基单片机土壤温湿度检测计设计毕业设计
目 录
1 绪 1
11选题背景意义 1
12设计务求 1
2 总体方案设计 2
3单元模块设计 5
31单元模块功介绍电路设计 5
311时钟模块简介 5
312 复位模块简介 6
313 报警模块简介 6
314 显示模块简介 7
32特殊器件介绍 8
331 土壤湿度传感器简介 8
332 51系列单片机简介 9
333 LCD1602简介 9
334 蜂鸣器简介 13
33单元模块联接 13
4软件设计 14
41软件设计原理 14
42软件设计工具 14
43系统软件流程框图 15
5系统调试 16
51 硬件调试 16
52 软件调试 16
6系统功结 17
61系统功功实现情况 17
62设计中遇问题解决 17
63期展 18
7总结体会 19
8参考文献 20
附录1：相关设计图 21
附录2：元器件清单表 23
附录3：相关设计软件 24
1 绪
11选题背景意义
中国广面积农村没发达工商业量闲置田果利闲置田种植美丽花卉树苗带笔观收入花卉树苗种植土壤湿度着极高求植物成长程中土壤湿度起着重作植物土壤湿度需求土壤湿度直接影响营养物质吸收植物生长发育时影响土壤中种养分效性土壤湿度适时仅严重影响正常生长甚会导致种植品死亡造成种植户严重济损失事该类农业生产种植户非常需种成低体积检测土壤湿度检测仪水分供应提供
土壤湿度作物生长发育基条件作物产量预报重参数时水文学气象学等科学研究领域重环境子程参数获取土壤湿度信息制定工干预调节措施稳固生产重保证 土壤湿度研究具重意义实时效监测土壤墒情显尤重
12国外发展状况
目前低温条件(通常指100℃)湿度测量已相成熟利新型单总线式数字湿度传感器实现湿度测试控制更快开发求越越高现代工作科研学生活提供更更方便设施需数字单片机技术入手设计种造价低廉方便测量准确温湿度测量仪切着数字化智化控制方发展
湿度测量广泛应农业研究食品医药化工气象环保电子实验室等众领域目前着工业控制动化进程加快运越越普遍断延伸日常生产生活中常需检测环境中湿度运工农业生产领域求更严格着科技发展环境监测农业领域应越越广泛例确定某幼苗生长特性温度湿度什样关系等需利温湿度实时记录实现继湿度测量仪广泛应粮仓种植园温室棚动控制等众领域环境湿度进行检测控制实现数采集湿度调节超限报警等项功
温湿度传感器电阻式电容式湿敏元件外电解质离子型湿敏元件重量型湿敏元件（利感湿膜重量变化改变振荡频率）光强型湿敏元件声表面波湿敏元件等湿敏元件线性度抗污染性差检测环境
湿度时湿敏元件长期暴露测环境中容易污染影响测量精度长期稳定性
13设计容
文设计基单片机STC89C52温湿度检测系统广泛应土壤湿度传感器YL69作温度湿度检测该仪器具测量精度较高硬件电路简单进行显示测试土壤环境湿度特点
单片机系统控制核心单片机性关系整系统坏单片机选择设计系统实现功扩展着影响次设计STC89C52单片机核心配合土壤湿度传感器YL69相关外围电路组成简易湿度检测系统通终端传感器检测环境中湿度变化接收测土壤环境湿度信号采集数进行处理传输检测员通1602液晶显示器显示数实时监控环境湿度数
传感器土壤湿度信号电路转换电信号通转换送单片机进行数处理然送显示部分进行显示文出系统硬件电路设计软件程序设计实现土壤湿度实时动检测功实践证明该温湿度测量仪具测量精度高通性强等特点具定实价值
系统STC89C52单片机土壤湿度传感器YL69LCD1602外围电路组成实现基功求
（1）STC89C52单片机通编程控制土壤湿度正常否显示
（2）通调节模块中蓝色电位器控制湿度控制范围
（3）超出设计范围时蜂鸣报警
（4）画出相关设计图做出实物写出设计总结报告
2 总体方案设计
求单片机系统应具性高操作维护方便性价高等特点高性单片机系统应前提系统设计环节应该性作首设计准提高系统性通常方面考虑：性高元器件设计电路板时布线接合理供电电源采抗干扰措施输入输出通道抗干扰措施进行软硬件滤波系统诊判断功等系统软硬件设计时应操作者角度考虑操作维护方便减少机交换接口采操作置简化方法单片机体积功耗低等特点外优势高性价格单片机应系统否广泛性价中关键素设计时保持高性外降低成简化外围硬件电路系统性速度允许情况软件功取代硬件功等
方案：利湿度传感器采样土壤中湿度信号提供显示电路部分关
湿度含量采ADC方法模拟信号转换成数字信号然译码器转换数字信号提显示电路实现显示ADC转换电路需脉555构成谐振荡器提供
数
码
显
示
译
码
器
湿
度
采
集
AD
转
换
图21 方案流程图
方案二 次设计中51单片机控芯片部分功外部电路完成包括时钟晶振电路湿度测量电路液晶显示模块报警模块键模块系统结构框图图示
STC89C52
单片机
时 钟 模 块
LCD1602显示
模块
湿度采集模块
复 位 模 块
报警模块
图22 方案二流程图
终方案选择：两种方案中方案中译码器74HC4511存消隐状态ADC转换数超1001时1010~1111六代码译码器输出均低电显示器正常显示出单位湿度值该方案精确度方案二方案二中单片机体积功耗低等特点外优势高性价格单片机控制速度远远快方案种方法工作速率较高精度较高设计时保持高性外简化外围硬件电路系统性速度允许情况软件功取代硬件功等终选择方案二作次毕业设计制作方案
3单元模块设计
次设计采单片机系统谓单片机系统指单片机运行程序正常工作简单电路系统保证单片正常启动开始工作必须电路缺单片机系统般单片机程序存储器时钟电路复位电路组成51单片机片4K程序存储器系统单片机身外需外接时钟电路复位电路
单片机构成系统中土壤湿度传感器YL69首先湿度信号转换成高低数字电信号单片机送入数字量信号进行处理通LCD显示测量温湿度值次设计中STC89C52单片机控芯片部分功外部电路完成包括时钟晶振电路湿度测量电路液晶显示模块报警模块键模块等
31单元模块功介绍电路设计
311 时钟模块简介
图3111 部时钟电路
单片机时钟电路生产单片机工作需时钟信号时序研究指令执行中 址信号间相互关系单片机身复杂步时序电路保证步工 作方式实现电路应唯时钟信号控制严格时序进行工作
C51系列单片机功部件运行已时钟信号基准条紊工作时钟频率直接影响单片机速度时钟电路质量直接影响单片机系统稳定性次设计采部时钟方式51单片机部构成振荡器高增益反相放器输入端芯片引脚XTAL1输出端引脚XTAL2两引脚跨界石英晶体微调电容构成稳定激振荡器石英晶体电容应安装单片机芯片减少寄生电容更保证振荡器稳定工作提高温度稳定性应采温度稳定性较电容
312 复位模块简介
图3121 键电复位电路
单片机复位电路 CPU 系统中功部件处确定初始状态状态开始工作单片机刚开始接电源时断电者发生障复位单片机复位条件：必须 RESVpd 者 RST 引脚（9 脚）加持续两周期高电
复位电路电动复位钮复位两种方式设计采键手动复位键手动电复位通RST端电阻电源Vcc接通实现具体电路图3122示
313 报警模块简介
图3131 蜂鸣器报警电路
