糧食倉庫溫濕度智能檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計畢業(yè)論文

1、西安工業(yè)大學北方信息工程學院西安工業(yè)大學北方信息工程學院 本科畢業(yè)設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計(論文論文) 題目題目：糧食倉庫溫濕度智能檢測糧食倉庫溫濕度智能檢測 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導師指導下進行的 研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、 資料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實 可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機構(gòu)的學位 或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢 獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）版

2、權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)論文（設(shè)計）作者同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機 構(gòu)送交論文（設(shè)計）的復印件和電子版，允許論文（設(shè)計）被查閱 和借閱。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或 部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等 復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計） 。本人離校后發(fā)表或使用該 畢業(yè)論文（設(shè)計）或與該論文（設(shè)計）直接相關(guān)的學術(shù)論文或成果 時，單位署名為 。 論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日 指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系別 光電信息系 專業(yè) 測控技術(shù)與儀器 班級 b070102 姓名 霍龍 學號 b07010

3、207 1.畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 糧食倉庫溫濕度智能檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計 2.題目背景和意義：糧食溫度和濕度含量是直接影響糧食加工、儲藏、貿(mào)易與食用的重要 質(zhì)量指標。 因此，對倉庫中糧食的濕度含量和溫度進行實時檢測具有重要的意義。單片機 自誕生以來給全世界人類的生活和工作起到了劇烈的作用，利用單片機進行溫濕度檢測、 處理和顯示具有實時性好、成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。通過該系統(tǒng)的設(shè)計，可使學生對單 片機的原理和功能有個較系統(tǒng)和全面的掌握，也可以使學生初步學習到有關(guān)工程設(shè)計的方 法和思路。這樣他們的就業(yè)面會更加寬廣，也可以滿足當今社會對單片機開發(fā)人才的大量 需求。 3.設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容(理工科含

4、技術(shù)指標)：本系統(tǒng)所需的元器件有 mcs-51 單片機、溫 度傳感器、濕度傳感器等器件、數(shù)碼管、鍵盤等，要求學生利用匯編語言或 c51 語言在 keil 軟件編輯環(huán)境中編寫程序，設(shè)計出一個糧食濕度、溫度智能檢測系統(tǒng)，并且能夠?qū)?度含量和實時溫度顯示在數(shù)碼管上。具體來說該學生的主要任務(wù)是在系統(tǒng)硬件電路的基礎(chǔ) 上，利用 mcs-51 單片機的匯編語言或 c51 語言編寫程序，實現(xiàn)：（1）糧食倉庫的溫度、 濕度實時測量功能；（2）將測量到的溫濕度含量顯示在 4 位數(shù)碼管；（3）利用若干個開 關(guān)按鍵設(shè)置溫度、濕度的標準值；（4）實現(xiàn)系統(tǒng)溫度、濕度超限報警功能；（5）編寫程 序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的看門狗復位功能

5、。設(shè)計指標：（1）溫度范圍：-40 度-+85 度；（2）濕度范 圍：0100%rh；（3）顯示：4 位數(shù)碼管。 4.設(shè)計的基本要求及進度安排(含起始時間、設(shè)計地點)：(1)選題、收集資料、確定開發(fā)工 具、理解題目、開題報告3 周，2010 年 11 月 25 日前(2)需求分析(需求說明書)、開發(fā)計劃 (項目計劃書)3 周，2011 年 1 月 15 日前(3)總體流程圖 2 周，2010 年 1 月 31 日前(4)編 寫程序4 周，2011 年 2 月 28 日(5)系統(tǒng)集成2 周，2011 年 3 月 15 日前(6)系統(tǒng)測試1 周， 2011 年 3 月 22 日前(7)導師驗收1

6、周，2011 年 3 月 30 日前(8)完成論文10 周，2010 年 4 月 1 日前。 5.畢業(yè)設(shè)計(論文)的工作量要求 撰寫 15000 字論文 實驗(時數(shù))*或?qū)嵙?天數(shù))： 300 機時 圖紙(幅面和張數(shù))*： 其他要求： 查閱資料不少于 10 份 指導教師簽名： 年 月 日 學生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日 說明：1 本表一式二份，一份由學生裝訂入冊，一份教師自留。 2 帶*項可根據(jù)學科特點選填。 糧食倉庫溫濕度智能檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計糧食倉庫溫濕度智能檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計 摘摘 要要 糧食中的溫度和濕度是影響糧食質(zhì)量的重要因素，它也是國內(nèi)外糧食部門 嚴格控制的一項重要質(zhì)

7、量指標。 本設(shè)計以 mcs-51 單片機的 stc89c52 芯片為核心，利用數(shù)字式的濕度傳 感器 hs1101 和數(shù)字式的溫度傳感器 ds18b20 在線檢測倉庫中糧食的實時溫濕 度，再輔以必要的外圍電路，設(shè)計了一個簡易的濕度測量系統(tǒng)。本文詳細介紹 了系統(tǒng)的軟件設(shè)計過程，給出了系統(tǒng)各模塊的軟件工作流程圖和源程序代碼， 并用 protues 軟件和 keil 軟件對系統(tǒng)進行了調(diào)試。 本系統(tǒng)的軟件采用 mcs-51 單片機的匯編語言進行編程。整個系統(tǒng)能夠完 成實時溫濕度顯示、溫濕度超限報警、報警值設(shè)置等功能。經(jīng)調(diào)試，系統(tǒng)工作 穩(wěn)定、可靠性強。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：stc89c52 單片機；溫度傳感器

