毕业设计（论文）：基于stg89c52单片机的温度湿度采集显示控制系统

目录1概论411前言412主要研究内容和意义42系统设计总体方案521方案论证522系统框图53系统硬件电路设计731单片机及相关电路732模数转换模块1233环境温湿度数据采集模块1534NRF905无线模块1835控制模块234软件设计2441总体程序流程图设计2442分模块程序设计255系统调试2851PCB板制作元器件封装的选取和摆放2852电路板的调试2853软件调试2954软硬件结合调试296总结30参考文献31致谢词32独撰声明33翻译资料34基于单片机的温度湿度采集显示控制系统作者张伟指导老师刘亚军（年级专业2008级电子信息工程通讯方向）摘要文中讨论采用STG89C52单片机为核心，NRF905无线模块作为桥梁来实现室内环境中温度和湿度的采集，传输；并通过LCD显示屏来查看温度和湿度的变化，及时做出调整的可能性。给出了无线采集模块，无线接收模块，LCD显示模块，控制模块及STC89C52单片机构成的温度湿度采集显示控制系统的设计方案。并详细介绍了无线模块的硬件组成和软件的工作流程。文章重点阐述了STC89C52单片机，无线采集模块，无线接收模块的特点和功能。采用这种方案，不必敷设电缆，节省了费用和时间。该系统体积小，精确度较高，数据传输可靠性高，功耗低，功能易扩展，适用于实验室，仓库，家庭等多种应用领域。关键词STC89C52单片机LCD显示屏NRF905无线收发系统监测温湿度传感器BASEDONSINGLECHIPMICROCOMPUTERTEMPERATUREHUMIDITYCOLLECTIONDISPLAYANDCONTROLSYSTEMAUTHORZHANGWEIGUIDETEACHERLIUYAJUNGRADELEVEL2008PROFESSIONALELECTRONICANDINFORMATIONENGINEERINGCOMMUNICATIONDIRECTIONABSTRACTHISPAPERDISCUSSESTHESTG89C52MICROCONTROLLERASTHECORE,NRF905WIRELESSMODULEUSEDASABRIDGETOACHIEVEININDOORENVIRONMENTTEMPERATUREANDHUMIDITYOFTHECOLLECTION,TRANSMISSIONANDTHROUGHTHELCDSCREENTOSEETHECHANGEOFTHETEMPERATUREANDHUMIDITY,MAKETIMELYADJUSTTHEPOSSIBILITYGIVENTHEWIRELESSACQUISITIONMODULE,WIRELESSRECEIVINGMODULE,LCDDISPLAYMODULE,CONTROLMODULEANDSTC89C52SINGLECHIPCOMPUTERSTHETEMPERATUREHUMIDITYCOLLECTIONDISPLAYANDCONTROLSYSTEMDESIGNSCHEMEANDINTRODUCESWIRELESSMODULEOFHARDWAREANDSOFTWAREFLOWOFWORKTHISPAPERDESCRIBESTHESTC89C52MICROCONTROLLER,WIRELESSACQUISITIONMODULE,WIRELESSRECEIVINGMODULECHARACTERISTICSANDFUNCTIONUSETHISSCHEME,NEEDNOTLAYINGCABLE,SAVETHECOSTANDTIMETHESYSTEM,SMALLSIZE,HIGHACCURACY,HIGHRELIABILITYDATATRANSMISSION,LOWPOWERCONSUMPTION,THEFUNCTIONISEASYTOEXPAND,USEDINTHELAB,WAREHOUSE,THEFAMILY,ASWELLASAVARIETYOFAPPLICATIONSKEYWORDSSTC89C52MICROCONTROLLERLCDDISPLAYTHENRF905WIRELESSTRANSCEIVERMONITORINGSYSTEMTEMPERATUREANDHUMIDITYSENSOR1概论11前言随着现在社会对信息的采集，控制需求变得越来越重要，因而作为获取信息的手段如传感器技术,无线技术也得到了显著地发展。而温度，湿度作为与人们生活息息相关的信息元素也越发的得到重视，例如在农业大棚生产、仓储管理、气象预测、生活起居及科学研究中对温度，湿度都有十分严格的要求。而这所需用到的方法就不得不提到传感器技术和无线技术的应用。传感器在环境数据采集方面扮演着重要的角色；再加上无线技术，便可以将很多的物体信息连接成一个网络。环境温湿度数据采集在现代工业和人们的日常生活中都有重要的意义，它作为科学技术发展的一个综合性的结果，在越来越多的领域扮演着重要的角色，如何使数据采集的多样化，方便化和精度化是人们一直以来努力思考探索的方向。正是基于这种需要我设计了该套装置。基于单片机的温湿度采集显示控制动装置，预计通过无线技术来远程获取环境温湿度参数，有效的避免了危险环境给人们带来的伤害。无线控制的移动平台可以很好的弥补远程操作而带来的不便。当然我这套装置只是探索性、实验性的去设计制作，肯定会存在许多的不足之处，希望在以后的研究中间改进加强。