报警电路采蜂鸣器报警电路蜂鸣器家电气喇叭法相似方通常工作电流较电路TTL点评基驱动蜂鸣器需增加电流放电路脚难驱动蜂鸣器发出声音增加三极增加通蜂鸣器电流
蜂鸣器正极性端联接5V电源面端接三极集电极三极基极单片机脚通门控制脚低时非门输出高电三极导通样蜂鸣器电流形成回路发出声音脚高时非门输出低电三极截蜂鸣器发出声音电路图3131示
314 显示模块简介
图3141 LCD1602显示电路
液晶显示模块已作电子产品通器件计算器万表电子表家电子产品中显示数字专符号图形
LCD显示字符时较复杂字符6×88×8点阵组成找显示屏幕某位置应显示RAM区8字节字节位101点亮0亮样组成某字符带字符发生器控制器说显示字符较简单控制器工作文方式根LCD开始显示行列号行列数找出显示RAM应址设立光标送该字符应代码
该部分电路功机处理数显示出该模块单片机连接简单需8位IO接口液晶模块8位数段相连三位控制口分液晶模块RSRWE相连接系统中布线简单驱动力更强单片机P0口接8位数P20P21P22分RSRWE相连P0口没拉电阻需P0口液晶模块间加1K欧姆排阻机部分电路图图示
32特殊器件介绍
321土壤湿度传感器简介
传感器响应规定测物理量定规律转换成信号输出器 件装置通常直接响应测物理量敏感元件产生信号输出转换元件 相应电子电路组成
传感器分类： 构成分分基型传感器组合型传感器应型传感器 机理分结构型传感器物理性传感器混合型传感器生物型传感器 作形式分动型传感器动传感器 变换工作量供形式分量变换型传感器量控制型转换器 输出信号形式分温度压力湿度流量流速磁场光通量等传感器
湿度采集湿度传感器实现湿度传感器作调变阻器湿度传感 器采集湿度时电阻值发生变化湿度时电阻值 10K湿度时 01Ω 变化幅度根湿度传感器采集湿度定着电阻值变化电路输出电压着变化调节电阻值想电压满足电路需求次设计采土壤湿度传感器YL69
图3211 土壤湿度传感器原理图
土壤湿度传感器特性：
（1）土壤湿度传感器YL69表面采镀镍处理加宽感应面积提高导电性 防止接触土壤容易生锈问题延长寿命
（2）宽范围控制土壤湿度通电位器调节控制相应阀值湿度低设定值时DO输出高电高设定值时DO输出低电
（3）采三线制界限简单需VCC外接33V5V电压GND外接数字DO板数字量输出接口（01）
接单片机
（4）较器采LM393芯片工作稳定
（5）设固定螺栓孔方便安装
值说明：传感器适土壤湿度检测模块中蓝色电位器土壤湿度阀值调节时针调节控制湿度会越逆时针越数字量输出D0单片机直接相连通单片机检测高低电检测土壤湿度
32251系列单片机简介
谓单片机通俗讲中央处理器 CPU 存储器定时器IO 接口电路等计算机功部件集成块集成电路芯片 微型计算机单片机特适合控制领域称微控制器 MCU单片机适软件外部设备相结合便成单片机控制系统STC89C5X单片机51系列单片机衍生品种采40引脚双列直插封装（DIP）方式引脚排列图示
图3221 51单片机DIP封装方式引脚排列图
40引脚功分3类：
（1） 电源时钟引脚——VccVssXTAL1XTAL2
（2） 控制引脚——PSENALEPROGEAVppRST
（3） IO口引脚——P0P1P2P348位IO口外部引脚
1电源时钟引脚
① Vss： 接数字
② Vcc ：正常操作时+5 V电源
③ XTAL1 部振荡电路反相放器输入端外接晶体引脚采外部 振荡器时引脚接
④ XTAL2： 部振荡电路反相放器输出端外接晶体端采外部振荡器时引脚接外部振荡源
2控制引脚
①RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
②ALEPROG：访问外部存储器时址锁存允许输出电锁存址低位节FLASH编程期间引脚输入编程脉时ALE端变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16作外部输出脉定时目然注意：作外部数存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作外该引脚略微拉高果微处理器外部执行状态ALE禁止置位效
③PSEN：外部程序存储器选通信号外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
④ EA Vpp：EA保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器注意加密方式1时EA部锁定RESETEA端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源（VPP）
3行IO口引脚
8051单片机设4双IO口（P0P1P2P3）组IO口线独立作输入输出口
① P0 口（P00 P07）： 8 位漏极开路型双 IO 口访问外部存储器 时分时传送低字节址数总线P0 口吸收电流方式驱动八 LSTTL 负载实际应中常作分时址数总线口外部程序数存储器寻址时低8位址数总线分时P0口：先送低8位址信号P0口址锁存信号ALE降址信号锁存址锁存器作数总线口线数进行输入输出
② P1 口（P10 P17）：带部提升电阻 8 位准双 IO 口驱动(吸 收输出电流)四 LSTTL 负载作输入线时口锁存器必须单片机先写入1位编程输入输出线
③ P2 口（P20 P27）：带部提升电阻 8 位准双 IO 口访问外部存储器时输出高 8 位址P0口起组成16位址总线外部存储器接口电路进行寻址P2 口驱动(吸收输出电流)四 LSTTL 负载
④ P3 口（P30 P37）：带部提升电阻 8 位准双 IO 口驱动(吸 收输出电流)四 LSTTL 负载
作第功时P1口样作第二功时位特定途特殊途表示：
表3221 P3口第二功
端口引脚
第二功
注 释
P30
RXD
串行口数接收端
P31
TXD
串行口数发送端
P32
INT0
外中断请求0
P33
INT1
外中断请求1
P34
T0
定时计数器0外部计数信号输入
P35
T1
定时计数器1外部计数信号输入
P36
WR
外部RAM写选通信号输出
P37
RD
外部RAM读选通信号输出
333 LCD1602简介
液晶显示器种动显示器液晶身发光利液晶处理改变光线通方特性达白底黑字黑底白字显示目液晶显示器具厚度薄省电抗干扰力强适规模集成电路直接驱动易实现全彩色显示特点目前已广泛应智仪器仪表单片机测控系统中便携式电脑数字摄机PDA移动通信工具等众领域
前市场液晶显示器种类繁排列形状分字段型点阵字符型点阵图形型黑白显示外液晶显示器灰度彩色显示等果根驱动方式分分静态驱动（Static）单纯矩阵驱动（Simple Matrix）动矩阵驱动（Active Matrix）三种
单片机应中常点阵字符型LCD显示器相应LCD控制器驱动器LCD显示器进行扫描驱动RAMROM存储单片机写入命令显示字符点阵LCD面板较脆弱制造商已LCD控制器驱动器RAMROMLCD显示器PCB连接起称液晶显示模块（LCd ModuleLCM）需购买现成液晶显示模块单片机控制LCM时LCM送入相应命令数显示需容
