基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計 畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 院 電子與信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 &

2、lt;/p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　職 稱 </p><p>　　2014 年 6 月 4 日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　院長 教研室主任

3、 指導(dǎo)教師 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表</p><p>　　2014 年 3 月 10 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在快速發(fā)展的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，許許多多的、健康的農(nóng)產(chǎn)品都來自于大棚溫室栽培作物。溫室大棚的

4、應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛,它可以為人類創(chuàng)造很大的經(jīng)濟價值和良好的社會效益。傳統(tǒng)的溫室溫濕度控制是完全靠人工來進行控制和測量的。不僅費時費力，而且效率低、效果差。現(xiàn)如今，在溫室大棚中，智能的控制系統(tǒng)將直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量以及生長情況等等。近些年來，各種各樣的單片機和傳感器迅速發(fā)展，因此我們可以用這些來使溫室智能控制系統(tǒng)更加完善。本次設(shè)計是以STC89C52單片機為主控芯片，結(jié)合DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，12864智能液晶顯示屏等設(shè)計了一個結(jié)

5、構(gòu)簡單并且容易操作的溫室溫濕度控制系統(tǒng)。我們可以通過編程來實現(xiàn)對溫室溫濕度的智能控制。當(dāng)溫室內(nèi)的溫度過高時，蜂鳴器報警，繼電器工作，控制空調(diào)來進行降溫；反之，則開啟空調(diào)進行升溫。對于濕度的控制亦是如此。通過加濕和干燥進行控制。相對于其他普通的溫室智能系統(tǒng)，此設(shè)計具有價格低，性能優(yōu)，安全性高，穩(wěn)定性強等諸多優(yōu)點。通過此系統(tǒng)，對蔬菜大棚內(nèi)的溫濕度進行可靠地、有效地控制與檢測，從而保證大棚內(nèi)的農(nóng)作物在最佳的溫濕度條件下生長，提高質(zhì)量和產(chǎn)量，以

6、達到我們想要的結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機STC89C52；矩陣鍵盤；溫濕度傳感器；12864液晶屏顯示；繼電器</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In the rapid development of modern agricultural production, many healthy

7、 agricultural products come from the cultivation of crops in hothouses. Hothouses applications have become increasingly widespread. It can create great economic value and social benefits for humans. Traditional greenhous

8、e Temperature and Humidity Control System is entirely by manual control and measurement. Not only time-consuming, but also inefficient and ineffective. Now, in the hothouse, the intelligent control system wil</p>

9、<p>　　Key words：SCM STC89C52；keyboard；temperature and humidity sensors；12864 LCD display；relay</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1

10、.1課題研究的背景1</p><p>　　1.2課題的國內(nèi)外概況1</p><p>　　1.2.1溫度系統(tǒng)的國內(nèi)外概況1</p><p>　　1.2.2濕度控制的國內(nèi)外概況2</p><p>　　1.3課題研究的意義3</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>

11、　　1.5課題研究的實現(xiàn)原理4</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計6</p><p><b>　　2.1功能要求6</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計思路6</b></p><p><b>　　2.3方案選擇7</b></p>&

12、lt;p>　　2.3.1傳感器選擇方案7</p><p>　　2.3.2顯示器選擇方案8</p><p>　　2.3.3單片機主芯片選擇方案8</p><p>　　2.4系統(tǒng)總體設(shè)計組成及框圖9</p><p>　　2.5系統(tǒng)整體電路圖10</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計11</p&

13、gt;<p><b>　　3.1概述11</b></p><p>　　3.2主控模塊設(shè)計11</p><p>　　3.2.1 STC89C52芯片的簡介11</p><p>　　3.2.2主控模塊電路原理圖12</p><p>　　3.3 DHT11傳感器模塊設(shè)計14</p>&l

14、t;p>　　3.3.1 DHT11傳感器簡介15</p><p>　　3.3.2 DHT11傳感器模塊電路設(shè)計15</p><p>　　3.4 12864液晶顯示模塊設(shè)計16</p><p>　　3.4.1 12864液晶顯示屏簡介16</p><p>　　3.4.2 12864液晶顯示模塊電路原理圖17</p>

15、<p>　　3.5報警模塊17</p><p>　　3.5.1　蜂鳴器介紹17</p><p>　　3.5.2　蜂鳴器報警模塊電路原理圖18</p><p>　　3.6繼電器控制模塊19</p><p>　　3.6.1繼電器的介紹19</p><p>　　3.6.2繼電器控制模塊電路原理圖20

16、</p><p>　　3.7時鐘模塊22</p><p>　　3.7.1DS1302時鐘芯片簡介22</p><p>　　3.7.2時鐘模塊電路原理圖23</p><p>　　3.8矩陣鍵盤控制模塊24</p><p>　　3.8.1矩陣鍵盤的簡介24</p><p>　　3.8.2矩

17、陣鍵盤控制模塊電路原理圖25</p><p>　　3.9輔助模塊26</p><p>　　3.9.1電源總開關(guān)模塊26</p><p>　　3.9.2電平轉(zhuǎn)換模塊26</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計28</p><p><b>　　4.1概述28</b></p>

18、<p>　　4.2系統(tǒng)初始化模塊30</p><p>　　4.3串口模塊30</p><p>　　4.4矩陣鍵盤模塊32</p><p>　　4.5溫濕度控制模塊33</p><p>　　4.6報警模塊與繼電器控制模塊35</p><p>　　4.7 12864液晶顯示模塊35</p&g

19、t;<p>　　4.8時鐘模塊（附加功能）36</p><p>　　第五章 系統(tǒng)分析與調(diào)試37</p><p>　　5.1硬件電路的調(diào)試37</p><p>　　5.2功能模塊的調(diào)試方案38</p><p>　　第六章 總結(jié)41</p><p><b>　　參考文獻42</

20、b></p><p>　　附錄一：外文文獻以及中文翻譯43</p><p><b>　　附錄二：程序52</b></p><p>　　附錄三：系統(tǒng)整體電路圖64</p><p>　　附錄四：實物圖65</p><p><b>　　謝 辭66</b></

21、p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1課題研究的背景</p><p>　　溫濕度與人類的生活發(fā)展密不可分。我國是個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易在我們經(jīng)濟發(fā)展中占了舉足輕重的位置。在我國，特別是近些年來我們的農(nóng)產(chǎn)品出口量一直保持著增長的趨勢。隨著世界貿(mào)易的展開，國際競爭越來越激烈，在如此的一個國際化大趨勢下，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的

22、發(fā)展必須通過提高本國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量以及我國政府各方面政策的支持等戰(zhàn)略來減少貿(mào)易壁壘。蔬菜、水果，水產(chǎn)品等的生長需要一個適宜的生長環(huán)境，這樣才能保證有更大的產(chǎn)量和更好的質(zhì)量。而這樣的一個適合的環(huán)境，溫度和濕度是兩個非常重要的指標(biāo)。同時溫濕度也是我國工業(yè)生產(chǎn)實踐中很關(guān)鍵的工藝參數(shù)。例如電子、機械、計算機、石油、化工、生物醫(yī)學(xué)等都需要一個嚴格的溫濕度控制。并且改革開放以來，我們的生活水平不斷提高，人們對生存環(huán)境的要求也愈加苛刻。我們都想

