基于51单片机的车载环境检测系统.docx
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1、重庆工程学院本科生毕业论文 摘要 毕业设计(论文)题 目 基于51单片机的车载环境检测系统 学 院 电子信息学院 专 业 电子信息工程 学生姓名 李小龙 学号 159120216 指导教师 许癸驹 职称 讲师 2019年 4 月 20 日学生毕业设计(论文)原创性声明本人以信誉声明:所呈交的毕业设计(论文)是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果,设计(论文)中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果及为获得重庆工程学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计(研究)所做的任何贡献均已在论文中作了
2、明确的说明并表示了谢意。毕业设计(论文)作者(签字): 年 月 日重庆工程学院本科生毕业论文 ABSTRACT摘 要随着现代科技的发展以及人们生活的加快,环境污染问题和人们的健康问题越来越严重,温湿度又是衡量环境好坏的重要因素。基于此,本次设计的是一种车内环境检测控制系统,目的是改善车内环境,使车内温湿度达到适宜人体的范围内。主要包含外围硬件电路设计和单片机C程序的设计编写。硬件电路的主要由一块高速STC89C52RC单片机为控制核心,环境数据的采集由高精度温湿度传感器DHT11来完成,由继电器来控制外部设备以达到控制温湿度的目的,采用按键设置温湿度阀值,采用24C02为外部存储模块,采用lc
3、d1602为显示器,采用蜂鸣器组成报警电路。系统可以对车内环境温度湿度进行实时检测并显示温度湿度数值,并对车内温湿度实现自动化控制。本次设计具有简单可靠、易维护、性价比高、测量精准度高等优点。软件设计就包括主程序、控制程序、报警程序等许多子程序组成。关键词:车内 温湿度 检测 控制ABSTRACT重庆工程学院本科生毕业论文 目录With the development of modern science and technology and the acceleration of peoples life, the problem of environmental pollution and
4、peoples health is becoming more and more serious. Based on this, this design is an in-car environment detection and control system, the purpose is to improve the in-car environment, so that the temperature and humidity in the car to reach the appropriate range of human body.It mainly includes the de
5、sign of the peripheral hardware circuit and the design and preparation of the single-chip C program. Hardware circuit is mainly composed of a high-speed STC89C52RC microcontroller as the control core, environmental data collection are done by high precision temperature and humidity sensor DHT11, con
6、trolled by the relay to control external devices in order to achieve the purpose of the temperature and humidity, the threshold setting temperature and humidity, with buttons used 24 our fleet for external storage module, adopt lcd1602 display, use of buzzer alarm circuit. The system can detect the
7、temperature and humidity in the car in real time and display the value of temperature and humidity, and realize automatic control of the temperature and humidity in the car. This design has the advantages of simple and reliable, easy maintenance, high cost performance and high measurement accuracy.
8、Software design includes the main program, control program, alarm program and many other subroutines.Key words: The car; Temperature and humidity; Detection; ControlV目 录摘 要IABSTRACTII1 诸 论11.1 研究背景11.2 研究的意义11.3 国内外现状11.4 论文方向和主要内容22 总体分析与设计32.1 可行性分析32.2 需求性分析42.3 系统需求分析42.4 功能需求分析42.5 性能需求分析42.6 系
9、统设计要求52.7 系统结构分析53 硬件设计63.1 STC89C52RC单片机63.1.1 STC89C52的主要特性63.1.2 STC89C52的引脚图63.1.3 晶振电路设计73.1.4 按键控制电路设计73.1.5 蜂鸣器报警电路设计83.1.6 复位电路设计83.1.7 电源电路设计93.1.8 继电器控制电路设计93.2 LCD1602液晶显示器103.2.1 LCD1602简述103.2.2 LCD1602引脚103.2.3 LCD1602指令表113.2.4 LCD1602外形及内部地址113.3 DHT11温湿度传感器电路设计123.3.1 数字温湿度传感器介绍123.
