2016-2020年中国物业管理行业市场调研与发展前景分析报告 21页

'本科毕业设计第21页共21页1绪论1.1前言温湿度的监测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用。在生产中，温湿度的高低对产品的质量影响很大。由于温湿度的监测控制不当，可能使我们导致无法估计的经济损失。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强生产车间内温度与湿度的监测工作，但传统的方法过于粗糙，通过人工进行监测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力，效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。目前，在低温条件下温湿度的测量已经相对成熟。利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机入手了，一切向着数字式、智能化控制方向发展。对于国外对温湿度检测的研究，从复杂模拟量监测到现在的数字智能化监测越发的成熟，随着科技的进步，现在对温湿度的研究，检测系统向着智能化、小型化、低功耗的方向发展。在发展过程中，以单片机为核心的温湿度控制系统发展为体积小、操作简单、量程宽、性能稳定、测量精度高等诸多优点在生产生活中的各个方面发挥着至关重要的作用。温湿度传感器除电阻式、电容式湿敏元件之外，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。湿敏元件的线性度及抗污染性差，在监测环境湿度时，湿敏元件要长期暴露在待测环境中，很容易被污染而影响其测量精度及长期稳定性。1.1在纺织生产中，温湿度的变化直接影响到产品的质量，产量和材料的消耗。目前纺织行业的温湿度控制基本采用人工手动调节方式。由于在控制中是人工的原因，所以必然存在反应速度慢，劳动强度高，调节方式大都属于开关控制，难以实现理想的调节方式，所以现场的温湿度波动范围大，温湿度的均匀度特性差，能源利用率低，失控几率大，由此直接影响产品产量和质量的稳定性。温湿度传感器的发展和计算机技术的发展，为纺织行业车间温湿度控制提供了坚实的技术手段。随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的 本科毕业设计第21页共21页要求也越来越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式开测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是有人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统，而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题。近几年随着温湿度控制技术研究的不断深入，温湿度的应用变得越来越普及在许多领域中也占重要地位，随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关的领域来，科技的迅速发展使对温湿度的要求逐渐提高。1.2现代社会越来越多的试验都要求在严格的环境下完成，而温湿度和湿度是实验室最基本的环境条件，也是对试验影响较大的因素。一般温湿度控制系统中的温湿度测量均采用热敏电阻与湿敏电容，这种传统的模拟式温湿度传感器一般都需要设计信号调理电路并经过复杂的标准和标定过程，因此测量精度难以保证，且在线性度、重复性、互换性等方面也存在一定问题。这种传感器只适合那些测量点数较少。对精度要求不高的场合。因此设计出一款精度高、稳定性好、成本低的温湿度监测控制系统将具有一定的市场。温度控制器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度控制器被广泛工农生产、科学研究和生活等领域，数量日渐上升。温度控制器是一种温度控制装它根据用户所需温度与设定温度之差值来控制加热器运作，从而达到改变用户所需的目的。近百年来，温度控制器的发展大致经历了以下阶段(1)模拟、集成机械式温度控制器；(2)电子式智能温度控制器。目前，国际上新型温度控制器正从模拟式向数字式、电子式由集成化向智能化、网络化的方向发展。1.3现今基于单片机的温度控制系统在生产、安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近年来，国内基于单片机的温度控制系统在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长，进入21世纪后，智能的温控系统正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟温控器和网络温控器、研制单片测温控温系统等高科技的方向迅速发展。但是比起国外，我们仍处于起步晚，高度低，技术创新能力薄弱的状况，技术密集型产品明显落后于发达工业国家，自主研发产品少，缺乏核心技术是硬伤。就单片而言，以欧美和日韩的技术最为成熟，他们几乎霸占了智能市场，并制定了相关的行业标准， 本科毕业设计第21页共21页在技术方面不断的革新使产品不断的更新换代，使之功能、精度、安全性等都不断得到新的提升。在这方面我们做的还远远不够，与发达国家的差距还很大。我们在研究新技术的同时还要加强产业结构的调整，在产品的科技含量上下功夫不断地提高产品的科技附加值，使产品向着更加智能化、的方向发展，努力缩小同发达国家之间的差距。