倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、密級(jí)：公開(kāi)倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)the design of storage temperature and humidity monitoring system摘 要倉(cāng)庫(kù)是用于存放物品的場(chǎng)所，其內(nèi)部的溫濕度能夠直接影響儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。傳統(tǒng)的溫、濕度測(cè)量方法采用測(cè)試器材，通過(guò)人工進(jìn)行檢測(cè)，這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種儀器儀表，使之智能化，不僅可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，還可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的的硬件結(jié)構(gòu)，提高性價(jià)比。因而有必要研制倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)溫、濕度控制系統(tǒng)，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)的溫、濕度，并根據(jù)所測(cè)的數(shù)據(jù)控制加濕器、空調(diào)器等設(shè)備的運(yùn)行，確保倉(cāng)庫(kù)有

2、合適的溫、濕度環(huán)境。本設(shè)計(jì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，配合溫度和濕度傳感器，以及相關(guān)的電路組成，可以接收倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的溫度和濕度信號(hào)，檢測(cè)人員通過(guò)儀器的液晶顯示數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境的溫度和濕度情況。所有的測(cè)量操作都可以通過(guò)主機(jī)控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)中采用新型的可編程溫度傳感器ds18b20，它是模擬溫度傳感器和信號(hào)處理電路的結(jié)合體，可以直接于單片機(jī)溝通，完成溫度采集。濕度傳感器選擇性價(jià)比較高的hs1101，有高可靠性、線性度非常好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。由濕度傳感器得到的非電量信號(hào)，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)軟件分析處理后送顯示裝置，完成時(shí)度采集。該系統(tǒng)充分利用了單片機(jī)對(duì)數(shù)

3、字信號(hào)的可控性和溫濕度傳感器準(zhǔn)確性，并使用液晶顯示，功能齊全且應(yīng)用方便。不僅能提高了傳統(tǒng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路簡(jiǎn)單，可以廣泛使用于距離遠(yuǎn)，節(jié)點(diǎn)分布多的場(chǎng)合。 關(guān)鍵詞：溫度；濕度；單片機(jī)；abstracttemperature and humidity are important conditions for the warehouse where is a place to storage goods. and warehouse directly affects the life and the reliability of stockpile. the traditiona

4、l method of temperature and humidity measurement is an artificial testing through test equipment. this is a time-consuming method. with the development of computer, scm has been widely using in various instruments, the system not only improve measurement automation and accuracy and also simplify the

5、 hardware structure and improve the cost-effective. it is necessary to develop automated warehouse temperature and humidity control system for real-time detection of storage temperature and humidity. then with the measured data controlling air conditioners or other equipment to ensure the proper tem

6、perature and humidity of storage environment. the design of storage temperature and humidity monitoring system is based on microcontroller , with the temperature and humidity sensors, and related circuit to receive the warehouse temperature and humidity signals, then testing personnel monitor the en

7、vironment temperature and humidity through the instruments lcd display. all of the measurement operation can be host control by the software. the system uses ds18b20, a new type of temperature sensor, it is a combination of signal processing circuit can communicate directly to mcu to complete the te

8、mperature acquisition. humidity sensor chosed hs1101, high reliability, good linearity, fast response and so on. the circuit of humidity sensor is converted the non-power signal to the electrical signals, then sent to microcontroller after data processing, analysis and processing software, evacuatio

9、n by the display device. it is very functional and convenient of the system to make full use of the single digital signal controllability chip and temperature and humidity sensors, and lcd display. this system not only improve the traditional system performance, and also simplify the circuit, so it

10、can be widely used in distance and more occasions.字典keywords:temperature;scm;humidity;目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 課題研究的背景和意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展11.3 本課題主要研究的內(nèi)容21.4 本章小結(jié)3第2章方案的比較和論證42.1 倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則42.2 系統(tǒng)所應(yīng)用元器件的選取42.2.1溫度傳感器的選擇52.2.2 濕度傳感器的選擇52.2.3 控制芯片單片機(jī)的選擇62.2.4 顯示器件的選擇72.3 總體設(shè)計(jì)思想82.4 本章小結(jié)8第3章 系統(tǒng)的硬

