【正文】 系統(tǒng)設計中包括單片機最小系統(tǒng)、 DHT11傳感器模塊的溫濕度檢測、獨立鍵盤及 LCD1602液晶顯示、二極管閃爍報警電路、系統(tǒng)軟件編程系統(tǒng)設計等部分的系統(tǒng)設計。將本系統(tǒng)設計 應用到溫室之類的場所當中毫無疑問可以更好地滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的具體溫濕度要求。 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 2 頁 共 36 頁 課題研究的主要內(nèi)容 本系統(tǒng)所要完成的任務是： 能夠?qū)崟r、準確的顯示 AT89C52 采樣溫度值和濕度值。 課題研究的工作原理 本系統(tǒng)設計的最關鍵部分是對溫度和濕度的采集以及檢測、顯示。根據(jù)電路原理連接好外 圍電路。 AT89C52單片機再將所得數(shù)據(jù)發(fā)送給 LCD1602液晶屏， LCD1602 成功完成顯示。系統(tǒng)設計軟件編輯中分別預先設置好所需溫度和濕度的限值（一個上限一個下限）。若溫濕度逾越限值，則二極管閃爍，提醒工作人員此時溫度濕度數(shù)據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)異常、需及時調(diào)整來實現(xiàn)場所溫濕度變化，從而實現(xiàn)了對溫濕度簡單控制。硬件方面有四個模塊，即傳感器模塊、AT89C52 單片機主控模塊、 LCD1602 液晶顯示模塊以及二極管閃爍報警模塊。 北方民族大學學士學位論文 第 3 頁 共 36 頁 第 2 章 系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)設計 功能要求 本系統(tǒng)設計中通過數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 采集場所中溫濕度數(shù)據(jù)，即時將采集到的溫濕度信息傳輸給單片機 AT89C52； 本系統(tǒng)設計單片機 AT89C52 將收到的溫濕度信號進行分析和處理，同時AT89C52 單片機將采集到的溫濕度實時數(shù)據(jù)傳輸給 LCD1602 液晶顯示屏； 通過 LCD1602 液晶屏實現(xiàn)溫濕度的數(shù)據(jù)顯示； 通過按鍵設定溫濕度上下限數(shù)值，分別設置不同的溫濕度，接入二極管，實現(xiàn)越限報警； 系統(tǒng)設計思路 本系統(tǒng)設計中電路總體上分為 DHT11 傳感器溫濕度采集部分、 AT89C52 單片機中央處理器部分、 LCD1602 液晶顯示部分以及二極管閃爍報警部分。 LCD1602 具體顯示內(nèi)容及方式由軟件 編寫來完成，采集溫濕度數(shù)據(jù)由 DHT11 傳感器來完成。 LCD1602 液晶屏是一種插針式顯示屏，也可以直接與AT89C52 單片機相連接。本系統(tǒng)設計焊接具體步驟是：按照原理圖將 DHT11 溫濕度傳感器、 LCD1602液晶顯示屏分別接入 T89C52 單片機。我們可以在軟件編寫中設置溫度的上下限值。 方案選擇 傳感器選擇方案 方案一：利用兩個傳感器分別檢測溫度和濕度值，溫度檢測模塊選用基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 4 頁 共 36 頁 DS18B20 溫度傳感器。這兩款傳感器都是我們大學實踐電子設計中非常常見和常用的傳感器。 DHT11 傳感器能夠同時對溫度和濕度數(shù)值進行檢測，而且其精確度能過完全滿足本畢業(yè)系 統(tǒng)設計的精度要求。卻稍顯復雜。所以我選擇方案二。 12864 液晶顯示模塊自身內(nèi)置 8192 個中文漢字、 128 個字符及 64X256 點陣顯示 RAM。 方案二： 選擇使用 LCD1602 液晶顯示屏。由于 LCD1602寄存器不止 32 個， 所以軟件編寫可以使 字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果 比較 簡單 。但是 LCD1602 液晶屏也能實現(xiàn)系統(tǒng)設計的要求，而且 LCD1602 價格比較便宜，在大學里我們接觸的比較多，而 12864 液晶顯示屏最至少四十塊錢。 單片機主芯片選擇方案 對于本系統(tǒng)設計，由于對單片機的要求不高，只要選取片內(nèi)帶 RAM 和 ROM的單片機即可， AT89C52 也是我大學生活中接觸比較多的單片機。 總體系統(tǒng)設計框圖 按照溫濕度控制系統(tǒng)功能的具體設計要求，在保證實現(xiàn)其功能的基礎上，盡可能降低制作成本和提高系統(tǒng)設計的穩(wěn)定性和準確性，該系統(tǒng)設計方案總體上圍繞上述思想，初步確定系統(tǒng)的方案如圖 21所示 。