基于单片机的书库环境监测

夜间去看海2024-10-09 14:55

目录

一、主要功能

二、硬件资源

三、程序编程

四、实现现象

一、主要功能

基于51单片机，采用DHT11湿度传感器检测湿度，DS18B20温度传感器检测温度，
采用滑动变阻器连接数模转换器模拟二氧化碳和氧气浓度检测，各项数值通过lcd1602显示屏显示，
如果各项参数超过阈值，则蜂鸣器报警；若温湿度超过阈值，则同时启动电机转动模拟风扇进行
降温或者除湿。

二、硬件资源

基于KEIL5编写C++代码，PROTEUS8.15进行仿真，全部资源在页尾，提供安装包。

三、程序编程

cpp 复制代码 
#include <REGX52.H>
#include<intrins.h>
#include<stdio.h>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned  int
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int  u16;
static uint temp;
static float ftemp = 0.0f;//温度转变

sbit CS=P1^0;                 //adc0832引脚
sbit CLK=P1^1;
sbit DIO=P1^2;
sbit CS1=P1^3;                 //adc0832引脚
sbit CLK1=P1^4;
sbit DIO1=P1^5;
sbit beep=P3^4;
sbit Temp_data=P2^6;  				//DHT11
sbit DS=P2^4;                 //DS18B20温度传感器
sbit ssmotor = P3^0;
sbit csmotor = P3^1;


unsigned char rec_dat_lcd0[6];
unsigned char rec_dat_lcd1[6];
unsigned char rec_dat_lcd2[6];
unsigned char rec_dat_lcd3[6];
unsigned int rec_dat[4];
static uchar u,U,R ,u1,U1,R1;      //定义变量
static uchar wd,sd;
static int wdyz=37,sdyz=80,coyz=90,pmyz=120;

void DHT11_delay_us(unsigned char n);
void DHT11_delay_ms(unsigned int z);
void DHT11_start();
unsigned char DHT11_rec_byte();
void DHT11_receive();
void beep_warning();
void cshq();
void xxpxs();

void tmpchange();
uint tmp();
void beep_warning();
void ajpd();

void dsreset(void)            //发出命令
{
  uint i;
  DS=0;		              
  i=103;				   //将总线拉低480us~960us

  while(i>0)i--;
  DS=1;					   //然后拉高总线，若DS18B20做出反应会将在15us~60us后将总线拉低
  i=4;					   //15us~60us等待
  while(i>0)i--;
  //while(DS);
}
bit tmpreadbit(void)          //读取数据
{
   uint i;
   bit dat;
   DS=0;i++;          //i++ for delay
   DS=1;i++;i++;
   dat=DS;
   i=8;while(i>0)i--;
   return (dat);
}
uchar tmpread(void)           //读取数据
{
  uchar i,j,dat;
  dat=0;
  for(i=1;i<=8;i++)
  {
    j=tmpreadbit();
    dat=(j<<7)|(dat>>1);   //读出的数据最低位在最前面，这样刚好一个字节在DAT里
  }
  return(dat);
}
void tmpwritebyte(uchar dat)  //传输数据给DS18B20
{
  uint i;
  uchar j;
  bit testb;
  for(j=1;j<=8;j++)
  {
    testb=dat&0x01;
    dat=dat>>1;
    if(testb)     //write 1
    {
      DS=0;
      i++;i++;
      DS=1;
      i=8;while(i>0)i--;
    }
    else
    {
      DS=0;       //write 0
      i=8;while(i>0)i--;
      DS=1;
      i++;i++;
    }
  }
}
void tmpchange(void)          //DS18B20开始工作
{
  dsreset();
  Delay(1);
  tmpwritebyte(0xcc);  
  tmpwritebyte(0x44);  
}					  
uint tmp()                    //获得温度
{
  float tt;
  uchar a,b;
  dsreset();
  Delay(1);
  tmpwritebyte(0xcc);
  tmpwritebyte(0xbe);
  a=tmpread();//低八位
  b=tmpread();//高八位
  temp=b;
  temp<<=8;             //two byte  compose a int variable
  temp=temp|a;
  tt=temp*0.0625; //算出来的是测到的温度，数值可到小数点后两位
  temp=tt*10+0.5; //为了显示温度后的小数点后一位并作出四舍五入，因为取值运算不能取小数点后的数
  return temp;
}

//延时ms
void DHT11_delay_ms(unsigned int z)
{
    unsigned int i,j;
    for(i=z; i>0; i--)
        for(j=110; j>0; j--);
}

//延时us   --2*n+5us
void DHT11_delay_us(unsigned char n)
{
    while(--n);
}

//DHT11起始信号
void DHT11_start()
{
    Temp_data=1;

    DHT11_delay_us(10);

    Temp_data=0;

    DHT11_delay_ms(50);//这个延时不能过短,18ms以上,实际在仿真当中要想读到数据延时要在延时参数要在40以上才能出数据

    Temp_data=1;

    DHT11_delay_us(30);//这个延时不能过短


}

//接收一个字节

unsigned char DHT11_rec_byte()
{
    unsigned char i,dat=0;
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        while(!Temp_data);
        DHT11_delay_us(8);
        dat <<=1;
        if(Temp_data==1)
        {
            dat +=1;
        }
        while(Temp_data);
    }
    return dat;
}



