基于单片机蚕食温湿度自动控制系统.doc

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1、摘 要自古以来，中国就拥有历史悠久的丝绸文化，并且丝绸文化融入整个中华文化文明乃至世界文化文明的发展之中。丝绸早就深入的人们的日常生活之中，与人们的服饰息息相关。丝绸，不仅在古代，是制作服饰的十分重要的原材料，是人们的生活必需品，是支撑整个古文化文明发展的重要支柱，而且，在现代乃至将来也是人们服饰的必需品，是表现和提升现代和未来人们的生活品味品质的必需品，是人类文化文明进步发展的见证。而这就不得不提到丝绸的来源蚕。正是它的“春蚕到死丝方尽”给人们提供了蚕丝，制作出了丝绸。随着现代科技的发展，为了能提高蚕的出丝率，提高蚕丝的品质，节约养殖成本，人们早就改变了传统小规模家庭式养殖，改为规模化，标准

2、化，科学化，市场化的养殖。当然，人们也是在不断探索和发展更好的养殖方法，正是如此，我设计模拟基于单片机的蚕室的温湿度控制系统。本系统的设计利用了一种AT89S52单片机和DHT11温湿度传感器以及LCD12864液晶显示为核心，通过软件编程实施的智能控制管理。它采用了模拟蚕室的硬件电路和软件编程控制相结合的一种智能化模拟系统。以52单片机为控制核心，将DHT11温湿度传感器自动检测的结果转换成电量输出。同时，外接可编程键盘控制电路，报警电路，风扇减恒温和灯泡加恒温电路，设定温湿度的初始值和上下限值，对于低于下限值时报警或超过上限值时自动打开风扇。而且，还将在LCD12864液晶显示器上将各种结

3、果数据实时显示出来。该智能控制系统，它操作简便，读数简便，测量较准确，测量范围广泛，能够报警和自动调节，具有很强的实际应用能力和市场化前景。【关键词】：52单片机；DHT11温湿度传感器；LCD12864液晶显示器；灯泡；风扇；蜂鸣器；电源第1章 引言近年以来，随着科学技术的不断发展，特别是电子技术的迅猛发展，工农业生产生活中各种的自动设备都离不开元器件和电子电路。而在桑蚕的养殖中，温湿度对它的影响至关重要，成为蚕丝品质优劣的重要的影响因素，为实时检测反映蚕室的环境变化和能够更好地利用现代技术科学化养殖桑蚕。为此我设计的模拟蚕室的温湿度控制系统课题中，采用精准的DHT11温湿度传感器自动检测，

4、以AT89S52单片机为控制核心，外接LCD12864液晶显示电路和报警电路及灯泡电路实现智能控制。它具有以下的特点：1、可以实时精准的检测到环境中的温湿度，并能记录下来；2、可以能将检测的结果实时清晰地在液晶显示器上显示出来；3、可以简便地设置温湿度的初始值，并能够利用可编程控制键盘调节温度；4、可以实时地报警，利用灯泡和风扇自动调节蚕室的温度；5、可以根据实时检测到的湿度数据，准确地反映出蚕室室内的湿度；6、可以根据实际的环境要求调节温度的检测范围；7、具有一定的实际应用和市场价值；8、可以减少工作人员的工作压力。总之，基于单片机的温湿度控制系统，利用52单片机为控制核心，并结合软件编程，

5、实现了实时，智能的综合系统控制。为了提高对单片机和传感器以及液晶显示器的认识和了解，尤其是为了提高自身自学和对新型元件运用的能力，基于实用、广泛和典型的原则设计了本系统。本文利用单片机所设计开发的智能系统，文中详细地介绍了系统的工作过程和原理。本系统包括DHT11温湿度传感器，LCD12864温湿度显示模块，调节驱动电路，人工湿度调节模块和AT89S52单片机核心控制模块。文中对每个部分的功能原理、工作实现过程做了详细地介绍。完成了课题的所有要求。本次设计做了大量的资料查询工作，也请教了许多老师和同学，在此，对他们表示衷心的感谢！由于学识、能力和时间等诸多因素的影响，本设计书所出现的问题和纰漏

