基于at89c51的温湿度检测系统设计

基于at89c51的温湿度检测系统设计内容摘要：

址读、随机读和顺序读。 图 34给出的是顺序读的时序图。 应当注意的是：最后一个读操作的第 9个时钟周期不是“不关心”。 为了结束读操作，主机必须在第 9 个周期间发出停止条件或者在第 9个时钟周期内保持 SDA 为高电平、然后发出停止条件。 图 34 顺序读 EEPROM 部分 EEPROM 的读写都是根据它的时序来编程的。 它是先 写一个字节，然后在写多个字节时调用单字节的程序。 写时序如图 3图 36[10]： 图 35 字节写 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 57 页 图 36 多字节写 EEPROM 的读时序与写时序相似。 编程的步骤 也相同，先是由单字节的时序编写单字节的读，再调用单字节的读编写多字节的读。 在此，仅画出多字节的读出时序 ， 如图 37： 图 37 多字节读 在有了读写时序后，我们对 EEPROM 进行读写编程。 在此，我们编程是为了验证 EEPROM 的 读写功能是否正常，我在 20H 中写入 00H~0FH，然后从 30H 中读出来。 16 字节读写程序流程图如图 38： 图 38 EEPROM的读写流程图 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 57 页 、显示部分 LED 有着显示亮度高，响应速度快的特点，常用的是七段式 LED 显示器，有数码管。 根据内部发光二极管的接线形式，可分为共阴极和共阳极两种（如图 8 所示） [7]。 两种数码管所需的电平是不同的，共阴极的是高电平有效，共阳极的是低电平有效 如 图 38，因此， 两种数码管的字形码也是不一样的。 本系统采用的是共阴极的数码管， ag七个发光二极管加高电 平是该段发光， h 表示小数点部分 [9]。 因此，在编程的时候要注意高低电平的给定。 该系统的 09的字形码为：3FH、 06H、 5BH、 4FH、 66H、 6DH、 7DH、 07H、 7FH、 6FH。 在显示程序的查表部分用该字行码。 数码管的接口有静态接口和动态接口。 静态接口为固定显示方式，无闪烁。 这种接法占用接口多，给电路的连接带来了麻烦。 动态接口采用各数码管循环显示的方法，当循环显示频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁的显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出（字形选择），另一接口完成各数码管的轮流点亮 （数位选择）。 图 39 数码管 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 57 页 该软件部分的实现步骤：。 10 进制数的高低位进行拆分，分别送给两数码管。 具体程序编写参照流程图 310： 图 310 显示部分流程图 按键部分（键盘） 本系统对按键部分的要求不高，只需要用 3个开关即可。 三个开关分别表示：开 /关、加一设定、减一设定。 为了形象的看到开关状态，我们用一发光二极管作为开关已开的指示灯。 该 管 接在 口。 当开关按下时，软件使 口置低电平，此时该管亮，设置结束时再按一次开关使该管熄灭。 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 57 页 按键部分的流程图 311 如下： 图 311 按键流程图 、传感器 SHT71 应用的串行接口技术，在传感器信号读取及电源损耗方面都做了优化处理 [3]。 SCK 用于微处理器与 SHT71之间的通讯同步。 由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小 SCK 频率。 DATA 三态门用于数据的读取。 DATA 在 SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在 SCK 时钟上升沿有效。 数据传输期间，在 SCK 时 钟高电平时， DATA 必须保持稳定。 为避免信号冲突，微处理器应驱动 DATA 在低电平。 需要一个外部的上拉电阻（例如： 10kΩ）将信号提拉至高电平。 上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。 详细的 IO 特性，在程序开始，用一组“ 启动传输”时序（图 312）江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 57 页 表示数据传输的初始化 [13]。 它包括：当 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为低电平，紧接着 SCK 变为低电平，随后是在 SCK时钟高电平时 DATA翻转为高电平。 图 312 启动传输时序 VDD为电源引脚，应接。 GND为接地脚，应可靠接地。 SHT71在使用 有它固有的命令集 ，详见表 31[13]： 表 31 SHT71的命令集 与 EEPROM一样我们根据它的时序来编程。 该传感器在测量温度、湿度时都有它固有的测量时序（图 313） [13]。 图 313 SHT71的测量时序 根据该时序编写程序，在编写时要特别注意各阶段的脉冲的个数以及电平的高低。 详见附页的传感器部分。 由于该传感器测的湿度不是一个线性的量，对其采集的湿度量要进行湿度修正，有湿度转换成了相对湿度。 使用下面的公式（参数采用 12 位的数据）： 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 57 页 表 32 湿度转换系数 该传感器是先测温度再测湿度的，不同的温度值所测得的湿度是不同的。 因此，要 对 刚修正的值再作一次温度补偿（参数采用 12 位的数据）。 表 33 温度补偿系数 由上式可知在温度为 25 度的情况下是不需要进行温度补偿的。 综上所述，我们可以总结出该传感器的工作流程，用流程图表示如下图314： 图 314 湿度采集流程 图 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 57 页 、上位机 本系统的按键部分对设定值可以进行修改。 