11、件電路設(shè)計(jì)93.1 溫度采集模塊的設(shè)計(jì)93.1.1 ds18b20性能特點(diǎn)及封裝說(shuō)明93.1.2 ds18b20的測(cè)溫原理103.1.3 ds18b20與單片機(jī)的接口電路113.2 濕度的信號(hào)采集模塊113.2.1 hs1101的性能特點(diǎn)及封裝說(shuō)明113.3.3 測(cè)量原理123.4 stc89c52單片機(jī)介紹及最小系統(tǒng)組成133.4.1 單片機(jī)功能特性及引腳說(shuō)明143.4.2 最小系統(tǒng)173.5 液晶顯示電路設(shè)計(jì)193.5.1 液晶顯示1602簡(jiǎn)介193.5.3 1602的標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表203.5.4 硬件原理圖213.6本章小結(jié)21第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)224.1 主程序流程圖224.2 ds1

12、8b20子程序流程圖234.3濕度監(jiān)測(cè)子程序流程圖244.41602液晶顯示子程序流程圖264.5本章小結(jié)27第5章 結(jié)論28參 考 文 獻(xiàn)29致 謝30附 錄31第1章 緒論1.1 課題研究的背景和意義溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上來(lái)講是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。在整個(gè)宇宙當(dāng)中，溫度無(wú)處不存在。無(wú)論在地球上還是在月球上，這一切無(wú)不由于空間位置的不同而存在著溫度的差別。濕度，表示大氣干燥程度的物理量。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕。在此意義下，常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點(diǎn)等物理量來(lái)表示。今天，我們的生活環(huán)

13、境和工作環(huán)境有越來(lái)越多稱之為單片機(jī)的小電腦在為我們服務(wù)。單片機(jī)在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測(cè)控領(lǐng)域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭。時(shí)下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化與模糊控制化成為世界的潮流，而這些高性能無(wú)一不是靠單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以隨著電子科技的迅速發(fā)展，對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要求也不斷增高。此次課題研究的重點(diǎn)既是在于通過(guò)簡(jiǎn)單軟件編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜實(shí)用的功能，充分利用了單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感性、可控性和溫濕度傳感器準(zhǔn)確性，并使用液晶顯示，功能齊全且應(yīng)用方便。同時(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電路簡(jiǎn)單，廣泛使用于距離遠(yuǎn)，節(jié)點(diǎn)分布多的場(chǎng)合。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、

14、科研、經(jīng)常需要對(duì)溫濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在溫濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。溫濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的溫濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度/溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將溫濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。 集成溫度傳感器是目前應(yīng)用范圍最廣、使用最普及的一種全集成化傳感器。其種類很多，大致可分為以下5類：模擬集成溫度傳感器、模擬集成溫度控制器、智能溫度傳感器、通用智能溫度控制器、微機(jī)散熱保護(hù)專用的智能溫度控制器。集成溫度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在溫度測(cè)量和溫度控制等方面。模擬集成溫度傳感器是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有ad590、

15、ad592、tmp17、lm135等。智能溫度傳感器（亦數(shù)字溫度傳感器）正朝著高精度、多功能、高可靠性及研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。目前，國(guó)外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化3。 在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來(lái)測(cè)量濕度的方法，早已無(wú)法滿足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。國(guó)內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一，質(zhì)量?jī)r(jià)格都相差較大。目前，國(guó)外生產(chǎn)集成濕度傳感器的主要廠家及典型產(chǎn)品分別為honeywell公司，humirel公司，sensiron公司。現(xiàn)在我國(guó)溫濕度測(cè)量技術(shù)在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向

16、實(shí)用化、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在較大差距。我國(guó)倉(cāng)庫(kù)溫濕度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后和可靠性差等缺點(diǎn)。所以我國(guó)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍有很大的發(fā)展空間。1.3 本課題主要研究的內(nèi)容本文以stc89c52單片機(jī)為核心，將信息采集技術(shù)、信息傳輸技術(shù)、信息存儲(chǔ)技術(shù)及信息處理技術(shù)等相互融合，來(lái)對(duì)多點(diǎn)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便實(shí)時(shí)控制加濕器、空調(diào)等設(shè)備的運(yùn)行，確保倉(cāng)庫(kù)有合適的溫度和濕度。各監(jiān)測(cè)單元能獨(dú)立完成各自功能，同時(shí)能根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫濕度進(jìn)行時(shí)時(shí)采集，然后將采集來(lái)的信息通過(guò)液晶屏顯示清晰的呈現(xiàn)給用戶。

