1、湘潭大学课 程 设 计课 程 传感器 题 目 温湿度测试系统 院 系 材料与光电物理学院 专业班级 测控技术与仪器 学生姓名 学生学号 指导教师 2013 年08 月 日任务书课程 传感器原理设计与应用 题目 温湿度测试系统 专业 测控技术与仪器 姓名 学号 组长 组员 （1） 设计目的：设计制作一个温湿度，温度测量范围为-10-50，湿度为0-100%实验仪器：电烙铁，Proteus软件，Keil软件,剥线钳，万用表，温度计主要内容：该系统主要有以下系统快构成：中央控制处理器STC89C52组成的主机系统；环境数据采集系统，输出显示与键盘控制系统等。主要的系统电路有：电源电路，温度传感器与湿
2、度传感器电路，显示电路，报警电路，键盘输入电路。该系统的主要特点有：（1）、该产品互换性好，响应速度快，抗干扰电路图，外围电路简单易懂，因此体积小。（2）、该系统能用软件的方式控制硬件，所有用软件方式设计的系统向硬件的转换是由有关开发软件完成的，易操作。（3）、可以从以前的组合设计转向真正的自由设计，所以设计的移植性好，效率高。参考资料1、单片机原理及应用湘潭大学出版社；2、单片机接口技术（C51版）中国水利水电出版社；3、郭天祥“十天学会单片机”视频;4、传感器原理设计与应用国防科技大学出版社；完成期限 2013.08.20 2013 年08 月20日温湿度测试系统设计摘要：此温湿度测试系统
3、是基于单线式温度传感器DS18B20、电容式湿度传感器HS1101、单片机STC89C52对温湿度分别测试并通过液晶显示屏1602经行显示。温度传感器DS18B20是单线式，体积超小，硬件开销超低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强的理想单片机温度传感器，可实时根据指令给出温度数据，可读性高。HS1101是电容式空气湿度传感器，在不同的湿度环境下呈现不同的电容数值，0%-100%RH湿度范围内，电容从162变到200PF，误差为2%RH,可见精度非常之高，为了反映出其电容的变化，本系统采用555多谐振荡电路产生不同的频率，用于检测湿度。单片机采集到的两个传感器给出的数据进行处理与计算，得出当前的
4、温度与湿度并送给液晶屏显示。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。关键词：单片机，温湿度，DS18B20，传感器，液晶显示器Abstract：Key words：microcontroller, temperature and humidity,DS18B20,sensor,LCD引言: 二、方案设计（1）、方案的选取DS18B20传感器;HS1101湿度传感器（2）、显示模块的选取采用1602液晶模块显示所测数据，1602接线简单方便，同时也能满足显示需求，价格远低于12864液晶。三、.结果及原理分析 根据所要实现的功能，将系统模块化设计，总体模块结构图如下图所示：
5、以下就分别就各模块功能实现进行设计。1. 1602液晶显示模块电路设计1602液晶显示模块电路原理图如下所示：2. DS18B20温度检测模块 如上图所示。其中温度传感器DS18B20的各引脚功能如下：1：GND接地；2：DQ输出端；3：VCC电源。3. HS1101湿度检测模块555芯片外接电阻R4、R5、R6、R8与HS1101，构成对HS1101的充电回路，7端通过芯片内部的晶体管对地短路实现对HS1101的放电回路，并将引脚2,6端相连引入片内比较器，构成多谐振荡器。HS1101作为一个变化的电容器，原理图中我们用电容代替，连接2和6引脚，充电，放电时间：由HS1101的技术手册可得湿
6、度和电容的函数关系呈线性关系，因此有：当时由得，空气相对湿度与555芯片输出偏绿存在一定关系，可通过微处理器采集555芯片的频率，查表即可得到相对湿度。（电容不可直接测量，由555多谐振荡器检测频率，有单片机计算电容值，进而求得相对湿度）4. 电源模块系统部分电源采用的是4节1.5伏干电池，能为系统提供稳定的5V电压。四、 软件流程图五、 系统总的程序设计见附录一六、 设计过程问题解决本次设计过程很费周折，由于proteus里面缺少一些必要的元件，故实验过程中是先设计好硬件电路，焊好电路以后才进行调试的，其间的艰难可想而知。也因为这样，硬件电路的错误比较多，中间一直在修改硬件电路，造成电路板修
7、修补补不美观。实验过程中遇到的困难很多 ，尤其是实现界面切换和返回主界面的过程，同时光标也要随着界面一起移动。否则就会显示出错。而在本次设计过程中，我们调用了两次显示，一次写显示温度，一次显示湿度。4.总结1. 刚开始烧了程序以后，发现LCD什么都不显示，后来发现是因为没有开背光，因为没开背光显示不明显，如果角度不对会发现什么都没显示。而背光要通过可调电阻来调，在1602的背光正极接一个可调电阻，电阻的两端是接地和电源。2. 能够显示以后，发现显示界面一直在刷新，显示不稳定。原因是每秒随着秒刷新初始化界面一次，解决的方案是不重新调用显示，而是只给显示秒的位置刷新，其他时间随秒变化。温湿度值则是