此外，通过上位机发送数据也可以对设定值进行修改。 AT89C51 具有串行通讯接口（ SCI） , SCI 是为能与 CRT 终端及计算机等外设通讯的全双工异步系统，本系统采用 RS232C 接口方式 ， 接口芯片采用MAX232，这种芯片可以实现 TTL 电平和 RS232C 接口电平之间的转换，也就是可以把 5V电平表示为 “1”， 0V电平表示 “0”的逻辑，转换成－ 3～ 15V电平表示 “1”，＋ 3～ 15V 电平表示 “0”的逻辑，从而解决了由于 PC 机的串 行口是RS232C 标准的接口，其输入输出在电平上和采用 TTL 电平的 AT89C51 在接口时会产生电平不同的问题。 因此 PC 机和 AT89C51 单片机串行通信便可 以顺利进行 [12]。 上位机发送数据需要一个发送界面如图 315[14]： 图 315 上位机发送界面 在发送数据时要注意所选波特率与晶振的波特率一致（ 9600b/s），此外，要注意是否有校验位的选择，本系统没有校验位。 、整体调试 在各部分都已经调试好的基础上进行系统的整体调试。 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 57 页 整体调 试按照由易到难、由少到多的原则逐步进行。 由于按键部分的程序比较复杂。 因此，在整体调试时先不考虑该部分，先调试其它部分。 完整的系统流程图如图 316 所示： 图 316 系统流程图 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 57 页 结束语 四年的大学生活，我学到了许多的知识。 在这四年里，我不断给自己充电，从各方面提高并完善自己。 然而，我觉得为期两个月的毕业设计让我学到的知识远远比过去三年学到还要的多。 我选择了这个课题作为我的毕业设计课题，确实是想在临近毕业的时候多学点相关的知识。 我们都知道 当今 单片机的应用非常的广泛，对我们今后的工作有很大的帮 助。 本系统采用了高精度数字式湿度传感器，在系统运行稳定时，湿度测量范围为 0～ 100%RH。 系统还充分利用了 AT89C51 单片机自身的软硬件资源，具有智能化、可编程、小型便携等优点，因此只要选用不同的湿度传感器，并修改相应的软件控制程序，本检测系统就可应用在环境保护、工业控制、农业生产以及军事等方面，可见其具有非常广泛的应用前景。 由于该系统主要是湿度的检测而涉及湿度的控制比较少，所以在控制方面有待进一步研究。 在做毕业设计前后我认真阅读了大量的相关资料，从中学到了许多知识。 尤其，从我指导老师袁静萍老师那儿学 到了许多单片机方面的知识。 对传感器、EEPROM 等以前非常陌生的东西有了新的认识。 对汇编语言有 了 进一步的掌握。 之前对湿度的概念非常的模糊，通过这次的设计对湿度有了理性的认识。 知道了湿度对我们日常生活的影响。 此外，还知道 本检测系统在环境保护、工业控制、农业生产以及军事等方面 的应用。 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 57 页 参考文献 [1] Takakura. Climate control to reduce energy inputs[J]. Acta Hort. 1989(245):406415 [2] 黄德胜、吴星明、刘 敏 . 基于 DSP 的数字化温湿度智能控制器设计 [J]. 微计算机信息 . 2020,19(5):1826 [3] 金伟正 . 温湿度检测控制系统的研制 [J]. 电子与自动化 . 2020(2):2527 [4] 张专成、蒲坐坤． 51 系列单片机地址空间的扩展及应用［Ｊ］． 武警工程学院学报 , 2020， 19（６） ． [5] 胡晓颖 .MCS 51 单片机扩展存储器的基本方法的探讨［Ｊ］ . 内蒙古电大学刊 , 2020,4. [6] 周明昱 、 周明涛 .EPROM 编程器的设计与实现［Ｊ］ . 湖北汽车工业学院学报 , 2020,18(4). [7] 郭水保、高艳霞、王道洪 .基于 AT－ 89C51 单片机的 LED 彩灯控制器设计［Ｊ］ .现代电子技术 , 2020,6. [9] 马莉、陶国成 .基于单片机的音乐彩灯自动控制系统［Ｊ］ . 太原师范专科学校学报 , 2020,1. [10] 张友德、赵志英、涂时亮 单片微型机原理、应用与实验 [M] 复旦大学出版设 [11] 张毅刚、彭喜源、谭晓昀、曲春波 MSC51 单片机应用设计 [M] 哈尔滨工业大学出版社 [12] 何西才 传感器技术及应用 [M] 北京航空航天大学出版社 [13] [14] 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 57 页 致谢 时光飞逝，日月如梭，四年的大学生活弹指一挥间就过去了。 值此毕业设计完成之际，我首先要感谢我的指导老师袁静萍老师，感谢袁老师在百忙之中给我指导。 正是因为她的帮助我才能顺利地 完成毕业设计。 还要感谢我的搭档朱海标，正是因为我们俩的共同努力我们的毕业设计才能很好的完成。 此外，我还要感谢图书馆的所有工作人员，给我提供了大量的相关资料。 由于水平有限，文章中难免有错漏之处，敬请大家批评指正。 许瑞 红 2020 年 6月 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 57 页 附 录 一 资料翻译 二 原理图 三 程序 四 实物图 五 元件列表 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 57 页 1 资料翻译 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 57 页 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 26 页 共 57 页 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 57 页 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 57 页 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文） 第 29 页。