基于51單片機(jī)的智能加濕器控制proteus仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

仿真圖proteus 7.8

程序編譯器：keil 4/keil 5

編程語(yǔ)言：C語(yǔ)言

設(shè)計(jì)編號(hào)C0043

主要功能：

本設(shè)計(jì)由STC89C52單片機(jī)+溫濕度傳感器電路+按鍵電路+液位傳感器電路+液晶1602顯示電路+LED指示燈電路+蜂鳴器報(bào)警電路+電源電路組成。

1、液晶實(shí)時(shí)顯示濕度值（濕度范圍10%-95%）和濕度閾值。

2、有2個(gè)按鍵，可通過(guò)按鍵設(shè)置濕度閾值范圍。

3、當(dāng)濕度值小于閾值，綠燈亮，否則綠燈不亮。

4、通過(guò)液位傳感器檢測(cè)液位，液位有3種狀態(tài)：低（L）、高（H）、正常（N），并在液晶實(shí)時(shí)顯示。并用3個(gè)指示燈模擬顯示。低液位時(shí)黃燈亮，正常液位藍(lán)燈亮，高液位是紅燈亮（仿真時(shí)液位用按鍵模擬）。

5、當(dāng)液位低于低液位時(shí)，停止加濕即綠燈滅，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。否則蜂鳴器不報(bào)警。

仿真圖（提供源文件）

仿真圖講解：

單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹

單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。本文的單片機(jī)特指51單片機(jī)，具體芯片型號(hào)是STC89C52RC。需注意STC89C51,STC89C52，AT89C51,AT89C52都是51單片機(jī)的一種具體芯片型號(hào)。

最小系統(tǒng)組成：

51單片機(jī)最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)、復(fù)位電路、晶振（時(shí)鐘）電路、電源

最小系統(tǒng)用到的引腳

1、主電源引腳（2根）

VCC：電源輸入，接＋5V電源

GND：接地線

2、外接晶振引腳（2根）

XTAL1：片內(nèi)振蕩電路的輸入端

XTAL2：片內(nèi)振蕩電路的輸出端

3、控制引腳（4根）

RST/VPP：復(fù)位引腳，引腳上

復(fù)位電路

在電路圖中，電容的的大小是10uf，電阻的大小是0.56k。

在5V正常工作的51單片機(jī)中小于1.5V的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于1.5V的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)?？梢运愠鲭娙莩潆姷诫娫措妷旱?.7倍，即電容兩端電壓為3.5V、電阻兩端電壓為1.5V時(shí)，需要的時(shí)間約為T(mén)=RC=0.56K*10UF=0.056S。

也就是說(shuō)在單片機(jī)上電啟動(dòng)的0.1S內(nèi)，電容兩端的電壓從0-3.5V不斷增加，這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為從5-1.5V不斷減少（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓），所以RST引腳所接收到的電壓是5V-1.5V的過(guò)程，也就是高電平到低電平的過(guò)程。

單片機(jī)RST引腳是高電平有效，即復(fù)位；低電平無(wú)效，即單片機(jī)正常工作。所以在開(kāi)機(jī)0.056內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)RST引腳接收到了時(shí)間為0.056S左右的高電平信號(hào)，所以實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)復(fù)位。

在單片機(jī)啟動(dòng)0.056S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時(shí)候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.056S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候10K電阻兩端的電壓為3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。

晶振電路

晶振基本概念 晶振全名叫晶體振蕩器，每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，晶振是由石英晶體經(jīng)過(guò)加工并鍍上電極而做成的，主要的特性就是通電后會(huì)產(chǎn)生機(jī)械震蕩，可以給單片機(jī)提供穩(wěn)定的時(shí)鐘源，晶振提供時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。

晶振起振后， 產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)會(huì)通過(guò)XTAL1引腳， 依次經(jīng)過(guò)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生器的處理，得到機(jī)器周期信號(hào)，作為指令操作的依據(jù)。51單片機(jī)常用的晶振是12M和11.0592M。本設(shè)計(jì)使用12M晶振

LCD1602顯示

第1引腳：GND為電源地

第2引腳：VCC接5V電源正極

第3引腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。

第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。

第5引腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作，以51為例的簡(jiǎn)單原理圖低電平（0）時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。

