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西宁做网站制作的公司,如何开网店0基础教程,html静态页面的制作,设计上海20173.5液晶显示模块 3.5.1液晶原理介绍整体的LCD1602液晶显示屏采用的是点阵液晶显示的工作模式#xff0c;在这个过程中#xff0c;液晶显示效果通过点阵组合的形 式#xff0c;这样的设计保证了液晶显示屏能够很好的实现英文、中文、字符等的共同显示的效果。LCD1602液晶显示…3.5液晶显示模块3.5.1液晶原理介绍整体的LCD1602液晶显示屏采用的是点阵液晶显示的工作模式在这个过程中液晶显示效果通过点阵组合的形式这样的设计保证了液晶显示屏能够很好的实现英文、中文、字符等的共同显示的效果。LCD1602液晶显示的效果远远高于数码管的显示数码管只能简单的显示数字而液晶显示屏通过点阵的显示方式可以很好的进行多种字符的效果。LCD液晶显示屏中由128个点组成对应的液晶显示屏的显示区域可以显示RAM区的1024个字节在这个显示在过程中每一个需要显示的字符都会根据程序的设定点映相对应的位置的点阵显示字符达到点亮的效果的同时在人们的眼中就会清晰的看到相应的字符的显示。在正常的液晶显示过程中“0”代表不点亮“1”代表点亮这样的设计效果就是通过程序进行设定这样的通过字符控制器就能够实现字符控制显示的效果。如图3.9所示为LCD1602液晶显示屏实物图。图3.9 LCD1602液晶屏实物图3.5.2液晶模块电路LCD1602液晶显示屏能够是是实现两行数据显示同时也能够是通过程序指令实现换屏显示。在程序指令中设定程序通过按键的调整可以实现手动换屏显示或者通过设定换屏时间达到一定的时间后屏幕会自动实现切换。在这锅过程中系统能够根据自己的实际需要选择换屏时间和换屏方式。LCD1602液晶显示屏作为装置的输出设备是与人们实现交流显示的最直观的端口该设备在与单片机进行通讯的过程中最直观的方案是通过8位或4位并行传输两种方式在LCD1602模块中通过引脚连接的方式与主控单片机进行连接在这个过程中主要使用到的接口是RS、RW接口这些接口实现了数据的读取和存入在此基础上能够很好的实现电子设备寄存器的设计工作。同时LCD1602液晶显示屏还具有D0至D7的端口通过单片机对这些接口进行控制实现两行液晶显示。这些显示的字符可以是数字、中文、英文、标点符号等。在本次系统的设计中主要是通过液晶显示屏对输出的方波频率信息进行显示3.6硬件系统电路整体设计3.6.1硬件电路原理图绘制在系统设计过程中硬件系统的搭建本次选用AD18.1.9版本的画图软件进行电路原理图的设计。如图3.11所示为AD18.1.9版本画图软件。然后开始根据系统的合理性进行电路原理图的搭建如图3.12所示为本系统所设计的电路原理图。在这些基础上开始制作硬件电路当把电路板腐蚀完成准备焊接元器件时发现在用AD画图软件设计电路板时犯了很不小心的错误电源和地的标号网络没有保持一致导致生成的网络错误。虽然软件没有检测出错误但是实际是个错误的电路。由于这部分的疏忽导致制作的电路板无效。3.6.2硬件电路整体设计原理图在本次系统设计中采用分模块的方式对整体系统进行设计分析经过以上每个模块系统电路的介绍和设计最终将每个模块的系统电路图通过合理的方式与单片机主控芯片进行连接整体系统电路遵循设计合理的形式将系统的电路进行优化保证系统的整体设计的完整性电路设计连线不交叉整体系统设计电路原理图如图3.13所示。图3.13 整体硬件电路设计原理图4 系统软件设计与实现4.1软件环境选择MCS-51编程语言主要有汇编语言以及C语言两种其中汇编语言较为晦涩难懂容易出错不适用于本次系统设计开发。C语言作为一种通用语言结构较为清晰简单易懂被广泛应用于控制系统编程设计中。大多数的控制设计都选择C语言来应用到编程语言的开发中。从开发周期的角度出发C语言开发周期更小属于一种结构化语言而汇编语言更大。C语言逻辑结构清晰便于调试和维护具有很强的处理能力因此能够适用于复杂的数据结构中。此外C语言开发设计的程序模块能够13直接应用于其他项目在对硬件进行编程操作的时候具有可靠性高的优点相比于汇编语言C语言还具有兼容性兼顾了高级语言以及低级语言具有高效处理以及可移植性的特点。