毕业设计（论文）红外报警监控系统温湿度监测.doc

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1、 华南农业大学珠江学院 毕业论文 题目 红外报警监控系统 温湿度监测 作者： 指导老师： 系：2008 年级专业：电子信息工程 提交日期: 答辩日期： 答辩委员会主席(签名）： 评阅人（签名）: 年 月 日 （一） 摘 要随着社会的发展，科学技术的进步和安全防范意识的增强，人们越来越注重自身所处的环境是否安全。当家中无人或者仅有老人孩子在家时，必须考虑家庭成员生命和财产的绝对安全。目前，许多住宅小区的安防主要依靠安装防盗窗、防盗门以及人工防范。这样不仅有碍美观，不符合防火的要求，而且不能有效地防止坏人的侵入。本课题研究红外报警监控系统，它集红外报警、温湿度测量显示、实时时钟为一体，简单实用，抗

2、干扰能力强、灵敏度高、安全可靠，具有较高的应用价值。本系统采用单片机STC89C51，温湿度测量采用全数字型温湿度传感器DHT11，温度测量范围0-50，湿度测量范围20%RH90%RH，可以满足一般需要。若要求更宽测量范围，只需更换温湿度传感器型号，硬件电路及软件程序全兼容。采用DS1302做实时时钟电路，DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息。每月的天数和闰年的天数可自动调整。时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。显示部

3、分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，显示容量16x2个字节，工作电压5.0v。重点对硬件、软件的组成进行了分项、模块化设计。对各部分的电路一 一进行了介绍，最终实现了该系统的硬件设计，绘制了电路原理图。在软件方面完成了各功能模块的流程图，并根据设计要求对需要实现的功能经过反复的模拟运行、调试、修改、简化、最后得出一套完整的 软件系统。关键字：温湿度传感器 DS1302时钟芯片 SMC 1602液晶屏 STC89C51 （二）目 录（三）元件清单 红外报警监控系统(3005)元器件清单元件名封装标称值说明数量C1直插10uF/16V电解电容1C2C3直插20pF2C4直插0.1uF1C5直

4、插22uF/16V电解电容1D1直插1N41481R1,R3-R4,R9-R13直插1k8R2,R5-R6,R8,R14-R17直插10k8R7直插5k1B1直插蜂鸣器1V1直插8550三极管1L1直插绿色发光管1L3直插红色发光管1L4直插红色发光管1L5直插红色发光管1Y1直插11.0572M晶振1Y2直插32.768k晶振1K1直插自锁按钮电源按钮1K2直插微动开关按键1K3直插微动开关按键1K4直插微动开关按键1K5直插微动开关按键1U1直插STC89C52单片机1U2DIP8DYP-ME003红外传感器1U3DIP824C01EEPROM1U4直插DHT11传感器1U5DIP8DS1

5、302时钟芯片1液晶屏LCD1602绿屏1纽扣电池CR23023V1纽扣电池座1USB插座4脚插针1单片机插座DIP401LCD排针SIP161LCD转接插座16脚插针1USB下载线1连接导线1电路板1 （四）正文1、前言1.1、设计的背景在日常生活和生产中，我们经常要测量环境的温湿度，传统的测量方式采用水银温度计和干湿球湿度计查算法，存在着误差大，操作使用不便等问题，采用工业级测量仪表价格昂贵。1.2、设计的意义采用STC89C51和DHT11等构成的LCD数字式温湿度测量精度好可以且价格便宜。2、 设计的基础依据 1.熟悉电路的工作原理； 2.掌握该电路中的元器件的识别方法； 3.掌握电路

6、的调试方法； 4.熟练电路简单的故障分析方法； 5.论文符合其格式、字数的基本要求，内容要求充实、作图严谨规范等。3、 文献综述 1.新型单总线数字温湿度传感器DHT11具有体积小巧、接口简单、响应速度快、性价比高等特点。文章简要介绍了单总线概念,阐述了DHT11的基本原理和控制使用方法,以及其在仓库温湿度测控系统中的应用。DHT11的诸多优点,使其在自动控制和家电消费品领域中拥有较高的应用价值。 2.基于温室和养殖孵化等场所需要及时监测环境温湿度的需求,设计了一种低成本、低功耗的无线温湿度传感器网络节点。主要介绍了节点的软硬件设计,详细阐述了DHT11温湿度传感器的时序。传感器节点的设计以超

