便攜式溫濕度測量儀設計與制作論文

1、 題目:便攜式溫濕度測量儀的設計與制作 畢業(yè)設計(論文)原件及使用授權說明原創(chuàng)性聲明我保證我提交的畢業(yè)設計(論文)是我在導師指導下所做的研究工作和成果。據(jù)我所知，除文中特別標注和注明的地方外，不包含其他人或組織已發(fā)表的研究成果，也不包含我曾用來與其他教育機構取得學位或學歷的材料。對本研究有所幫助和貢獻的個人或集體，都做出了明確的解釋，并表達了對本文的興趣。作者簽名:日期:講師簽名:日期:授權說明本人完全理解學校關于畢業(yè)設計(論文)收集、保存和使用的規(guī)定，即按照學校的要求提交畢業(yè)設計(論文)的印刷版和電子版；學校有權保留畢業(yè)設計(論文)的印刷版和電子版，并提供目錄檢索和閱讀服務；學校可以采用影印

2、、減印、數(shù)字化或其他復制方式保存論文；在不盈利的前提下，學?？梢园l(fā)表論文的部分或全部內容。簽名:日期:論文的原始陳述我再次聲明，提交的論文是我在導師指導下獨立研究的研究成果。除文中特別標注和引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體發(fā)表或撰寫的作品。對本論文研究做出重要貢獻的個人和集體，在本文中均有明確標注。本人完全清楚，此聲明的法律后果由本人承擔。簽名:日期:年月日學位論文使用授權書本學位論文的作者完全了解學校關于保存和使用學位論文的規(guī)定，并同意學校保存和向國家有關部門或機構發(fā)送學位論文的副本和電子版本，允許查閱和借閱學位論文。本人授權大學將本學位論文全部或部分編入相關數(shù)據(jù)庫以供檢索，并以

3、影印、縮印或掃描的方式保存和編輯本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定辦理。作者簽名:日期:年、月、日導師簽名:日期:年月日摘要無論是工業(yè)生產、科研、醫(yī)療、國防等領域，都經常涉及到溫度和濕度兩個物理參數(shù)。對它們進行精確測量是所有領域的基本要求，意義重大。介紹了一種基于單片機的溫濕度測量儀。信號采集模塊采用SHT10溫濕度傳感器，測量結果顯示在12864液晶屏上。測量儀還配有按鍵和蜂鳴器，可以設置報警上限和下限。當測量值超過警報限值時，蜂鳴器會發(fā)出警報。此外，在測量儀表部設計了RS-485轉換電路，可以將測量值和上下報警限傳送給上位機。這個設計包括設計和制作。設計部分包括硬件設計和軟件設計。軟件設計包括

4、溫濕度傳感器信號采集與處理程序、按鍵處理程序、12864液晶驅動與顯示程序、外部存儲芯片讀寫程序、與上位機的通信程序。硬件設計包括升壓電路、單片機系統(tǒng)電路、RS-485轉換電路、液晶驅動電路和蜂鳴器報警電路。經過測量，該設計滿足任務書的要求。關鍵詞:溫濕度測量用單片機制造目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc13598 前言1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14126 第1章 系統(tǒng)總體設計2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc10840 1.1 系統(tǒng)設計任務要求2 HYPERLINK l _RefHea

5、ding_Toc15673 1.1.1 系統(tǒng)設計任務2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30253 1.1.2 系統(tǒng)設計要求2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4733 1.2 重點研究容與實現(xiàn)方法3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21557 1.2.1 重點研究容3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18052 1.2.2 實現(xiàn)途徑與方法3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5856 1.3 系統(tǒng)總體設計方案3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1761 1.3.1

6、 核心處理部分3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20177 1.3.2 溫濕度傳感器部分4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15773 1.3.3 顯示部分5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12816 1.3.4 電源部分6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc5154 1.3.5 其它部分6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27105 第2章 硬件電路設計7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1585 2.1 核心處理電路7 HYPERLINK l _RefHea

7、ding_Toc25669 2.1.1 振動器和時鐘7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19954 2.1.2 復位電路7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28258 2.2 電源電路8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31007 2.3 顯示電路9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18288 2.4 通信電路10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14544 2.5 存儲芯片電路11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc6116 2.6 按鍵電路12 HYPERLIN

8、K l _RefHeading_Toc18558 2.7 傳感器連接電路12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc22237 2.8 系統(tǒng)總電路圖13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28205 第3章 軟件設計14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14377 3.1 主程序14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25825 3.2 測量程序15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20323 3.2.1 啟動傳感器15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc19405 3.2.

9、2 溫度測量15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14574 3.2.3 測試值處理16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24542 3.2.4 溫濕度測量子程序流程圖19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12913 3.3 顯示程序20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28681 3.4 鍵盤程序21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc18364 3.5 通信程序22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15839 第4章 程序編寫和仿真25 HYPERLINK l

10、_RefHeading_Toc6067 4.1 程序編寫25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31156 4.2 軟件仿真25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc22693 第5章 調試28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29345 5.1 靜態(tài)調試28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28465 5.2 聯(lián)機仿真調試28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc3369 總結30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24252 致31 HYPERLINK l _RefHea

11、ding_Toc29759 參考文獻32 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12013 附錄1：仿真電路圖34 HYPERLINK l _RefHeading_Toc32623 附錄2：電路原理圖35 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30136 附錄3：PCB 頂層圖36 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24357 附表4：PCB 底層圖37 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29428 附錄5：實物PCB圖38 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26739 附錄6：焊接完成圖39 HYPE