17、本設(shè)計(jì)主要做了如下幾個(gè)方面的工作：一是確定系統(tǒng)的總體功能設(shè)計(jì)方案；二是進(jìn)行溫濕度傳感器的硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；三是單片機(jī)及接口的硬件電路；四是對(duì)設(shè)計(jì)的倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的調(diào)試。最終系統(tǒng)要完成的功能如下：1) 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室溫度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集；2) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性；3) 測(cè)溫范圍：-30+50； 測(cè)濕范圍：10%-100%rh。1.4 本章小結(jié)本章首先介紹了溫濕度對(duì)人們生活、生產(chǎn)、工作的影響，溫濕度測(cè)量的應(yīng)用和發(fā)展，其次對(duì)國(guó)內(nèi)外溫濕度測(cè)量系統(tǒng)中核心器件溫濕度傳感器的結(jié)構(gòu)、型號(hào)和發(fā)展前景進(jìn)行了簡(jiǎn)單陳述，最后交待本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。第2章方案的比較和論證2.1 倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)

18、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特性。高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對(duì)供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診斷功能等。在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對(duì)操作人員專用知識(shí)的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能減少人機(jī)交互接口，多采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法。同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)配有現(xiàn)場(chǎng)故障診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對(duì)故障進(jìn)行定位，以便進(jìn)行維修。

19、單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢(shì)在于高性能價(jià)格比。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡(jiǎn)化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。2.2 系統(tǒng)所應(yīng)用元器件的選取 市場(chǎng)上器件可謂是琳瑯滿目

20、，不同的產(chǎn)品需要不同性能的元器件，本文基于以上設(shè)計(jì)原則，提出幾套方案，經(jīng)過(guò)對(duì)比論證，最終選擇其中最佳方案。2.2.1溫度傳感器的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測(cè)溫元件。現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)為精度高、測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測(cè)中高精密測(cè)溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場(chǎng)影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。而銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。 方案

21、二： 采用數(shù)字溫度傳感器ds18b20，溫度測(cè)量范圍從-55+125，-10+85時(shí)測(cè)量精度為0.5，測(cè)量分辨率為0.0625，電源電壓范圍從3.35v 。它支持“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，可組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，且無(wú)需線性校正，使用方便，接口簡(jiǎn)單，成本低廉。與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在93.75ms和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化9位和12位的數(shù)字量。它具有體積小、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，內(nèi)含寄生電源。系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： (1)不需要備份電源，可通過(guò)信號(hào)線供電；(2)送串行數(shù)據(jù)，不需要外部元件；(3)零

22、功耗等待；(4)系統(tǒng)的抗干擾性好，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如環(huán)境控制、設(shè)備過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度傳感器的選擇。2.2.2 濕度傳感器的選擇測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。 方案一：采用hos-201濕敏傳感器。hos-201濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1v以下，頻率為50hz1khz，測(cè)

23、量濕度范圍為0100%rh，工作溫度范圍為050，阻抗在75%rh（25）時(shí)為1m。這種傳感器原是用于開(kāi)關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性，可有效地利用其線性特性。 方案二：采用ih3605電容式濕度傳感器。其內(nèi)部集成有信號(hào)調(diào)理電路，具有精度高、線性度好、互換性強(qiáng)及輸出電壓范圍大等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量濕度范圍為0100rh，固有精度為2rh，工作溫度范同為-40+85，工作電壓為458 v，它的輸出電壓是供電電壓、濕度、溫度的函數(shù)。電源電壓升高，輸出電壓將成比例升高。方案三：采用hs1100/hs1

24、101濕度傳感器。hs1100/hs1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。相對(duì)濕度在1%-100%rh范圍內(nèi)；電容量由16pf變到200pf，其誤差不大于2%rh；響應(yīng)時(shí)間小于5s；溫度系數(shù)為0.04 pf/。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸（hs1100）和側(cè)面接觸（hs1101）兩種封裝產(chǎn)品，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適合用于低濕及露點(diǎn)測(cè)量需要的場(chǎng)合，如干燥箱、倉(cāng)庫(kù)等。 綜合比較三種方案，方案一雖然滿足精度及測(cè)量濕度范圍的要求，但其只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線

