【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)：基于 STC12C5A60S2 單片機(jī)的數(shù)字溫濕度計(jì)設(shè)計(jì) 東 莞 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目溫濕度控制器 學(xué)生姓名 學(xué) 號 系 別 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師姓名及職稱劉華珠 高級工程師 起止時(shí)間 2021 年 11 月 72021 年 6 月 摘 要 本論文介紹了一種以單片機(jī) STC12C5A60S2 為主要控制器件以為溫度傳感器主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硬件電路主要包括控制器測溫電路顯示電路等控制器用單片機(jī)溫傳感器顯示電路 采用位共極 LED 數(shù)碼管主要包括主程序溫子程序顯示子程序等關(guān)鍵詞 ABSTRACT This paper presents a new design of digital thermometers and hygrometer It includes a main control devicemicrocontroller STC12C5A60S2 and a temperature and humidity sensor This design includes hardware and system software The hardware design includes a main controller circuit Temperature and Humidity measurement and control circuits and show circuit Main controller uses SCM STC12C5A60S2temperature sensor uses PT100and humidity sensor uses SHT15Show circuit is a total of eight circuits using digital LED of the Altogether Driver show circuit uses atches 74573 Temperature and Humidity control circuit includes the temperature and humidity sensor and preset temperature and humidity values pared alarm circuit When the actual measurement of temperature or humidity values is greater than the preset temperature or humidity values the alarm signal Light emitting diode is lit is sent And output circuit will be sent Relay action The major software includes the main routines temperature and humidity routines show routines and digitaltoanalog routines The humidity sensor SHT15 in this design includes a capacitive polymer sensing element for power consumption makes it the ultimate choice for even relative humidity and a band gap temperature sensor Both the most demanding applications are seamlessly coupled to a 14bit analog to digital converter with a 14 and the A D as well as serial interface circuits in the same chip on the realization of a Gap link to a superfast response antiinterference capability and costeffective advantagesAnd PT100 within the required range linearity is very goodThe design of digital thermometers and hygrometer with STC12C5A60S2 and PT100 and SHT15 not only has a simple external circuit but also has a highprecision measurement KEY WORDS temperature measurement humidity measurements PT100SHT15目 錄 前 言 1 一 設(shè)計(jì)任務(wù)要求和溫濕度計(jì)的發(fā)展史 1 11 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1 12 設(shè)計(jì)溫濕度計(jì)的依據(jù)和意義 1 13 溫度計(jì)的發(fā)展史 2 14 濕度計(jì)的由來 3 15 露點(diǎn)意義 3 二 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 4 21 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 4 22 元器件的選擇 5 主控制器芯片 5 溫 濕度傳感器 7 驅(qū)動(dòng)顯示電路 8 23 溫濕度測量的方法及分析 9 三 硬件電路的設(shè)計(jì) 10 31 主控制電路和測溫濕控制電路 10 32 驅(qū)動(dòng)顯示電路 12 四 軟件設(shè)計(jì)及分析 13 41 SHT15 傳輸時(shí)序和指令集與測溫模塊 13 通訊復(fù)位時(shí)序 13 啟動(dòng)傳輸時(shí)序 14 數(shù)據(jù)傳輸和指令集 14 濕度的測量時(shí)序 15 輸出轉(zhuǎn)換為物理量 15 SHT15 的 DC 特性 17 42 程序流程圖 19 43 程序的設(shè)計(jì) 20 SHT15 的初始化程序 20 畢業(yè)設(shè)計(jì) c 是主函數(shù)做了溫度的算法 26 AD 轉(zhuǎn)換子程序 35 LED 顯示子程序 36 軟件在硬件上的調(diào)試分析 45 結(jié) 論 46 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 48 附 錄 48 引 言 溫度與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)保國防科研等部門經(jīng)常需要對環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測量及控制準(zhǔn)確測量溫濕度生物制藥食品加工造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象環(huán)保國防科研等部門經(jīng)常需要對環(huán)境溫度與濕度進(jìn)行測量及控制準(zhǔn)確測量溫濕度生物制藥食品加工造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要的 Dew point 露點(diǎn)溫度是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下冷卻到飽和時(shí)的溫度形象地說就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度本是個(gè)溫度值可為什么用它來表示濕度呢這是因?yàn)楫?