考虑到本次设计的系统对比汇编语言以及C语言的特点决定采用C语言作为51单片机的编程语言如图4.1所示为C语言变成图在软件开发系统Keil uVision4平台上进行程序设计如图4.2为Keil4软件图。图4.1 C语言编程图由于单片机只能执行机器语言的程序目标程序源程序需要进行编译才能成为目标程序。在编译源程序的过程中会检查程序的正确性发现源程序中存在的语法错误以及逻辑错误但是存在无法检查程序的结构错误。当程序编译中发现程序错误时窗口会报错然后需要针对报错地方进行纠正完成错误纠正之后才能重新实现编译调试知道程序不再报错为止。只有当被编译的程序没有错误时才能执行程序及对程序进行仿真调试。如图4.3为Keil4软件编译按钮图如图4.4所示为软件程序编译成功图。144.2主程序设计本系统的软件包括主程序、键盘处理子程序、显示子程序、湿度温度控制程序、异常报警程序、湿度温度报警范围设定子程序等。该系统软件主要由主程序、中断子程序、数据采集与AD转换子程序、显示子程序、报警子程序等6大模块组成因为C语言编写的软件易于实现模块化生成的机器代码质量高、可读性强、移植好所以本系统的软件采用C语言编写再Keilvision4版本的集成开发环境下进行编译连接。在主程序的设计中它的控制思想首先对单片机的一些主要的端口进行定义 同时根据需要启动中断和设置中断优先级让单片机每次都能在初始状态下开始执行程序而不受到上次执行程序结果的干扰这是最基本也是最重要的单片机能够顺利正确执行程序的条件。在初始化完成之后调用各个子程序实现传感器的初始化读写数据温度转换读AD转换器湿度转换温度与温度显示判断报警键盘设定等功能主程序循环执行各个模块4.3液晶显示子程序设计图4.6 显示程序流程框图屏幕显示子程序流程图如图4.6所示。为了能够直观的将当前的数据信息进行显示方便大棚管理人员进行查看该大棚温湿度监测系统设置了屏幕显示子程序该程序主要是对温湿度信息的处理和显示通过程序能够将当前所测得的温湿度信息显示在屏幕上并且具有掉电保存和自动对时的功能。通过屏幕也可以显示当前所设定的温度和湿度的报警上下限阈值。屏幕显示程序主要是先对屏幕信息进行初始化然后将SHT11读取到的温湿度信息经过单片机处理后传送给液晶屏幕进行直观的显示不断地循环进行监测显示。4.4中断服务键盘设定程序设计键盘设定程序流程图如图4.7所示。首先在主程序中开中断当设置按键按下时执行中断服务程序即进入按键修改程序循环运行键扫程序。若有键闭合则先消抖然后再次检查有无键闭合若无键闭合则返回主程序若有键闭合则执行相应功能程序。分6个功能按键包括设置/完成键、切换上下限键、温度调高键、温度调低键、湿度调高键、湿度调低键。16图4.7 键盘设定程序的设计框图4.5报警子程序设计报警控制程序流程图如图4.8所示。当采样温度湿度超出所设报警范围时要求系统能够发出报警被测环境温度在正常范围内时无蜂鸣器报警且继电器不工作。执行该程序将会对采样温度/湿度和RAM中的最高设定的最高温度、最低温度以及最高湿度、最低湿度进行比较然后通过判断标志位以判别测量温度/湿度是否超出规定测量范围。当温度/湿度出现超出最高规定值或者低于最小值时分别跳转到对应的报警程序启动蜂鸣器报警结合原报警程序判断出是高温报警还是低温报警低湿报警还是高湿报警置位相对应的发光二极管。这时候可以通过调用键盘模块对最高温度和最低温度以及最高湿度和最低湿度进行重新设置实现灵活多变的功能。17图4.8 报警控制程序的设计框图5 系统测试5.1软件调试在本次系统的设计过程中通过软件编程以及整体思想系统的设计完成了基于单片机的大棚温湿度监测系统软件部分的设计。对于软件系统的调试主要就是检查程序设计的合理性已经程序代码编写的准确性保证整体系统设计能够在合理的情况下正常运行保证程序代码在最终的编译过程中没有任何的错误提示。这样的软件系统的调试能够使整体系统运行流程达到最初的设计效果能够使得信号正常发生和显示。在软件调试过程中也遇到了一些问题主要问题如下问题1编译过程中显示找不到“LCD1602.h”文件。解决在正常的显示过程中需要在主函数当中头文件中调用每一个子文件这样才能够保证整体系统运行的稳定性当找不到.h文件的时候就代表没有对该子文件进行调用通过在主函数中进行头文件的定义达到调用子文件的效果从而解决了该错误。问题2在液晶显示过程中出现闪烁字符显示不完整。