本科毕业设计（论文）
题目基于单片机的智能
加湿器设计
姓名 ******
专业电子科学与技术
学号 *********
指导教师 ****
郑州科技学院电气工程学院
二〇一五年五月
目录
摘要............................................................................................................................. I Abstract ....................................................................................................................... II 1 绪论.. (1)
1.1 选题背景和意义 (1)
1.2 发展现状及前景 (2)
1.3 设计任务 (3)
2 系统硬件设计 (5)
2.1 总体设计 (5)
2.2 单片机模块 (6)
2.2.1 单片机介绍 (6)
2.2.2 单片机的特点 (7)
2.2.3 单片机最小系统 (9)
2.3 传感器模块 (10)
2.3.1 温湿度传感器选择方案 (10)
2.3.2 DHT11数字温湿度传感器 (11)
2.3.3 传感器电路 (14)
2.4 液晶显示模块 (15)
2.4.1 显示器的设计方案 (15)
2.4.2 1602字符型液晶显示屏 (15)
2.4.3 1602LCD电路 (18)
2.5 报警电路模块 (19)
2.6 按键模块 (20)
2.6.1 输入设计方案 (20)
2.6.2 按键电路 (20)
2.7 系统电路工作原理 (21)
3 系统软件设计 (23)
3.1 主程序设计 (23)
3.2 温湿度检测控制模块设计 (24)
3.3 液晶显示模块设计 (25)
4 系统调试与分析 (27)
4.1 软件调试 (27)
4.2 程序调试 (28)
4.2.1 KEIL软件简介 (28)
4.2.2 调试过程 (29)
4.3 调试分析 (29)
总结 (32)
致谢 (34)
参考文献 (35)
附录1 实物图 (36)
附录2 源程序 (37)
基于单片机的智能加湿器设计
摘要
目前在我们的日常生活中，加湿器被应用到很多领域，可是市场上大多数的加湿器都需要通过手动来控制加湿器的开启和关闭，而且不能对空气中的的温湿度进行实时且精确的监测，使得人们在使用加湿器的过程中出现一些意想不到的问题，如对空气过度加湿，过多的空气湿度就会对人体健康造成负面影响；加湿器工作时出现干烧的情况还会给我们带来安全隐患。因此在现有加湿器的基础上开发出一种具有智能控制功能的加湿器显得尤其必要。
本次设计以STC89C52单片机与温湿度传感器为系统的设计核心，运用温湿度传感器DHT11对空气中的温湿度信号进行采集，并利用它处理信号的功能，将采集到的温湿度信号转换成数字信号，再通过单片机的可编程能力对该数字信号进行分析与处理，将处理后的数据通过1602液晶显示屏显示出来，实现对空气中的相对湿度的实时显示功能，同时单片机也能够智能控制加湿器的工作状态，以达到自动控制加湿器的目的。该设计还拥有水位监测电路和报警电路，实现加湿器的防干烧功能。该系统的设计电路简单，检测数据的精度高，且具有较高的可靠性。
关键词:加湿器；STC89C52单片机；温湿度传感器DHT11；1602液晶显示屏
INTELLIGENT HUMIDIFIER DESIGN BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER
Abstract
At present in our daily life, the humidifier can be used in many areas, but the majority of the market's need to manually control the humidifier humidifier is opened and closed, and can not be real-time and accurate monitoring of temperature and humidity in the air, which makes people some beat all problems occur in the process of the humidifier, such as the excessive air humidification, air humidity will cause too much negative impact on human health; in the dry situation will bring hidden trouble to our humidifier work. Therefore, based on the existing humidifier on the development of a kind of intelligent control function of the humidifier is particularly necessary.
This design uses the STC89C52 microcontroller with temperature and humidity sensors for the design of the core system, using temperature and humidity sensor DHT11 to collect temperature and humidity signal in the air, and use it in signal processing function, the temperature and humidity of the collected signal is converted into digital signal, the digital signal is single chip programmable ability analysis and processing, the processed data through 1602 LCD display, real-time display function of the relative humidity in the air, and the MCU can also work state of intelligent control of the humidifier, in order to achieve the purpose of automatic control humidifier. The design also has a water level monitoring circuit and alarm circuit, dry burning prevention function of humidifier. The design of the circuit of the system is simple, high precision of detection data, and has high reliability. Keywords: humidifier; STC89C52 MCU; temperature and humidity sensor DHT11; 1602 LCD display
1 绪论
目前加湿器被普遍应用于很多领域，随着科学技术的发展与进步，温湿度检测技术趋于成熟，以温湿度检测技术为设计核心的加湿器也朝着小型化、低功耗和智能化方向发展[1]。单片机以较高的集成度和稳定的性能，使其在智能加湿器的设计方面具备更加显著的优势。
1.1 选题背景和意义
随着经济的快速发展，人们的生活水平也逐渐提高，伴随着的是生活环境与工作环境的质量渐渐被人们重视起来。当空气中的湿度没有达到一定的湿度值时，会给我们的日常生活和工作带来负面影响。如果我们长期生活在干燥的空气环境中，人体的舒适度值会降到很低，甚至会对我们的身体健康带来许多未知的隐患；当我们在工作的时候还会提高产品的不良率从而降低生产产品的速度，引起各式各样的不良影响，此时加湿器就显得尤为重要，我们可以通过使用加湿器来有效地增加室内空气中的湿度，湿润干燥的空气。