在方案系統(tǒng)設計中，我們應該始終遵循簡潔至上的原則，因此我將所有的外圍模塊與 AT89C52 模塊接口全部采用串行方式。在系統(tǒng)設計系統(tǒng)時，為了更好地采用模塊化系統(tǒng)設計法，分步的系統(tǒng)設計各個單元功能模塊，系統(tǒng)的硬件部分可以分為 DHT11 傳感器部分、AT89C52 單片機控制部分、 LCD1602 液晶顯示部分和實現(xiàn)二極管閃爍報警部分。其中 AT89C52單片機主控模塊是本系統(tǒng)設計的核心模塊，核心模塊主要是指 AT89C52 芯片，它控制整個系統(tǒng)的運行，利用 AT89C52 單片機各個口分別控制其它模塊，使 DHT11傳感器， LCD1602 液晶顯示器，二極管形成一個穩(wěn)定運行的系統(tǒng)，進而滿足本系統(tǒng)設計的功能需要 ；報警模塊主要是指將二極管接入單片機電路。 LCD1602 液晶顯示模塊同樣直接接入 AT89C52 單片機即可， LCD1602 主要的功能就是完成對單片機處理后的數(shù)據(jù)進行顯示。 AT89C52 單片機的內(nèi)部結構，引腳，指令與 MCS51 系列單片機基本相同。 圖 31 AT89C52 引腳排列圖 北方民族大學學士學位論文 第 7 頁 共 36 頁 主控模塊電路原理圖 AT89C52單片機主程序模塊主要任務是通過對 DHT11傳感器采集到信號的讀取，然后 AT89C52 單片機將得到的數(shù)據(jù)信號進行分析和處理，然后 AT89C52 再將處理后的信號發(fā)送給 LCD1602 液晶顯示模塊，同時 AT89C52 單片機連接二極管，控制著報警系統(tǒng)。 圖 32 AT89C52 模塊電路原理圖 DHT11 傳感器模塊系統(tǒng)設計 DHT11 傳感器簡介 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款 4 針單排引腳封裝的傳感器模塊。 DHT11 傳感器主要由一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件組成， DHT11 傳感器引腳可以直接與 AT89C52直接相連接。 DHT11 傳感器實物圖如下 33 所示： 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 8 頁 共 36 頁 圖 33 DHT11 傳感器實物圖 （ 1）引腳介紹： Pin1： (VDD)，電源引腳，供電電壓為 3~，供電電壓 5V 即可。 Pin3:（ NC），空腳，懸浮即可。 （ 2）接口說明 ： 如果連接線長度 短于 20 米，則應該加上 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況來選擇合適阻值的上拉電阻。 （ 4）電氣特性：通常情況下 VDD=5V，除非特別注明。 北方民族大學學士學位論文 第 9 頁 共 36 頁 表 35 DHT11 的電氣特性 參數(shù) 條件 Min typ max 單位 供電 DC 3 5 V 供電電流 測量 mA 平均 1 mA 待機 100 150 uA 采樣周期 秒 1 次 注 :采樣周期間隔不得低于 1秒鐘。利用 AT89C52 單片機的 口與 DHT11 傳感器數(shù)據(jù)口 P2 相連用來發(fā)收串行數(shù)據(jù)。傳感器的第三腳懸浮放置。 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 10 頁 共 36 頁 一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 37和 38所示： 圖 37 液晶屏正面 圖 38 液晶屏背面 （ 1） 1602LCD 的 RAM 地址映射以及標準字庫表 LCD1602 液晶模塊 里面的 字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了 160 個不同的 字符圖 ，但是沒有漢字， 12864 液晶模塊可以顯示漢字。 1602 內(nèi)部顯示地址如圖 39 所示： 圖 39 1602 內(nèi)部顯示地址 北方民族大學學士學位論文 第 11 頁 共 36 頁 1602 液晶顯示模塊電路原理圖 圖 310 1602 顯示模塊 報警模塊 二極管工作原理 圖 311 二極管工作原理圖 在對我們所要系統(tǒng)設計的課題有了整體的了解之后，需要先建立程序框架的流程圖，對整個系統(tǒng)設計劃分模塊，逐個模塊實現(xiàn)其功能，最終把各個子模塊合理的連接起來，構成總的程序。軟件流程圖如圖 313 所示： 開始 LCD 初始化 延時 設第一行顯示位置 顯示第一行內(nèi)容 設第二行顯示位置 顯示第二行內(nèi)容 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 14 頁 共 36 頁 圖 41 1602 液晶顯示模塊程序流程圖 傳感器模塊系統(tǒng)設計 DHT11 傳感器 使 系統(tǒng)設計更加省時省力 。 