傳感器課程設(shè)計(jì)--基于51單片機(jī)的室內(nèi)溫度、濕度、光度的控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　傳感器項(xiàng)目制作設(shè)計(jì)</b></p><p>　　項(xiàng)目名稱： 基于51單片機(jī)的室內(nèi)溫度、 </p><p>　　濕度、光度的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作</p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級(jí)： 電子信息工

2、程技術(shù)（2）班__</p><p>　　年 級(jí)： 2011級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p

3、><p><b>　　一、 緒論3</b></p><p>　　1.1 課題背景3</p><p>　　1.2 立題的目的和意義3</p><p>　　1.3 本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容4</p><p>　　二、 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 系統(tǒng)

4、組成4</p><p><b>　　2.2處理方法4</b></p><p>　　2.3系統(tǒng)工作原理5</p><p>　　三、 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1. 主要組件簡(jiǎn)介5</p><p>　　3.2 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)8</p><p&g

5、t;　　3.3溫度檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路8</p><p>　　3.4濕度檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路8</p><p>　　3.5光度檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路9</p><p>　　3.6 數(shù)據(jù)顯示電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.7控制電路10</p><p>　　3.8 總電路圖10</p><p&

6、gt;　　四、 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1 系統(tǒng)初始化模塊11</p><p>　　4.2程序流程框圖11</p><p><b>　　五、 總結(jié)12</b></p><p>　　基于51單片機(jī)的室內(nèi)溫度、濕度、光度的控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要&

7、lt;/b></p><p>　　本文利用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫室的光、溫、濕度控制系統(tǒng)，對(duì)給定的溫、濕度進(jìn)行控制并利用LCD液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示，并對(duì)室內(nèi)的光度利用燈光照明進(jìn)行控制。系統(tǒng)stc89C52單片機(jī)為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)字及模擬式傳感器對(duì)溫度、濕度、光度進(jìn)行檢。在設(shè)計(jì)中51單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，利用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，采用HR202濕度傳感器（電阻式傳感器）采集濕度信號(hào)，通過(guò)PTC光

8、敏電阻對(duì)光度進(jìn)行檢測(cè)。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】stc89C52 溫度傳感器 濕度傳感器 光敏電阻 控制</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　當(dāng)今，傳感器在現(xiàn)代工業(yè)中被廣泛運(yùn)用，具有極其突出的地位。傳感器，

9、即能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的期間或裝置。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代測(cè)量、自動(dòng)控制等方面的技術(shù)在過(guò)敏經(jīng)濟(jì)和人類的日常生活中發(fā)揮著重大作用，所以，了解并運(yùn)用傳感器是不可或缺的！本課題研究對(duì)象涉及知識(shí)面廣泛，具有挑戰(zhàn)性，更能拓展并加深對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)！</p><p>　　1.2 立題的目的和意義</p><p>　　本課題以便于本團(tuán)隊(duì)人員認(rèn)識(shí)傳感器的，綜合運(yùn)用所學(xué)知

10、識(shí)，了解本專業(yè)所學(xué)內(nèi)容和團(tuán)隊(duì)合作的重要性。同時(shí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，理解非電物理量如何轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，學(xué)習(xí)如何運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)。</p><p>　　1.3 本系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容</p><p><b>　　1）.光傳感器</b></p><p><b>　　2）.濕度傳感器</b></p><p><

11、b>　　3）.溫度傳感器</b></p><p><b>　　系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　系統(tǒng)由傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、處理器、顯示器和系統(tǒng)軟件等部分組成。傳感器部分采DS18B20、HR202、光敏電阻分別檢測(cè)溫度、濕度、光度信

12、號(hào)。信號(hào)預(yù)處理電路包含電壓比較器等電路。處理器采用STC89C52單片機(jī)對(duì)模擬控制器進(jìn)行控制，顯示器采用LCD12864液晶顯示屏顯示。</p><p>　　系統(tǒng)原理框圖如圖所示：</p><p><b>　　系統(tǒng)原理框圖 </b></p><p><b>　　2.2處理方法</b></p><p>

