基于單片機的溫濕度檢測控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)
2025-07-24 20:03 本頁面
【文章內容簡介】 特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示[6]。 AM2301數(shù)字溫濕度傳感器 圖8 數(shù)字溫濕度傳感器（1）AM2301產品概述AM2301數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個AM2301傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(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20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品為 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。（2）產品亮點超低能耗、傳輸距離遠、全部自動化校準、采用電容式濕敏元件、完全互換、標準數(shù)字單總線輸出、卓越的長期穩(wěn)定性、采用高精度測溫元件。（3）單總線接口定義圖10 AM2301引腳引腳說明（VDD SDA GND）：AM2301的供電電壓范圍為 ,建議供電電壓為 5V。數(shù)據(jù)線 SDA 引腳為三態(tài)結構，用于讀/寫傳感器數(shù)據(jù)。詳細見單總線的通信協(xié)議說明。（4）接口說明 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。 圖10 AM2301典型接口電路 液晶顯示裝置設計1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊 它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此 所以他不能顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶[8]。 圖11 1602實物圖1602LCD主要技術參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mmVSS1VDD2V03RS4R/W5EN6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714BLA15BLK16LCD1602P8LCD1602D0D1D2D3D4D5D6D710KR5123P10ENRSWRVCCGNDVCCGNDVoutGND圖12 1602LCD引腳圖引腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。讀寫操作時序如圖13和圖14所示：圖13 讀操作時序圖14 寫操作時序 光聲報警系統(tǒng)與溫濕度控制系統(tǒng)設計本系統(tǒng)采用紅綠LED燈作為光報警提示，當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場始終綠燈顯示；當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場轉化為紅燈報警提示；本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為聲報警提示，當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)符合給定的要求時，現(xiàn)場沒有蜂鳴器報警提示；當系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)不符合給定的要求時，現(xiàn)場蜂鳴器報警提示[9]。如圖 15圖15 光聲報警系統(tǒng)電路圖4 軟件系統(tǒng)設計本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設計包過：系統(tǒng)初始化模塊，溫濕度檢測模塊，1602LCD顯示模塊，報警模塊，溫濕度判斷控制模塊。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖17圖17 系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內容： 單片機初始化以及各種引腳定義。 1602液晶初始化及工作方式。 系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。溫濕度檢測模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負責完成溫度和濕度的測量及模擬量轉換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301直接把檢測到的模擬量轉化為數(shù)字量送給單片機，在經(jīng)過單片機的處理，把溫濕度值顯示在1602液晶上。溫濕度傳感器的精確度值直接影響到整個系統(tǒng)的檢測與控制，所以本系統(tǒng)采用數(shù)字式溫濕度傳感器AM2301采集溫室內的溫濕度[10]。 溫濕度判斷控制模塊溫濕度判斷控制模塊也是系統(tǒng)的核心模塊之一，所謂判斷控制模塊，就是對當前溫室內的實際溫濕度與給定的溫濕度范圍進行比較，先進行判斷，然后再進行控制，控制模塊是決定系統(tǒng)將要進行什么工作的。如溫度高于上限時需要降溫，低于下限時需要升溫，如濕度高于上限時需要降濕，低于下限時需要増濕，同時還要啟動警報等等。溫濕度判斷控制部分的程序整體思路如圖18圖18 溫濕度判斷控制程序整體思路 1602液晶顯示模塊本系統(tǒng)采用1602液晶顯示溫濕度值，當系統(tǒng)剛開始上電時1602液晶不顯示任何數(shù)據(jù)，等待AM2301的監(jiān)測數(shù)據(jù)，雙行顯示在1602液晶上。第一行顯示：Temperature:。C，第二行顯示：Humidity: %報警模塊具備兩項功能，即為報警燈和聲音報警。報警燈模塊是完成LED有規(guī)律的轉換，以便從視覺上提醒用戶。LED是由單片機控制2個雙色LED燈組成的，其轉換規(guī)律為：1 系統(tǒng)溫濕度值在給定的范圍時，綠色LED亮。2 系統(tǒng)溫濕度值超出給定的范圍時，紅色LED亮。在LED燈轉換的同時，聲音報警也會同時啟動，可采用延時的方式來延長聲音報警的聲音。警報燈由2個雙色的LED燈組成，一共需要2根數(shù)據(jù)線，使用單片機控制。要實現(xiàn)的功能是使2個雙色LED燈有規(guī)律的轉換，當系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進行實時的采樣，并判斷出當前溫濕度與給定溫濕度之間的差異，如果當前溫濕度低于用戶給定的
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