早在十八世纪人类就发明了湿球和毛发湿度计，传统方法是使用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计湿度试纸等测试器材，再进行人工监测，对不达标的库房进行通风、加湿、降温等操作。其操作方式费时费力，控制效果也可想而知。随着时代的发展，科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门，越来越需要采用湿度传感器，对产品质量的要求越来越高，对环境温湿度的控制以及对工业材料水分值的监测与分析都已成为比较普通的技术条件之一。国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，收集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度控制技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度控制技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度控制设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享。第二章总体方案设计2.1温湿度控制系统的设计指标要求本文要设计的是基于单片机的车间温湿度控制系统，要能够及时、准确地对棉纺车间内的温度、湿度进行采集，将其显示在LCD1602液晶显示器上，然后与设定的上下限值进行比较，如果超出限制则启动温度、湿度控制设备，直到温湿度回到规定的范围。另外，还要能够通过按键修改设定的上下限。为了能够满足农业生产的需要，此次设计要达到一下指标：（1）工作环境：棉纺车间；（2）测温范围：23~25℃；（3）测湿范围：40～60%RH； 本科毕业设计第21页共21页（4）通过键盘电路修改上下限：有；2.2系统设计的原则2.2.1可靠性可靠性是在设计过程中应该优先考虑的一个因素，一个控制系统必须要能稳定、可靠地工作，才能投入到生产实践中去。如果系统的可靠性不能达标，那么系统出现故障的可能就会增大，造成很大的损失。这种损失不仅包括经济上和信誉上的损失，而且可能会对人身安全产生威胁。要提高控制系统的可靠性，那么就要注意以下几个方面：选用的元器件要有很高的可靠性；由于供电电源很容易产生干扰，所以应该对其采用抗干扰措施；对输入输出通道也一样，要采用抗干扰措施；在对电路板的设计时，要合理的布线和接地；软硬件都要进行滤波；系统要有自己诊断功能等。2.2.2性价比性价比也是一个系统设计中所要考虑的重要因素。性价比高的产品更容易被消费者接收，但是设计过程中不能盲目地追求性价比，它应该建立在对产品性能要求的基础上，首先要满足性能要求，然后再设法降低产品成本。第三章课题选型及论证2.1课题概述车间温湿度对棉纺的品质有很大的影响，温湿度的变化对棉纺的质量会产生很大的影响。本课题利用SHT11数字温湿度传感器，AT89C52单片机，加上外围控制电路，构成温湿度控制系统，LCD显示温湿度，单片机内部进行计算，控制调节系统，从而达到控制的目的。2.1.1单片机是指集成在芯片上的一个完整计算机系统，虽然它集成在一块小芯片上，但是它具有完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，大部分还具有外存。它使用简洁，结构简单，成本低。方案一：AT89C52兼容MCS51指令系统，8kb可反复擦写FlashROM，具有32个双向I/O口，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz，低电压，高性能。AT89C52除了有AT89C51所有的定时/计数器0和定时/计数器1外，还增加了一个定时/计数器2。方案二：采用AT89C51作为控制系统C51单片机向下完全兼容51全部字系列。从电子市场得到的消息，最直接的是编程器市场，老款不支持AT89C52的编程器将被淘汰，AT89C52支持在线编程，很多客户需要这个功能。综上比较：方案一更优于方案二。2.1.2方案一：SHT11是一款基于cmosenstm技术的新型温湿度传感器。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术结合起来，从而发挥出它们强大的优势互补作用。温度测量范围：0~100%RH，湿度测量范围：-40~+123.8 本科毕业设计第21页共21页摄氏度，湿度测量精度：正负3%RH，温度测量精度：正负0.4摄氏度。方案二：采用数字温度采集电路DS18B20的温度传感器和HS1101相对湿度传感器组成的温湿度采集系统。由于传统的模拟式湿度传感器（方案一）不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而SHT11是具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试及全互换等特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合，为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。所以本设计采用的是方案二。2.1.4方案一：采用LED数码显示，优点亮度高、成本低、编程驱动简单。由于数码管只有8段，显示内容有限，要显示的位数相对多的时候，数码管操作起来十分繁琐，显示的速度受到限制。