25、性，可有效地利用其線性特性。而且還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度-3050的要求；而雖然方案二的測(cè)量精度很高，但傳感器購(gòu)買很不方便且價(jià)位很高。因此，我們選擇方案三作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。2.2.3 控制芯片單片機(jī)的選擇在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，單片機(jī)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，因此選擇合適的單片機(jī)型號(hào)很重要。在大多數(shù)的電子設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于對(duì)性價(jià)比的考慮，8位單片機(jī)仍是首選。目前，8位單片機(jī)在國(guó)內(nèi)外仍占有重要地位。在8位單片機(jī)中又以mcs51系列單片機(jī)及其兼容機(jī)所占的份額最大。mcs51的硬件結(jié)構(gòu)決定了其指令系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生變化，設(shè)計(jì)人員可以很容易的對(duì)不同公司的單片機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行選型，他們只需將重點(diǎn)放在芯片內(nèi)部資源的

26、比較上。方案一：采用at89c51芯片作為硬件核心，采用flash rom，內(nèi)部具有4kb rom存儲(chǔ)空間,能于3v的超低壓工作,而且與mcs-51系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備isp在線編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二：采用at89s52,片內(nèi)rom全都采用flash rom；能以3v的超底壓工作；同時(shí)也與mcs-51系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為8kb rom 存儲(chǔ)空間，同樣具有89c51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ?/p>

27、序的新增功能需要燒入程序時(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。方案三：采用stc89c52，該單片機(jī)是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在線系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活、有效的解決方案。方案一是多年前的的產(chǎn)品，因自身設(shè)計(jì)缺陷，已經(jīng)很少被人使用。方案二和方案三使用差別不大，但方案二需要專有下載線，方案三使用串口下載即可

28、。因此本設(shè)計(jì)選擇方案三。2.2.4 顯示器件的選擇在一般的電子設(shè)計(jì)中輸出顯示方式常有兩種：數(shù)碼管和lcd。方案一：數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)中使用相當(dāng)普遍的一種顯示設(shè)備，每個(gè)數(shù)碼管由7個(gè)發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)七個(gè)發(fā)光二極管的正負(fù)極連接不同，又分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管兩種，選擇的數(shù)碼管不同，程序設(shè)計(jì)上也有一定的差別。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容比較直觀，通常顯示從0到f中的任意一個(gè)數(shù)字，一個(gè)數(shù)碼管可以顯示一位，多個(gè)數(shù)碼管就可以顯示多位，在顯示位數(shù)比較少的電路中，程序編寫(xiě)，外圍電路設(shè)計(jì)都十分簡(jiǎn)單，但是當(dāng)要顯示的位數(shù)相對(duì)多的時(shí)候，數(shù)碼管操作起來(lái)十分煩瑣，顯示的速度受到限制。并且當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)

29、好之后，系統(tǒng)顯示能力基本也被確定，系統(tǒng)顯示能力的擴(kuò)展受到了限制。方案二：而液晶顯示屏具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自己的需求，顯示自己所需要的、甚至是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的圖案。當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時(shí)候，它的優(yōu)點(diǎn)就突現(xiàn)出來(lái)了，并且當(dāng)硬件設(shè)計(jì)完成時(shí)，可以通過(guò)軟件的修改來(lái)不斷擴(kuò)展系統(tǒng)顯示能力。外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，顯示能力的擴(kuò)展將不會(huì)涉及到硬件電路的修改，可擴(kuò)展性很強(qiáng)。字符型液晶顯示屏已經(jīng)成為了單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件之一。不足之處在于其價(jià)格比較昂貴，驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)比較復(fù)雜。本設(shè)計(jì)需要顯示溫度值和濕度值，由于顯示數(shù)字較多，因此本設(shè)計(jì)選用方案二即lcd做顯示輸出設(shè)備

30、。2.3 總體設(shè)計(jì)思想綜合以上方案的對(duì)比論證，本設(shè)計(jì)選用的主要器件有：溫度傳感器ds18b20，濕度傳感器hs1101、液晶顯示1602等。系統(tǒng)的整體框圖如圖2-1。.溫度傳感器濕度傳感器stc89c52顯示電路555振蕩器 圖2-1 倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4 本章小結(jié)本章主要介紹倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的主要元器件的選擇，如溫度傳感器、濕度傳感器、控制芯片單片機(jī)、輸出顯示設(shè)備等。經(jīng)過(guò)對(duì)比考慮各器件性能、特點(diǎn)、成本等因素，選擇適合本設(shè)計(jì)的器件。第3章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)第二章通過(guò)提出幾種方案進(jìn)行對(duì)比論證，提出最終總體方案框圖，以ds18b20作為溫度傳感器，hs1101作為濕度傳感器、單片機(jī)

