畢業(yè)設(shè)計(jì)論文123

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文摘要溫度和濕度與人類生活發(fā)展密不可分。在人類的生活環(huán)境中，溫濕度度扮演著極其重要的角色。無(wú)論你生活在哪里，從事什么工作，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與溫濕度打著交道。因此溫度和濕度的監(jiān)控對(duì)工農(nóng)業(yè)等日常生產(chǎn)智能化和自動(dòng)化非常重要。本設(shè)計(jì)利用了單片機(jī)能夠分析和處理并溫度傳感器與濕度傳感器采集到的數(shù)字信號(hào)，在經(jīng)過(guò)溫度和濕度監(jiān)控系統(tǒng)做出判斷，再來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的智能化及自動(dòng)化的監(jiān)控。溫度采集傳感器由PT100器件完成，濕度數(shù)據(jù)的采集由HS1101傳感器完成，ADC0809轉(zhuǎn)換器把采集到的濕度和溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可接收的數(shù)字信號(hào)，并輸入AT89C51單片機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析與處理 。當(dāng)實(shí)

2、際溫濕度不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，聲光報(bào)警器，并自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度，也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度，從而更好的控制溫濕度。關(guān)鍵詞 AT89C51 PT110 HS1101 智能化Abstract Temperature and humidity are closely related to the development of human life.In the living environment of human beings，Temperature and humidity play an extremely important role.No matter where you live,What work t

3、o do,All the time not to deal with the temperature and humidity.Therefore the temperature and humidity monitoring of the daily production of intelligent and automation is very important. The design of the temperature and humidity monitoring system can be used to monitor the temperature and humidity

4、of the collected data for real-time analysis and processing,And make judgments in a timely manner,So as to realize the automation and intelligence of temperature and humidity monitoringThe temperature data acquisition is completed through the PT110 temperature sensor, the humidity data acquisition i

5、s completed through the HS1101 sensor,The digital signal is introduced into AT89C51 single chip microcomputer for processing and analysis. When the actual temperature and humidity is not in the preset range, sound and light alarm, and automatically adjust the temperature and humidity, you can manual

6、ly adjust the temperature and humidity, so as to better control the temperature and humidity.key word PT110 HS1101 AT89C51 intelligent 第一章 概述 溫度和濕度與人類生活發(fā)展密不可分。在人類的生活環(huán)境中，溫濕度度扮演著極其重要的角色。無(wú)論你生活在哪里，從事什么工作，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與溫濕度打著交道。自18世紀(jì)英國(guó)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫濕度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥、保鮮、軍事、生活環(huán)境等各行各業(yè)，可以說(shuō)幾乎80%的行

7、業(yè)部門都不得不考慮著溫濕度的因素。因此溫濕度的對(duì)社會(huì)發(fā)展，人類生活起到直接而又重要的干擾作用。1.1研究背景 21 世紀(jì)以來(lái)，科技推動(dòng)著社會(huì)不斷向前進(jìn)步，使得人們的生活水平也有很大的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，不單單在是吃穿住行的物質(zhì)生活的提高，更多的是精神需求的提高，其中優(yōu)良的室內(nèi)生活環(huán)境自然也是提高生活質(zhì)量的重要組成部分。然而，隨著科技的快速進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)迅猛發(fā)展，人們生活的環(huán)境情況變化較大，各行各業(yè)各種氣體的排放，使得環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度的能力下降，使人們的生活環(huán)境發(fā)生了很大的變化，雖然我們不能改變大氣中的溫濕度，但我們可以改善室內(nèi)的溫濕度，讓我們生活在自己理想和舒適的環(huán)境中。因

8、此，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的良好控制也成為了人們對(duì)生活的基本要求，成為構(gòu)建幸福家庭、和諧社會(huì)的重要元素。而溫度濕度又是良好環(huán)境基本、最重要的兩個(gè)因素。因此，在現(xiàn)代生活中，加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)溫溫濕度的檢測(cè)與控制，是保證我們的生活與工環(huán)境良好的重要條件。所以，我們就需要一種不僅能檢測(cè)溫度和濕度，而且還要能對(duì)溫度和濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)裝置。此系統(tǒng)裝置需要滿足使用簡(jiǎn)單、易于觀察、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)調(diào)節(jié)和便于控制等要求，方便人們根據(jù)不同時(shí)節(jié)以及自身的需要進(jìn)行的調(diào)整，使自己的生活環(huán)境、工作環(huán)境達(dá)到理想的目標(biāo)。這不僅僅是對(duì)我們生存環(huán)境的改善，同時(shí)也能體現(xiàn)出現(xiàn)代科技帶給人們的好處，體現(xiàn)了社會(huì)的的發(fā)達(dá)與進(jìn)步。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 如今隨

9、著科技的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外溫度傳感器和濕度傳感器的形式各式各樣，再加之人們?cè)诟鞣N環(huán)境下工作和實(shí)驗(yàn)，使之溫度和濕度傳感器的種類是五花八門，同時(shí)單片機(jī)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，出現(xiàn)了很多性能高，可靠性強(qiáng)的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但是利用單片機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控溫度和濕度的實(shí)驗(yàn)例子缺十分稀少。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)自己生活環(huán)境的要求越來(lái)越嚴(yán)格，特別是在一些特殊的工作區(qū)域和實(shí)驗(yàn)基地中，溫度和濕度的監(jiān)控要求是十分的嚴(yán)格?；趩纹瑱C(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度和濕度的監(jiān)控做出詳細(xì)的分析和處理，采用性能極高的控制芯片與可靠性強(qiáng)、精度準(zhǔn)的溫度傳感器和濕度傳感器，逐步向模塊化、高速