8、有了变化就刷新。3. 由于编写程序时，没有考虑到温度传感器DS18B20数据的十六进制与显示字符之间的数据处理关系，导致在液晶屏中只显示了传回的最后一个十六进制数所对应的ASC的字符，找到问题的解决关键所在后，经过数的分位与字符显示后，成功的显示了传回的温度、湿度的数据，让我们距离成功只差一小步了。参考文献1、单片机原理及应用湘潭大学出版社；2、单片机接口技术（C51版）中国水利水电出版社；3、郭天祥“十天学会单片机”视频;4、传感器原理设计与应用国防科技大学出版社；附录一：系统总程序# include# define uchar unsigned char# define uint unsi
9、gned intsbit DQ=P20;/定义DS18B20端口DQsbit BEEP=P22;/蜂鸣器驱动器 bit presence;sbit LCD_RS=P12;sbit LCD_RW=P11;sbit LCD_EN=P10;sbit led=P21;sbit key1=P23;sbit key2=P24; uchar code cdis1=wendujishiyan;uchar code cdis2=T= , C ;uchar code cdis3=shidujishiyan ;uchar code cdis4=shidu: %;uchar code cdis5=the system
10、 of ; uchar code cdis6= temp and hum;unsigned char data temp_data2=0x00,0x00;unsigned char data disp5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; unsigned code ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09;void beep();unsigned char code mytb8=0x0c,0x12,0x12,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x0
11、0;bit int_flag;/定时器0 1S到标志位unsigned char volatile int_count;/定时器0中断次unsigned char volatile T1count;/定时器1中断次unsigned long sum,wet;/1s内脉冲个数unsigned char le16;/LED显示缓存 # define delayNOP();_nop_();_nop_();_nop_():_nop_();/*/void delay1(int ms)unsigned char y;while(ms-)for(y=0;y250;y+)_nop_(); _nop_();_n
12、op_(); _nop_();/*/*检查LCD忙状态*/*lcd_busy为1时，忙，等待。lcd_busy为0时，闲，可写指令与数据*/*/bit lcd_busy()bit result;LCD_RS=0;LCD_RW=1;LCD_EN=1;delayNOP();result=(bit)(P0&0X80);LCD_EN=0;return(result);/*/*写指令数据到LCD*/*RS=L,RW=L,E=高脉冲，D0-D7=指令码*/*/void lcd_wcmd(uchar cmd)while(led_busy();LCD_RS=0;LCD_RW=0;LCD_EN=0;_nop_(
13、);_nop_();P0=cmd;delayNOP();LCD_EN=0;/*/*写数据到LCD/*RS=H,RS=L,E=高脉冲，D0-D7=数据。*/*/void lcd_wdat(uchar dat)LCD_RS=1;LCD_RW=0;LCD_EN=0;delayNOP();LCD_EN=0;/*LCD初始化 */*/void lcd_init()delay1(15);lcd_wcmd(0x01); /清除LCD的显示内容lcd_wcmd(0x38); /16*2显示，5*7点阵，8位数据delay1(5);lcd_wcmd(0x38);delay1(5); lcd_wcmd(0x38)
14、;delay1(5); lcd_wcmd(0x0c); /显示开，关光标delay1(5);lcd_wcmd(0x06); /移动光标delay1(5); lcd_wcmd(0x01); /清除LCD显示内容delay1(5);/*设定显示位置 */*/void lcd_pos(uchar pos)lcd_wcmd(pos|0x80);/数据指针=80+地址变量 /*自定义字符写入CGRAM */ /*/ void writeab() unsigned char i;lcd_wcmd(0x40);for(i=0;i0;i-)DQ=0;/给脉冲信号dat=1;DQ=1;/给脉冲信号if(DQ)
