基于-單片機(jī)倉庫自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-. z摘 要 本論文針對倉管由于溫度濕度控制不當(dāng)引起的現(xiàn)象的問題，提出設(shè)計(jì)智能溫濕度控制器。設(shè)計(jì)集單片機(jī)技術(shù)，模擬、數(shù)字電子技術(shù)，電路輔助設(shè)計(jì)技術(shù)于一體。并已被電力系統(tǒng)所采納，作為了必備的設(shè)備之一。本論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個基于單片機(jī)技術(shù)的溫濕度控制器。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為以下幾子模塊實(shí)現(xiàn)其控制功能：系統(tǒng)電源模塊、信號處理模塊、溫濕度采集模塊、通風(fēng)模塊、串口通信模塊、人機(jī)交互模塊、報警電路模塊以及輸出控制模塊。其中，溫濕度采集模塊由主要器件溫濕度傳感器SHT10連接到單片機(jī)，負(fù)責(zé)采集倉庫的溫度和濕度信號，并將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號傳送入單片機(jī)，與按鍵控制局部輸入的溫度、濕度信息進(jìn)展比對，

2、如果超過設(shè)定值，由單片機(jī)輸出控制信號啟動相應(yīng)的加溫和除濕裝置，另外如果超過倉庫溫濕度限定值，則由報警電路實(shí)現(xiàn)超溫、超濕報警。系統(tǒng)的自動通風(fēng)及報警系統(tǒng)，可以實(shí)時監(jiān)測倉庫的溫度，并根據(jù)所測的數(shù)據(jù)控制排風(fēng)扇、空調(diào)器等設(shè)備的運(yùn)行。確保倉庫通風(fēng)良好，并有適宜的溫度環(huán)境。實(shí)踐說明，本控制器系統(tǒng)軟硬件搭配比擬合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，具有抗干擾能力強(qiáng)、人機(jī)界面簡單易操作和通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，不僅適用于倉庫溫濕度環(huán)境的測量與控制，并且對于其它領(lǐng)域的溫濕度測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有著較高的參考價值，具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：傳感器 單片機(jī) 抗干擾 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)Warehouse based on single ch

3、ip microputer automatic control system designAbstract This paper aimed at warehouse due to improper temperature humidity control problem of phenomenon, presents to design intelligent humidity controllers,set chip technology, analog, digital electronics, circuit-aided design technology. DC ground res

4、istance testing in groups, and the power system has been adopted as one of the necessary equipment.This paper designs a humidity controllers based on single chip technology. The system design is divided into some sub-modules implements: power supply module of system, the signal processing module, th

5、e temperature and humidity acquisition module, the serial interface munication module, the human-puter interface module, the alarm circuit module and the output control module. Among them, the temperature and humidity acquisition module consists of the sensor SHT10 connected to the microcontroller,

6、responsible for gathering the temperature and humidity of signal, then transmit into the microcontroller.These signals will pare with informations input by buttons control section. if overrun, the alarm circuit will work, and the microcontroller output control signals to start corresponding heating

7、and dehumidification devices.The practice shows that the collocation the controller is more reasonable, more convenient to maintain, and easy to operate. Not only applicable to control of temperature and humidity environment, but it is also for other areas of temperature and humidity measurement. Th

8、e control system design also has a higher reference value, strong monality and adaptability.Keywords: electrical power system substation transformer short circuit calculation main wiring-. z目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc22181 摘 要 PAGEREF _Toc22181 I HYPERLINK l _Toc21781 Abstract PAGEREF _Toc2178

9、1 II HYPERLINK l _Toc32701 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc32701 1 HYPERLINK l _Toc19465 1.1課題的研究背景與意義 PAGEREF _Toc19465 1 HYPERLINK l _Toc1998 1.2 研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc1998 1 HYPERLINK l _Toc8759 1.3 論文各局部研究的主要容 PAGEREF _Toc8759 3 HYPERLINK l _Toc6852 第2章 控制系統(tǒng)的總體方案原理 PAGEREF _Toc6852 5 HYPERLINK l _Toc1776 2.1 自動控

10、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc1776 5 HYPERLINK l _Toc31075 2.2 溫濕度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證 PAGEREF _Toc31075 6 HYPERLINK l _Toc5079 2.3 信號處理模塊的選型及理由 PAGEREF _Toc5079 8 HYPERLINK l _Toc27391 2.4紅外的根底理論及工作原理 PAGEREF _Toc27391 10 HYPERLINK l _Toc15911 2.5串口通信電路 PAGEREF _Toc15911 11 HYPERLINK l _Toc5695 2.6顯示論證 PAGEREF _Toc56

11、95 12 HYPERLINK l _Toc18168 2.7 鍵盤的選擇論證 PAGEREF _Toc18168 13 HYPERLINK l _Toc16570 2.8 輸出局部的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc16570 14 HYPERLINK l _Toc19166 第3章 硬件電路模塊的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc19166 15 HYPERLINK l _Toc13480 3.1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc13480 15 HYPERLINK l _Toc21338 3.2信號處理模塊的電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc21338 15 HYPERLINK l _Toc