设计选常见点阵型液晶显示模块：1602字符型LCM（两行行16字符）
图示字符型LCD模块电路框图日立公司生产控制器HD44780驱动器HD44100电阻电容组成HD44100扩展显示字符位（例16字符´1行模块HD4410016字符´2行模块片HD44100）
图3331 字符型LCD模块电路框图
（3）1602字符型LCM特性
① 部具字符发生器ROM（CGROM）字符库显示1925´7点阵字符字符库出LCM显示数字字母部分代码值恰ASCII码表中数字字母相显示数字字母时需LCM送入应ASCII码
②模块64字节定义字符RAM(CGRAM)户行定义85´7点阵字符
③ 模块80字节数显示存储器（DDRAM）
引脚功说明：
表3331 液晶显示模块部分引脚
接口说明：
（1）液晶12端电源1516背光电源防止直接加5V电压烧坏背光灯15脚串接10欧姆电阻限流
（2）液晶3端液晶度调节端通10k欧姆电位器接调节液晶显示度首次时液晶电状态调节液晶面行显示出黑色格止
（3）液晶4端液晶控制器写数写命令选择端接单片机P20口
（4）液晶5端读写选择端接单片机P21口
（5）液晶6端信号操作时必须信号接单片机P22口
LCD1602基操作时序
（1）读状态 输入：RSLRWHEH 输出：D0~D7状态字
（2）读数 输入：RSHRWHEH 输出：
（3）写指令 输入：RSLRWLD0~D7指令码E高脉 输出：D0~D7数
（4）写数 输入：RSHRWLD0~D7数E高脉 输出：
334 蜂鸣器简介
蜂鸣器种体化结构电子讯响器采直流电压供电广泛应计算机种样电子设备仪器中作发声器件分压电式蜂鸣器电磁式蜂鸣器两种类型结构原理诉
1．压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器谐振荡器压电蜂鸣片阻抗匹配器鸣箱外壳等组成压电式蜂鸣器外壳装发光二极谐振荡器晶体集成电路构成接通电源（15~15V直流工作电压）谐振荡器起振输出15~25kHZ音频信号阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声压电蜂鸣片锆钛酸铅铌镁酸铅压电陶瓷材料制成陶瓷片两面镀银电极极化老化处理黄铜片锈钢片粘起
2．电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器振荡器电磁线圈磁铁振动膜片外壳等组成接通电源振荡器产生音频信号电流通电磁线圈电磁线圈产生磁场振动膜片电磁线圈磁铁相互作周期性振动发声
33单元模块联接
见附录1 相关设计图
4软件设计
41软件设计原理
系统软件设计采结构化模块化设计方法便功扩展系统软件设计采C语言编写湿度传感器前湿度数转换成二进制值通三线制接口传送单片机单片机采样芯片送数进行补偿算法获精确实际采样值然根需送液晶显示器显示
系统电初始化读取存湿度限报警值进入循环程序首先键否触发进行判断键触发进入设置限报警值界面设置相应限报警值访问湿度采样芯片获取湿度采样二进制值补偿处理转换成精确数接着判断前湿度值否超限湿度超限驱动蜂鸣器报警直环境湿度降报警值停止报警
数采集系统广泛应工业程控制中生产工作现场常弥布着种干扰信号样干扰作会测电流电压叠加干扰信号(噪声)传感器输出信号般较微弱干扰信号作会显突出称数采集障碍采取适抗干扰措施必电源线耦电路硬件设计采单片机电复位电路软件设计中加入采抗干扰措施
42软件设计工具
完成该设计软件编程利单片机外部接口电路单片机编程软件实现程序正确行实现该方案必条件编写程序时利软件 Keil 编程软件
Keil C51美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统汇编相C语言功结构性读性维护性明显优势易学易Keil提供包括C编译器宏汇编连接器库理功强仿真调试器等完整开发方案通集成开发环境（uVision）部分组合起
C51工具包整体结构uVisionIshell分C51 for Windowsfor Dos集成开发环境(IDE）完成编辑编译连接调试仿真等整开发流程开发员IDE身编辑器编辑C汇编源文件然分C51C51编译器编译生成目标文件（OBJ）目标文件LIB51创建生成库文件库文件起L51连接定位生成绝目标文件(ABS）ABS文件OH51转换成标准Hex文件供调试器dScope51tScope51进行源代码级调试仿真器直接目标板进行调试直接写入程序存贮器EPROM中
43系统软件流程框图
开始
初始化
湿度采样
判断湿度
否超限
N
Y
LCD显示
LCD显示
蜂鸣器报警
否结束采样
N
Y
结束
图421 系统软件设计流程图
5系统调试
51 硬件调试
安装前做检查工作确保元器件质量功尤注意晶体型号电容器耐压极性原理图组装电路元件安装位置极性正确布局合理整机清洁污物导线杂乱电路求单元电路逐级安装逐级调试然联合调试方法安装调试程中仪器示波器万表
步骤：
1系统设计系统需组件连接
2根芯片说明书解组件工作原理开始着手调试功模块
3功模块编写成单独源文件进行调试调试成功部分联合起
4调试模块接工作源程序段连接起进行综合调试综合调试需特注意细节部分样减少错误产生
图控硬件调试完成误硬件图片
图511 硬件调试结果图
52 软件调试
Keil软件中完成设计程序编写求进行编译连接调试仿真等然分C51编译器编译生成目标文件（OBJ）OH51转换成标准Hex文件供调试器进行源代码级调试仿真器直接程序进行调试直接写入单片机程序存贮器中验证
6系统功结
61 系统功实现情况
次课题设计种基单片机技术土壤湿度监测仪该设计通STC89C52单片机工作处理器中心土壤湿度传感器核心实现次设计目标
土壤湿度传感器土壤湿度检测宽范围控制土壤湿度通模块中蓝色电位器调节土壤湿度相应阀值着电阻值变化电路输出着变化调节电阻值想湿度控制范围满足电路需求时针调节控制湿度范围会越逆时针时控制湿度范围越
数字量输出D0直接单片机相连通单片机检测高低电检测土壤湿度湿度低设定值时DO输出高电时单片机控制LCD1602分两行显示Humidity Normal高设定值时DO输出低电时单片机控制LCD1602分两行显示Humidity Deviant蜂鸣器鸣报警
62设计中遇问题解决
次土壤湿度检测系统设计制作程中十分注意工作步骤检查确保制作成功合理布线检查装配误情况果出现电路输出情况肯定原理图错误回原理图进行检查总体检查序采序原理图原件选情况焊接工艺等程中遇问题遇问题解决方法做总结
1单片机系统时钟模块中采部时钟模块单片机输入引脚XTAL1输出引脚XTAL2两引脚跨界石英晶体微调电容时石英晶体电容应安装单片机芯片减少寄生电容更保证振荡器稳定工作提高温度稳定性应采温度稳定性较电容