8、；濕度傳感器；軟件設(shè)計 software design of temperature and humidity intelligent detection system in the food depots abstract grain temperature and humidity are important factors affecting food quality,it is also strictly control domestic food sector is an important indicator of quality.he design of the mcs-51 m

9、icrocontroller stc89c52 chip as the core,the use of digital hs1101 humidity sensor and digital temperature sensor ds18b20 online real-time detection of food in the warehouse temperature and humidity,supplemented by the necessary peripheral circuits,a simple humidity measurement system. this paper de

10、scribes the software design process,given the work of each module of the software flow chart and source code,and keil with protues software and debug software on the system. the systems software uses mcs-51 microcontroller assembly language programming.completion of the entire system can display rea

11、l-time temperature and humidity,temperature and humidity limit alarm,the alarm value is set and so on. after commissioning,the system is stable,reliable. key words: stc89c52 scm;temperature sensor;humidity sensor;software design 目目 錄錄 1 緒論緒論 .5 1.1 課題意義和研究背景 .5 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 .5 1.3 系統(tǒng)的設(shè)計要求 .6 1.4 本課題的

12、主要研究內(nèi)容 .6 2 系統(tǒng)方案及論證系統(tǒng)方案及論證 .7 2.1 總體方案設(shè)計.7 2.2 模塊化編程思想方案論證.7 2.3 顯示模塊的選擇與論證 .8 2.3.1 靜態(tài)顯示方案.8 2.3.2 動態(tài)顯示方案.8 2.4 編程語言選擇方案 .8 2.4.1 匯編語言.8 2.4.2 c 語言.9 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計.10 3.1 系統(tǒng)硬件工作原理 .10 3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計概述 .10 3.3 主程序模塊設(shè)計 .10 3.4 溫度采集模塊程序設(shè)計 .12 3.5 濕度采集模塊 .16 3.6 數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計 .21 3.7 超限值報警模塊程序設(shè)計 .24 4 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)

13、調(diào)試.26 4.1 系統(tǒng)調(diào)試用到的工具 .26 4.1.1 硬件調(diào)試軟件 proteus 軟件.26 4.1.2 軟件調(diào)試軟件 keil 軟件.27 4.2 系統(tǒng)測試.30 4.2.1 軟件設(shè)計分析.30 4.2.2 主要指標測試.30 4.2.3 測試結(jié)果.30 5 結(jié)論結(jié)論.31 參考文獻參考文獻.32 致致 謝謝.33 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明.34 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明.35 附錄附錄 1 糧食倉庫溫濕度智能檢測系統(tǒng)源程序代碼糧食倉庫溫濕度智能檢測系統(tǒng)源程序代碼.36 附錄附錄 2 系統(tǒng)系統(tǒng) protues 電路原理圖電路

14、原理圖.48 1 緒論緒論 1.1 課題意義和研究背景課題意義和研究背景 糧食儲藏是國家為防備戰(zhàn)爭、災荒及其它突發(fā)性事件而采取的有效措施， 因此，糧食的安全儲藏具有重要意義。目前，中國地方及墾區(qū)的各種大型糧庫 都還存在著程度不同的糧食儲存變質(zhì)問題。根據(jù)國家糧食保護法規(guī)定，必須定 期抽樣檢查糧庫各點的糧食溫度和濕度，以便及時采取相應(yīng)的措施。但大部分 糧庫目前還是采取人工測量溫度和濕度的方法，這不僅使糧庫工作人員工作量 增大，且工作效率低，尤其是大型糧庫的溫度和濕度檢測任務(wù)如不能及時徹底 完成，則有可能會造成糧食大面積變質(zhì)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，中國每年因糧食變 質(zhì)而損失的糧食達數(shù)億斤，直接造成的經(jīng)濟損

15、失是驚人的。 影響糧食安全儲藏的主要參數(shù)是糧食的溫度和濕度，這兩者之間又是互相 關(guān)聯(lián)的。糧食在正常儲藏過程中，含水量一般在 12%以下(為安全狀態(tài))，不會 產(chǎn)生溫度突變，一旦糧庫進水、結(jié)露等使糧食的含水量達到 20%以上時，由于 糧粒受潮，胚芽萌發(fā)，新陳代謝加快而產(chǎn)生呼吸熱，使局部糧食溫度突然升高， 必然引起糧食“發(fā)燒”和霉變，并可能形成連鎖反應(yīng)，從而造成不可挽回的損失。 因此設(shè)計出一種經(jīng)濟實用的糧庫糧情溫濕度智能檢測系統(tǒng)是非常有必要的1。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況國內(nèi)外發(fā)展狀況 糧情檢測屬監(jiān)控系統(tǒng)范疇，近年來，由于傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、超大 規(guī)模集成電路技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，使監(jiān)控系統(tǒng)廣

