基于51單片機的濕度控制器(含原理圖與C代碼)畢業(yè)設(shè)計

1、單片機濕度控制器摘要本系統(tǒng)采用AT89C51作為控制系統(tǒng)，通過模擬傳感器把濕度信號采集后送給ADC0804，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入單片機，再通過LCD1602顯示出來，同時獨立鍵盤輸入濕度上門限值和下門限值，當濕度值低于下門限值或上門限值時系統(tǒng)驅(qū)動蜂鳴器報警和控制電路進行濕度控制，當濕度再次回到兩個門限值之間時消除報警和停止?jié)穸瓤刂?，本系統(tǒng)實時刷新當前濕度和門限值，適用于大棚，花卉以及家庭濕度檢測與控制。目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。 關(guān)鍵詞：AT

2、89C51，LCD1602，ADC0804，濕度控制與檢測Single-chip humidity controllerSummaryThis system used AT89C51 as control system, by simulation sensor to humidity signal collection Hou to ADC0804, conversion into digital signal Hou into single tablets machine, then by LCD1602 displayed out, while independent keyboard

3、entered humidity door limited value and Xia threshold value, dang humidity value below Xia threshold value or door limited value Shi system drive buzzer alarm and control circuit for humidity control, dang humidity again returned to two a threshold value Zhijian Shi elimination alarm and stop humidi

4、ty control, This system live and refreshes the current humidity threshold values, apply to greenhouse, flower and family and humidity measuring and controllingThe current level of industrial automation has become an important symbol of the measure of all walks of life the level of modernization. The

5、 same time, the development of control theory has experienced a classical control theory, modern control theory and the theory of intelligent control in three stages. The typical example of the intelligent control fuzzy automatic washing machine. Keyword：AT89C51，LCD1602，ADC0804，humidity controller目錄

6、第一章 緒論11.1選題背景及目的11.2發(fā)展狀況11.3各章節(jié)主要內(nèi)容3第2章 系統(tǒng)的方案與論證42.1系統(tǒng)選擇論證42.1.1 單片機控制模塊的選擇論證42.1.2 顯示模塊的選擇與論證42.2 設(shè)計任務(wù)及要求42.3 系統(tǒng)的設(shè)計原則52.4 系統(tǒng)組成與框圖6系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)組成如圖2-162.5 系統(tǒng)原理設(shè)計62.5.1 AT89C51簡介62.5.2 AT89C51管腳說明72.5.3 振蕩器特性92.5.4 時鐘電路92.5.5 復(fù)位電路102.5.6 AD轉(zhuǎn)換電路112.6 濕度傳感器122.6.1 濕敏元件的特性122.6.2 濕敏電阻122.6.3 濕敏電容122.6.3 濕度測量

7、的名詞術(shù)語132.7 LCD液晶顯示器13第三章 硬件電路的設(shè)計163.1 濕度傳感器與ADC0804連接電路163.2 LCD電路圖173.3 獨立鍵盤與驅(qū)動電路183.4 總體電路設(shè)計18第四章 程序流程圖與代碼194.1 主要程序流程圖194.2 主要程序20第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與總結(jié)215.1 單片機測試215.2 硬件及軟件調(diào)試215.3 整機的調(diào)試與測試215.4 綜合調(diào)試22總結(jié)23參考文獻24附錄一25附錄二38 第一章 緒論1.1選題背景及目的在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對濕度的測量及控制始終占據(jù)著重要地位。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)大棚種植或是室內(nèi)畜牧業(yè)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天以及現(xiàn)代生

8、活的各個方面，經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進行測量及控制。本設(shè)計就在此基礎(chǔ)上，設(shè)計一種基于89C51單片機控制的智能濕度控制系統(tǒng)。目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采

9、用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。1.2發(fā)展狀況進入21世紀后，特別在我國加入WTO后，國內(nèi)產(chǎn)品面臨巨大挑戰(zhàn)。各行業(yè)特別是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應(yīng)用電子技術(shù)、自動控制技術(shù)進行改造和提升。例如紡織行業(yè)，溫濕度是影響紡織品質(zhì)量的重要因素，但紡織企業(yè)對溫濕度的測控手段仍很粗糙，十分落后，絕大多數(shù)仍在使用干濕球濕度計，采用人工觀測，人工調(diào)節(jié)閥門、風(fēng)機的方法，其控制效果可想而知。制藥行業(yè)里也基本如此。而在食品行業(yè)里，則基本上憑經(jīng)驗，很少有人使用濕度傳感器。值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，許多農(nóng)民意識到必需擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式，采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來應(yīng)付進口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，并打進國外市場