2LCD显示模块防止直接加5V电压烧坏背光灯15脚串接10欧姆电阻限流液晶度调节端通10k欧姆电位器接调节液晶显示度首次时液晶电状态调节液晶面行显示出黑色格止根LCD型号需背光电阻会行调节电阻选择背光灯点亮
3蜂鸣器正极性端联接5V电源面端接三极集电极三极基极单片机脚通门控制脚低时非门输出高电三极导通样蜂鸣器电流形成回路发出声音脚高时非门输出低电三极截蜂鸣器发出声音设计中时单片机输出高电驱动三极导通时NPN型三极没导通发现单片机引脚输出电流太驱动三极换成PNP型低电驱动蜂鸣器发声
4电路板焊接时定仔细免造成虚焊整体布局布线事先规划模块正常工作受干扰
5应量做降低成避免复杂电路应选常电子器件系统具实性型化等特点
63期展
次设计程中开始考虑功实现性希湿度测量仪够运实际测量学中中间思维拓展延伸次课程设计方面改进完善
1电源供电部分采充电电池供电整设备轻便易携带
2加入AD转换模块接收测土壤环境湿度信号数模转换模块处理通1602液晶显示器显示出土壤实际湿度数实时监控环境湿度数该该湿度测量仪具测量精度高通性强特点
3增加存储器部分存储采集湿度信息数存储区扩展模块设计实现RAM扩展C51单片机总支持64KB片外数存储区数存储区扩展程序完成RAM数复制
4增加传感器接口部分通查找资料解市面数传感器采12V供电5V供电33V供电湿度测量仪现功接收5V供电传感器传输数需设计5V转33V12V电路传感器供电采电阻分压方法实现
5完成PCB板设计次设计然画PCB板焊接等方面出现问题导致第次焊接时出现问题采万板焊接实物PCB设计流程分网表输入规设置元器件布局布线检查复查输出等步骤PCB图设计程中考虑元器件布局电子电路性生产装配技术等
7总结体会
次课程设计进行总结次设计采单片机湿度检测求硬件软件相结合两者必须完整配合协调致
学校学单片机知识偏重理应通做课程设计机会理联系实际通次温前学专业基础知识独立设计完成简单单片机控制系统体验原理图设计电路板制作单片机系统调试整程走工作岗位堂精彩课
通次课程设计系统掌握单片机液晶显示土壤湿度传感器电容等元器件工作原理应熟练万表示波器等相关实验仪器设备相关软件设计电路图进行仿真模拟电子数字电子技术实践中应更深刻理解ProtuesKeilAltium Designer等工程软件深入解独立完成电路图绘制设计电路程中充分解元器件功作课知识变生动趣实验现象出现刻心中非常激动独立完成课程设计成感时设计激发学电子方面知识积极性
编程程中遇麻烦仿真实际电路存定差异根实际测量值调试程序积极查阅资料商讨中解决设计中学会许专业知识外遇困难时积极请教指导老师通现教材视屏图书馆查阅资料网搜索相关信息方式仅完成课程设计增强学力求知心理更重拓展思路开阔视野活跃思想学会理联系实际
阶段学思想受益匪浅身努力外老师支持循循善诱分开实做设计程中遇困难时候感头疼没灰心丧气加老师细致指导克服次设计中收获感谢指导老师郑老师严谨细致丝苟作风学工作中榜样拘格思想予启迪
8参考文献
[1] 张毅刚彭喜元编单片机原理应[M] 北京：高等教育出版社2010
[2] 杨素行编模拟电子技术基础简明教程[M]北京：高等教育出版社2006
[3] 余孟尝编数字电子技术基础简明教程[M]北京：高等教育出版社2006
[4] 林志琦基Proteus单片机视化软硬件仿真[M]北京：北京航空航天学出版社2006
[5] 清民编传感器单片机接口实例[M] 北京：北京航空航天学出版社2008
[6] 陈卿张晓东编报警集成电路报警器制作实例[M]北京北京民邮电出版社2001
[7] 孟立等传感器原理技术[M]北京：国防工艺出版社2005
[8] 张正伟传感器原理应[M]北京：中央广播电视学出版社2002
[9] 胡汉．单片机原理接口技术[M]．北京：清华学出版社19956．
[10] 立民单片机高级教程[M]．北京：北京航空航天学出版社2001．
[11] 赵晓安MCS51单片机原理应[M] 天津：天津学出版社20013．
[12] 肖洪兵学单片机[M] 北京：北京航空航天学出版社20028．
[13] 凤明．单片机原理接口技术[M]．北京：中国轻工业出版社．1998．
[14] 谭浩强C程序设计[M]北京：清华学出版社2007
[15] 郭天祥51单片机C语言教程[M] 北京：电子工业出版社2008
附录1：相关设计图
图 仿真图
图二 原理图
图三 PCB图
图四 实物图
附录2：元器件清单表
表 元器件清单表
名称
型号
数量
单位
单片机
STC89C52
1
片
NPN型三极
S9013
2
液晶显示器
LCD1602
1
蜂鸣器
1
晶振
12MHz
1
LED灯
3
电容
22pf
2
电容
100uf
2
电容
01uf
1
电阻
10K5K1K
5
电位器
10K
2
排阻
1
排
排针
1
排
土壤湿度传感器
YL69
1
键
4
附录3：相关设计软件
原理图PCB设计软件 Altium Designer Winter 10
程序设计软件 Keil 4
程序载软件 STCISP
仿真软件 Proteus
程序代码：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit lcdenP2^2
sbit lcdrsP2^0
sbit lcdrwP2^1
sbit sd P2^3
sbit bj P2^7
uchar code table[] Humidity
uchar code table1[] Normal
uchar code table2[]Humidity
uchar code table3[] Deviant
uchar num
void delay(uint z)延时函数
{
uint xy
for(xzx>0x)
for(y110y>0y)
}
void write_com(uchar com)写入址
{
lcdrs0
P0com
delay(5)
lcden1
delay(5)
lcden0
}
void write_date(uchar date)写入数
{
lcdrs1
P0date
delay(5)
lcden1
delay(5)
lcden0
}
void init()初始化函数
{
P00xff
lcdrw0
lcden0
write_com(0x80)址指针初始化
write_com(0x38)初始化液晶显示器
write_com(0x0c)控制光标
write_com(0x06)写字符址加
}
void main()
{
init()
sd1
while(1)
{
if(sd1)正常情况显示
{
write_com(0x80+0x00)lcd第排写入址
for(num0num<15num++)
write_date(table[num])lcd第排写入数
write_com(0x80+0x40)lcd第二排写入址
for(num0num<13num++)
write_date(table1[num])lcd第二排写入数