23、要一個更加適宜更加舒適的環(huán)境。無疑溫濕度也就成為了我們關(guān)注的重要方面。另外，伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速成長，形形色色的高性能、低功耗設(shè)備愈來愈多，各個行業(yè)對溫濕度檢測的要求標(biāo)準(zhǔn)也愈來愈高。傳統(tǒng)的溫濕度檢測是以人為核心的。測量繁瑣復(fù)雜，操作起來極不方便，費時費力。</p><p>　　現(xiàn)在我國各地建立了許多新型的溫室大棚，種植各種反季節(jié)蔬菜、水果、花卉，用來滿足人們?nèi)找鎸ι畹母咦非?、高?biāo)準(zhǔn)。其實不光是溫室內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品，也

24、包括養(yǎng)殖業(yè)，都對溫濕度有著越來越高的要求。在養(yǎng)殖場里我們可以看到各種牲畜都需要有個舒適安逸的環(huán)境才能長得更快。</p><p>　　研究溫室內(nèi)溫濕度的控制系統(tǒng)，為溫室提供一個更好的溫濕度，保證一個良好的環(huán)境，這樣可以有更多的溫室農(nóng)產(chǎn)品、牲畜供我們使用，使得我們的生活質(zhì)量越來越高。本次設(shè)計就是針對溫室內(nèi)的溫濕度進行一個智能控制。</p><p>　　1.2課題的國內(nèi)外概況</p>

25、<p>　　1.2.1溫度系統(tǒng)的國內(nèi)外概況</p><p>　?。?）國內(nèi)溫度控制系統(tǒng)的研究</p><p>　　和發(fā)達國家相比，我們對溫度控制技術(shù)的研究是比較晚的。我們在認真學(xué)習(xí)了西方發(fā)達國家的溫度控制技術(shù)之后，我國科學(xué)技術(shù)人員不斷地努力進取，多次研究試驗，才慢慢掌握了微機控制技術(shù)。但是這項技術(shù)我國也并不是完全性的了解和掌握。我們的技術(shù)只是局限在對溫度這個環(huán)境因子的控制上。

26、</p><p>　　根據(jù)控制目標(biāo)的不一樣，溫度控制技術(shù)分為下面兩種：</p><p>　　一、 動態(tài)溫度跟蹤</p><p>　　二、 恒溫溫度控制</p><p>　　當(dāng)今世界，常用來控制溫度的一般是智能調(diào)節(jié)器。這類調(diào)節(jié)器在市場上非常多。國外的調(diào)節(jié)器分辨率和精度都很高，價格昂貴。國內(nèi)的調(diào)節(jié)器雖然價格比較低，但是精度和分辨率遠遠不如國外

27、的，落后很多。所以我們只有在對溫度要求不是很高的情況下使用國內(nèi)的調(diào)節(jié)器才能取得比較理想的效果。</p><p>　　從技術(shù)上來看，以單片機為核心又分為：</p><p><b>　　單參數(shù)單回路系統(tǒng)</b></p><p><b>　　多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)</b></p><p>　　第二類系統(tǒng)在實際

28、生產(chǎn)中并沒有真正的實現(xiàn)，生產(chǎn)實際中有很多問題沒有解決。未來還需要我們不斷地努力，爭取早日實現(xiàn)多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　與此同時，中國的溫度測量控制水平還很低，遠遠達不到實際生產(chǎn)實踐中的工廠化水平。盡管中國在溫度控制水平上和歐美國家相差很大。但是近幾年來我國的溫度控制技術(shù)發(fā)展還不錯，正在呈現(xiàn)逐步上升的趨勢。</p><p>　?。?）國外溫度系統(tǒng)的研究</p>

29、;<p>　　國外對溫度控制技術(shù)的研究相對較早。在上個世紀70年代，國外首先采用了模擬式的組合儀表，用來采集現(xiàn)場信息并進行顯示、記錄和控制。80年代末又出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。如今國際上正在開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)。當(dāng)今世界，各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展日益增快，尤其是歐美發(fā)達國家，他們正在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上逐步走向完全自動化、無人化。</p><p>　　當(dāng)今世界，國際上已研究

30、出各種數(shù)字溫度傳感器一系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器是在自動測試技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)這三大技術(shù)的前提下逐步研制出來的。</p><p>　　數(shù)字溫度傳感器是由下面幾部分構(gòu)成的，分別為①A/D轉(zhuǎn)換器②存儲器（或寄存器）③信號處理器④溫度傳感器⑤接口電路</p><p>　　1.2.2濕度控制的國內(nèi)外概況</p><p>　?。?）國內(nèi)濕度控制系統(tǒng)的研究</p&

31、gt;<p>　　自從中國加入WTO（世界貿(mào)易組織）以后，國內(nèi)生產(chǎn)的商品遭遇了越來越大的挑戰(zhàn)。各行各業(yè)特別是科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域都迫切需要自動控制技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)進行更多更好的改造和提升。溫度和濕度是環(huán)境因素中的兩大重要因素。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，嚴格地控制溫度和濕度可以有效地提高植物的產(chǎn)量和質(zhì)量，給我們帶來更高質(zhì)量的生活。但是過去我們對溫度和濕度的測量方法太落后，無法滿足對溫濕度的很好的智能控制。在食品行業(yè)，也是差不多都是憑經(jīng)驗，靠感覺

32、。一般很少有人使用精度極高的濕度傳感器。如今海內(nèi)市場出現(xiàn)了越來越多的濕度傳感器，我們最常見到的就是電容式濕敏元件了。</p><p>　　作為一名學(xué)電子的學(xué)生，我們都知道，很多元器件以及儀器儀表的使用都需要一個嚴格的環(huán)境。比如溫度、濕度等。不同的環(huán)境給我們帶來的測量結(jié)果也是不一樣的。所以在測量濕度的時候也是一樣的。絕大多數(shù)的濕敏元件只有在一個合適的溫濕度環(huán)境下才能正常工作。對于特殊環(huán)境下的測試，國內(nèi)包括許多國外的

33、各種濕度傳感器都很難做到精確的測量。</p><p>　?。?）國外濕度控制系統(tǒng)的研究。</p><p>　　濕度測量及濕度傳感器產(chǎn)品屬于90年代后才興起的行業(yè)。濕度傳感器主要有電阻式和電容式這兩種。近些年來，國內(nèi)外在濕度傳感器的研發(fā)領(lǐng)域取得了很大的進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件走向智能化、集成化和多參數(shù)檢測。國內(nèi)外存在的濕度傳感器產(chǎn)品質(zhì)量相差很大，水平不一，價格也是相差甚遠。對于濕度

