环境监测系统实验报告.doc

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1、信息与通信工程学院单片机系统课程设计报告46/50完成日期：2012年11月16日46/50目录目录1一、设计任务和要求11.1设计任务11.2性能指标1二、设计方案22.1.方案设计22.1.1单片机操纵模块的选择论证22.1.2温度湿度检测模块的选择与论证22.1.3显示模块的选择与论证22.2本设计采纳方案及原理3三、系统硬件设计43.1单片机最小系统设计43.2温湿度采集电路53.3电源电路63.4光敏电阻接入电路63.5键盘电路83.6LCD显示电路846/503.7报警电路93.8串行接口电路9四.系统软件设计

2、104.1主程序设计104.2LCD12864模块程序114.3DHT11模块程序124.4光敏电阻模块程序14五.调试及性能分析155.1调试过程中出现的问题155.2性能分析15六.心得体会16参考文献17附录1程序清单18附录2电路原理图24附录3PCB图25附录4硬件电路板图2646/50一、设计任务和要求1.1设计任务差不多要求：（1）利用单片机操纵传感器采集环境温湿度，光照强度等参数，并在液晶屏上显示环境参数值。（2）系统设有键盘，可实现系统参数的设置。提高部分：（1）将上述环境数据记录在SD或TF卡上；（2）

3、采集并显示三轴加速度值；（3）无线传输所测环境参数。1.2性能指标（1）温度湿度光照强度显示：用LCD12864进行显示。（2）环境温度：单位/℃。（3）环境湿度：单位/%RH。（4）环境光强：单位/lux（5）键盘（6）报警46/50二、设计方案2.1.方案设计2.1.1单片机操纵模块的选择论证方案一：单片机选用STC12C5A60S2，这款单片机有第二串口，有A/D转换，有PWM/PCA功能，有内部EEPROM可内部实现A/D转换。方案二：采纳XC9000系列的FPGA。该类器件具有并行处理能力，能快速的响应外部的各种

4、数字信号。综上所述，单片机数学运算功能较强。在程序相互调用方面，处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。且单片机技术进展较为成熟，价格廉价，而FPGA芯片价格较昂贵。则选择方案一。2.1.2温度湿度检测模块的选择与论证方案一：温度湿度的采集模块采纳DHT11。DHT11是一款数字输出的复合传感器，包含一个电阻式感湿元件和NTC式温度检测元件，可测20~90%RH湿度，误差5%RH，0~50摄氏度，误差2摄氏度。方案二：选用DS18B20温度传感器和HS1101湿度传感器。DS18B20是一线式数字温度传感器，具有独特的单线式

5、接口方式，测量范围在55℃～125℃，误差为±0.5℃。最高精度可达0.062546/50℃。HS1101是电容式湿度传感器，可测相对湿度范围在0%~100%RH，误差为±2%RH综上所述，尽管方案二的测试范围和精度都比较好，但DHT11综合性比较强，则选择方案一。2.1.3显示模块的选择与论证方案一：采纳12864液晶模块显示测得的数据，可显示较多组的数据，字体较大，可清晰读数，12864为四行八列中文显示器，能够专门清晰的显示温度湿度光照强度等的指标。方案二：采纳1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，

6、但所显示的不清晰，没有条理性。综上所述选择方案一。2.2本设计采纳方案及原理按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、电源模块、显示模块、DHT11环境温湿度检测模块、光敏电阻模块、报警、按键等模块组成。原理框图：46/50温度传感器DS18B20光敏电阻LM324放大电路CPU处理器STC89C51键盘输入操纵电路系统电源12864液晶显示电路蜂鸣器报警电路46/50三、系统硬件设计3.1单片机最小系统设计图3-1-1图3-1-2图3-1-346/50采纳STC12C5A60S2单片机，P0口接上拉电阻

7、，10K*8排阻，晶振电路采纳11.0592M，33pF电容，单片机晶振的作用是为系统提供差不多的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。3.2温湿度采集电路图3-2-1单总线数字温湿度传感器DHT11。这款传感器由广州奥松电子科技有限公司研发，与单片机的通信十分简洁方便，无需外接时钟信号，通信如图发除此之外，它还有专门多突出的优点:46/50（1）温湿度传感器的一体化结构能同时对相对湿度和温度进行测量，并以数字信号输出，从而减少用户

8、对信号的预处理负担（2）独特的单总线数据传输线协议使得读取传感器更加便捷，而且还有全部校准数据字节，编码方式为8位二进制数。（3）40位二进制数据输出，高位先出，格式为：湿度整数部分8位，小数部分8位；温度整数部分8位，小数部分8位，最后8位为校验字节，为前32位数据的和。（4）宽工作电压，几乎与AT8