基于單片機(jī)的多功能顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張永權(quán)

摘要：溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧檢測值與人類的生產(chǎn)生活和發(fā)展是密不可分的。隨著人們的生活水準(zhǔn)不斷提高的同時(shí)單片機(jī)和傳感器技術(shù)也迅速發(fā)展，為我們便捷的顯示采集系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。此系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)顯示、多功能、易操作、功耗低等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：多功能;溫濕度傳感器;PM2.5濃度值;實(shí)時(shí)顯示

1 ?引言

舒適的環(huán)境對人類的生產(chǎn)生活有很大的影響，傳統(tǒng)的環(huán)境檢測是以人員的操作為中心的。但是測量過程比較的復(fù)雜和瑣碎，導(dǎo)致人們工作效率低，操作不方便。因此探索一個(gè)可以實(shí)時(shí)的觀測并且顯示室內(nèi)溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧檢測濃度環(huán)境的顯示屏并且可以蜂鳴器報(bào)警提醒，能在合理的范圍內(nèi)控制的系統(tǒng)，保證一個(gè)良好的環(huán)境顯得尤為重要。這樣可以使得我生產(chǎn)出更多的更好的溫室農(nóng)副產(chǎn)品、肉質(zhì)更鮮嫩的畜牧供我使用，使得我的生活質(zhì)量變得更好。本次設(shè)計(jì)就是可以實(shí)時(shí)顯示并控制室內(nèi)關(guān)鍵參數(shù)和時(shí)間的多功能顯示屏。

2 ?設(shè)計(jì)的基本要求

系統(tǒng)運(yùn)行要可靠，維護(hù)要方便，可操控性好，價(jià)格要實(shí)惠?？梢燥@示時(shí)間以及實(shí)現(xiàn)對溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧濃度值實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)要保證報(bào)警和控制功能的穩(wěn)定。系統(tǒng)可靠性的提高應(yīng)該采用高可靠性部件設(shè)計(jì)。

（1）設(shè)計(jì)簡單易懂。系統(tǒng)啟動后，可以用按鍵調(diào)整目標(biāo)的溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧濃度值的標(biāo)準(zhǔn)范圍，用來控制它們保持在一定的合適范圍內(nèi)。

（2）在液晶顯示屏上，能顯示當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)和時(shí)間。而且這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映出室內(nèi)環(huán)境情況。

（3）系統(tǒng)不僅可以顯示出來室內(nèi)環(huán)境，也應(yīng)自動做出改變實(shí)現(xiàn)智能化控制。操作包括系統(tǒng)自動根據(jù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)去確定報(bào)警裝置是否激活，繼電器是否工作，以便采取措施調(diào)整。

3 ?設(shè)計(jì)方案

這個(gè)系統(tǒng)由下面幾個(gè)關(guān)鍵模塊構(gòu)成：

（1）傳感器采集模塊：實(shí)時(shí)收集當(dāng)前溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧濃度值信息，同時(shí)將信息輸送給單片機(jī)進(jìn)行對比和解析。

（2）液晶顯示模塊：實(shí)時(shí)顯示經(jīng)過單片機(jī)對比和解析后的當(dāng)前溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧濃度值，還能顯示時(shí)間和日期。

（3）電平轉(zhuǎn)換模塊：下載程序到本控制系統(tǒng)。

（4）按鍵模塊：設(shè)置溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧濃度上限下限的值。

（5）蜂鳴器報(bào)警模塊：在室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)超出設(shè)定值時(shí)發(fā)生警報(bào)聲，以提醒室內(nèi)人員。

（6）繼電器控制模塊：可以用來控制風(fēng)扇、制冷片、加熱片等設(shè)備的工作，以此在維持室內(nèi)環(huán)境適宜。

（7）時(shí)鐘模塊：用來表達(dá)現(xiàn)在實(shí)時(shí)日期年月日和時(shí)間。

（8）單片機(jī)主控模塊：單片機(jī)是本控制系統(tǒng)的主要元件，它用來對比和解析多個(gè)傳感器模塊和時(shí)鐘模塊的數(shù)據(jù)并且控制。

4 ?系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)最重要的部分是傳感器的收集模塊。在傳感器模塊中，我選擇了智能溫度和濕度傳感器DHT11。它可以實(shí)時(shí)收集溫度和濕度的目前值，而且它集成溫度傳感器和濕度傳感器。我用GP2Y1010AU0F對粉塵顆粒進(jìn)行檢測。該傳感器體積小、成本少、壽命長、準(zhǔn)確性好。用MQ-2采集煙霧濃度值，BH1750FVI光照強(qiáng)度傳感器檢測光強(qiáng)。收集完成的數(shù)據(jù)要輸送給單片機(jī)控制輸出。我選擇了STC89C52單片機(jī)。因?yàn)镾TC系列的單片機(jī)能在環(huán)境惡劣的地方工作，指令執(zhí)行速度快。將收集到的數(shù)據(jù)輸送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后再交給12864液晶顯示屏顯示。報(bào)警模塊中使用蜂鳴器時(shí)最好的選擇。在系統(tǒng)工作時(shí)，我首先要設(shè)置當(dāng)前環(huán)境的上下限值。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境的當(dāng)前環(huán)境不在設(shè)定的上下限定范圍時(shí)，蜂鳴器會報(bào)警并且顯示，同時(shí)單片機(jī)控制繼電器工作。繼電器其實(shí)就是個(gè)開關(guān)的作用，從而控制外部設(shè)備工作與否，來控制溫濕度和光照強(qiáng)度以及PM2.5濃度和煙霧濃度值。還加入時(shí)鐘模塊。DS1302來顯示目前的時(shí)間和年月日。給室內(nèi)人員一個(gè)提示。加入ESP8266WIFI無線模塊能把顯示屏數(shù)據(jù)輸送到手機(jī)端。

5 ?軟件設(shè)計(jì)

好的程序設(shè)計(jì)它要求軟件要有簡單、合理和效率高的結(jié)構(gòu)要求，在熟悉了我所要設(shè)計(jì)的問題后，要對整體設(shè)計(jì)思路要熟悉。這次的題目的程序整體設(shè)計(jì)思路如圖4-1所示：

6 ?結(jié)束語

本文通過對多種功能顯示屏的研究和設(shè)計(jì)，在充分考慮到我國現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測顯示的實(shí)際狀況下，集成了五種傳感器的物理量能同時(shí)顯示的顯示屏。在基于STC89C52單片機(jī)的基礎(chǔ)下，溫濕度檢測、光照強(qiáng)度檢測、PM2.5濃度檢測、煙霧濃度值檢測、蜂鳴器報(bào)警、繼電器控制和時(shí)鐘顯示等功能的系統(tǒng)?？梢詫?shí)時(shí)采集并顯示，避免了傳統(tǒng)人工的工作繁瑣、采集慢、誤差大等缺點(diǎn)，為室內(nèi)環(huán)境檢測提供了便捷的方法。

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