并且当硬件电路设计好之后，系统显示能力基本也被确定，系统显示能力的扩展受到了限制，不能显示汉字，并且，消耗很大。方案二：采用LCD液晶显示，可以灵活显示各种数字文字，现实的内容丰富，可显示温度和湿度大小及其单位，显示屏具有体积小、功耗低，外围驱动电路比较简单，显示能力的扩展将不会涉及到硬件电路的修改，可扩展性很强。考虑到本设计的要求，我们采用方案二。第三章3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1单片机最小系统 本科毕业设计第21页共21页单片机最小系统包括单片机、电源电路、时钟电路和复位电路。时钟电路用于产生单片机工作时候所必须的时钟信号，单片机在时钟信号的节拍下逐条地执行指令。单片机有两种时钟信号产生方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。外部时钟方式是把已有的时钟信号从XTAL1或XTAL2送入单片，一般用于有多个单片机的情况，所以本设计中时钟电路采用内部时钟方式，选用12M的晶振和两个30pF的电容与片内的高增益反相放大器构成一个自激振荡器。电源电路后面的模块中会单独提到，用5V的直流电源。下面着重论述一下复位电路。 本科毕业设计第21页共21页单片机的复位主要有上电复位和手动复位，之所以要进行复位，目的就是为了让单片机进入初始状态，比如让PC指向0000H，这样单片机才能从头运行程序。因此上电的时候就要让单片机复位一次；在运行过程中，如果程序出错，也需要进行手动复位。本设计中的复位电路就是上电+手动复位电路，复位时要让STC89C52RC的RST引脚得到2个机器周期以上的高电平。先说说上电复位的工作原理，当单片机上电时，电源+5V的Vcc通过10K的电阻对10uF的电容进行充电。刚上电时，有较大的电流从Vcc经电容、电阻流向GND，由于电容两端的电压不可突变，因此仍然为0V，于是电阻的两端分得5V的电压，即RST引脚此时的电势为5V。随着充电的继续进行，电流会逐渐减小，电阻两端的电压UR=IR也逐渐减小，即RST引脚的电势逐渐减小。过了一定时间，RST引脚两端的电压下降到不再是高电平，只要这个充电的时间大于单片机两个机器周期，就能使单片机复位。程序运行过程中如果跑飞了、程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，就需要用到手动复位。手动复位就是在上电复位电路的电容两边并联一个微动开关，需要手动复位时将其按下，使之接通，RST获得高电平，而且人按动按钮的时间肯定是超过两个机器周期的，于是单片机复位。3.1.2液晶显示模块测量到的温湿度值将显示到液晶屏LCD1602上，它可以显示2行，每行16个字符。LCD1602共有三个存储器，它们是CGROM、CGRAM和DDRAM。CGROM用来保存LCD1602内部固化的一些字符的字模，比如英文的26个字母的大小写；CGRAM用来保存用户自己取的字模，比如，如果要显示汉字，就必须自己去汉字字模，在这里我们都用英语字母，故不用CGRAM；DDRAM用来存储要显示的字符的字模，它和屏幕上的位置是对应的，第一行为00H到0FH，第二行为40H到4FH。在这里需要注意的是，在向LCD1602写入显示数据存储器地址时，根据控制指令的格式，最高位D7为1，所以写入的数据为，第一行80H到8FH，第二行C0H到CFH。它与单片机的接口电路如下图所示： 本科毕业设计第21页共21页3.1.3温湿度传感器模块温湿度传感器选用瑞士Sensirion公司生产的SHT10。SHT1X系列共有三个型号：SHT10、SHT11、SHT15，他们都是SMD贴片封装的，他们依次性能越来越好，其中SHT10属于经济型的温湿度传感器。三者的温湿度性能如下图所示。图3.4SHT1X系列各型号传感器的湿度、温度最大误差从曲线中可以看出，无论是湿度还是温度，SHT10的误差都是最大的，SHT15误差最小，但是它们的价格也相差很大，SHT10多为二三十元一个，而SHT15价格上百。因此，从满足大棚温湿度监测的要求来看，SHT11已经足够，故选用SHT11。SHT11与单片机的接口电路如下所示： 本科毕业设计第21页共21页图3.5SHT11与单片机的接口电路3.1.3按键电路设计按键电路图键盘分为编码式和非编码式键盘。其中，非编码式键盘又包括矩阵式键盘和独立式键盘。矩阵式键盘较为复杂，一般用于按键数目较多，而单片机可用的I/O口又比较有限时。本控制系统中只需要用到5个按键，数目较少，并且可用的I/O口充足，故采用独立式键盘，一个按键对应一个单片机的I/O口管脚。本设计中总共用到3个按键式开关，他们用来改变设定的温湿度上下限数值。三个键分别控制进入翻页、数值加、数值减。3.1.4输出电路设计当温湿度超出限定值后，单片机将输出控制信号，启动加热、制冷、加湿、除湿设备。3.2关键器件的介绍3.2.1STC89C52 本科毕业设计第21页共21页STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。①STC89C52RC的主要性能参数（1）增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码与传统8051单片机是兼容的。（2）通用I/O口（32个）：P1/P2/P3是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。