12主要研究内容和意义本设计主要包含无线采集模块系统，无线接收模块系统两大部分，能够实现对环境中温度，湿度的数据有效采集，传输，显示和控制；并以LCD显示的方式来提醒工作者及时了解环境中温湿度的变化，并及时作出适当的调整，保证环境中所需的正常温湿度。特别适用于农业大棚生产、仓储管理、气象预测、生活起居及科学研究中；也适用于家庭环境，有利于家人身心健康。而通过无线模块实现显得更加方便，快捷。不仅减少了有线连接的繁琐，而且有效的避免了电气干扰，增加了系统的有效性。2系统设计总体方案21方案论证用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿度的方法，早已无法满足现代科技发展的需要。这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度可独立测量，而湿度却受其他因素（大气压、温度）的影响。利用STC89C52单片机强大的功能，同时结合智能传感器测量温湿度有快速和使用简便等特点，设计了一个温湿度采集系统来对温湿度进行实时监控。通过对实际环境的温湿度测量，证明了该系统硬件电路布局设计简单合理，体积小，功能齐全，精度高，成本低，性价比相当高，是一款可以普及化的高精度温湿度参数检测仪。本设计通过温湿度传感器来采集环境中的温度和湿度数据。将数据处理后再通过无线采集模块将两种参数数据传输至无线接受控制模块，并用LCD液晶显示屏显示，让我们清晰的了解到环境中的温湿度情况。22系统框图根据设计要求及论证分析，本设计系统所包含的总体电路方框图如下图1,图2所示图1温湿度采集板ADC0809数模转换电源5VLCD显示NRF905发送无线模块湿度传感器温度传感器STC89C52单片机系统NRF905接受无线模块STC89C52单片机系统图2温湿度显示控制板为了达到上述功能，主要设计的硬件模块有单片机控制最小系统（STC89C52单片机）、模数转换模块（ADC0809）、温度传感器模块DS18B20、湿度传感器模块（HR31）、无线传输接收模块NRF905、LCD12864液晶显示模块、控制模块。电源5V继电器控制设备3系统硬件电路设计31单片机及相关电路311STC89C52单片机简介STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能8K字节FLASH，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHZ，6T/12T可选。单片机STC89C52引脚图如图3所示P10TEXCI457RS9XDNWALVOGU图3STC89C52单片机引脚图下面就对本系统用到的STC89C52单片机的结构和功能进行介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROMFLASHPROGRAMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS51指令集和输出管脚相兼容。STC89C52具体介绍如下主电源引脚2根；VCCPIN40电源输入，接5V电源；GNDPIN20接地线；外接晶振引脚2根；XTAL1PIN19片内振荡电路的输入端；XTAL2PIN20片内振荡电路的输出端；控制引脚4根；RST/VPPPIN9复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位；ALE/PROGPIN30地址锁存允许信号；PSENPIN29外部存储器读选通信号；EA/VPPPIN31程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令；可编程输入/输出引脚32根；STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根；PO口（PIN39PIN32）8位双向I/O口线，名称为P00P07；P1口（PIN1PIN8）8位准双向I/O口线，名称为P10P17；P2口（PIN21PIN28）8位准双向I/O口线，名称为P20P27；P3口（PIN10PIN17）8位准双向I/O口线，名称为P30P37。STC89C52主要功能如表1所示表1STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统，8K可反复擦写FLASHROM32个双向I/O口，256X8BIT内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率024MHZ2个串行中断，可编程UART串行通道2个外部中断源，共6个中断源2个读写中断口线，3级加密位低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能312STC89C52单片机最小系统控制芯片最小系统采用标准的8051单片机最小系统电路。包括控制芯片STC89C52单片机、晶振电路和复位电路。单片机最小系统如图4所示P7A5809TEXCIDVSLRNOGXWUPFKU图4单片机最小系统313晶振电路的选择晶振电路设计如图5所示XAL130PFC2图5晶振电路在晶振电路中使用了两个30PF的电容（C1，C2）和一个晶振（Y1），分别接的是单片机的18，19引脚，晶振频率选取的是110592MHZ,是因为主要考虑到在串口通信时的误码率的问题。