16、泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 等領(lǐng)域，因此，糧情檢測技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都有了一定的進展。 早期糧情監(jiān)測主要采用溫度計測量法，它是將溫度計放入特制的插桿中， 根據(jù)經(jīng)驗插在糧堆的多個測溫點，管理人員定期拔出讀數(shù)，確定糧溫的高、低， 決定是否倒糧。這種方法對儲糧有一定的作用，但由于溫度計精度、人工讀數(shù) 的人為因素等原因，溫度檢測不僅速度慢，而且精度低，抽樣不徹底，局部糧 溫過高不易被及時發(fā)現(xiàn)，導致因局部糧食發(fā)霉變質(zhì)引起大面積壞糧的情況時有 發(fā)生。 隨著科技的發(fā)展，從 1978 年開始，采用電阻式溫度傳感器、采樣器、模數(shù) 轉(zhuǎn)換器、報普器等組成的儲糧監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)，它可對各糧庫的各個測溫點進行 巡回檢測，檢

17、測速度、精度大大提高，降低了勞動強度，但由于電阻傳感器的 靈敏度低，致使檢測精度、系統(tǒng)可靠性還不夠理想。至 1990 年，糧情檢測系統(tǒng) 有了很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用矩陣式布線技術(shù)，簡化了數(shù)據(jù) 采集部分的線路，在傳感器方面應(yīng)用了半導體、熱電偶等器件；在線路傳輸上 采用了串行傳輸方式，從而減少了傳輸線根數(shù);采用單片機進行數(shù)據(jù)處理，并采 用各種手段提高數(shù)據(jù)傳輸及檢測速度，通過軟硬件技術(shù)的結(jié)合，檢測精度和可 靠性較以前有很大提高。但溫度傳感器的線性度差，系統(tǒng)的檢測精度仍不理想， 無法大面積推廣。 近年來，隨著單片機功能的日益強大和計算機的廣泛應(yīng)用，糧情檢測的準 確性、穩(wěn)定性要求越來越高。尋找

18、最佳配置和最好的性價比成為糧情監(jiān)測研究 的熱點2。 國外在糧情監(jiān)控技術(shù)上己達到了很成熟的地步，高科技數(shù)字式傳感器廣泛 應(yīng)用于糧情檢測系統(tǒng)。這種傳感器采用了半導體集成電路與微控制器最新技術(shù)， 在一個管芯上集成了半導體溫度檢測芯片、數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換芯片、計算機接口芯 片，存儲芯片等，除完成溫度檢測功能外，還可完成預置范圍溫度、報警、多 路 ad 轉(zhuǎn)換、溫度補償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接傳出數(shù)字量，從而解 決了溫度信號長距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減而導致的精度降低等 問題。 目前，國內(nèi)出現(xiàn)了豐富的數(shù)字傳感器配套產(chǎn)品，如遠程控制模塊、中繼器、 接插器、分線器等，技術(shù)也比較成熟。 1.3 系統(tǒng)的

19、設(shè)計要求系統(tǒng)的設(shè)計要求 具體來說該學生的主要任務(wù)是在系統(tǒng)硬件電路的基礎(chǔ)上，利用 mcs-51 單 片機的匯編語言或 c51 語言編寫程序，實現(xiàn)：（1）糧食倉庫的溫度、濕度實 時測量功能；（2）將測量到的溫濕度含量顯示在 4 位數(shù)碼管；（3）利用若干 個開關(guān)按鍵設(shè)置溫度、濕度的標準值；（4）實現(xiàn)系統(tǒng)溫度、濕度超限報警功能。 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容本課題的主要研究內(nèi)容 1.設(shè)計相應(yīng)的信號采集電路、執(zhí)行電路等硬件電路； 2.實現(xiàn)各環(huán)境要素的自動監(jiān)測； 3.通過單片機匯編語言編制數(shù)據(jù)采集、分析處理、顯示、修改、參數(shù)設(shè)置、 控制等程序功能模塊； 4.研究裝置的軟硬件抗干擾措施，提高系統(tǒng)工作的可靠性

20、和穩(wěn)定性。 2 系統(tǒng)方案及論證系統(tǒng)方案及論證 2.1 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計 經(jīng)分析，將系統(tǒng)分為兩個部分，一個是由溫濕度傳感器組成的檢測部分，另一個 是由單片機和 led 數(shù)碼管組成的主控與顯示部分。如圖所示 ds18b20 和 hs1101 濕度 檢測電路將檢測到的數(shù)送到單片機，單片機對接收到的數(shù)據(jù)進行處理并送到 led 數(shù)碼 管，5v 穩(wěn)壓電源給各個部分供電。系統(tǒng)組成框圖如圖 2.1 所示。 圖 2.1 系統(tǒng)組成框圖 2.2 模塊化編程思想方案論證模塊化編程思想方案論證 如果一本書沒有章、節(jié)和段落，學習起來該有多么困難。將復雜任務(wù)和主題分解 為更便于管理的部分，是使它們更容易處理的一種方