31、stc89c52作為處理器，再配以液晶顯示為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)本章就系統(tǒng)的各部分結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行具體闡述，主要包括溫度傳感器模塊、濕度傳感器模塊、單片機(jī)控制模塊、顯示模塊幾個(gè)部分。3.1 溫度采集模塊的設(shè)計(jì)用ds18b20溫度傳感器設(shè)計(jì)溫度測(cè)量電路，在其內(nèi)部就能進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)字量可以與單片機(jī)直接通訊，無(wú)需外加a/d轉(zhuǎn)換器，所以轉(zhuǎn)換速度很快，既降低了成本，簡(jiǎn)化了電路，又提高了系統(tǒng)的集成度，使其滿足了最簡(jiǎn)的要求。3.1.1 ds18b20性能特點(diǎn)及封裝說(shuō)明在第二章中已經(jīng)簡(jiǎn)單介紹過(guò)ds18b20的一些特性，dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度

32、傳感器。新一代的“ds18b20”體積更小、更經(jīng)濟(jì)，它僅有三個(gè)引腳，如圖3-1。dq為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；gnd為電源地；vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地），供電電壓范圍：+3.0+5.5v。圖3-1 ds18b20引腳圖3.1.2 ds18b20的測(cè)溫原理ds18b20的測(cè)溫原理如圖3-2所示。增加停止斜率累加器溫度寄存器計(jì)數(shù)比較器減法計(jì)數(shù)器低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器減到0減到0預(yù)置置預(yù)置減法計(jì)數(shù)器圖3-2 ds18b20的內(nèi)部測(cè)溫電路原理圖在圖3-2中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨

33、溫度變化而明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)，ds18b20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。3.1.3 ds18b20與單片機(jī)的接口電路在硬件上，ds18b20與單片機(jī)的連接有兩種方法。一種是將ds18b20的udd接外部電

34、源，gnd接地，其i/0與單片機(jī)的i/0線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí) dsi8b20的udd、gnd接地，其i/0接單片機(jī)i/0。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，ds18b20的i/0口線要接5k見(jiàn)左右的上拉電阻。ds18b20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時(shí)vdd接地，它是通過(guò)內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來(lái)完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長(zhǎng)。這種情況下，用單片機(jī)的一個(gè)i/o口來(lái)完成對(duì)ds18b20總線的上拉。另一種是外部供電方式(vdd接+5v)，相應(yīng)的完成溫度測(cè)量的時(shí)間較短。在本設(shè)計(jì)中采用外部供電方式實(shí)現(xiàn)ds18b20傳感器與單片機(jī)的連接，其接口電路如圖3-

35、3所示。 圖3-3 溫度傳感器ds18b20與單片機(jī)的連接3.2 濕度的信號(hào)采集模塊本設(shè)計(jì)用hs1101電容式濕度傳感器設(shè)計(jì)濕度測(cè)量電路，需要將電容量轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)，然后通過(guò)定時(shí)器計(jì)數(shù)再轉(zhuǎn)化為溫度值，完成其與單片機(jī)的通訊，并予以顯示。3.2.1 hs1101的性能特點(diǎn)及封裝說(shuō)明hs1101是法國(guó)humire l公司推出的一款電容式相對(duì)濕度傳感器。hs1101濕敏傳感器是采用側(cè)面開(kāi)放式封裝, 只有2個(gè)引腳, 有線性電壓輸出和線性頻率輸出2種電路。在使用時(shí), 將2 腳接地, 這里選用頻率輸出電路。hs1101 特性曲線如圖3-4所示。圖3-4 hs1101特性曲線從特性曲線曲線圖上可以看出, hs

