【正文】 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PROTEUS的溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要溫度和濕度是兩個(gè)最基本的環(huán)境參數(shù)，與人們的生活息息相關(guān)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量和控制。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要。因此研究溫濕度的測(cè)量和控制方法具有重要的意義。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是單片機(jī)溫濕度測(cè)量和控制系統(tǒng)，通過(guò)LCD顯示所測(cè)量的溫濕度。系統(tǒng)采用集溫濕度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器于一體的SHT11芯片，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理顯示，其它模塊包括了實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日期產(chǎn)生電路和超限報(bào)警處理電路，對(duì)測(cè)量的值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警處理。文章介紹了基于ATMEL公司的AT89C51系列單片機(jī)的溫濕度實(shí)時(shí)測(cè)量與控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括介紹了硬件結(jié)構(gòu)原理，并分析了相應(yīng)的軟件的設(shè)計(jì)及其要點(diǎn)，包括軟件設(shè)計(jì)流程及其程序的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，提高了測(cè)量精度和效率。關(guān)鍵詞：AT89C5SHT1LCD、DS130溫濕度控制ABSTRACTTemperature and humidity are two basic environmental parameters which are closely related to people’s lives. In the industrial and agriculture production, meteorology, environmental protection, national defense, scientific research and other departments, we often need to measure and control the temperature and humidity of the environment. Accurate measurement of temperature and humidity in the pharmaceutical, food processing, paper making and other sectors is essential. So the method of temperature and humidity control and measurement is of great significance.The design implementation of measurement and control temperature and humidity is MCU system, through which the temperature and humidity measurement LCD. System adopts set temperature and humidity sensor and A/D converter for SHT11 chip microcontroller processing, through that other modules including realtime display and alarm. The paper introduces the ATMEL pany based on AT89C51 singlechip series of temperature and humidity measurement and control system and realtime display system design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software design, including the design of the software and its key process and procedure. System structure is simple, practical, and improve the measuring precision and efficiency.Key words: AT89c51, SHT1LCD、DS130temperature and humidity control III河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄目 錄摘 要 IABSTRACT II第1章 緒 論 1 研究的目的及意義 1 國(guó)內(nèi)外研究情況 1 系統(tǒng)內(nèi)容的設(shè)計(jì) 2 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 2 主要工作任務(wù) 2 方案論證 2第2章 工具簡(jiǎn)介 4 C語(yǔ)言 4 C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn) 4 C語(yǔ)言的缺點(diǎn) 4 Proteus簡(jiǎn)介 4 Keil C51編譯器簡(jiǎn)介 5 8051開發(fā)工具 5 uVision2集成開發(fā)環(huán)境 5第3章 硬件設(shè)計(jì) 7 芯片介紹 7 單片機(jī)——AT89C51 7 LCD顯示——LCD1604 9 DS1302原理及應(yīng)用 11 15 模塊功能介紹 18 復(fù)位電路部分 18 DS1302時(shí)鐘電路模塊 19 SHT11傳感器模塊 19 顯示電路模塊 20 超限處理電路模塊 20 整體電路圖 21第4章 軟件設(shè)計(jì) 22 程序框圖 22 主程序框圖 22 溫濕度采集及處理框圖 23 LCD顯示框圖 23 主函數(shù)解析 24第5章 仿真與調(diào)試 26結(jié) 論 29致 謝 30參考文獻(xiàn) 31附錄A 系統(tǒng)源程序 32附錄B 系統(tǒng)原理圖 55 IV河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論第1章 緒 論 研究的目的及意義溫度和濕度與人們的生活息息相關(guān)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)都是至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的溫度計(jì)是用水銀柱來(lái)顯示的，它的精確度不高，不易讀數(shù)。而采用單片機(jī)對(duì)溫濕度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫濕度控制的技術(shù)指標(biāo)。用LCD來(lái)顯示溫濕度的數(shù)字看起來(lái)更加直觀。采用SHT11數(shù)字溫濕度傳感器作為檢測(cè)元件，能夠同時(shí)測(cè)試溫度和濕度。SHT11傳感器可以直接讀出被測(cè)的溫濕度值。同時(shí)單片機(jī)可以把測(cè)量出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳到計(jì)算機(jī)上，來(lái)完成工業(yè)中的自動(dòng)控制，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。用單片機(jī)控制的溫濕度計(jì)不僅硬件電路簡(jiǎn)單，而且測(cè)量精度比較高。用液晶顯示測(cè)量值看起來(lái)比較美觀。無(wú)論在日常生活中還是在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面都離不開對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行溫濕度的測(cè)量。因此，研究溫濕度的測(cè)量具有非常重要的意義。 國(guó)內(nèi)外研究情況測(cè)量溫濕度的關(guān)鍵是溫濕度傳感器。過(guò)去測(cè)量溫度與濕度是分開的。隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們生活的需要出現(xiàn)了溫濕度共測(cè)的傳感器。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫度傳感器也是經(jīng)歷了這樣一個(gè)階段逐漸走向數(shù)字智能化?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)外用的最多的溫濕度傳感器是SHTXX系列。