bj1报警
}
else if(sd0)正常情况显示加报警
{
write_com(0x80+0x00)lcd第排写入址
for(num0num<15num++)
write_date(table2[num])lcd第排写入数
write_com(0x80+0x40)lcd第二排写入址
for(num0num<13num++)
write_date(table3[num])lcd第二排写入数
bj0报警
}
}
}
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目 录
1 绪 1
11选题背景意义 1
12设计务求 1
2 总体方案设计 2
3单元模块设计 5
31单元模块功介绍电路设计 5
311时钟模块简介 5
312 复位模块简介 6
313 报警模块简介 6
314 显示模块简介 7
32特殊器件介绍 8
331 土壤湿度传感器简介 8
332 51系列单片机简介 9
333 LCD1602简介 9
334 蜂鸣器简介 13
33单元模块联接 13
4软件设计 14
41软件设计原理 14
42软件设计工具 14
43系统软件流程框图 15
5系统调试 16
51 硬件调试 16
52 软件调试 16
6系统功结 17
61系统功功实现情况 17
62设计中遇问题解决 17
63期展 18
7总结体会 19
8参考文献 20
附录1：相关设计图 21
附录2：元器件清单表 23
附录3：相关设计软件 24
1 绪
11选题背景意义
中国广面积农村没发达工商业量闲置田果利闲置田种植美丽花卉树苗带笔观收入花卉树苗种植土壤湿度着极高求植物成长程中土壤湿度起着重作植物土壤湿度需求土壤湿度直接影响营养物质吸收植物生长发育时影响土壤中种养分效性土壤湿度适时仅严重影响正常生长甚会导致种植品死亡造成种植户严重济损失事该类农业生产种植户非常需种成低体积检测土壤湿度检测仪水分供应提供
土壤湿度作物生长发育基条件作物产量预报重参数时水文学气象学等科学研究领域重环境子程参数获取土壤湿度信息制定工干预调节措施稳固生产重保证 土壤湿度研究具重意义实时效监测土壤墒情显尤重
12国外发展状况
目前低温条件(通常指100℃)湿度测量已相成熟利新型单总线式数字湿度传感器实现湿度测试控制更快开发求越越高现代工作科研学生活提供更更方便设施需数字单片机技术入手设计种造价低廉方便测量准确温湿度测量仪切着数字化智化控制方发展
湿度测量广泛应农业研究食品医药化工气象环保电子实验室等众领域目前着工业控制动化进程加快运越越普遍断延伸日常生产生活中常需检测环境中湿度运工农业生产领域求更严格着科技发展环境监测农业领域应越越广泛例确定某幼苗生长特性温度湿度什样关系等需利温湿度实时记录实现继湿度测量仪广泛应粮仓种植园温室棚动控制等众领域环境湿度进行检测控制实现数采集湿度调节超限报警等项功
温湿度传感器电阻式电容式湿敏元件外电解质离子型湿敏元件重量型湿敏元件（利感湿膜重量变化改变振荡频率）光强型湿敏元件声表面波湿敏元件等湿敏元件线性度抗污染性差检测环境
湿度时湿敏元件长期暴露测环境中容易污染影响测量精度长期稳定性
13设计容
文设计基单片机STC89C52温湿度检测系统广泛应土壤湿度传感器YL69作温度湿度检测该仪器具测量精度较高硬件电路简单进行显示测试土壤环境湿度特点
单片机系统控制核心单片机性关系整系统坏单片机选择设计系统实现功扩展着影响次设计STC89C52单片机核心配合土壤湿度传感器YL69相关外围电路组成简易湿度检测系统通终端传感器检测环境中湿度变化接收测土壤环境湿度信号采集数进行处理传输检测员通1602液晶显示器显示数实时监控环境湿度数
传感器土壤湿度信号电路转换电信号通转换送单片机进行数处理然送显示部分进行显示文出系统硬件电路设计软件程序设计实现土壤湿度实时动检测功实践证明该温湿度测量仪具测量精度高通性强等特点具定实价值
系统STC89C52单片机土壤湿度传感器YL69LCD1602外围电路组成实现基功求
（1）STC89C52单片机通编程控制土壤湿度正常否显示
（2）通调节模块中蓝色电位器控制湿度控制范围
（3）超出设计范围时蜂鸣报警
（4）画出相关设计图做出实物写出设计总结报告
2 总体方案设计
求单片机系统应具性高操作维护方便性价高等特点高性单片机系统应前提系统设计环节应该性作首设计准提高系统性通常方面考虑：性高元器件设计电路板时布线接合理供电电源采抗干扰措施输入输出通道抗干扰措施进行软硬件滤波系统诊判断功等系统软硬件设计时应操作者角度考虑操作维护方便减少机交换接口采操作置简化方法单片机体积功耗低等特点外优势高性价格单片机应系统否广泛性价中关键素设计时保持高性外降低成简化外围硬件电路系统性速度允许情况软件功取代硬件功等
方案：利湿度传感器采样土壤中湿度信号提供显示电路部分关
湿度含量采ADC方法模拟信号转换成数字信号然译码器转换数字信号提显示电路实现显示ADC转换电路需脉555构成谐振荡器提供
数
码
显
示
译
码
器
湿
度
采
集
AD
转
换
图21 方案流程图
方案二 次设计中51单片机控芯片部分功外部电路完成包括时钟晶振电路湿度测量电路液晶显示模块报警模块键模块系统结构框图图示
STC89C52
单片机
时 钟 模 块
LCD1602显示
模块
湿度采集模块
复 位 模 块
报警模块
图22 方案二流程图
终方案选择：两种方案中方案中译码器74HC4511存消隐状态ADC转换数超1001时1010~1111六代码译码器输出均低电显示器正常显示出单位湿度值该方案精确度方案二方案二中单片机体积功耗低等特点外优势高性价格单片机控制速度远远快方案种方法工作速率较高精度较高设计时保持高性外简化外围硬件电路系统性速度允许情况软件功取代硬件功等终选择方案二作次毕业设计制作方案
3单元模块设计
次设计采单片机系统谓单片机系统指单片机运行程序正常工作简单电路系统保证单片正常启动开始工作必须电路缺单片机系统般单片机程序存储器时钟电路复位电路组成51单片机片4K程序存储器系统单片机身外需外接时钟电路复位电路
单片机构成系统中土壤湿度传感器YL69首先湿度信号转换成高低数字电信号单片机送入数字量信号进行处理通LCD显示测量温湿度值次设计中STC89C52单片机控芯片部分功外部电路完成包括时钟晶振电路湿度测量电路液晶显示模块报警模块键模块等
31单元模块功介绍电路设计
311 时钟模块简介
图3111 部时钟电路
单片机时钟电路生产单片机工作需时钟信号时序研究指令执行中 址信号间相互关系单片机身复杂步时序电路保证步工 作方式实现电路应唯时钟信号控制严格时序进行工作
C51系列单片机功部件运行已时钟信号基准条紊工作时钟频率直接影响单片机速度时钟电路质量直接影响单片机系统稳定性次设计采部时钟方式51单片机部构成振荡器高增益反相放器输入端芯片引脚XTAL1输出端引脚XTAL2两引脚跨界石英晶体微调电容构成稳定激振荡器石英晶体电容应安装单片机芯片减少寄生电容更保证振荡器稳定工作提高温度稳定性应采温度稳定性较电容
