【正文】 單片機(jī)課設(shè) 1 1 設(shè)計的意義 最近幾年來，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各個角落，還帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實時運作和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用到系統(tǒng)中，單片機(jī)如今是作為一個核心部件來使用，僅掌握單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)其具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，加以完善?！皢纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計”是電子類專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)科，它是繼“匯編語言程序設(shè)計”，“接口技術(shù)”等課程之后開出的實踐環(huán)節(jié)課程。 與此同時， 現(xiàn)代社會越來越多的 場所 會 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，人會感到最舒適。如果考慮到溫、濕度對人思維活動的影響，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，人的精神狀態(tài)好，思維最敏捷。 所以，本課程設(shè)計就是通過單片機(jī)驅(qū)動 LCD1602，液晶顯示 溫濕度 ， 通過此設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)本設(shè)計有一定的擴(kuò)展性，而且可以作為其他 有關(guān)設(shè)計的基礎(chǔ)。 單片機(jī)課設(shè) 2 2 設(shè)計 原理 設(shè)計目標(biāo) 基本功能 檢測溫度、濕度 顯示溫度、濕度 過限報警 主要技術(shù)參數(shù) 溫度檢測范圍： 30℃ 至 +55℃ 測量精度： ? 2℃ 濕度檢測范圍： 20%90%RH 檢測精度： ? 5%RH 顯示方式： 溫度：四位顯示 濕度：四位顯示 報警方式： 三極管驅(qū)動的蜂鳴 器 報警 設(shè)計 原理 溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)要滿足以下條件 ： 溫濕度監(jiān)測系統(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個大的部分組成。該測控系統(tǒng)具有實時采集（檢測 糧庫 內(nèi)的溫濕度）、實時 顯示 （對監(jiān)測到的 進(jìn)行顯示 ） 、 實時 警報 （根據(jù) 監(jiān)測的結(jié)果 ， 超出預(yù)設(shè)定的值的進(jìn)行蜂鳴警告 ）的功能。 傳感器是實現(xiàn)測量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(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)計信號調(diào)理電路并經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，因此測量精度難以保證，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 問題。這種傳感器只適合那些測量點數(shù)較少，對精度要求不高的場合。因此設(shè)計出一款精度高、穩(wěn)定性好、成本低的溫濕度檢測控制系統(tǒng)將具有一定的市場。 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期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 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、性價比極高等優(yōu)點。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(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。 信號采集通道的選擇 在本設(shè)計系統(tǒng)中，溫度輸入信號為 4 路的模擬信號，這就需要多通道結(jié)構(gòu)采用多路分時的模擬量輸入通道。這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點為：對 ADC、 S/H要求高。處理速度慢。硬件簡單，成本低。軟件比較復(fù)雜。如圖 1 所示 ： 信號調(diào)理電路 信號調(diào)理電路 信號調(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)計框圖如圖 2 所示 ： 本設(shè)計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。 （一） 信號采集 由 DHT11 溫濕度傳感器和多路模式選擇開關(guān)組成； （二） 信號分析 由 A/D 轉(zhuǎn)換器和單片機(jī) 80C51 組成； （ 三 ） 信號處理 由串行口 LCD 顯示器和報警系統(tǒng)等組成。 DHT11 溫濕度 檢測 多 路 模 式 選 擇 開 關(guān) 單 片機(jī) 串行口與LCD 報警電路 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期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 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、性價比極高等優(yōu)點。每 個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(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)、測試及檢測設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)記錄器、消費品、自動控制、濕度調(diào)節(jié)器及醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。 引腳圖 DHT11 有四個引腳， 3 號引腳一般懸空， 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 不穩(wěn) 定 狀態(tài) 在 此期 間 無需發(fā)送任何指令 。 電 源引 腳（ VDD， GND） 之間可增加一 個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 建議連接線長度短于 20米時用 5K上拉電阻 ,大于 20米時根據(jù)實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 過器件，如在計算器、萬用表、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，軟硬件都比較簡單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點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優(yōu)點： （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