21、法。同樣，計算機程序也可以分 解為小的子程序，或模塊，而這些子程序或模塊可以分別進行開發(fā)和測試。這種方法 就稱為模塊化程序設(shè)計(modular programming)。模塊最重要的屬性是它們應(yīng)該盡可能的 獨立和自包含。另外，一般將它們設(shè)計成執(zhí)行一個特定的、定義好的函數(shù)，它有一個 入口點和一個退出點。同時，模塊常常很短(通常只有 50 到 100 條指令)和高度內(nèi)聚的3。 模塊化程序設(shè)計有很多優(yōu)點。不管對于開發(fā)者還是用戶來說，小的、自包含的單 元都更易于設(shè)計和理解底層的邏輯。模塊化程序設(shè)計使開發(fā)更方便，這是因為每個模 塊都可以獨自得以完善。事實上，對于大型軟件項目，不同的程序員可以只負責各自

22、的組件。模塊化設(shè)計也使調(diào)試和測試程序更加容易，因為錯誤更容易隔離開來。最后， 程序的維護和修改更加方便。這主要是因為可以開發(fā)新模塊來執(zhí)行額外的任務(wù)，然后 將其集成到現(xiàn)有的、組織良好的架構(gòu)中。 單片機 顯示模塊 hs11 01 濕 度檢 測電 路 ds18 b20 溫度 檢測 電源 盡管所有這些屬性都是使用模塊的理由，而與數(shù)值工程問題求解相關(guān)的、最重要 的理由是，可以對有用的模塊庫進行維護，以便以后在其的程序中使用。 2.3 顯示模塊的選擇與論證顯示模塊的選擇與論證 led 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出 需要的數(shù)位，因此根據(jù) led 數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，

23、可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 2.3.1 靜態(tài)顯示方案靜態(tài)顯示方案 對于單片機的 i/o 接口進行驅(qū)動，或者使用如 bcd 碼二-十進位解碼器解碼進行驅(qū) 動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 i/o 接口多，如驅(qū)動 5 個 數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 5840 根 i/o 接口來驅(qū)動，要知道一個 89s51 單片機可用的 i/o 接口才 32 個呢。故實際應(yīng)用時必須增加解碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的 復雜性。 2.3.2 動態(tài)顯示方案動態(tài)顯示方案 數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是 將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,

24、dp” 的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼 管的公共極 com 增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨立的 i/o 線控制，當單片 機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出 字形，取決于單片機對位元選通 com 端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的 選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 透過分時輪流控制各個 led 數(shù)碼管的 com 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示， 這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為 12ms 暫留現(xiàn)象及 發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足 夠快，給人

25、的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài) 顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 i/o 接口，而且功耗更低4。 2.4 編程語言選擇方案編程語言選擇方案 2.4.1 匯編語言匯編語言 匯編語言是一種功能很強的程序設(shè)計語言，也是利用計算機所有硬件特性并能直 接控制硬件的語言。匯編語言，作為一門語言，對應(yīng)于高級語言的編譯器，需要一個 “匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機器可執(zhí)行的代碼。高級的匯編器如 masm，tasm 等等為寫匯編程序提供了很多類似于高級語言的特征，比如結(jié)構(gòu)化、 抽象等。在這樣的環(huán)境中編寫的匯編程序，有很大一部分是面向匯編器的偽指令，已 經(jīng)類同于高級語言?，F(xiàn)在的匯

26、編環(huán)境已經(jīng)如此高級，即使全部用匯編語言來編寫 windows 的應(yīng)用程序也是可行的，但這不是匯編語言的長處。匯編語言的長處在于編 寫高效且需要對機器硬件精確控制的程序。 2.4.2 c 語言語言 c 語言是一種計算機程序設(shè)計語言。它既具有高級語言的特點，又具有匯編語言 的特點。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè) 計語言，編寫不依賴計算機硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛，不僅僅是在 軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到 c 語言，具體應(yīng)用比如單片機以及嵌入式系統(tǒng) 開發(fā)。 c 語言是功的系統(tǒng)描述語言，用 c 語言開發(fā)的 unix 操作系統(tǒng)就是一個成功的范 例;同

27、時 c 語言又是一種通用的程序設(shè)計語言，在國際上廣泛流行。世界上很多著名的 計算公司都成功的開發(fā)了不同版本的 c 語言，很多優(yōu)秀的應(yīng)用程序也都使用 c 語言開 發(fā)的，它是一種很有發(fā)展前途的高級程序設(shè)計語言。 1. c 是中級語言。它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實用性結(jié)合起來。 c 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作， 而這三者是計算機最基本的 工作單元。 2.c 是結(jié)構(gòu)式語言。結(jié)構(gòu)式語言的顯著特點是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個 部分除了必要的信息交流外彼此獨立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用?維護以及調(diào)試。c 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的

28、調(diào)用，并具有 多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。 3.c 語言功能齊全。具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型，并引入了指針概念，可使程序效率 更高。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強大，可以實現(xiàn)決策目的的游戲。 4. c 語言適用范圍大。適合于多種操作系統(tǒng)，如 windows、dos、unix 等等；也 適用于多種機型。 c 語言對編寫需要硬件進行操作的場合，明顯優(yōu)于其它解釋型高級語言，有一些 大型應(yīng)用軟件也是用 c 語言編寫的。 c 語言具有較好的可移植性，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟 件，三維，二維圖形和動畫。它是數(shù)值計算的高級語言5。 匯編語言是低級語言，在編寫程序

