基于51单片机的环境参数检测器的设计与实现

1、    基于51单片机的环境参数检测器的设计与实现    史东升 宗容摘要：现在很多学科都对环境参数有特殊要求，比如在农业，制造业，汽车电子，生物技术等方，甚至在居家生活环境中都需要检测数据的环境参数。本设计为基于stc89c52单片机的环境参数检测器开发，接收端包括显示、按键、指示灯、无线通信、报警模块、主控制器。发送端包括土壤湿度检测、温湿度检测、光照检测、无线通信、显示模块。接收端和发送端的显示模块、无线模块、主控制器方案一致。发送端检测土壤湿度、温湿度、光照数据，将数据发送到接收端，接收端收到数据后，判断数据是否异常，控制指示灯和报警电路，接收端

2、可以通过按键设置系统数据的报警值，后用usb串口采集，在pc端显示。关键词：环境参数检测器设计；51单片机；参数控制1 引言在二十一世纪的今天，环境数据被人们广泛应用，由其在农业领域。在农业中作物生长环境的好坏决定着作物的生长，所以对于土壤以及周围环境的检测有着重要意义。干湿球湿度计早在18世纪就被发明用来检测空气湿度，但是，但干湿球温度计的准确度取决于干湿球的两个温度计的准确度，且干湿球湿度计的准确度只有5%一7%rh，而电子式湿度传感器近年来，国内外在温湿度传感器研发领域取得了巨大进步。温湿度传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展1。虽然电子式温湿度计，电子式照

3、度计已成市场主流，但由于其内部的传感器不同，其价格，性能参差不其，价格总地偏高且只检测一或二个参数，极少有商家把这四个参数同时检测，本设计以单片机为控制核心，不但降低了产品价格，体格，还减少了检测时间，人工费用，可以说是一举四得，所以本检测器的设计与实现是十分有用的。2.系统的设计与实现2.1系统方案设计分为接收端、发送端。接收端包括显示、按键、指示灯、无线接收、报警模块、主控制器。发送端包括土壤湿度检测、温湿度检测、光照检测、无线发送、显示模块。接收端和发送端的显示模块、无线模块、主控制器方案一致。发送端检测土壤湿度、温湿度、光照数据，将数据发送到接收端，接收端收到数据后，判断数据是否异常，

4、控制指示灯和报警电路，接收端可以通过按键设置检测数据的报警值。2.2 接收端（发送端）主控制器方案单片机是系统设计中最为重要的方案之一，所以系统使用stc89c52处理器。这款mcu设计了高集成化的存储时间很长的单片机设计方式去制造，此处理器可以使用mcs-51指令操作，并且在硬件接口上都是通用的。此mcu在功耗方面表现非常优秀，功耗很小，设计中使用的是cmos的处理器，此处理器是8bit的，mcu中具有8k比特的存储空间，此存储空间可以进行读写操作，读写次数高达上十万次，完全满足开发需要。stc家族的mcu在工厂制造出厂会对其进行加密设计，外接的任何技术手法都不会对stc家族的mcu完成解密

5、工作，此处理器的运行速度非常快，处理器的最高速度能够上升到420兆赫兹，处理器在很多复杂环境下都可以正常运行，稳定性非常优秀，最为需要关注的一点是，该处理器的成本可观，价格很低，在电子市场中随处可见2。2.3 接收端（发送端）显示方案选用液晶lcd1602显示系统数据。液晶显示原理是以点阵设计的，通过点亮每一个点阵组成要显示的字符，为了方便使用，液晶都有自己的显示数据库，在软件上可以通过显示函数直接进行控制，有了显示数据库就方便很多了，液晶显示数据的范围很宽，可以显示很多字符串数据，液晶显示背光还调节，显示上更加美观。2.4 接收端（发送端）无线方案无线传输方案选择nrf24l01。此无线传输

6、模块需要通过单片机的串口进行数据传输，开发简单。可以实现无线数据交互传输方案，在电子产品、汽车行业、电子农业等行业对于无线功能的使用有很多。此款产品就是一种具有无线传输功能的设计，此产品更改更新换代，已经越来越强大，运行非常稳定，无线传输距离很远，功耗小，消费成本低，在奥卡福设计上也很简单，生活中很多设计中都有无线传输功能的身影。2.5 接收端（发送端）无线方案系统需要进行报警设计，蜂鸣器可以发出响亮的蜂鸣声，所以选择蜂鸣器。系统在需要进行报警的时候，可以控制蜂鸣器蜂鸣。蜂鸣器的声调也可以进行控制，通过软件代码既可以完成。2.6发送端温湿度检测方案温湿度采集选用dht11進行采集，此产品内部具

7、有自动校准的功能。产品的采集方法就是数字式采集设计，此采集方案执行可靠、采集的数据精度高，而且产品的寿命长。产品带有电阻式实物采集技术，这种技术在和处理器进行结合设计时非常简单、方便。产品在使用前一定要在规定的环境中进行校准，这样才可以使用。此产品通过一条数据线就可以完成采集数据的传输，产品集成度很高，设计非常小巧3。2.7发送端光照检测方案光照检测方案选用tsl2561，此产品可以将光照数据转换为电信号，产品设计的通信接口是iic，内部都设计有一个光敏二极管以及一个带有cmos电路的光敏二极管，此集成电路可以给出20位宽的光响应的功能。数字信号就可以直接输入到处理器，处理器对其进行计算处理，

8、获得光照数据，对光照完成采集，得到最终的光强数据。2.8发送端土壤湿度检测方案选择土壤湿度检测器件，由于土壤湿度检测的器件输出的数据是模拟信号，单片机不能直接识别模拟信号，因此必须通过模数转换。模数转换模块选用的是adc0832，此产品的使用率非常高。土壤传感器检测到的数据是模拟数据，必须利用adc0832转换为数字量后，单片机才能进行处理。利用adc0832处理后就能够获取到所有湿度情况下的数据。2.9 系统实现此项目所有软件设计主要涵盖：系统通过无线模块发送土壤湿度、温湿度、光照强度数据，将所有数据显示在液晶屏上。stc处理器的开发工具是keil，通过keil进行软件代码编写，并进行编译，

9、生成hex文件，hex文件是最终处理器需要的文件，将此文件烧录到处理器中，处理器就会按照软件运行起来。keil还可以进行在线仿真，对代码进行逻辑性的验证，在烧录到处理器前进行初步的验证。在进行单片机系统开发的时候必然涉及到相关的硬件和软件，我们可以通过keiluvision工具来对其进行调试。通过其所提供的工具来进行编码、翻译、编写以及调试等，最终完成对整个系统的调试。3总结与展望本文设计的环境参数检测器系统基本上实现了需求的功能。整个方案设计中，需要了解系统的功能需要，对于方案的选择要从器件的利用率、器件成本、应用场合等方面考虑，选择合适的，不是选择高端的。硬件电路设计中，电路一定要进行多次验证，只有硬件电路设计正确，才不会影响到后续软件程序的编写，电路的设计布局要结合实际使用情况，方便安装、方便调试等方面进行设计，器件布局要考虑离本功能越近越好，便于信号接收，信号处理。综上所述，本文设计的系统具有成本低，使用效果较好的优势，但存在着精度方面欠缺的问题，这在后续的工作中