Keil C 程序運行如圖 51,52所示 圖 51 keil C 運行圖 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 16 頁 共 36 頁 圖 52 程序燒錄運行圖 在完成對程序的調(diào)試及燒錄之后，還需要對其進行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設置好對應的接口，完成供電及下載。我們可以用手捂住 DHT11 傳感器，令其溫度的顯示超標，測試能否達到報警。當然濕度控制原理跟溫度一樣。雖然本系統(tǒng)設計還存在某些不足，比如溫濕度測量不夠精確。 經(jīng)過幾個月的奮斗，從確定題目，到后來查找資料，理論學 習，實驗編程調(diào)試，這一切都使我的理論知識和動手能力有了很大的提高。最后，通過各種測試與調(diào)試，讓系統(tǒng)設計更好的完成系統(tǒng)要求。 而濕度的變化又大體上取決于溫度。 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 18 頁 共 36 頁 參考文獻 [1] 陳明熒 .8051 單片機課程系統(tǒng)設計實訓教材 [M]. 北京：清華大學出版社， 2020． [2] 徐新艷 .單片機原理、應用與實踐 [M]. 北京：高等教育出版社， 2020． [3] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉 .8051 單片機實踐與應用 [M]. 北京：清華大學出版社， 2020. [4] 王千 .實用電子電路大全 [M]. 電子工業(yè)出版社， 2020. [5] 馮博琴 .微型計算機原理與接口技術 [M]. 北京：清 華大學出版社， 2020. [6] 張毅剛 .MCS51 單片機應用系統(tǒng)設計 [M]. 哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2020. [7] 劉坤 .51 單片機應用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全 [M].中國鐵道出版社， 2020 [8] 郭天祥 .51 單片機 C 語言教程 [M].電子工業(yè)出版社， 2020. [9] 黃俊 .電力電子技術 [M].機械工業(yè)出版社， 2020. 北方民族大學學士學位論文 第 19 頁 共 36 頁 致 謝 畢業(yè)在即，而畢業(yè)論文則是畢業(yè)前的最后一環(huán)，也是非常重要的一環(huán)。在做畢業(yè)系統(tǒng)設計的過程中，是馮翼老師給我指明了思路，包括硬件采購，電路連接以及軟件程序系統(tǒng)設計等，都給我提供了相當大的幫助。 同時還要對學校表示感謝，是學校給我們提供了一次難能可貴的機會。 總之，無論是從老師還是到學校。沒有你們，我的畢業(yè)系統(tǒng)設計就堅持不下來。 基于 51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng) 第 20 頁 共 36 頁 附 錄 附錄 A 外文文獻 Introductions to PID Controllers and Intelligent Industrial automation level has bee a measure of professions modernization level is an important symbol. At the same time, the development of the theory of control also experienced the classical control theory and modern control theory and intelligent control theory of three phase automatic control system can be divided into the open loop control system and closedloop control system. A control system including the controller, sensors, actuators, and transmitter input and output interface. The output after output interface, actuators, add to the control system, Control system, the accused, the transmitter, through after sensor input interface to controller. Different control system, its sensors and actua