12、RLINK l _RefHeading_Toc20898 附錄7：設計程序40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25540 附錄8：英文原文65 HYPERLINK l _RefHeading_Toc1086 附錄9：中文翻譯71序溫度和濕度是自然界中與人類關系最密切的兩個物理參數(shù)。無論是在生產實驗場所還是居住休閑場所，溫濕度的采集或控制都是非常頻繁和重要的。據(jù)統(tǒng)計，世界上每年有超過1/4的缺陷工業(yè)產品與濕度的危害有關。 REF _Ref356244328 r h 1。對于電子行業(yè)來說，濕度的危害已經成為影響產品質量的主要因素之一。溫濕度測量廣泛應用于農業(yè)研究、工業(yè)、環(huán)境

13、保護、衛(wèi)生防疫、實驗室、建筑行業(yè)、儲運、博物館、溫室等領域。傳統(tǒng)上，溫度測量和濕度測量是分開的。隨著科技的進步，出現(xiàn)了測量溫度和濕度的傳感器。目前，基于這種傳感器設計的數(shù)字溫濕度儀。數(shù)字溫濕度計的出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)水銀溫度計讀數(shù)困難、使用范圍窄、傳統(tǒng)干濕球顯示方式復雜、準確度低等缺點。隨著電子技術的發(fā)展，特別是傳感器技術的空前突破，溫濕度測量儀的設計也受到了廣泛的關注，越來越多的專家學者在這方面做了大量的研究。在電子科技雜志2010年第23卷第10期上，朱楠和舒天發(fā)表的文章溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設計介紹了一種由Sensirion公司制造的數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11，其特點是芯片中有加熱器。因為這個加

14、熱器的存在。通過比較加熱前后測得的相對溫度和濕度值，可以確定傳感器是否工作在正常狀態(tài)，同時在潮濕環(huán)境下使用加熱器可以避免傳感器結露，縮短響應時間，提高精度。 REF _Ref356244390 r h 2。2010年第一期現(xiàn)代計算機(專業(yè)版)上，志軍、高志毅、關永忠發(fā)表了基于SWC的數(shù)字溫濕度計的設計一文。介紹了用兩臺單片機分別處理溫度信號和濕度信號的設計方案。 REF _Ref356244412 r h 3該電路簡單實用。許、樂連軍在科技與生活2010年第9期發(fā)表了“倉庫溫濕度測量系統(tǒng)的設計”一文。他們介紹了用溫度傳感器和濕度傳感器分別測量溫度和濕度，并用單片機處理測量數(shù)據(jù)的設計方案。 RE

15、F _Ref356244426 r h 4。在科技信息2011年第28期發(fā)表的文章基于單片機的溫濕度系統(tǒng)設計中，介紹了利用DHT11溫濕度傳感器和AT89S52單片機測量溫濕度的方案。 REF _Ref356244498 r h 5。本課題旨在設計制造一種便攜式數(shù)字溫濕度測量儀，該儀器由兩節(jié)干電池供電，具有體積小、攜帶方便的特點。同時還具有RS-485接口，可以方便地與上位機組成數(shù)據(jù)采集網絡。總體系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計任務要求系統(tǒng)設計任務熟悉單片機系統(tǒng)、SHT10溫濕度傳感器、12864液晶屏等器件，設計了一種以單片機為處理器的溫濕度測量儀。它可以在12864液晶屏上實時顯示當前的溫度和濕度。同時，

16、液晶屏還顯示可人為設定的報警限值。當溫度或濕度超過設定范圍時，蜂鳴器會發(fā)出警報。將測量儀器與上位機連接，可以將當前的溫濕度值和上下限報警值上傳到上位機。報警上限和下限由儀器的鍵盤和上位機設置。主要技術指標如下測量范圍和精度為-40 100，2。濕度測量范圍和精度為0 100% RH，4% RH。這臺測量儀器由電池供電。3V DC電源。具有RS-485通信接口，可將數(shù)據(jù)上傳至上位機。系統(tǒng)設計要求滿足以下六個要求根據(jù)設計任務，采購系統(tǒng)所需的部件。使用Protel99軟件完成系統(tǒng)電路的原理圖設計，并根據(jù)PCB圖制作PCB電路板。完成硬件組裝和調試。使用Keil開發(fā)環(huán)境設計程序，完成各種功能。使用Pr

17、oteus軟件完成電路仿真。完成硬件調試，確保硬件能夠正常工作。重點是容忍度和實現(xiàn)方法。關鍵研究能力本課題的工作包括硬件和軟件兩部分。硬件包括集成溫濕度傳感器、單片機系統(tǒng)、液晶顯示模塊、鍵盤、非易失性數(shù)據(jù)存儲芯片、RS-485接口電路、電源轉換電路等。集成溫濕度傳感器的選擇是關鍵，但難點在于硬件設計、制造和系統(tǒng)調試。軟件部分主要是測量程序的設計。重點介紹了溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)讀取模塊、顯示模塊、鍵盤處理模塊和通信協(xié)議的設計。難點在于測量數(shù)據(jù)的處理、顯示模塊的驅動和通信協(xié)議的設計。實現(xiàn)的方式和方法本課題主要通過資料搜索、設計需求分析、系統(tǒng)總體設計、軟硬件總體設計、軟硬件詳細設計、硬件采購、PCB加