解决在LCD1602液晶显示文件中对屏幕显示过程中需要显示的字符进行编写和合理排布这样的设计一方面是为了保证系统的完整性另一方面也是为了能够实现显示美观的效果通过自查该子文件程序重新对显示字符程序进行编写然后再重新编译解决了这样的问题。问题3通过按键对系统进行设置和调整的过程中按下按键整体系统没有变化。解决按键模块是人们进行人机交互的主要模块通过按键能够对整体系统进行设置或者调整在系统启动时按下按键没有得到反应的时候一般就是在系统程序设计的过程中对该按键没有进行定义或者定义错误。通过自查按键设计程序发现在程序设计过程中对按键的按下动作的设计错误所以导致按下按键后整体系统没有反应将按键程序的触发接口重新进行定义解决了这个问题。经过上述的软件调试流程以及问题的加过最终完成了整体系统的软件设计经过编译实现了SHT11温湿度检测报警系统 - 0 Error(s), 0 Warning(s)。如图5.1所示为整体装置软件程序调试成功图。图5.1 软件程序调试成功图5.2硬件调试18硬件系统的设计主要就是对系统元器件的选择保证整体系统的完整性选择性能合适且价格合适的元器件作为本次系统设计过程中的组成元器件对于元器件的合理使用就能够保证整体系统运行的完整性。对于硬件系统的调试主要是查看系统是否能够在启动电源后正常稳定的运行。问题1装置启动后液晶没有数据的显示。解决在装置启动后液晶不能显示首先要检查整体系统的设计线路连接是否完整有没有出现线路连接错误的情况在这个过程中需要仔细认真的核对每一个连线连线的不完整会对整个系统的运行造成极大的损害经过查找发展液晶显示线路的其中一个引脚没有连接到单片机引脚上的相应位置所以导致了开机后液晶没有显示然后将线路更改正确后解决了这个问题。问题2在进行数据设置是按下按键不能够正常的跳转到设计界面。解决按键在使用的过程中出现错误首先检查按键的电路连线是否正确在确定了按键连接线路正确无误后在检查按键程序设计过程中的问题。经过查找相关电路和程序发现忘记添加按键演示消抖的缘故对按键添加消抖程序设计后解决了这个问题。经过一系列的焊接与调试最终完成了基于单片机的大棚温湿度监测系统的整体系统的安装完成了实物的制作如图5.2所示为焊接完成实物图。图5.2 焊接完成实物图5.3系统单元测试5.3.1LCD显示模块测试在本次设计的基于单片机的大棚温湿度系统中开机时能够正常显示目前的温度、湿度信息同时也可以显示当前所设置的温度和湿度的上下限信息如图5.3所示为LCD液晶显示模块工作图。5.3.2大棚温湿度监测模块测试在本次系统设计中采用SHT11温湿度传感器对大棚内的温湿度信息进行监测SHT11温湿度传感器作为环境感知模块能够实时的进行大棚内的温湿度信息的监测和采集如图5.4所示为SHT11温湿度传感器工作图。SHT11温湿度传感器监测到的温湿度信息经过单片机的处理后可以以数据的形式直观的显示在LCD液晶显示屏中如图5.5所示为温湿度显示图。图5.4 SHT11实物工作图5.3.3按键模块测试在本次系统设计中为了能够使得该装置适用于不同环境的温湿度监测采用独立按键的形式设置了按键模块。通过按键模块能够实现对温室中的温度、湿度监测的声光报警上下限阈值进行调整使得该装置固有更好的拓展性可以使得该装置适用于不同的大棚环境监测中。20图5.7 温湿度上下限调整图光标移动代表调整5.3.4声光报警模块测试在本次系统设计中除了设计大棚温湿度监测与显示系统外也利用蜂鸣器和LED灯设计了声光报警装置。当温室大棚环境中的温湿度据出现异常的时候就会立即实现声光报警蜂鸣器会持续发生同时闪光灯闪烁。在本次系统中公设计了4个LED灯分别代表温度过高、温度过低、湿度过高、湿度过低当相应的数据出现异常时对应的LED灯就会亮起。如图5.8所示为声光报警装置工作图。图5.8 声光报警装置工作图5.4系统整体测试经过软硬件的测试以及调试最终完成了系统的整体设计。本设计为基于单片机的大棚温湿度监测系统STC89C52单片机作为主控制芯片对整体控制系统进行了设计包括温湿度监测模块、按键模块、显示模块、声光报警模块以及电源模块。系统接收到传感器信号将信号通过单片机处理后传进执行系统通过LCD显示屏将数字信息显示到屏幕上同时通过温湿度监测模块将数据传输至单片机中与设定的温湿度阈值进行比较一方面将温湿度信息以数据的形式现实在LCD中另一方面发现异常数据时控制声光报警装置进行报警。如图5.9所示为系统整体测试图。该装置的设计完善的实现了大棚温湿度监测、显示与报警系统经测试装置运行状态良好达到了设计需求。