10、。各地建立了越來越多的新型溫室大棚，種植反季節(jié)蔬菜，花卉；養(yǎng)殖業(yè)對環(huán)境的測控也日感迫切；調(diào)溫冷庫的大量興建都給溫濕度測控技術(shù)提供了廣闊的市場。我國已引進荷蘭、以色列等國家較先進的大型溫室四十多座，自動化程度較高，成本也高。國內(nèi)正在逐步消化吸收有關(guān)技術(shù)，一般先搞調(diào)溫、調(diào)光照，控通風(fēng)；第二步搞溫濕度自動控制及CO2測控。此外，國家糧食儲備工程的大量興建，對溫濕度測控技術(shù)提也提出了要求。 但目前，在濕度測試領(lǐng)域大部分濕敏元件性能還只能使用在通常溫度環(huán)境下。在需要特殊環(huán)境下測濕的應(yīng)用場合大部分國內(nèi)包括許多國外濕度傳感器都會“皺起眉頭”！例如在上面提到紡織印染行業(yè)，食品行業(yè)，耐高溫材料行業(yè)等，都需要在高

11、溫情況下測量濕度。一般情況下，印染行業(yè)在紗錠烘干中，溫度能達到120攝氏度或更高溫度；在食品行業(yè)中，食物的烘烤溫度能達到80-200攝氏度左右；耐高溫材料，如陶瓷過濾器的烘干等能達到200攝氏度以上。在這些情況下，普通的濕度傳感器是很難測量的。由于單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生廠家相繼推出了各種類型的單片機。近十幾年來，單片機在生產(chǎn)過程控制、自動檢測、數(shù)據(jù)采集與處理、科技計算、商業(yè)管理和辦公室自動化等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。近幾年來，單片機的發(fā)展更為迅速，它已滲透到諸多學(xué)科和領(lǐng)域，以及人們生活的各個方面。在單片機家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機以其優(yōu)越的

12、性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前可用于MCS-51系列單片機開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便的利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計算機的功能也不斷增強，許多高性能的新型機種不斷涌現(xiàn)出來。單片機以其功能強、體積小、重量輕、可靠性高、造價低、通用靈活和開發(fā)周期短等優(yōu)點，成為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，也廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星定向、汽車火花控制、交通管理和微波爐等專用控制上在工業(yè)生產(chǎn)中成為必不可少的器件，尤其是在日

13、常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。在濕度控制系統(tǒng)中，單片機更是起到了不可替代的核心作用。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在工業(yè)中，設(shè)備對濕度的控制要求越來越高，隨著人們生活水平的提高，對日常用品的自動化也提出了更高的要求，單片機的不斷更新?lián)Q代，滿足了上述的要求，達到自動控制品質(zhì)的目的。1.3各章節(jié)主要內(nèi)容本論文共分成五章第1章主要是選題背景和發(fā)展狀況；第2章提出了系統(tǒng)的方案與論證，形成一個大體輪廓；第3章對系統(tǒng)硬件電路部分進行設(shè)計，主要是接口連接和硬件傳感器的設(shè)計；第4章系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計，包括各個子程序和對應(yīng)的流程圖。第五章為系統(tǒng)調(diào)試，包括硬件、軟件、綜合調(diào)試。 第2章 系統(tǒng)的方案與論證此系統(tǒng)采能夠自動、準確檢