312 复位模块简介
图3121 键电复位电路
单片机复位电路 CPU 系统中功部件处确定初始状态状态开始工作单片机刚开始接电源时断电者发生障复位单片机复位条件：必须 RESVpd 者 RST 引脚（9 脚）加持续两周期高电
复位电路电动复位钮复位两种方式设计采键手动复位键手动电复位通RST端电阻电源Vcc接通实现具体电路图3122示
313 报警模块简介
图3131 蜂鸣器报警电路
报警电路采蜂鸣器报警电路蜂鸣器家电气喇叭法相似方通常工作电流较电路TTL点评基驱动蜂鸣器需增加电流放电路脚难驱动蜂鸣器发出声音增加三极增加通蜂鸣器电流
蜂鸣器正极性端联接5V电源面端接三极集电极三极基极单片机脚通门控制脚低时非门输出高电三极导通样蜂鸣器电流形成回路发出声音脚高时非门输出低电三极截蜂鸣器发出声音电路图3131示
314 显示模块简介
图3141 LCD1602显示电路
液晶显示模块已作电子产品通器件计算器万表电子表家电子产品中显示数字专符号图形
LCD显示字符时较复杂字符6×88×8点阵组成找显示屏幕某位置应显示RAM区8字节字节位101点亮0亮样组成某字符带字符发生器控制器说显示字符较简单控制器工作文方式根LCD开始显示行列号行列数找出显示RAM应址设立光标送该字符应代码
该部分电路功机处理数显示出该模块单片机连接简单需8位IO接口液晶模块8位数段相连三位控制口分液晶模块RSRWE相连接系统中布线简单驱动力更强单片机P0口接8位数P20P21P22分RSRWE相连P0口没拉电阻需P0口液晶模块间加1K欧姆排阻机部分电路图图示
32特殊器件介绍
321土壤湿度传感器简介
传感器响应规定测物理量定规律转换成信号输出器 件装置通常直接响应测物理量敏感元件产生信号输出转换元件 相应电子电路组成
传感器分类： 构成分分基型传感器组合型传感器应型传感器 机理分结构型传感器物理性传感器混合型传感器生物型传感器 作形式分动型传感器动传感器 变换工作量供形式分量变换型传感器量控制型转换器 输出信号形式分温度压力湿度流量流速磁场光通量等传感器
湿度采集湿度传感器实现湿度传感器作调变阻器湿度传感 器采集湿度时电阻值发生变化湿度时电阻值 10K湿度时 01Ω 变化幅度根湿度传感器采集湿度定着电阻值变化电路输出电压着变化调节电阻值想电压满足电路需求次设计采土壤湿度传感器YL69
图3211 土壤湿度传感器原理图
土壤湿度传感器特性：
（1）土壤湿度传感器YL69表面采镀镍处理加宽感应面积提高导电性 防止接触土壤容易生锈问题延长寿命
（2）宽范围控制土壤湿度通电位器调节控制相应阀值湿度低设定值时DO输出高电高设定值时DO输出低电
（3）采三线制界限简单需VCC外接33V5V电压GND外接数字DO板数字量输出接口（01）
接单片机
（4）较器采LM393芯片工作稳定
（5）设固定螺栓孔方便安装
值说明：传感器适土壤湿度检测模块中蓝色电位器土壤湿度阀值调节时针调节控制湿度会越逆时针越数字量输出D0单片机直接相连通单片机检测高低电检测土壤湿度
32251系列单片机简介
谓单片机通俗讲中央处理器 CPU 存储器定时器IO 接口电路等计算机功部件集成块集成电路芯片 微型计算机单片机特适合控制领域称微控制器 MCU单片机适软件外部设备相结合便成单片机控制系统STC89C5X单片机51系列单片机衍生品种采40引脚双列直插封装（DIP）方式引脚排列图示
图3221 51单片机DIP封装方式引脚排列图
40引脚功分3类：
（1） 电源时钟引脚——VccVssXTAL1XTAL2
（2） 控制引脚——PSENALEPROGEAVppRST
（3） IO口引脚——P0P1P2P348位IO口外部引脚
1电源时钟引脚
① Vss： 接数字
② Vcc ：正常操作时+5 V电源
③ XTAL1 部振荡电路反相放器输入端外接晶体引脚采外部 振荡器时引脚接
④ XTAL2： 部振荡电路反相放器输出端外接晶体端采外部振荡器时引脚接外部振荡源
2控制引脚
①RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
②ALEPROG：访问外部存储器时址锁存允许输出电锁存址低位节FLASH编程期间引脚输入编程脉时ALE端变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16作外部输出脉定时目然注意：作外部数存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作外该引脚略微拉高果微处理器外部执行状态ALE禁止置位效
③PSEN：外部程序存储器选通信号外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
④ EA Vpp：EA保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器注意加密方式1时EA部锁定RESETEA端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源（VPP）
3行IO口引脚
8051单片机设4双IO口（P0P1P2P3）组IO口线独立作输入输出口
① P0 口（P00 P07）： 8 位漏极开路型双 IO 口访问外部存储器 时分时传送低字节址数总线P0 口吸收电流方式驱动八 LSTTL 负载实际应中常作分时址数总线口外部程序数存储器寻址时低8位址数总线分时P0口：先送低8位址信号P0口址锁存信号ALE降址信号锁存址锁存器作数总线口线数进行输入输出
② P1 口（P10 P17）：带部提升电阻 8 位准双 IO 口驱动(吸 收输出电流)四 LSTTL 负载作输入线时口锁存器必须单片机先写入1位编程输入输出线
③ P2 口（P20 P27）：带部提升电阻 8 位准双 IO 口访问外部存储器时输出高 8 位址P0口起组成16位址总线外部存储器接口电路进行寻址P2 口驱动(吸收输出电流)四 LSTTL 负载
④ P3 口（P30 P37）：带部提升电阻 8 位准双 IO 口驱动(吸 收输出电流)四 LSTTL 负载
作第功时P1口样作第二功时位特定途特殊途表示：
表3221 P3口第二功
端口引脚
第二功
注 释
P30
RXD
串行口数接收端
P31
TXD
串行口数发送端
P32
INT0
外中断请求0
P33
INT1
外中断请求1
P34
T0
定时计数器0外部计数信号输入
P35
T1
定时计数器1外部计数信号输入
P36
WR
外部RAM写选通信号输出
P37
RD
外部RAM读选通信号输出
333 LCD1602简介
液晶显示器种动显示器液晶身发光利液晶处理改变光线通方特性达白底黑字黑底白字显示目液晶显示器具厚度薄省电抗干扰力强适规模集成电路直接驱动易实现全彩色显示特点目前已广泛应智仪器仪表单片机测控系统中便携式电脑数字摄机PDA移动通信工具等众领域
