基于单片机的温湿度检测系统的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的温湿度检测系统的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

9C51 单片机的基本功能方块图。 外时钟源 外部事件计 数 振荡器和时序 OSC 程序存储器 4 KB ROM 数据存储器 256 B RAM/SFR 定时器 /计数器 2 16 AT89C51 — 7 — 外中断 控制 并行口 串行通信 图 2 AT89C51 功能方块图 AT89C51 引脚第二功能介绍 VCC：正极。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口。 当需要 进行 FLASH 校检使， P0 口必须外加上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个 8 位双向 I/O 口，其内部提供上拉电阻，能够使 4 个 TTL 门电流通过。 当置 P1 口为高电平时， P1 口的管脚被内部上拉电阻拉高，可以输入电流；相反，置 P1 口味低电平时，将输出。 这就是内部上拉的作用。 在 FLASH 校验和编程时，P1 口作为地址接收。 P2 口： P2 口也是一个内部上拉的双向 I/O 口，功能与 P1 类似。 P3 口： P3 口作为内部上拉的 8 位 I/O 口时，普通功能与 P1， P2 类似。 P3 口还有特殊功能，其备选功能如下 : RXD 为串行输入口 TXD 为串行输出口 INT0 为外部中断 0 INT1 为外部中断 1 T0 为记时器 0 外部输入 T1 为记时器 1 外部输入 — 8 — 为外部数据存储器写选通 为外部数据存储器读选通 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/ ： ALE 是用于总线外扩存储器、片外外设、 ARM、等芯片用的时钟脚，它与 RD和 WR 和 p0、 p2 口配合可以扩展 65535 个外部地址空间 当 ALE 脚位低时 p0、 p2 口输出 16 位外部地址，当 ale 输出上升沿，外部地址锁存器锁存地址，单片机配合 RD 或 RW 脚输出或输入数据。 PSEN：外部程序存储器的选通信号端。 /VP：保持低电平时，不用看内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， 则内部锁定为RESET；当保持高电平时，此间内部程序存储器。 FLASH 编程时， /VP 也可施加编程电源。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：反向振荡器的输出 ,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。 单片机 中断服务程序工作流程图 图 3：中断服务程序工作流程图 LCD 的选取 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符。 （ 16 列 2 行） 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的 点阵 型液晶模块。 它由若干个 5X7 或者 5X11 等 点阵 字符位组成，每个点阵字符位都可以中断源发出中断申请 关中断、保护现场 INTO 端有输入信号关闭报 警 恢复现场、开 中断 中断返回 — 9 — 显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义 CGRAM，显示效果也不好）。 1602LCD 是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16 个字符液晶模块（显示字符和数字）。 市面上字符液晶大多数是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。 第三章 组 态王软件 的介绍 组态软件，又称组态监控软件系统软件。 译自英文 SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。 它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。 它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。 组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。 在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统 (RTU System,Remote Terminal Unit)。 组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。 “组态（ Configure）”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。 它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。 “监控（ Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视 、控制和管理。 产生背景 “组态”的概念是伴随着集散型控制系统（ Distributed Control System 简称 DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。 在工业控制技术不断发展和 — 10 — 应用的过程中， PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。 这些优势主要体现在： PC 技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已经成熟；由 PC 构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本； PC 的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；基于 PC 的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面 的支持。 在PC 技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。 组态王软件 组态王 KingView：由北京亚控科技发展有限公司开发，该公司成立于 1997 年。 1991年开始创业， 1995 年推出组态王 版本，在市场上广泛推广 、 版本，每年销量在 10,000 套以上，在国产软件市场中市场占有率第一。 功能 组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编 程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。 其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和 I/O 产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。 组态软件通常有以下几方面的功能： （ 1）强大的界面显示组态功能。 目前，工控组态软件大都运行于 Windows 环境下，充分利用 Windows 的图形功能完善界面美观的特点，可视化的 m 风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进人开发状态，节省 时间。 丰富的图形控件和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。 提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。 （ 2）良好的开放性。 社会化的大生产，使得系统构成的全部软硬件不可能出自一家公司的产品，“异构”是当今控制系统的主要特点之一。 开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。 开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。 组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。 — 11 — （ 3） 丰富的功能模块。 提供丰富的控潲功能库，满足用户的测控要求和现场要求。 利用各种功能模块，完成实时监控 产生功能报表 显示历史曲线、实时曲线、提侠报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统既叫适用于单机集中式控制、 DCS分布式控制，也可以是带远程遇信能力的远程测控系统。 （ 4）强大的数据库。 配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。 （ 5）可编程的命令语言。 有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编鸾程序，蹭强图形界面 （ 6）周密的系统安全防范，对不同的操作者，赋予不同的操作权眼，保证整个系统的安全可靠运行。 （ 7）仿真功能。 捉供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。 第 四 章 方案设计 总体设计思路 该设计包含硬件和软件设计两个方面。 模块划分为数据采集、数据处理和 LCD 显示三大模块。 本系统是由 DHT11 温湿度传感器、 MCU 控制电路、 LCD 显示模块以及组态王软件组成，下位机完成信息采集、处理、数据传送等功能，上位机在 PC 端完成实时监控功能。 就此设计来说， MCU 模块就是控制的核心单元。 所以此系统也是单片机系统应用的一个方面。 单片机系统应用也是由硬件和软件两个方面组成。 硬件包括单片机、输入 \输出设备以及外围电路组成，软件方面则是工作程序和 LabVIEW 监控的总称。 从设计的要求来分析本设计应该包含以下结构：复位电路、温湿度检测电路、 LCD显示电路、单片机和相关的控制电路以及管理软件组成。 构成框图如下 — 12 — 图 4：总体设计框图 系统采用 AT89C51 控制，当 打开本系统之后 ， 温湿度传感器 开始工作， 检 测温湿度情况之后 ， 立即向 MCU 传入信息 ， MCU 经过处理之后 ， 控制 LCD 显示此刻周围环境的温湿度 ， 并且将此数据经过串口通信传到上位机 ， 打开上位机软件，进入组态王画面，接收数据后，在相应的实时监控画面会出现实时曲线 ， 当周围温湿度达到报警界限是自动报警。 硬件电路设计 时钟电路设计 XTAL1 和 XTAL2 分别是反向放大器的输入和输出脚，这个反向放大器可以配置 成片内震荡器。 如果外部采用时钟源驱动器件 ，则 XTAL2 应该不接。 一个机器周期包含 6 个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期，如果外接石英晶 体振荡器的频率为 12MHZ，那么一个振荡周期为 1/12us，所以一个机器周期就是 1us。 如图 5 所示。 AT89C51 复位电路 温湿度检测 电路 上位机监控 LCD 显示模块 信号传输 驱动 通信 — 13 — 图 5：时钟电路 复位电路的设计 单片机的复位方法有两种，上电自动复位和按键复位。 当单片机的时钟电路开始工作时，在 RESET 端连续给出 2 个机器周期的高电平时就能玩成自动复位工作。 但使用晶振的频率为 12M 时，复位信号的持续时间应不小于 2us。 本设计采用按键复位的方式手动复位。 图 6 位复位电路。 图 6：复位电路图 LCD 显示电路设计 — 14 — 单片机的 ； ； 引脚分别作为 LCD1602 的寄存器选择端；读写信号端和使能端； P0 口 作为 8 位双向数据端。 具体接法如图 7 所示。 图 7 LCD 显示电路 单片机最小系统 单片机最小系统 ， 或者称为最小应用系统 ， 是指用最少的元件组成的。