水由于表面张力的作用，会主动形成水滴的形状，同时会吸附空气中的灰尘。当室内空气中的粉尘和漂浮的烟雾与水分子结合后，会形成一个个小的颗粒，使空气中的灰尘沉淀下来，而且可以有效的去除室内空气中的异味，使空气变得清新。在本次的设计中，主要是运用加湿器调节空气中的湿度，以达到提高人体舒适度的目的。研究发现，湿度不仅影响人们的生活质量，在工业制造和产品质量方面同样有着重要的影响。塑料薄膜大棚、厂房和办公室等室内封闭场所，一般都需要用智能加湿器来调节空气的湿度，使室内空气的湿度达到合适的程度。
在日常生活中我们经常用舒适度来描述环境质量，但是人体舒适度与大气探测仪器检测到的各种气象要素结果有很大的不同，它不是一个精确的数据参数，仅仅是人体对外界气象环境的一种主观感受。人体舒适度指数是人为制定的一种生物气象指标，通过人体舒适度指数我们可以更加清楚的了解我们所在环境下的舒适感，且可以显示出在不同的天气条件下，人体可以感觉到的舒适度值。在众多的影响因素中，温度、相对湿度、气压、风速这些气象因素，对
人体的舒适度产生很大的影响。最佳的温湿度范围是40%RH～60%RH[2]，人体在此温湿度范围内的舒适度最佳。
经研究发现：生活在适宜湿度的空气环境下的生物体才能长期保持活力。将一些我们常用的木质家具长期放置在过于干燥的空气环境下，会对其造成一些不同程度的损坏，如乐器、家具和木质装修等很可能会出现变形、老化甚至干裂的情况。因此，我们在存放以上物品时要格外注意室内湿度，标准情况下应保持在40%-60%RH范围内，然而对于生活在河北地区的家庭来说，冬天的室内湿度平均为10%-15%RH，干燥的空气环境下，出现高压静电的情况十分普遍。家用电器及办公电器的广泛使用，使得静电出现在我们生活中的各个角落[3]。当静电情况十分严重时，对我们的生活环境也是一种污染。生活或工作在此环境下的人心情容易烦躁，有时甚至会出现头晕胸闷的情况，严重影响我们的身体健康。智能加湿器可以放出一些富含负氧离子的空气，既调节为适宜湿度的空气，这些空气均匀的布满整个空间，可以很大程度的消除静电现象，还可以过滤空气中异味，制造出更加清新、芳香的空气。因此，对空气中的湿度适当的进行调节，无论是对与我们的身心健康还是工作学习，都有着不可忽视的重要意义。
调节室内湿度的方法有很多，我们可以在室内洒水或者放置水族箱，但是这种调节空气湿度的方式是十分缓慢的，而且我们无法控制它的影响程度。如果加湿的程度过大，也会对人体造成不好的影响，如今大多数的家庭和公司都是应用加湿器来对空气加湿。
本次设计基于单片机技术，对智能加湿器的部分功能实施进一步的改动，使其可以根据用户的个人需求进行调节，而且拥有智能控制功能，其能够根据传感器检测到的实时湿度自动控制加湿器的工作状态。在本设计中，加湿器的智能控制能力得到了加强，完全可以满足用户对产品的简单要求，在产品开发方面具有十分重要的意义。
1.2 发展现状及前景
智能加湿行业在我国发展了将近20年，通过这些年空气质量概念的普及和人们对身体健康意识的提高，加湿器的功能和作用也渐渐被人们所了解，并逐渐被人们接受和青睐。可是，由于加湿器这一新兴行业在我国发展的比较晚，
它相应的一些产品质量标准没有得到规范化，这为广大用户在选择上带来了一定的选择困难。众多厂商只跟风不跟质量的行为，导致了加湿器行业产品质量的参差不齐，使消费者的合法权益受到了侵害。
加湿器功能主要是增加室内空气的湿度，使湿度控制在相对健康的状态下。加湿器按其功能划分为三种：电热加湿器、超声波加湿器和净化加湿器。电热加湿器主要是对水进行加热使其蒸发，利用水蒸汽来加湿空气，此种加湿方式容易发生热蒸汽烫伤人的情况，已基本被淘汰。超声波加湿，主要是运用超声波的高频震荡原理，把水分子震荡、雾化为微小的雾状颗粒，然后应用风动装置把这些雾状颗粒吹送出去，实现加湿的功能。净化加湿，在空气循环系统中应用水幕洗涤的技术，可以有效的过滤空气中的尘埃，且把空气中的杂质吸附在高效过滤器上，再经过风动装置将过滤后的水分子稀释到空气中，使得空气得到净化且加湿，它是目前最新的加湿器产品。
我国的加湿器产业发展较晚，产品的人均占有率比日本、美国、韩国等国家低的多，我国民众对空气质量和加湿器、净化器产品的进一步了解，能够促进国内加湿器行业的发展，提升国民健康水平，更能提高国民的生活品质。
随着社会经济的快速发展，人民的生活水平也逐渐提高。同时，人们也更加重视生活质量和身体健康，空气加湿器也慢慢的走进了更多的家庭中，并且在干燥地区很受人们的欢迎。空气加湿器在国内仍是新兴的产品，加强对加湿器的开发和研究的力度，不但促进了我国加湿器行业的发展，而且能够提高人们的生活品质和健康水平。近年来，人们对加湿器的功能与审美设置提出了更高的要求，为了实现这些要求，加湿器的产品类型变得更加多样、材质处理更加细腻，且造型设置更加丰富多姿。
1.3 设计任务
本次设计的重点就是在现有的加湿器基础上，增加防干烧功能，提高加湿器系统的智能控制能力。该系统可以根据用户的需要，手动设置最佳相对湿度值，并且在室内空气湿度发生变化时，能够自动开启或关闭加湿器，使湿度值保持在设定的湿度范围内，达到智能加湿的目的。智能加湿器系统是通过温湿度传感器来采集空气中的温度和湿度的信号数据的，采集到的数据经过STC89C52单片机的分析和处理，在1602LCD上显示出当前湿度与设定的湿度
值。另外再添加时钟电路、键盘电路和报警电路。该系统具备手动模式和自动模式，在手动模式里我们可以根据自己的实际需要来设定最佳湿度值；自动模式中的最佳湿度值是系统设计的初始值，这两种模式可以通过设定的按键来切换。在本次设计中加湿模块运用二极管模拟的方式，当系统检测到驱动加湿器模块的管脚出现低电平时，二极管点亮演示加湿；水位监测模块检测到低水位，既管脚电平变为低电平时，蜂鸣器发出报警信号，防止出现加湿器干烧的情况。
2 系统硬件设计
2.1 总体设计
根据设计要求确定了智能加湿器的整体设计方案，该设计方案由单片机、温度传感器、1602LCD以及按键输入等部分组成。智能加湿器需满足以下要求：
（1）系统直接由5V的直流电源提供电压；
（2）用户能够自由设置系统的最佳湿度值；
（3）环境湿度低于40％时系统会自动加湿；
（4）检测得到的数据可以通过显示模块显示。
总体设计的智能加湿器功能原理图如图2.1所示。
图2.1 智能加湿器功能原理图
电路中设计了一个手动/自动转换键，选择自动模式，相当于按下复位键，系统恢复默认最佳相对湿度，温湿度传感器对空气中的温湿度进行检测，最后运用液晶屏将经过计算后的数据显示出来，如果检测到的湿度比最佳湿度范围低就开始加湿，超过最佳湿度范围就停止加湿。
在系统的显示模块中，STC89C52芯片的P0端的八个引脚分别与液晶显示屏的数据输入端口D1~D8相连，P2.7和P2.6口分别接到LCD的寄存器选择端和使能端，RW为读写信号选择端口，端口电平为高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。在本次设计中只进行写操作，所以读写信号选择端口接地。RS是寄存器选择端口，当RS=‘0’时系统进行写指令操作，RS=‘1’时进行写数据操作；E为使能端，当E端电平信号出现高脉冲即上升沿时，液晶屏
开始读取显示信息，并在信号电平跳变到下降沿的时候执行指令[4]。温湿度传感器连接到单片机的P1.2脚，它采用的数据传输格式是单总线格式，可以单次输出高达40位的数据，此次设计只显示温度和湿度的整数部分，因此只读取整个数据的八位湿度整数部分与八位温度整数部分。
选择的具体实施方案；系统具备自动加湿和手动加湿两种模式，用户可以根据自身需要来选择，且能够手动更改相对湿度的最优值；单片机通过温湿度传感器检测空气中的温度和湿度数据，并将测得的数据送入主控模块，主控模块可以将测得的实时湿度与用户设计的最佳相对湿度进行对比，以此来决定是否需要加湿；主控模块可以根据水位的高低来判断是否需要报警，当需要报警时，主控模块不但控制报警模块发出报警信号，而且控制加湿器关闭加湿；运用液晶显示器显示出室内空气的实时温度和湿度，且将相对湿度的最优值显示出来；利用LED灯演示加湿和水位高低。