14、測環(huán)境空氣的相對濕度,并將檢測數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換后，送到處理器（AT89C51）中，然后通過軟件的編程，將當前環(huán)境的相對濕度值轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)字后，再通過LCD來顯示；而且，通過軟件編程，再加上相應(yīng)的控制電路,設(shè)計出可以自動的調(diào)節(jié)當前環(huán)境的相對濕度：當空氣濕度過高時，控制系統(tǒng)自動啟動抽風(fēng)機，減少室內(nèi)空氣中的水蒸氣，以達到降低空氣濕度的目的；當室內(nèi)空氣濕度過低時，控制系統(tǒng)自動關(guān)閉抽風(fēng)機，增加空氣的水蒸氣，以達到增加濕度的目的，使空氣濕度保持在理想的狀態(tài)；鍵盤設(shè)置及調(diào)整濕度的初始值。2.1系統(tǒng)選擇論證2.1.1 單片機控制模塊的選擇論證方案一：采用XC9000系列的FPGA。該類器件具有并行處理能力

15、，能快速的響應(yīng)外部的各種數(shù)字信號，但在數(shù)據(jù)處理方面過于復(fù)雜，而且芯片價格較昂貴。 方案二：采用單片機作為控制核心，單片機數(shù)學(xué)運算功能較強。在程序相互調(diào)用方面，處理方便靈活，性能穩(wěn)定，適合實際應(yīng)用。且單片機技術(shù)發(fā)展較為成熟，價格便宜。2.1.2 顯示模塊的選擇與論證 方案一：采用12864液晶模塊顯示測得的數(shù)據(jù)，可顯示較多組的數(shù)據(jù)，字體較大，可清晰讀數(shù)，但12864液晶模塊價格昂貴，接線復(fù)雜，故不采用。 方案二：采用1602液晶模塊顯示所測數(shù)據(jù)，1602液晶接線簡單方便，同時也能滿足顯示需要，價格遠低于12864液晶。因此，本方案為首選方案。綜上所述，顯示模塊選擇方案二。2.2 設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)

16、計一個基于51單片機的濕度檢測器。課程設(shè)計要求：1 5V供電；2 溫度采集采用模擬濕度傳感器；3 采用ADC0804把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量4 LCD1602顯示；5 4個按鍵；6 設(shè)計溫度控制器原理圖，學(xué)習(xí)用PROTEL畫出該原理圖，并用proteus進行仿 真；設(shè)計和繪制軟件流程圖，用C語言進行程序編寫；焊接硬件電路，進行調(diào)試。2.3 系統(tǒng)的設(shè)計原則 一般系統(tǒng)的設(shè)計原則包含安全性（穩(wěn)定抗干擾性），操作的便利性（人性化），實時性，通用性和經(jīng)濟性。（1）安全可靠 首先要選用高性能的AT89S52單片機，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能正常運行。其次是設(shè)計可靠的控制方案，并具有各種安全保護措施，如報警、事故

17、預(yù)測、事故處理和不間斷電源等。（2）操作維護方便操作方便表現(xiàn)在操作簡單、直觀形象和便于掌握且不強求操作工要掌握計算機知識才能操作。（3）實時性強選用高性能的AT89C51單片機的實時性，表現(xiàn)在內(nèi)部和外部事件能及時地響應(yīng)，并做出相應(yīng)的處理。（4）通用性好 系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮能適應(yīng)不同的設(shè)備和各種不同設(shè)備和各種不同控制對象，并采用積木式結(jié)構(gòu)，按照控制要求靈活構(gòu)成系統(tǒng)。主要表現(xiàn)在兩個方面：一是硬件板設(shè)計采用標準總線結(jié)構(gòu)（如PC總線），配置各種通用的模板，以便擴充功能時，只需增加功能模板就能實現(xiàn)；二是軟件功能模塊或控制算法采用標準模塊結(jié)構(gòu)，用戶使用時不需要二次開發(fā)，只需各種功能模塊，靈活地進行控制系統(tǒng)組

18、態(tài)。（5）經(jīng)濟效益高 2.4 系統(tǒng)組成與框圖系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)組成如圖2-1 濕度傳感器。用于檢測空氣的濕度9。 微控制器。采用ATMEL公司的89C51單片機，作為主控制器。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。用于把濕度傳感器的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 鍵盤輸入電路。用于設(shè)定初始值等。 LCD顯示電路。用于顯示濕度10。 功率驅(qū)動電路（濕度調(diào)節(jié)電路）。濕度傳感器AD轉(zhuǎn)換電路AT89C51LCD顯示電路驅(qū)動電路獨立鍵盤電路 圖2-12.5 系統(tǒng)原理設(shè)計2.5.1 AT89C51簡介單片機我們采用AT89C51相較于INTEL公司的8051它本身帶有一定的優(yōu)點。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器（FPE