18、工、硬件組裝、軟硬件調試、功能驗證等過程完成。本文采用Protel軟件完成硬件設計，keil 51軟件完成所有控制軟件的仿真和調試，硬件和軟件調試由硬件仿真器完成。最后，通過實際測試驗證了儀器的所有功能。系統(tǒng)總體設計方案核心處理部分目前，市場上有許多不同的處理芯片?？紤]到成本和性能，本設計采用STC單片機作為處理芯片。價格方面，STC比一般的處理芯片要低，這里就不描述了，主要從性能方面來說。STC89C52是8位處理器，8K ROM，足以存儲真實任務所需的C51程序。STC89C52有兩個外部中斷，可以滿足中斷觸發(fā)的按鍵設計。STC89C52的串行接口是全雙工增強型UART通信接口，可以同時發(fā)

19、送和接收。根據(jù)設計任務的要求，測量儀器可以與上位機通信，因此可以設計為與上位機通信的接口。此外，STC89C52有足夠的I/O接口。綜上所述，STC89C52適合作為本設計的處理器。溫濕度傳感器部分目前市場上比較流行的兩種溫濕度傳感器是DHT系列和SHT系列。本設計選擇SHT代替DHT。原因是同樣成本的DHT11遠不如SHT，甚至達不到設計要求。比如DHT的溫度測量范圍:0 +60，濕度測量范圍:20% 90% RH，而設計要求的測量范圍是-40 +100，濕度0% 100% RH。下面重點介紹SHT系列傳感器。SHT系列溫濕度傳感器響應速度快?？垢蓴_性強，性價比高等。除了溫度和濕度敏感元件，

20、還有一個放大器A/D轉換器。OTP存儲器和數(shù)字接口。請參見測量精度。 REF _Ref32456 h 錯誤:未找到引用源表1-1不同SHT模型的精度和測量周長模型溫度()濕度(%RH)精確測量周長精確測量周長SHT100.5-401284.50100SHT110.5-401284.00100SHT150.5-401283.00100從上表可以看出，SHT傳感器能夠滿足設計要求。表中顯示了shsensor的t引腳。 STYLEREF 1 s 一個- SEQ 表 * ARABIC 一個如圖所示。表1-2 SHT傳感器引腳 REF _Ref25911 r h 15顯示部分在單片機應用系統(tǒng)中，顯示部分

21、通常有LED、數(shù)碼管和LCD。如果顯示簡單的信號，可以使用LED。其特點是電路簡單。缺點是顯示的信息量很窄。一個LED只能代表三種狀態(tài):點亮、熄滅、閃爍。即使使用多個led，信息量也非常有限，功耗也很高。如果需要顯示系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，可以選擇數(shù)碼管。數(shù)碼管的缺點是只能顯示阿拉伯數(shù)字和少數(shù)英文字母。無法顯示中文字符。本設計需要顯示當、錢、文、濕、都等漢字。以便用戶可以方便地使用它。顯然，LED和數(shù)碼管是無法實現(xiàn)的。本設計選用液晶顯示屏。下面重點介紹LCD。液晶有兩種，1602和12864。1602LCD的顯示容量為162，即可以顯示兩行，每行16個字符。它是一個點陣液晶顯示模塊，專門用來顯示字母、數(shù)

22、字、符號等。它由若干個51或157的點陣字符位組成，每個點陣字符位可以顯示一個字符，每個位之間有一個點間距，每行之間有一個間距，起到字符間距和行間距的作用。1602只能顯示字符和數(shù)字，不能顯示漢字。因此，本設計不采用。2864是指12864點陣液晶塊的縮寫。分為有字體和無字體兩類。這個設計設計的漢字不多，我們選擇不走字體12864。1864是圖形點陣液晶顯示器，主要由行驅動器/列驅動器和12864全點陣液晶顯示器組成?？娠@示圖形或84 (1616點陣)漢字。功能引腳如下 REF _Ref3764 h 表1-3引腳功率表1-3引腳功率表 REF _Ref356244629 r h 6電源部分根據(jù)

23、設計任務，供電要求3V干電池組，而單片機的供電電壓要求與各種數(shù)字芯片配合使用+5V電平。因此，有必要設計一個3V到5V的升壓電路。升壓芯片使用LM2577。LM2577的工作原理是通過改變調節(jié)功率管開關的時間比來穩(wěn)定輸出電壓。其部分有一個晶體管，其外圍電路與一個電感相連。晶體管導通時，電感電流增大，儲存的電能與三極管的導通時間成正比。當晶體管關斷時，存儲在電感器中的電能被轉換成輸出電容器。硬件設計中介紹了具體的轉換關系。其他部分根據(jù)設計任務，還需要設計一個按鍵來調整報警限值。微控制器復位，用蜂鳴器報警。調整報警限值需要三個鍵:設置鍵、加號鍵和減號鍵。微控制器需要一把鑰匙來復位?？偣灿兴膫€按鈕。

24、硬件電路設計核心處理電路單片機有兩種:CHMOS和HMOS。CMOS的優(yōu)勢是功耗低，而HMOS的優(yōu)勢是密度高?；パa金屬氧化物HMOS(CHMOS)是CMOS和HMOS(高密度溝道MOS工藝)的結合，兩者各有所長。CHMOS的器件用C號來區(qū)分:如80C51、80C31、89C52等。本設計制作STC89C52，以下均為CHMOS單片機。和時鐘。MCU有一個高增益反相放大器，用于構成振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入和輸出。MCU的這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷振子一起構成穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送到MCU的時鐘電路。如圖2-1所示，電路的外晶振為11.592M

