【正文】 ..............................................................27北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 1 頁 共 37 頁第 1 章 緒 論 課題研究的背景作為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中非常重要物理參數(shù)之一的溫濕度，在當(dāng)今的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中，時刻需要我們關(guān)心生產(chǎn)生活場所的它們變化。動物植物只有在最適合的生長條件下，才能更好更快地生長，養(yǎng)殖生產(chǎn)場才能獲取最大的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益。隨著社會的發(fā)展以及人們對生產(chǎn)生活自動控制的需求和經(jīng)濟技術(shù)的絕對支持，使的第二次世界大戰(zhàn)以后溫濕度控制系統(tǒng)快速穩(wěn)健地蓬勃發(fā)展起來了。 課題研究的意義AT89C52 單片機是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中非常常見用于控制系統(tǒng)設(shè)計的應(yīng)用芯片，同時在大學(xué)期間，在我們的實踐生活中，我們大部分接觸的也是AT89C52 這類簡單實用的單片機芯片。本系統(tǒng)設(shè)計主要使用 AT89C52 單片機來系統(tǒng)設(shè)計控制進(jìn)而實現(xiàn)溫濕度的檢測，顯示，上下限報警，本系統(tǒng)設(shè)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(shè)計等部分的系統(tǒng)設(shè)計。將本系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用到溫室之類的場所當(dāng)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?；?51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng)第 2 頁 共 37 頁 課題研究的主要內(nèi)容本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)是： 能夠?qū)崟r、準(zhǔn)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(shè)計的最關(guān)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(shè)計軟件編輯中分別預(yù)先設(shè)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 3 頁 共 37 頁第 2 章 系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)設(shè)計 功能要求本系統(tǒng)設(shè)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(shè)計單片機 AT89C52 將收到的溫濕度信號進(jìn)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(shè)定溫濕度上下限數(shù)值，分別設(shè)置不同的溫濕度，接入二極管，實現(xiàn)越限報警； 系統(tǒng)設(shè)計思路本系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(shè)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 37 頁DS18B20 溫度傳感器。這兩款傳感器都是我們大學(xué)實踐電子設(shè)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(jìn)行檢測，而且其精確度能過完全滿足本畢業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的精度要求。卻稍顯復(fù)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(shè)計的要求，而且LCD1602 價格比較便宜，在大學(xué)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(shè)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(xué)生活中接觸比較多的單片機。 總體系統(tǒng)設(shè)計框圖按照溫濕度控制系統(tǒng)功能的具體設(shè)計要求，在保證實現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)上，盡可能降低制作成本和提高系統(tǒng)設(shè)計的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)設(shè)計方案總體北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 5 頁 共 37 頁上圍繞上述思想，初步確定系統(tǒng)的方案如圖 21 所示。在方案系統(tǒng)設(shè)計中，我們應(yīng)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(shè)計系統(tǒng)時，為了更好地采用模塊化系統(tǒng)設(shè)計法，分步的系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(jìn)而滿足本系統(tǒng)設(shè)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(jìn)行顯示。AT89C52 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，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(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 7 頁 共 37 頁 主控模塊電路原理圖AT89C52 單片機主程序模塊主要任務(wù)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(jìn)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(shè)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 37 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(yīng)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 9 頁 共 37 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測量 mA平均 1 mA供電電流待機 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?；?51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng)第 10 頁 共 37 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(biāo)準(zhǔn)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 11 頁 共 37 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(shè)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(shè)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(gòu)成總的程序。軟件流程圖如圖 313 所示：開始LCD 初始化延時設(shè)第一行顯示位置顯示第一行內(nèi)容設(shè)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 37 頁圖 41 1602 液晶顯示模塊程序流程圖 傳感器模塊系統(tǒng)設(shè)計DHT11 傳感器使系統(tǒng)設(shè)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 37 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(jìn)行演示，把開發(fā)板與電腦連上，設(shè)置好對應(yīng)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(biāo)，測試能否達(dá)到報警。當(dāng)然濕度控制原理跟溫度一樣。雖然本系統(tǒng)設(shè)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(xué)習(xí)，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(shè)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?；?51 單片機溫濕度采集控制系統(tǒng)第 18 頁 共 37 頁參考文獻(xiàn)[1] 單片機課程系統(tǒng)設(shè)計實訓(xùn)教材[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2022．[2] 、應(yīng)用與實踐[M]. 北京：高等教育出版社，2022．[3] 吳金戌，沈慶陽， 單片機實踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2022.[4] [M]. 電子工業(yè)出版社，2022.[5] [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2022.[6] 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2022.[7] 單片機應(yīng)用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全[M].中國鐵道出版社，2022[8] 單片機 C 語言教程[M].電子工業(yè)出版社，2022.[9] [M].機械工業(yè)出版社，2022.北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第 19 頁 共 37 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(shè)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(shè)計等，都給我提供了相當(dāng)大的幫助。同時還要對學(xué)校表示感謝，是學(xué)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(xué)校。沒有你們，我的畢業(yè)系統(tǒng)設(shè)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 37 頁附 錄附錄 A 外文文獻(xiàn)Introductions to PID Controllers and IntelligentIndustrial 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 actuators, the transmitter is not the same. At present, the PID control and controller or intelligent instrument has many PID controller in the engineering practice, the products have been widely app