401
仿真图proteus 7.8
程序编译器：keil 4/keil 5
编程语言：C语言
设计编号C0043
主要功能：
本设计由STC89C52单片机+温湿度传感器电路+按键电路+液位传感器电路+液晶1602显示电路+LED指示灯电路+蜂鸣器报警电路+电源电路组成。
1、液晶实时显示湿度值（湿度范围10%-95%）和湿度阈值。
2、有2个按键，可通过按键设置湿度阈值范围。
3、当湿度值小于阈值，绿灯亮，否则绿灯不亮。
4、通过液位传感器检测液位，液位有3种状态：低（L）、高（H）、正常（N），并在液晶实时显示。并用3个指示灯模拟显示。低液位时黄灯亮，正常液位蓝灯亮，高液位是红灯亮（仿真时液位用按键模拟）。
5、当液位低于低液位时，停止加湿即绿灯灭，同时蜂鸣器报警。否则蜂鸣器不报警。
仿真图（提供源文件）
仿真图讲解：
单片机最小系统介绍
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。本文的单片机特指51单片机，具体芯片型号是STC89C52RC。需注意STC89C51,STC89C52，AT89C51,AT89C52都是51单片机的一种具体芯片型号。
最小系统组成：
51单片机最小系统：单片机、复位电路、晶振（时钟）电路、电源
最小系统用到的引脚
1、主电源引脚（2根）
VCC：电源输入，接＋5V电源
GND：接地线
2、外接晶振引脚（2根）
XTAL1：片内振荡电路的输入端
XTAL2：片内振荡电路的输出端
3、控制引脚（4根）
RST/VPP：复位引脚，引脚上
复位电路
在电路图中，电容的的大小是10uf，电阻的大小是0.56k。
在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。可以算出电容充电到电源电压的0.7倍，即电容两端电压为3.5V、电阻两端电压为1.5V时，需要的时间约为T=RC=0.56K*10UF=0.056S。
也就是说在单片机上电启动的0.1S内，电容两端的电压从0-3.5V不断增加，这个时候10K电阻两端的电压为从5-1.5V不断减少（串联电路各处电压之和为总电压），所以RST引脚所接收到的电压是5V-1.5V的过程，也就是高电平到低电平的过程。
单片机RST引脚是高电平有效，即复位；低电平无效，即单片机正常工作。所以在开机0.056内，单片机系统RST引脚接收到了时间为0.056S左右的高电平信号，所以实现了自动复位。
在单片机启动0.056S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.056S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
晶振基本概念 晶振全名叫晶体振荡器，每个单片机系统里都有晶振，晶振是由石英晶体经过加工并镀上电极而做成的，主要的特性就是通电后会产生机械震荡，可以给单片机提供稳定的时钟源，晶振提供时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。 晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。
晶振起振后， 产生的振动信号会通过XTAL1引脚， 依次经过振荡器和时钟发生器的处理，得到机器周期信号，作为指令操作的依据。51单片机常用的晶振是12M和11.0592M。本设计使用12M晶振
LCD1602显示
第1引脚：GND为电源地
第2引脚：VCC接5V电源正极
第3引脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4引脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5引脚：RW为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，以51为例的简单原理图低电平（0）时进行写操作。
第6引脚：E（或EN）端为使能（enable）端，高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。
第7～14引脚：D0～D7为8位双向数据端。第15～16脚：空脚或背灯电源。第15引脚背光正极，第16引脚背光负极。
SHT11温湿度传感器
仿真图中各引脚的功能如下：
其中DA-TA为数据线，SCK为时钟线；
蜂鸣器电路
通过三极管控制，P12给高电平导通，蜂鸣器响。
指示灯电路
灌电流设计，单片机给低电平点亮LED灯。
原理图（提供源文件，仅供参考）
程序（提供源文件源码）
LCD1602显示驱动函数
/*********************************************************/
// 毫秒级的延时函数，time是要延时的毫秒数
/*********************************************************/
void DelayMs(uint time)
{
uint i,j;
for(i=0;i<time;i++)
for(j=0;j<112;j++);
}
/*********************************************************/
// 1602液晶写命令函数，cmd就是要写入的命令
/*********************************************************/
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液晶写数据函数，dat就是要写入的数据
/*********************************************************/
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液晶初始化函数
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
LcdWriteCmd(0x38); // 16*2显示，5*7点阵，8位数据口
LcdWriteCmd(0x0C); // 开显示，不显示光标
LcdWriteCmd(0x06); // 地址加1，当写入数据后光标右移
LcdWriteCmd(0x01); // 清屏
}
/*********************************************************/
// 液晶光标定位函数
/*********************************************************/