6、在所难免。希望老师和同学能提出批评，加以指正，在此，我再次表示最衷心的感谢！第2章 方案论证与设计2.1 总体的方案设计分析2.1.1 课题设计的要求与内容1） 确定设计方案，绘制电路原理图。2） 设计印刷板电路。3） 试制本机（含外观设计）。4） 确定本机测试方案。5） 本课题组必须制作一组实物。6） 现场测试、写出测试报告2.1.2 总体方案的设计分析蚕的饲养环境对蚕丝的品质有着很大的影响。蚕的体温受外界温度影响而变化，蚕体温度与外界温度基本相同。因此，在蚕的饲养过程中控制好蚕室环境的温湿度对蚕丝的品质有着十分巨大的影响。目前，我国大部分养蚕方式仍使用煤炉加温的方法来控制蚕室温度，控制蚕室

7、温度不准确，还会引发煤气中毒。本课题要求学生利用所学的模拟电子和数字电子及单片机等课程的知识综合灵活运用，借助有关参考资料，发挥创新精神，完成本课题任务。本课题的总体的方案设计为四大模块，分别是单片机模块，显示模块，传感器模块，驱动电路模块。以单片机为控制核心，采用可编程控制程序控制，在单片机的控制下，模拟达到应有的功能。传感器所测到的温湿度数据在经过一系列的数据A/D转换后，在显示器上实时有效地显示，并通过驱动电路，给出在低温，潮湿，高温，干燥的情况下的相应表示。为了能更好地解决好因为环境的温湿度变化而引起的对蚕的生长所造成的变化，能科学准确地控制蚕室的温湿度，实现基于单片机的控制，达到本课

8、题的设计要求，所以设计了本课题的2种方案，以便在二者中选择出更好符合课题要求的方案。方案一的设计是采用AT89S52单片机，DHT11温湿度采集传感器电路，LCD12864液晶显示器显示电路，MOC3061控硅驱动电路，外接报警和加减温度及湿度报警装置电路。方案二的设计是采用AT89C52单片机，DS18B20温度采集传感器电路，LED数码管显示电路，继电器驱动电路，外接报警和加减温度电路。两种方案的设计都是一样的采用四大模块结构，可编程程序控制，及其外围电路的设计设置都是一样的，就只是在元器件的选择上做了不同的选择。下面我将介绍这两种方案，二者进行比较，做出最终的选择。2.2 方案的选择设计

9、2.2.1 方案一的设计方案一的整体设计是采用AT89S52单片机作为控制核心，DHT11温湿度采集传感器电路，LCD12864液晶显示器显示电路，MOC2601可控硅驱动电路，外接报警和加减温度及湿度报警装置电路。1.AT89S52单片机的介绍。AT89S52为ATMEL所产生的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsag存储器。AT89S52主要功能列举如下：1）拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash，2）晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHz），3）内部程序存储器（ROM）为8KB，4）内部数据存储器（RAM）为256字节，5）32个可编程I

10、/O口线，6）8个中断向量源，7）3个16位定时器/计数器，8）三级加密程序存储器，9）全双工UART串行通道。 10）拥有看门狗电路。 11）3级加密位。AT89S52单片机共有40个功能引脚（如图所示各个引脚的排列），3个端口都是具有内部提升电路的双向I/O端口，并采用采用5V电源供电。各个引脚的具体功能如下：VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使

11、系统更稳定，避免噪声干扰二死机。RESET：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S52便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：“EA”为英文“External Access”的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于EPROM中）来执行程序，因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储空间。如果是使用8751内部程序空间时，此

12、引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文“Address Latch Enable”的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89S52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入，此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。.PSEN：此为“Program Sto

13、re Enable”的缩写，其意为程序存储启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路汲极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。

14、如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多种工作方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址64K的外部存储器空间。PORT1（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，这个时候P2便不能当做I/O

15、来使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS的TTL负载，同样地若将端口1 的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTl负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：XD，串行通信输入。P3.