下面给出最常用的两种晶振频率110592MHZ、12MHZ在同一波特率、同一定时器方式下串口通信时传输数据的误码率的对比，见下图6所示图6不同晶振频率下误码率对比从以上对比，不难看出，在9600BPS波特率下采用110592MHZ的晶振频率进行串口通信时是没有误差的，通信质量很好。而12MHZ的晶振频率却高达851的误差这样大误码率，显然是不能保证串口通信的质量的。虽然在12MHZ晶振频率下降低波特率到一定数值时，误差是可以忽略的，但是这是以牺牲波特率为前提的，其必然降低串口通信的通信速率，故也不是很明智的办法。所以综合多方面考虑，我们最终采用了110592MHZ的晶振频率。314复位电路的设计复位是单片机的初始化的操作。单片机控制器在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使CPU和控制器中其它部件处于一个确定的初始状态，从这个状态开始工作，因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能进行自动复位的。必须配合相应的外部复位电路才能实现。本系统采用按键电平复位电路，其连接方式如图7所示K1VC0UF3图7按键电平复位电路32模数转换模块321ADC0809的选用模数转换ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近器。其内部有一个8通道多路开关，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。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。322主要特性18路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位；2具有转换起停控制端；3转换时间为100S时钟为640KHZ时，130S（时钟为500KHZ时）；4单个5V电源供电；5模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准；6工作温度范围为4085摄氏度；7低功耗，约15MW。323内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。324引脚功能ADC0809引脚图如图8所示CGNPISTREO9LKFBU图8ADC0809模数转换引脚图ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能IN0IN78路模拟量输入端；21288位数字量输出端；ADDA、ADDB、ADDC3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE地址锁存允许信号，输入，高电平有效；STARTA/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100NS宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）；EOCA/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）；OE数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量；CLK时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ；REF（）、REF（）基准电压；VCC电源，单一5V；GND地。325ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使ALE1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。转换数据的传送A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式（1）定时传送方式对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128S，相当于6MHZ的MCS51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。（2）查询方式A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。（3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。33环境温湿度数据采集模块331DS18B20温度数据采集环境温度数据采集模块主要使用了DS18B20传感器。DS18B20是由美国DALLAS半导体公司生产最新单线数字式温度传感器，主要特性如下可实现对一55到125范围内的温度测量，并且测量温度的误差在05，实际系统的分辨率可单独设定，并且保存在EEPROM中，即使断电也能够保存；现场温度的测量值通过串行通信的方式传输，即“单线总线”的数字方式传输；系统供电电压容许范围大，可在3V到55V的范围波动。DS18B20实物图及引脚图如图9所示图9DS18B20实物及引脚排列图引脚功能简介1DQ为数字信号输入/输出端；2GND为电源地；3VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。