19、ROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要特性：與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可

20、編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.5.2 AT89C51管腳說明1.VCC：供電電壓；2.GND：接地；3.P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。4.P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉

21、為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。5.P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時

22、接收高八位地址信號和控制信號。6.P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表41所示：7.RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。8.ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1

23、/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。P3口的第二功能引 腳第二功能信 號 名 稱P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD串行數(shù)據(jù)接收串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0請求外部中斷1請求定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入外部RAM寫選通外部RAM讀選通P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部

24、執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 9./PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 10./EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 11.XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 12.XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.5.3 振蕩

25、器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石英振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，

26、CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。2.5.4 時鐘電路時鐘電路是計算機的心臟，它控制著計算機的工作節(jié)奏。MCS-51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的典型值為12MHZMCS-51內(nèi)部都有一個反相放大器，XTAL1、XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部的各個部件。AT89C51是屬于CMOS8位微處理器，它的時鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于NMOS型的單片機。CMOS型單片機內(nèi)部（如AT89C51）有一個可控的負反饋反相放

27、大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖42為CMOS型單片機時鐘電路框圖。振蕩器工作受/PD端控制，由軟件置“1”PD（即特殊功能寄存器PCON.1）使/PD0，振蕩器停止工作，整個單片機也就停止工作，以達到節(jié)電目的。清“0”PD，使振蕩器工作產(chǎn)生時鐘，單片機便正常運行。圖中SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時鐘頻率主要由SYS參數(shù)確定（晶振上標明的頻率）。電容C1和C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率f起微調(diào)作用（C1、C2大，f變小），其典型值為30pF。2.5.5 復(fù)位電路計算機在啟動運行時都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確

28、定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。MCS-51單片機有一個復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對于CHMOS單片機，RST引腳的內(nèi)部有一個拉低電阻)，當振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個機器周期(即24個時鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS-51保持復(fù)位狀態(tài)。此時ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都 輸出高電平。RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。單片機采用的復(fù)位方式是自動復(fù)位方式。對于MOS(AT89C51)單片機只要接一個電容至VCC即可。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使MCS

29、-51有效的復(fù)位。RST端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括VCC的上升時間和振蕩器起振的時間，Vss上升時間若為10ms，振蕩器起振的時間和頻率有關(guān)。10MHZ時約為1ms，1MHZ時約為10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電應(yīng)保持20ms以上的高電平。RC時間常數(shù)越大，上電RST端保持高電平的時間越長。若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個隨機的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運轉(zhuǎn)。2.5.6 AD轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。 模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各

30、種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。 A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號可以有8位、10位、12位和16位等。 A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理主要介紹以下三種方法： 逐次逼近法 雙積分法 電壓頻率轉(zhuǎn)換法AD轉(zhuǎn)換四步奏：采樣、保持、量化、編碼。AD轉(zhuǎn)換技術(shù)指標：1）分辯率(Resolution) 指數(shù)字量變化一個最小量時模擬信號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號的位數(shù)來表示。 2） 轉(zhuǎn)換速率(Conversion Rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。積分型AD的轉(zhuǎn)換時間是毫秒級屬低速AD，逐次比 較型AD是微秒級屬中速AD，全并行/串并行型AD可達

31、到納秒級。采樣時間則是另外一個概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率 (Sample Rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和Msps，表 示每秒采樣千/百萬次（kilo / Million Samples per Second）。 3）量化誤差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特 性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1 個或半個最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。 4）偏

32、移誤差(Offset Error) 輸入信號為零時輸出信號不為零的值，可外接電位器調(diào)至最小。 5）滿刻度誤差(Full Scale Error) 滿度輸出時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。 6）線性度(Linearity) 實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移，不包括以上三種誤差。 2.6 濕度傳感器2.6.1 濕敏元件的特性 濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要電阻式、電容式兩大類。2.6.2 濕敏電阻 濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化

33、特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產(chǎn)品的互換性差。2.6.3 濕敏電容 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。國外生產(chǎn)濕敏電容的主廠家有Humirel公司、Philips公司、Siemens公司等。以Humirel公司生產(chǎn)的SH1100型濕敏電容為例，其測量

