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1、课程设计说明书 花园湿度控制器的设计摘 要：本系统采用AT89C51作为控制系统，通过模拟传感器把湿度信号采集后送给ADC0804，转换成数字信号后送入单片机，再通过LCD1602显示出来。同时独立键盘输入湿度上门限值和下门限值，当湿度值低于上门限值50%时系统驱动控制电机进行湿度控制，当湿度再次回到上门限值50%以上时停止湿度控制。本系统实时刷新当前湿度和门限值，适用于大棚，花卉以及家庭湿度检测与控制。关键词：AT89C51，LCD1602，ADC0804，湿度控制与检测The design of garden humidity controllerAbstract：This system
2、used AT89C51 as control system, by simulation sensor to humidity signal collection sent to ADC0804, conversion into digital signal sent into single tablets machine, then by LCD1602 displayed out. Independent keyboard input humidity at the same time the door limit and door limit, when the humidity is
3、 lower than 50% the door limit motor drive control system for humidity control, when humidity went back to the door limit stops humidity control more than 50%, This system live and refreshes the current humidity threshold values, apply to greenhouse, flower and family and humidity measuring and cont
4、rollingKeyword：AT89C51，LCD1602，ADC0804，Humidity control and detection目 录1 前言12 总体方案设计22.1 主控芯片模块的选择22.2 湿度传感器的选择22.3 A/D转换模块的选择22.4 显示模块的选择32.5 系统的设计原则32.6 系统组成与框图43 系统单元模块分析53.1 AT89C51简介53.1.1 AT89C51主要特性53.1.2 AT89C51管脚说明53.2 振荡器特性73.3 时钟电路83.4 复位电路83.5 A/D转换电路93.6 湿度传感器103.6.1 湿敏电阻103.6.2 湿敏电容11
5、3.6.3 湿度测量的名词术语113.7 LCD液晶显示器124 硬件电路的设计144.1 湿度传感器与ADC0804144.2 LCD电路图154.3 独立键盘与驱动电路164.4 总体电路设计165 程序流程图与代码175.1 主要程序流程图175.2 主要程序代码186 系统的调试与总结196.1 单片机测试196.2 硬件及软件调试196.3 整机的调试与测试196.4 综合调试207 总结21参考文献22附录一23附录二24附录三25第34页1 前言在工农业生产和日常生活中，对湿度的测量及控制始终占据着重要地位。在现代农业大棚种植或是室内畜牧业、气象、环保、国防、科研、航天以及现代生
6、活的各个方面，经常需要对环境湿度进行测量及控制。本设计就在此基础上，设计一种基于89C51单片机控制的智能湿度控制系统。目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采
7、用压力传感器,电加热控制系统的传感器是温度传感器。2 总体方案设计此系统采用能够自动、准确检测花园环境空气的相对湿度,并将检测数据通过A/D转换后，送到处理器（AT89C51）中，然后通过软件的编程，将当前花园环境的相对湿度值转换为十进制数字后，再通过LCD来显示；而且，通过软件编程，再加上相应的控制电路,设计出可以自动的调节当前花园环境的相对湿度。2.1 主控芯片模块的选择方案一：采用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数字信号，但在数据处理方面过于复杂，而且芯片价格较昂贵。 方案二：采用单片机作为控制核心，单片机数学运算功能较强。在程序相互调用方面，
8、处理方便灵活，性能稳定，适合实际应用。且单片机技术发展较为成熟，价格便宜。2.2 湿度传感器的选择湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要电阻式、电容式两大类。方案一：湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，易于仿真，主要缺点是线性度和产品的互换性差。方案二：湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。2.3 A/D转换模块的选择方案一：ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通
9、道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。目前仅在单片机初学应用设计中较为常见。 方案二：ADC0804是一款8位、单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：模数转换时间大约100us；方便TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；单电源工作时（05）V输入电压范围是05V；不需要调零等等。ADC0804是一款早期的AD转换器，因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。2.4 显示模块的选择 方案一：采用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，但12864液晶模块价格
10、昂贵，接线复杂，故不采用。 方案二：采用1602液晶模块显示所测数据，1602液晶接线简单方便，同时也能满足显示需要，价格远低于12864液晶。因此，本方案为首选方案。2.5 系统的设计原则 一般系统的设计原则包含安全性（稳定抗干扰性），操作的便利性（人性化），实时性，通用性和经济性。（1）安全可靠 首先要选用高性能的AT89S52单片机，保证在恶劣的工业环境下能正常运行。其次是设计可靠的控制方案，并具有各种安全保护措施，如报警、事故预测、事故处理和不间断电源等。（2）操作维护方便操作方便表现在操作简单、直观形象和便于掌握且不强求操作工要掌握计算机知识才能操作。（3）实时性强选用高性能的AT8
11、9C51单片机的实时性，表现在内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理。（4）通用性好 系统设计时应考虑能适应不同的设备和各种不同设备和各种不同控制对象，并采用积木式结构，按照控制要求灵活构成系统。主要表现在两个方面：一是硬件板设计采用标准总线结构（如PC总线），配置各种通用的模板，以便扩充功能时，只需增加功能模板就能实现；二是软件功能模块或控制算法采用标准模块结构，用户使用时不需要二次开发，只需各种功能模块，灵活地进行控制系统组态。（5）经济效益高 2.6 系统组成与框图 湿度传感器。用于检测空气的湿度9。 微控制器。采用ATMEL公司的89C51单片机，作为主控制器。 模数转换电路。用
12、于把湿度传感器的模拟量转换为数字量。 键盘输入电路。用于设定初始值等。 LCD显示电路。用于显示湿度10。 功率驱动电路（湿度调节电路）。湿度传感器AD转换电路AT89C51LCD显示电路驱动电路独立键盘电路 图2-1 系统组成框图3 系统单元模块分析3.1 AT89C51简介单片机我们采用AT89C51相较于INTEL公司的8051它本身带有一定的优点。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存贮器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高
13、密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器， AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.1 AT89C51主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路3.1.2 AT89C51管脚说明1.VCC：供电
14、电压；2.GND：接地；3.P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。4.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。5.P2口：P2口为
15、一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。6.P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低