10、3.2本系统温湿度检测电路143.4外部存储144 软件设计164.1绘图与仿真工具简介164.1.1Proteus164.1.2Protel164.2 C程序和开发环境164.3 程序流程图174.3.1系统总体流程图174.3.2温湿度控制流程图174.3.3按键检测流程184.4 系统程序185 系统测试215.1 功能测试215.1.1显示功能215.1.2温湿度设置功能215.1.3外部存储功能225.1.4温湿度控制功能225.2 测试说明236 总 结24参考文献25图 2.1温湿度监控系统原理图5图 3.1STC89C52引脚图6图 3.2晶振电路图7图 3.3按键电路图8图
11、3.4报警电路8图 3.5复位电路图9图 3.6电源电路图9图 3.7控制电路图9图 3.8LCD1602液晶显示原理图10图 3.91602字符型液晶显示器实物图12图 3.10DHT11实物图12图 3.11通讯总流程图13图 3.12DHT11的封装信息14图 3.13传感器电路原理图14图 3.14外部存储电路15图 4.1系统总体流程图17图 4.2温湿度控制流程图18图 5.1温湿度显示21图 5.2温湿度设置界面22图 5.3控制功能23表 3.1LCD1602的指令表11表 3.2电气特性表13表 3.3性能说明13表 3.4DHT11引脚说明14重庆工程学院本科生毕业论文 1
12、 诸论1 诸 论近年来,社会经济快速发展,人们的生活水平有了很大的提高,人们的生活发生了翻天覆地的变化,生活水平有了巨大提升1。尤其是随着近年来汽车行业的飞速发展,人们对驾车体验的要求也越来越高,因此为了满足驾车人士不同的驾驶体验,所以我们就需要对车内环境进行检测和控制。环境的好坏很大部分由温度和湿度决定,为了让车内的温湿度在人们的适宜范围内,我们就可以设计一个车内的温湿度检测控制系统,人们可以根据自己需要的设置温湿度值,控制系统就会自动调节车内的温湿度之,以此来提高人们的驾驶体验,而这个也是当今社会的发达与先进的一种体现。1.1 研究背景为了提高人们的驾车舒适度,同时也为了人们的健康着想,我
13、们不能停步于当前的驾驶体验的研究,尤其是当今社会,科技高速发展,人们生活的各个方面都实现了智能化,车内的环境自动化检测控制的研究也就十分必要,而这在全世界范围内的发展也是十分迅速的。当今社会发展十分迅速,工业化程度越来越高,城市人口越来越多,这也导致了环境污染的加重,城市中经常出现雾霾天气,这对于人们的健康是非常不利的,这些我们都可以轻易地了解到。由于各个地区的气候不同,我们不可能去改变一个的地区的气候,但是我们可以去改变你身边的一个小范围内的环境,比如车内环境,这在当今的科技水平下是能够很容易实现的。这些都是为了给人们提供一个健康的驾驶环境,提高人们的驾驶体验。1.2 研究的意义现代社会生活
14、节奏快,人们有很大一部分时间是在车内度过,因此提高车内的环境是十分有必要的。人们以前对于舒适的居住环境有着很高的要求,但是现在人们已经不满足于居住环境,人们也希望在驾驶汽车的过程中车内有着更好的环境。因此设计一种车内环境检测控制仪是非常有必要的,它可以自动精准控制车内的温湿度,提高人们的驾驶体验。在驾驶过程中人们只需要预先设定好适宜的温湿度值,系统就会自动检测车内环境温湿度并对温湿度进行控制。1.3 国内外现状近年来,国内外的科技发展飞快,各种技术正快速向着集成化、智能化发展,特别是在传感器研究方面,在各国科研人员的不断努力下,各种传感器出现在人们的视野中,传感器也遍布于我们的身边。现代温湿度
15、传感器测量系统技术主要以数据采集为基础,主要类型包括:虚拟仪器、智能仪器、数字式仪器等等2。伴随现代电子科学技术的进一步发展,数据采集系统也1发生了天翻地覆的变化,其整体的性能、实用性方面都有很大的改进。所以,依托于数据采集结构而发展的温湿度传感器测量系统在各类应用中也发挥着越来越重要的作用。现在,许多外国大型企业都十分重视传感器的研发工作,例如,日本的Figaro公司、芬兰的vaisala公司等,都致力于传感器的发展和改进,以加强其在整个市场的竞争力3。在九十年代,先后出现了集成温度湿度测量套件和应用于湿度传感器的测试系统,这个新的技术的产生都大大刺激了传感器的进一步发展。与此同时,国内许多
16、研究机构也在传感器测试装置的研发上不断探索、进取。例如通过采用传统电子仪器进行设计研发而成的多种动态测试系统、动进样装置的气体传感器智能测试系统等等,这些成绩都体现了我国在传感器领域取得的成就。1.4 论文方向和主要内容研究方向:本次设计是为了满足人们对于车内环境温湿度的不同要求,为了实现对车内环境的监测,从而实现对车内温湿度自动化的控制。研究设计一种由单片机为控制核心的车内环境检测控制器。主要内容:在撰写本论文时一定要充分了解市场对本设计的需求。首先我们必须了解当今现代化建设和国民经济发展迅速,社会对生产环境和生活环境意识的要求也越来越高,人们的健康和周围环境息息相关,而人们周围环境的温湿度