36、1101具有極好的線性輸出, 可以近似看成相對(duì)濕度值與電容值成比例, 因此在測(cè)量過(guò)程中, 采集電容值即可。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合它也可以得到很大的應(yīng)用。3.3.3 測(cè)量原理該傳感器采用電容構(gòu)成材料, 不允許直流方式供電, 因此將電容值的變化轉(zhuǎn)換成電壓或頻率的變化, 才能進(jìn)行有效地?cái)?shù)據(jù)采集。用555集成電路組成振蕩電路,具體電路分析如下。電源電壓工作范圍是+ 3. 5 + 12 v。利用一片cmos 定時(shí)器tlc 555, 配上h s1101 和電阻r 2、r 4 構(gòu)成多諧振蕩電路, 將相對(duì)濕度值變化轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出。輸出頻率范圍是6 751 5 533hz, 所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度為0 100% 。

37、當(dāng)rh = 55% 時(shí), f = 6 060h z。r 3 為輸出端的限流電阻, 起保護(hù)作用。通電后, 電源沿著vcc-r 4 -r 2- c 對(duì)hs1101 充電, out 端的輸出變成低電平。然后c 開(kāi)始放電, 放電回路為c -r 2- d-內(nèi)部放電管-地。使out 端的輸出變成高電平。這樣周而復(fù)始的進(jìn)行充、放電, 形成了振蕩。充電、放電時(shí)間計(jì)算公式分別為: t1 = c (r 2 + r 4 ) ln2; t2 = cr 2 ln2 (3-1)輸出波形的頻率( f )和占空比(d )的計(jì)算公式如下:f = 1 /t = 1 / ( t1 + t2 ) = 1 /c ( 2r 2 + r

38、4 ) ln2 (3-2)d = t1 /t = t1 /( t1 + t2 ) = r2 + r4 / ( 2r 2 + r 4 ) (3-3)通常取r4 r2, 使d50% , 輸出接近于方波。例如, 取入r2 = 567 k, r 4 = 49. 9 k。濕度傳感器只是保證傳感探頭的精度, 在實(shí)際使用中, 綜合精度除了與濕度傳感器本身元件有關(guān), 還與外圍電路的器件選擇相關(guān)。為了與hs1101溫度系數(shù)相匹配, r1數(shù)值應(yīng)取為1% 精度, 且最大溫漂不超過(guò)100。在濕度采集時(shí)，由于將電容值轉(zhuǎn)化成了頻率值由單片機(jī)p3.5口第二功能作為計(jì)數(shù)器，接收頻率信號(hào)，然后轉(zhuǎn)化為濕度信號(hào)，具體電路如圖3-5

39、所示。圖3-5 測(cè)量電路圖3.4 stc89c52單片機(jī)介紹及最小系統(tǒng)組成根據(jù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需要的單片機(jī)硬件資源，在性能指標(biāo)滿足的情況下，該系統(tǒng)的單片機(jī)型號(hào)選擇8051系列的芯片，單片機(jī)引腳簡(jiǎn)單介紹如下。rst：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，rst腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，rst腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器auxr（地址8eh）上的disrto位可以使此功能無(wú)效。disrto默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。xtal1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.4.1 最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)是單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)一定功能所需要最少硬件的

40、系統(tǒng)，包括晶體振蕩電路、復(fù)位電路。晶振由一個(gè)12mhz的晶體振蕩器和兩個(gè)大小為30pf的瓷片電容組成。（1）復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位的原理是在時(shí)鐘電路開(kāi)始工作后，在單片機(jī)的rst引腳施加24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位期間，單片機(jī)的ale引腳和psen引腳均輸出高電平。當(dāng)rst引腳從高電平跳變?yōu)榈碗娖胶?，單片機(jī)便從0000h單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用既可以手動(dòng)復(fù)位，又可以上電復(fù)位的電路，這樣可以人工復(fù)位單片機(jī)系統(tǒng)，這種電路如圖3-7復(fù)位部分所示。圖3-7 單片機(jī)復(fù)位電路除了系統(tǒng)上電的時(shí)候可以給rst引腳一個(gè)短暫的高電平信號(hào)外，當(dāng)按下按鍵開(kāi)