（3）ISP（在线编程）/IAP（在应用可编程）：可通过串口下载程序，不需要使用专门的下载器，非常方便快捷。（4）内含8KB的程序存储器，1000次写∕擦写周期；（5）内含512字节的RAM；（6）32个可编程I/O口线；（7）3个16位定时器/计数器，即定时器T0、T1、T2（8）6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；（9）具有一个全双工UART串行通道；（10）掉电模式和低功耗空闲；②STC89C52RC主要引脚功能STC89C52RC的管脚排列如图所示：STC89C52引脚图P0口（P0.0~P0.7）：P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入每个引脚能驱动写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线位数据的复用总线。在 本科毕业设计第21页共21页进行程序校验的时候，输出指令字节；而在FlashROM编程时，接收指令字节。P1口（P1.0~P1.7）：P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1口是一个8位双向I/O口，内部已经自带有一个几十K的上拉电阻。对端口写入“1”时，该引脚被悬空，由内部的上拉电阻把引脚拉到高电平，这时候可以作为输入口使用，此时，因为内部自带上拉电阻，所以被外部器件拉低电压的引脚会输出一个电流。P1的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门。P2口(P2.0~P2.7)：P2和P1一样，是一个8位双向I/O口，内部自带上拉电阻。。端口进行写“1”时，该管脚被悬空，由内部自带的上拉电阻将电平拉到高电平。当它被当作输入口使用时，因为内部自带上拉电阻，该引脚在被外部元器件拉低电平的时侯会有电流输出。在对程序存储器（ROM）或16位的外部数据存储器进行读写时，P2口会送出一个高8位地址数据。在进行访问8位地址的外部数据存储器的时侯，P口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器内容），在整个访问期间不改变。它的输出缓冲级可以驱动4个TTL逻辑门P3口（P3.0~P3.7）：P3口，和P1、P2一样，是一个8位双向I/0口，内部自带弱上拉。对P3口进行写入“l”时，被内部的上拉电阻拉高且可以作为一个输入端口。作输入端口时，被外部元器件拉低电平的P3口将通过上拉电阻提供电流。P3口除了作为一个一般的I/0口线外，它的第二功能有更重要的用途。P3口输出缓冲级可用来驱动4个TTL逻辑门。RST：复位输入端。在震荡期稳定有效运行情况下，RST端维持两个机器周期的高电平，便可复位器件。∕PSEN：外部程序存储器的选通信号。低电平有效，在片外程序存储器取指期间，当∕PSEN有效时，程序存储器的内容将会被送至P0口，在访问外部RAM时，∕PSEN无效。∕EA∕VPP：当∕EA保持低电平时，则在此期间外部存储器（0000H~FFFH），不论是否有内部程序存储器。VCC：电源电压。XTALI：单芯片系统时钟的反向放大器输入端。使用外部振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。XTAL2：系统时钟的反向放大器输出端。当使用片内振荡器时，外部接石英晶体和微调电容。3.2.2SHT11温湿度传感器SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款数字温湿度传感器芯片。温湿度传感器SHT11集温度传感器和湿度传感器于一体，因此采用SHT11进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点。另外SHT11芯片内部集成了14位A/D转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。该芯片在温湿度监测、自动控制等领域均已得到广泛应用。该芯片广泛应用于暖通空调、汽车、消费电子、自动控制等领域。共主要特点如下：a）高度集成，将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上；b）提供二线数字串行接口SCK和DATA,接口简单，支持CRC传输 本科毕业设计第21页共21页校验，传输可靠性高；a）测量精度高，由于同时集成温湿度传感器，可以提供温度补偿的湿度测量值和高质量的露点计算功能；b）测量精度可编程调节，内置A/D转换器（分辨率为8~12位，可以通过对芯片内部寄存器编程选择）；c）封装尺寸超小（7.62mm×5.08mm×2.5mm），测量和通信结束后，自动转入低功耗模式；d）高可靠性，采用CMOSens工艺，测量时可将感测头完全浸入水中。SHT11温湿度传感器采用SMD表面贴片封装形式，接口非常简单，引脚名称及各引脚的功能如下：脚1-GND和脚4-VDD——信号地和电源，其工作电压范围是2.4~5.5v，脚2-DATA和脚3-SCK——二线串行数字接口，DATA为数据线，SCK为时钟线，脚5-8未连接SHT11的内部结构和工作原理：温湿度传感器SHT11将温度感测、湿度感测、信号变换、A/D转换和加热器等功能集成到一个芯片上，其内部结构如图所示，该芯片包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件。