34、測量最主要的是濕敏電容技術(shù)，但是這項技術(shù)在國內(nèi)還不是很成熟，大部分都是來自國外的。</p><p>　　1.3課題研究的意義</p><p>　　單片機是用于控制的一個常見芯片，它也是一個小型的計算機。單片機有很多的優(yōu)點，比如它體積很小，有著很高的可靠性、很強的功能、我們用起來很靈活方便。單片機的使用給人們帶來了巨大的方便，使人們的生活更加美好、多姿多彩。</p><p

35、>　　在整個控制系統(tǒng)中，單片機是我們控制的核心。單片機操作起來簡單，價格較低，非常適合做一些設(shè)計使用。我們這個系統(tǒng)主要用來采集溫室內(nèi)的溫濕度信息，及時的反映出溫濕度的變化，以便及時的對溫室內(nèi)的溫濕度做出調(diào)整，保證一個良好的溫濕度環(huán)境。在超過溫度上下限范圍時通過多種控制方式來實現(xiàn)溫度的上升或者下降，從而保證在一定范圍內(nèi)的溫度。對于濕度的控制也是同樣的道理。將系統(tǒng)應(yīng)用到溫室中來控制溫室內(nèi)的一個溫濕度，無疑為溫室內(nèi)植被生長提供了更加適宜

36、的溫濕度環(huán)境。有些植被必須在某些特定環(huán)境下才可以生長的很好，這樣的情況下安裝溫濕度裝置對其進行監(jiān)控就是非常有必要的。像溫室大棚種植蔬菜、水果、花卉等，我們能夠用單片機來實現(xiàn)對溫室的一個控制，顯而易見會給我們帶來很大的一個方便。</p><p>　　我們設(shè)計的這個系統(tǒng)可以及時、精確地反映溫室內(nèi)的溫度以及濕度的變化，保證溫室內(nèi)溫濕度的控制要求。溫室溫濕監(jiān)控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個對實際生產(chǎn)生活非常實用，可行性很高的一個設(shè)計

37、，對學(xué)生在單片機知識的運用上也是非常好的鍛煉課題。</p><p>　　1.4課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題的核心在于我們對溫室內(nèi)溫濕度控制，為溫室提供一個適宜的溫濕度環(huán)境。在此設(shè)計中我們選擇了STC89系列的單片機。溫濕度的采集是這個設(shè)計中很重要的模塊，我們要選擇合適的傳感器來采集信息，再將采集到的溫濕度信息及時有效地傳送給單片機，然后單片機處理數(shù)據(jù)后發(fā)送到到液晶顯示屏。

38、如果溫室內(nèi)當(dāng)前的溫度和濕度值超過我們設(shè)定的極限值時，蜂鳴器會報警。與此同時單片機控制繼電器工作，實現(xiàn)繼電器的開關(guān)閉合，從而控制空調(diào)設(shè)備的啟動以來升高（或降低）溫度。對于濕度的控制，也是如此。通過這樣一個溫室大棚溫濕度控制系統(tǒng)，確保適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸拳h(huán)境。</p><p>　　本課題的設(shè)計要求是：</p><p>　?。?）非常人性化的設(shè)計。當(dāng)系統(tǒng)上電后，我們可以通過矩陣鍵盤設(shè)置我們所需要的溫

39、濕度限值范圍，用來控制溫室內(nèi)的溫濕度保持在一定的合適范圍內(nèi)。</p><p>　　（2）在12864液晶顯示屏上，我們可以看到當(dāng)前的溫度和濕度數(shù)據(jù)。而且這些數(shù)據(jù)的更新要及時，可以比較準(zhǔn)確地反映出溫室內(nèi)當(dāng)前的值。</p><p>　　（3）系統(tǒng)不僅可以顯示出來溫室內(nèi)的溫濕度當(dāng)前值。同時，當(dāng)溫濕度值不在我們預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)時，系統(tǒng)也應(yīng)該自動做出調(diào)整，以實現(xiàn)我們系統(tǒng)的一個智能化。具體操作就是系統(tǒng)

40、會根據(jù)我們最初設(shè)置的溫濕度限值來判斷是否要啟動報警裝置以及繼電器是否工作以便采取有效方案進行調(diào)整溫室內(nèi)的溫濕度。</p><p>　?。?）在這個設(shè)計中，我們加了一個時鐘的功能。可以顯示時間和年月日。一來方便工作人員及時的得到時間的一個信息。二來也可以很好的知道不同季節(jié)或不同時間段應(yīng)該要有不同的一個溫濕度控制要求。</p><p>　　1.5課題研究的實現(xiàn)原理</p><

41、;p>　　本課題最重要的就是溫濕度采集模塊以及如何將溫濕度的信息顯示出來。</p><p>　　在本文中，我們選擇了STC89C52單片機。在之前的學(xué)習(xí)中我們知道STC單片機對工作環(huán)境的要求比較低，但是執(zhí)行指令的速度卻非?？?。在傳感器模塊中，我們選擇的是DHT11智能溫濕度傳感器。該傳感器能夠同時采集溫度和濕度的當(dāng)前值，它告別了過去要同時控制溫度傳感器和濕度傳感器兩個傳感器的測量，集兩個傳感器于一身，實現(xiàn)對

42、溫濕度的同時測量。這樣可以使我們的系統(tǒng)更加方便、簡潔。這樣我們的溫濕度采集模塊就完成了。采集好的數(shù)據(jù)要傳送給單片機主控模塊。在多次衡量后，我們最終還是選擇了我們最為熟悉的STC89C52單片機。</p><p>　　在溫濕度控制模塊，我們選擇了DHT11這個數(shù)字溫濕度傳感器來采集溫室內(nèi)的溫濕度信息，然后將采集到的溫濕度信息傳送給單片機進行處理，然后再交給12864液晶顯示屏。這樣我們就看到了當(dāng)前的一個溫濕度值。顯

43、示模塊也就成功完成了。對于報警模塊蜂鳴器無疑成為我們的最佳選擇。當(dāng)系統(tǒng)工作時，我們首先要設(shè)置溫濕度的限值（一個上限值，一個下限值）。當(dāng)溫室內(nèi)的當(dāng)前溫濕度值超越我們的限制范圍時，蜂鳴器會報警。在這個系統(tǒng)中無論是溫度還是濕度超過我們所需要的界限值時，蜂鳴器發(fā)出的聲音是一樣的。我們是通過控制部分的指示燈報警方式來顯示出溫度還是濕度的一個報警，以加以區(qū)別?？刂颇K我們選擇的是用繼電器來實現(xiàn)我們所要達到的一個控制。當(dāng)溫濕度出現(xiàn)異常時，繼電器工作。

44、我們都知道繼電器其實就是個開關(guān)的作用。當(dāng)不同的情況下，不同繼電器工作，實現(xiàn)開關(guān)的一個閉合。從而控制我們的空調(diào)或者其他設(shè)備工作，用來控制溫濕度的一個及時調(diào)整。在這里我們用的是幾個不同顏色的LED燈來代表不同的行為，以便有效地調(diào)整溫室內(nèi)的溫濕度，從而實現(xiàn)了簡單控制。 </p><p>　　大體來說我們的硬件電路還算相對簡單。我們在這個系統(tǒng)中多加了一個功能就是時鐘的功能。通過DS1302來顯示