25、Hz，電容通常為30pF。設計電路板時，晶振和電容應盡可能靠近引腳XTAL1和XTAL2，這樣可以降低寄生電容。保證其穩(wěn)定工作。重接電路當MCU復位時，PC指向0000H，使MCU從0000H的初始地址開始執(zhí)行程序。在振蕩器的正常操作下，通過在兩個機器周期內將高電平施加到RST引腳來實現(xiàn)復位。在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個周期，執(zhí)行單元復位。重復每個周期，直到RST變低。復位電路一般有兩種，自動上電復位和按鍵復位。上電復位通過在RST引腳和VCC之間連接一個電容來實現(xiàn)。當RST和VCC通電時，圖2-1中8.2k電阻施密特觸發(fā)器輸入端的下拉電阻是相同的。隨著充電量的減少，RST點逐漸降低。時間

26、常數(shù)是電阻值和電容值的乘積，滿足單片機的復位操作。復位引腳外接復位按鈕。當按鍵時，RST電壓與VCC相同。該設計采用上電復位和按鍵復位相結合的方式。 REF _Ref10981 h 錯誤:未找到引用源-1晶體振蕩器電路圖及單片機復位電力網基于LM2577芯片，設計了一種使用方便、功能完善的升壓穩(wěn)壓電路。 REF _Ref356244775 r h 7?；局笜耸禽斎?V，輸出穩(wěn)定5V。LM2577的典型應用電路如下 REF _Ref11197 h -2中所示的輸出電壓可由電阻R9和R10決定，輸出電壓與電阻之間的關系如下VCC=1.23(1+R10/R9) REF _Ref356244819

27、r h 81.23V是芯片的基準電壓。在確定電壓時，先固定R9，然后R10接一個滑動變阻器，這樣可以將輸出電壓調整到一定值。但在電路設計中應盡可能減少變量值。因為可變電阻會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，R10被計算并替換為固定值。根據(jù)上式選擇R10=6.2k。VCC=1.23(1+6.2/2)=5.043圖2-2升壓電路顯示電路P0端口是一個8位開漏準雙向I/O端口。 REF _Ref356244865 r h 9驅動上拉電流負載需要一個10k上拉電阻。將12864的8位DB(數(shù)據(jù)地址線)連接到P0，將功能控制引腳連接到P2的5位。2864的第三個管腳是控制LCD顯示的對比度，接在滑動變阻器上，可以

28、調節(jié)顯示的對比度。9腳和20腳分別是控制背光的正負極，由P1.6用三極管做開關控制。如圖2-3所示。圖2-3液晶與單片機的連接電路通信電路RS-485接口芯片基于MAX485芯片設計，完成TTL電平轉換為RS-485電平的接口。 REF _Ref356244999 r h 10。在設計輸出電路時，必須想辦法消除對傳輸電路的干擾，選擇合適的線路特性阻抗。不同的環(huán)境干擾源不一樣，實際情況下會有很多復雜的干擾，所以對于485總線要采取一些措施。由于通信載體為雙絞線，其特性阻抗約為120。 REF _Ref356245018 r h 11因此，在設計電路時，應在輸出端A和B之間連接一個120電阻，以減

29、少傳輸線路對信號的干擾。根據(jù)MAX-485的性能，其接收器檢查差分輸出A端和B端，當檢測到A端電壓減去B端電壓不小于200mV，輸出邏輯1的A端電壓減去B端電壓不大于-200mV，則輸出邏輯0，其他條件確定。 REF _Ref356245045 r h 錯誤:未找到引用源。解決這個問題的方法是人為地使A端的電位高于B端的電位，使RXD的電平在485總線不傳輸時(總線懸空時)是唯一的高電平。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/shop.picavr%20%20%20%20/ 單片機不會被誤打斷收到亂字。通過在485電路的A、B輸出端增加上拉、下拉電阻R11、R13，可以很好地解

30、決這個問題。如圖2-4所示。圖2-4 RS-485的電路圖存儲芯片電路24C16芯片通過I2C協(xié)議與單片機通信。I2C總線是一種雙線串行總線。I2C公共汽車的主要優(yōu)點是簡單有效。 REF _Ref356245066 r h 13。和SCL SDA端口是開漏結構，因此需要上拉電阻。AT24C16采用I2C通信協(xié)議與單片機通信。由于只擴展了一個芯片，地址引腳接地，如電路圖所示。 REF _Ref11879 h 畫-5.圖2-5存儲芯片與單片機連接電路圖關鍵電路采用按鍵中斷觸發(fā)方式。三個按鍵通過與門連接到單片機的外部中斷0，三個按鍵分別連接到P1.0、P1.1、P1.2。當按下任意鍵時，中斷將被觸發(fā)

31、。中斷服務程序將讀取P1.0、P1.1和P1.2的狀態(tài)，并執(zhí)行相應的操作。諸如 REF _Ref11997 h 錯誤:未找到引用源-6.圖2-6鍵盤電路圖傳感器連接電路SHT10傳感器的數(shù)據(jù)線連接到P2.6，時鐘線連接到p2.5。在電源處連接一個電容，以便去耦。諸如 REF _Ref12098 h 畫-7.圖2-7傳感器與單片機連接電路圖系統(tǒng)總電路圖綜合以上電路得到測量儀器的完整電路圖，如附錄2所示。軟件設計主程序主程序所有者負責初始化、測量和顯示。首先調用初始化函數(shù)。包括液晶初始化、定時器初始化、中斷等。，然后調用測量程序進行測量。最后，測量值和上下顯示。主程序流程圖如圖3-1所示。圖3-1