41、關(guān)的時(shí)候，vcc通過(guò)一個(gè)高電阻連接到rst引腳，給rst一個(gè)高電平，按鍵松開(kāi)的時(shí)候，rst引腳恢復(fù)為低電平，復(fù)位完成。（2）晶振電路晶振電路是用于產(chǎn)生單片機(jī)正常工作時(shí)所需要的時(shí)鐘信號(hào)。stc89c52單片機(jī)內(nèi)部包含有一個(gè)振蕩器，可以用于cpu的時(shí)鐘源。另外也可以采用外部振蕩器，由外部振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)供內(nèi)部cpu運(yùn)行使用。1)內(nèi)部時(shí)鐘模式內(nèi)部時(shí)鐘模式是采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩器來(lái)工作的模式。51系列單片機(jī)引腳xtal1和xtal2分別為片內(nèi)放大器的輸入端口和輸出端口,其工作頻率為033mhz。當(dāng)單片機(jī)工作于內(nèi)部時(shí)鐘模式的時(shí)候，只需在xtal1引腳和xtal2引腳連接一個(gè)晶體振蕩器或陶瓷振蕩器，并

42、聯(lián)兩個(gè)電容后接地即可，如圖3-8所示。使用時(shí)對(duì)于電容的選擇有一定得要求，具體如下：a 當(dāng)外接晶體振蕩器的時(shí)候，電容值一般選擇c1=c2=3010pf；b 當(dāng)外接陶瓷振蕩器的時(shí)候，電容值一般選擇c1=c2=4010pf。2)外部時(shí)鐘模式外部時(shí)鐘模式是采用外部振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，直接提供給單片機(jī)使用。對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)接入的方式有所不同。對(duì)于普通的8051單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由xtal2引腳接入后直接送到單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器，而引腳xtal1則應(yīng)直接接地。這里需要注意，由于xtal2引腳的邏輯電平不是ttl信號(hào)，因此外接一個(gè)上拉電阻。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，我們選擇內(nèi)部時(shí)鐘電路，外接

43、頻率12.000mhz的晶體振蕩器，選擇兩個(gè)電容值為30pf的陶瓷電容。具體電路如圖3-8所示。圖3-8 晶振電路3.5 液晶顯示電路設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。顯示器作為輸出部件，可以將系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果、狀態(tài)等信息直觀地顯示出來(lái)供操作者了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況和程序的執(zhí)行結(jié)果。本設(shè)計(jì)是利用8051的串行口實(shí)現(xiàn)顯示器接口。3.5.1 液晶顯示1602簡(jiǎn)介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式lcd，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重

44、量輕、功耗低。(1) 1602主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量: 162個(gè)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(2) 引腳功能說(shuō)明1602lcd采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表3-3所示。表3-3 引腳接口說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1vss電源地9d2數(shù)據(jù)2vdd電源正極10d3數(shù)據(jù)3vl液晶顯示偏壓11d4數(shù)據(jù)4rs數(shù)據(jù)/命令選擇12d5數(shù)據(jù)5r/w讀/寫(xiě)選擇13d6數(shù)據(jù)6e使能信號(hào)14d7數(shù)據(jù)7d0數(shù)據(jù)15bla背光源正極8d1數(shù)據(jù)16blk背光源負(fù)極特

45、殊說(shuō)明：第3腳：vl為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平r/w為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。3.5.3 1602的標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（cgrom）已經(jīng)存

46、儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖3-8所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時(shí)模塊把地址41h中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“a”圖3-8 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖3.5.4 硬件原理圖液晶顯示模塊可以和單片機(jī)stc89c52直接接口，電路如圖3-9所示。圖3-9硬件原理圖3.6本章小結(jié)本章主要介紹系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，分為溫度采集模塊、濕度采集模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)以及顯示模塊。在各個(gè)系統(tǒng)中具體用到的各子模塊基本結(jié)構(gòu)、基本原理、應(yīng)用電路、實(shí)現(xiàn)功能等。第4章 系

47、統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結(jié)合，由于硬件電路的設(shè)計(jì)不具有通用性，所以必須根據(jù)具體的硬件電路來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的軟件，硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)計(jì)的難易，軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣又直接影響到硬件的發(fā)揮。在很多時(shí)候，軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用cpu時(shí)間的代價(jià)。軟件程序的設(shè)計(jì)是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個(gè)元器件的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。在編寫(xiě)軟件時(shí)，可以按各個(gè)程序的功能將軟件細(xì)分為各個(gè)功能模塊，再通過(guò)主程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)軟件系統(tǒng)。 4.1 主程序流程圖ny向串口發(fā)送溫濕度值調(diào)用顯示子程序結(jié)束調(diào)用復(fù)位？讀實(shí)時(shí)溫濕度開(kāi)始系統(tǒng)初始化本文中系統(tǒng)控制核心是單片機(jī)80