10、化和智能化及自動(dòng)化的單片機(jī)控制系統(tǒng)靠攏。將此系統(tǒng)應(yīng)用于生活、工作等環(huán)境中，無(wú)疑提高了人們的生活品質(zhì)和工作效率。從20世紀(jì)70年代到現(xiàn)在，中國(guó)不停地從美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家先后引進(jìn)了先進(jìn)的溫室農(nóng)業(yè)技術(shù)，并不停的在吸收和總結(jié)改善發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的溫濕度控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)的科研人員相對(duì)加深的研究，并建了全國(guó)范圍內(nèi)第一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究基地，來(lái)自清華大學(xué)的鄭學(xué)堅(jiān)第一次說(shuō)了一下應(yīng)用單片機(jī)的監(jiān)控人工恒定溫度實(shí)驗(yàn)箱的技術(shù)，其次是來(lái)自農(nóng)業(yè)科學(xué)院徐師華報(bào)道了Z-80C溫室的硬件和軟件的實(shí)施方案。1966年，江蘇理工大學(xué)制作出室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，可以智能化的監(jiān)控室內(nèi)溫度和濕度，當(dāng)超出預(yù)設(shè)范圍的溫度和濕度，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

11、自動(dòng)調(diào)節(jié)。雖然中國(guó)在智能監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域獲得了一定的成績(jī)，但在多因數(shù)監(jiān)控方面和歐美相比還是有很大的差距，差不多都是一些單一因子的監(jiān)控，沒(méi)有全面綜合的研究。目前歐美發(fā)達(dá)國(guó)家正在致力研究和發(fā)展溫室環(huán)境的監(jiān)控，通過(guò)單片機(jī)來(lái)檢測(cè)和控制作物生長(zhǎng)必須物質(zhì)的量，來(lái)滿足室內(nèi)作物的生長(zhǎng)，1974年荷蘭作為全球第一位首創(chuàng)者，研究出計(jì)算機(jī)控制的CECS。1978年日本東京大學(xué)的學(xué)者們，不懈努力的研制微型計(jì)算機(jī)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，并取得一定的成果，現(xiàn)在一些歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家可以根據(jù)作物的生長(zhǎng)需要，來(lái)控制室內(nèi)的多元素因子（溫度、濕度、二氧化碳）。另外，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)正在高速發(fā)展，特別是遠(yuǎn)距離檢測(cè)、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)?？刂频姆?/p>

12、圍室外環(huán)境的監(jiān)控。 1.3本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)可以通過(guò)對(duì)外界溫度和濕度的采集來(lái)控制溫度和濕度調(diào)節(jié)器的啟停以及自動(dòng)智能調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度。同時(shí)還能隨著人們的思想，隨時(shí)改變室內(nèi)的溫度和濕度，并通過(guò)單片機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，讓溫度和濕度保持在特定的范圍內(nèi)。同時(shí)當(dāng)溫度或者濕度超出預(yù)設(shè)的范圍，自動(dòng)啟動(dòng)聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警和自動(dòng)調(diào)節(jié)。主要使用器件如下：PT100熱敏阻傳感器HS1101濕度傳感器ADC0809轉(zhuǎn)換芯片AT89C51單片機(jī)MAX721顯示芯片溫度調(diào)節(jié)器、濕度調(diào)節(jié)器 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)能對(duì)數(shù)字信號(hào)加以分析處理，溫度傳感器和濕度傳感器是通過(guò)把溫度和濕度的變化來(lái)影響自身電容、電阻的變化

13、來(lái)生成模擬信號(hào)，ADC0809轉(zhuǎn)換器能夠把傳感器生成的 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)輸進(jìn)單片機(jī)，進(jìn)過(guò)分析處理，把當(dāng)前環(huán)境中的溫度和濕度信息通過(guò)顯示器傳遞給人們或者通過(guò)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，來(lái)調(diào)節(jié)當(dāng)前環(huán)境溫度和濕度。本設(shè)計(jì)的采用了AT89C51單片機(jī)為核心的溫度和濕度監(jiān)控系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、AD轉(zhuǎn)換器、鍵盤控制電路、聲光報(bào)警電路、溫度和濕度調(diào)節(jié)電路等組合而成。2.1方案選擇方案一；由PT100熱敏電阻溫度傳感器和濕度傳感其HS101實(shí)實(shí)在在的采集溫度和濕度數(shù)據(jù)，再由ADC0809對(duì)溫度和濕度傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字信息，并且將轉(zhuǎn)換后

14、的數(shù)據(jù)信息傳入AT89C51單片機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)及判斷識(shí)別處理，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)輸入AT89C51單片機(jī)，將采集到的實(shí)際溫度與濕度和預(yù)設(shè)的數(shù)值區(qū)域作大小比較，如果環(huán)境實(shí)際溫度和濕度不在預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，則自動(dòng)聲光報(bào)警和自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度，如果在預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)，則在不同的CLE顯示器顯示當(dāng)前實(shí)際環(huán)境溫度和濕度。其中PT100熱敏電阻傳感器的采溫范圍為-210+390，它還有很好的抗干擾性、運(yùn)行起來(lái)十分的穩(wěn)定、測(cè)量數(shù)據(jù)的精度很高、優(yōu)點(diǎn)。HS1101濕度傳感器可采集的濕度范圍是0%90%RH最小區(qū)分度為1%RH。該方案可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度、濕度數(shù)值，還能自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度。方案二；采集瑞士Sendir

15、ion公司研究的先進(jìn)集溫度傳感器和濕度傳感器與一體的數(shù)字SHT71傳感器，并且還包含了集成發(fā)大電路，模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量的轉(zhuǎn)換器和可以傳遞數(shù)字信號(hào)的接口。其還可以同時(shí)采集溫度和濕度信息，在經(jīng)過(guò)核心單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)加以分析判斷并保存，隨后將分析判斷過(guò)的數(shù)據(jù)傳給數(shù)碼管，同時(shí)向溫度和濕度調(diào)節(jié)電路發(fā)出調(diào)節(jié)指令。綜上所述，方案一采用的是不同的傳感器分別對(duì)溫度和濕度進(jìn)行采集，并經(jīng)過(guò)外在的AD轉(zhuǎn)換，他可以增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，更加貼近我們的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)。方案二采用先進(jìn)的傳感器，完完全全簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，讓我們的了解到的知識(shí)和所做的實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)單。因此本設(shè)計(jì)采用方案一。2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是把單片機(jī)作為控制中心，