332DS18B20与STC89C52单片机的连接本设计中DS18B20与STC89C52单片机的连接，见图10所示GND5KR6VCP321QUDS8B0图10DS18B20温度传感器连接电路这里使用了5K的上拉电阻来保证传感器的正常工作，在实验中我们发现，在数据线很短的情况下，即使不使用上拉电阻也可正常的工作。上拉电阻的选用要根据数据线的长短合适的选取。为了稳妥起见，我们使用了一个5K的上拉电阻333HR31湿度数据采集环境湿度数据采集模块主要使用了HR31湿敏电阻传感器。HR31湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件，感湿范围宽，长期使用性能稳定，可以应用于仓储、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、工业控制系统及科研领域等广泛的应用。HR31的特点有优良的线性，高性价比，耗能低，测量范围广，响应迅速，抗污染能力强，性能稳定等。HR31实物如图11所示图11HR31湿敏电阻334HR31湿敏电阻电路图HR31采集的数据必须通过ADC0809转换后和单片机相连。电路图如图12所示12PRGNDVCI0图12HR31连接电路图这里采用的是滑动变阻器来保证传感器的正常工作。HR31功能指标如下所示工作范围2095RH60供电电压15VACMAX正弦波工作频率500HZ2KHZ额定功率02MWMAX正弦波中心值（AT251KHZ1VAC60RH正弦波）310K阻抗范围（AT251KHZ1VAC60RH正弦波）198502K湿度检测精度5RH特性参数AT1KHZ单位欧姆阻抗特性AT251VAC1KHZ注意事项（1）为防止极化现象，驱动传感器所用的电压或电流不应含有直流成分；（2）请使用LCR交流电桥进行测量，请勿使用万用表测量；（3）避免结露情况；（4）推荐保存条件温度1040湿度60RH以下。34NRF905无线模块351无线NRF905简介NRF905单片无线收发器是挪威NORDIC公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1936V，32引脚QFN封装（5MM5MM），工作于433/868/915MHZ3个ISM频道。NRF905可以自动完成处理字头和CRC（循环冗余码校验）的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以10DBM的输出功率发射时电流只有11MA，在接收模式时电流为125MA。NRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器，一个带解调器的接收器，一个功率放大器，一个晶体震荡器和一个调节器组成。SHOCKBURST工作模式的特点是自动产生前导码和CRC，可以很容易通过SPI接口进行编程配置。NRF905的实物如图13所示图13NRF905模块352NRF905工作模式NRF905采用NORDIC公司的VLSISHOCKBURST技术。SHOCKBURST技术使NRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，NRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定。NRF905通过SHOCKBURST工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在SHOCKBURSTRX模式中，地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成。在SHOCKBURSTTX模式中，NRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。总之，这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本，又同时缩短软件开发时间。353NRF905基本特点NRF905无线收发模块体积小、精度高、工作稳定、抗干扰性强、通信稳定。芯片结构如图14所示图14NRF905芯片结构芯片各部分功能及性能介绍1433MHZ开放ISM频段免许可证使用；2接收发送功能合一，收发完成中断标志；3170个频道，可满足多点通讯和跳频通讯需求，实现组网通讯TDMACDMAFDMA4内置硬件8/16位CRC校验，开发更简单，数据传输可靠稳定；5工作电压1936V，低功耗，待机模式仅25UA；6接收灵敏度达100DBM；7收发模式切换时间650US；8每次最多可发送接收32字节，并可软件设置发送/接收缓冲区大小2/4/8/16/32字节；9模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便；10最大发射功率10毫瓦，发射模式最大电流30MA；接收模式电流122MA12标准DIP间距接口，便于嵌入式应用；11内置SPI接口，也可通过I/O口模拟SPI实现，最高SPI时钟可达10M13采用高精度贴片晶振及品牌阻容元件，性能更优，工作更稳定。14尺寸小巧，不含天线25MM19MM；15发射速率50KBPS，外置433MHZ天线，空旷通讯距离可达200300米。