2.2 单片机模块
2.2.1 单片机介绍
本次设计的系统运用的中心控制元件是STC89C52单片机，STC89C52是深圳宏晶科技公司开发、TSMC公司生产的一种增强8051内核单片。其采用了基于Flash的在线编程技术，在对单片机编程写软件时无需采用专用编程器，可以通过PC直接对STC系列单片机进行编程，使单片机应用系统的开发变得更加简单[7]。STC系列单片机性能优秀，其编程十分方便，非常适合初学者使用，最重要的是它比较低廉。该芯片具备8 bit CPU与在线可编程Flash，应用该芯片的嵌入式控制系统变得更加高效、流畅。STC系列单片机的正常工作电压为3.3V～5.5V，如图2.2是STC89C52的实物图。
图2.2 STC89C52实物图
STC单片机产品种类十分繁多，现有超过百种的单片机。STC单片机按照工作速度和内部配置的差异，分为许多系列的产品。根据运行速度能够分为12T/6T和1T系列产品。所谓1T是指单片机运行一个机器周期只需要一个时钟周期，运行速度大大加快。STC89、STC90和STC11/10系列属于基本配置，而STC12/15系列产品增加了PWM、A/D和SPI等接口模块。每个系列产品的差异主要是片内资源数量上的差异。在单片机选型时，应该根据控制的实际需求，选择合适的单片机，即单片内部资源要尽量满足控制系统要求，而减少外部接口电路，保证单片机应用系统的高可靠性和高性价比。我们现在使用比较的多的是STC89C51/STC89C52等。如图2.3是STC89C52的管脚分布图。
图2.3 STC89C52管脚图
单片机是一个功能很强大的芯片，在此芯片上人们把计算机的一些主要组成部件都集中起来，如中央处理器、定时/计数器和I/0接口电路等部件，同时集成在一个小小的芯片上，可以说单片机就是一个微型化的计算机。所以，想拥有一个单片机控制系统的话，我们只需要为单片机添加适当的软件及外部设备。
2.2.2 单片机的特点
（1）开发周期短，易于生产，性价比较高。
（2）芯片更加微型化，抗干扰能力很强，可靠性能良好。
（3）功能完善，接口多。
（4）低功耗、低电压。一般在5～3V的电源电压范围内单片机都可以正常工作，1~2V是其工作的最低电压，低于此电压后单片机就不再工作。
（5）总线多样，易于扩展。单片机的外部结构采用的是三大总线结构，运用此结构能够更加方便的对应用系统功能进行扩展，使的开发应用系统变得更加方便、快捷。外部总线增加I2C和SPI串行总线，应用者可以根据自己的需求进行扩展[5]。
C52单片机的主要功能特性如表2.1所示：
表2.1 STC89C52功能特性表
在实际电路中用到了STC89C52的部分引脚，其主要的引脚和功能为：（1）电源管脚(2根)
VCC:正极，接+5V电源。
GND:负极，接地线。
（2）外接晶振管脚(2根)
XTALl:时钟电路的输入脚。
XTAL2: 时钟电路的输出脚。
（3）控制管脚(2根)
RSTNPP:复位管脚，当端口信号为‘1’时单片机会执行复位操作。
EA:程序存储器选择端口。接低电平时，ROM读操作只能在在外部程序存储器中进行；接高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器。在该电路中，将其接负极。
（4）可编程I/O管脚(32根)
STC89C52单片机有P0、P1、P2、P3四个8位的并行输入/输出口，每个端口可以按字节或位进行输入输出，4个并行口一共有32根端口线。
P0口：P0口是一个漏极开路型双向输入/输出口，输出能力较强能驱动8个TTL门电路，经常被作为地址/数据分时复用总线使用。内部没有上拉电阻，使用时需添加外部上拉电阻。
P1口：Pl口的输入/输出口为8位的双向输入/输出口，通常作为通用输入/输出口使用，在4个I/O口中，它的功能比较单一，只能作为输入/输出使用。电路的内部有上拉电阻，与场效应管共同组成输出驱动电路。因此，P1口作为输出口使用时，已经能向外提供推拉电流负载，无需再外接上拉电阻。
P2口：P2口是内部自带上拉电阻，功能复用口。
P3口：P3口是和P2口功能基本一样。P3口不仅可以用作通用输入/输出口，还具备第二功能，当P3口的部分口作为第二功能时，剩下的引脚可以单独作为输入/输出口使用[6]。
2.2.3 单片机最小系统
（1）时钟电路
STC89C52内部拥有一个振荡器，它是由高增益反相放大器构成的，但是要形成时钟脉冲，在拥有振荡器的同时外部还需要增加电路。引脚XTAL1连接到内部放大器的输入端，引脚XTAL2连接到放大器的输出端。时钟信号是由自激振荡器发出的。引脚XTAL1与引脚XTAL2连接到外部晶体振荡器，且与电容和晶振组成的并联谐振回路相连，构成稳定的自激振荡器。晶体振荡器的震荡频率不是固定值，它的频率范围为 1.2～12MHz，常用的晶振频率是12MHz。电路中的电容值在5~30pF范围内都可以选择，电容的大小在时钟电路中起到对频率的微调作用。在本次设计中采用振荡频率为12MHz的晶体振荡器，使用
（2
使单片机从
单片机系统在上电启动后都需要先进行复位操作，使系统处于一个确定的初始化状态。当单片机因为各种因素导致系统死机时，可以按下复位键进行复位，
RST
的晶振频率为12MHz，想要成功完成复位的话，RET端的高电平就应该维持超过2us即两个机器周期的时间。单片机的复位方式有两种：上电复位和按键复位。上电加按键复位电路比上电复位多了一个复位开关。
本次设计采用按键复位电路，其复位电路如图 2.5所示。按下复位按钮后，电流经过220欧的电阻与RET端口直接相连，复位端引脚信号变为‘1’；当复位按钮弹起后，电流从10K?电阻和10uF的电容所在的电路通过，电容恢复到充电状态，复位端发出复位正脉冲信号，该信号持续的时间与电阻与电容电路的时间常数有关。
2.3 传感器模块
2.3.1 温湿度传感器选择方案
方案一：一般情况下，我们检测温度的时候都会用热敏元器件来检测，如热电阻和热敏电阻。其中热电阻的工作原理为：热电阻的电阻值会随温度的变化出现大的波动，当温度升高时电阻的大小也会增大，并且电阻值会随着温度按照近似的线性关系而缓慢变化。热敏电阻的工作原理是热敏电阻的电阻值与温度成非线性关系，并随着温度的升高而迅速变化。一般情况下电阻值与温度呈负指数关系，温度越高电阻值下降的越快，只有少量才具有正温度系数[8]。
有许多方法来检测湿度，其中用湿敏元器件检测空气中湿度是人们常用的方法，湿敏元件分为电容式湿度敏感元件和电阻式湿度敏感元件两种类型。我们经常使用的湿度传感器有高分子电容式和高分子电阻式两种类别。其中高分子电容式湿度传感器的工作原理为：水和高分子材料的介电常数是不一样的，它们的介电常数之和为高分子电容式湿度传感器的介电常数，电容式湿度传感器的介电常数在不同的环境下会受到很大的影响。当被测的雾气状态的水分子通过带有多个孔洞的上电极，扩散到感应湿度的薄膜表面时，薄膜上的极性官能团会吸收这些水分子，进而诱发电容式湿度传感器的介电常数发生变化，改变了湿敏电容器的容量值。高分子电阻型湿度传感器的工作原理为：通常情况下，聚合物膜上的极性基团会对水会产生吸附力。湿度低，由于吸附量很小，不会产生带电离子，其电阻值是比较高的。当空气相对湿度增加，吸附量增大，吸附水的连通性成为导电通道，正、负离子聚合物电解质主要起载体作用。此外，这些被吸附到薄膜上的水分子会解离出氢离子和质子，增强电荷导通性，减小湿度传感器的电阻。湿敏电阻和热敏电阻的在可靠性和精度方面效果不是很好，如果温湿度传感器需要高精度的检测数据的话，选用湿敏电阻和热敏电阻就不是太适合。
方案二：采用集成温湿度传感器。集成温湿度传感器最大的优点就是它检测数据的精度高，自带A/D转换功能，可以把检测到的温湿度信号转化为数字信号，并且存放到自身携带的RAM存储器中，单片机系统能够很快的从中读取到数据，将其转换成十进制就是可以得到我们需要的温湿度数值，使用起来十分快捷、便利。DHT11温湿度传感器市面上最流行的，它响应迅速、抗干扰能力强，性价比很高。因此，我选择方案二。
2.3.2 DHT11数字温湿度传感器