32、主程序流程圖測量程序啟動傳感器首先，通過一組時序啟動傳感器，如圖3-2所示:當時鐘線SCK處于低電平時，數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)被拉高，當時鐘線SCK處于高電平時，數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)被拉回到低電平。當下一個高水平來臨時，比如SCK。數(shù)據(jù)線被拉高。圖3-2 SHT10啟動順序圖 REF _Ref31820 r h 14測溫通電后，SHT10只有在復位后才能啟動，然后進行測量。復位操作是:數(shù)據(jù)線DATA保持高電平，觸發(fā)時鐘9次以上。測量時，先發(fā)一套命令表。命令表見表3-1。測量結束后，數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)線拉至低電平，進入空閑狀態(tài)，表示測量結束。然后讀取兩個字節(jié)的測量值。 REF _Ref356245125 r h 15。數(shù)據(jù)

33、線加粗部分由SHT10控制。表3-1 SHT10指令列表 REF _Ref356245125 r h 15圖3-3 SHT10時序圖 REF _Ref356245125 r h 15測試值處理相對濕度的計算公式 REF _Ref25911 r h 15如下RHlinear是相對濕度。SORH是一個12位度量單位。C1、C2和C3是常數(shù)值，如表3-2所示。表3-2濕度常數(shù)值表1由于測試參考溫度為25OC，與實際明顯不同，濕度會受溫度影響，需要修正。修正公式 REF _Ref25911 r h 15如下。T1和t2是常數(shù)，Tc是測量溫度，RH是實際濕度。數(shù)值見表3-3。表3-3濕度常數(shù)值表2溫度計

34、算公式 REF _Ref25911 r h 15如下t是實際溫度，d1和d2是恒定值，見表3-4，SOT是14位測量溫度。表3-4濕度常數(shù)的值程序中的具體實現(xiàn)如下void calc _ sth 10(float * p _濕度，float * p _溫度)常量浮點C1 =-4.0；/ 12位濕度精度校正公式const float C2 =+0.0405；/ 12位濕度精度校正公式常量浮點C3 =-0.0000028；/ 12位濕度精度校正公式const float T1 =+0.01；/ 14位溫度精度5V條件校正公式常量浮點T2 =+0.00008；/ 14位溫度精度5V條件校正公式floa

35、t rh = * p _濕度；/ rh: 12位濕度float t = * p _ temperature/ t: 14位溫度浮動rh _ lin/ rh_lin:濕度的線性值float rh _ true/ rh_true:濕度的真值浮動t _ C；/ t_C:溫度t _ C = t * 0.01-40；/補償溫度RH _ Lin = C3 * RH * RH+C2 * RH+C1；/相對濕度的非線性補償RH _ true =(t _ C-25)*(T1+T2 * RH)+RH _ Lin；/補償相對濕度對溫度的依賴性if(RH _ true 100)RH _ true = 100；/濕度最

36、大值校正if(RH _ true 0.1)RH _ true = 0.1；/濕度最小校正* p _ temperature = t _ C；/返回溫度結果* p _濕度= rh _ true/返回濕度結果溫濕度測量子程序流程圖圖3-4測量程序流程圖顯示程序2864顯示，先寫橫豎坐標值，再寫數(shù)據(jù)。流程圖如圖3-5所示。圖3-5顯示了子程序流程圖。鍵盤程序使用鍵盤中斷觸發(fā)器調用中斷服務程序中的鍵盤掃描器掃描P1.0、P1.1和P1.2進行相應的操作。鍵盤掃描處理子程序流程如圖3-6所示。圖3-6鍵盤掃描流程圖通信程序通信程序的主要任務是向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。因為單片機和PC機的通信只能傳輸十六進制和A

37、SCII碼。傳輸十六進制不適合用戶讀取，所以選擇ASCII進行傳輸。向上傳輸時，先對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行處理，將數(shù)據(jù)轉換成字符后傳輸給上位機。要使用串行通信，必須初始化串行端口。設置波特率等。還需要定義通信協(xié)議。具體方法如下:將單片機設置為接收狀態(tài)，接收命令時執(zhí)行相應的操作。該命令的格式和含義如表3-5所示。發(fā)送子程序和接收子程序的流程圖如圖3-7和圖3-8所示。表3-5通信命令表命令格式SMT*mT*MH*mH*命令含義將當前測量值和上下限發(fā)送給上位機。*替換當前的溫度上限，*是一個整數(shù)。*替換當前的溫度下限，*是一個整數(shù)。*將替換當前濕度上限，*是一個整數(shù)。*將替換當前濕度下限，*是一個整數(shù)。圖

38、3-7接收中斷子程序流程圖圖3-8發(fā)送子程序流程圖編程和模擬設計利用Keil軟件編寫調試程序，由于51核單片機存儲結構的特殊性，Keil C51中變量的使用與標準C不同。正確使用變量有利于獲得高效的目標代碼。 REF _Ref356245260 r h 19。CPU存儲結構與變量的關系。一開始，如果你不注意變量的定義。會導致空間不足，所以編譯無法通過，如圖4-1所示。有兩種常見的方法可以解決這個問題。第一種方法是:由于51的芯片數(shù)據(jù)內存是128B，而52的芯片數(shù)據(jù)內存是256B，所以把51改成52就夠了。keil軟件在仿真時無法通過的原因是KEIL編譯芯片的默認芯片數(shù)字內存是128B，所以需要