16、1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1， 计时计数器1输入。P3.6：WR，外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。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/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节，在编程期间，此脚用于输入编程脉冲。在平时，端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的/。因此它可以用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作数据存储器时，将

17、跳过一个脉冲。如想禁止的输出可在地址上置，此时，只有在执行，指令是才起作用。另外，该引脚被略微拉高，如果处理器在外部执行状态禁止置位无效。/：外部程序存储器的选用通信号。在外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/信号将不出现。/：当/保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（），不管是否有内部程序存储器，注意加密方式时，/将内部锁定为；当/端保持高电平时，此期间内部程序存储器在编程期间，此引脚也用于施加编程电源（）。：反向振荡器的输入及内部时钟工作电路的输入，。：来自反向振荡器的输出。2.DHT11温湿度采集传感器的介绍。DHT11数字温湿度传感器

18、是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的温度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存储在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择、产品为4针单排引脚封装、

19、连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。DHTII传感器的4个引角中有两个是电源引脚，有两个是输出数据的引脚，你只需要给它供上额定电压，然后再他的输出引脚采集信号就可以了，输出信号如果是模拟量的话，通过A/D芯片，将模拟量转换为数字信号，然后传送给单片机。DHT11是数字传感器，所以不需要进行模数的转换，具体接口如下： 引脚1： VDD 供电35.5VDC引脚2： DATA 串行数据，单总线引脚3：NC 空脚，请悬空引脚4：GND 接地，电源负极注意：引脚2在接单片机时，同时要在数据线接一上拉电阻，接到电源上。它的测量范围是温度050，湿度20%RH90%RH;测温精度为2，测湿精度为5%

20、RH;分辨力为1。它的接口说明如下:建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20浓密时根据实际情况使用合适的上拉电阻电源引脚：DHT11的供电电压为35.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD,GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。串行接口（单线双向）DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，当前小数部分用于以后扩展现读出为零，操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit，高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度

21、小数数据 +8bit温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。用户MCU发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据，从，模式下，DHT11接受到开始信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式。总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等待DHT11响应，主机把

22、总线拉低必须大于18毫秒，保证DHT11能坚测到起始信号。DHT11接收到主机开始信号后，等待主机开始信号结束，然后发送80us低电平响应信号。主机发送开始信号结束后，延时等待20-40us后，读取DHT11的响应信号，主机发送开始信号后，可以切换到输入模式，或者输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高。总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高80us，准备发送数据，每一bit数据都以50us低电平时隙开始，高电平的长短定了数据位是0还是1，格式见下图示，如果读取响应信号为高电平，则DHT11没有响应，请检查线路是否连接正常，当最后一bit数据传送完毕后，DH

23、T11拉低总线50us，随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字0信号表示方法如图所示：数字信号1表示方法如图所示：电气特性:VDD=5V, T=25 除特殊标注。参数条件mintypmax单位供电DC355.5V供电电流测量0.52.5mA平均0.21mA待机100150uA采样周期秒1次引脚说明：Pin名称注释1VDD供电35.5V2DATA串行接口，单总线3NC空脚，悬空4GND接地焊接信息：手动焊接，在最高260的温度条件下接触时间须少于10秒注意事项:1.)避免结露情况下使用。2.)长期保存条件：温度1040，湿度60%以下。3. LCD12864液晶显示器介绍。LCD12864液晶

24、显示器是一种带中文字库的具有有位/位并行、线或线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体文字库的点阵图形液晶显示模块；其分辨率为，内置个点汉字，和个点字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示行点阵的汉字。也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。供电电压为()3.0V+5.5V；显示分辨率1286*64；时钟频率2MHZ；可显示汉字，显示方式为STN、半透、正显示；可选用串行、并行通讯

25、方式；内有DCDC转换电路无需要外加负电压；工作温度范围055，存储温度范围-20+60；同时，无需要片选信号，简化软件设计。它的接口说明如下：1）.串行接口管脚号名称LEVEL功能1VSS0电源地2VDD+5电源正（3.0V5V）3V0-对比度（亮度）调整4CSH/L模组片选端，高电平有效5SIDH/L串行数据输入端6CLKH/L串行同步时钟：上升沿时读取SID数据15PSBLL:串口方式17/RESETH/L复位端，低电平有效19AVDD背光电源电压+5V20KVSS背光电源电压0V2)并行接口管脚号管脚名称电平管教功能描述1VSS0V电源地2VCC3.0+5V电源正3V0-对比度（亮度）

