《基于protues的温湿度测量系统设计毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于protues的温湿度测量系统设计毕业论文.doc（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、淮阴师范学院毕业论文（设计）毕业论文学生姓名谢欢欢学 号170907073学院 物理与电子电气工程学院专 业电子信息工程题 目基于PROTUES的温湿度测量系统设计指导教师 付 浩 副教授 2013年5月24淮阴师范学院毕业论文摘 要：本文采用Protues7.5仿真软件设计以低功耗STC89C51单片机为核心，配置新式的微型低功耗传感器DHT11,使用液晶显示LED1602采集到的数据，实现了温度、湿度两个参数的采集、处理和显示等功能。文章以温室环境作为研究对象，介绍了温湿度温湿度测量电路、单片机外围电路、软件流程、汇编语言源程序的设计、数据采集系统的设计过程及仿真的实现方法。该方法可以提高
2、系统的开发效率、缩短周期和降低成本，为单片机系统的开发提供了手段。结果表明，所设计环境参数温度控制精度稳定在O.1范围之内，湿度的误差可控制在2.0RH以内。关键词：Protues，STC89C51，DHT11，LED1602，温度，湿度Abstract: By Protues7.5 simulation software design for low power STC89C51 microcontroller as the core, the allocation of new low-power micro-sensors DHT11, using liquid crystal disp
3、lay LED1602 data collected, realizing the collection of temperature, humidity, two parameters, processing and display functions. Based on greenhouse environment as the research object, this paper introduces the temperature and humidity temperature and humidity measuring circuit, microcontroller peri
4、pheral circuit, software flow, assembly language source program design, the design process of the data acquisition system and the realization of the simulation method. The method can improve system development efficiency, shorten the cycle and reduce costs, provides a means for the development of si
5、ngle-chip microcomputer system. Results show that the design of environmental parameters, temperature control precision is stable in o. 1 , humidity of the error can be controlled within + / - 2.0% RH.Key words: Protues, STC89C51, DHT11, LED1602, temperature and humidity目 录1 前言42 整体方案设计42.1 温湿度测量测量系
6、统的基本构成42.2 温湿度测量系统原理52.3 系统框图53 硬件电路设计53.1 温湿度传感器模块53.1.1 DHT11简介63.1.2 传感器性能说明63.1.3 接口说明73.1.4 电源引脚73.1.5 串行接口73.1.6 测量分辨率9 3.2 LCD显示模块83.2.1 LCD1602简介83.2.2 LCD1602接口电路113.3 电源模块113.4 单片机STC89C51模块124 系统软件设计154.1 系统程序设计方案154.2 系统流程图154.2 系统主要程序155 系统仿真与调试185.1 仿真结果185.2 实验数据记录20结论21参考文献22致谢231 前言
7、在单片机应用系统的传统开发方式中，对系统的硬件电路进行设计完成后，需要制作成实物的电路板，并结合单片机仿真器进行软硬件的联合调试。如果遇到设计中需要修改，则往往需要对电路板重复制板，系统功能的验证不能够及时得到反映1。Proteus7.5仿真软件是一款可以在单片机应用系统仿真研发上应用的EDA软件，是由英国的Labccnter Electronics公司推出的单片机集成开发软件，可通过此软件搭建各种复杂的电路，并通过加载软件程序实现硬件仿纠乱本软件能够仿真51系列、AVR、PIC、ARM等主流单片机，软件集成了虚拟示波器、逻辑分析仪等从而建立起了完备的电子设计开发环境，能够为产品开发节约大量的
8、硬件成本和调试周期2。结合Keil C51，对数字温湿度测量演示系统进行了设计和仿真。本系统设计采用的Keil5l高级语言集成开发环境一Keil uVision 3 IDE，是由美国Keil Software公司推出的一款主流单片机程序开发软件，它提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。Proteus与Keil软件能够实现良好的联合调试功能，即：通过Proteus绘制硬件原理图，Keil软件编写软件代码，在良好配置的前提下通过Keil软件调用Proteus软件进行仿真及预调试。在工业生
9、产中，需要对多种环境指标进行监控以确保工业生产安全、经济、有效的进行。在检测这些环境参数时往往需要很多设备独立使用, 造成资源的浪费。温湿度测量系统就是针对这一现象而设计的、以单片机为核心的、对温度、湿度同时进行检测的装置6。该装置可以通过传感器采集温度、湿度等环境参数，并进行检测和显示，能够实现对空气中温度以及湿度进行实时测量，所设计环境参数温度控制精度稳定在O.1范围之内，湿度的误差可控制在2.0RH以内7。2 整体方案设计2.1 湿温度测量系统的基本构成本系统主要由STC89C51单片机、DHT11温湿度传感器、晶振电路和1602液晶等部分构成。首先，以STC89C51单片机系统位核心，
10、温湿度传感器为温度、湿度数据采集端，通过LCD数码管显示，并进行实时记录，最后通过Protues与Keil连调的方式进行仿真运行。2.2 温湿度测量系统原理温湿度测量系统的设计包括以下几个主要功能模块(1)温湿度检测模块: 系统温湿度的采集用DHT11数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。其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。传器器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。（2）数据处理模块：该模块采用微处理器来实现，微处理器模块式整个系统的核心部分，微处理器选用89C51系列单片机，该处理器具有运用灵活、迅速
11、、低功耗的特点。 （3）显示模块：采用常用的LCD1602显示器（4）电源模块：本模块为直流供电，当有电源供电时，直流5V的电源模块，或直接使用USB供电，亦可使用三到四节电池供电。2.3 系统框图 本次设计的温湿度测量系统主要核心就是单片机STC89C51，首先通过DHT11进行数据的采集，并进行放大、AD转换，后通过接口电路将数据传送给单片机，后由单片机传送命令给LED进行数据显示。晶振电路主要是控制单片机的工作频率，若想调节单片机的频率的话，主要就是要看晶振电路的情况。当然电源电路，一直为整个系统提供工作电压，该电路是将220V的交流电通过变压器、桥式整流电路、稳压器变换成5V的直流电。
12、 图1 系统框图3 硬件电路设计3.1 温湿度传感器模块3.1.1 DHT11简介 DHT11数字温湿度传感器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湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在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
13、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则。产品为4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。3.1.2、传感器性能说明 如下表1所示：参数条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH8Bit重复性1%RH精度254%RH0505%RH互换性可完全互换量程范围03090%RH252090%RH502080%RH响应时间1/e(63%)25，1m/s 空气61015S迟滞1%RH长期稳定性典型值1%RH/yr温度分辨率111888Bit重复性1精度12量程范围050响应时间1/e(63%)630S3.1.3 接口说明 建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。图2 典型应用电路 3.1.4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。3.1.5 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