本系统选用DHT11数字温湿度传感器作为温湿度检测元件，DHT11由一个NTC检测温度的元器件与一个电阻式的检测湿度的元器件组成，该传感器可以与高性能的8位单片机相连，是一块可以同时检测温度和湿度的数字传感器。通过单片机和一个简单的电路，它可以检测室内的温度和湿度采集并实时比较，具有性能稳定，响应速度快，抗干扰能力强、性价比高等特点。DHT11通过一个I/O口就可以与单片机系统进行通信，传感器内部的温湿度数
据可以一次性的传给单片机。DHT11数字温湿度传感器不需要太大的工作电流，一般情况下最大电流为0.5mA。它的工作电压和单片机的工作电压一样，都是+5V。
DHT11外形及引脚说明和描述，如图2.6所示：
图2.6 DHT11外形及引脚排列
VCC连接到正电压，电压输入范围为3.5V到5.5V；DOUT为数据I/O口也是DATA口；NC为空脚，因为没有扩张，所以引脚未启用；GND为负极。DHT11能够同时对相对温湿度进行检测。DHT11数字传感器输出的是数字信号，减少了预处理信号这一步骤，降低了单片机系统的工作量，提高了系统的使用率。输出为单总线结构，能够有效减少对单片机的I/O口的占用，节省资源并且不用再额外的增加电器元件。湿度测量范围20%—90%RH，温度测量范围0~50℃；应用范围广泛，在湿度控制、温湿度检测、消费领域的家电市场都有应用。
单片机系统与DHT11数字温湿度传感器通过DATA进行通信，DATA选择单总线的数据传输格式，通讯时间为4MS。数据被分为两部分：整数和小数。在本次设计中只用到数据的整数部分，所以小数部分的数值始终为‘0’。具体的数据传输流程如下：
数字温湿度传感器DHT11在传输数据时，可以一次性的传输高达40位的数据。数据的传输样式为：8bit湿度整数部分+8bit湿度小数部分+8bit温度整数部分+8bit温度小数部分+8bit校验和[9]。
单片机向DHT11温湿度传感器发送低电平信号（开始信号）后，DHT11开始工作，等到单片机发出高电平信号（开始信号结束）后，DHT11发送应答信号，发送40位数据，并开始收集信号，用户可以有选择的读取部分数据。
单片机系统发出开始信号，并被DHT11数字温湿度传感器接收到后，会激活传感器对温度和湿度信号进行采集，DHT11温湿度传感器只有在接收到单片机系统发出的开始信号后，才可以采集空气中的温湿度信号。采集信号结束后，传感器会主动把运行模式转换到低速运行模式。通信流程如图2.7所示：
图2.7 DHT11的通讯过程
在单片机系统中，总线电平是‘1’时为空闲状态，单片机把总线电平拉低等待DHT11响应时，总线被拉低的持续时间必须大于18毫秒，在本次设计的程序中拉低20MS，保证DHT11能够检测到起始信号。单片机系统拉高电平后，需要维持20us到40us的时间对系统进行延时，在本次的设计程序中延时的时间为40us。发送数据过程如图2.8所示：
图2.8数据传输
当总线的状态为低电平时，表明DHT11温湿度传感器发出应答信号，应答信号发出后，温湿度传感器把总线的电平拉高等待80us，做好传输数据的准备。每次开始传输1bit数据都会拉低电平50us，数据传输过程中，数字‘0’和‘1’用高电平的持续时长区分。数字‘0’信号的表示方法如图2.9所示。传输数据结束后，温湿度传感器把总线的电平变为低电平，且持续50us，最后上拉电阻把总线电平从低电平变为高电平，使温湿度传感器转换到空闲状态。
图2.9 数字‘0’信号传输方法
信号‘0’的传输方式是：数据传输开始阶段结束后，总线电平被拉高，如果该高电平持续的时间为26us到28us，此阶段传输的数据就是信号‘0’。
数字‘1’的信号表示方法如图2.10所示：
图2.10 数字‘1’信号表示方法
信号‘1’传输方式是：数据传输开始阶段结束后，总线电平被拉高，如果该高电平持续的时间为116us到118us，此阶段传输的数据就是信号‘1’。2.3.3 传感器电路
DHT11温湿度传感器能够在3V到5.5V的电压下正常工作，结合一些辅助电路可以检测信号，并且能够对检测到的数据进行初步整理。上电后，DHT11传感器为了通过不稳定的状态，需要等待一秒钟，在这段时间不发送任何指令。DHT11与单片机间的通信和同步是通过数据端口来实现，数据端口与计算机连接到P1.2端口，使用4.7K上拉电阻，防止干扰，提高稳定性。因为检测湿度时会受到环境温度的影响，所以我们应该在一个相对稳定的环境下进行湿度检
测，在测量湿度的过程中，湿度传感器应在同一温度中。因此，在安装DHT11温湿度传感器时，我们应该注意把温湿度传感器放置到离发热快的元件较远的地方，同时能够保证传感器可以正常的工作。传感器电路如图2.11所示。在本次仿真中，由于仿真软件里没有DHT11温湿度传感器的仿真图，所以在图2.11中的DHT11元器件，只是本人在仿真软件里找的一个与DHT11有着相似管脚的元器件。在实际焊接时，仅仅按照这个仿真图里的管脚连接方式进行连接，元器件还是DHT11传感器，与此没有太大的关系。
图2.11 DHT11传感器连接电路
2.4 液晶显示模块
2.4.1 显示器的设计方案
方案一：采用数码管显示。在该设计中我们需要显示很多的信息，数码管数量少的话就很难达到要求，这样的话会加大我们在焊接和排版时会增加很大的负担。
方案二：采用LCD显示屏。我们常用的是1602LCD，它可以同时输出32个字符，比一个简单的数码管显示出的内容要多得多。该方案不仅满足系统功能要求，降低系统复杂度。综合考虑，我决定采用方案二。
2.4.2 1602字符型液晶显示屏
1602液晶显示屏按照其结构可以分为两种类型：有背光与没有背光。两种类型的显示屏在系统应用上没有多大的区别，只不过有背光的显示屏比没有背光的厚一些。总体来说，两者可以通用的。两者尺寸差别如下图2.12所示：
基于单片机的三路抢答器的设计 1课程设计的任务与要求 1.1 课程设计的任务 （1）设计一个可供3人进行的抢答器。 （2）系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。 （3）抢答器开始时数码管显示序号00，选手抢答实行优先显示，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响，并且不出现其他抢答者的序号。 （4）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间有主持人设定，本抢答器的时间设定为30秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计时。 （5）设定的抢答时间内，选手可以抢答，这时定时器停止工作，显示器上显示选手的号码和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 1.2 课程设计的要求 （1）基于单片机的三路抢答器的设计，并用Proteus设计与仿真出来。 （2）程序用Keil编程出来，并且生成Hex文件。 （3）设计的方案要能够长期，有效，稳定的运行。 （4）力求简单实用。 1.3 课程设计的研究基础 本设计是以三路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后系统计时手动复位。 2 基于单片机三路抢答器系统方案制定 2.1 方案提出 方案一：
图1 方案一设计方案 方案二： 图2 方案二设计方案 2.2 方案比较 第一个方案比第二个方案多了一个驱动电路，所以第一个方案的电路会比较复杂。 2.3 方案论证 该系统采用51系列单片机AT89C52作为控制核心，该系统可以完成运算控制、信号识别以及显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单并且单片机周围的辅助电路也比较少，便于控制和实现。整个系统具有极其灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。 2.4 方案选择 通过以上两个方案的比较，选择第二个方案。 3 基于单片机三路抢答器系统方案设计 3.1各单元模块功能介绍及电路设计