这两个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大，然后进入一个14位的A/D转换器，最后经过二线串行数字接口输出数字信号。SHT11在出厂前，都会在恒湿或恒温环境中进行校准，校准系数存储在校准寄存器中，在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外，SHT11内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将SHT11的温度升高5摄氏度左右，同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证两个传感器件的性能。在高湿环境中，加热传感器可预防传感器结漏，同时缩短响应时间，提高精度。加热后SHT11温度升高、相对湿度降低，较加热前，测量值会略有差异。SHT11内部结构图 本科毕业设计第21页共21页微处理器是通过二线串行数字接口与SHT11进行通信的。通信协议与通用的I²C总线协议是不兼容的，因此需要用通用微处理器I/O口模拟该通信时序。微处理器对SHT11的控制是通过5个5位命令代码来实现的。SHT11应用设计：微处理器采用二线串行数字接口和温湿度传感器芯片SHT11进行通信，所以硬件接门设计非常简单，然而，通信协议是芯片厂家自己定义的，所以在软件设计中需要用微处理器通用I/O口模拟通信协议。硬件设计：SHT11通过二线数字串行接口来访问，所以硬件接口电路非常简单，需要注意的地方是：DATA数据线需要外接上拉电阻，时钟线SCK用于微处理器和SHT11之间通信同步，由于接口包含了完全静态逻辑，所以对SCK最低频率没有要求，当工作电压高于4.5v时，SCK频率最高为10MHz，而当工作电压低于4.5v时，SCK最高频率则为1MHz。软件设计：微处理器和温湿度传感器通信采用串行二线接口SCK和DATA，其中SCK为时钟线，DATA为数据线，该二线串行通信协议和I²C协议是不兼容的。在程序开始，微处理器需要用一组“启动传输”时序表示数据传输的启动，如图所示，当SCK为高电平时，DATA反转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后又变为高电平，在SCK时钟为高电平时，DATA再次翻转为高电平。数据传输启动时序3.2.3液晶显示LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点阵的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因如此所以它不能显示图形。1602LCD是指显示的内容为16×2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个优点：显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低。1602LCD主要技术参数：显示容量：16×2个字符；芯片工作电压：4.5-5.5v；工作电流：2.0mA（5.0v）； 本科毕业设计第21页共21页模块最佳工作电压：5.0v；字符尺寸：2.95×4.35(w×H)mm。1602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：vss为电源地。第2脚：vdd接5v电源正极。第3脚：v0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高；第5脚：RW为读写信号线，高电平“1”时进行读操作,低电平“0”时进行写操作；第6脚：E端为使能端；第7-14脚：D0~D7为8位双向数据端；第15~16脚：空脚或背灯电源，15脚背光正极，16脚背光负极。1602LCD的指令说明及时序：1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置。I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标，B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位。S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令。DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线。N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示。F：低电平时显示5×7的点阵字符，高电平时显示5×10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址。BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。第四章系统软件的总体结构系统的工作流程是，操作人员在计算机上输入需要设定的温湿度限定值，当设定的温湿度值与检测温湿度值不同时，单片机控制系统则会采取相应的调节动作。此程 本科毕业设计第21页共21页序流程包括五个部分，第一部分是主程序，其描述总体结构；第二部分是SHT11温度采集程序，其功能是通过SHT11传感器采集温湿度值，并进行修正；第三部分是LCD1602显示子程序，对LCD1602进行初始化，将温湿度进行显示；第四部分是输出控制子程序，对设定值和实际值进行判断以决定是否进行温湿度的调节；第五部分是按键输入电路，用来修改温湿度上下限值。