15、dat|=0x80; Delay(4);return(dat);/*写一个字节 */*/WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for(i=8;i0;i-)DQ=0;DQ=dat&0X01;Delay(5);DQ=1;dat=1; /*读取温度 */ /*/ Read_Temperature(void) Init_DS18B20();WriteOneChar(0xcc);/跳过读序列号的操作WriteOneChar(0x44);/启动温度转换 Init_DS18B20();WriteOneChar(0xcc);/跳过读序列号的操作Wri
16、teOneChar(0xbe);/读取温度寄存temp_data0=ReadOneChar(); /温度低八位temp_data1=ReadOneChar(); /温度高八位 /*数据转换与温度显示 */ /*/ Disp_Temperature() display4=temp_data0&0&0x0f;display0=ditabdisplay4+0x30 ;display4=(temp_data0&0xf0)4)|(temp_data1&0x0f)=0x32&display1=0x31)BEEP=1;elseBEEP=0;/*/*湿度测量*/*/软件延时 void delay(unsign
17、ed int cnt) while(-cnt); /定时 /定时器0初始化 void init_t0(void) TMOD=(TMOD&0xf0)|0x01;TH0=0x4c;TL0=0x00; /定时器1初始化 void init_t1(void) TMOD=(TMOD&0x0f)|0x50;TH1=0x00;TL1=0x00; /定时器0中断服务程序void int_t0(void) interrupt 1TH0=(65535-50000)/256;TL0=(65535-50000)%256;int_count+; if(int_count=20) TR1=0; int_flag=1;in
18、t_count=0x00; /定时器1中断服务程序void int_t1(void) interrupt 3T1count+;void disp(void) /湿度显示函数int_flag=0;sum=TL1+TH1*256+T1count*65536;/计算1秒内的脉冲个数/以下将数据格式化，转成LED可显示的BCD码wet=100-(sum-4000)/50;/湿度计算公式le0=wet%10;/最低位wet=wet/10;le1=wet%10; /第二位wet=wet/10;let2=wet%10 /第三位 wet=wet/10;int_count=ox00;T1count=0;TH1=
19、0x00;TL1=0x00;TR1=1; lcd_pos(ox4a);lcd_wdat(le2+48); lcd_pos(0x4b);lcd_wdat(le1+48); lcd_pos(ox4c); lcd_wdat(le0+48);delays(100); void wendu_Menu() /显示温度的菜单 uchar m; lcd_pos(0);/设置显示位置为第一行第一个字符m+0;while(cdis1m!=0) /显示字符lcd_wdat(cdis1m);m+;lcd_pos(0x40); /显示字符m=0; while(cdis4m!=0)lcd_wdat(cdis2m); /显
20、示字符m+;writeab();delay1(5);lcd_pos(ox4d);lcd_wdat(0x00); /显示自定义字符 void ok_menu()uchar m;lcd_pos(0); /设置显示位置为第一行第一个字符m=0;while(cdis5m!=0) /显示字符lcd_wdat(cdis5m);m+;lcd_pos(0x40); /设置显示位置为第二行第一个字符m=0;while(cdis6m!=0) /显示字符lcd_wdat(cdis6m);m+; /*/主函数 void main() EA=1;init_t0();/初始化定时器init_t1();TR0=1;TR1=1;ET0=O;lcd_init();ok_menu();BEEP=0;while(1)if(key1=0)lcd_init;wendu_Menu();doRead_Temperature();Disp_Temperature();baojing();while(key2) if(key2=0) lcd_init;shidu_Menu();doif(int_flag=1)disp();while(key1)