17、是一个很重要的影响因素,并且在当前的科技水平下实现对小范围内的温湿度控制并不困难。在使用本系统时,人们可以根据自己的需要设置不同温度、湿度数值,单片机通过DHT11温湿度传感器来采集当前环境的温度与湿度值,单片机对采集到的数据进行处理和转化,当前的环境温湿度值就会在单片机的控制下显示在LCD1602液晶显示屏上。在检测到车内环境温湿度之后,单片机会将当前值与人们设定的温湿度值进行比较,在监测到的温度或者湿度不在预先设置的范围时,单片机会控制蜂鸣器鸣叫,单片机控制相应设备对车内环境温湿度进行控制;在车内温度高于预先设置的温度值时,单片机控制驱动继电器打开车内的空调进行降温,在车内温度低于于预先设
18、置的温度值时,单片机控制驱动继电器打开车内的空调进行升温;在空气湿度高于设置的湿度值时,单片机控制驱动继电器打开车内去湿器对车内空气进行去湿处理;在空气湿度低于设置的湿度值时,单片机控制驱动继电器打开车内加湿器对车内空气进行加湿处理。如果车内环境温湿度值在预先设定的范围内,单片机不会有任何操作,维持现状。这就实现了对车内环境温湿度进行自动检测和控制的功能,并且实现了车内温湿度管理的实时性和有效性,提高了人们的驾驶体验4。2重庆工程学院本科生毕业论文 2 总体分析与设计2 总体分析与设计这一章的主要内容是对本次设计的总体分析以及需要实现什么功能。下面是对这次设计的各种情况的分析,以及在设计中需要
19、考虑的各种情况。2.1 可行性分析近年来,新兴行业飞速发展,高科技产业更是突飞猛进。高科技行业已经融入了人们的生活中,尤其在汽车行业,使用的高科技技术越来越多,人们对于汽车的要求也越来越高。在现在,21世纪,一个高科技时代,人们对于汽车的研究从未停止,而提高车内的舒适度也是一个恒久的话题,而温湿度又是一个衡量环境的重要的因素,因此产生了在车内安装温湿度自动调节系统,让系统自动测量和调节车内的各项环境因素。因此该论文重点研究了关于自动化车内环境检测控制的原理。我主要是从经济,技术这两个方面来进行可行性的分析,以确保本次设计是否符合实际,是否能成功设计,并对我们需要用到什么元器件进行分析,确定元器
20、件的选择。经济上。考虑到经济原因,我需要选择性价比较高的元器件来组成我需要的硬件电路。近年来,单片机和传感器技术飞速发展,它们的性能越来越高,成本方面也是价格低廉,所以这次设计我选用STC89S52RC单片机为我的设计的主控芯片,选用LCD1602液晶显示屏来显示数据,选用DHT11数字温湿度传感器来采集环境温湿度数值,在控制方面需要用到继电器,数据设置需要用到按键,报警需要用到蜂鸣器,外部存储需要用到24C02芯片,以及搭建电路用到的电线,在焊接时需要用到的各种工具,以上这些电子元器件以及工具我都可以在网上购得,不需要很大的成本。在软件开发方面,在学校时老师提供了许多编程软件,其中就有KEI
21、L软件,这个不计成本。所以,站在经济的角度上,基于51单片机的车内环境检测系统是可行的。技术上。本系统硬件有单片机、软件有keil,而且在我的大学的生活学习中经常用到这些,对软件和硬件都非常熟悉,这些方面的技能也都学习了,所以我能很快的实现设计。在单片机方面,STC89C52RC单片机作为新一代单片机,它具有高速/低功耗/超强抗干扰等许多优点,完全满足本次设计的主控芯片要求。我程序编写使用keil软件,对于keil我很熟悉,所以编程软件方面我不会有太大问题,在进行编程开发时,在keil软件里面我可以轻松的进行编程、测试、修改程序代码和解决编程中遇到的许多问题。LCD1602液晶显示屏方面,LC
22、D1602液晶显示屏方面作为一款很普及非常高的显示屏,它各种数据很符合我的设计要求,车内的温湿度数值它可以很清楚的显示出来,可以让驾驶者很清楚的读取车内的环境数据。所以,从技术上来看,基于51单片机的车内环境检测系统是可行的。综上所述,证明了本次设计是合理可行的,证明了本设计是符合实际的。32.2 需求性分析在我国,汽车行业发展迅速,伴随着科技的发展以及汽车行业的巨大竞争,所以怎么才能设计出受欢迎的产品是一个很重要的话题,而车内环境的自动化检测控制这个问题也随之出现,因为温湿度是衡量环境好坏的一个重要因素。人工不能对环境的温湿度进行精准而有效的控制。我就设计一种对车内的温湿度进行检测和控制的仪
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- 基于 51 单片机 车载 环境 检测 系统
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