2010年第11期 科技论坛 简易智能加湿器设计 宋元平 （同济大学通信与电子工程系，浙江温州325000 ）1概述 1.1超声波加湿器的工作原理。超声波加湿器是利用超声波发生器产生频率为25KHz 以上的正弦或脉冲波，通过换能器将电能转换为高频机械振动产生的机械能，并将其传播到介质（清水）中。超声波在水中疏密相间向前辐射，使水产生无数微小气泡，这些气泡破裂即产生大量水雾喷出，实现空气加湿。 1.2课题主要研究内容。1）显示当前湿度：采用湿度传感器对当前湿度实时检测，并把模拟量转化为数字量，交给单片机系统处理，计算出当前的相对湿 度，在LED 数码管上显示出来。2 ）预设湿度：可以通过键盘手动设置期望的湿度值，单片机将采集到的湿度值与湿度设定值相比较。当环境湿度测量值低于设定值时，单片机控制驱动使加湿器进入加湿状态，开加湿器；当环境湿 度测量值高于键盘设定值时，键值清零，从新设值。3 ）自动开关：为了确保安全，设计自动开关，控制加湿器的工作状态。当加湿器的雾化池中无水或水量 不足时，开关自动断开，防止加湿器 “干烧”而损坏。2系统结构 2.1智能加湿器系统方框图及说明。如图1所示，系统以凌阳16位单片机SPCE061A 为核心，实现室内空气的数据处理、监控和维护功能。智能加湿器控制系统可分为四个部分：一是信号采集部分，包括采集空气中的湿度和扫描键盘。二是信息处理部分，主要功能是将采集的信息转换成计算机可识别 的标准量信息进行处理，输出决策指令。 三是数据显示部分，主要显示环境湿度测量值和键盘预设湿度值。四是控制部分，控制加湿器的工作状态。 2.2信号采集部分。1）数据采集部分主要是由湿度传感器构成，适用 湿度范围： 1～100%RH 。本设计选择湿敏电阻EYHS77。湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分子而导致本身电 阻值发生变化这一原理 而制成的。湿敏电阻的特点是基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜， 当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。2）键盘扫描：由于本设计需要的按键不是很多，所以选择最简单的独立式键盘，共有6个按键，分别控制预设湿度的十位加减、个位 的加减、 确定键和清除键。2.3信号处理部分。相对湿度计算：湿敏电阻的阻值是随着空气中湿度的变 化而变化的，在电路中表现为电压的变化，经过A/D 转换成数字量。 根据电压与湿度的变化曲线，计算相对湿度。 图2是用湿度计测出的相对湿度与电阻值的关系曲线，把湿敏电阻与湿度计的传感器放在同一环境中，分别对不同湿度的空气进行测试，为了减少误差，共测试了5组数据，计算其平均值。由 图可知，在低湿的环 境，灵敏度不高，阻值变化很小，在高湿的环境，即相对湿度在70%以上就变化的非常快。 为了更加准确的计算相对湿度，根据以上的曲线进行分段处理，处理后的直线和计算如图3所示： 直线的表达式为：W=16.9*R+15.2 电阻与电压的关系 为： 3.26*R/（47+R ）=V 计算出对应的电压值，然后画出相对湿度与电压的关系线如图4所示： 其表达式为：W =233.33*V+18 A/D 转换后的值就是电压的数字量，它们的关系是： V=AD*3.3/1023代入上式后得：W=233*（AD*3.3/1023 ）+18其中：W 表示相对湿度，AD 表示电压A/D 转换后的值。 后面几段的处理方法与此方法相同，以此类推，不再细述。 2.4数据显示部分。LED 显示模块：显示模块是用四位的LED 数码管显示，共有两块，分别显示环境湿度测量值和键盘预设湿度值。在单片机和数码管之间 加三极管驱动，增加数码管的亮度。在 IO 口的分配上，IOB0-7负责输出显示环境湿度测量值的数码管的段码，IOA8-15负责输出显示键盘预设值的数码管的段 码， IOB8-15负责选通八位数码管的位码。 2.5控制输出模块。在控制输出模块，IOA7作为输出控制口，与外接的继电器相连，作为开关信号，控制加湿器的工作状态。 当预设湿度高于当前湿度时，按下确定键后，继电器的开关吸合，加湿器开始加湿；当预设湿度低于当前湿度，即使按下确定键，也不去控制加湿器工作，只有湿度值小于预设湿度值，才控制加湿器开始工作；当湿度到达预设湿度，开关断开，停止加湿。3系统编程摘要：介绍一种以SPCE061A 单片机为核心的湿度控制系统， 实现对空气湿度的自动检测及显示。用湿度传感器采集空气中的湿度信号。被采集的模拟信号通过A/D 转换后再根据传感器的湿度阻值曲线计算湿度值，并将其显示在数码管上。 关键词：SPCE061A 单片机；加湿器；超声波 Abstract:This thesis introduces a humidity control system ，taking single-chip microcomputer SPCE061A as the core ，achieve the air humidi －ty automatic detection and display.Get the humidity signal in the air with the humidity sensor.The analog signal collected from humidity sensor through the A/D transformation and then according to sensor's humidity resistance number curve computation humidity value ，and displayed on the LED digital tube. Key words:SPCE061A microprocessor ；humidifier ；ultrasonic wave 图1 系统框图图2 相对湿度与阻值的关系图3相对湿度在25%-60%范围内 阻值与湿度的关系a 图4相对湿度在25%-60%范围内电压与湿度的关系 图5主程序流程图（下转287页） 图6中断服务子程序流程图
单片机的电子密码锁 目录 第一章绪论......................................................... . (2) 1.1电子密码锁简介......................................................... .. (2) 1.2电子密码锁设计的背景及意 义............................................................................. . (3) 第2章总体设计............................................................................. . (3) 2.1设计分析............................................................................. (3) 2.2系统结构............................................................................. (4) 第3章硬件电路设计............................................................................. (5) 3.1单片机最小系统设计............................................................................. . (5) 3.1.1时钟电路............................................................................. (5) 3.1.2 复位电 路 ............................................................................ . (6) 3.1.3 最小系 统 ............................................................................