39、將芯片設置為52系列芯片。第二種方法是擴展外部存儲器來改變變量定義的位置，因為這種方法需要擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。這種設計沒有被采用，這里就不介紹了。圖4-1編譯失敗軟件模擬軟件模擬應注意以下兩個問題首先，清除無效的零。例如，18攝氏度顯示為018攝氏度，9%相對濕度顯示為009%。正確的顯示前面不應有無效的零。二、清除剩余顯示，例如溫度下限從-1跳到0，顯示-1時，在負坐標中給出傳輸?shù)?2864的負碼。在位置坐標1處傳輸代碼1。當顯示0C時在1的位置傳輸0碼，覆蓋1碼，所以顯示0，在負號位置不傳輸碼。顯示屏上的負號依然存在，所以會誤顯示為-0。類似這個問題，有一個從10到9的跳躍。00到99，-

40、10到-9。-一個第三個負數(shù)的顯示，調用顯示程序顯示負號時，要先處理負號才能顯示。解決上述問題的方法如下。解決第一個問題，調用顯示最高位時，先判斷要顯示的數(shù)字是否為0。如果是0，就不顯示，顯示非零。顯示下一個最高位時，先判斷最高位是否為0，如果為0，再判斷第二個最高位是否為0，如果為0，則不顯示。否則，顯示。同樣的原理也適用于顯示第三位。判斷前兩位是否為0。這種方法解決了無效零點的問題。杜詩0=米虎/1000；/濕度數(shù)百杜詩1=米虎% 1000/100；/濕度十杜詩2=米虎% 100/10；/濕度單位如果(杜詩0！=0) /判斷最高位是否為0。disP_sz(6，6，Ez+16 *杜詩0)；e

41、lse disP_sz(6，6，Lin)；if(杜詩0|杜詩1！=0) /判斷最高位和次高位是否為0。disP_sz(7，6，Ez+16 *杜詩1)；else disP_sz(7，6，Lin)；要解決第二個問題，必須在坐標部分不顯示0的地方加上清屏語句，以及-10到-9，單獨清除原來的負號。這樣就可以達到正常顯示了。對于第三個問題，調用顯示器時，判斷如果是負數(shù)，則將負數(shù)取反，在最高位前面顯示負號。if(temp_val.f0) temp _ val . f =-temp _ val . f；付豪= 1；否則付豪= 0；圖4-2錯誤顯示圖4-3正確顯示圖4-4錯誤顯示圖4-5正確顯示接受初步測試

42、單片機的整個開發(fā)過程，無論是硬件還是軟件設計，都需要設計者自己來完成，這樣可以提高系統(tǒng)的適用性，軟件可以很好的與硬件對接。同時提高了工作效率。據(jù)統(tǒng)計，每個系統(tǒng)的調試占用了總開發(fā)時間的2/3。 REF _Ref356245375 r h 19可以看出，在調試方面有很多工作要做。調試過程中可能會出現(xiàn)很多意想不到的問題。一般情況下，需要先排除明顯的硬件故障，在用軟件調試時不斷排除和分析問題，最后解決所有問題才能完成實物生產。靜態(tài)調試靜態(tài)調試主要是排除電路邏輯錯誤。特別是電源線、信號、地線是否短路、短路等。出現(xiàn)這些問題可能是因為印刷電路板因為自身的電路圖而無法使用。還是因為廠家的加工工藝。如果加工精度

43、不高，會導致焊盤與信號線接觸與信號線短路等。消除此類問題的方法有:第一，設計原理圖的時候要規(guī)劃好各個元器件的位置，因為我是做雙面板的。LM2577芯片設計為貼片，所以要求貼片必須放在頂層，從頂層走線。第二，仔細檢查印刷電路板，對比原理圖看有沒有不同，用萬用表測量每一條信號線，電源線，地線。第三，測試電源是否工作正常。因為這個設計有升壓電路，從3V升到5V，如果控制不當，很容易使電壓升得太高，從而燒壞元器件。所以一定要用萬用表測量電源和地之間是否有正常的5V。第四，檢查部件。確保部件性能良好，型號正確。在線模擬調試在線調試需要借助單片機仿真器、萬用表等。在這次調試中。我遇到過以下問題。用兩節(jié)新干

44、電池串聯(lián)的電池組給升壓電路的輸入端供電，然后用通用。實測升壓電路輸入電壓為3.0V，輸出電壓為5.14V，可以正常工作。十幾分鐘后，供電異常。再次用萬用表測量輸入和輸出端子的電壓。分別是2.84V和2.79V。斷開助力器電路后，仔細檢查助力器電路，沒有發(fā)現(xiàn)問題。查閱資料后知道，如果LM2577的輸入低于3V，就不會啟動。因為干電池包一開始可以3.3V啟動。隨著電池能量的消耗，電壓也會降低。然后降低到2.84伏.如果電池電壓下降一次，換一次電池是不切實際的。解決方法是使用三個串聯(lián)的干電池組。電壓達到4.5V.當然，這對輸出沒有影響，因為電路的輸出只與兩個電阻的比值有關。模擬器使用時，LCD可以正