45、一下當(dāng)前時間和年月日。相當(dāng)于一個萬年歷，也是對這個系統(tǒng)的一個完善。給溫室內(nèi)工作人員一個提示和對溫濕度控制的一個完善。工作人員可以及時的知道不同時間段內(nèi)溫濕度的一個變化情況。 </p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1功能要求</b></p><p>　　關(guān)于我們的課題“基于單片機的溫室溫濕度控制系統(tǒng)”

46、具體要求如下: </p><p>　　采用適合的主控芯片單片機、傳感器以及液晶顯示屏等。</p><p>　　系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能：單片機接收來自傳感器的數(shù)據(jù)進行處理和分析，把得到的溫度和濕度值通過液晶顯示屏顯示出來，完成溫濕度數(shù)據(jù)顯示；</p><p>　　溫濕度的限值是可以通過電路板上的矩陣鍵盤來進行設(shè)置和修改，以便隨時做出調(diào)整。</p><p

47、>　　當(dāng)溫濕度不合適的時候應(yīng)發(fā)出報警信息；</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)分析的不同結(jié)果，對溫室內(nèi)的溫濕度進行控制。在本課題中也就是進行升溫、降溫、加濕、去干的一個操作。</p><p>　　系統(tǒng)的一個完善改進，即加入時鐘芯片，可實現(xiàn)時間的一個顯示。方便工作人員對時間的一個把握以及系統(tǒng)本身功能的一個完善。</p><p><b>　　2.2設(shè)計思路&l

48、t;/b></p><p>　　對于本課題的設(shè)計，我們的硬件電路組成部分如下：</p><p><b>　　單片機主控模塊</b></p><p><b>　　溫濕度控制模塊</b></p><p><b>　　液晶顯示模塊</b></p><p>

49、;<b>　　矩陣鍵盤模塊</b></p><p><b>　　報警模塊</b></p><p><b>　　繼電器控制模塊</b></p><p><b>　　時鐘模塊</b></p><p>　　要想完成溫室內(nèi)的溫濕度自動控制，首先必須要有搜集溫濕度信

50、息的模塊。綜合考慮各方面的要素，我們選取DHT11來作為這個模塊的芯片。它是個數(shù)字溫濕度傳感器。將DHT11采集到的溫濕度信息傳送給主控模塊，在這個課題中我們將單片機作為我們的主控模塊。然后單片機將來自傳感器的溫濕度信息進行分析和處理，最終通過12864這個液晶顯示屏顯示出來。LCD12864液晶顯示屏能夠顯示4行的漢字，為了增加我們系統(tǒng)的一個功能，我們又加了個時鐘芯片DS1302。DS1302用來顯示當(dāng)前的一個時間和年月日。對于溫室里

51、的一個液晶顯示器來說，這樣子信息更加充足，人們能夠得到更多的相關(guān)信息，以便更好地控制溫濕度。當(dāng)溫濕度發(fā)生異常的時候我們就要及時的采取措施來改善當(dāng)前的這么一個溫濕度狀態(tài)。但是在我們的這個課題中不可能買個空調(diào)或者加濕器等，也沒必要。所以在這個系統(tǒng)中我們用幾個不同顏色LED燈來表示不同的功能行為，如升溫、降溫、加濕、去干等。如何來控制這些動作的發(fā)生呢。在這個設(shè)計中我們選用繼電器來實現(xiàn)這個功能。如果溫室內(nèi)的當(dāng)前溫度或者濕度超過我們最初設(shè)置的這個

52、溫濕度限值時，我們通過編程來控制不同的繼電器去工作，然后不同的電</p><p>　　溫濕度在這正常的范圍內(nèi)時，白色LED燈是始終保持亮的。</p><p>　　而那些溫濕度的范圍以及如何控制繼電器、蜂鳴器等的工作都通過軟件編程來實現(xiàn)。</p><p><b>　　2.3方案選擇</b></p><p>　　不同模塊的功

53、能不同，而且每個模塊都很多不同的實現(xiàn)方法。但是我們在實際運用中，要選擇最優(yōu)的方案來進行我們的課題設(shè)計。在方案的選擇中，不僅僅要實現(xiàn)方案的高要求、高標(biāo)準(zhǔn)，也要考慮方案的可行性，對環(huán)境的要求以及方案中元器件在市場的價格，要綜合各種因素選擇最佳的那個方案，實現(xiàn)高性價比并且經(jīng)濟可行。</p><p>　　2.3.1傳感器選擇方案</p><p>　?。?）方案一：選擇溫濕度傳感器SHT10或者溫濕

54、度傳感器SHT11 作為溫度檢測模塊。在這里我們用SHT11來說明。SHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一體化的。它是由瑞士研制的。它的核心部件采用的是濕敏電容，所以精度和穩(wěn)定性都很高。雖然性能很高，但是價格要遠遠高于DHT11的價格。</p><p>　　SHT11的一些參數(shù)：</p><p>　　溫度測量標(biāo)準(zhǔn)：-40℃—+123.8℃； </p><p>　　濕度測量標(biāo)

55、準(zhǔn)：0—100%RH； </p><p>　　溫度測量精度： ±0.4℃ </p><p>　　濕度測量精度：±3.0%RH</p><p>　?。?）方案二：選擇DHT11作為溫濕度檢測模塊的傳感器。DHT11是我國生產(chǎn)的。它是一款集成型的傳感器。當(dāng)然它也是個數(shù)字溫濕度傳感器。它采用了濕敏電阻這個核心部件，濕敏電阻的穩(wěn)定性不好，但是成本很低。所

56、以DHT11的價格相對較低。在我們這個設(shè)計中對溫濕度要求不是很高，所以可以采用這個傳感器作為采集溫濕度的元件。</p><p>　　DHT11的一些參數(shù)：</p><p>　　溫度測量標(biāo)準(zhǔn)： 0℃—50℃</p><p>　　濕度測量標(biāo)準(zhǔn)：20%相對濕度—90%相對濕度，</p><p>　　溫度測量精度：±2℃</p>

57、<p>　　濕度測量精度：±5%RH</p><p>　　經(jīng)上述分析，方案一雖然精度更精確、穩(wěn)定性更好，但是價格極高，在此課題設(shè)計中不是很經(jīng)濟。方案二雖然沒有方案一可以實現(xiàn)那么高精度高穩(wěn)定性的一個測量。但是它也能實現(xiàn)我們所需要的功能，滿足設(shè)計要求，且簡便易行，價格相對較好。具有非常好的的性價比，經(jīng)濟實用性很高所以故選擇方案二即用DHT11作為溫濕度采集模塊的傳感器。</p>

58、<p>　　2.3.2顯示器選擇方案</p><p>　　（a） （b）</p><p>　　圖2-1 LCD12864與LCD1602液晶顯示屏實物圖</p><p>　?。?）方案一：選擇LCD12864液晶。</p><p>　　LCD12864液晶顯示屏