26、调整4RS(CS)H/LRS=”H”,表示DB7DB0为显示数据RS=L,表示DB7DB0的数据被写到IR或DR5R/W(SID)H/LR/W=H,E=H,数据被读到DB7DB0 R/W=L,E=H-L,DB7DB0的数据被写到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC-空脚17/RESETH/L复位端，低电平有效18VOUT-LCD驱动

27、电压输出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源负端模块主要硬件构成说明如下。1）控制器接口信号说明：a.RS.R/W的配合选择决定控制界面的4种模式RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器（IR）LH读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据b.E信号E状态执行动作结果高低I/0缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/0缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作-2）忙标志：BFBF标志提供内部工作情况，BF=1表示模块在进行内部操作，此时模块不受外部指令和数据。BF=0时，模块为准备状态，随时

28、可接受外部指令和数据。利用STATUSRD指令，可以将BF读到DB7总线，从而检验模块工作状态。A 字型产生ROM(CGROM) 字型产生ROM(CGROM)提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DDF=1为开显示（DISPLAY ON）,DDRAM的内容就显示在屏幕上，DDF=0时为关显示（DISPLAY OFF）.DFF的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。B.显示数据RAM(DDRAM)模块内部显示数据RAM提供64*2个位元组的空间，最多可控制4行16个字（64个字）的中文型显示，当写入显示数据RAM时，可分别显示CGROM与CGRAM的字型；此模

29、块可显示三种字型，分别是半角英数字型（16*8）、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三种字型的选择，由在DDRAM中写入的编码选择，在0000H0006H的编码中（其代码分别是0000、0002、0004、0006共4个）将选择CGRAM的自定义字型，02H7FH的编码中将选择半角英数字的字型，至于A1以上的编码将自动的结合下一个位元组，组成两个位的编码形成中文字型的编码BIG5(A140D75F),GB(A1A0F7FFH).C .字型产生RAM(CGRAM)字型产生RAM提供图像定义（造字）功能，可以提供四组16*16点的自定义图像空间，使用者可以将内部字型没有提供的图像字型自行定义到

30、CGRAM中，便可和CGROM中定义一样地通过DDRAM显示在屏幕中。D. 地址计数器AC地址计数器是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址，它可由设定指令暂存器来改变，之后只要读取或是写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一，当RS为“0”时而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6DB0中。E光标/闪烁控制电路此模块提供硬体光标及闪烁控制电路，由地址计数器的值来指定DDRAM中的光标或闪烁位置。4MOC3061介绍MOC3061的内部结构及管脚排列如下图，它采用双列直插6脚服封装。主要性能参数：可靠触发电流lif5-15mA：保持1h100uA；超阻断电压60

31、0V；重复冲击电流峰值1A；关断状态额定电压上升率dV/dt100V/us。MOC3061的管脚排列如下：1、2脚为输入端；4、6为输出端；3、5脚悬空。连接图如下:第3章 硬件电路设计5.方案一的外接报警和加减温度及湿度报警装置电路将在下章介绍。使用蜂鸣器报警并亮表示灯，采用40W灯泡加温和12V供电的电风扇减温，湿度的报警装置采用用红色的发光二极管报警。2.2.2 方案二的设计方案二的设计是采用AT89C52单片机，DS18B20温度采集传感器电路，LED数码管显示电路，继电器驱动电路，外接报警和加减温度电路。1. AT89C52单片机的介绍。AT89C52单片机是一个低电压，高电压COM

32、S8位单片机，片内含有8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器，同时，也兼容MCS51指令系统，片内置有8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/0）端口，内含有2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口，2个读写口线，可按常规方法编程和在线编程。它的引脚排列和AT89S52单片机的一样。它的主要功能特性有：1） 兼容MCS51指令系统，2） 8K可反复擦写Flash ROM，3） 32个双向I/O口，4） 256*8bit内部RAM,5） 3个16位定时器/计数器，6