45、常顯示，但程序燒錄到單片機時，LCD無法顯示。仔細檢查電路圖后?？梢韵娐飞系膯栴}。在這一點上，使用模擬器和使用單片機的區(qū)別在于供電方式不同。處理器不一樣，可能是這兩方面的問題。給單片機寫個簡單的程序，P0就降低了。P1很高。如果引腳可以控制下拉和上拉?？梢韵龁纹瑱C的問題。問題還是出在供電上。原因是雖然升壓模塊提高了電壓，但加負載后電壓會下降。這個電流太低，不足以驅動液晶屏。蜂鳴器電路上也出現(xiàn)小電流，是因為水平儀的引腳輸出的高電平不夠，三極管的基極電阻太大。因此蜂鳴器不能被驅動。解決方案是將限流電阻從4.7k改為1 K，或者增加一個上拉電阻。摘要通過這次畢業(yè)設計，我可以進一步了解我所學到的

46、東西。實際應用能力進一步提高，尤其是C語言編程。大一的時候基本沒做過什么大程序。課后練習最多幾十行程序就能完成，很少調用子程序。更別說克羅斯了。c文件調用不需要考慮硬件問題。本次畢業(yè)設計中，程序的編譯結果達到5673字節(jié)，需要處理各個子程序之間的相互調用關系。你還需要考慮變量的定義。你需要學會處理編譯過程中遇到的各種錯誤，解決出現(xiàn)的各種警告。與我們之前學過和用過的相比，這個程序的復雜度有了很大的提高。比如傳感器測量數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的方法都是前所未有的。寫閱讀程序的時候，要嚴格按照它的時間順序來。1864也是一個從來沒有接觸過的液晶模組。剛開始看它的用戶手冊，什么都不懂。XY地址是什么意

47、思，GDRAM是什么？經過深入學習和實驗操作，我們就能理解了。我想我在以后的學習和工作中會遇到很多我不懂的芯片和模塊。作為設計師，你需要學習從對芯片一無所知到熟悉其應用的整個過程。在本次設計中，我學習了12864 LCD、SHT10、AT24C16、MAX485、LM2577等未接觸過的芯片。實踐是檢驗事實的唯一標準。即使在計算機上編制了高效的程序，即使能在計算機上成功通過仿真，電路也沒有問題。物理產品可能無法正常工作，計算機設計可能會出現(xiàn)意外問題。我在硬件調試中遇到的問題是電路設計中意想不到的。每次遇到問題都會積累經驗，對以后的學習和工作很有幫助。在條件允許的情況下，不要紙上談兵，要親手實踐

48、，所以我選擇了實物。做一個大任務可以分成幾個小任務，然后分階段一個一個完成。這是我在這個設計中學到的。半年后。我的設計分為四個階段。第一階段是從開始到暑假初期，這期間我的主要任務是閱讀國外的相關文獻。了解研究人員在這方面取得的進展以及他們的設計思路。并購買了所需的部件。第二階段是開學到三月底。我主要完成軟件設計和電路仿真。第三階段是4月份，完成電路調試。第四階段是5月，寫論文。以后有機會做大項目，一定會分階段完成。這是一個很好的工作習慣。致謝這個設計快結束了。在這次畢業(yè)設計中，我得到了同學們的熱心幫助，得到了老師的耐心指導和電子愛好者協(xié)會成員的支持。剛選完題目，我覺得這是一個很簡單的任務。因為

49、我以前做過類似的項目。當時用的顯示屏是1602，不需要和上位機通訊，但也積累了一些經驗。我以前做過這個題目。他在這方面有一些經驗，但是他選的傳感器是DHT11，我選SHT10。雖然有區(qū)別，但也有相似之處。咨詢他之后，我可以避免他之前走的彎路。比如他之前沒有考慮過12864和Proteus軟件上賣的實物有什么區(qū)別。Proteus仿真軟件上的LCD是左右屏幕。CS1和CS2引腳是用來控制左右屏的，但是買的真的是上下屏，所以又要改程序了。這也需要大量的工作。我可以避免走這樣的彎路。我們不必犯別人已經犯過的錯誤。身邊有很多同學給了我很大的幫助。我非常理解他們。祝他們學業(yè)有成！每個人都會有一定的慣性。有

50、時候很難有很強的意志去克制，你很容易摔倒。這半年的畢業(yè)設計，老師總是讓我們耳目一新。時刻提醒我們不能浪費時間。即使是寒假，老師也總是關心我們的進步。他不僅監(jiān)督我們完成，還全程指導我們怎么做，效率會更高。也幫我解決了很多設計中遇到的問題，消除了困惑。他對單片機有豐富的經驗，他毫無保留地傳授給我們。我們受益匪淺。老師給我的印象很深。祝老師身體健康，萬事如意！我認為環(huán)境對人的工作和學習有很多影響。我很高興在電子愛好者協(xié)會的會員活動室完成了我的畢業(yè)設計。這是一個學習氛圍濃厚的好壞之地。這里的學生每天早出晚歸。讓我們和他們討論一下電子方面的知識。他們在這方面都有豐富的經驗。此外，他們在設計過程中為我提供

51、了許多工具和一些組件。大大提高了我的工作效率。我非常理解他們。我祝愿所有成員學業(yè)有成。沒有人能獨自成功。需要身邊人的幫助。因為有那么多同學和老師的幫助。讓我順利完成這次畢業(yè)設計，完成學業(yè)。各位老師，你們辛苦了。我將把我在貴校學到的知識奉獻給社會。參考宏成科技公司。溫濕度記錄儀在電子產品存儲中的應用EB/OL。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20cem5117%20%20%20%20/site/html/article/article_323. . cem5117./site/html/article/2009-2-24朱楠，舒天人。溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設計