59、的構(gòu)成是：</p><p><b>　　1）行驅(qū)動器；</b></p><p><b>　　2）列驅(qū)動器；</b></p><p>　　3）128*64全點陣液晶顯示器。</p><p>　　它是一個點陣型的液晶，屏幕為4行。LCD1602僅僅可以顯示數(shù)字和字符，不能顯示中文漢字。和它相比，LCD1

60、2864可以實現(xiàn)32（8*4）個漢字、字符、數(shù)字、圖形顯示，唯一的缺點就是價格相對來說比較貴。</p><p>　　（2）方案二：選擇LCD1602液晶。LCD1602是一個字符型的液晶。它的屏幕有2行。只能現(xiàn)實數(shù)字和字符，不能顯示漢字。和方案一相比價格相對便宜。</p><p>　　綜上述分析，我們這個系統(tǒng)的顯示模塊最終就選擇了LCD12864液晶顯示屏。這是因為LCD12864液晶顯示

61、屏不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示漢字、圖形。而且和LCD1602相比，它可以顯示的字符更多，更美觀。在我們的這個課設(shè)中，加入了時鐘的功能?？紤]到LCD12864液晶顯示屏可以顯示更多的信息，于是我們就在這個課題設(shè)計中選擇了它。</p><p>　　2.3.3單片機主芯片選擇方案</p><p>　　單片機（Single-Chip-Microcomputer）又稱為單片微型計算機、微控制

62、器。它的結(jié)構(gòu)特點是在一個半導(dǎo)體芯片上將微型計算機的的基本功能部件如中央處理器(Central Processing Unit,CPU)、存儲器（隨機存取存儲器Random Access Memory,RAM和只讀存儲器Read Only Memory,ROM）、輸入接口電路（Input）、輸出接口電路（Output）、定時/計算器及終端系統(tǒng)等集成起來，構(gòu)成一個小而完善的微型計算機。</p><p>　　在本課題設(shè)

63、計的溫濕度測控系統(tǒng)中，我們采用的是主控芯片是STC系列的單片機。我們之所以選擇STC系列的單片機，主要是因為它的獨特之處，它的功耗比較低，并且有著很強的抗干擾能力，而且它與MCS-51系列單片機是完全兼容的。</p><p>　　除此之外它內(nèi)置有 MAX810 專用復(fù)位電路，而且能夠進行遠距離升級,也有廉價，基于這種種的優(yōu)點，我們選擇我們最常用的STC 系列單片機來作為我們課題所用的芯片。</p>

64、<p>　　2.4系統(tǒng)總體設(shè)計組成及框圖</p><p>　　系統(tǒng)主要是由一下幾個模塊組成的</p><p>　　矩陣鍵盤：用來設(shè)置溫濕度的上下限制。</p><p>　　電平轉(zhuǎn)換模塊：方便電腦與系統(tǒng)的連接，以便能夠順利下載程序。</p><p>　　電源模塊：可以通過USB來給電源供電。</p><p>　

65、　液晶顯示模塊：用來顯示溫濕度實時信息以及當(dāng)前的時間，日歷。</p><p>　　溫濕度采集模塊：用來搜集當(dāng)前的溫濕度即時信息，然后將其傳送給單片機。</p><p>　　蜂鳴器報警模塊：當(dāng)異常發(fā)生時發(fā)生警報聲，以提醒工作人員。</p><p>　　繼電器控制模塊：用來控制空調(diào)等設(shè)備的工作好好保持溫室內(nèi)的一個適宜的溫濕度。</p><p>　

66、　時鐘模塊：提供時間和年月日。</p><p>　　單片機主控模塊：系統(tǒng)的核心，用來分析來自各個模塊的信息。</p><p>　　其系統(tǒng)原理圖如下圖所示：</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖</p><p>　　2.5系統(tǒng)整體電路圖</p><p>　　圖2-3 系統(tǒng)整體電路圖</p>&

67、lt;p>　　DHT11是一個數(shù)字溫濕度傳感器。它是用于在溫室溫濕度信息采集。這個系統(tǒng)是以STC89C52單片機為核心的。它可以用來操作數(shù)據(jù)的處理。而LCD12864是用來呈現(xiàn)當(dāng)前時間和溫濕度信息的。繼電器控制模塊是用來調(diào)整溫室內(nèi)的溫濕度變化的。在這里，考慮到實際情況，我們也不可能用個制冷器、空調(diào)、加濕器，不太實際。所以我們選擇用幾個有色的LED來代表我們對溫濕度的幾種不同的控制行為。包括升溫、降溫、加濕、去干。</p>

68、;<p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p><b>　　3.1概述</b></p><p>　　我們的這次設(shè)計，主要是利用單片機來完成對溫度和濕度的智能控制。硬件系統(tǒng)在整個系統(tǒng)的設(shè)計中是基礎(chǔ)，也是軟件設(shè)計的重要支撐和依據(jù)，根據(jù)上面的討論，我們最終選擇的是STC89C52這個單片機就可以滿足我們對這個設(shè)計的全部要求。</p><

69、;p>　　對于我們的硬件電路，我們可以分為幾大模塊。其中主控模塊是整個系統(tǒng)設(shè)計的中心模塊。STC89C52單片機是我們所用的主導(dǎo)芯片。它是用來控制整個系統(tǒng)的運行的，起到了核心領(lǐng)導(dǎo)的作用。然后我們通過I/O口將其他的各個功能模塊連接到單片機上，使它們成為一名完整的系統(tǒng)。</p><p>　　下面分別對它們進行一個具體的介紹。</p><p><b>　　3.2主控模塊設(shè)計&l

70、t;/b></p><p>　　3.2.1 STC89C52芯片的簡介</p><p>　　圖3-1 STC89C52單片機芯片實物圖</p><p>　　圖3-2 STC89C52單片機芯片引腳圖</p><p>　　STC89C52單片機是由STC公司研制的。它是一個8位的CMOS微控制器。它所具有的特點是性能很好，功耗低，并且

71、它具有8K的系統(tǒng)可編程閃存。在一個單芯片，STC89C52之所以可以為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高度靈活的、超有效的解決方案，是因為它的 8位CPU具有智能的在系統(tǒng)可編程閃存的功能。</p><p>　　STC89C52的一些特點：</p><p>　　1.512byte的RAM，其中內(nèi)置RAM和外部RAM分別為一半。除此之外，它還有8K字節(jié)的閃存，內(nèi)置4KB的EEPROM ；</p

72、><p>　　2．1個外部中斷，32位I / O線；</p><p>　　3.EEPROM不是ROM，也不是RAM；</p><p>　　4.最大工作頻率35MHz時， 6T/12T可選；</p><p>　　5．1個看門狗定時器，全雙工串行口。</p><p>　　3.2.2單片機最小系統(tǒng)原理圖</p>&

73、lt;p>　　圖3-3 STC89C52單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　如上圖所示，我們知道，這是STC89C52單片機的一個最小系統(tǒng)。其中包括了復(fù)位電路（10uF電解電容電容,10K 電阻）、晶振電路、電源電路（5V穩(wěn)壓電源）.</p><p>　　在焊接單片機最小系統(tǒng)的時候，我們會遇到各種各樣的問題。小到電阻電容的選擇，大到元器件與單片機的焊接，每個元件都需要我們慎重選擇，