NRF905引脚图如图15所示VCTX_E23PWU4LKD6AM78ISOG图15NRF905引脚图管脚及功能如表2所示表2NRF905管脚功能管脚名称管脚功能说明1VCC电源电源3336VDC2TX_EN数字输入TX_EN1TX模式TX_EN0RX模式3TRX_CE数字输入使能芯片发射或接收4PWR_UP数字输入芯片上电5UCLK时钟输出本模块该脚废弃不用，向后兼容6CD数字输出载波检测7AM数字输出地址匹配8DR数字输出接收或发射数据完成9MISOSPI接口SPI输出10MOSISPI接口SPI输入11SCKSPI时钟SPI时钟12CSNSPI使能SPI使能13GND地接地14GND地接地说明1VCC脚接电压范围为33V36V之间，不能在这个区间之外，超过36V将会烧毁模块。推荐电压33V左右2除电源VCC和接地端，其余脚都可以直接和普通的5V单片机IO口直接相连，无需电平转换。当然对3V左右的单片机更加适用3硬件上没有SPI的单片机，可以用普通单片机IO口模拟SPI，不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可413脚、14脚为接地脚,需要和母板的逻辑地连接起来5排针间距为100MIL,标准DIP插针，如果需要其他封装接口，比如密脚插针，或者其他形式的接口，可以联系我们定做6与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要7其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10MA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块如果是33V的，可以直接和RF905模块的IO口线连接。模块引脚和电气参数说明RF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成SHOCKBURST工作模式的特点是自动产生前导码和CRC可以很容易通过SPI接口进行编程配置电流消耗很低在发射功率为10DBM时发射电流为30MA接收电流为125MA进入POWERDOWN模式可以很容易实现节电。RF905模块性能参考数据如表3所示表3NRF905性能参数参数数值单位最低工作电压30V最大发射功率10DBM最大数据传输率曼切斯特编码50KBPS输出功率为10DBM时工作电流9MA接收模式时工作电流125MA温度范围40TO85典型灵敏度100DBMPOWERDOWN模式时工作电流25UARF905模块工作电压与最大发射增益参考数据如表4所示表4NRF905工作电压与发射增益工作电压模块VCC供电电压模块最大发射增益DBM33V73DBM36V10DBM35控制模块为了实现对温湿度的控制功能，设计一个继电器控制电路模块。这个模块主要是通过对继电器的控制来实现的。继电器采用的是5V驱动的五脚继电器。控制电路图如图16所示D15N407QS8P2GVC3子JR图16继电器控制电路从原理图可以看到，我们设计中包含了4个继电器。控制原理是在无任何控制信号的时候三极管截止，继电器未吸和，对应的发光二极管亮。当单片机给一个低电平信号时三极管导通，继电器吸和，对应的发光二极管灭。发光二极管的限流电阻选用的是常用的470欧姆的电阻，三极管选用的是9012（PNP）,为了达到合适的驱动电流，三极管基极电阻选用的是1K的电阻。4软件设计41总体程序流程图设计采集板程序流程如图17所示湿度采集ADC0809转化NRF905开始结束初始化STC89C52图17采集板程序设计流程图接受控制板程序流程如图18所示图18接受控制板程序设计流程图42分模块程序设计对于相应的硬件模块，主要要设计的模块程序分别是数据采集接受的程序设计，12864液晶屏幕显示驱动程序的设计，继电器控制程序设计。蜂鸣器的控制也只需控制相应的单片机I/O口输出高/低电平即可。下面我们将分别给出各个主要模块程序设计的思路。421数据采集模块的程序设计从硬件的设计和总体程序流程图，我们可以看出，数据采集是一个很重要的步骤。对于数据采集我们主要是采集温度、湿度等环境因素的数据，采用的传感器分别是DS18B20，HR31。下面分别给出它们的程序设计思路。4211DS18B20的程序设计从上文给出的DS18B20的资料，在硬件连接正确且上电的情况下，要读出温温度采集初始化NRF905LCD显示继电器开始结束STC89C52度数据，我们设计了以下几个函数18B20读字节函数UCHARREADONECHARVOID。函数功能向DS18B20读一字节数据，入口参数无，出口参数DAT。18B20写字节函数VOIDWRITEONECHARUNSIGNEDCHARDAT。函数功能向DS18B20写一字节数据，入口参数DAT，出口参数无。18B20初始化函数VOIDINIT_DS18B20VOID。函数功能DS18B20初始化子程序，入口参数无，出口参数无。18B20读温度值函数READTEMPERATUREVOID。函数功能向DS18B20读温度值，并将温度值存入字符数组。入口参数无，出口参数TEMPERATURE。DS18B20读一次温度数据的程序流程图如图19所示图19温度数据采集流程图4212ADC0809以及适度数据采集的程序设计湿度数据的采集我们采用的是湿敏电阻HR31采集，因为湿敏电阻是电压型的传感器，所以单片机需要通过AD转换才能识别并处理采集到的数据。