SHT11溫濕度傳感器應(yīng)用于專利的工業(yè)COMS過(guò)程微加工技術(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)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接，從而具有超快響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。采用SHT11數(shù)字溫濕度傳感器與單片機(jī)AT89C51相連比較容易，而且電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。所以，本設(shè)計(jì)以SHT11數(shù)字溫濕度傳感器為例，介紹基于SHT11數(shù)字溫濕度傳感器的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫濕度的測(cè)量。 系統(tǒng)內(nèi)容的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)根據(jù)生活和一般工業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)本產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)為：測(cè)溫范圍：20—＋80℃；濕度測(cè)量范圍為30—90%Rh溫度測(cè)量精度：177。濕度測(cè)量誤差：≤4%Rh 可設(shè)置上、下限報(bào)警值，當(dāng)濕度溫度超限時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)電源工作范圍：～ 主要工作任務(wù)根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際的任務(wù)要求，選擇合適的溫濕度傳感器，完成溫濕度的測(cè)量，并設(shè)計(jì)顯示電路模塊、時(shí)鐘電路模塊、超限處理模塊、復(fù)位電路模塊的程序。系統(tǒng)開始工作后，根據(jù)初始條件讀取濕度值和溫度值，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，將其與設(shè)定的溫濕度值比較，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的溫濕度超限，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，未超限時(shí)，系統(tǒng)顯示正常的濕溫度度值。 方案論證方案一：采用單總線的DS18B20的溫度傳感器和HS110X相對(duì)濕度傳感器組成測(cè)量和控制系統(tǒng)。方案二：采用集溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器于一體的SHT11芯片構(gòu)成溫濕度的測(cè)量和控制系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要進(jìn)行復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程，其測(cè)量精度難以保證，并且使用分立的溫度傳感器和濕度傳感器測(cè)量電路比較麻煩。而SHT11是具有二線串行接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式新型相對(duì)濕度和溫度傳感器，集溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器于一體，可用來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)，使用起來(lái)比較方便，且電路簡(jiǎn)單。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)提供了解決方案。因此本設(shè)計(jì)采用方案二。本設(shè)計(jì)核心部件為AT89C51，信號(hào)采集及處理部分由SHT11構(gòu)成，進(jìn)入單片機(jī)經(jīng)處理后通過(guò)LCD1604顯示溫濕度，信號(hào)顯示采用的液晶屏為57點(diǎn)陣，一行可顯示16字，四行。其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生與現(xiàn)在相同的時(shí)間和具體日期，通過(guò)LCD1604液晶模塊顯示。在軟件設(shè)計(jì)部分有對(duì)測(cè)量的溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定，當(dāng)測(cè)量超過(guò)限定值時(shí)，通過(guò)超限報(bào)警處理電路對(duì)其進(jìn)行處理，分別顯示不同的二極管燈亮，蜂鳴器產(chǎn)生長(zhǎng)鳴。硬件中包括一個(gè)開關(guān)，為復(fù)位開關(guān)。開機(jī)后，所有器件初始化，DS1302產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間和日期，溫濕度傳感器SHT11開始進(jìn)行溫濕度測(cè)量和計(jì)算，最后通過(guò)兩個(gè)LCD液晶顯示器顯示結(jié)果。在測(cè)量結(jié)果中有超過(guò)設(shè)定的溫濕度上下限的，通過(guò)超限模塊做出反應(yīng)。電路主要包括了AT89C51控制模塊、SHT11溫濕度測(cè)量模塊、DS1302時(shí)間模塊、LCD顯示模塊、超限處理模塊。其他是一些附件，比如復(fù)位、晶振電路。 AT89C51電源DS1302LCD1604信號(hào)顯示SHT11晶振電路復(fù)位電路128*64液晶顯示超限模塊 整體電路框圖4河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 工具簡(jiǎn)介第2章 工具簡(jiǎn)介系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用C語(yǔ)言編寫，并用Keil軟件檢查程序有無(wú)錯(cuò)誤，在Proteus仿真軟件上進(jìn)行仿真。 C語(yǔ)言 C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)C語(yǔ)言的運(yùn)算符豐富，它包括的范圍相當(dāng)廣泛，使得C語(yǔ)言的運(yùn)算類型極其豐富，并且表達(dá)方式的類型多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)在高級(jí)語(yǔ)言中不能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算，它有32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語(yǔ)句。和匯編語(yǔ)言一樣，它能夠?qū)ξ?，字?jié)和地址進(jìn)行操作；數(shù)據(jù)類型很豐富，能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，同時(shí)還加入了指針的概念，使得效率更高，同時(shí)支持圖形編輯，以及多種顯示器等；它所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言，這種方式會(huì)讓程序有層次，一目了然，同時(shí)語(yǔ)法顯示不嚴(yán)格，設(shè)計(jì)自由度高；C語(yǔ)言提供給用戶的方式是一函數(shù)的形式，它們可以方便調(diào)用，使得程序完全結(jié)構(gòu)化；地址的訪問(wèn)上，能夠訪問(wèn)物理地址，對(duì)硬件進(jìn)行直接操作；適用范圍廣，能夠適用于多種操作，例如：DOS、UNIX等，同時(shí)適用于多種機(jī)型。 C語(yǔ)言的缺點(diǎn)它的缺點(diǎn)主要是數(shù)據(jù)封裝的安全性不高，因此這一點(diǎn)也成為了C語(yǔ)言和C++的最大的區(qū)別，另一方面由于語(yǔ)法以及變量的類型沒有嚴(yán)格限制，也造成了較低的安全性，再者從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，它比較其他的高級(jí)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)較為難以掌握。 Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是來(lái)自英國(guó)Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等。Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來(lái)的持續(xù)開發(fā),被《電子世界》在其對(duì)PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了革命性的VSM技術(shù),用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。其功能模塊:一個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真； ARES PCB設(shè)計(jì)。PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤,開關(guān)，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型。 支