74、認真焊接。不管是電阻還是電容我們都要選擇質(zhì)量好的。我們現(xiàn)在大都選擇電解電容.以前經(jīng)常使用的是瓷片電容,發(fā)現(xiàn)它不太好用,存在很多的問題，有時候還會出現(xiàn)程序下載不進去的情況,所以現(xiàn)在我們經(jīng)常使用電解電容。并且電平轉(zhuǎn)換芯片最好使用國外的品牌。國內(nèi)的芯片不是很好用，性能也不是很穩(wěn)定，容易出問題。在這里我們選擇了MAX232作為我們的電平轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　這里我們介紹兩個基本板塊。即兩個支撐單片機最小系統(tǒng)運行

75、的基本板塊：</p><p>　?。?）晶振電路（又叫振蕩電路）</p><p>　　圖3-4 晶振電路模塊</p><p>　　晶振模塊如圖所示，它是由一個晶振和兩個電容組成。晶振值為11.0592MHZ，電容值為30pf.</p><p>　　在這個晶振電路中，改變晶振的值就相當(dāng)于改變了單片機的一個振蕩周期。所以我們在焊接的時候可以選擇

76、用插針焊接，這樣就可以把晶振插在插針上，當(dāng)我們需要其他晶振時可以直接更換晶振，而不需要再變更電路了。</p><p><b>　　（2）復(fù)位電路</b></p><p>　　圖3-5 復(fù)位電路模塊</p><p>　　如圖所示為復(fù)位電路，它是由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成。</p><p>　　我們在很早以前就學(xué)過，電容兩端的電壓

77、是不能突變的。當(dāng)系統(tǒng)加電后，RST引腳將會變成是高電平狀態(tài)，用來確定這個高電平將會持續(xù)多長時間的是RC的值。經(jīng)典的的52單片機是在高電平保持兩個機器周期后被復(fù)位的，也就是被重置了。所以RC值要適合，這樣才可以保證一個可靠的復(fù)位。電容和電阻的取值是多種多樣的，可根據(jù)不同振蕩電路的不同要求來確定。在此，我們選擇的晶振數(shù)值為11.0592MHz，這樣我們可以獲得一個非常精確的波特率。在串口通信的場合是很方便的。</p><

78、p>　　3.3 DHT11傳感器模塊設(shè)計</p><p>　　3.3.1 DHT11傳感器簡介</p><p>　　圖3-6 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器實物圖以及引腳圖</p><p>　　DHT11是一個復(fù)合式的數(shù)字傳感器，它是溫度傳感器和濕度傳感器的集合。它應(yīng)用專用的模塊采集技術(shù)和數(shù)字式溫濕度傳感器技術(shù)，用來確保其產(chǎn)品具有卓越的長期穩(wěn)定性和高可靠性。它

79、的封裝方式是4針單排引腳，在電路板焊接中很方便。DHT11是一個單一的串行接口，它可以使系統(tǒng)集成變得非常簡單而快速的。</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎么樣的呢？它是由下面三個元件組成的。它們分別電阻元件為、NTC溫度元件、8位微控制器。微控制器的性能很高。</p><p>　　DHT11的優(yōu)點是：</p><p><b>　　

80、尺寸小，功耗低；</b></p><p>　　反應(yīng)速度極快，很強的抗干擾能力，高性價比；</p><p>　　信號傳輸距離遠，高達20米以上；</p><p>　　品質(zhì)優(yōu)良，，使其成為即使在更苛刻的應(yīng)用場合也是一個最佳的選擇；</p><p>　　DHT11是單線串行接口。</p><p>　　3.3.2

81、DHT11傳感器模塊電路設(shè)計</p><p>　　圖3-7 DHT11溫濕度控制模塊電路圖</p><p>　　3.4 12864液晶顯示模塊設(shè)計</p><p>　　3.4.1 12864液晶顯示屏簡介</p><p>　　圖3-8 LCD12864液晶顯示屏實物圖</p><p>　　LCD12864液晶顯示

82、屏分為兩種，帶字符的和不帶字符的。我們用的是帶字符的這種。LCD12864是圖形式的液晶顯示儀。它有128*64的點陣模塊，內(nèi)部帶有192個中文漢字、128個字符及16*16(256)點陣顯示RAM。所以它比LCD1602更高端，它不僅可以顯示更多的字符和數(shù)字，而且還可以顯示漢字與圖形。</p><p>　　12864液晶顯示屏可以能夠和CPU直接相連，我們可以加個上拉電阻在和單片機相連，這樣可以增加它的驅(qū)動能力

83、。12864有很多功能，例如光標(biāo)顯示、睡眠模式、畫面移位等。除此之外它還有兩種界面可以用來連接微處理器。連接方式有八位并行和串行兩種。</p><p>　　3.4.2 12864液晶顯示模塊電路原理圖</p><p>　　圖3-9 LCD12864液晶顯示屏與單片機連接的電路圖</p><p><b>　　3.5報警模塊</b></p&

84、gt;<p>　　3.5.1　蜂鳴器介紹</p><p>　　圖3-10 蜂鳴器實物圖</p><p>　　一、蜂鳴器的介紹：蜂鳴器是一體化結(jié)構(gòu)的，它采用的是直流電壓供電。蜂鳴器是屬于聲音設(shè)備的電子器件。因此它被廣泛的應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。</p><p><b>　　二、蜂鳴器的分類：</b></p><

85、p>　?。?）按照工作原理來劃分的話</p><p><b>　　電磁式蜂鳴器 </b></p><p><b>　　壓電式蜂鳴器</b></p><p>　?。?）按照驅(qū)動方式劃分的話可以分為有源和無源蜂鳴器兩種類型。</p><p>　　表3-1 有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的對比</p

86、><p>　?。?）按照安裝類型不同可以分為貼片行、引線型、插針型、垂直安裝型、面板安裝型等。</p><p>　　3.5.2　蜂鳴器報警模塊電路原理圖</p><p>　　圖3-11 蜂鳴器報警模塊與單片機相連電路圖</p><p>　　在這個系統(tǒng)中，三極管是用來作為驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲的。我們知道單片機的IO口電流是很小的，但是蜂鳴器的工作電流卻

87、很大，所以我們只靠單片機的IO口電流來驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲是無法實現(xiàn)的。所以我們要利用三極管來增大驅(qū)動電流。從而使蜂鳴器發(fā)生報警。</p><p>　　3.6繼電器控制模塊</p><p>　　3.6.1繼電器的介紹</p><p>　　圖3-12 繼電器實物圖</p><p>　　圖3-13 蜂鳴器內(nèi)部原理圖</p><