4.1软件设计的总体结构本次设计的大棚温湿度自动控制系统由一个主程序调用多个子程序，它们包括SHT10温湿度采集子程序、LCD1602液晶显示子程序、输出控制子程序、键盘扫描子程序，如下图所示：主程序SHT11温湿度采集子程序LCD1602液晶屏显示子程序输出控制子程序键盘扫描子程序主程序主要就是调用各个子程序的C语言文件中定义的函数，实现SHT11、LCD1602初始化等操作，然后测量温湿度，调用函数对数据进行处理，最后进行显示并输出控制信号。在Keil工程中编写程序的时候，为了让整个工程看起来条理清晰，要按照各个模块分别新建C文件写子程序。某个C文件要调用其它C文件中的函数时，要在当前C语言文件中先进行声明，然后再调用，或者也可以把每个C文件中定义的函数都写到相同名字下的.h头文件中，其他C文件要调用该函数时要在前面加上#include<*.h>，将头文件包括进来。对于变量也是如此，如果某个变量也在其他C文件中使用，那么要在一个C文件总将它定义为全局变量，即在函数外面定义。其他C文件要使用该变量时，要先使用extern将全局变量的作用域扩展到本C语言文件。 本科毕业设计第21页共21页4.2主要模块的设计流程框图4.2.1主程序流程图Yes是否超限？将温湿度与设定值比较启动温湿度调节设备对温湿度数据进行修正No在液晶屏上显示温湿度测量温湿度是否有按键？初始化LCD1602Yes开始进入键盘扫描子程序SHT11复位No4.2.2SHT11子程序流程图开始发送启动时序发送控制字接收数据测量结束？接收校验位结束NoYes 本科毕业设计第21页共21页4.2.3LCD1602子程序流程图开始LCD1602初始化设置首行数据指针写入首行字符设置第二行数据指针写入第二行字符结束4.3软件设计所用工具4.3.1KeiluVision4本次设计采用KeiluVision4来编写C语言程序，通过它的编译器进行编译、连接，最后将生成的机器码下载到单片机上。Keil编译器是目前最流行的单片机开发的软件，它是美国KeilSoftware公司开发的 本科毕业设计第21页共21页C语言开发系统。它提供了一个完整的开发方案，包括宏汇编、C编译器、库管理、连接器和一个功能强大的仿真调试器等，通过一个集成开发环境将这些部份组合在一起。KeilC51整合了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。此外，KeilC51生成的目标代码效率非常高，这一点从生成的汇编语言就可以看出，大多生成的汇编语句很紧凑，容易理解。4.3.2ProteusProteus用来对电路进行仿真，它的功能强大，包括单片机在内的众多元器件都可以仿真。把Keil编译、连接后生成的hex文件导入Proteus单片机中即可对单片机进行仿真。Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA软件的仿真功能，还可以对单片机及其外围器件进行仿真，是目前在这方面做得最好的EDA工具软件。Proteus在国内已受到众多单片机开发者的喜爱。Proteus实现了从概念到产品的完整设计，可以实现从原理图绘制和代码调试到单片机与其外围电路仿真，一键切换到印刷电路板的设计。目前世界上只有Proteus做到了将电路仿真、印刷电路板设计和虚拟模型仿真整合到一个设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、AVR、ARM、8086和MSP430、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。结论本系统能测量棉纺车间内的温湿度数据，将其显示在液晶屏上。如果温湿度超出了设定的上下限，将启动温湿度调节设备。温度回到限定值内后，停止温湿度调节设备。如果需要修改温湿度上下限，可以通过按键进行修改。本次毕设基本实现了此次毕设的要求，但是控制部分是有四个灯来表示，可能有些不足，多少有点遗憾。 本科毕业设计第21页共21页致谢短短的大学生活即将结束，在做毕业设计的这一学期里我收获很多从开始选题到毕业设计的结束，花费不少业余时间也遇到不少难题。完成毕业设计不是一件很轻松的事情，通过论文的撰写，我更系统全面的学习了专业的知识，这对我以后的工作学习起到了巨大的作用。这次论文的最终完成，归功于我的同学的帮助，也感谢老师们四年来无私的教导，衷心的感谢我的学校，我的老师，我的同学们。 本科毕业设计第21页共21页参考文献1宋继军.基于单片机的智能温湿度控制系统设计.科技广场，2013,102程伟，顾国良.基于proteus的温湿度检测系统仿真实现.电子世界,2012，203于军，隋韧锋.基于STC89C52温湿度测控系统的设计.吉林化工学院学报,2012,114周素琴，杨晓京.基于单片机的烤烟房多点温湿度测控系统.现代电子技术，2012,215贾德旺.基于单片机的温度、湿度控制.电子世界，2012,246方玉鑫.基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用.哈尔滨工程大学，2012 本科毕业设计第21页共21页7董桂琴.纺织厂温湿度控制的系统方案设计及实现.上海交通大学，20128郝保明，杨思超.基于单片机的温湿度监测系统设计.宿州学院学报，2013,109陈晓楠，张慧.基于单片机的温湿度控制系统的设计.电子制作，2014,610冯媛硕，宋吉江.基于单片机的温湿度检测控制系统设计.山东理工大学学报，2014,1'