33、） 时钟频率024MHZ,7） 3级加密，8） 2个外部中断源，共6个中断源，9） 可编程UART串行通道。2. DS18B20的介绍。采用数字温度采集电路DS18B20，它的最高分辨率为12位，可识别0。0625的温度。它具有直接的数字信号和数据处理功能，并且它和单片机借口只需要一位I/O口，因此它构成的系统简单使用。由于DS18B20按工业设计要求而设计，温控范围在-55125，比较有限，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域但我们只在常温下使用。它的主要性能有:1) 独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。2) 测温

34、范围 55+125，固有测温分辨率0.5。3) 工作电源: 35V/DC。4) 在使用中不需要任何外围元件。5) 测量结果以912位数字量方式串行传送。最为重要的是DS18B20是无法采集湿度数据的。3. LED数码管显示的介绍。LED数码管有共阴极（就是将数码管的电源负极相连）和共阳极（就是数码管的电源正极相连）两种型号，LED数码管实际上是由7个发光管组成的8字型，加上小数点就是8个。而这些段分别用字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示的。当加上合适的电压后就会显示出“8.”型，它是无法显示出汉字的。同时，LED数码管要显示，就必须加上驱动电路，使得它显示。其驱动显示电路又分为静态显示

35、驱动和动态显示驱动。这就必然会造成课题设计的复杂性。4. 驱动继电器的介绍。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。继电器的工作原理和特性：当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气

36、量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。5.方案二的报警和加减温度电路都是一样的。使用蜂鸣器报警并亮表示灯，采用40W灯泡加温和

37、12V供电的电风扇减温。2.3 方案的确定选择方案一和方案二的比较，它们二者的区别如下:1) AT89S52单片机比AT89C52单片机的性能要更加强大，性价比也要高。AT89S52支持在线烧写，而且有看门狗电路，而AT89C52不支持在线烧写，也没有看门狗电路。同时，因为C52的造价要比S52的造价贵，Atmel公司已经停产，所以，在市场上的C52就只是库存的。2) DHT11温湿度采集传感器能同时采集温度和湿度，其集成度高，是数字传感器，数据不需要经过模数转换，精度也高，完全符合本课题的要求。最重要的是DS18B20只能采集温度。要采集到湿度，还必须外接湿度采集电路，要达到课题设计的要求，

38、必然造成电路复杂，成本高涨。3) LCD12864液晶显示器不仅能够显示出数字和字母，也能直接显示出汉字和符号。它的分辨力也要高，可以清晰地显示出4行字幕，简便易操作，完全符合本课题的要求。而LED数码管显示，就只能显示出数字和字母，不能显示出汉字。仅仅靠数码管显示，是无法满足课题的要求的。4) 相比继电器驱动，MOC3601的灵敏度靠，可靠性也要高，安全性也好，价格也便宜。5) 方案二与方案一相比，在功能上缺少湿度的采集。采用方案二，要达到本课题的要求，就还要增加一些外接电路，实现全部的功能。这就会造成造价成本高，整体电路复杂。综上所述，本课题设计选用方案一，这样就能简便完整的实现本课题要求

39、的所有功能。安全性高，造价便宜，功能齐全，可靠性也要靠。第3章 硬件电路的设计3.1 原理分析3.11 整体课题设计的原理本课题的设计的整体的设计原理就是要通过DHT11采集到的温湿度数据，经过AT89S52单片机的控制，在LCD12864液晶显示器清晰的显示出来，并经过单片机的连接，接上外围的报警和加减温度及湿度报警装置电路。在DHT11温湿度的采集下，当温度低于28时，系统通过蜂鸣器报警，并通过单片机使加热装置进行加热，加热装置我们的模拟装置是采用灯泡来加入热。当温度大于32时，蜂鸣器也开始报警，这时，通过单片机控制使降温装置启动，我们模拟装置的降温装置是采用风扇进行降温。这样就可以使得模