7、低功耗MSP430F122单片机为核心,配以DHT11和无线RF收发芯片NRF401实现了节点有效的数据采集和可靠的数据传输。节点具有功耗低、成本低、体积小、集成度高、工作稳定等优点。 3.以单片机为控制核心,采用DHT11温湿度传感器,12864LCD显示模块,实现了实验室多点温湿度参数的实时采集、显示和超限报警功能。系统的优点为单总线串口通信,使系统结构简化,节约了单片机资源,易于系统的功能扩展。 4.环境温湿度对蚕的生长有着极大的影响,而目前市场上的温湿度控制产品价格过高,不适应于中小型农村蚕农的需求,大部分农村蚕农还在使用原始的温湿度调节方法。介绍了一种基于DHT11数字温湿度传感器和

8、AT89C51单片机的低成本蚕室温湿度自动控制系统,以为蚕农养蚕提供便利。4、 总体方案的确定1. 利用单片机芯片89C52及DHT11温湿度传感器完成温湿度的测量，不间断测量当前温度和湿度数据，并在液晶屏上实时显示。2.具备不间断时钟电路，当前时间在液晶屏显示。时钟电路具有后备电池，系统掉电后始终依然运行，再次上电显示当前时间，无须重新调时。 3.四键键盘可以调校时钟初始值，具体方法是连续按设置键直至“年”、“月”、“日”、“时”、“分”、“秒”相应的位置闪烁，再通过Up键和Down键调整数值，调整完毕继续按设置键进入正常状态。5、 硬件设计 本研究设计的温湿度控制器框图如图1所示。图1红外

9、报警监控系统方框图图中STC89C52单片机随时监控DYP-ME003红外人体传感器送来的报警信号。当报警功能打开并且传感器检测到有人侵入时，单片机通过声（蜂鸣器）光（LED发光管）报警，同时将入侵时间记录在外部存储芯片AT24C04中。系统还可以即时显示当前环境温湿度值。单片机每2秒钟从DHT11温湿度传感器中读入温度和湿度，在液晶屏上即时显示。系统通过DS1302时钟电路获得并显示当前时间。该时间初始值可以通过设置键、上调键和下调键设定，由于具有后备电池，主控系统断电后时钟仍然继续运行。系统通过四键键盘切换开、关报警状态，设定时钟初始值，查询报警时间等。系统各单元电路介绍如下。5.1、单片

10、机电路本设计选用宏晶公司高性能单片机STC89C52采用主控芯片，其管脚如图2所示。图2 STC89C52单片机管脚图该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。由STC89C52组成的单片机系统原理图如图2所示。图3 单片机系统电路图中ALERT引脚输入DYP-ME003红外人体传感器信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示没有检测到人。DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚。2402_SCL和2402_SDA为外存芯片AT24C04通信引脚，该芯片为IIC接口芯片，通过时钟线和数据线二线接口通信。K1、K2、K3、K4为四只按键，

11、分别为设置键、上调键、下调键和查询键。L2为报警LED发光管。P0.0P0.7为LCD数据线，P2.5P2.7为LCD控制线。系统采用11.0572MHz外部晶振电路。5.2、红外热释电报警传感器电路图4 DYP-ME003红外人体传感器电路传感器使用DYP-ME003红外人体传感器，图中ALERT引脚输出信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示无人入侵。R17电阻为下拉电阻，防止管脚误报。5.3、温湿度传感器器及检测电路图5 DHT11温湿度传感器外型及管脚DHT11温湿度传感器外型及管脚如图5所示。其中电源引脚的供电电压为 3.5-5.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状

12、态在此期间不要发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。 DHT11典型应用电路如图5所示，其连接电路简单，只需要占用控制器一个I/O口即可完成上下位的连接。建议连接线长度短于20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6 DHT11典型应用电路DHT11数字湿温度传感器采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输。其数据包由5Byte（40Bit）组成。一次通讯时间最大3ms,数据分小数部分和整数部分。 一次完整的数据传输为40bit，高位先出。 数据格式如表2：表1 DHT11数据格式5.4、DS1302实

13、时时钟电路DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息。每月的天数和闰年的天数可自动调整。时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。其芯片管脚如图7所示。 图7 DS1302管脚图DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口：线1-RES复位，2-I/O数据线和3-SCLK串行时钟。时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信，DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率

14、小于1mW。DS1302是由DS1202改进而来，增加了以下的特性，双电源管脚用于主电源和备份电源，供应Vcc1为可编程涓流充电电源，附加七个字节存储器。它广泛应用于电话、传真、便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等。l 实时时钟具有能计算2100 年之前的秒分时日日期星期月年的能力还有闰年调整的能力;l 31*8位暂存数据存储RAM；l 串行I/O 口方式使得管脚数量最少；l 宽范围工作电压2.0-5.5V；l 工作电流：2.0V 时,小于300nA；l 读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方式：单字节传送和多字节传送字符组方式；l 8 脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装，根据表面装配；l 简