34、范圍是（1%99%）RH，在55%RH時的電容量為180pF（典型值）。當相對濕度從0變化到100%時，電容量的變化范圍是163pF202pF。溫度系數(shù)為0.04pF/，濕度滯后量為1.5%，響應(yīng)時間為5s。 除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率）、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。2.6.3 濕度測量的名詞術(shù)語 濕度：濕度是表示空氣中水蒸氣的含量。濕度又分為絕對濕度和相對濕度兩種。 絕對濕度：絕對濕度

35、亦稱水蒸氣密度，它表示水蒸氣的質(zhì)量與總?cè)莘e的比值，dv代表絕對濕度,它表示每立方米干燥空氣與水蒸氣的混合物中所含水分的克數(shù)；p為水蒸氣的壓強(單位是Pa)；ab為干燥空氣的溫度值（單位是）需要指出，國內(nèi)也有人將空氣中所含水蒸氣的壓強理解為絕對濕度，這與國外關(guān)于絕對濕度的定義不相符。 相對濕度：相對濕度表示在相同濕度下大氣中水蒸氣的實際壓強與飽和水蒸氣的壓強之比，通常用百分數(shù)來表示。相對濕度的英文縮寫為(Relative Humidity)，露點：在水蒸氣冷卻過程中最初發(fā)生結(jié)露的溫度。若氣溫低于露點，水蒸氣開始凝結(jié)。濕度比：它表示水蒸氣的質(zhì)量與干燥空氣的質(zhì)量比。大氣壓強：在單位面積上大氣的壓力。

36、通常將海平面高度的大氣壓強稱為個標準大氣壓，p0=101.325Pa。大氣壓強隨高度的增加而降低。設(shè)、兩點的高度差h2-h1=h,這兩點的大氣壓強分別為p1,p2。 當距海面高度為1000M、2000M、4000M、8000M時，大氣壓強就依次降成 0.88p00.78p0、16p00.37p0。水蒸氣壓強：當空氣和水蒸氣的混合物與水（或冰）保持平衡時，就處于飽和狀態(tài)，相對濕度達到100%，此時水蒸氣對水（或冰）的飽和壓強就稱做水蒸氣壓強。其計算公式比較復(fù)雜，并且計算水和冰的飽和壓強的公式也不同。2.7 LCD液晶顯示器1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的

37、點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形 1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 圖2-1在日常生活中，我們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、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，

38、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。 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 、 1602LCD 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 引腳功能說明：1602LCD 采用標準的 14腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口， 第 1 腳：VSS 為地電源。 第 2 腳：VDD接 5V正電源。 第 3 腳：VL為液晶

39、顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳：R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳：E端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 714腳：D0D7為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15腳：背光源

40、正極。 第 16腳：背光源負極。 第三章 硬件電路的設(shè)計3.1 濕度傳感器與ADC0804連接電路 圖3-1 如圖3-1把模擬濕度傳感器同ADC0804相連由VIN端輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)換后DB0-DB7輸出給單片機，因為是P0口輸入，需加上上拉電阻，ADC0804中WR、RD、CS端口分別AT89C51單片機的P3.6、P3.7、P3.5相連，第九腳要2.5V電壓，就用兩個1K電阻串聯(lián)，兩頭分別接地與接5V電源，兩電阻之間電壓即為2.5V。ADC0804的時序如圖3-2所示: 圖3-2 3.2 LCD電路圖 圖3-3 LCD1602與MAC51的P1口相連，如圖3-3顯示為學(xué)生姓名拼音和學(xué)號，其時序如

41、圖3-4！ 圖3-43.3 獨立鍵盤與驅(qū)動電路 圖3-5電路中當濕度到達門限值后會報警，同時驅(qū)動電路驅(qū)動電機工作，當環(huán)境濕度低于低門限值時系統(tǒng)報警，同時驅(qū)動電路打開加濕器工作，為環(huán)境增加濕度，當環(huán)境濕度增加到高于低門限值時系統(tǒng)自動停止報警同時驅(qū)動加濕器停止工作，。3.4 總體電路設(shè)計 本系統(tǒng)采用AT89C51作為控制系統(tǒng)，通過模擬傳感器把濕度信號采集后送給ADC0804，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入單片機，再通過LCD1602顯示出來，同時獨立鍵盤輸入濕度上門限值和下門限值，當濕度值低于下門限值或上門限值時系統(tǒng)驅(qū)動蜂鳴器報警和控制電路進行濕度控制，當濕度再次回到兩個門限值之間時消除報警和停止?jié)穸瓤刂疲?/p>