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);
}
/*********************************************************/
// 液晶输出字符串函数
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
while(*str!='�') // 判断是否到字符串的尽头了
LcdWriteData(*str++);
}
/*********************************************************/
// 液晶输出数字
/*********************************************************/
void LcdPrintNum(uchar num)
{
LcdWriteData(num/10+48); // 十位
LcdWriteData(num%10+48); // 个位
}
SHT11温湿度传感器驱动
/*********************************************************/
// 往SHT11写入一个字节
/*********************************************************/
char ShtWriteByte(uchar value)
{
uchar i,error=0;
for(i=128;i>0;i>>=1) // 高位为1，循环右移
{
if (i&value)
Data_P=1; // 和要发送的数相与，结果为发送的位
else
Data_P=0;
Sck_P=1;
_nop_(); // 延时3us
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
}
Data_P=1; // 释放数据线
Sck_P=1;
error=Data_P; // 检查应答信号，确认通讯正常
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
Data_P=1;
return error; // error=1 通讯错误
}
/*********************************************************/
// 从SHT11读出一个字节
/*********************************************************/
char ShtReadByte(uchar ack)
{
unsigned char i,val=0;
Data_P=1; // 释放数据线
for(i=0x80;i>0;i>>=1) // 高位为1，循环右移
{
Sck_P=1;
if(Data_P)
val=(val|i); // 读一位数据线的值
Sck_P=0;
}
Data_P=!ack; // 如果是校验，读取完后结束通讯
Sck_P=1;
_nop_(); // 延时3us
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Data_P=1; // 释放数据线
return val;
}
/*********************************************************/
// SHT11启动传输
/*********************************************************/
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连接复位
/*********************************************************/
void ShtConnectReset(void)
{
unsigned char i;
Data_P=1; //准备
Sck_P=0;
for(i=0;i<9;i++) //DATA保持高，SCK时钟触发9次，发送启动传输，通迅即复位
{
Sck_P=1;
Sck_P=0;
}
ShtTransStart(); //启动传输
}
/*********************************************************/
// SHT11温湿度检测
/*********************************************************/
char ShtMeasure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, uchar mode)
{
unsigned error=0;
unsigned int i;
ShtTransStart(); // 启动传输
switch(mode) // 选择发送命令
{
case 1 : // 测量温度
error+=ShtWriteByte(0x03);
break;
case 2 : // 测量湿度
error+=ShtWriteByte(0x05);
break;
default:
break;
}
for(i=0;i<65535;i++)
if(Data_P==0)
break; // 等待测量结束
if(Data_P)
error+=1; // 如果长时间数据线没有拉低，说明测量错误
*(p_value) =ShtReadByte(1); // 读第一个字节，高字节 (MSB)
*(p_value+1)=ShtReadByte(1); // 读第二个字节，低字节 (LSB)
*p_checksum =ShtReadByte(0); // read CRC校验码
return error; // error=1 通讯错误
}
/*********************************************************/
// SHT11温湿度值标度变换及温度补偿
/*********************************************************/
void CalcSHT11(float *p_humidity ,float *p_temperature)
{
const float C1=-4.0; // 12位湿度精度 修正公式
const float C2=+0.0405; // 12位湿度精度 修正公式
const float C3=-0.0000028; // 12位湿度精度 修正公式