摘要 此次设计选择使用AT89C51单片机为核心的控制元件，设计制作一个简易的抢答器。本设计是以AT89C51单片机作为控制的主要核心，LED显示器，蜂鸣器等六路抢答器的程序，并且利用了单片机的延迟时电路，时钟电路，键复位电路以及定时器/中断等其他电路。六路抢答器的设计特点是让选手应答时间与选手号码实时显示出来，利用复位电路开始新一轮的比赛或者游戏，我们使用的也是我们所掌握的C 语言来进行编程，实现了一些基本功能。 该系统的设计是可行的，以确定准确，简便，强烈的扩展能力。它的体现的功能主要是比赛开始时，主持人读完题目后按下抢答键，语音提示答题开始，提示音结束后开始倒计时，这时数码管开始进行10s 的倒计时，当有选手进行抢答时，选手按下抢答键，这时候数码管显示屏上就会显示出对应答题者的编号以及抢答所剩余的时间。如果10秒计时时间到了还没有人做出抢答，蜂鸣器就会发出声音并且语音提示抢答结束，这一题就作废即所有人均不得分，然后开始新一轮的抢答。在下一轮抢答开始之前按下复位键将时间归零，再按下开始键进行新的一轮。抢答者回答正确后，评审员按下加分键，该选手编号所对应的数码管显示的数字就增加（按一次加一分，最高显示9分）。相反，如果抢答者回答错误，在抢答者分数不为0的情况下，评审员按下减分键，该选手编号所对应的数码管显示数字就减少（按一次减一分，最低显示0分）。 关键词：单片机、AT89C51、抢答器 Abstract：The design options using AT89C51 microcontroller as the core control elements, design a simple Responder. The design is based on the six-way Responder AT89C51 microcontroller as the main core control, LED display, beeper and other procedures, and use of the single-chip delay circuit, clock circuit, key reset circuit and a timer / interrupt other circuits. Six-way Responder design feature is to allow players the response time and the player numbers displayed in real time, using the reset circuit to start a new round of the competition or game, we used our disposal C language programming, to achieve some basic functions. The design of the system is feasible to determine the accurate, simple, strong expansion capability. Its main function is to reflect the start of the game, the host title after reading press answer key, voice
基于51单片机的空气智能加湿器的设计 目录 1 任务来源意义及目的 (2) 2 设计方案 (2) 2.1 总体设计 (2) 2.2 实现方式 (3) 2.3 理论基础 (3) 2.3.1 单片机 (3) 2.3.2 DS18B20传感器 (4) 2.3.3 1602LCD液晶显示屏 (5) 3 硬件设计 (6) 3.1 设计方案 (6) 3.2 电路图 (7) 3.3 信号分析 (8) 3.4 功能描述 (8) 3.5 复位电路 (8) 3.6液位定位及加湿器的光电开关 (9) 3.7 1602显示屏 (10) 4 软件设计 (11) 4.1整体设计及说明 (11) 4.2 DS18B20流程设计 (12) 4.3 1602字符型LCD流程设计 (15) 5 系统调试 (17) 6 总结 (17) 致谢 (18) 附录一：1602LCD简介 (20) 附录二 LCD控制及显示子程序 (24)
摘要：在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室内空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。本设计采用智能控制，以AT80S51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室内温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。 关键词：单片机、智能、加湿器、相对湿度、传感器 1 任务来源意义及目的 在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室内空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。 本设计采用智能控制，以AT80S51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室内温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。 2 设计方案 2.1 总体设计 智能加湿器需满足以下要求： 1)相对湿度低于40％时自动加湿； 2)用户可以设置系统温湿度报警值； 3)由5V稳压直流电源供电，提供温湿度调节控制信号，实现自动控制； 4)检测得到的数据可以通过显示模块显示。 硬件设计不仅要满足系统需求，还要满足功能和外形尺寸要求。 根据设计要求确定了系统的总体方案，包系统由两个DS18B20温度传感器一个水位传感器、单片机、1602LCD液晶显示屏、声光报警器、以及一个光电耦合开关等部分组成。系统功能原理图如图1-1所示，两个温度传感器分别采集室内空气的干湿球温度，并将采集的温度传送至单片机。单片机对这两个数据加以处理并结合室内湿度要求参数控制加湿器的开启和闭合。另外，水位传感器还能监测水位，单片机根据水位高低控制声光报警装置。自动加湿器包括加湿模块、报警模块、自动断电模块。
项目编号___201111 ___ 江南大学物联网工程学院 大学生创新训练计划结题报告 项目名称基于51单片机的智能窗帘控制系统设计与实现项目负责人晶 所学专业电气工程及其自动化 所在学院物联网工程学院 (手机) 电子信箱diamond-heartqq. 项目起止年月2011/11-2012/05 第一指导教师肖永松 专业技术职务工程师 (手机) 电子信箱https://www.doczj.com/doc/c914737991.html, 结题日期2012年5月
江南大学物联网工程学院创新训练计划项目结题验收表学院名称：物联网工程学院填写日期：2012 年5 月
大学生创新训练计划 《基于AT89C51单片机的智能窗帘控制系统》成果精粹 江南大学 二○一二年五月
简介 随着物联网概念的发展，智能家居的理念也渐渐渗透到我们的生活中，受此启发，我们想尝试着做一个智能窗帘的控制系统，希望可以通过光强和时间来控制窗帘的开合。恰好我们都进行了电路、模电数电的学习，也曾初步接触了单片机，我们想通过设计这个控制系统来加深我们对所学容的理解和掌握，更加熟悉使用protel等专业软件。 计划设计一个系统可以实现以下功能： 在自动模式下，在设定的时间，如早成6点至晚上8点，晚上8点至早晨6点，时间控制，可以避免室开灯造成窗帘自动拉开。通过光强控制，在设定光照强度围，窗帘拉开，超过设定强度，如夏日中午，为避免房间被光直射造成温度过高，窗帘关闭。在手动模式下，通过按键来调整窗帘的开合状态。 最终设计使用STC89C51单片机，STC89C51有512字节的数据存储空间，是AT89C51的两倍，并且带有4K字节的EEPROM存储空间，可以断电后保存资料，可以直接使用串口下载，而AT89C51需要专用下载器。 控制系统可以实现对光信号的采集、转换、传输，并根据单片机接收到的信号，结合时钟电路的信号，对步进电机进行控制，通过控制步进电机转向及转动圈数，来实现对窗帘的打开及拉合控制。 设计时对硬件进行了模块化分析，以STC89C51作为主控芯片，光信号采集使用光敏模块，数模转换主要使用PCF8591芯片，显示模块采用1602液晶显示器，时钟电路采用DS1302芯片，电机驱动器主要使用ULN2003。
专业论文 题目：基于80C51单片机的八路抢答器设 计
摘要：八路智力抢答器是一个可供八个参赛组进行智力竞赛的电路装置，该装置主要是由单片机最小系统、控制电路（八个选手抢答按钮；三个主持人控制按钮；四个修改按钮）、数码显示电路与蜂鸣器电路组成的。单片机（MCU）是目前在电气控制技术中广泛应用的重要元件。它具有体积小，稳定性高，应用范围广，控制能力强，升级改造容易等诸多优点。本论文介绍采用ATMEL公司AT89S52单片机设计八路智能抢答器。软件采用汇编语言编程，汇编语言属于计算机领域的低级语言，具有简明易懂,执行效率高等的优点。智能八路抢答器具有抢答时间与答题时间调整，抢答错误报警提示等功能，可以广泛应用于各类知识竞赛。 关键词：抢答器；单片机；硬件系统；软件编程
基于80C51单片机的八路抢答器设计 一、系统概述与原理方框图 在文中，我对八路抢答器的总体设计及其主要的功能特点进行简单的分析，并给出它的特点，实现的功能以及系统的简单操作，以对单片机及其控制系统的了解。 （一）单片机技术发展的概述与系统问题的提出 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，单片机的发展正朝着 CMOS化，低功耗，小体积，大容量，高性能，低价格和外围电路的内装化等 几个方面 发展。近几年，由于某种原因CHMOS技术的进步，大大地促进了单片机的CMOS 化，此种芯片除了低功耗外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功 耗精细管理状态，特别是IIC，API等串行总线的引入，可以使单片机的引脚 设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。 我们设计出的8路抢答器是一种基于MCS-51单片机的硬件和软件设计及 实现方法，这种电路设计具有按键有效提示,输入错误提示,控制报警电路, 在线修改功能等多种功能,保密性强,灵活性高,特别适用于家庭!办公室!学 生宿舍及宾馆等场所。它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠 性和低价格等优点，是一个值得推广的一种方法。接下来我们就对方案与设 计原理方框图进行比较分析。 （二）设计思路与系统组成及主要特点 为了使设计更具有针对性，使用性更强，我对其进行精心的设计，在设 计过程中，我们想到了很多的设计方案。 1．设计思路 设计一个八路抢答器，可同时供8名选手或者8个代表队参加比赛，他 们的编号分别为1——8,各用一个抢答器按钮,按钮的编号与选手的编号相 对应,分别设为S1…S8。节目主持人设置一组控制开关，用来控制系统的清 零和抢答器的开始，修改抢答时间与答题时间，如果想调节抢答时间或答题 时间,按"抢答时间调节"键或"答题时间调节"键进入调节状态。并且抢答器具 有数据锁存和显示的功能，抢答开始，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁