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)氣溫與露點(diǎn)溫度相同當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)氣溫一定高于露點(diǎn)溫度所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度在 100 的相對濕度時(shí)周圍環(huán)境的溫度就是露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度越小于周圍環(huán)境的溫度結(jié)露的可能性就越小也就意味著空氣越干燥露點(diǎn)不受溫度影響但受壓力影響 濕球溫度的定義是在定壓絕熱的情況下空氣與水直接接觸達(dá)到穩(wěn) 定熱濕平衡時(shí)的絕熱飽和溫度 第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證 167。 21 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求確定系統(tǒng)由 5 個(gè)模塊組成主器及顯示電路 圖 21 總體電路框圖 主控制器的功能有單片機(jī)來完成主要負(fù)責(zé)處理由溫濕度傳感器送來數(shù)據(jù)并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示模塊溫濕傳感器主要用來采集周圍環(huán)境參數(shù)并把所采集來的參數(shù)送向主控制器按鍵電路主要用來完成單片機(jī)的復(fù)位操作和溫濕度初始值的設(shè)定這里需要四個(gè)按鍵一個(gè)用來溫度設(shè)定的累加一個(gè)是用來溫度設(shè)定的遞減一個(gè)用來設(shè)定濕度的累加一個(gè)用來設(shè)定濕度的遞減報(bào)警電路就 是用一個(gè)發(fā)光二極管顯示而且外加一個(gè)繼電器來驅(qū)動(dòng)外電路用來判斷周圍環(huán)境的溫度或者濕度是否超出設(shè)定值了任何一個(gè)超出設(shè)定值發(fā)光二極管就會被點(diǎn)亮而且繼電器會發(fā)出聲響鎖存器用來驅(qū)動(dòng)顯示電路主要用來驅(qū)動(dòng) 4 位數(shù)碼管發(fā)光的由于單片機(jī)的輸出電流太小只有幾 mA 不能驅(qū)動(dòng)繼電器所以這里必須增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)顯示模塊 167。 22 元器件的選擇 167。 主控制器芯片 STC12C5A60S2ADPWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘機(jī)器周期 1T 的單片機(jī)是高速低功耗超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051但速度快 812 倍內(nèi)部集成 810 專用復(fù)位電路 2 路 PWM8路高速 10 位 AD 轉(zhuǎn)換 250KS 針對電機(jī)控制強(qiáng)干擾場合 1 增強(qiáng)型 8051 CPU1T 單時(shí)鐘 機(jī)器周期指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2 工作電壓 STC12C5A60S2 系列工作電壓 55V 33V5V 單片機(jī) STC12LE5A60S2 系列工作電壓 36V 22V3V 單片機(jī) 3 工作頻率范圍 0 35MHz 相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz 4 用戶應(yīng)用程序空間 8K 16K 20K 32K 40K 48K 52K 60K 62K 字節(jié) 5 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6 通用 IO口 364044個(gè) 復(fù)位后為 準(zhǔn)雙向口 弱上拉普通 8051傳統(tǒng) IO 口 可設(shè)置成四種模式準(zhǔn)雙向口 弱上拉推挽 強(qiáng)上拉僅為輸入 高阻開漏 每個(gè) IO 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA 但整個(gè)芯片最大不要超過 55mA 7 ISP 在系統(tǒng)可編程 IAP 在應(yīng)用可編程 無需專用編程器無需專用仿真器可通過串口 P30P31 直接下載用戶程序數(shù)秒即可完成一片 8 有 EEPROM 功能 STC12C5A62S2ADPWM 無內(nèi)部 EEPROM 9 看門狗 10 內(nèi)部集成 810 專用復(fù)位電路外部晶體 12M 以下時(shí)復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地 11 外部掉電檢測電路 在 P46 口有一個(gè)低壓門檻比較器 5V 單片機(jī)為 132V誤差為 533V 單片機(jī)為 130V 誤差為 3 12 時(shí)鐘源外部高精度晶體 時(shí)鐘內(nèi)部 RC 振蕩器 溫漂為 5 到 10 以內(nèi) 用戶在下載用戶程序時(shí)可選擇是使用內(nèi)部 RC 振蕩器還是外部晶體 時(shí)鐘常溫下內(nèi)部 RC 振蕩器頻率為 50V 單片機(jī)為 11MHz ～ 155MHz 33V 單片機(jī) 為 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時(shí)可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂以實(shí)際測試為準(zhǔn) 13 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 16 位定時(shí)器 T0 和 T1 沒有定時(shí)器 2但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上 2 路 PCA模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 14 2 個(gè)時(shí)鐘輸出口可由 T0 的溢出在 P34T0 輸出時(shí)鐘可由 T1 的溢出在P35T1 輸出時(shí)鐘 15 外部中斷 IO 口 7 路傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷并新增支持上升沿中斷 的 PCA 模塊 Power Down 模式可由外部中斷喚醒 INT0P32 INT1P33 T0P34 T1P35 RxDP30 CCP0P13 也可通過寄存器設(shè)置到 P42 CCP1P14 也可通過寄存器設(shè)置到 P43 16 PWM 2 路 PCA 可編程計(jì)數(shù)器陣列 2 路 也可用來當(dāng) 2 路 DA 使用 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷 上升沿中斷 下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 17 AD 轉(zhuǎn)換 10 位精度 ADC 共 8 路轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250KS 每秒鐘 25 萬次 18 通用全雙工異步串行口 UART 由于 STC12 系列是高速的 8051 可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口 19 STC12C5A60S2 系列有雙串口后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口 RxD2P12 可通過寄存器設(shè)置到 P42 TxD2P13 可通過寄存器設(shè)置到 P43 20 工作溫度范圍 40 85℃ 工業(yè)級