52、J.電子科學與技術，2010，23(10)志軍，高志毅，管涌?；赟WC的數(shù)字溫濕度計的設計J.現(xiàn)代計算機(專業(yè)版)2010，1(1)許，樂連軍。倉庫溫濕度測量系統(tǒng)的設計N?？萍寂c生活。2010(9)荊。基于單片機的溫濕度系統(tǒng)設計N。科技信息2011(8)華，荊廣波。基于DSP和KS0107B的液晶顯示器。理工大學學報。2005-12-30(6)于平。簡易多功能開關變換器控制器LM2577在開關電源中的應用N.組件應用. 2007 (5)簡。LM1577/LM2577開關電源控制器的原理介紹及應用。IC通信，2003年6月閔，琳琳。鐘平單片機原理及應用M.:高等教育王鼎齊樹生。基于CP2102

53、的USB-RS 422/485接口電路設計J.航空技術學院學報. 2009，27 (3)人類電腦。PIC單片機與PC機異步串行通信的設計與分析EB/OL。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20% . 1726 . html 2013-7-15于。基于NIOS的I2C總線接口芯片AT24C16d的讀取實現(xiàn)N.信息技術。2006(2)英，榮宇?；跀?shù)字溫濕度傳感器SHT11的溫濕度測控系統(tǒng)J.自動化儀表。2006,27(1)盛思睿貿易()。SHT1X溫度和濕度傳感器用戶手冊EB/OL。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/%20%20%20%20s

54、ensirion%20%20%20% 。感覺離子.cn/杰，。傳感器與檢測技術M。:高等教育，2010年，5石。電氣與電子工程基礎M。:華中科技大學，2009，3郭天祥。單片機51 C語言教程M。電子工業(yè)，2011，8阮海榮。單片機與嵌入式系統(tǒng)的應用M。:北京航空航天大學，2011，5邢文，燕。單片機應用系統(tǒng)的硬件調試技巧N?，F(xiàn)代電子技術。2000-07-25(05)附錄1:模擬電路圖附錄2:電路原理圖附錄3:3:PCB的頂視圖附表4: PCB底部圖附錄5:物理PCB圖附錄6:焊接竣工圖附錄7:設計程序/* *總包裝包含4個。c文件和4。h文件* */*/main.c文件主要包括主程序和128

55、64程序。/*/#include #include #include #include #include #include#包含#定義uchar無符號字符#定義uint無符號整數(shù)#定義lcm P0sbit p_csl=p24；sbit p_csr=p23；sbit p_di=p21；sbit p_rw=p20；sbit p_e=p27；sbit p_rst=p22；sbit sp = p14；uchar代碼r；uchar代碼h；uchar代碼shedu；uchar代碼Ez；uchar代碼文；uchar代碼Shi；uchar代碼du；uchar代碼杜詩；uchar代碼Lin；uchar代碼d；u

56、char代碼fu；uchar代碼Dian；uchar代碼hhh；uchar代碼xfu；uchar代碼lie；char shan = 4；char tmax=98，tmin=-20，hmax=99，hmin = 0；char R _ data7= ；uchar buf6= ；char char _ num = 0；/* * * * * *函數(shù)聲明* * * * * * * *void SFR _ Init()；void Set()；void disP_xhz(uchar xx，uchar yy，char *buff，char FB)；void wcode(uchar c，uchar csl，uc

57、har CSR)；void wdata(uchar c、uchar csl、uchar CSR)；void set _ stat rline(uchar I)；void set_xy(uchar x，uchar y)；void dison _ off(uchar o)；void reset()；void LCD _ init(void)；void lw(uchar x，uchar y，uchar DD)；/寫數(shù)據(jù)功能void disP_Hz(uchar xx，uchar yy，uchar n，uchar FB)；/顯示中文字符void disP_hz(uchar xx，uchar yy，cha

58、r * buff)；void disP_sz(uchar xx，uchar yy，char * buff)；虛空秀(uchar lie，uchar hang，char shu，uchar FB)；/LCM忙判斷void lcd_busy(void) P _ di = 0；p _ rw = 1；lcm = 0 xffwhile(1) P _ e = 1；如果(lcm0 x80)打破；p _ e = 0；p _ e = 0；/將指令寫入LCM無效wcode(uchar c、uchar csl、uchar csr) P _ csl = cslP _ csr = csrLCD _ busy()；p _

59、 di = 0；p _ rw = 0；LCM = c；/將變量C賦給LCMp _ e = 1；p _ e = 0；/將數(shù)據(jù)寫入LCM子功能無效wdata(uchar c、uchar csl、uchar csr) P _ csl = cslP _ csr = csrLCD _ busy()；p _ di = 1；p _ rw = 0；LCM = c；/將變量C賦給LCMp _ e = 1；p _ e = 0；/設置起跑線void set_startline(uchar i) I = 0 x C1+I；wcode(i，1，1)；/定位X方向，Y方向void set_xy(uchar x，uchar

60、 y) x = x+0 x 40；y = y+0 xb 8；wcode(x，1，1)；wcode(y，1，1)；/屏幕打開和關閉void dison_off(uchar o) o = o+0 x3e；/o 1為開，0為關。wcode(o，1，1)；/復位子功能無效復位()/延遲(1000)；p _ rst = 0；延遲(20)；p _ rst = 1；延遲(20)；/LCM初始化void lcd_init(void) uchar x，y；reset()；dison _ off(0)；for(y = 0；y 8；+)/清除屏幕 for(x = 0；x =64) set_xy(x-64，y)；wd