29、的時候會把根據(jù)不同的情況指定使用不同的尋 址方式，能夠?qū)?nèi)存和 cpu 里的通用寄存器直接操縱。不同的計算機系列會有不同的 匯編語言此次課題選擇了 c 語言進行編寫。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 3.1 系統(tǒng)硬件工作原理系統(tǒng)硬件工作原理 該系統(tǒng)的硬件電路由以下幾部分電路模塊組成：單片機、溫度傳感器檢測 電路、濕度傳感器檢測電路、數(shù)碼管顯示電路、鍵盤開關(guān)電路、蜂鳴器報警電 路等部分。系統(tǒng)硬件框圖如圖 3.1 所示。 s18b20 溫度 傳感器 hs1101 濕度 傳感器 stc89c52 單片機 串行 led 顯 示 報警電路 鍵盤 圖 3.1 系統(tǒng)硬件框圖 3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計概述系統(tǒng)軟件設(shè)

30、計概述 本章在硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，全面闡述各部分軟件的設(shè)計思想和具體實 現(xiàn)方法。整個軟件采用模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)，并利用匯編語言編制。整個程序由主 程序、顯示、報警、測量等子程序模塊組成6。 3.3 主程序模塊設(shè)計主程序模塊設(shè)計 主程序框圖如圖 3.2 所示。程序初始化包括寄存器設(shè)置、堆棧設(shè)置和相關(guān) 單元清零設(shè)置等。主程序存放于 89c52 中，啟動后循環(huán)執(zhí)行，不停地進行采樣 計算，得出實際溫、濕度值，并與設(shè)定值進行比較，實現(xiàn)聲光報警信號。在主 程序是單片機程序的主體，整個單片機端系統(tǒng)軟件的功能的實現(xiàn)都是在其中完 成的。 軟件設(shè)計的主要思路是將采集、接收、顯示燈功能編成獨立的模塊。 是 否 是 否

31、 圖 3.2 主程序流程圖 /* 主函數(shù) */ /*/ void main() ea=1; /開總中斷 init_t0(); /初始化定時器 init_t1(); tr0=1; /定時器開始工作 tr1=1; et0=1; lcd_init() ; /初始化 lcd ok_menu(); beep=0; while(1) if(key1=0) key1 鍵 按下？ 顯示濕度 key2 鍵 按下？ 顯示溫度 開始 結(jié)束 lcd_init; wendu_menu (); do read_temperature() ; disp_temperature() ; baojing(); while(ke

32、y2) ; if(key2=0) lcd_init; shidu_menu(); do if(int_flag=1) disp(); while(key1); 3.4 溫度采集模溫度采集模塊程序設(shè)塊程序設(shè)計計 根據(jù) ds18b20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 ds18b20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng) 過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 ds18b20 進行復位操作，復位成功后發(fā)送一條 rom 指令，最后發(fā)送 ram 指令，這樣才能對 ds18b20 進行預定的操作。復位要求主 cpu 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，當 ds18b20 收到信號后等待 1660 微秒左 右，后發(fā)出 60240

33、 微秒的存在低脈沖，主 cpu 收到此信號表示復位成功7。 否 是 圖 3.3 溫度檢測程序流程 ds18b20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號 擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/lsb 形式表達，其中 s 為符號位8。 圖 3.4 ds18b20 溫度值 初始化是否 成功？ 初始化 從 18b20 讀字節(jié) 向 18b20 寫字節(jié) 開始 結(jié)束 讀取溫度 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18b20 的兩個 8 比特的 ram 中，二 進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值

34、乘于 0.0625 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 0.0625 即可得到實際溫度（例如+125的數(shù)字輸出為 07d0h，+25.0625的 數(shù)字輸出為 0191h-25.0625的數(shù)字輸出為 ff6fh，-55的數(shù)字輸出為 fc90h）9。 /* /*溫度測量* /* / /*初始化 ds1820 */ /*/ init_ds18b20(void) dq = 1 ; /dq 復位 delay(8) ; /稍做延時 dq = 0 ; /單片機將 dq 拉低 delay(90) ; /精確延時 大于 480us dq = 1 ; /拉高總線

35、 delay(8) ; presence = dq ; /如果=0 則初始化成功 =1 則初始化失敗 delay(100) ; dq = 1 ; return(presence) ; /返回信號，0=presence,1= no presence /* 讀一個字節(jié) */ /*/ readonechar(void) unsigned char i = 0 ; unsigned char dat = 0 ; for (i = 8 ; i 0 ; i-) dq = 0 ; / 給脈沖信號 dat = 1 ; dq = 1 ; / 給脈沖信號 if(dq) dat |= 0 x80 ; delay(4

36、) ; return (dat) ; /* 寫一個字節(jié) */ /*/ writeonechar(unsigned char dat) unsigned char i = 0 ; for (i = 8 ; i 0 ; i-) dq = 0 ; dq = dat delay(5) ; dq = 1 ; dat=1 ; /* 讀取溫度 */ /*/ read_temperature(void) init_ds18b20() ; writeonechar(0 xcc) ; / 跳過讀序號列號的操作 writeonechar(0 x44) ; / 啟動溫度轉(zhuǎn)換 init_ds18b20() ; writ