16、讓熱敏電阻溫度傳感器和電容濕度傳感器作為采集器件，監(jiān)控技術(shù)等，組建一個(gè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)?？傮w設(shè)計(jì)大體能夠溫度采集電路、濕度采集電路、聲光報(bào)警電路、鍵盤控制電路、顯示電路、溫度監(jiān)控電路、濕度監(jiān)控電路。選用的主要器件有：AT89C51，PT100熱電阻溫度傳感器，HS1101濕度傳感器，MAX7219芯片和數(shù)碼管組成顯示模塊，ADC0809作為AD裝換器，降溫裝置制冷，升溫裝置加熱器，加濕裝置噴水霧器，除濕裝置除濕器，聲光報(bào)警裝置蜂等，監(jiān)控系統(tǒng)總體方框結(jié)構(gòu)圖如下圖2-1所示。 系統(tǒng)總體方框圖2.3系統(tǒng)功能 （1）采用適合核心控制芯片、采溫傳感器、采濕傳感器和顯示器等（2）也能夠手動(dòng)方便地使用按鍵電路按

17、鍵設(shè)定控制想要的溫度和濕度數(shù)值,系統(tǒng)能夠自動(dòng)將溫度和濕度調(diào)節(jié)至此預(yù)定溫度和度值并能保持,直至重新設(shè)定為另組一溫度值和濕度,即能實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。(3)能夠?qū)崿F(xiàn)把測(cè)量出來(lái)的溫度和濕度的準(zhǔn)確數(shù)值，并且通過(guò)控制面板上的數(shù)碼管同步展現(xiàn)出來(lái)。(4)實(shí)現(xiàn)超越數(shù)據(jù)的及時(shí)報(bào)警，并啟動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的。 （5）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。 （6）模塊化設(shè)計(jì),安裝拆卸簡(jiǎn)單,維修方便。 （7）盡可能使用普通的、常用的隨處可見(jiàn)的器件,如果出現(xiàn)問(wèn)題,可以在市場(chǎng)上隨處買到。2.4系統(tǒng)工作流程基于AT89C51單片機(jī)的監(jiān)控工作過(guò)程如下；熱敏電阻傳感器和電容濕度傳感器將室內(nèi)的溫度與

18、濕度測(cè)量出來(lái)，將相應(yīng)的模擬信息傳送給ADC0809轉(zhuǎn)換器，并通過(guò)其轉(zhuǎn)換，生成相應(yīng)的數(shù)字信息，在傳人單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)和分析判斷和存儲(chǔ)，并發(fā)出相應(yīng)的顯示和控制指令。當(dāng)檢測(cè)的濕度值高于設(shè)定的濕度值范圍時(shí),單片機(jī)將使P0.3輸出低電平,停止加濕器加濕;同時(shí)使P0.2輸出高電平,使除濕器進(jìn)行除濕；當(dāng)檢測(cè)的濕度值低于設(shè)定的濕度值范圍時(shí), 單片機(jī)將使P0.2輸出低電平,停止除濕器除濕;同時(shí)使P0.3輸出高電平,使加濕器進(jìn)行加濕1。當(dāng)檢測(cè)的溫度值高于設(shè)定的溫度值范圍時(shí),單片機(jī)將使P0.0輸出低電平,三極管斷電，電磁觸頭收起來(lái)，停止加熱;同時(shí)使P0.1輸出高電平,三極管通電，電磁觸頭放下來(lái)，降溫器進(jìn)行降溫；當(dāng)

19、檢測(cè)的濕度值低于設(shè)定的溫度值范圍時(shí), 單片機(jī)將使P0.1輸出低電平,三極管斷電，電磁觸頭收起來(lái)，停止降溫器降溫;同時(shí)使P0.0輸出高電平,三極管通電，電磁觸頭放下來(lái)，加溫器加溫。系統(tǒng)工作流程圖如下圖2-2 所示。   系統(tǒng)工作流程第3章 硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的高級(jí)監(jiān)控機(jī)構(gòu)，相當(dāng)于人的大腦，決定和支配著外部電路的動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。硬件電路采用的模塊化設(shè)計(jì)，不同的模塊只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)相應(yīng)的動(dòng)作，最后在將各個(gè)模塊搭建在一起，組建一個(gè)高級(jí)多能能的監(jiān)控系統(tǒng)，這種的設(shè)計(jì)方法完全削弱了設(shè)計(jì)者的難度，使其不會(huì)被搞暈。本系統(tǒng)關(guān)鍵硬件設(shè)計(jì)由供電電源電路、溫度監(jiān)控調(diào)節(jié)電路、濕度監(jiān)控調(diào)節(jié)電

20、路、ADC0809轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)碼顯示器組成。3.1主控電路3.1.1 AT89C51單片機(jī)本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)是常見(jiàn)的AT89C51，框圖如下圖3-1所示。  圖3-1 AT89C51引腳圖 AT89C51單片機(jī)是一種工作需求電壓很低，性能十分高，穩(wěn)定性很強(qiáng)、可控性好的的單片機(jī)，并且自身內(nèi)部含有4K字節(jié)能夠反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器。此類單片機(jī)在生成過(guò)程中使用了ATMEL公司先進(jìn)的有關(guān)分析處理數(shù)據(jù)的技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與其他單片機(jī)的兼容。其內(nèi)部自帶8位中央處理器以及存儲(chǔ)空間，特別是一些比較先進(jìn)的單片機(jī)被使用在監(jiān)控系統(tǒng)中。3.1.2AT89C51引腳介P3口不但能作為IO口，其更重要的

21、是其他功能的體現(xiàn)，其功能說(shuō)明如下表所示 表3-1RST是復(fù)位信號(hào)的寫入口，當(dāng)振蕩器在執(zhí)行命令時(shí)，RST拐角會(huì)出現(xiàn)至少兩個(gè)周期以上的高電平，讓單片機(jī)停止工作。ALE是當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出脈沖是用來(lái)鎖存地址的低8位字節(jié)。即使單片機(jī)不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE會(huì)以時(shí)鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)輸出時(shí)鐘或者用于定時(shí)目的。值得注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器它跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還能用于輸入編程脈沖。如果必要，可對(duì)特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個(gè)位置之后只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被應(yīng)用