13、;　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以STC89C51單片機(jī)為核心，利用STC89C52的可編程控制完成待測(cè)信號(hào)頻率的測(cè)量和對(duì)信號(hào)的處理。</p><p>　?。?）、傳感器測(cè)量、采集：</p><p>　?、贉囟鹊臏y(cè)量：溫度的采集我們采用全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出的常用傳感器DS18B20，通過(guò)程序控制完成溫度的采集、顯示。</p><p>　?、跐穸鹊臏y(cè)量：我們采用HR202電阻型濕敏電

14、阻，濕敏電阻是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定，通過(guò)運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和處理，將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平，送往單片機(jī)IO口，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理。</p><p>　?、酃庑盘?hào)的采集：我們采用光敏電阻進(jìn)行采集，對(duì)采集到的光信號(hào)，通過(guò)兩級(jí)LM358運(yùn)算放大器進(jìn)行放大和比較，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平，送往單片機(jī)IO口，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理。</p><p>

15、;　　(2)、傳感器顯示、模擬控制：</p><p>　?、亠@示：采用中文字庫(kù)液晶顯示屏LCD12864顯示屏</p><p>　?、诳刂疲航o溫度、濕度、光度設(shè)定一個(gè)正常值，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到出現(xiàn)不正常的數(shù)值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)工作原理</b></p><p><b>　　

16、1、光敏傳感器：</b></p><p>　　當(dāng)沒(méi)有光照時(shí)，光敏電阻LDR1就會(huì)達(dá)到最大，（比較電壓設(shè)定為U3，輸入電壓為U2）比較器A1的U2端的電壓比U3端的低，U1輸出高電平，D1導(dǎo)通發(fā)光，信號(hào)通過(guò)運(yùn)算放大器A2進(jìn)行處理送往單片機(jī)IO口，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理。有光照時(shí)，當(dāng)光度不斷增加，可調(diào)電阻RV1的值不變時(shí)，光敏電阻的阻值不斷減少，比較器A的U2端的電壓就會(huì)隨著不斷增大，當(dāng)U2端的電壓達(dá)到大于U

17、3端時(shí)比較器A輸出低電平，D1就不導(dǎo)通說(shuō)明沒(méi)有電壓輸出，放大器沒(méi)有信號(hào)放大輸出。A2為過(guò)零比較器，使A2輸出單片機(jī)所需要的高低電平。</p><p>　　U3=(RV1/RV1+R3)*Vcc</p><p>　　U2=(LDR1/LDR1+R2)*Vcc</p><p><b>　　ΔU=U3-U2</b></p><p&

18、gt;<b>　　2、濕度傳感器：</b></p><p>　　當(dāng)濕度的在正常值的范圍內(nèi)時(shí)，輸出電平信號(hào)。當(dāng)濕度值超過(guò)了正常值范圍時(shí)，濕敏電阻HR的阻值就會(huì)變化，電壓也隨之變化。濕度的正常值可通過(guò)RV2和RV3進(jìn)行調(diào)節(jié)和修改。HR202濕敏傳感器的阻值是隨著濕度的增加而減小的。當(dāng)濕度過(guò)高時(shí)，濕敏電阻的阻值減小，r5兩端的電壓就會(huì)升高，當(dāng)Ur4>Ur5（Ur4>Ur6）時(shí)，A3(A

19、4)導(dǎo)通，A3(A4)輸出低電平（高電平），通過(guò)A5(A6)過(guò)零電壓比較器輸出單片機(jī)所需要的電平信號(hào)。當(dāng)Ur4> Ur5 ,Ur4<Ur6,且Ur5≠ Ur6時(shí)，A3、A4均輸出低電平,此時(shí)設(shè)置為濕度的正常值，濕度的正常值可以通過(guò)調(diào)節(jié)RV2、RV3進(jìn)行設(shè)置。</p><p><b>　　3、溫度傳感器：</b></p><p>　　溫度傳感器18B20是全

20、數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出的傳感器，通過(guò)軟件編程檢測(cè)溫度數(shù)據(jù)，并設(shè)置一個(gè)常溫系數(shù)。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1. 主要組件簡(jiǎn)介</p><p>　　3.1.1處理器STC89C52</p><p>　　STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器具有 8K 在

21、系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。</p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　1. 工作電壓4.5—5.5V</p><p>　　2. 工作頻率范圍040MHz </p&g