const float T1=+0.01; // 14位温度精度 5V条件 修正公式
const float T2=+0.00008; // 14位温度精度 5V条件 修正公式
float rh=*p_humidity; // rh: 12位 湿度
float t=*p_temperature; // t: 14位 温度
float rh_lin; // rh_lin: 湿度 linear值
float rh_true; // rh_true: 湿度 ture值
float t_C; // t_C : 温度 ℃
t_C=t*0.01 - 40; //补偿温度
rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1; //相对湿度非线性补偿
rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin; //相对湿度对于温度依赖性补偿
*p_temperature=t_C; //返回温度结果
*p_humidity=rh_true; //返回湿度结果
}
/*********************************************************/
// 温度校正
/*********************************************************/
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;
}
/*********************************************************/
// 湿度校正
/*********************************************************/
uchar HumiCorrect(uint humi)
{
if(humi>999) humi=999;
if((humi>490)&&(humi<951)) humi=humi-10;
humi=(humi%1000)/10;
return humi;
}
/*********************************************************/
// 读取SHT11的温湿度数据
/*********************************************************/
void ReadShtData()
{
value humi_val,temp_val; // 定义两个共同体，一个用于湿度，一个用于温度
uchar error; // 用于检验是否出现错误
uchar checksum; // CRC
uint temp1,humi1; // 临时读取到的温湿度数据
error=0; //初始化error=0，即没有错误
error+=ShtMeasure((unsigned char*)&temp_val.i,&checksum,1); //温度测量
error+=ShtMeasure((unsigned char*)&humi_val.i,&checksum,2); //湿度测量
if(error!=0) //如果发生错误，系统复位
ShtConnectReset();
else
{
humi_val.f=(float)humi_val.i; //转换为浮点数
temp_val.f=(float)temp_val.i; //转换为浮点数
CalcSHT11(&humi_val.f,&temp_val.f); //修正相对湿度及温度
temp1=temp_val.f*10;
temp=TempCorrect(temp1);
humi1=humi_val.f*10-50;
humi=HumiCorrect(humi1);
}
}
主函数
/********************************************************
主函数
********************************************************/
void main(void)
{
LcdInit(); // 液晶功能初始化
ShtConnectReset(); // 启动连接复位
LcdGotoXY(0,0); // 第0行的显示内容
LcdPrintStr(" my designer ");
LcdGotoXY(1,0); // 第1行的显示内容
LcdPrintStr("H: %RH S: ");
LcdGotoXY(1,4); // 温度单位摄氏度上面的圆圈符号
while(1)
{
CheckKey(); //按键采集处理
DelayMs(5);
later++;
if(later>=50)
{
ReadShtData(); // 检测温湿度数据
humi = humi+2;//补偿
// LcdGotoXY(1,2); // 定位到要显示温度的地方
// LcdPrintNum(temp); // 显示温度值
}
LcdGotoXY(1,2); // 定位到要显示湿度的地方
LcdPrintNum(humi); // 显示湿度值
LcdGotoXY(1,10); // 定位到要显示湿度的地方
LcdPrintNum(setH); // 显示湿度值
LcdGotoXY(1,14);
LcdWriteData(yeweiFlag);
if((yeweiG == 1)&&(yeweiD == 1))//上下液位都无有水 低于低液位)
{
buzzer = 0;//蜂鸣器报警
led_gre =1 ; //不亮
}
else
{
buzzer = 1; //不报警
if(humi< setH) //小于阈值
{
led_gre = 0; //绿灯亮
}
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; //红灯亮
}
else if((yeweiG == 1)&&(yeweiD == 0))//只有低液位有水
{
yeweiFlag = 'N';
led_red = 1 ; led_blu =0;led_yel =1; //蓝灯亮
}
else if((yeweiG == 1)&&(yeweiD == 1))//上下液位都无有水 低于低液位
{
yeweiFlag = 'L';
led_red = 1 ; led_blu =1;led_yel =0; //蓝灯亮
}
else if((yeweiG == 0)&&(yeweiD == 1)) //异常现象 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);
}
}
下载ECAD模型