88、p>　　繼電器就是一個自動開關(guān)。實際上它屬于一種電子控制器件。它的控制原理就是用較小的物理量去控制較大的物理量，然后控制銜鐵的吸合、斷開，從而控制電路的通斷，以此保證電路的安全，起到了自動調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換電路和智能化控制的作用。它具有輸入回路和輸出回路，又叫做控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)。</p><p>　　電磁繼電器是由銜鐵，觸點，鐵芯，簧片和線圈等構(gòu)成的。繼電器在沒有工作的情況下，處于斷開狀態(tài)的靜觸點叫做常開觸點，

89、處于閉合狀態(tài)的靜觸點叫做常閉觸點。</p><p>　　繼電器的工作原理：當(dāng)我們在線圈兩端加上一定的電壓時，這個時候線圈中會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)。銜鐵就會利用電磁力的吸引作用克服彈簧的拉力吸向鐵芯，從而使得銜鐵的動觸點與靜觸點（也就是常開觸點）吸合。只要線圈斷電了，那么電磁鐵的吸引力也就消失了，銜鐵就會通過彈簧的反作用力返回到原來的位置，使得動觸點和之前的靜觸點（也就是常閉觸點）吸合。就這樣銜鐵的不斷

90、吸合斷開，從而達到電路的閉合和斷開。這樣就實現(xiàn)了開關(guān)的作用。</p><p>　　3.6.2繼電器控制模塊電路原理圖</p><p>　　圖3-14 繼電器控制系統(tǒng)與單片機相連電路圖</p><p>　　在這個模塊中，我們用繼電器來控制對我們整個系統(tǒng)的溫濕度調(diào)節(jié)。考慮到我們只是個課題設(shè)計，所以我們選擇用幾個不同顏色的LED發(fā)光二極管來代表我們的不同信號，即升溫、降

91、溫、加濕、去干。在實際生產(chǎn)中，繼電器控制的則是空調(diào)或者其他設(shè)備進行的這些行為動作。</p><p>　　在這個圖中，我們用白色的發(fā)光二極管代表正常狀態(tài)，就是溫濕度都適宜，沒有出現(xiàn)異常情況。當(dāng)發(fā)生異常時蜂鳴器報警。同時繼電器工作，然后有色二極管發(fā)光提示。特別是在這個系統(tǒng)中是如何運作的。當(dāng)溫濕度發(fā)生異常時，單片機系統(tǒng)會作出判斷，然后通過IO口控制電流的通斷，電流通過三極管經(jīng)過放大后使得繼電器工作，從而常開觸點閉合使得

92、開關(guān)閉合。這時白燈會熄滅，有色燈亮。也就提醒工作人員溫濕度應(yīng)該作何調(diào)整了。</p><p>　　在這個模塊中，對繼電器的一個測量是焊接正確電路圖的一個基礎(chǔ)。所以我們應(yīng)該正確地測量出繼電器的有關(guān)引腳和參數(shù)。</p><p><b>　　1、測線圈電阻</b></p><p>　　我們可以用數(shù)字萬能表的歐姆檔來測量繼電器線圈的阻值，從而判斷繼電器的

93、線圈是否存在問題。</p><p><b>　　2、測觸點電阻</b></p><p>　　我們可以用數(shù)字萬能表的歐姆檔來測量常開觸點與動點之間的阻值，它的值應(yīng)為無窮大；而常閉觸點與動點之間的電阻，其阻值應(yīng)為0。這樣子我們可以測量出哪個是常開觸點，哪個是常閉觸點。</p><p>　　3、測吸合電壓、吸合電流</p><p&

94、gt;　　用一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源給繼電器輸入電壓。開始的時候電壓值要設(shè)置的小一點，然后慢慢地調(diào)高電壓，同時用一個電流表測量輸入回路中的電流。一邊調(diào)高電壓，一邊測量電流。知道某個時刻繼電器吸合，這個時候記下此時電流表的示數(shù)，同時記下此時的電壓值。為了準(zhǔn)確地測量吸合電壓和吸合電流，我們可以多次測量求平均值。</p><p>　　4、測釋放電壓、釋放電流</p><p>　　和測量吸合電壓和吸合電

95、流一樣，只不過我們要從繼電器吸合開始，不斷地減小電壓值，這個時候動作要慢，電壓幅度要緩慢降低，以免不準(zhǔn)。直到繼電器斷開的時候記下此時的電流值和電壓值。和上面的一樣，我們要多次測量求平均值。這樣才可能確保有個相對準(zhǔn)確的數(shù)值。</p><p>　　經(jīng)查閱可知，普通的繼電器釋放電壓是吸合電壓的百分之十到百分之五十。但是當(dāng)釋放電壓太小的時候。也就低于百分之十，那這個繼電器就不能使用了。因為這樣的繼電器不穩(wěn)定，對整個電路來

96、說不容易控制。所以我們堅決不用這樣的繼電器在電路中。</p><p><b>　　3.7時鐘模塊</b></p><p>　　3.7.1DS1302時鐘芯片簡介</p><p>　　圖3-15 DS1302實物圖</p><p>　　圖3-16 DS1302時鐘芯片引腳圖</p><p>　　D

97、S1302時鐘芯片是由美國DALLAS公司推出的，它具有涓細電流充電能力，同時它是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片。DS1302時鐘芯片可提供秒、分、時、日、星期、月和年的功能，并且當(dāng)一個月小于31天時它可以自動調(diào)整，具有閏年補償功能。</p><p>　　它附加了31byte的靜態(tài)RAM，采用與CPU進行同步通信的SPI三線接口，同時可以使用突發(fā)模式一次性傳輸多個時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。它的工作電壓在2.5～5.

98、5V的范圍內(nèi)。采用主電源和備用電源雙電源供電方式，備用電源的充電方式是我們可以設(shè)置的。 </p><p>　　圖3-17 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成圖</p><p>　　DS1302時鐘芯片可以用于記錄數(shù)據(jù)，尤其是記錄一些具有非常特殊意義的數(shù)據(jù)，它能夠記錄下數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的那個時刻。所以它被廣泛的應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。</p><p>　　3.7.2時鐘模塊電路

99、原理圖</p><p>　　圖3-18 DS1302時鐘模塊與單片機相連電路圖</p><p>　　DS1302與單片機的相連如圖所示，其中，晶振值為32.768MHz，電阻值均為10K。晶振在這里是給DS1302提供計時脈沖的。由電路圖我們可以看出，DS1302只需要三個IO口就可以和單片機項相連了。</p><p>　　為了在系統(tǒng)斷電情況下時鐘依然可以走動，我

100、們可以在DS1302外部加個電池，下次再次啟動系統(tǒng)的時候就不必調(diào)時間了，給我們帶來了極大的方便。</p><p>　　3.8矩陣鍵盤控制模塊</p><p>　　3.8.1矩陣鍵盤的簡介</p><p>　　圖3-19 4*4矩陣鍵盤實物圖</p><p>　　矩陣鍵盤就是一系列的按鍵按照一定的規(guī)則排列起來，組成一個鍵盤組，然后將其連接在單

101、片機外圍設(shè)備上。</p><p>　　既然有按鍵，為何還要有矩陣鍵盤這個東西呢？在單片機按鍵的使用過程中，當(dāng)按鍵數(shù)量極其多的時候，我們不僅要考慮怎么把這些按鍵擺放整齊和美觀。而且它還要占用很多的IO口，造成單片機IO口的使用可能不夠用。所以我們用矩陣鍵盤不僅僅可以使得整個電路板美觀，更重要的是這樣子可以減少單片機的端口的使用。</p><p>　　3.8.2矩陣鍵盤控制模塊電路原理圖<

102、;/p><p>　　圖3-20 4*4矩陣鍵盤與單片機相連電路圖</p><p>　　把許許多多的按鍵有規(guī)則地組合到一起，就構(gòu)成了矩陣鍵盤。簡單地講，矩陣鍵盤其實還是按鍵，相當(dāng)于開關(guān)元件，只不過現(xiàn)在它相當(dāng)于很多個按鍵、很多個開關(guān)。</p><p>　　每個按鍵的的原理其實就是個機械式的觸點開關(guān)，它的主要作用就是為了把實際電路中的電路通斷轉(zhuǎn)換為我們電氣的邏輯關(guān)系1和0.