前市场液晶显示器种类繁排列形状分字段型点阵字符型点阵图形型黑白显示外液晶显示器灰度彩色显示等果根驱动方式分分静态驱动（Static）单纯矩阵驱动（Simple Matrix）动矩阵驱动（Active Matrix）三种
单片机应中常点阵字符型LCD显示器相应LCD控制器驱动器LCD显示器进行扫描驱动RAMROM存储单片机写入命令显示字符点阵LCD面板较脆弱制造商已LCD控制器驱动器RAMROMLCD显示器PCB连接起称液晶显示模块（LCd ModuleLCM）需购买现成液晶显示模块单片机控制LCM时LCM送入相应命令数显示需容
设计选常见点阵型液晶显示模块：1602字符型LCM（两行行16字符）
图示字符型LCD模块电路框图日立公司生产控制器HD44780驱动器HD44100电阻电容组成HD44100扩展显示字符位（例16字符´1行模块HD4410016字符´2行模块片HD44100）
图3331 字符型LCD模块电路框图
（3）1602字符型LCM特性
① 部具字符发生器ROM（CGROM）字符库显示1925´7点阵字符字符库出LCM显示数字字母部分代码值恰ASCII码表中数字字母相显示数字字母时需LCM送入应ASCII码
②模块64字节定义字符RAM(CGRAM)户行定义85´7点阵字符
③ 模块80字节数显示存储器（DDRAM）
引脚功说明：
表3331 液晶显示模块部分引脚
接口说明：
（1）液晶12端电源1516背光电源防止直接加5V电压烧坏背光灯15脚串接10欧姆电阻限流
（2）液晶3端液晶度调节端通10k欧姆电位器接调节液晶显示度首次时液晶电状态调节液晶面行显示出黑色格止
（3）液晶4端液晶控制器写数写命令选择端接单片机P20口
（4）液晶5端读写选择端接单片机P21口
（5）液晶6端信号操作时必须信号接单片机P22口
LCD1602基操作时序
（1）读状态 输入：RSLRWHEH 输出：D0~D7状态字
（2）读数 输入：RSHRWHEH 输出：
（3）写指令 输入：RSLRWLD0~D7指令码E高脉 输出：D0~D7数
（4）写数 输入：RSHRWLD0~D7数E高脉 输出：
334 蜂鸣器简介
蜂鸣器种体化结构电子讯响器采直流电压供电广泛应计算机种样电子设备仪器中作发声器件分压电式蜂鸣器电磁式蜂鸣器两种类型结构原理诉
1．压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器谐振荡器压电蜂鸣片阻抗匹配器鸣箱外壳等组成压电式蜂鸣器外壳装发光二极谐振荡器晶体集成电路构成接通电源（15~15V直流工作电压）谐振荡器起振输出15~25kHZ音频信号阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声压电蜂鸣片锆钛酸铅铌镁酸铅压电陶瓷材料制成陶瓷片两面镀银电极极化老化处理黄铜片锈钢片粘起
2．电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器振荡器电磁线圈磁铁振动膜片外壳等组成接通电源振荡器产生音频信号电流通电磁线圈电磁线圈产生磁场振动膜片电磁线圈磁铁相互作周期性振动发声
33单元模块联接
见附录1 相关设计图
4软件设计
41软件设计原理
系统软件设计采结构化模块化设计方法便功扩展系统软件设计采C语言编写湿度传感器前湿度数转换成二进制值通三线制接口传送单片机单片机采样芯片送数进行补偿算法获精确实际采样值然根需送液晶显示器显示
系统电初始化读取存湿度限报警值进入循环程序首先键否触发进行判断键触发进入设置限报警值界面设置相应限报警值访问湿度采样芯片获取湿度采样二进制值补偿处理转换成精确数接着判断前湿度值否超限湿度超限驱动蜂鸣器报警直环境湿度降报警值停止报警
数采集系统广泛应工业程控制中生产工作现场常弥布着种干扰信号样干扰作会测电流电压叠加干扰信号(噪声)传感器输出信号般较微弱干扰信号作会显突出称数采集障碍采取适抗干扰措施必电源线耦电路硬件设计采单片机电复位电路软件设计中加入采抗干扰措施
42软件设计工具
完成该设计软件编程利单片机外部接口电路单片机编程软件实现程序正确行实现该方案必条件编写程序时利软件 Keil 编程软件
Keil C51美国Keil Software公司出品51系列兼容单片机C语言软件开发系统汇编相C语言功结构性读性维护性明显优势易学易Keil提供包括C编译器宏汇编连接器库理功强仿真调试器等完整开发方案通集成开发环境（uVision）部分组合起
C51工具包整体结构uVisionIshell分C51 for Windowsfor Dos集成开发环境(IDE）完成编辑编译连接调试仿真等整开发流程开发员IDE身编辑器编辑C汇编源文件然分C51C51编译器编译生成目标文件（OBJ）目标文件LIB51创建生成库文件库文件起L51连接定位生成绝目标文件(ABS）ABS文件OH51转换成标准Hex文件供调试器dScope51tScope51进行源代码级调试仿真器直接目标板进行调试直接写入程序存贮器EPROM中
43系统软件流程框图
开始
初始化
湿度采样
判断湿度
否超限
N
Y
LCD显示
LCD显示
蜂鸣器报警
否结束采样
N
Y
结束
图421 系统软件设计流程图
5系统调试
51 硬件调试
安装前做检查工作确保元器件质量功尤注意晶体型号电容器耐压极性原理图组装电路元件安装位置极性正确布局合理整机清洁污物导线杂乱电路求单元电路逐级安装逐级调试然联合调试方法安装调试程中仪器示波器万表
步骤：
1系统设计系统需组件连接
2根芯片说明书解组件工作原理开始着手调试功模块
3功模块编写成单独源文件进行调试调试成功部分联合起
4调试模块接工作源程序段连接起进行综合调试综合调试需特注意细节部分样减少错误产生
图控硬件调试完成误硬件图片
图511 硬件调试结果图
52 软件调试
Keil软件中完成设计程序编写求进行编译连接调试仿真等然分C51编译器编译生成目标文件（OBJ）OH51转换成标准Hex文件供调试器进行源代码级调试仿真器直接程序进行调试直接写入单片机程序存贮器中验证
6系统功结
61 系统功实现情况
次课题设计种基单片机技术土壤湿度监测仪该设计通STC89C52单片机工作处理器中心土壤湿度传感器核心实现次设计目标
土壤湿度传感器土壤湿度检测宽范围控制土壤湿度通模块中蓝色电位器调节土壤湿度相应阀值着电阻值变化电路输出着变化调节电阻值想湿度控制范围满足电路需求时针调节控制湿度范围会越逆时针时控制湿度范围越
数字量输出D0直接单片机相连通单片机检测高低电检测土壤湿度湿度低设定值时DO输出高电时单片机控制LCD1602分两行显示Humidity Normal高设定值时DO输出低电时单片机控制LCD1602分两行显示Humidity Deviant蜂鸣器鸣报警