40、拟蚕室内的温度恒定在2832，就能很好的达到设计的要求。整体的设计原理图如下3.2 各个子系统的工作原理3.2.1 AT89S52单片机连接控制AT89S52单片机的引脚图如下所示：它的各个I/O分配连接表及控制功能：I/O口名称控制功能P0LCD液晶显示器并口通讯接入口P1.0按键输入，调节灯的亮度P1.1按键输入，设置温度的加P1.2按键输入，设置温度的减P1.5控制湿度报警装置的引脚接入口P2.5LCD液晶显示器的选择输入接口P2.6LCD液晶显示器读/写控制端P2.7LCD液晶显示器的使能控制端P3.2控制PWM的输出，调节灯亮度的引脚P3.4控制风扇转速的引脚P3.6蜂鸣器报警控的引

41、脚P3.7DHT11的引脚接入口，读取采集的数据AT89S52单片机采用5V直流电源供电，接入到40号引脚。同时，利用单片机本身所具有的PWM脉宽调制模块来对输出信号的数字编码，不需要将单片机传出的数字信号进行A/D转换，利用对PWM的输出控制来更好的使得灯泡的亮度得到调节。3.2.2 温湿度采集系统实际上温湿度的采集，就是用的DHT11数字式温湿度采集传感器，将采集的数据传输的S52单片机，接入到P3.7口，读取采集到的数据。为了更精确的反映温室的温度和湿度，取温湿度各4路信号采样简单平均处理作为温室的温度和湿度。在分辨率达到的前提下，温湿度的精度为2%。首先，系统启动后，输入温度的上限与下

42、限的温度值。在输入之后，系统自动求出中间值，根据实际温度的情况采取相应的方案。如下图所示。 下限温度 中间温度 上限温度28 - 30 - 32温度设定的范围如果该时刻的实际温度值低于设定的下限温度值时，系统立即启动报警装置，且系统处于升温状态，直到实际温度达到设定的上下限温度的中间值一定区间内时停止升温。反之，如果实际温度值高于设定的上限值时，系统也会立即启动报警装置，且系统处于降温状态，直到实际温度达到设定的上下限温度的中间值一定区间内时停止降温。选择中间值作为控制参数，防止升温降温升温的死循环，因为温度低于下限时会一直升温，可能导致温度高于上限系统又开始降温，这样系统便一直重复升温降温升

43、温过程，导致设备在某一个温湿度点附近频繁的启停，使设备寿命下降，而且没有实际意义。选择中间值的一定区间，是防止达到中间值时，采取了停止升温或者降温措施，温度还是会持续上升或下降一会儿，这时候温度可能不是正好在中间值处，系统便还是采取升温或者降温的措施，而此时的温度值可能已经是很适合实际需要的温度值。所以本方案选在中间值的正负一度区间内，认为此区间内都是适合的，不产生任何控制动作变化，这样就能解决设备频繁启停问题。同时，湿度的采集控制方式与温度的一样，在设定的湿度下线时给出报警，亮红灯，在高于湿度的设定值时，也给出红灯报警，然后采取相应的措施加以调节改正。如下图所示，湿度的设定报警范围：下限湿度

44、 中间湿度 上限湿度40%RH - 50%RH - 60%RH 湿度设定的范围其报警装置是通过S52单片机的P1.5口连接的，使得在低于40%RH时亮灯报警，在高于60%RH时也报警。选取中间值，并控制在一定的范围内，就是为避免在适合实际需要的湿度情况下而发生错误的报警，从而防止实施不必要的湿度加减调节措施。DHT11的引脚连接图如下： 1234 3.23 报警系统整体电路的报警电路分为温度报警电路和湿度报警电路。温度报警系统由声音报警和警报灯报警组成。报警系统通过P3.6口接入控制系统的音效模块发声，用AT89S52单片机控制产生一定频率的方波就可以实现音效模块的发声。音效模块是一个带有扬声器的放大电路。同时，由于音效模块的报警连通，导通了LED发光二极管的发光报警电路，也实现了同时的发光报警。电路图如下图所示：湿度报警系统就仅仅只有灯光报警，采用红色的LED发光二极管报警显示。通过单片机的P1.5口连接至单片机，用AT89S52单片机控制产生一定频率的方波就可以实现灯光报警，并外接+5V的