48、51，其工作過(guò)程是：系統(tǒng)通電后，單片機(jī)8051進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)完成對(duì)各擴(kuò)展端口的初始化工作。在沒(méi)有外部控制信息輸入的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，最后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在lcd顯示器上顯示。主流程圖如圖4-1所示。 讀實(shí)時(shí)18b20讀實(shí)時(shí)18b20讀實(shí)時(shí)18b20讀實(shí)時(shí)18b20讀實(shí)時(shí)18b20 圖4-1 主程序流程圖4.2 ds18b20子程序流程圖在對(duì)ds18b20進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫度結(jié)果。根據(jù)ds18b20的通信協(xié)議，主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)ds18b20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送r

49、am指令，這樣才能對(duì)ds18b20進(jìn)行預(yù)訂操作。復(fù)位要求主cpu將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，ds18b20收到信號(hào)后等待1660微秒后發(fā)出60240微秒的低脈沖，主cpu收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。ds18b20的初始化流程圖如圖4-2所示。ds18b20的讀程序流程圖如圖4-3所示。ds18b20的寫(xiě)程序其流程如圖4-4所示。溫度采集程序流程圖如圖4-5所示。圖4-3 ds18b20的寫(xiě)程序流程圖ny返回開(kāi)始拉低數(shù)據(jù)線延 時(shí)數(shù)據(jù)移置為數(shù)據(jù)線上延 時(shí)8位移完了嗎？開(kāi) 始拉低數(shù)據(jù)線500s延時(shí)置18b20出錯(cuò)拉高數(shù)據(jù)線18b20正常?18b20存在信號(hào)初始化結(jié)束圖4-2 ds18b20初始化流

50、程圖程ny開(kāi)始復(fù)位ds18b20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令復(fù)位ds18b20發(fā)出讀溫度指令ds18b20出錯(cuò)ds18b20正常？延 時(shí)結(jié) 束yn圖4-5 溫度采集程序流程圖延 時(shí)延 時(shí)開(kāi) 始數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器c發(fā)出讀信號(hào)脈沖數(shù)據(jù)寫(xiě)入寄存器a數(shù)據(jù)移完了嗎？ 數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器返 回yn圖4-4 ds18b20的讀程序流程圖4.3濕度監(jiān)測(cè)子程序流程圖在濕度檢測(cè)電路中，以5v交流電作為濕敏電阻的工作電壓。多諧振蕩器的振蕩周期為兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，。求得電容c的充電時(shí)間和放電時(shí)間各為 （4-1） （4-2）因此，振蕩周期 （4.3）通過(guò)周期求出頻率，根據(jù)頻率的變化得到濕敏電阻的變化，對(duì)照電阻值和濕度值對(duì)換表，由濕度傳

51、感器的電容值得到濕度值。yn換算成濕度計(jì)算頻率開(kāi) 始初 始 化開(kāi)始計(jì)時(shí)監(jiān)測(cè)脈沖數(shù)停止計(jì)時(shí)夠十個(gè)？返回主程序 圖4-6 濕度測(cè)量子程序流程圖4.41602液晶顯示子程序流程圖液晶顯示模塊在進(jìn)行寫(xiě)命令、寫(xiě)數(shù)據(jù)以及讀狀態(tài)等操作時(shí)，都要遵照一定的時(shí)序，只有嚴(yán)格的按照特定時(shí)序發(fā)送控制信號(hào)、使能信號(hào)和數(shù)據(jù)等才能正確地完成顯示。液晶顯示流程圖如圖4-7所示。nn讀/寫(xiě)顯示液晶數(shù)據(jù)傳遞完？返回主程序yy入 口讀忙標(biāo)志“bf”bf=1?設(shè)置數(shù)據(jù)寄存器地址初始化液晶，設(shè)置顯示方式bf=1?讀忙標(biāo)志“bf”液晶選用端口定義y圖4-7 液晶顯示程序流程圖在使用過(guò)程中要先對(duì)液晶顯示模塊進(jìn)行初始化，設(shè)置其顯示方式等，然后給出要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的寄存器地址（即要顯示的首地址），指定字符顯示位置，最后發(fā)送要顯示的數(shù)據(jù)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器即可。調(diào)用讀、寫(xiě)操作的子程序，進(jìn)入相應(yīng)函數(shù)之后，首先判別忙標(biāo)志，如果bf1，