存档编号 华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 毕业设计 题目基于单片机的智能加湿器设计 学院机械学院 专业测控技术与仪器 姓名 学号 指导教师 完成时间 教务处制 存档编号
独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名： 签字日期：签字日期：
毕业设计（论文）版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。 毕业设计（论文）作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期：
目录 摘要.................................................................... II Abstract ................................................................. II 第1章绪论 (1) 1.1 智能加湿器的选题背景和意义 (1) 1.2 智能加湿器市场发展现状及前景 (1) 1.3 设计任务内务 (2) 第2章系统硬件设计 (3) 2.1 系统设计思路 (3) 2.2 单片机最小系统模块 (3) 2.2.1单片机介绍 (3) 2.2.2 单片机最小系统 (6) 2.3 传感器部分 (7) 2.3.1 DHT11数字温湿度传感器简介 (8) 2.3.2 传感器电路 (10) 2.4 液晶显示部分 (11) 2.4.1 1602字符型液晶显示屏简介 (11) 2.4.2 1602LCD电路 (13) 2.2.4 键盘部分 (15) 2.3 系统电路工作原理 (16) 第3章系统软件设计 (17) 3.1 主程序设计 (17) 3.2 湿度检测控制模块设计 (18) 3.3 液晶显示模块 (19) 第4章仿真和实物制作 (20) 4.1 仿真 (20) 4.2 实物制作 (23) 4.2.1硬件焊接 (23) 4.2.2硬件问题及解决办法 (23)
河北科技师范学院 本科毕业设计全自动加湿器的硬件设计 院（系、部）名称：机电科学与工程系 专业名称：电气工程及其自动化
学术声明 本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。 本人签名：日期： 指导教师签名：日期：
摘要 随着人们生活水平的提高，人们对身体健康关注度也越来越高。室内的温度，湿度的情况影响着人们身体的舒适度，同时也会间接的影响着人们的心情。普通的加湿器只能起到一味的加湿作用并且为手动控制，无法满足当代快节奏的人类的需求。通过对不同温度的情况中湿度的控制，可以提高人们身体的舒适度。采用单片机来对湿度进行控制，不仅具有控制方便、灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。本设计通过单片机AT89S52控制数字温度传感器DS18B20和电容式相对湿度传感器HS1101，实现对室内温度和相对湿度的测量，并且在液晶显示器LCD1602上实时显示室内环境的温度和相对湿度，用LC震荡电路对水位进行监控，当水位较低时进行报警。使用DAC0832实现DA转换，连接雾化器，用单片机控制雾化器，从而调节室内湿度。 关键词：湿度控制；单片机；电路 Abstract with the growth of living standard ,we take more and more care of the health. The temperature and humidity have influence on the comfort level of the body and will influence the mood indirectly. If you do not control it by finger the common humidifier can will humidify all the time and can not satisfy our fast living pace. If it control the humidity based on the temperature, it will improve the living comfort level. The humidity control system based on MCS is very convenient and can improve the control quality largely. The design uses a AT89S52 , a temperature sensor DS18B20 and a humidity HS1101,it can measure and display the temperature and the relative humidity with the LCD1602. Besides it uses the LC shaking circuit monitoring the water level, it will alarm when the water is not enough. And according to DAC0832,it enforces the DA transition and connects atmoizer ,then regulate the relative humidity. Keywords: Humidity control；microcontroller；circuit
简易智能交通灯设计 1、设计背景 自从1886两个德国人发明了第一辆汽车交通灯改变了交通路况，交通问题也渐渐被人们所重视。从英国伦敦街头的第一个以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，到现在以电为光源的红黄绿三色交通灯，不知不觉中交通信号灯在人们日常生活中占据了重要地位。随着人们社会活动日益增加，经济发展，汽车数量急剧增加，城市道路日渐拥挤，交通灯更加显示出了它的功能，使得交通得到有效管制，对于交通疏导，提高道路导通能力，减少交通事故有显著的效果。 近年来，随着科技的飞速发展，电子器件也随之广泛应用，其中单片机也不断深入人民的生活当中。本次课程设计以模拟交通灯系统利用单片机AT89C51作为核心元件，实现了通过信号灯对路面状况的智能控制。在一定程度上解决了交通路口堵塞、车辆停车，特殊情况的交通灯等待时间不合理、急车强通等问题。在该次的设计系统具有结构简单、可靠性高、成本低、实时性好、安装维护方便等优点，有广泛的应用前景。 本模拟系统由单片机软件系统，两位8段数码管和LED灯显示系统。和复位电路控制电路等组成，较好的模拟了对交通路面的控制。 1.1 设计思路 （1）分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。 （2）确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，并基于实际情况，又增加了紧急状况处理和通行时间可调这两项特特殊功能。 （3）进行倒计时显示电路，灯状态电路，特殊情况按键电路的设计和对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 （4）进行软件系统的设计和仿真中，程序在KEIL软件中用单片机c语言编写，电路的搭建和仿真实现是在proteus软件中实现的。在本次课程设计中通过对单片机内部结构和工作情况做了一定的研究，充分了解定时器，中断以及延时原理，为本次智能交通灯的设计提供了理论基础。
前言 若说20世纪是计算机的时代，那21世纪必然是机器人的时代。 第一台数字计算机的诞生引发了20世纪的电子工业革命。如今，计算机特别是单片微型计算机（简称单片机）得到了迅猛发展。单片机以其高性价比、高速度、体积小、可重复编程和方便功能扩展等优点，在实践中得到了广泛的应用。 目前，在市场上的众多产品中均能看到单片机的身影。单片机也成为电子爱好者的必修课程，它渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批智能化控制领域的科学家与工程师。 孩子们学习单片机，学习机器人，在学中玩，从玩中学，获得了不少的收获，如果让他们把学习到的知识应用到生活中去，制作出实实在在的单片机应用产品，那一定会更加的有意思。
目录 教学目标 (2) 教学内容 (2) 一、什么是湿度？ (2) 二、湿度的意义和用途 (2) 三、加湿器的概念及分类 (5) 四、加湿器的工作原理 (8) 五、加湿器的妙用 (9) 六、家用加湿器 (9) 七、Mini CPU控制板 (10) 八、电源管理板 (10) 九、空气湿度传感器 (11) 十、液晶显示屏 (11) 小试牛刀1 (12) 十一、超声波雾化头 (13) 小试牛刀2 (13) 十二、整体系统 (14) 十三、故障处理 (15) 十四、课后拓展 (15) 十五、制作心得 (17)