第6引腳：E（或EN）端為使能（enable）端，高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。

第7～14引腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第15～16腳：空腳或背燈電源。第15引腳背光正極，第16引腳背光負(fù)極。

SHT11溫濕度傳感器

仿真圖中各引腳的功能如下：

其中DA-TA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線；

蜂鳴器電路

通過(guò)三極管控制，P12給高電平導(dǎo)通，蜂鳴器響。

指示燈電路

灌電流設(shè)計(jì)，單片機(jī)給低電平點(diǎn)亮LED燈。

原理圖（提供源文件，僅供參考）

程序（提供源文件源碼）

LCD1602顯示驅(qū)動(dòng)函數(shù)

/*********************************************************/
// 毫秒級(jí)的延時(shí)函數(shù)，time是要延時(shí)的毫秒數(shù)
/*********************************************************/
void DelayMs(uint time)
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<time;i++)
		for(j=0;j<112;j++);
} 


/*********************************************************/
// 1602液晶寫(xiě)命令函數(shù)，cmd就是要寫(xiě)入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{ 
	LcdRs_P = 0;
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=cmd;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;	
}


/*********************************************************/
// 1602液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)，dat就是要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
	LcdRs_P = 1; 
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=dat;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;
}


/*********************************************************/
// 1602液晶初始化函數(shù)
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
	LcdWriteCmd(0x38);        // 16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)口
	LcdWriteCmd(0x0C);        // 開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo)
	LcdWriteCmd(0x06);        // 地址加1，當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移
	LcdWriteCmd(0x01);        // 清屏
}


/*********************************************************/
// 液晶光標(biāo)定位函數(shù)
/*********************************************************/
void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
{
	// 第一行
	if(line==0)        
			LcdWriteCmd(0x80+column); 
	// 第二行
	if(line==1)        
			LcdWriteCmd(0x80+0x40+column); 
}


/*********************************************************/
// 液晶輸出字符串函數(shù)
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
	while(*str!='?') 			// 判斷是否到字符串的盡頭了
		LcdWriteData(*str++);
}


/*********************************************************/
// 液晶輸出數(shù)字
/*********************************************************/
void LcdPrintNum(uchar num)
{
	LcdWriteData(num/10+48);	// 十位
	LcdWriteData(num%10+48); 	// 個(gè)位
}

SHT11溫濕度傳感器驅(qū)動(dòng)

/*********************************************************/
// 往SHT11寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)
/*********************************************************/
char ShtWriteByte(uchar value)
{
	uchar i,error=0;
	for(i=128;i>0;i>>=1)  // 高位為1，循環(huán)右移
	{
		if (i&value) 
			Data_P=1;       	// 和要發(fā)送的數(shù)相與，結(jié)果為發(fā)送的位
		else 
			Data_P=0;
		Sck_P=1;
		_nop_();						// 延時(shí)3us
		_nop_();
		_nop_();     
		Sck_P=0;
	}
	Data_P=1;    					// 釋放數(shù)據(jù)線
	Sck_P=1;
	error=Data_P;  				// 檢查應(yīng)答信號(hào)，確認(rèn)通訊正常
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	Sck_P=0;
	Data_P=1;
	return error; 				// error=1 通訊錯(cuò)誤
}
 

/*********************************************************/
// 從SHT11讀出一個(gè)字節(jié)
/*********************************************************/
char ShtReadByte(uchar ack)
{
	unsigned char i,val=0;
	Data_P=1; 						// 釋放數(shù)據(jù)線
	for(i=0x80;i>0;i>>=1)	// 高位為1，循環(huán)右移
	{
		Sck_P=1;
		if(Data_P) 
			val=(val|i);    	// 讀一位數(shù)據(jù)線的值
		Sck_P=0;
	}
	Data_P=!ack;    			// 如果是校驗(yàn)，讀取完后結(jié)束通訊
	Sck_P=1;
	_nop_();							// 延時(shí)3us
	_nop_();
	_nop_();
	Sck_P=0;
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	Data_P=1; 						// 釋放數(shù)據(jù)線
	return val;
}