37、eonechar(0 xcc) ; /跳過讀序號列號的操作 writeonechar(0 xbe) ; /讀取溫度寄存器 temp_data0 = readonechar() ; /溫度低 8 位 temp_data1 = readonechar() ; /溫度高 8 位 /* 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與溫度顯示 */ /*/ disp_temperature() display4=temp_data0 display0=ditabdisplay4+0 x30 ; /查表得小數(shù)位的值 display4=(temp_data0 else beep=0; 3.5 濕度采集模塊濕度采集模塊 顯示電路采用四位七段 l

38、cd 數(shù)碼管顯示即 led 四位七段數(shù)碼管字符型液晶模塊， 是目前使用最廣泛的液晶屏之一。led 四位七段數(shù)碼管字符型液晶模塊是點陣型液晶 驅(qū)動方便，經(jīng)編碼后顯示內(nèi)容多樣化10。標定即顯示當下工作狀態(tài)，顯示溫濕度。 是 否 圖.3.4 濕度檢測流程圖 由圖 3.5 可知相對濕度與電容的關(guān)系可看成直線段，所以有相對濕度 rh= .(3.1) 2 7163rhc 圖 3.5 電容值與相對濕度值的關(guān)系 所以有 (3.2)551.1038 1.936103.0114103.44.310fmes hzfhzrhrhrh 開定時 t0，t1 是否計 滿 1s? 關(guān)閉 t0 并根據(jù) 頻率算出濕度 值 開始

39、結(jié)束 顯示溫度 /* *濕度測量* */ /軟件延時/ void delays(unsigned int cnt) while(-cnt); /定時器 0 初始化 void init_t0(void) tmod=(tmod /定時器 0 工作于方式 1 / th0=(65536-50000)/256; /定時 50ms / tl0=(65535-50000)%256; th0=0 x4c; tl0=0 x00; / 定時器 1 初始化 void init_t1(void) tmod=(tmod /定時器 1 用作計時 th1 =0 x00; tl1 =0 x00; /定時器 0 中斷服務(wù)程序

40、void int_t0(void) interrupt 1 th0=(65535-50000)/256; tl0=(65535-50000)%256; int_count+; if(int_count=20) tr1=0; int_flag=1; int_count=0 x00; /定時器 1 中斷服務(wù)程序 void int_t1(void) interrupt 3 t1count+; void disp(void) /濕度顯示函數(shù) int_flag=0; sum=tl1+th1*256+t1count*65536; /計算 1 秒內(nèi)的脈沖個數(shù) /以下將數(shù)據(jù)格式化,轉(zhuǎn)成 led 可顯示的 bc

41、d 碼 wet=100-(sum-4000)/50;/* 濕度計算公式 le0=wet%10; /最低位 wet=wet/10; le1=wet%10; /第二位 wet=wet/10; le2=wet%10; /第三位 wet=wet/10; int_count=0 x00; t1count=0; th1=0 x00; tl1=0 x00; tr1=1; lcd_pos(0 x4a) ; lcd_wdat(le2+48); lcd_pos(0 x4b) ; lcd_wdat(le1+48); lcd_pos(0 x4c) ; lcd_wdat(le0+48); delays(100); vo

42、id wendu_menu () /顯示溫度的菜單 uchar m ; lcd_pos(0) ; /設(shè)置顯示位置為第一行的第 1 個字符 m = 0 ; while(cdis1m != 0) /顯示字符 lcd_wdat(cdis1m) ; m+ ; lcd_pos(0 x40) ; /設(shè)置顯示位置為第二行第 1 個字符 m = 0 ; while(cdis2m != 0) lcd_wdat(cdis2m) ; /顯示字符 m+ ; writetab() ; /自定義字符寫入 cgram delay1(5) ; lcd_pos(0 x4d) ; lcd_wdat(0 x00) ; /顯示自定義

43、字符 void shidu_menu () /顯示濕度的菜單 uchar m ; lcd_pos(0) ; /設(shè)置顯示位置為第一行的第 1 個字符 m = 0 ; while(cdis3m != 0) /顯示字符 lcd_wdat(cdis3m) ; m+ ; lcd_pos(0 x40) ; /設(shè)置顯示位置為第二行第 1 個字符 m = 0 ; while(cdis4m != 0) lcd_wdat(cdis4m) ; /顯示字符 m+ ; writetab() ; /自定義字符寫入 cgram delay1(5) ; lcd_pos(0 x4d) ; lcd_wdat(0 x00) ; /

44、顯示自定義字符 void ok_menu() uchar m; lcd_pos(0) ; /設(shè)置顯示位置為第一行的第 1 個字符 m = 0 ; while(cdis5m != 0) /顯示字符 lcd_wdat(cdis5m) ; m+ ; lcd_pos(0 x40) ; /設(shè)置顯示位置為第二行第 1 個字符 m = 0 ; while(cdis6m != 0) lcd_wdat(cdis6m) ; /顯示字符 m+ ; 3.6 數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計數(shù)據(jù)顯示模塊程序設(shè)計 在日常生活中，大家對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電 子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用