15、单3线接口；l 与TTL兼容，Vcc=5V；l 可选工业级温度范围-40-+85；l 与DS1202 兼容；l 双电源管用于主电源和备份电源供应，备份电源管脚可由电池或大容量电容输入；l 附加的7字节暂存存储器。DS1302与单片机系统连接电路如图8所示。图8 DS1302电路连接图如图8所示，DS1302的SCLK、I/O和RST三个引脚通过上拉电阻连接单片机的P1.4、P1.5和P1.6。5.5、LCD显示电路显示部分采用SMC 1602液晶屏进行数据显示，其主要技术参数为：表2 液晶屏技术指标接口信号说明如表3所示。表3 液晶屏接口信号说明与单片机接口电路如图9所示。其中P0.0P0.7

16、接LCD数据线，P2.5P2.7接LCD控制线。图9 LCD与单片机接口电路5.6、EEPROM存储器电路红外报警监控系统的报警时间存储在EEPROM芯片AT24C04中，并可以通过查询按键查看。AT24C04是IIC芯片，其管脚连接如图10所示，与单片机连接电路。如图11所示 图10 AT24C04管脚图 图11 与单片机连接图5.7、键盘电路本设计采用四键键盘，电路如图12所示。图12 四键键盘电路 按键直接接单片机P3.2P3.5，程序采用查询方式获取按键状态。5.8、供电及程序下载电路本设计采用USB接口供电，电源电压5V。同时，USB接口通过内含PL2303芯片的转换电路对单片机进行

17、程序编写。其电路原理如图13所示。图13 供电及程序下载电路 6、 软件设计 6.1、软件流程图本设计软件主程序流程图如图14所示。图14 软件流程图6.2、主程序下面介绍main.c主程序编写，其他程序略。(1) 头文件和一些宏定义#include #include #include 1602.h#include dht.h#include 2402.h#include DS1302.h(2) 管脚定义sbit Led_Alert=P36;/报警灯sbit In_Alert=P21; /报警信号输入sbit Beep=P20; /蜂鸣器sbit Key_Up = P32;sbit Key_D

18、own = P35;sbit Key_Set = P33;sbit Key_Review = P34;(3) 常量、变量定义和函数声明/定义标识volatile bit FlagStartRH = 0; /开始温湿度转换标志volatile bit FlagKeyPress = 0; /有键按下标志volatile bit FlagAlert = 0; /报警状态标志volatile bit FlagReview = 0; /查询标志/定义温湿度传感器用外部变量extern U8 U8FLAG,k;extern U8 U8count,U8temp;extern U8 U8T_data_H,U8

19、T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;extern U8 U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;extern U8 U8comdata;extern U8 count, count_r;/温湿度传感器用变量U16 temp;S16 temperature, humidity;U16 RHCounter;/按键响应用变量U8 keyvalue, keyUp, keyDown, keySet, keyReview;U8

20、FlagSet; /DS1302时钟用变量SYSTEMTIME CurrentTime;uchar year, month, day, hour, minute, second;/报警及存储用变量/char * pSave;/字符串显示用变量uchar str16 = 000000;uchar AlertDate9=00-00-00, AlertTime9=00:00:00;uchar hide;/函数声明void int2str(int x, char* str);void Delay1ms(unsigned int count);void Data_Init();void Timer0_I

21、nit();void Timer0_ISR () ;void SaveAlert();void LoadAlert();void KeyProcess(uint num);(4) 各子程序/整型转字符串的函数，转换范围0-65536void int2str(int x, char* str) int i=1; int tmp=10; while(x/tmp!=0) i+; tmp*=10; tmp=x; stri=0; while(i1) str-i=0+(tmp%10); tmp/=10; str0=tmp+0; void Delay1ms(unsigned int count)unsign

22、ed int i,j;for(i=0;icount;i+)for(j=0;j= 450) FlagStartRH = 1; RHCounter = 0; /设定闪烁标志 if (hide = 1) hide = 0; else hide = 1; /存入报警日期时间void SaveAlert() wrteeprom(0, year); DELAY(1500); wrteeprom(1, month); DELAY(1500); wrteeprom(2, day); DELAY(1500); wrteeprom(3, hour); DELAY(1500); wrteeprom(4, minut