/*********************************************************/
// SHT11啟動(dòng)傳輸
/*********************************************************/
void ShtTransStart(void)
{
	Data_P=1;   
	Sck_P=0;    
	_nop_();
	Sck_P=1;
	_nop_();
	Data_P=0;
	_nop_();
	Sck_P=0;
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	Sck_P=1;
	_nop_();
	Data_P=1;
	_nop_();
	Sck_P=0;
}


/*********************************************************/
// SHT11連接復(fù)位
/*********************************************************/
void ShtConnectReset(void)
{
	unsigned char i;
	Data_P=1; 		   		//準(zhǔn)備
	Sck_P=0;              
	for(i=0;i<9;i++)  	//DATA保持高，SCK時(shí)鐘觸發(fā)9次，發(fā)送啟動(dòng)傳輸，通迅即復(fù)位
	{
		Sck_P=1;
		Sck_P=0;
	}
	ShtTransStart();   	//啟動(dòng)傳輸
}


/*********************************************************/
// SHT11溫濕度檢測(cè)
/*********************************************************/
char ShtMeasure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, uchar mode)
{
	unsigned error=0;
	unsigned int i;
	ShtTransStart();  		// 啟動(dòng)傳輸
	switch(mode)       		// 選擇發(fā)送命令
	{
		case 1 :   					// 測(cè)量溫度
			error+=ShtWriteByte(0x03); 
			break;    
		case 2 :   					// 測(cè)量濕度
			error+=ShtWriteByte(0x05); 
			break;    
		default: 
			break;
	}
	for(i=0;i<65535;i++) 
		if(Data_P==0) 
			break;  					// 等待測(cè)量結(jié)束
		if(Data_P) 
			error+=1;   			// 如果長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)線沒(méi)有拉低，說(shuō)明測(cè)量錯(cuò)誤
	*(p_value) =ShtReadByte(1);  		// 讀第一個(gè)字節(jié)，高字節(jié) (MSB)
	*(p_value+1)=ShtReadByte(1); 		// 讀第二個(gè)字節(jié)，低字節(jié) (LSB)
	*p_checksum =ShtReadByte(0);  	// read CRC校驗(yàn)碼
	return error;  									// error=1 通訊錯(cuò)誤
}


/*********************************************************/
// SHT11溫濕度值標(biāo)度變換及溫度補(bǔ)償
/*********************************************************/
void CalcSHT11(float *p_humidity ,float *p_temperature)
{
	const float C1=-4.0;	 			// 12位濕度精度 修正公式
	const float C2=+0.0405;			// 12位濕度精度 修正公式
	const float C3=-0.0000028;	// 12位濕度精度 修正公式
	const float T1=+0.01;	 			// 14位溫度精度 5V條件 修正公式
	const float T2=+0.00008;	 	// 14位溫度精度 5V條件 修正公式
	float rh=*p_humidity;	 			// rh: 12位 濕度
	float t=*p_temperature;			// t:  14位 溫度
	float rh_lin;								// rh_lin: 濕度 linear值
	float rh_true;							// rh_true: 濕度 ture值
	float t_C;	 								// t_C : 溫度 ℃
	t_C=t*0.01 - 40;	 					//補(bǔ)償溫度
	rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1;					//相對(duì)濕度非線性補(bǔ)償
	rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin;		//相對(duì)濕度對(duì)于溫度依賴(lài)性補(bǔ)償
	*p_temperature=t_C;	 				//返回溫度結(jié)果
	*p_humidity=rh_true;	 			//返回濕度結(jié)果
}


/*********************************************************/
// 溫度校正
/*********************************************************/
uchar TempCorrect(int temp)
{
	if(temp<0)	temp=0;
	if(temp>970)  temp=970;
	if(temp>235)  temp=temp+10;
	if(temp>555)  temp=temp+10;
	if(temp>875)  temp=temp+10;
	temp=(temp%1000)/10;
	return temp;	
}


/*********************************************************/
// 濕度校正
/*********************************************************/
uchar HumiCorrect(uint humi)
{
	if(humi>999)  humi=999;
	if((humi>490)&&(humi<951))  humi=humi-10;
	humi=(humi%1000)/10;
	return humi;	
}


/*********************************************************/
// 讀取SHT11的溫濕度數(shù)據(jù)
/*********************************************************/
void ReadShtData()
{
	value humi_val,temp_val;  	// 定義兩個(gè)共同體，一個(gè)用于濕度，一個(gè)用于溫度
	uchar error;  							// 用于檢驗(yàn)是否出現(xiàn)錯(cuò)誤
	uchar checksum;  						// CRC
	uint temp1,humi1;						// 臨時(shí)讀取到的溫濕度數(shù)據(jù)	

	error=0; 										//初始化error=0，即沒(méi)有錯(cuò)誤
	error+=ShtMeasure((unsigned char*)&temp_val.i,&checksum,1); 	//溫度測(cè)量
	error+=ShtMeasure((unsigned char*)&humi_val.i,&checksum,2); 	//濕度測(cè)量

	if(error!=0) 		  					//如果發(fā)生錯(cuò)誤，系統(tǒng)復(fù)位
		ShtConnectReset();  
	else
	{
		humi_val.f=(float)humi_val.i; 				//轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)
		temp_val.f=(float)temp_val.i;  				//轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)
		CalcSHT11(&humi_val.f,&temp_val.f);  	//修正相對(duì)濕度及溫度
		temp1=temp_val.f*10;
		temp=TempCorrect(temp1);
		humi1=humi_val.f*10-50;
		humi=HumiCorrect(humi1);
	}
	
}

主函數(shù)

/********************************************************
主函數(shù)
********************************************************/
void main(void)
{
	LcdInit();				   		// 液晶功能初始化

	ShtConnectReset(); 			// 啟動(dòng)連接復(fù)位

	LcdGotoXY(0,0);								// 第0行的顯示內(nèi)容
	LcdPrintStr("  my designer  ");
	LcdGotoXY(1,0);						   	// 第1行的顯示內(nèi)容
	LcdPrintStr("H:  %RH S:   ");
	LcdGotoXY(1,4);								// 溫度單位攝氏度上面的圓圈符號(hào)


	while(1)
	{
		CheckKey();	  //按鍵采集處理
		DelayMs(5);
		later++;
		if(later>=50)
		{
			ReadShtData();				// 檢測(cè)溫濕度數(shù)據(jù)
			humi = humi+2;//補(bǔ)償
	//		LcdGotoXY(1,2);	 			// 定位到要顯示溫度的地方
	//		LcdPrintNum(temp);		// 顯示溫度值
		}
	
			LcdGotoXY(1,2);			// 定位到要顯示濕度的地方
			LcdPrintNum(humi);		// 顯示濕度值
	
			LcdGotoXY(1,10);			// 定位到要顯示濕度的地方
			LcdPrintNum(setH);		// 顯示濕度值
			LcdGotoXY(1,14);
			LcdWriteData(yeweiFlag);	
		if((yeweiG == 1)&&(yeweiD == 1))//上下液位都無(wú)有水 低于低液位)
		{
		   	buzzer = 0;//蜂鳴器報(bào)警	
			led_gre =1 ;  //不亮	   			
		}
		else
		{
			buzzer = 1;	//不報(bào)警
			if(humi< setH)	  //小于閾值
			{
			 	led_gre = 0; //綠燈亮
			}
			else
			{
				led_gre =1 ;  //不亮
			}
		}

		if((yeweiG == 0)&&(yeweiD == 0))//上下液位有水
		{
			yeweiFlag = 'H';
			led_red = 0 ; led_blu =1;led_yel =1; //紅燈亮	
		}
		else if((yeweiG == 1)&&(yeweiD == 0))//只有低液位有水
		{
			yeweiFlag = 'N';
			led_red = 1 ; led_blu =0;led_yel =1; //藍(lán)燈亮	
		}
		else if((yeweiG == 1)&&(yeweiD == 1))//上下液位都無(wú)有水 低于低液位
		{
			yeweiFlag = 'L';
			led_red = 1 ; led_blu =1;led_yel =0; //藍(lán)燈亮	
		}
		else if((yeweiG == 0)&&(yeweiD == 1))  //異?，F(xiàn)象 只有高液位有水
		{
			yeweiFlag = 'E';
			led_red = 1 ; led_blu =1;led_yel =1; //都不亮
		}

//			Buzzer_P=0;
//			DelayMs(100);
//			Buzzer_P=1;
//			DelayMs(100);

	}	
}