对于ADC0809和湿度数据的采集我们设计了以下一些函数ADC0809初始化函数UCHARADC。函数功能ADC0809初始化，入口参数无，出口参数GETDATA。初始化DS18B20高低位转换为实际温度读温度寄存器值（高8低8位）再初始化DS18B20温度转换开始结束读取湿度值函数VOIDREADGUANGZHAO。函数功能读取光照值数据，并将湿度值数据存入字符数组，入口参数无，出口参数无。具体的代码的编写已经完成，这里为节约篇幅，不再附上。ADC0809读一次数据的流程图如图20所示图20ADC0809数据转换流程图42132864液晶屏幕显示模块驱动程序设计12864液晶屏幕主要用于数据和信息的显示，为驱动它正常工作，设计了以下一些函数12864写指令函数VOIDZHILINGUCHARA函数功能写一字节的指令到12864，入口参数A，出口参数无。12864写数据函数VOIDSHUJU。函数功能写一字节的数据到12864，入口参数B,出口参数无。位置函数VOIDWEIZHIUCHARX,UCHARY。函数功能设置12864的初始显示位置，入口参数X,Y,出口参数无；有延时的显示函数VOIDXIANSHIUCHARX,UCHARY,UCHARP。函数功能12864有延时显示一个字符串，入口参数X,Y，P,出口参数无。无延时的显示函数VOIDXIANSHI1UCHARX,UCHARY,UCHARP。函数功能12864无延时的显示一个字符串，入口参数X,Y,P,出口参数无。12864初始化函数VOIDINITVOID。函数功能12864的初始化设置，入口参数无，出口参数无。具体的代码的编写已经完成，这里为节约篇幅，不再附上。12864写入一次显示数据如图21所示选择输入通道初始化ADC0809并读取数据将数据存入字符数组初始化12864调用显示函数写入显示数据12864显示写入数据开始结束开始结束图2112864LCD一次显示数据流程图5系统调试51PCB板制作元器件封装的选取和摆放本次毕业设计要自己制作两块PCB板采集板PCB板和继电器控制板PCB板。采集，控制板PCB板自己设计制成。这一步在PCB板制作过程中是很重要的，直接影响到板的大小、布线的难易及板的大小与美观等。在ALTIUMDESIGNER中默认的很多元件封装可能会与采购的元件封装不符，或大或小或引脚顺序和数目不对，因此首先就需要对封装不符的元件进行大小和引脚距离的测量，然后自制封装，载入元件库，在原理图中替代默认封装。在原理图中将元件封装修改完成后，将所有元件封装导入PCB图中进行元件位置的大致摆放，摆放时，尽量将各模块的元件放置在一起，便于布线与电路的检测；元件也尽量放置紧凑，可避免线路过长和缩小电路板。当然，元件摆好后不是就不能动了，在布线时，根据需要可进行适当的调整，尽量使元件摆放整齐，布线方便、美观。52电路板的调试PCB布线是制板过程中最难花费时间最多的一步。采集板PCB板和继电器控制板PCB板的制作采用的是双面板面板，由于线路比较多，加上制版工艺的限制，采用自动布线功能难以完成本控制器合理的布线工作，因此采用了手工布线。手工布线过程中，在布线之前先要设置好布线的层面和部分布线规则。采集板PCB板，线宽设置为04MM，线与线之间的距离设置为08MM。继电器板PCB板，线宽设置为04MM,线与线之间的距离设置为03MM。制作好电路板之后需要进行硬件电路的测试。线路检测根据电路图用万用表检测PCB板线路是否有短路和断路现象。焊接好元件后，根据电路图检查有极性元件是否反接，元件参数是否合适，再检测元件引脚与对应的线路是否接通，防止虚焊。将电源电路接通，用万用表测量各输出电压值是否正常。确保PCB板上线路连接正常后，开启自锁开关将板上电源接通，再检测各电源接口电压是否正常，看各元件能否正常工作如有无发烫现象，过一段时间再检测，确定硬件控制器的稳定性。装上单片机，再测量其电压输入口40引脚VCC电压（5V）、31引脚EA/VPP引脚电压（5V）、晶振两引脚与地之间的电压（22V左右）和降压引脚之间的电压（33V左右）；说明单片机能正常工作。53软件调试硬件调试成功之后，依次对液晶显示程序，NRF24L0无线模块对采集量的传输程序，串口程序等进行调试。54软硬件结合调试硬件调试和软件调试成功之后，将各部分程序进行揉合处理，分别写入相应的单片机，看看整个系统能否正常按预期目标工作。如果不能，还要从硬件和软件部分找出相应的原因，并依次解决问题。6总结通过一段时间地全心投入和辛苦努力，模拟无线系统完成了最终的调试工作，实现了设计要求的功能。本文设计实现通过无线采集温湿度数据发送到无线接收端，通过LCD显示，继电器控制的的思路。在整个制作过程中，遇到过一些困难，首先在硬件设计上，由于开始对NRF905无线模块不熟悉加之其程序量较多，通过我多方面的查找资料，并不断的向刘老师和同学请教，结合网络资源，最终找出比较完善的方案，在理论上能够实现功能要求。经过学习，我积累了很多的关于无线传输的经验，并且知道了在合理布线，PCB板制图，检查装配无误的情况下，如果还出现电路无输出的情况，那么可以肯定是原理图错误，这时就要回到原理图进行检查。总体的检查顺序应该是原理图、PCB图、装配情况、焊接工艺。从整体来说这是一个复杂，繁琐的过程。但是经过这次设计也使我深深的认识到一片耕耘，一片收获参考文献1李朝青单片机原理及接口技术M北京北京航空航天大学出版社，20052谭浩强C语言设计M北京清华大学出版社，20053宫俊卿,彭文标,赵亮方,操金点单工无线呼叫及数据传输系统的设计与实现J安防科技,2008,024黄贤武，郑筱霞，传感器原理及其应用成都电子科技大学出版社200275汤青波,朱文虎,周荣玮单工无线呼叫系统J江西理工大学学报,2007,016张超,吴占江,邓亮辉无线呼叫系统的设计J绍兴文理学院学报自然科学版,2006,027吴文佳PT2262/PT2272编解码IC在无线智能报警系统中的应用J世界电子元器件,2004,128聂光义点对多点的多任务无线通信J单片机与嵌入式系统应用,2003,039徐丽香,陈榕福,吴忠仁,蔡志泉基于单片机的多路双工无线呼叫系统微计算机信息,2007,1410赵负国现代传感器集成电路M北京人民邮电出版社，200111吴文南,胡爱群,宋宇波短距离无线语音和数据传输模块的设计与实现J现代电子技术,2007,0512汤荣生LCD显示点阵字库的提取J苏州大学学报（自然科学，2002445483宏晶科技STC单片机用户参考资料中文版HTTP/WWWMCUMEMORYCOM/DATASHEET/STC/STCADPDF/STC89C51RCRD_GUIDECHINESEPDF，2007110714SIEMENSTC35ITERMINALEB/OLHTTP/WWWWLTNETCN/INDEX0/TC35I/PDF/TC35I_ATC_V0301PDF15王瑟,刘超基于802154协议与嵌入式系统的无线传感器网络应用开发J微计算机信息,2006,22203133致谢词在这次设计中，刘亚军老师在整体方案选择、从理论指导到实际操作为我作出了认真的分析和耐心的讲解，无论是在物质上和精神上都给予我大力的支持，使我能在比较宽松的环境下安心的做设计。整体方案确定以后，在细节问题上刘老师也给予了精心的指导和耐心的鼓励。这样才使我的毕业设计能够顺利进行下去，刘老师平易近人、思路开阔、思维周密、治学严谨，在繁忙的教学过程中还抽出时间给我们辅导，尽力解决我们在设计过程中遇到的各种问题，在定稿之际，对刘老师表示特别感谢。在此次毕业设计过程中困难重重，曾几度相当郁闷，不知到如何才好，但是在同学们的鼓励、帮助之下，毕业设计才有了比较好的进展，特别是室友文俊提出的宝贵建议使硬件电路设计趋于完善。在此向他表示感谢最后，再次向各位领导、各位老师、各位同学致以衷心的感谢独撰声明我声明，本论文（设计）是由本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文（设计）时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。姓名2012年5月23日翻译资料随着现代社会对温度，湿度的要求日益重视。如何能够有效地采集温湿度，并加以监视控制就显得非常必要啦。传统的温湿度采集方法已不适用，新技术和新业务的开发和应用就已提到十分重要的位置。如何充分利用现有有限的资源，发挥优势，开展多种增值业务，越来越为人们所重视。而传感器在环境数据采集方面更加扮演着重要的角色，传感器可以说是环境数据采集的核心内容，没有传感器的参与，就无所谓数据采集。当今社会中，环境数据采集在现代工业和人们的日常生活中都有重要的意义，它作为科学技术发展的一个综合性的结果，在越来越多的领域扮演着重要的角色，例如刚刚兴起的物联网概念，它就是利用传感器进行数据采集来得到物体的参数，再加上无线技术，便可以将很多的物体信息连接成一个网络。数据采集的多样化，方便化和精度化是人们一直以来努力思考探索的方向。温湿度传感器的应用便是在这种情况下应运而生。农业大棚生产、仓储管理、气象预测、生活起居及科学研究中对温度，湿度的要求显得非常的重要。然而有线的连接往往具有严重的局限性，不能有效地发挥工作能力。NRF905无线收发模块体积小、精度高、工作稳定、抗干扰性强、通信稳定。特别适用于需频繁传送小流量数据的应用，如仓库管理、安全、数据采集、环境监测等场合，经济实用，减少了有线数据传输方式在场合上的限制。本文就是采用温度，湿度传感器来采集环境温湿度，经过无线传输，LCD显示，来方便人们很好的调节温湿度。本设计通过数据采集的采集环境中的温度和湿度。将数据处理后再通过无线采集模块将两种参数数据传输至无线接受模块。让我们了解环境中的温湿度情况。为了达到上述功能，主要设计的硬件模块有单片机控制最小系统（STC89C52单片机）、模数转换模块（ADC0809）、温度传感器模块DS18B20、湿度传感器模块（HR31）、无线传输接收模块NRF905、LCD12864液晶显示模块、控制模块等等。论文由无线数据采集端系统的功能设计、无线数据数据接收端的功能设计、软件的设计和开发等部分组成。论文第一部分首先简单介绍了STC89C52单片机的特点及功能应用；论文第二部分重点介绍了无线模块的性能特点和调试应用环境，结合单片机，对无线采集监控系统进行了整体的功能设计，从而不仅确定了系统的原理图，而且明确了系统的软件功能模块；论文第三部分依据无线采集监控系统数据采集接收端的功能，对单片机系统进行了电路原理图的设计；论文第四部分根据无线采集接收系统的功能设计，来设计软件的流程框图，监控终端使用C语言编程。采用软件进行了软件仿真，并利用爱思仿真器进行了仿真测试，完成论文预期达到的目的。基于这种模块，以NRF905作为无线传输模块，可以开发出多种前景极其乐观的各类应用，如机房监控、仓库管理、基于单片机业务的无线监控系统的开发设计和远程维护系统的应用。该论文研究如何利用无线模块结合单片机系统，将无线业务与显示控制结合起来，弥补了传统有线系统的不足，而且可广泛用于机房重地、图书馆、办公室防盗、仓库环境控制系统中，方便快捷的。WITHTHEMODERNSOCIETYOFTEMPERATURE,HUMIDITYOFTHEINCREASINGLYATTENTIONHOWTOEFFECTIVELYCOLLECTTEMPERATUREANDHUMIDITY,ANDMONITORINGANDCONTROLISVERYNECESSARYTHETRADITIONALTEMPERATUREANDHUMIDITYACQUISITIONMETHODSARENOTSUITABLE,NEWTECHNOLOGYANDNEWBUSINESSDEVELOPMENTANDAPPLICATIONHASBEENMENTIONEDINAVERYIMPORTANTPOSITIONHOWTOMAKEFULLUSEOFTHELIMITEDRESOURCESAVAILABLE,PLAYADVANTAGE,CARRYOUTAVARIETYOFVALUEADDEDBUSINESS,MOREANDMOREPEOPLEAREPAYINGATTENTIONTOWHILETHESENSORINENVIRONMENTALDATAACQUISITIONMOREPLAYSANIMPORTANTROLE,THESENSORCANBESAIDTOBETHECORECONTENTOFENVIRONMENTALDATACOLLECTION,NOSENSORSINVOLVED,THEREISNODATAACQUISITIONINTODAYSSOCIETY,ENVIRONMENTALDATAACQUISITIONINMODERNINDUSTRYANDPEOPLESDAILYLIFEAREIMPORTANTTOTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,ITISACOMPREHENSIVERESULT,INMOREANDMOREFIELDSPLAYANIMPORTANTROLE,SUCHASTHEEMERGINGCONCEPTOFNETWORKING,ITISTHEUSEOFSENSORDATACOLLECTIONOBJECTPARAMETERS,COUPLEDWITHWIRELESSTECHNOLOGY,ITCANBEALOTOFINFORMATIONOFTHEOBJECTSARECONNECTEDINTOANETWORKDATAACQUISITIONOFDIVERSIFICATION,THECONVENIENCEANDACCURACYISALWAYSTHINKINGHARDEXPLORATIONDIRECTIONTEMPERATUREANDHUMIDITYSENSORAPPLICATIONISINSUCHCASESEMERGEASTHETIMESREQUIREAGRICULTURALGREENHOUSEPRODUCTION,STORAGEMANAGEMENT,WEATHERFORECAST,DAILYLIFEANDSCIENTIFICRESEARCHONTEMPERATURE,HUMIDITYREQUIREMENTISVERYIMPORTANTHOWEVER,CABLECONNECTIONOFTENHASSERIOUSLIMITATIONS,CANNOTEFFECTIVELYPLAYTHEWORKABILITYNRF905WIRELESSTRANSCEIVERMODULEHASTHEADVANTAGESOFSMALLVOLUME,HIGHPRECISION,STABLEOPERATION,STRONGANTIINTERFERENCE,STABLETRANSMISSIONESPECIALLYSUITABLEFORFREQUENTSMALLFLOWDATATRANSFERAPPLICATIONS,SUCHASWAREHOUSEMANAGEMENT,SECURITY,DATAACQUISITION,ENVIRONMENTALMONITORINGANDSOON,ECONOMYANDUTILITY,REDUCINGTHECABLEDATATRANSMISSIONONOCCASIONLIMITTHISPAPERISTHEUSEOFTEMPERATURE,HUMIDITYSENSORSTOCOLLECTTHETEMPERATUREANDHUMIDITYOFENVIRONMENT,THROUGHWIRELESSTRANSMISSION,LCDDISPLAY,TOFACILITATETHEPEOPLEGOODREGULATINGTEMPERATUREANDHUMIDITYTHROUGHTHEDESIGNOFDATAACQUISITIONACQUISITIONOFENVIRONMENTALTEMPERATUREANDHUMIDITYAFTERDATAPROCESSINGBYWIRELESSACQUISITIONMODULETWOPARAMETERDATAISTRANSMITTEDTOAWIRELESSRECEIVINGMODULELETUSKNOWTHEENVIRONMENTTEMPERATUREANDHUMIDITYCO