22、。此外，這個(gè)引腳會(huì)微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)該把ALE設(shè)置為無(wú)效。PSEN是程序儲(chǔ)存允許輸出，是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期中PSEN兩次有效，也就是輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN 信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。EA是 外部電路訪問(wèn)允許，想讓中央處理器只是查詢愛(ài)步程序存儲(chǔ)器時(shí)，EA不能咋高電平，一定要接地。 XTAL1：作為震蕩電路與反相放大電路和單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器共同的輸入端。XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。3.2時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 3.2.1時(shí)鐘電路 AT89C51單片機(jī)在實(shí)

23、際應(yīng)用中，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)自身內(nèi)部不同微小操作的時(shí)間基準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，控制器將按照指令的功能并且產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定先后次序的信號(hào)，這些信號(hào)是用來(lái)控制相關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能的指令。時(shí)鐘電路圖如下圖3-2所示。 AT89C51時(shí)鐘電路3.2.2復(fù)位電路復(fù)位電路是給單片機(jī)還沒(méi)有工作之前，給即將開(kāi)始的動(dòng)作做好準(zhǔn)備的電路 本設(shè)計(jì)在對(duì)復(fù)位電路設(shè)計(jì)上采用電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。這樣使用起來(lái)比較方便，就算是在程序飛快的運(yùn)行時(shí)，我們也可以通過(guò)手動(dòng)復(fù)位，讓程序停下來(lái)，不需要再去重新單片機(jī)電源。其Protel DXP電路圖如下圖3-3所示。AT89C51復(fù)位電路3.3

24、測(cè)溫電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的PT100熱敏傳感器當(dāng)溫度信號(hào)采集原件，同時(shí)使用LM741為核心為放大電路。3.3.1 PT100PT100熱敏電阻傳感器是和溫度變化成正相關(guān)變化的傳感器，其有關(guān)系數(shù)如下所示； 測(cè)量范圍：-210+390； 允許偏差值： A級(jí) ， B級(jí) ； 響應(yīng)時(shí)間30s； 最小置入深度：熱電阻的最小置入深度200mm； 允通電流5mA。 另外，PT100溫度傳感器還具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓、抗低溫等優(yōu)良的特點(diǎn)。鉑熱敏電阻的線性較好，在0100攝氏度之間變化時(shí)，最大非線性偏差不超過(guò)0.5攝氏度2。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為： 當(dāng)-200t0時(shí)， （3-1） 當(dāng)

25、0t850時(shí)， （3-2）式中，A=0.00390802 ；B=-0.000000580； C=0.0000000000042735?？梢?jiàn)PT100在溫度范圍為0100攝氏度區(qū)域內(nèi)的變動(dòng)的線性度是十分的號(hào)，它的電阻值表達(dá)式可大約當(dāng)作： （3-3）當(dāng)溫度變化1，PT100阻值近似變化0.39。3.3.2放大電路設(shè)計(jì)熱敏電阻測(cè)溫是利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而成正相關(guān)變化這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。通常將熱電阻放在電橋的橋臂上，當(dāng)溫度變化時(shí)，熱電阻兩端的電壓信號(hào)會(huì)被送到儀器放大器LM741的輸入端，經(jīng)過(guò)儀器放大器放大后，將放大的信號(hào)輸送給A/D轉(zhuǎn)換芯片，從而把熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換成單片機(jī)接收的數(shù)字

26、量。其放大電路原理圖如下圖3-4所示。-圖3-4信號(hào)采集與放大電路在模擬信號(hào)放大這塊，我們使用了低價(jià)格、高精度的儀器放大器LM741，它運(yùn)用方便，便于人為計(jì)算，也可以通過(guò)外接電阻，更加方便的進(jìn)行各種增益（1-1000）的調(diào)整3。其增益計(jì)算公式為： (3-4)溫度值計(jì)算過(guò)程：由于A/D檢測(cè)到的模擬電壓值 （3-5）通過(guò)上述計(jì)算得到的值，可利用3-6的計(jì)算公式求出溫度： (3-6)其中，。3.4測(cè)濕電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用HS1101電容傳感器來(lái)采集濕度信號(hào)。同時(shí)使用了NE555N時(shí)基芯片。3.4.1 HS1101HS1101是一種不同于普通測(cè)濕器件，它具有特定的生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)的電容器件，它具有其他類型的

27、器件可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，成本低，使用范圍廣，可使用于辦公室自動(dòng)化，住宅內(nèi)空氣質(zhì)量控制，工業(yè)控制系統(tǒng)等各個(gè)行業(yè)和地方。它有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)： 1.全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需再去進(jìn)行繁瑣的校正。 2.長(zhǎng)時(shí)間潮濕環(huán)境下可以快速脫濕。 3.可以自動(dòng)化焊接，如波峰或水浸。 4.具有很高的可靠性和長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定性。 5.具有專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)。 6.可使用于線性電壓電路或者頻率輸出回路。7.反應(yīng)快速，耗時(shí)短。 HS1101的簡(jiǎn)單物照?qǐng)D如下圖3-5所示。HS1101實(shí)物照 HS1101傳感器在相對(duì)濕度在0%100%RH范圍內(nèi)；電容量由162pF變到200pF,其誤差不會(huì)超出2%RH；響應(yīng)時(shí)間

28、不會(huì)超出5s；溫度系統(tǒng)為0.04pF/?？梢?jiàn)其精度之較高。其濕度電容響應(yīng)曲線如下圖3-6所示。 相對(duì)濕度百分比 HS1101濕度電容響應(yīng)曲線3.4.2測(cè)濕電路的選擇HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中和電容元器件的功能是完全相同的，它的電容量大小會(huì)隨著所測(cè)空氣濕度的改變成正相關(guān)變化4。關(guān)于如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)易于接受的數(shù)字信號(hào)時(shí)，常用兩種方法5:方法一；將HS1101置于運(yùn)放電路與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)6;方法二；將HS1101置于NE555N振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)，在經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換

29、，可直接被單片機(jī)所采集。3.4.3 NE555N時(shí)基電路NE555N芯片是一個(gè)能產(chǎn)生精確定時(shí)鐘脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA.。在多諧振蕩器工作方式時(shí)，其輸出的脈沖占空比由兩個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容所確定；當(dāng)其在單穩(wěn)態(tài)工作方式時(shí)，其延時(shí)時(shí)間由一個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容所確定，它可以延時(shí)數(shù)微秒甚至幾個(gè)小時(shí)7。其工作電壓范圍為：4.5V16V。NE55N框圖結(jié)構(gòu)如下圖3-7所示。NE555N框圖結(jié)構(gòu)圖NE555N引腳功能介紹如下表所示表3-23.4.4 基于555振蕩電路的濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)由HS1101和NE555組成的采濕電路的電路設(shè)計(jì)原理圖如圖3-8所示。  測(cè)濕電

30、路 NE555電路功能的簡(jiǎn)單概括為:當(dāng)6號(hào)引腳和2號(hào)引腳一起寫入“1”時(shí)，3號(hào)引腳寫出是“0”；當(dāng)6號(hào)引腳和2號(hào)引腳一起寫入“0”時(shí)，3號(hào)引腳寫出是“1”；在NE555N電路時(shí)基電路中，NE555N就是因?yàn)檫@特點(diǎn)，才被選作多多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號(hào)。當(dāng)電源接通時(shí),由于6和2端的輸入為“0”,那么定時(shí)器3端輸出為“1”又由于HS1101兩端電壓為0,故 通過(guò)R5和R1對(duì)HS1101充電，當(dāng)HS1101電容電壓達(dá)到2/3時(shí)，輸出由“1”變?yōu)椤?”，這個(gè)時(shí)候NE555N定時(shí)器的內(nèi)部的放電BJT的基極電壓為“1”,放電BJT導(dǎo)通,從而使電容HS1101 通過(guò)R1 和內(nèi)部放電BJT 進(jìn)行放電,

31、當(dāng)C1 兩端電壓降低到/3 時(shí),定時(shí)器又翻轉(zhuǎn),使輸出變?yōu)椤?”,內(nèi)部放電BJT 截止,VCC 又開(kāi)始通過(guò)R2 和R3 對(duì)C1 充電,如此周而復(fù)始,形成振蕩。其工作循環(huán)中的充電時(shí)間為=0.7(R2+R3)C1；放電時(shí)間為 = 0.7R3*C1； 輸出脈沖占空比為q (R2+R3)/(R2+2R3),為了使輸出脈沖占空比接近50,R2應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R3。當(dāng)外界濕度變化時(shí),HS1101 兩端電容值發(fā)生改變,從而改變定時(shí)電路的輸出頻率。因此只要測(cè)出555的輸出頻率,并根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系,即可求得環(huán)境的濕度8。3.5 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器單片機(jī)在各個(gè)應(yīng)用之中，特別是在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，常常生活環(huán)境中連續(xù)變化的

32、因素，（如壓力、流量、亮度、光照強(qiáng)度、溫濕度），轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠判斷處理和存儲(chǔ)的信號(hào)。反之，也需要將單片機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)為連續(xù)變化的模擬量，用來(lái)控制調(diào)節(jié)一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制和調(diào)節(jié)9。這種由模擬量變?yōu)閿?shù)字量，或者由數(shù)字量轉(zhuǎn)為模擬量的轉(zhuǎn)換，通常叫做模/數(shù)，或者數(shù)/模轉(zhuǎn)換。用來(lái)實(shí)現(xiàn)這類信號(hào)種類轉(zhuǎn)換的器件，叫做模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器或數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器。3.5.1 ADC0809ADC0809芯片是帶有8路模擬信號(hào)接收線，能夠在系統(tǒng)的監(jiān)控下實(shí)現(xiàn)對(duì)任何線路實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，可以和單片機(jī)直接接在一起。其主要性能有：逐次比較型；CMOS工藝制造；單電源供電；無(wú)需外部進(jìn)行零點(diǎn)和滿量度調(diào)整；可鎖

33、存三態(tài)數(shù)據(jù)傳出。數(shù)據(jù)傳出可以和TTL兼容；并且易于和不同的為空器件相連，自帶鎖存控制的8線模擬開(kāi)關(guān)，其分辨率是8位，功率是15mW。其引腳圖如圖3-9所示  ADC0809引腳圖IN0IN7：8條模擬量輸入通道 ADC0809對(duì)傳感器采集到的模擬信號(hào)的要求；信號(hào)不能是多計(jì)極性，只接受單極性的，電壓不能超過(guò)5V，如果傳感器采集道德信號(hào)太小，必須用放大器或者放大系統(tǒng)電路進(jìn)行放大；傳進(jìn)的模擬量在生成成數(shù)字量的進(jìn)程中必須確保不變，如若模擬量變化速度非常之快，則需在信息傳入之前增加采樣保持電路，保證數(shù)據(jù)的不丟失。地址輸入和控制線：4條ALE是地址鎖存允許信號(hào)寫入的通道，并且是低電平無(wú)

34、效，一旦ALE線寫進(jìn)高電平時(shí)，地址鎖存器和譯碼器將ADDA，ADDB，ADDC三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)過(guò)譯碼后被選中通道的模擬量傳送進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADDA，ADDB和ADDC為地址輸入線10，是用于選擇通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通選擇表如下表3-3所示。表2-3 通道選擇表數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量啟動(dòng)的信號(hào)。當(dāng)ST是上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器全部清零；當(dāng)ST為下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST必須保持低電平有效。EOC作為模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量結(jié)束的信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，說(shuō)明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換或者沒(méi)有進(jìn)行轉(zhuǎn)

35、換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。當(dāng)OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。3.5.2 ADC0809與AT89C51相連因?yàn)锳DC0809轉(zhuǎn)換器沒(méi)有時(shí)鐘，則需要添加ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘由單片機(jī)的ALE提供，我們可以采用D觸發(fā)器讓ADC0809和單片機(jī)的時(shí)鐘保持一致。ADC0809的典型轉(zhuǎn)換頻率為640kHz，ALE信號(hào)頻率與晶振

36、頻率有關(guān)，如果晶振頻率取12MHz，則ALE的頻率為2MHz，所以ADC0809的時(shí)鐘端CLK與單片機(jī)的ALE端相接時(shí)，要考慮分頻11。AT89C51通過(guò)地址線P3.4和讀寫控制線、來(lái)控制模擬輸入通常地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。ADC0809與單片機(jī)的連接圖如圖3-10所示12。  ADC0809與單片機(jī)的連接3.6 鍵盤與顯示電路3.6.1鍵盤電路設(shè)計(jì)為了完成預(yù)定濕度和溫度值的設(shè)定，鍵盤電路中設(shè)置了4個(gè)按鍵，S3為啟動(dòng)/停止鍵，用來(lái)控制系統(tǒng)的啟停，S5，S7分別為加1鍵和減1鍵，設(shè)置濕度與溫度的上下值，S7設(shè)置切換，用來(lái)切換設(shè)置溫度與濕度預(yù)設(shè)值。按鍵對(duì)單片機(jī)的接口電路圖如下圖3-11

37、所示 圖3-11按鍵對(duì)單片機(jī)的接口電路圖3.6.2 MAX7219顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路由MAX7219芯片完成，MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管。SEGASEGG（圖中為A到G）為L(zhǎng)ED七段顯示器段驅(qū)動(dòng)端，SEGDP為小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端；DIG7DIG0：8位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線。輸出位選信號(hào)，從每個(gè)LED公共陰極吸入電流，吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動(dòng)線。其最大值可達(dá)500 mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出VCC。MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片

38、級(jí)聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線。MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，極大地節(jié)省了MCU有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源。MAX7219芯片上包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器和用于存放每個(gè)數(shù)據(jù)位的88靜態(tài)RAM以及數(shù)個(gè)工作寄存器。通過(guò)指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。如圖3-12MAX7219的時(shí)序圖（DIN CLK LOAD原理） 圖3-12MAX7219工作時(shí)序圖 這個(gè)時(shí)序圖簡(jiǎn)單反映了DIN，CLK和LOAD的工作時(shí)序，就是告訴大家三個(gè)端口是怎么合作傳送數(shù)據(jù)的。其中，DIN是串行數(shù)據(jù)輸入端，

39、CLK和LOAD實(shí)際上是充當(dāng)了組織者。針對(duì)單片MAX7219介紹一下數(shù)據(jù)傳送的過(guò)程：首先，在CLK的下降沿，無(wú)效，在CLK的上升沿，第一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器，然后CLK再出現(xiàn)下降沿，無(wú)效，然后CLK再出現(xiàn)上升沿，第二位二進(jìn)制數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位寄存器，就這樣工作十六個(gè)周期，完成十六個(gè)二進(jìn)制（前八個(gè)是地址，后八個(gè)是數(shù)據(jù)）的傳送，這當(dāng)中LOAD一直是低電平，當(dāng)完成十六個(gè)二進(jìn)制的傳送后。把LOAD置成高電平，產(chǎn)生上升沿，把這16位串行數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)據(jù)或控制寄存器中。完成裝載。然后再把LOAD還原為低。重復(fù)開(kāi)始的動(dòng)作。MAX7219與LED數(shù)碼管連接如下圖3-13所示。  圖3-13

40、 MAX7219與LED數(shù)碼管連3.7調(diào)節(jié)電路設(shè)計(jì)3.7.1濕度調(diào)節(jié)電路當(dāng)檢測(cè)的濕度值高于設(shè)定的濕度值范圍時(shí),單片機(jī)將使P0.3輸出低電平,停止加濕器加濕;同時(shí)使P0.2輸出高電平,使除濕器進(jìn)行除濕；當(dāng)檢測(cè)的濕度值低于設(shè)定的濕度值范圍時(shí), 單片機(jī)將使P0.2輸出低電平,停止除濕器除濕;同時(shí)使P0.3輸出高電平,使加濕器進(jìn)行加濕13。濕度調(diào)節(jié)電路如下圖3-14所示。 濕度調(diào)節(jié)電路3.7.2溫度調(diào)節(jié)電路 當(dāng)檢測(cè)的溫度值高于設(shè)定的溫度值范圍時(shí),單片機(jī)將使P0.0輸出低電平,三極管斷電，電磁觸頭收起來(lái)，停止加熱;同時(shí)使P0.1輸出高電平,三極管通電，電磁觸頭放下來(lái)，降溫器進(jìn)行降溫；當(dāng)檢測(cè)的濕

41、度值低于設(shè)定的溫度值范圍時(shí), 單片機(jī)將使P0.1輸出低電平,三極管斷電，電磁觸頭收起來(lái)，停止降溫器降溫;同時(shí)使P0.0輸出高電平,三極管通電，電磁觸頭放下來(lái)，加溫器加溫，電路設(shè)計(jì)圖如下3-114。   溫度調(diào)節(jié)電路3.8聲光報(bào)警電路 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)在每一個(gè)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)中是不可缺少的，他能自動(dòng)提醒人們，實(shí)驗(yàn)不在安全和規(guī)定的范圍內(nèi)。報(bào)警電路的種類很多，有語(yǔ)音播報(bào)的，有閃爍燈光報(bào)警、聲光報(bào)警的等等，本設(shè)計(jì)采用了聲光報(bào)警電路，它能給人聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上的雙重報(bào)警，讓人們多觸覺(jué)方面的接受報(bào)警信息。本設(shè)計(jì)聲光報(bào)警說(shuō)明介紹如下；  當(dāng)溫度和濕度在設(shè)定范圍內(nèi)，p2.4輸出高電平

42、，綠燈亮，報(bào)警器報(bào)警。 當(dāng)溫度不在預(yù)設(shè)范圍，p2.4輸出低電平，綠燈滅，p2.5輸出高電平，紅燈亮，報(bào)警器響；當(dāng)溫度回到設(shè)定區(qū)，p2.5輸出低電平，p2.4輸出高電平綠燈亮，報(bào)警器不報(bào)警15。 當(dāng)濕度不在預(yù)設(shè)范圍，p2.4輸出低電平，綠燈滅，p2.6輸出高電平，黃燈亮，報(bào)警器響；當(dāng)溫度回到設(shè)定區(qū)，p2.6輸出低電平，p2.4輸出高電平綠燈亮，報(bào)警器不報(bào)警。聲光報(bào)警電路圖如下圖3-15所示。聲光報(bào)警電路3.9電源電路的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)合理的電源是非常重要的，一個(gè)好的電源設(shè)計(jì)，不僅可以減少電路的復(fù)雜程度，而且會(huì)使電路的抗干擾能力大大增強(qiáng)，才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以在設(shè)計(jì)電源的時(shí)候，一定要認(rèn)

43、真細(xì)心。 系統(tǒng)中主要的用電設(shè)備為：傳感器、顯示器，ADC0809芯片、AT89C51等需要直流 5V 電壓，而溫度改善裝置則需要直流12V 的電壓。 電源系統(tǒng)采用的是市電，即 220V/50Hz 的交流電來(lái)供電,因此設(shè)計(jì)一個(gè)電源電路時(shí)，必須采用滿足電壓、電流、和穩(wěn)定性的條件，需要經(jīng)過(guò)降壓、整流、濾波，再經(jīng)過(guò) 78H125 才能將 220V 的交流電最終變?yōu)?12V 的直流電，12V在經(jīng)過(guò)LM7805把12V變成5V的直流電。 其中LM7805期間內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為150KHz，與低頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電器相比，可以使用更小規(guī)格的濾波原件，它只有輸入端，輸出端及公共端3

44、個(gè)引腳，內(nèi)部使用過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)以及調(diào)整管安全保護(hù)電路，由于需要外接元件少，使用方便、可靠、所以它可以作為一個(gè)穩(wěn)壓電源16。這樣利用市電，一是為了方便；二是可以節(jié)約成本。由 220V/50Hz 的交流電壓產(chǎn)生 12V ，,12V變5V的電壓的電路圖如下3-16所示。 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的硬件和軟件開(kāi)發(fā)是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的兩個(gè)過(guò)程，硬件電路基本實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的檢測(cè)，通過(guò)MAX7219高集成化的數(shù)碼管顯示，實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度的基本信息，另外就是報(bào)警電路在溫濕度超出預(yù)設(shè)范圍自動(dòng)報(bào)警。軟件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系著系統(tǒng)運(yùn)行情況的良好。因本設(shè)計(jì)涉及的模塊較多，所以軟件的設(shè)計(jì)也采用模塊化的設(shè)計(jì)17。&

45、#160; 4.1程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、讀出溫度程序、復(fù)位應(yīng)答程序、寫入子程序以及溫度和濕度傳感器的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化。而后調(diào)用讀溫度濕度、處理溫度濕度、顯示、鍵盤和繼電器各模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來(lái)顯示和控制溫度和濕度。在讀取溫度和濕度模塊子程序，不管什么時(shí)候都要對(duì)傳感器按照其工作過(guò)程協(xié)議和說(shuō)明進(jìn)行操作，處理過(guò)程是開(kāi)始、初始化、操作指令、保存數(shù)據(jù)指令，判斷處理信息的順序來(lái)操作。一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先要有完整的硬件電路作保障，同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多有硬件完成的工作，都可以

46、通過(guò)軟件編程而代替18。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得十分簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利用了器內(nèi)部豐富的硬件資源好軟件資源，采用51系列單片機(jī)相對(duì)的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行軟件編程。 其中主程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，鍵值處理，A/D轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），通信的初始化（串口的初始化，ADC0809的初始化，通信緩沖區(qū)的初始化），LED顯示的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計(jì)數(shù)據(jù)的初始化。 鍵值處理包括對(duì)系統(tǒng)三個(gè)鍵的判斷與處理,A/D轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.顯示數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（主

47、要實(shí)現(xiàn)將各類參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算累計(jì)值等轉(zhuǎn)換成LED顯示所需的數(shù)據(jù)類型）和顯示屏的刷新（包括刷新采集數(shù)據(jù)屏和根據(jù)按下的鍵更改顯示屏）。子程序主要由溫度信號(hào)采集程序和鍵值處理程序等。其程序流程圖如下圖4-2所示。  圖4-2 程序主流程圖4.2鍵盤管理鍵盤管理軟件包括鍵盤消息接收和鍵盤消息處理兩個(gè)部分。 按鍵軟件消息的收取主要指當(dāng)操作者按下某個(gè)按鍵以后，單片機(jī)立即對(duì)按鍵鍵盤接口的分析和判斷，接受鍵盤所傳遞的信號(hào)，立刻查找按鍵獲取信息并存儲(chǔ)。鍵盤對(duì)獲得消息的處理方法是通過(guò)查找相關(guān)設(shè)計(jì)，取出鍵值，并按照所查找的信息分析和區(qū)分做出動(dòng)作，在本設(shè)計(jì)中，其按鍵有“+”、“-”、啟停、切換

48、按鍵，每一個(gè)按鍵處理程序都在控制電路中運(yùn)行。其流程圖如圖4-3。 鍵盤程序圖4.3模擬量的采集與處理由于不同地點(diǎn)的有不同的溫濕度和干擾的存在，可能導(dǎo)致AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果與室內(nèi)溫度和濕度出現(xiàn)差異，為了提高系統(tǒng)的可靠性和信號(hào)的真實(shí)性，采用程序計(jì)算的方法對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行平滑加工，從而克服虛假信號(hào)，這種算法稱為數(shù)字濾波。數(shù)字濾波的方法有以下幾種：限幅濾波，其基本方法是通過(guò)比較相鄰(n和n-1時(shí)刻)的兩個(gè)采樣值和，如果它們的差值過(guò)大超出了參數(shù)可能的最大變化范圍，則認(rèn)為發(fā)生了隨機(jī)干擾，并視后一次采樣值為非法值，應(yīng)予剔除 限幅濾波法，就是相鄰采樣值相互比較，如果某兩個(gè)數(shù)值差距過(guò)大，超過(guò)了可取值的最大范圍，則直接去

49、掉。 中值濾波法，就是不停地多次采樣，但采樣次數(shù)必須為奇數(shù)，取其最中間的數(shù)值作為采樣標(biāo)準(zhǔn)。 算術(shù)平均濾波法，就是不停的多次采樣，然后然后求多次采樣數(shù)值的平均值。計(jì)算公式為；因?yàn)樗阈g(shù)平均濾波方法簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)采集更加精確，濾波結(jié)果就是對(duì)多地點(diǎn)溫度和濕度多次測(cè)量，然后取其的平均值，更加真實(shí)的反應(yīng)了被測(cè)溫度和濕度的大小，因此，本系統(tǒng)采用了算術(shù)平均濾波法。設(shè)計(jì)時(shí)，溫度傳感器和濕度傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào)先送入模擬量采集器，其一次采樣周期為T，按順序把個(gè)信號(hào)一次送入AD轉(zhuǎn)換器一次性全部裝換。為了更真實(shí)的獲得被測(cè)信息，減少外在干擾每一個(gè)傳感器在20ms內(nèi)獲取4次信號(hào)。也就是采樣周期為5ms。當(dāng)4次采集到的數(shù)據(jù)

50、平均化，這個(gè)平均值就是本次采集的數(shù)據(jù)。當(dāng)4次采集完事后，將信息換換成有用的量，在傳送至各個(gè)控制系統(tǒng)和報(bào)警電路，同時(shí)判斷是否應(yīng)當(dāng)報(bào)警。流程圖如下圖4-4所示。模擬量采集流程圖從傳感器輸出的是一個(gè)模擬信號(hào)，ADC0809的作用就是要把這個(gè)單片機(jī)不能識(shí)別的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)可以讀取的數(shù)字信號(hào)。這時(shí)所用到的計(jì)算機(jī)思想就是插值法19。即當(dāng)ADC0809的輸入與輸出特性為非線性時(shí)，可以用一個(gè)單調(diào)非線性函數(shù)來(lái)表示。將x平均分成幾個(gè)小段，每一個(gè)小段的兩頭都對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出，然后把這些整理成數(shù)據(jù)庫(kù)保存起來(lái)，每次測(cè)量的數(shù)值都會(huì)安置在一個(gè)小段內(nèi)。插值法的思想是在某段范圍內(nèi)，用簡(jiǎn)單的平滑線來(lái)代替真是的曲線，再用代替曲線有

51、關(guān)的公式計(jì)算。ADC0809的操作流程圖如下4-5所示。 4.4顯示管理 顯示軟件管理是給人們獲取真實(shí)信息的直觀渠道，能夠直觀的看到所采集的當(dāng)前環(huán)境的溫濕度數(shù)值。 其流程圖如下圖4-6所示。  結(jié) 論本次設(shè)計(jì)是以溫度和濕度采集監(jiān)控為總目標(biāo)，用AT89C51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，外部電路設(shè)計(jì)包含了溫度采樣電路PT100、濕度采樣電路HS1101，ADC0809模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換單元、MAX7219芯片和數(shù)碼管，按鍵電路，聲光報(bào)警電路，溫度調(diào)節(jié)電路，濕度調(diào)節(jié)電路等共同構(gòu)建了一個(gè)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)和控制室內(nèi)的溫度和濕度。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了許多問(wèn)題，如設(shè)計(jì)初

52、始階段盲目迷茫、目的不明，思緒混亂，不知道從何處下手等諸多問(wèn)題。隨后就是在硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，ADC0809芯片與AT89C51單片機(jī)的鏈接這塊，由于AD轉(zhuǎn)換器自身沒(méi)有時(shí)鐘，不能確保其工作手氣和單片機(jī)同步，為了查找解決辦法，與老師同學(xué)們商量討論，最終決定在AD轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)之間增加一個(gè)D觸發(fā)器，來(lái)確保他們工作頻率一致。本設(shè)計(jì)細(xì)心設(shè)計(jì)了硬件電路和軟件程序，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境溫度和濕度的智能化監(jiān)控，具有教強(qiáng)的穩(wěn)定性和較高的可靠性等優(yōu)點(diǎn)。不足之處就是本人水平低，能力弱，在大圖的布局上還是不夠美觀，論文的說(shuō)明不夠?qū)I(yè)化，很多語(yǔ)言文字不能精準(zhǔn)的介紹有關(guān)電路和軟件等。  致謝 經(jīng)過(guò)大學(xué)4

53、年的學(xué)習(xí)，我不單單學(xué)到了專業(yè)知識(shí)和技能上的知識(shí)，更多的是學(xué)到了老師傳給我們做人的道理，怎樣做一個(gè)能對(duì)社會(huì)，國(guó)家，人民 做出貢獻(xiàn)的有用之人。特別是在做大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)之時(shí)，陳國(guó)民老師給予了我細(xì)心的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，當(dāng)我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)不論是大圖的設(shè)計(jì)還是論文的撰寫遇到問(wèn)題，他總會(huì)放下自己的繁忙的工作，給我解難答疑，教我如何思考，怎么做。如果沒(méi)有陳老師的悉心指導(dǎo)，就不可能有本次設(shè)計(jì)的完成，在此向陳老師表示真摯的感謝和衷心的祝福。其次感謝本組畢業(yè)設(shè)計(jì)的其他同學(xué)，感謝你們給我提供的幫助。 最后感謝學(xué)校4年來(lái)的培育之情，衷心祝愿母校人才濟(jì)濟(jì),桃李滿天下。成為人才的搖籃,知識(shí)的沃土。 參考文獻(xiàn) 1. 卞金洪 基于AT89C52的智能濕度控制器的設(shè)計(jì)113，鹽城工學(xué)院電信工程學(xué)院,江蘇鹽城224003 2.互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù) PT100鉑金屬溫度傳感器使用_電子設(shè)計(jì)應(yīng)用_電子設(shè)計(jì)產(chǎn)._華強(qiáng)電子網(wǎng)2 3李琴 三相電機(jī)溫度智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究3 2012，(15)：27 -27 . 4.田慶華 十六位單片機(jī)在語(yǔ)音濕度測(cè)試儀中的應(yīng)用4 2010，11(1)：226 -227 . 5.34基于AT89S51單片機(jī)的以HS110