教学目标： 1、了解加湿器的概念及分类； 2、了解超声波雾化头的原理； 3、了解湿度传感器的原理及应用； 4、认识电源管理板、液晶显示器。 教学内容： 一、什么是湿度？ 表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。 二、湿度的意义和用途 空气湿度在许多方面有重要的用途，在大气学、气象学和气候学中它主要是理论中的一个重要值，而在实际应用上的作用比较小。 ▲气象学和水文学 下雨的时候，空气湿度是非常大的在气象学和水文学中湿度是决定蒸发和蒸腾的重要数据。它对不同的气候区的产生起决定性的作用。大气中的水蒸气在水循环过程中也是必不可少的。通过水蒸气水可以很快地在地球表面运动。水在大气中形成降水、云和其它现象，
智能控制仪表简单设计 龙岩学院电子信息工程 学号：200402208 姓名：邓晶晶指导老师：吴春富 【摘要】：随着传感器技术、微电子技术、单片机技术的不断发展,为智能控制仪表测控功能的完善、 测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。本设计介绍了一种用变送器现场采集的温、湿度等信号再经A/D 转换送单片机进行处理,最后通过数码显示器,键盘等硬件设计实现了工作过程的自动化。一般的单片机系统在工业现场等恶劣的环境下容易死机,所以在本文中外加监视电路对系统起保护作 用。 关键词】：AT89C52 单片机;HD7279A; 看门狗;
第1章引言 仪器仪表是人类认识世界的工具，人们借助于各种仪器仪表对各种物理量进行度量，反映其大小与变化规律.随着人类认识能力的提高与科学技术不断进步，仪器仪表技术得到了飞速发展.50年代以前, 仪器仪表多为指针式，其理论基础是机电学?从50年代起，电子技术特别是数字技术的发展，给仪表行业带来了生机，各种数字式仪表相继问世，许多传统的指针式仪表相继被淘汰，数字仪表使仪表外观耳目 一新，数据表达能力与总体性能都大幅提高? 70年代中期，随着微处理器的出现以及单片机的兴起与应 用，设计者将计算机特有的许多优点引入仪表设计，随之产生了一代崭新的智能仪表，使仪表逐渐由数字型向智能化发展，其功能也由单一显示功能转变为具有信息处理、传输、存贮、显示、控制等功能，使仪 表性能产生了质的飞跃.，品种繁多?目前，我国仪器仪表有13大类，1 300多个产品.其中自动化仪表及控制系统是和国民经济各产业部门关系最为密切的一类产品，其传感变送单元与主控装置及I/O接口 均正朝智能化方向发展?在本设计中采用以单片机作为仪表核心控制器件，可以利用A/D转换芯片对标 准信号进行采集、转换，将输入的模拟量转换成单片机能够检测的数字量进行分析和监测控制，同时可 以利用键盘显示电路将相关数据进行显示。与此同时通过所查阅的资料我还了解到随着测量技术的发展 和微处理器的广泛应用，单片机系统的电路越来越复杂，而系统的可靠性问题也越来越突出，一般的单 片机系统在工业现场等恶劣的环境下容易死机，因此系统在这些场合要保证能够稳定的工作就必须外加 监视电路，在设计中采用了美国集把关定时器、电压监控和串行EEPRO三项功能于一体的专用集成芯 片X5045。该芯片的应用将有利于简化单片机系统的结构，增强功能、降低系统的成本，尤其是大大的增加了系统的可靠性。X5045中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET言号向CPU作出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具 有的电压临控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许范围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳定值为止。本次毕业设计旨在掌握智能控制仪表的设计方法，同时掌握在开发系 统下实现部分软件的仿真方法。 第2章控制系统的硬件设计 硬件组成智能仪表的硬件方框图如图 2.1 图2.1 智能控制仪表的原理框图 2
创新实践课 课程名称：创新实践课 实践题目：基于51单片机8路抢答器设计学院：信息工程与自动化学院 专业：生物医学工程 年级：2014级 学生：4 丽莎2海星 指导教师：嘉林 日期：2016-12-30 教务处制
目录 一、前言 (3) 二、电路原理图设计 (3) 三、印制版图设计 (7) 四、软件设计 (9) 五、测试数据及分析 (16) 六、总结 (18)
一、前言 目前，抢答器已经作为一种必不可少的工具广泛应用于各种智力和知识竞赛场合，但一般的抢答器可靠性低，使用寿命短，介于这些不方便因素，此次设计提出了用51单片机为核心控制元件，设计一个简易的八路抢答器。本方案以51单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路、定时器/计数器等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位、定时和报警的功能。本次设计的系统实用性强、判断精确、操作简单、扩展功能强。 功能：以STC89C52RC单片机作为主控核心，与晶振、数码管、蜂鸣器等通过外围接口实现的八路抢答器，利用了单片机的延时电路、按键复位电路、时钟电路等，设计的八路抢答器不仅具有实时显示抢答选手的和抢答时间的功能，同时还利用汇编语言编程，使其实现复位和报警的功能。 此系统是基于51单片机，led发光二极管，一位共阳数码管，蜂鸣器，按键，等分立元件设计而成。 元件设计的意义：关于按键：共设计了10个独立按键，其中8个分别为八位选手抢答输入用，另外两个分别为开始和停止按键！只有裁判按下了开始键才进入正常抢答，否则属于犯规抢答，抢答完毕，裁判按下停止，数码管显示0。关于led发光二极管：共设计了9个发光二极管，其中一个为电源指示，其他8个为选手抢答状态指示，正确抢答时led发光二极管缓慢闪烁，犯规抢答时，快速闪烁。关于数码管：选手按下自己的按键时显示相应的选手编号！裁判按下开始键时数码管显示倒计时，
三门峡职业技术学院 信息工程系 毕 业 设 计 论 文 毕业设计题目：基于51单片机的空气智能加湿器设计专业：计算机应用技术（嵌入式方向）
在日常生活中加湿器得到了广泛的应用，但是现有的加湿器都需要手工控制开启和关闭并且不具备对室内空气温湿度的监测，人们在使用过程中存在过度加湿和干烧的问题，不仅给室内空气舒适度造成负面影响并且还存在安全隐患。因此开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的加湿器显得尤为必要。本设计采用智能控制，以AT89C51单片机为核心，外接辅助电路，通过实现加湿器的防干烧、声光报警、智能开启和关闭以及室内温湿度的显示功能基本实现加湿器的智能化。 关键词：单片机、智能、加湿器、相对湿度、传感器
摘要-------------------------------------------------------------- 1目录-------------------------------------------------------------- 2第一章任务来源意义及目的------------------------------------------- 3第二章设计方案---------------------------------------------------- 4 2.1 总体设计---------------------------------------------------- 4 2.2 实现方式---------------------------------------------------- 4 2.3 理论基础---------------------------------------------------- 5 2.3.1 单片机---------------------------------------------------- 5 2.3.2 DS18B20传感器--------------------------------------------- 5 2.3.3 1602LCD液晶显示屏----------------------------------------- 6第三章硬件设计---------------------------------------------------- 8 3.1 设计方案---------------------------------------------------- 8 3.2 电路图------------------------------------------------------ 8 3.3 信号分析---------------------------------------------------- 9 3.4 功能描述---------------------------------------------------- 9 3.5 复位电路---------------------------------------------------- 9 3.6液位定位及光电开关------------------------------------------ 10 3.7 1602显示屏------------------------------------------------- 10 3.8 DS18B20温度传感器------------------------------------------ 11 第四章软件设计--------------------------------------------------- 11 4.1整体设计及说明---------------------------------------------- 11 4.2 DS18B20流程设计-------------------------------------------- 13 4.3 1602字符型LCD流程设计------------------------------------- 15 第五章系统调试--------------------------------------------------- 17 第六章总结------------------------------------------------------- 18 参考文献----------------------------------------------------------- 19 致谢------------------------------------------------------------- 20 附录一 LCD控制及显示子程序--------------------------------------- 21