23、e); DELAY(1500); wrteeprom(5, second); DELAY(1500);/载入报警日期时间void LoadAlert() uchar value; value = rdeeprom(0); AlertDate0=value/10+48; AlertDate1=value%10+48; value = rdeeprom(1); AlertDate3=value/10+48; AlertDate4=value%10+48; value = rdeeprom(2); AlertDate6=value/10+48; AlertDate7=value%10+48; val

24、ue = rdeeprom(3); AlertTime0=value/10+48; AlertTime1=value%10+48; value = rdeeprom(4); AlertTime3=value/10+48; AlertTime4=value%10+48; value = rdeeprom(5); AlertTime6=value/10+48; AlertTime7=value%10+48;void KeyProcess(uint num) switch (num) case 1: /Up键被按下 switch (FlagSet) case 0:case 1: break;case

25、 2: /年 if (year99)year+; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_YEAR,year); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 3: /月 if (month12) month+; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_MONTH,month); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 4: /日 if (day31) day+; Write1302(0x8e,0x00);

26、 /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_DAY,day); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 5: /时 if (hour23) hour+; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_HOUR,hour); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 6: /分 if (minute60) minute+; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_MINUTE,minute); W

27、rite1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 7: /秒 if (second0)year-; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_YEAR,year); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 3: /月 if (month0) month-; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_MONTH,month); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 4: /日 i

28、f (day0) day-; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_DAY,day); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 5: /时 if (hour0) hour-; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_HOUR,hour); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 6: /分 if (minute0) minute-; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS130

29、2_SetTime(DS1302_MINUTE,minute); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break;case 7: /秒 if (second0) second-; Write1302(0x8e,0x00); /写入允许 DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,second); Write1302(0x8e,0x80); /禁止写入 break; break; case 3: /Set键被按下。FlagSet 0-报警；1-关报警；2-设置年；3-月；4-日；5-时；6-分；7-秒 if (FlagReview=0) /只有不查询时才能设定

30、FlagSet +;if (FlagSet=1) L1602_string(2,10,A);else L1602_string(2,10, ); if (FlagSet=8) FlagSet = 0; break; case 4: /Review键被按下 if (FlagReview = 0) FlagReview = 1; LoadAlert();L1602_string(1,1, );L1602_string(2,1, ); L1602_string(1,1,AlertDate);L1602_string(1,9, Alert );L1602_string(2,1,AlertTime);L

31、1602_string(2,9, ); else FlagReview = 0; break; default: break; /* 名称 : Main()* 功能 : 主函数*/void main() U16 i, j, testnum; EA = 0;Timer0_Init(); /定时器0初始化 Data_Init();Initial_DS1302();EA = 1;L1602_init();L1602_string(1,1, Welcome to My );L1602_string(2,1,Infrared Monitor);/延时for (i=0;i1000;i+) for (j=0

32、;j1000;j+) ; /清屏L1602_string(1,1, T C);L1602_string(2,1, H %); while(1) /查询报警信号 /FlagSet=0为报警状态， /FlagSet=1为关报警状态， /FlagSet=2,3,4,5,6,7依次为设置年，月，日，时，分，秒状态 if (FlagSet=1)&(In_Alert=0) /首次触发报警则存入报警时间 SaveAlert(); FlagAlert=1; Beep=0;Led_Alert = 0; else /报警未打开或者无警可报 FlagAlert=0; Beep=1;Led_Alert = 1; if

33、 (FlagStartRH = 1) /温湿度转换标志检查 TR0 = 0; testnum = RH(); FlagStartRH = 0; TR0 = 1; /读出温湿度，只取整数部分 humidity = U8RH_data_H; temperature = U8T_data_H; /读出日期时间值 DS1302_GetTime(&CurrentTime); year = CurrentTime.Year; month = CurrentTime.Month; day = CurrentTime.Day; hour = CurrentTime.Hour; minute = Current

34、Time.Minute; second = CurrentTime.Second; DateToStr(&CurrentTime); TimeToStr(&CurrentTime); /如果不处于查询状态则显示当前日期时间温度湿度 if (FlagReview=0) /清屏 L1602_string(1,1, T C);L1602_string(2,1, );L1602_string(2,12,H %);/显示温湿度 if (temperature0) L1602_string(2,7,-); temperature = abs(temperature); int2str(temperature,str1); L1602_string(1,14,str1); int2str(humidity,str1); L1602_string(2,14,str1); L1602_string(1,1,CurrentTime.DateString); L1602_string(2,1,CurrentTime.TimeString); /产生时间设定时的闪烁效果，只在未查询且闪烁标志置位时运行 if (hide=1) switch (FlagSet) case 0: