多功能空氣溫濕度計(jì)

1、多功能空氣溫濕度計(jì)目 錄摘要：1Abstract：11 引言22 設(shè)計(jì)任務(wù)23 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)24 總體設(shè)計(jì)方案34.1 總體方案選擇34.2溫度傳感器的選擇44.3濕度傳感器的選擇54.4顯示模塊64.5 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)65 芯片介紹75.1 溫度傳感器DS18B20的介紹75.2濕度傳感器HS1101介紹85.3單片機(jī)AT89C52介紹105.3.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源106 硬件設(shè)計(jì)126.1總電路圖126.2溫度測(cè)量電路136.3濕度測(cè)量電路136.4液晶顯示電路146.5系統(tǒng)的PCB圖157 軟件設(shè)計(jì)167.1系統(tǒng)主程序流程圖如圖 16 所示167.2中斷程序流程圖如圖17所示17結(jié)束語(yǔ)17參

2、考文獻(xiàn)18附錄：19多功能空氣溫濕度計(jì)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院 應(yīng)用電子技術(shù)教育 蔣旭麗（07440110）指導(dǎo)老師：汪勁摘要：采用單片機(jī)對(duì)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的監(jiān)測(cè)問(wèn)題，采用單片機(jī)不僅具有監(jiān)測(cè)方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且可以在節(jié)約成本的同時(shí)大幅度的提高監(jiān)測(cè)質(zhì)量。本文設(shè)計(jì)了單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度、濕度參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，本裝置以單片機(jī)AT89C52為控制核心，采用獨(dú)特的單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集，采用濕敏電容HS1101對(duì)濕度參數(shù)進(jìn)行采集。LCD液晶顯示屏對(duì)于當(dāng)前的溫度值和濕度值進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，可以方便用戶直觀的了解所測(cè)得的溫度、濕度環(huán)境參數(shù)值。用戶可使

3、用按鍵根據(jù)自身要求設(shè)定溫濕度上下限，同時(shí)，報(bào)警裝置可依據(jù)用戶的設(shè)定針對(duì)溫濕度超限情況進(jìn)行報(bào)警。關(guān)鍵詞：溫濕度監(jiān)測(cè)；超限報(bào)警；LCD顯示Multi-function air temperature hygrometerXuli jiang Director：jin wang（Zhejiang Normal University No.07440110）Abstract：MCU is always used in industry measurement as temperature and humidity measurement. With MCU, it can be more conven

4、ient and simple to complete the measurement efficiently. The paper designs a real-time temperature and humidity measurement device based on MCU. The device adopts AT89C52 as the control. The device also make use of DS18B20 to obtain the digital temperature signal and HS1101 to gain the analogue humi

5、dity signal. In the design, LCD is used to display the consumers the real-time temperature and humidity clearly. The consumer can use the buttons to change the upper and lower limits of the temperature and humidity. And the alert in the design should work based on the limits set up by the consumers.

6、 Keywords：temperature and humidity measurement; alert over-limit; LCD 1 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類在不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)囟取穸鹊臏y(cè)量提出了越來(lái)越高的要求。日常生活中，工廠、商場(chǎng)、銀行、醫(yī)院以及各類科研場(chǎng)所都需要符合操作規(guī)定的溫、濕度環(huán)境條件。居民家庭中更離不開對(duì)溫度、濕度的監(jiān)測(cè)，室內(nèi)濕度一般控制在45%至65%RH之間，人體感覺(jué)比較舒適。而冬季供暖期的室內(nèi)濕度通常僅為10%15%RH，在干燥的環(huán)境下呆久了，會(huì)使人皮膚緊繃，干燥上火，感覺(jué)不適，甚至使人的呼吸系統(tǒng)抵抗力降低，從而引發(fā)或者加重呼吸系統(tǒng)的疾病。當(dāng)空氣濕度低于40

7、%RH的時(shí)候，灰塵、細(xì)菌等容易附著在鼻部和肺部呼吸道黏膜上，刺激喉部引發(fā)咳嗽，也容易發(fā)生呼吸道的其它疾病，由此可見(jiàn)濕度參數(shù)測(cè)量意義重大。工廠中，產(chǎn)品裝配過(guò)程歷來(lái)都存在對(duì)裝配環(huán)境中的溫、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。溫、濕度參數(shù)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置能對(duì)特定環(huán)境中的溫、濕度參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并能對(duì)溫、濕度超限情況及時(shí)給出報(bào)警信號(hào)。該監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置采用溫、濕度傳感器直接測(cè)量環(huán)境的溫度、濕度，將采集到的信號(hào)分別送入單片機(jī)，由液晶顯示屏顯示環(huán)境的溫、濕度，并可以采用鍵盤輸入溫、濕度上下限值，由報(bào)警裝置完成溫、濕度超限報(bào)警功能。文中對(duì)每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)過(guò)程作了詳細(xì)介紹，完成了課題所有要求。2 設(shè)計(jì)任務(wù) 采用濕敏電容作為濕度敏感元件

8、，設(shè)計(jì)出溫濕度檢測(cè)模塊來(lái)測(cè)量空氣中的溫濕度值。運(yùn)用單片機(jī)對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，再由LCD顯示模塊顯示出當(dāng)前空氣溫濕度值，并通過(guò)蜂鳴器報(bào)警模塊對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)，還對(duì)傳感器進(jìn)行非線性補(bǔ)償，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正以減少測(cè)量誤差。3 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類在不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)囟取穸鹊臏y(cè)量提出了越來(lái)越高的要求。日常生活中，工廠、商場(chǎng)、銀行、醫(yī)院以及各類科研場(chǎng)所都需要符合操作規(guī)定的溫、濕度環(huán)境條件。居民家庭中更離不開對(duì)溫度、濕度的監(jiān)測(cè)，室內(nèi)濕度一般控制在45%至65%RH之間，人體感覺(jué)比較舒適。而冬季供暖期的室內(nèi)濕度通常僅為10%15%RH，在干燥的環(huán)境下呆久了，會(huì)使人皮膚緊繃，干燥上火

9、，感覺(jué)不適，甚至使人的呼吸系統(tǒng)抵抗力降低，從而引發(fā)或者加重呼吸系統(tǒng)的疾病。當(dāng)空氣濕度低于40%RH的時(shí)候，灰塵、細(xì)菌等容易附著在鼻部和肺部呼吸道黏膜上，刺激喉部引發(fā)咳嗽，也容易發(fā)生呼吸道的其它疾病，由此可見(jiàn)濕度參數(shù)測(cè)量意義重大。4 總體設(shè)計(jì)方案當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)信號(hào)懂得輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測(cè)信號(hào)是其核心任務(wù)；而對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。 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)

10、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。 4.1 總體方案選擇由于課題中涉及溫度、濕度兩個(gè)量的采集，由此設(shè)計(jì)出應(yīng)對(duì)本課題的方案：方案一：在元器件的選擇上，選取DS18B20數(shù)字式溫度傳感器和HS1101濕敏電容作為溫、濕度信號(hào)的采集傳感器。選取1602液晶顯示屏顯示溫、濕度值。DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字式溫度傳感器，可直接將其測(cè)得的溫度值傳入單片機(jī)，再通過(guò)LCD進(jìn)行顯示。而HS1101濕敏電容是將空氣的濕度值轉(zhuǎn)化為該濕敏電容的電容值，電容值隨濕度值的增大而

11、增大，將該濕敏電容置于555振蕩電路中，電容值的變化可轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號(hào)的變化，并可以直接送入單片機(jī)。方案二：本方案與方案一的主要不同是采用了SHT71數(shù)字溫濕度傳感器，SHT71是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSens技術(shù)的新型溫濕度傳感器。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來(lái), 發(fā)揮出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。由于SHT71數(shù)字溫濕度傳感器上除了溫度、濕度敏感元件以外，還包括一個(gè)放大器，A/D轉(zhuǎn)換器，OTP內(nèi)存和數(shù)字接口，所以系統(tǒng)框圖

12、得以簡(jiǎn)化。在上述兩種以傳感器為主要區(qū)別的方案選擇中，主要差別在于是否運(yùn)用數(shù)字傳感器以及是否考慮將溫度、濕度兩個(gè)傳感器合二為一。從性價(jià)比的角度分析，雖然方案1中要采用兩個(gè)單獨(dú)的傳感器溫度傳感器DS18B20和濕敏傳感器HS1101，看似有些資源浪費(fèi)，但方案2的SHT71傳感器的單價(jià)已勝過(guò)方案1中兩個(gè)傳感器售價(jià)之和，在購(gòu)置傳感器上的開銷要大。因此，從性價(jià)比角度考慮，方案1更優(yōu)。另一方面，電容式濕敏傳感器實(shí)用化程度高，工藝成熟，性能穩(wěn)定，普遍用于各種情況下濕度測(cè)量，且可以使用555振蕩電路將其濕度變化對(duì)應(yīng)的濕敏電容值的變化轉(zhuǎn)化為脈沖頻率送入單片機(jī)。而DS18B20由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要外接電路、可用

13、一根I/O數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù)、體積小、分辨率高、轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于測(cè)量和控制溫度的地方。從應(yīng)用程度上來(lái)說(shuō)，方案1的可操作性更強(qiáng)。通過(guò)上述方案比較最終確定選擇方案1作為溫濕度傳感器的設(shè)計(jì)方案。4.2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。按IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)

14、溫范圍-200650，百度電阻比W（100）=1.3850時(shí)，R0為100和10，其允許的測(cè)量誤差A(yù)級(jí)為（0.15+0.002 |t|），B級(jí)為（0.3+0.005 |t|）。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。在工業(yè)中用于-50180測(cè)溫。 方案二：采用 DS18B20 作為溫度傳感器。DS18B20 是由Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)潔且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，DS18B20 的測(cè)溫范圍為-55+125，在-10+85范圍內(nèi)，精度為0

15、.0625，現(xiàn)場(chǎng)溫度可直接通過(guò)“一線總線”以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20 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)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。它工作在 3V5.5V的電壓范圍，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存 。 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。4.3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

16、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關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ1KHZ，測(cè)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HS1101濕度傳感器。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

17、而增大。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)，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。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/?？梢?jiàn)精度是較高的。綜合比較方案一與方案二，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，因此，我們選擇方案二來(lái)作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。4.4顯示模塊 方案一：采用 LCD 液晶顯

18、示器顯示。它可視面積大，畫面好，抗干擾能力強(qiáng)，可以節(jié)省軟件中斷資源。方案二：采用 LED 數(shù)碼管顯示。用發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱LED）組成的字形來(lái)顯示數(shù)字，七個(gè)條形發(fā)光二極管排列成七段組合字型，便構(gòu)成了半導(dǎo)體數(shù)碼管。但由于數(shù)碼管顯示編程較麻煩且不能顯示英文字母，相比液晶顯示，液晶比數(shù)碼管顯示的東西更為多。 基于以上所述，本設(shè)計(jì)采用方案二。圖4-1為共陰數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖 4-1 共陰極數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.5 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為五個(gè)部分，如圖4所示。分別是溫度采集電路、濕度采集電路、振蕩電路、單片機(jī)控制模塊、LCD顯示模塊和蜂鳴器報(bào)警模塊。圖4-2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)1、溫度采集模塊：該

19、模塊是采集溫度信號(hào)，本設(shè)計(jì)溫度信號(hào)采集采用DS18B20傳感器，所測(cè)得數(shù)據(jù)直接接入到AT89C52單片機(jī)。DS18B20的主要特征：（1）全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出（2）先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信（3）最高12位分辨率，精度可達(dá)0.5攝氏度（4）12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒（5）可選擇寄生工作方式（6）檢測(cè)溫度范圍為-55- +125（-67F- +257F）（7）內(nèi)置EEPROM,限溫報(bào)警功能（8）64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)連接（9）多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)2、濕度采集模塊：該模塊是采集濕度信號(hào)，該設(shè)計(jì)中采用HS1101濕度傳感器對(duì)濕度信號(hào)進(jìn)行采集，然后再通過(guò)NE555

20、振蕩電路對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理產(chǎn)生一個(gè)方波，最后再接入到AT89C52單片機(jī)進(jìn)行測(cè)頻，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)。3、單片機(jī)控制模塊： AT89C52單片機(jī)控制液晶顯示以及蜂鳴器報(bào)警。5 芯片介紹5.1 溫度傳感器DS18B20的介紹測(cè)溫元件采用新型的溫度傳感器DS18B20。DS18B20 是由Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)潔且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，可使用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，從而為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念，DS18B20的測(cè)溫范圍為-55+125，在-10+85范圍內(nèi)，精度為0.0625，現(xiàn)場(chǎng)溫度可直接通過(guò)“一線總線”以數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾

21、性。DS18B20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)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。它工作在3V5.5V的電壓范圍，采用多種封裝形式，從而使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便，設(shè)定分辨率及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存 。DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-1所示：圖 5-1 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5.2濕度傳感器HS1101介紹測(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

22、測(cè)量的。下面 介紹 HS1101濕度傳感器及其應(yīng)用。 特點(diǎn)是不需校準(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，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等 。 圖5-2 為濕敏電容工作的溫、濕度范圍。圖 5-3 為濕度-電容響應(yīng)曲線。圖5-2濕敏電容工作的溫、濕度范圍圖 5-3濕度-電容響應(yīng)曲線相對(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/。可見(jiàn)精度是較高的

23、。 HUMIREL 濕度傳感器 HS1101/HS1100 基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合他也可以得到很大的應(yīng)用。 根據(jù)HS1101的空氣濕度與電壓頻率的典型值，我們可以得到濕度值近視為：當(dāng)f6600時(shí)， 6600-（RH-60）*14=F。5.3單片機(jī)AT89C52介紹5.3.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源AT89C52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Atmel 公司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

24、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 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。其內(nèi)部主要由 CPU、RAM、ROM、通用 I/O 及總線構(gòu)成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如 5-5 所示：圖5-5 內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器； RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I

25、/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 。5.3.2機(jī)器周期和指令周期（1） 振蕩周期: 也稱時(shí)鐘周期, 是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)的振蕩源的周期。 （2） 狀態(tài)周期: 每個(gè)狀態(tài)周期為時(shí)鐘周期的 2 倍, 是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。 （3） 機(jī)器周期: 一

26、個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)狀態(tài)周期 S1S6, 也就是 12 個(gè)時(shí)鐘周期。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi), CPU 可以完成一個(gè) 獨(dú)立的操作。 （4） 指令周期: 它是指 CPU完成一條操作所需的全部時(shí)間。 每條指令執(zhí)行時(shí)間都是有一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期組成。6 硬件設(shè)計(jì)6.1總電路圖圖 6-1 總電路原理圖6.2溫度測(cè)量電路溫度測(cè)量采用 DS18B20，它是單線傳輸器件，不需校正溫宿，接口接的是 P2.4,具體的溫度測(cè)量電路如圖 6-2所示：圖 6-2 溫度測(cè)量電路6.3濕度測(cè)量電路濕度測(cè)量用的是 HS1101電容式器件，他與 NE555組成一方波發(fā)生電路，濕度改變對(duì)應(yīng)頻率的變化，用單片機(jī)采集頻率值進(jìn)行轉(zhuǎn)化得出濕度

27、值，具體的濕度測(cè)量電路如圖 6-3所示：圖 6-3濕度測(cè)量電路6.4液晶顯示電路 液晶顯示主要是通過(guò)液晶和一排單片機(jī)連接實(shí)現(xiàn)其功能的。圖 6-4液晶顯示電路6.5系統(tǒng)的PCB圖系統(tǒng)總的 PCB 圖如圖6-5所示：圖 6-5 系統(tǒng)的 PCB 圖7 軟件設(shè)計(jì)7.1系統(tǒng)主程序流程圖如圖 7-1 所示液晶初始化選擇實(shí)現(xiàn)按鍵功能、標(biāo)志位清零判斷按鍵標(biāo)志位Button標(biāo)志位為1更新顯示數(shù)據(jù)、標(biāo)志位清零標(biāo)志位為0判斷顯示標(biāo)志位Update標(biāo)志位為1中斷、定時(shí)器初始化初始化顯示標(biāo)志位為0圖 7-1 系統(tǒng)主程序流程圖7.2中斷程序流程圖如圖7-2所示退出定時(shí)器中斷進(jìn)入定時(shí)器中斷標(biāo)志位Update置1讀取當(dāng)前溫度

28、值轉(zhuǎn)換計(jì)算出濕度讀取計(jì)數(shù)器寄存器TH0、TL0中數(shù)據(jù) 圖 7-2 按中斷程序流程圖結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持和幫助，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師汪老師。汪老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下電子專業(yè)知

29、識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝我的母校浙江師范大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的大力栽培。參考文獻(xiàn)1 劉篤仁，韓保君. 傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)M. 西安：西安科大出版社， 2003.12 馬明建. 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)M. 西安：西安交通大學(xué)出版社，2005.23 孫傳友，孫曉斌等. 測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20064 張國(guó)雄，金篆芷等. 測(cè)控電路M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20065 單成祥，傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.86 杜深慧，溫濕度檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.河北：華北電

30、力大學(xué)，2004.127梁婧宇.智能溫室環(huán)境溫濕度測(cè)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)D.山西：太原理工大學(xué)，2005.58梁中明. 基于 DS18B20 與虛擬 I(2)C 總線的數(shù)字溫度測(cè)量裝置設(shè)計(jì)J.湖北 電子報(bào), 2006 9張世英,劉萬(wàn)瑩,李仁兵. 基于 AT89S52 單片機(jī)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)A. 中南六?。▍^(qū)）自動(dòng)化學(xué)會(huì) 第 24 屆學(xué)術(shù)年會(huì)會(huì)議論文集C, 2006 10劉迎春傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用M，北京：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2005：205-207 11余成波，胡新宇，趙勇. 傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)M .北京：高等教育出版社，2006 12 吳興慧，王彩君.傳感器與信號(hào)處理M.北京：電子工業(yè)出

31、版社，1998 13胡漢才單片機(jī)原理及接口技術(shù)M，北京：清華大學(xué)出版社，1996.7 14黃堅(jiān).自動(dòng)控制原理及其應(yīng)用M，北京：高等教育出版社，2004 15馬忠梅等單片機(jī)的 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.11 附錄：附圖一：程序#include#include#define DataBus P0 /High 4bits used in transfer LCD1602/CPU: AT89S51 Oscillator: 12.000MHzsbit FreqInput=P34; /Frequency input /頻率輸入引腳sbit Beep=P10; /Bee

32、p switch /蜂鳴器控制sbit ds_dat=P24; /DS18B20 data pin /DS18B20控制sbit Button=P20; /按鍵/For 1602 pin definition 1602 液晶引腳定義sbit RS=P25; /Register select: H:data L:instructionsbit RW=P26; /H:read L:writesbit EN=P27; /Chip select/函數(shù)聲明void ds_write(unsigned char command);unsigned char ds_read();void ds_initia

33、l(); void temp_sensing();void delay(unsigned char i);void Initial1602(void);void WriteInstr1602(unsigned char Instr);void WriteData1602(unsigned char Data);void WriteString1602(unsigned char addr,unsigned char code *s);void Delay5ms(void);void Delay100us(void);/全局變量定義unsigned int Freq;unsigned char

34、Counter,Humi;bit Updata;unsigned char TempDec,TempInt;unsigned char code CGMode8=0 x18,0 x18,0 x07,0 x04,0 x04,0 x04,0 x04,0 x07;void main(void) /主函數(shù)unsigned char i,Func;unsigned char M0=7,M1=0,M2=5,M3=0;Initial1602(); WriteString1602(0 x80,Humi:40%); WriteString1602(0 x8c,70%);WriteString1602(0 xc0