45、電子產(chǎn)品中都可 以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中， 一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、led 數(shù)碼管、液晶顯示器11 在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量 高、數(shù)字式接口 、體積小、重量輕 、功耗低 、lcd，led 四位七段數(shù)碼管 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162 個字符；芯片工作電壓:4.55.5v；工作電流: 2.0ma(5.0v)；模塊最佳工作電壓:5.0v；字符尺寸:2.954.35(wh)mm。 是 否 圖 3.6 液晶顯示程序流程 /*/ /*檢查 lcd 忙狀態(tài) /*lcd_busy 為 1 時，忙，等待。lcd-bu

46、sy 為 0 時,閑，可寫指令與數(shù)據(jù)。 */ /*/ bit lcd_busy() bit result ; lcd_rs = 0 ; lcd_rw = 1 ; lcd_en = 1 ; delaynop() ; result = (bit)(p0 lcd_en = 0 ; return(result) ; 是否忙 碌？ 寫指令 寫數(shù)據(jù) 設(shè)置顯示 位 初始化 開始 結(jié)束 顯示 /*寫指令數(shù)據(jù)到 lcd /*rs=l，rw=l，e=高脈沖，d0-d7=指令碼。 */ /*/ void lcd_wcmd(uchar cmd) while(lcd_busy() ; lcd_rs = 0 ; lcd_

47、rw = 0 ; lcd_en = 0 ; _nop_() ; _nop_() ; p0 = cmd ; delaynop() ; lcd_en = 1 ; delaynop() ; lcd_en = 0 ; /*/ /*寫顯示數(shù)據(jù)到 lcd */ /*rs=h，rw=l，e=高脈沖，d0-d7=數(shù)據(jù)。 */ /*/ void lcd_wdat(uchar dat) while(lcd_busy() ; lcd_rs = 1 ; lcd_rw = 0 ; lcd_en = 0 ; p0 = dat ; delaynop() ; lcd_en = 1 ; delaynop() ; lcd_en

48、= 0 ; /* lcd 初始化設(shè)定 /*/ void lcd_init() delay1(15) ; lcd_wcmd(0 x01) ; /清除 lcd 的顯示內(nèi)容 lcd_wcmd(0 x38) ; /16*2 顯示，5*7 點陣，8 位數(shù)據(jù) delay1(5) ; lcd_wcmd(0 x38) ; delay1(5) ; lcd_wcmd(0 x38) ; delay1(5) ; lcd_wcmd(0 x0c) ; /顯示開，關(guān)光標 delay1(5) ; lcd_wcmd(0 x06) ; /移動光標 delay1(5) ; lcd_wcmd(0 x01) ; /清除 lcd 的顯示

49、內(nèi)容 delay1(5) ; /* 設(shè)定顯示位置 */ /*/ void lcd_pos(uchar pos) lcd_wcmd(pos | 0 x80) ; /數(shù)據(jù)指針=80+地址變量 /*自定義字符寫入 cgram */ /*/ void writetab() unsigned char i ; lcd_wcmd(0 x40) ; /寫 cgram for (i = 0 ; i4)|(temp_data1 else beep=0; 4 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 4.1 系統(tǒng)調(diào)試用到的工具系統(tǒng)調(diào)試用到的工具 4.1.1 硬件調(diào)試軟件硬件調(diào)試軟件 proteus 軟件軟件 proteus isis 是

50、英國 labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運 行于 windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(spice)各種模擬器件和集成電路， 該軟件的特點是：實現(xiàn)了單片機仿真和 spice 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電 路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232 動態(tài) 仿真、i2c 調(diào)試器、spi 調(diào)試器、鍵盤和 lcd 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀 器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。 目前支持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、avr 系列、pic12 系列、 pic16 系列、pic18 系列、z80 系列、

51、hc11 系列以及各種外圍芯片。提供軟 件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時 可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須 具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 keil c51 uvision2 等軟件。具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和 spice 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大12。 圖 4.1. proteus isis 的工作界面 1雙擊桌面上的 isis 6 professional 圖標或者單擊屏幕左下方的“開始” “程序”“proteus 6 professional” “isis

52、6 professional”。 2proteus isis 的工作界面是一種標準的 windows 界面。包括：標題欄、 主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控 制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 3. 在圖形編輯窗口內(nèi)完成電路原理圖的編輯和繪制。為了方便作圖坐標系 統(tǒng)（co-ordinate system） 。 isis 中坐標系統(tǒng)的基本單位是 10nm，主要是為了和 proteus ares 保持一 致。但坐標系統(tǒng)的識別（read-out）單位被限制在 1th。坐標原點默認在圖形編 輯區(qū)的中間，圖形的坐標值能夠顯示在屏幕的右下

53、角的狀態(tài)欄中13。 點狀柵格（the dot grid）與捕捉到柵格（snapping to a grid） 。 編輯窗口內(nèi)有點狀的柵格，可以通過 view 菜單的 grid 命令在打開和關(guān)閉 間切換。點與點之間的間距由當前捕捉的設(shè)置決定。捕捉的尺度可以由 view 菜單的 snap 命令設(shè)置，或者直接使用快捷鍵 f4、f3、f2 和 ctrl+f1。如圖 4.2 操作界面所示。 圖 4.2 操作界面 4.1.2 軟件調(diào)試軟件軟件調(diào)試軟件 keil 軟件軟件 keil uvision2 是目前使用廣泛的單片機開發(fā)軟件，它集成了源程序編輯和 程序調(diào)試于一體，支持匯編、c、pl/m 語言。 這里僅

54、僅介紹 keil uvision2 的簡單使用，更詳細的使用方法見本光盤單 片機軟件keil c51keil 書籍與資料目錄中的內(nèi)容。 先運行光盤中 單片機軟件setupsetup.exe 安裝程序，選擇安裝“eval version”版進行安裝。一直點擊“yes”或“next”，直到“finish”完成。之后運行同 目錄中的 keil uv2 漢化安裝.exe 安裝漢化程序14。裝好后，在桌面上會產(chǎn)生 快捷圖標，如圖 4.3 所示。 圖 4.3 快捷圖標 點擊桌面快捷圖標，可以直接進入主畫面。如圖 4.4keil 主界面所示 圖 4.4 keil 主界面 圖 4.5 keil 系統(tǒng)創(chuàng)建工程

55、在 keil 系統(tǒng)中，每做個獨立的程序，都視為工程（或者叫項目）。首先從 菜但的“工程”中“新建工程.”，建立將要做的工程項目15。如圖 4.5keil 系統(tǒng)創(chuàng) 建工程所示。 圖 4.6keil 編輯界面 接下來，keil 環(huán)境要求為 test 工程選擇一個單片機型號；選擇 atmel 公 司的 89c51（雖然使用的是 89c52，但由于 89c52 與 89c52 內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)完全 一樣，所以這里依然選擇“89c52”）?！按_定”后工程項目就算建立了16 點擊 “文件”中的“新建”，新建一個空白文檔；這個空白文檔就是編寫片機程的場所。 在這里可以進行編輯、修改等操作。如圖 4.6keil

56、編輯界面所示。 4.2 系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試 4.2.1 軟件設(shè)計分析軟件設(shè)計分析 主程序進行鍵盤掃描，單片機根據(jù)判斷鍵盤那個鍵按下，顯示溫度或濕度。 如果 key1 鍵按下就調(diào)用溫度檢測程序，單片機對 18b20 進行初始化，成功則 讀字節(jié)，再寫入字節(jié)，讀取溫度數(shù)據(jù)送到 led 數(shù)碼管顯示。如果 key2 鍵按下， 就調(diào)用濕度顯示程序，開啟定時中斷 t0、t1，t0 進行定時，t1 對濕度電路給 的頻率計數(shù)，當計滿 1s 時關(guān)閉 t1，單片機對計的數(shù)進行運算，的出濕度值， 送往液晶顯示17。 .2.2 主要指標測試主要指標測試 本系統(tǒng)主要指標就在于所測得的溫濕度的數(shù)據(jù)是否達到了題目要求，本系 統(tǒng)

57、測量范圍為-10-50，濕度為 0-100%；溫度測量誤差為 0.1，濕度測量誤差 為 2%；在 8 棟 111 測試溫度為 16.7 度，濕度為 41%18。 4.2.3 測試結(jié)果測試結(jié)果 通過測試，與標準儀器所測得的溫濕度相比較，可得系統(tǒng)的誤差為信號傳 輸過程中可能存在誤碼，及誤判。 5 結(jié)論結(jié)論 本溫濕度計的制作基本上達到了題目要求的技術(shù)指標，溫度測量范圍為- 10-50，濕度為 0-100%；溫度測量誤差為 0.1，濕度測量誤差為 3%；實現(xiàn) 了量程自動轉(zhuǎn)換功能。 課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛 煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓

58、練和考察過程.隨著科學 技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在 生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開 發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起此次單片機課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從 選題到定稿，從理論到實踐，在接近一星期的日子里，可以說得是苦多于甜， 但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而 且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理 論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論 知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高 自己的實際動手

59、能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得 是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己 的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說 不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好通過這次課程 設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。 參考文獻參考文獻 1 康華光等.電子技術(shù)基礎(chǔ)m. 北京：高等教育出版社. 2 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計指導m. 北京：高等教育出版社. 3 郭天祥.新概念 51 單片機 c 語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略m.電子工業(yè) 出版社，2009. 4 黃智偉全國大學生電子設(shè)計競賽制作實訓m北京：

60、北京航空航天大學出版社， 2007. 5 黃智偉全國大學生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計m北京：北京航空航天大學出版社， 2006. 6 黃智偉全國大學生電子設(shè)計競賽技能訓練m北京：北京航空航天大學出版社， 2007. 7 ckmann j p, kamphor st s o, ruelle d. recurr ence plots of dynamical systems j . europhys. lett. , 1987,4( 9) : 9732977. 8 黃智偉全國大學生電子設(shè)計競賽 常用電路模塊制作m北京：北京航空航天大學 出版社，2010. 9 黃智偉等.基于 ni multisim 的電