42、本系統(tǒng)實時刷新當前濕度和門限值,如圖3-6所示。 圖3-6 第四章 程序流程圖與代碼4.1 主要程序流程圖中斷服務(wù)MAIN主程序流程圖 AD轉(zhuǎn)換程序流程圖 初始化現(xiàn)場保護調(diào)用AD程序開啟AD并轉(zhuǎn)換調(diào)用顯示程序讀AD結(jié)果Y查詢是否在門限區(qū)間內(nèi)保存數(shù)據(jù)N調(diào)用驅(qū)動程序 顯示子程序按鍵處理 按鍵子程序顯示子程序判斷斷點保護寫緩沖單元及循環(huán)次數(shù)按鍵S4按鍵S3按鍵S2按鍵S1送顯示字位濕度下限加1濕度下限減1濕度上限減1濕度上限加1返回4.2 主要程序見附錄一 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試與總結(jié)5.1 單片機測試判斷單片機芯片及時鐘系統(tǒng)是否正常工作有一個簡單的辦法，就是用萬用表測量單片機晶振引腳（18、19腳）的

43、對地電壓，以正常工作的單片機用數(shù)字萬用表測量為例：18腳對地約2.24V，19腳對地約2.09V。對于懷疑是復(fù)位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復(fù)位的方法來判斷，單片機正常工作時第9腳對地電壓為零，可以用導(dǎo)線短時間和5V連接一下，模擬一下上電復(fù)位，如果單片機能正常工作了，說明這個復(fù)位電路有問題。5.2 硬件及軟件調(diào)試硬件調(diào)試，第一步是目測，在印好電路板之后，先檢查印制線是否有斷線、是否有毛刺、是否與其它線或焊盤粘連、焊盤是否有脫落、過孔是否有未金屬化現(xiàn)象。而在目測的過程中，我們發(fā)現(xiàn)有一條印制線斷開，因此我們用焊錫使這條斷線連在一起。第二步是用萬用表測量。在目測完之后，利用萬用表來測

44、量連線和接點，檢查它們的通斷狀態(tài)是否和設(shè)計一樣。再檢查各種電源線和地線是否有短路現(xiàn)象，在檢查的過程中，發(fā)現(xiàn)不管是連線還是接點都符合設(shè)計規(guī)定，電源和地線也沒有短路現(xiàn)象。第三步是加電檢查。給印制板加電時，我們檢查到的器件的電源端符合要求的電壓值+5V，同時接地端的電壓為0。第四步是聯(lián)機檢查。利用系統(tǒng)和單片機開發(fā)系統(tǒng)用仿真電纜連接起來，發(fā)現(xiàn)聯(lián)機檢查完后以上是連接都正確、暢通、可靠。軟件調(diào)試，第一步是在具有匯編軟件的主機上和用戶系統(tǒng)連接起來，進行調(diào)試準備。第二步是單步運行。第三步是系統(tǒng)連調(diào)，即進行軟件和硬件聯(lián)合調(diào)試。經(jīng)調(diào)試，軟件運行良好。5.3 整機的調(diào)試與測試首先是測試顯示電路的正確性，根據(jù)硬件寫好

45、一段顯示程序，寫入單片機中。安裝好硬件，上電，顯示正常，達到預(yù)期效果。證明顯示電路正常。按下復(fù)位按鍵，LCD無顯示，松開，顯示正常，證明復(fù)位電路正常。然后測試得到溫度程序，將初始化程序，ADC0804正常工作的初始化程序、寫ADC0804程序、讀ADC0804程序，得到濕度子程序，濕度轉(zhuǎn)換子程序，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序，顯示子程序正確編排后寫入單片機中，上電，顯示不正常。重新讀取源程序，經(jīng)檢查后發(fā)現(xiàn)問題在于ADC0804初始化程序有錯，修改后重新編譯并寫入單片機。上電后，顯示當前濕度。證明ADC0804工作正常，各部分子程序運行正常。最后是按鍵子程序及報警子程序的調(diào)試，將按鍵子程序及報警子程序及上述程

46、序正確編排后，寫入單片機中，上電后，各個部分工作正常，在測得當前濕度超出設(shè)定濕度上下限后，蜂鳴器發(fā)出報警聲，調(diào)試基本成功。但后來發(fā)現(xiàn)，按鍵要在按下1S后才反應(yīng)，再次研讀程序發(fā)現(xiàn)原因在于按鍵程序采用掃描方式，程序每執(zhí)行一遍才掃描按鍵一次。進而到考慮采用中斷方式解決此問題，但因為ADC0804正常工作有嚴格的時序限制，否則不能正常工作，而中斷則在很大可能上會影響到ADC0804正常工作。在嘗試并采用中斷方式卻失敗后，決定仍采用掃描方式。后來仔細排查發(fā)現(xiàn)按鍵反應(yīng)遲緩是由于顯示程序占用時間過長造成的，修改顯示程序并且在主程序和按鍵子程序中增加調(diào)用顯示程序的次數(shù)，問題得以解決。至此，此次設(shè)計的調(diào)試部分完

47、成。設(shè)計的所有功能全部得以實現(xiàn)5.4 綜合調(diào)試在硬件和軟件單獨調(diào)試成功后進行軟硬件綜合調(diào)試，它可以分成以下幾個步驟：1.使?jié)穸葌鞲衅饔行盘杺鞒觥?.使單片機獲得中斷信號，計算出轉(zhuǎn)速值并存儲；3.通過LCD顯示屏把測量的數(shù)據(jù)顯示出來。 總結(jié)本系統(tǒng)是基于單片機89C51的處理，可以完美的實現(xiàn)對環(huán)境濕度的監(jiān)測。傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。

48、隨著社會的發(fā)展，傳感器的作用越來越突出。在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計的寫作是在老師的指導(dǎo)下進行的。針對在寫作過程中遇到許多的難題老師都給以認真的解釋，為此，向老師表示最衷心的謝意。我在這次課程設(shè)計中，學(xué)會了怎么去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。遇到不明白的問題都會積極的去詢問老師，或者去找尋相關(guān)的資料。從中學(xué)到了很多知識。這次課程設(shè)計使我們有機會把我們的課堂理論知識運用到實際生活中，貼近生活，實現(xiàn)我們的人生價值。并且通過對知識的綜合

49、利用，加入個人的分析和比較，加深了了我們對理論知識的理解和運用。也讓我了解了ADC0804的功能和原理。有很多設(shè)計理念來源于實際，從中找出最適合的設(shè)計方法。雖然本次課程設(shè)計是自己獨立完成，但是，彼此還是脫離不了集體的力量，遇到問題和同學(xué)互相討論交流。多和同學(xué)討論。我們在做課程設(shè)計的過程中要不停的討論問題，這樣，我們可以盡可能的統(tǒng)一思想，這樣就不會使自己在做的過程中沒有方向，并且這樣也是為了方便最后設(shè)計和在一起討論不僅是一些思想的問題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問題，這樣可以使自己的處理問題要快一些，少走彎路。多改變自己設(shè)計的方法，在設(shè)計的過程中最好要不停的改善自己解決問題的方法，這樣可以方便

50、自己解決問題。 參考文獻【1】李光飛，樓然苗，胡佳文等。單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004【2】王守剛，電路原理圖與電路板設(shè)計教程。北京：北京希望電子出版社，2000【3】肖金球，單片機原理與接口技術(shù)。北京：清華大學(xué)出版社，2004【4】何立民，單片機應(yīng)用技術(shù)選編。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996【5】彭立，張建洲，王少華. 自適應(yīng)溫度控制系統(tǒng)的研制J東北師大學(xué)報(自然科學(xué)版), 1994,(01) .【6】俞勝揚. 環(huán)境濕熱實驗箱加濕系統(tǒng)的改進J電測與儀表, 2004,(02) . 【7】郭天祥.51單片機C語言教程入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略（電子工業(yè)出版

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