35、,Temp:31.5); WriteString1602(0 xcc,30); WriteInstr1602(0 x40);/Set CGRAM addressfor(i=0;i8;i+) WriteData1602(CGModei);WriteInstr1602(0 xc9);/Set DDRAM addressWriteData1602(0);WriteInstr1602(0 xcf);/Set DDRAM addressWriteData1602(0);EA=1;ET1=1;TMOD=0 x15; TH1=0 x3C; TL1=0 xB0;/定時(shí)50msTR1=1; /開始定時(shí)TR0=1

36、; /開始計(jì)數(shù)for(;)if(Updata) /數(shù)據(jù)更新Updata=0;WriteInstr1602(0 xc8);WriteData1602(TempDec+48);WriteInstr1602(0 xc5);WriteData1602(TempInt/10+48);WriteInstr1602(0 xc6);WriteData1602(TempInt%10+48);if(Freq99) Humi=99;WriteInstr1602(0 x85);WriteData1602(Humi/10+48); WriteInstr1602(0 x86);WriteData1602(Humi%10+

37、48); switch(Func)case 0: WriteInstr1602(0 x0c);break;case 1: WriteInstr1602(0 x0f);WriteInstr1602(0 x8d);break;case 2: WriteInstr1602(0 x8e);break;case 3: WriteInstr1602(0 xcd);break;case 4: WriteInstr1602(0 xce);break;default:;if(Humi(M0*10+M1)|TempInt(M2*10+M3) Beep=0;else Beep=1;if(!Button) /檢測(cè)按鍵

38、for(i=200;i0&(!Button);i-) Delay5ms();if(!i) Func+;if(Func=5) Func=0;switch(Func)case 0: WriteInstr1602(0 x0c);break;case 1: WriteInstr1602(0 x0f);WriteInstr1602(0 x8d);break;case 2: WriteInstr1602(0 x8e);break;case 3: WriteInstr1602(0 xcd);break;case 4: WriteInstr1602(0 xce);break;default:;else swi

39、tch(Func)case 0: break;case 1: WriteInstr1602(0 x8d);M0+;if(M0=10) M0=0;WriteData1602(M0+48);WriteInstr1602(0 x8d);break;case 2: WriteInstr1602(0 x8e);M1+;if(M1=10) M1=0;WriteData1602(M1+48);WriteInstr1602(0 x8e);break;case 3: WriteInstr1602(0 xcd);M2+;if(M2=10) M2=0;WriteData1602(M2+48);WriteInstr1

40、602(0 xcd);break;case 4: WriteInstr1602(0 xce);M3+;if(M3=10) M3=0;WriteData1602(M3+48);WriteInstr1602(0 xce);break;default:;while(!Button); /判斷按鍵是否釋放void Timer1ISP(void) interrupt 3 /定時(shí)器中斷TH1=0 x3C; TL1=0 xB0;Counter+;if(Counter=20)Updata=1;TR0=0;TR1=0;Counter=0;Freq=TH0*256+TL0;temp_sensing();TH0=0

41、;TL0=0;TH1=0 x3C; TL1=0 xB0;TR1=1;TR0=1;/*/*DS18B20 溫度檢測(cè)程序void temp_sensing() /DS18B20溫度檢測(cè) unsigned char tem_lsb,tem_msb;EA=0;ds_initial();ds_write(0 xcc); /skip rom detect/ds_write(0 x4e); /write scratchpadds_write(0 x44); /conver T/while(!ds_dat); /over?ds_initial();ds_write(0 xcc); /skip romds_write(0 xbe);/read scratchpadtem_lsb=ds_read();tem_msb=ds_read();ds_initial(); /resetEA=1;TempDec=(tem_lsb/2)&0 x07)*1.25;TempInt=tem_msb*16+tem_lsb/16;void d