22、t;<p>　　3. 用戶應(yīng)用程序空間為8K 字節(jié) </p><p>　　4. 片上集成512 字節(jié)RAM </p><p>　　5. 通用I/O 口32 個(gè)</p><p>　　3.1.2溫度傳感器</p><p>　　DS18B20 的主要特征：①.全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。②.先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。</p>

23、;<p>　?、? 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 0.5攝氏度。④.12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒。⑤.可選擇寄生工作方式。⑥.檢測(cè)溫度范圍為–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) ⑦.內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。⑧.64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。</p><p>　　3.1.3電阻型濕度傳

24、感器</p><p><b>　　特點(diǎn)</b></p><p><b>　　1).優(yōu)良的線性</b></p><p><b>　　2). 高性價(jià)比</b></p><p><b>　　3).能耗低</b></p><p><b

25、>　　4).測(cè)量范圍寬</b></p><p><b>　　5).響應(yīng)迅速</b></p><p><b>　　6).抗污染能力強(qiáng)</b></p><p><b>　　7).性能穩(wěn)定</b></p><p>　　濕敏電阻是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感

26、元件，感濕范圍寬，長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)、車廂、居室內(nèi)空氣質(zhì)量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)等方面。</p><p>　　阻抗特性（at25℃ 1V AC 1kHz）</p><p>　　3.1.4光敏傳感器</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)和原理</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)：光敏電阻又稱光導(dǎo)管。光

27、敏電阻幾乎都是用半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，在玻璃底板上均勻地涂上薄薄的一層半導(dǎo)體物質(zhì)，半導(dǎo)體的兩端裝上金屬電極，使電極與半導(dǎo)體層接觸可靠，然后，將它們壓入帶有透明窗的管殼里，就構(gòu)成了光敏電阻。</p><p>　　原理：光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力完全取決于半導(dǎo)體內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，若光子能量大于該半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，

28、則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，就產(chǎn)生一個(gè)電子—空穴對(duì)，使電阻率變小。</p><p>　　3.2 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3溫度檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.4光度檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.5濕度檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.6 數(shù)據(jù)顯示

29、電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.7控制電路</b></p><p><b>　　3.8 總電路圖</b></p><p><b>　　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)初始化模塊</p><p>　　本設(shè)計(jì)軟件主要為主程序、

30、數(shù)據(jù)處理顯示程序、溫度傳感器DS18B20程序設(shè)計(jì)、控制電路程序設(shè)計(jì)五個(gè)部分。</p><p><b>　　4.2程序流程框圖</b></p><p>　　Y Y</p><p>　　N N

31、 N</p><p>　　Y N Y N </p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　我們五人小組通過(guò)數(shù)個(gè)星期的設(shè)計(jì)，制作，調(diào)試，終于完成了基于51單片機(jī)的室內(nèi)溫度、濕度、光度的控制系統(tǒng)。在制作的過(guò)程中，我們溫故而知

32、新，鞏固了之前所學(xué)的模電，數(shù)電，電工的基礎(chǔ)知識(shí)，更進(jìn)一步地了解其中的知識(shí)，使得我們團(tuán)隊(duì)的人更熟練地運(yùn)用以前的知識(shí)，真正做到學(xué)以致用。</p><p>　　本項(xiàng)目基本上按照本專業(yè)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作的。大致可分為濕度傳感器模塊、光傳感器模塊、溫度傳感器模塊、單片機(jī)運(yùn)用模塊、顯示電路模塊等。由各傳感器模塊采集信號(hào)發(fā)送至單片機(jī)處理后通過(guò)顯示電路讓人可直觀看清信號(hào)數(shù)據(jù)。各功能模塊層次清晰，簡(jiǎn)潔明了。</p>

33、<p>　　同時(shí)，在本次設(shè)計(jì)中，我們也發(fā)現(xiàn)自己的許多不足。首先，基礎(chǔ)知識(shí)不夠扎實(shí)，走了不少?gòu)澛?。其次，?duì)本課題沒(méi)有一完整的概貌，考慮不夠全面，以至于碰到不少困難。再者，我們還應(yīng)該多掌握各方面知識(shí)，尤其是傳感器應(yīng)用方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)知識(shí)能力。</p><p>　　廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)表</p><p>　　指導(dǎo)教師：