//接收温湿度数据
void DHT11_receive()
{
    unsigned int R_H,R_L,T_H,T_L;
    unsigned char RH,RL,TH,TL,revise;

    DHT11_start();
    Temp_data=1;
    if(Temp_data==0)
    {
        while(Temp_data==0);   //等待拉高
        DHT11_delay_us(40);  //拉高后延时80us

        R_H=DHT11_rec_byte();    //接收湿度高八位
        R_L=DHT11_rec_byte();    //接收湿度低八位
        T_H=DHT11_rec_byte();    //接收温度高八位
        T_L=DHT11_rec_byte();    //接收温度低八位
        revise=DHT11_rec_byte(); //接收校正位

        DHT11_delay_us(25);    //结束

        if((R_H+R_L+T_H+T_L)==revise)      //校正
        {
            RH=R_H;
            RL=R_L;
            TH=T_H;
            TL=T_L;

        }
        /*数据处理，方便显示*/
        rec_dat[0]=RH;
        rec_dat[1]=RL;
        rec_dat[2]=TH;
        rec_dat[3]=TL;

    }

}

void dht11()
{
	      DHT11_delay_ms(150);
        DHT11_receive();
	      sprintf(rec_dat_lcd0,"%d",rec_dat[0]);
        sprintf(rec_dat_lcd1,"%d",rec_dat[1]);
        sprintf(rec_dat_lcd2,"%d",rec_dat[2]);
        sprintf(rec_dat_lcd3,"%d",rec_dat[3]);
        DHT11_delay_ms(100);	 
				sd = rec_dat[1]*10 + rec_dat[0];

}

uchar get_AD_Res()            //ADC0832启动读取函数
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS=0;
	
	CLK=0;DIO=1;_nop_();
	CLK=1;_nop_();
	
	CLK=0;DIO=1;_nop_(); 
	CLK=1;_nop_();
	
	CLK=0;DIO=0;_nop_();
	CLK=1;_nop_();
	
	CLK=0;DIO=1;_nop_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK=1;_nop_();
		CLK=0;_nop_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO<<i;
		CLK=1;_nop_();
		CLK=0;_nop_();
	}
	CS=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}

uchar get_AD_Res1()            //ADC0832启动读取函数
{
	uchar i, data1=0, data2=0;
	CS1=0;
	
	CLK1=0;DIO1=1;_nop_();
	CLK1=1;_nop_();
	
	CLK1=0;DIO1=1;_nop_(); 
	CLK1=1;_nop_();
	
	CLK1=0;DIO1=0;_nop_();
	CLK1=1;_nop_();
	
	CLK1=0;DIO1=1;_nop_(); 
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		CLK1=1;_nop_();
		CLK1=0;_nop_();
		data1=(data1<<1)|(uchar)DIO1; 
	}
	
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		data2=data2|(uchar)DIO1<<i;
		CLK1=1;_nop_();
		CLK1=0;_nop_();
	}
	CS1=1;
	
	return(data1 == data2)?data1:0;
}
void beep_warning()//蜂鸣器警报并且电机转动
{
	if(ftemp>wdyz)
	{
		beep = 1;
		ssmotor = 0;
	}		
	else
	{
		ssmotor = 1;
	}

	
	if(sd>sdyz)
	{
		beep = 1;
		csmotor = 0;
	}
	else
	{
		csmotor = 1;
	}

  if(R>coyz) //氧气
	{
			beep = 1;

	}		

  if(R1>pmyz)//二氧化碳
	{
		beep = 1;
	}	
  


  if(ftemp<=wdyz && sd<=sdyz && R<=coyz && R1<=pmyz )	
	{
		beep = 0;
	}
}




void main()					  //主函数
{	
	LCD_Init();         //显示屏初始化
	ssmotor = 1;
	csmotor = 1;
	beep = 0;
	do
	{
		 tmpchange();        //让18b20开始转换温度
	    temp = tmp();       //读取温度
	    ftemp = temp/10.0f; //转换温度
		
		cshq();  //参数获取
		dht11(); //温湿度获取
		xxpxs();  //显示屏显示
		beep_warning();    //状态判断

	}  while(1);
}
void xxpxs()  //显示屏显示
{

//		LCD_ShowString(1,1,"O2:");	
//	  LCD_ShowNum(1,4,R,3); //CO
		LCD_ShowString(1,9,"CO2:");	
	  LCD_ShowNum(1,13,R1,3);//PM2.5
	  //湿度
		LCD_ShowString(2,1,"wd:");	
			LCD_ShowNum(2,4,ftemp,3);
    //温度
			LCD_ShowString(2,9,"sd:");	
			LCD_ShowNum(2,12,sd,3);

	
}
void cshq()  //参数获取
{
	  u=get_AD_Res();
		U=(250*u)/128;     //此处将数字信号转化为模拟信号，要根据上拉电阻阻值来确定
		R=200*U/250;	   //O2
	
	  u1=get_AD_Res1();
		U1=(250*u1)/128;     //此处将数字信号转化为模拟信号，要根据上拉电阻阻值来确定
		R1=200*U1/250;	   //CO2
	
	
}

四、实现现象

具体动态效果看B站演示视频：

基于单片机的书库环境监测_哔哩哔哩_bilibili

全部资料（源程序、仿真文件、安装包、原理图、演示视频）：

百度网盘资料下载https://pan.baidu.com/s/1LQW2armPsJuy9HeeNPeQSg?pwd=xks0

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