103、</p><p>　　如圖所示，就是我們這個電路中的矩陣鍵盤。這個矩陣鍵盤是4*4結(jié)構(gòu)的。總共有16個按鍵。16個按鍵如果按照按鍵方式和單片機相連，我們需要是16個IO，而使用矩陣鍵盤的形式我們現(xiàn)在只需要8個IO口即可。極大地方便了我們外圍結(jié)構(gòu)與單片機的相連。當(dāng)有按鍵按下的時候，矩陣鍵盤的行與列才能導(dǎo)通。</p><p>　　下面介紹兩種常用的矩陣鍵盤的掃描原理：</p>&

104、lt;p><b>　?。?）行掃描法</b></p><p>　　1、要判斷出是否有按鍵按下，我們需要先將矩陣鍵盤的4個行線置0，然后分別檢測4個列線的電平值，當(dāng)列線中有0電平時，那么被按下的按鍵出現(xiàn)在這個0電平列線所對應(yīng)的四個按鍵中。若列線全部都是高電平則說明沒有按鍵被按下。</p><p>　　2、當(dāng)判斷出有按鍵按下的時候怎么判斷是哪個按鍵被按下了呢？從1步

105、驟中我們只能判斷出按鍵出自低電平列線所對應(yīng)的4個按鍵之一。具體怎么檢測出是哪個按鍵，方法如下：我們依次給行線置一個低電平，其他三個行線為高電平。然后檢測那個列線，看是否為低電平。當(dāng)檢測出某個列線為低電平時，這個時候低電平行線和低電平列線的交叉口就是被按下的按鍵。</p><p>　　（2）高低電平翻轉(zhuǎn)法</p><p>　　其實這個方法和行掃描法所用的原理基本上是一樣的。</p>

106、;<p>　　我們首先讓P0口的高四位為0，低四位為1。當(dāng)有按鍵按下的時候，低四位中會有一位由1變成0，而高四位不變。這個時候可以確定按鍵的列位置。</p><p>　　然后讓P0口的高四位為1，低四位為0。當(dāng)有按鍵按下的時候，高四位中會有一位由1變成0，而低四位不變。這個時候可以確定按鍵的行位置。</p><p><b>　　3.9輔助模塊</b>&l

107、t;/p><p>　　3.9.1電源總開關(guān)模塊</p><p>　　圖3-21 電源模塊電路圖</p><p>　　3.9.2電平轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　圖3-22 電平轉(zhuǎn)換模塊電路圖</p><p>　　輔助模塊不是本課題的核心內(nèi)容。原理相對來說比較簡單，是我們很常見的模塊。我們之前所做的很多設(shè)計都涉及到了。在

108、此我們就不做詳細的介紹了。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　單片機的硬件和軟件開發(fā)是單片機系統(tǒng)設(shè)計最重要的兩個過程，硬件和軟件的開發(fā)可以同時進行，也可以在硬件邏輯設(shè)計中、后期開始軟件的設(shè)計。這一章我們重點介紹我們課題的軟件設(shè)計。</p><p><b>　　4.1概述</b></p><p&g

109、t;　　軟件設(shè)計相比硬件設(shè)計來說是很復(fù)雜和困難的。它需要我們有一個很好地思維模式，細心地態(tài)度。一個好的程序設(shè)計，軟件結(jié)構(gòu)要合理、簡單、緊湊和高效。</p><p>　　軟件的開發(fā)主要包括以下幾個步驟：</p><p>　　圖4-1 軟件開發(fā)流程圖</p><p>　　以上是軟件開發(fā)流程。從軟件工程角度而言是傳統(tǒng)的瀑布式模型，由可行性分析入手，如瀑布一樣逐步向下直至

110、完成。每一個階段都是可以接在前面階段之后的。這是一種非常經(jīng)典的、傳統(tǒng)的開發(fā)方法。</p><p>　　一個好的用戶設(shè)計一定要文件齊全，注釋適當(dāng)、豐富，易于調(diào)試和維護。這樣，即使在設(shè)計過程中更換設(shè)計者，新來者也可以根據(jù)所提供的文件很容易地就接手繼續(xù)工作。</p><p>　　圖4-2 程序總體結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　在了解了我們所要設(shè)計的課題之后，我們需要把

111、握住整體的設(shè)計。</p><p>　　該課題的軟件設(shè)計思路如下圖：</p><p>　　圖4-3 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計思路</p><p>　　我們在這個系統(tǒng)設(shè)計中的大體思路是：</p><p>　　開始 初始化 設(shè)置參數(shù) 主循環(huán)（溫濕度顯示、限值控制模塊、時鐘數(shù)據(jù)顯示） 串口中斷，接受

112、串口數(shù)據(jù)，然后傳送給主循環(huán)。</p><p>　　4.2系統(tǒng)初始化模塊</p><p>　　該系統(tǒng)的主要功能是完成系統(tǒng)初始化模塊的初始化和設(shè)置系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下幾個方面：</p><p>　　系統(tǒng)總開關(guān)打開之后，我們的LCD12864液晶顯示屏上會顯示四行文字。分別為：</p><p>　　第一行顯示的是“20 年 月 日”

113、；</p><p>　　第二行顯示的是“周 時 分 秒”；</p><p>　　第三行顯示的是“濕度（當(dāng)前值） 高 低”；</p><p>　　第四行顯示的是“溫度（當(dāng)前值） 高 低”。</p><p>　　這個時候我們可以設(shè)置系統(tǒng)的溫濕度限值范圍。首先設(shè)置的是溫度的最高值，用矩陣鍵盤設(shè)置，兩位數(shù)，點擊*鍵確認。再設(shè)置的是溫度的最低值，

114、接著是濕度的最高值、最低值。都需要點擊*鍵確認。就這樣系統(tǒng)的一個初始化算是完成了。</p><p>　　系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。</p><p>　　系統(tǒng)的整體工作方式如下圖所示：</p><p>　　圖4-4 系統(tǒng)整體工作方式</p><p><b>　　4.3串口模塊</b></p><p>