62设计中遇问题解决
次土壤湿度检测系统设计制作程中十分注意工作步骤检查确保制作成功合理布线检查装配误情况果出现电路输出情况肯定原理图错误回原理图进行检查总体检查序采序原理图原件选情况焊接工艺等程中遇问题遇问题解决方法做总结
1单片机系统时钟模块中采部时钟模块单片机输入引脚XTAL1输出引脚XTAL2两引脚跨界石英晶体微调电容时石英晶体电容应安装单片机芯片减少寄生电容更保证振荡器稳定工作提高温度稳定性应采温度稳定性较电容
2LCD显示模块防止直接加5V电压烧坏背光灯15脚串接10欧姆电阻限流液晶度调节端通10k欧姆电位器接调节液晶显示度首次时液晶电状态调节液晶面行显示出黑色格止根LCD型号需背光电阻会行调节电阻选择背光灯点亮
3蜂鸣器正极性端联接5V电源面端接三极集电极三极基极单片机脚通门控制脚低时非门输出高电三极导通样蜂鸣器电流形成回路发出声音脚高时非门输出低电三极截蜂鸣器发出声音设计中时单片机输出高电驱动三极导通时NPN型三极没导通发现单片机引脚输出电流太驱动三极换成PNP型低电驱动蜂鸣器发声
4电路板焊接时定仔细免造成虚焊整体布局布线事先规划模块正常工作受干扰
5应量做降低成避免复杂电路应选常电子器件系统具实性型化等特点
63期展
次设计程中开始考虑功实现性希湿度测量仪够运实际测量学中中间思维拓展延伸次课程设计方面改进完善
1电源供电部分采充电电池供电整设备轻便易携带
2加入AD转换模块接收测土壤环境湿度信号数模转换模块处理通1602液晶显示器显示出土壤实际湿度数实时监控环境湿度数该该湿度测量仪具测量精度高通性强特点
3增加存储器部分存储采集湿度信息数存储区扩展模块设计实现RAM扩展C51单片机总支持64KB片外数存储区数存储区扩展程序完成RAM数复制
4增加传感器接口部分通查找资料解市面数传感器采12V供电5V供电33V供电湿度测量仪现功接收5V供电传感器传输数需设计5V转33V12V电路传感器供电采电阻分压方法实现
5完成PCB板设计次设计然画PCB板焊接等方面出现问题导致第次焊接时出现问题采万板焊接实物PCB设计流程分网表输入规设置元器件布局布线检查复查输出等步骤PCB图设计程中考虑元器件布局电子电路性生产装配技术等
7总结体会
次课程设计进行总结次设计采单片机湿度检测求硬件软件相结合两者必须完整配合协调致
学校学单片机知识偏重理应通做课程设计机会理联系实际通次温前学专业基础知识独立设计完成简单单片机控制系统体验原理图设计电路板制作单片机系统调试整程走工作岗位堂精彩课
通次课程设计系统掌握单片机液晶显示土壤湿度传感器电容等元器件工作原理应熟练万表示波器等相关实验仪器设备相关软件设计电路图进行仿真模拟电子数字电子技术实践中应更深刻理解ProtuesKeilAltium Designer等工程软件深入解独立完成电路图绘制设计电路程中充分解元器件功作课知识变生动趣实验现象出现刻心中非常激动独立完成课程设计成感时设计激发学电子方面知识积极性
编程程中遇麻烦仿真实际电路存定差异根实际测量值调试程序积极查阅资料商讨中解决设计中学会许专业知识外遇困难时积极请教指导老师通现教材视屏图书馆查阅资料网搜索相关信息方式仅完成课程设计增强学力求知心理更重拓展思路开阔视野活跃思想学会理联系实际
阶段学思想受益匪浅身努力外老师支持循循善诱分开实做设计程中遇困难时候感头疼没灰心丧气加老师细致指导克服次设计中收获感谢指导老师郑老师严谨细致丝苟作风学工作中榜样拘格思想予启迪
8参考文献
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附录1：相关设计图
图 仿真图
图二 原理图
图三 PCB图
图四 实物图
附录2：元器件清单表
表 元器件清单表
名称
型号
数量
单位
单片机
STC89C52
1
片
NPN型三极
S9013
2
液晶显示器
LCD1602
1
蜂鸣器
1
晶振
12MHz
1
LED灯
3
电容
22pf
2
电容
100uf
2
电容
01uf
1
电阻
10K5K1K
5
电位器
10K
2
排阻
1
排
排针
1
排
土壤湿度传感器
YL69
1
键
4
附录3：相关设计软件
原理图PCB设计软件 Altium Designer Winter 10
程序设计软件 Keil 4
程序载软件 STCISP
仿真软件 Proteus
程序代码：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit lcdenP2^2
sbit lcdrsP2^0
sbit lcdrwP2^1
sbit sd P2^3
sbit bj P2^7
uchar code table[] Humidity
uchar code table1[] Normal
uchar code table2[]Humidity
uchar code table3[] Deviant
uchar num
void delay(uint z)延时函数
{
uint xy
for(xzx>0x)
for(y110y>0y)
}
void write_com(uchar com)写入址
{
lcdrs0
P0com
delay(5)
lcden1
delay(5)
lcden0
}
void write_date(uchar date)写入数
{
lcdrs1
P0date
delay(5)
lcden1
delay(5)
lcden0
}
void init()初始化函数
{
P00xff
lcdrw0
lcden0
write_com(0x80)址指针初始化
write_com(0x38)初始化液晶显示器
write_com(0x0c)控制光标
write_com(0x06)写字符址加
}
void main()
{
init()
sd1
while(1)
{
if(sd1)正常情况显示
{
write_com(0x80+0x00)lcd第排写入址
for(num0num<15num++)
write_date(table[num])lcd第排写入数
write_com(0x80+0x40)lcd第二排写入址
for(num0num<13num++)
write_date(table1[num])lcd第二排写入数
bj1报警
}
else if(sd0)正常情况显示加报警
{
write_com(0x80+0x00)lcd第排写入址
for(num0num<15num++)
write_date(table2[num])lcd第排写入数
write_com(0x80+0x40)lcd第二排写入址
for(num0num<13num++)
write_date(table3[num])lcd第二排写入数
bj0报警
}
}
}
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