號(hào)分析 由 A/D 轉(zhuǎn)換器和單片機(jī) 80C51 組成； （ 三 ） 信號(hào)處理 由串行口 LCD 顯示器和報(bào)警系統(tǒng)等組成。 DHT11 溫濕度 檢測(cè) 多 路 模 式 選 擇 開(kāi) 關(guān) 單 片機(jī) 串行口與LCD 報(bào)警電路 ADC0832 圖 2 系統(tǒng)總體框圖 單片機(jī)課設(shè) 5 3 主要芯片簡(jiǎn)介 DHT11 數(shù)字傳感器 主要特性 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每 個(gè) DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。 應(yīng)用領(lǐng)域 該 DHT11 可以用于暖通空調(diào)、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)記錄器、消費(fèi)品、自動(dòng)控制、濕度調(diào)節(jié)器及醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。 引腳圖 DHT11 有四個(gè)引腳， 3 號(hào)引腳一般懸空， 如圖 3 所示。 DHT11 的供電電壓為 3— 。 傳 感器上電后 ， 要 等待 1s 以越 過(guò) 不穩(wěn) 定 狀態(tài) 在 此期 間 無(wú)需發(fā)送任何指令 。 電 源引 腳（ VDD， GND） 之間可增加一 個(gè) 100nF 的電容，用以去耦濾波。 建議連接線長(zhǎng)度短于 20米時(shí)用 5K上拉電阻 ,大于 20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻 。 單片機(jī)課設(shè) 6 封裝信息 封裝圖如圖 4 所示 ： 液晶顯示器 LCD1602 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通 過(guò)器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管 、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過(guò)，在此不作介紹，本章重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （一） 顯示質(zhì)量高 （二） 數(shù)字式接口 圖 3 DHT11 引腳圖 圖 4 DHT11 封裝圖 單片