12、17669 3.3 溫度、濕度采集模塊的電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc17669 19 HYPERLINK l _Toc8434 3.4通風(fēng)電機(jī)執(zhí)行電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8434 23 HYPERLINK l _Toc27601 3.5人體檢測電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27601 23 HYPERLINK l _Toc23278 3.6串口通信電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23278 25 HYPERLINK l _Toc70013.7顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc7001 27 HYPERLINK l _Toc31238 3.8按鍵設(shè)計(jì) PAGEREF _

13、Toc31238 29 HYPERLINK l _Toc25251 3.9 報警電路 PAGEREF _Toc25251 29 HYPERLINK l _Toc11660 3.10 輸出局部 PAGEREF _Toc11660 30 HYPERLINK l _Toc18046 第4章 軟件局部設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc18046 33 HYPERLINK l _Toc14037 4.1編寫語言的選擇 PAGEREF _Toc14037 33 HYPERLINK l _Toc31677 4.2主程序 PAGEREF _Toc31677 33 HYPERLINK l _Toc21736 4.3

14、 溫濕度采集子程序 PAGEREF _Toc21736 34 HYPERLINK l _Toc21675 4.4 人機(jī)交互子程序 PAGEREF _Toc21675 35 HYPERLINK l _Toc27334 4.5 串口通信子程序 PAGEREF _Toc27334 36 HYPERLINK l _Toc698 第5章 結(jié)論 PAGEREF _Toc698 39 HYPERLINK l _Toc7363 5.1 結(jié)論 PAGEREF _Toc7363 39 HYPERLINK l _Toc5872 5.2本論文的創(chuàng)新點(diǎn) PAGEREF _Toc5872 39 HYPERLINK l _

15、Toc17858 5.3 展望 PAGEREF _Toc17858 39 HYPERLINK l _Toc16050 致 PAGEREF _Toc16050 41 HYPERLINK l _Toc27486 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc27486 42-. zHYPERLINK l _Toc233606787第1章 緒 論1.1課題的研究背景與意義 防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影響到儲藏物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)展，首要問題是加強(qiáng)倉庫溫度、濕度及通風(fēng)的監(jiān)測工作。溫濕度的檢測是紡織、食品、醫(yī)藥、倉儲的重要參量，對

16、溫濕度監(jiān)測具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著倉庫平安工作的要求越來越嚴(yán)格，倉庫監(jiān)測大量涌現(xiàn)， 倉庫監(jiān)測的認(rèn)知度和自動化表達(dá)的越來越先進(jìn)。為解決倉庫管理上的難題，杜絕倉庫的違規(guī)行為，有效預(yù)防平安事故和經(jīng)濟(jì)損失。但傳統(tǒng)的方法是用與濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測量計(jì)和濕度試紙等測試器材，通過人工進(jìn)展檢測，對不符合溫度和濕度要求的庫房進(jìn)展通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測試方法費(fèi)時費(fèi)力、效率低，且測試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準(zhǔn)確的溫濕度測量儀。本文論述的智能溫濕度控制器，就是基于倉庫的溫濕度的有效控制進(jìn)展合理設(shè)計(jì)的，在當(dāng)前人們自動控制意識日趨提高的今天，一個設(shè)計(jì)合理

17、、工作性能穩(wěn)定高、抗干擾性強(qiáng)又同時具有良好性價比的溫濕度控制系統(tǒng)必將得到高度的重視和迅速的推廣，成為今后信息采集控制技術(shù)建立的重要容和必然趨勢。HYPERLINK l _Toc2621137861.2 研究現(xiàn)狀溫度是生產(chǎn)過程喝科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程的一個重要物理量。它反映了物體的冷熱程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過程相聯(lián)系。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，各個環(huán)節(jié)都與溫度嚴(yán)密相聯(lián)，溫度的準(zhǔn)確檢測及控制占據(jù)著及其重要的地位。比方發(fā)電產(chǎn)鍋爐的溫度必須控制在一定的圍；許多化學(xué)反響的工藝過程必須在適合的溫度下才能順利進(jìn)展等。沒有適宜的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉的儲糧就會變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒法保障

18、等；可見，溫度的測量和控制是非常重要的。隨著社會科技的進(jìn)步，檢測儀器已經(jīng)應(yīng)用在各個領(lǐng)域，智能化溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個方面，針對這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。 溫濕度控制器的開展現(xiàn)狀： 現(xiàn)代信息技術(shù)的三大根底是信息采集傳感器技術(shù)、信息傳輸通信技術(shù)和信息處理計(jì)算機(jī)技術(shù)。傳感器逐漸成為信息技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的產(chǎn)品，溫度傳感器已經(jīng)被應(yīng)用于很多領(lǐng)域中，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域、科學(xué)研究領(lǐng)域以及生活領(lǐng)域等，被應(yīng)用的數(shù)量已經(jīng)處在各種傳感器榜首的位置。近百年以來，溫控器的開展大致經(jīng)歷了模擬、集成溫度控制器階段和智能數(shù)碼溫控器階段。并且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展，國際上新型溫控器的

19、開展正在從模擬走向數(shù)字、由集成化走向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向。溫濕度控制器近幾年根本技術(shù)趨于成熟、穩(wěn)定，只有溫濕度控制器的開展突飛猛進(jìn)：從最初的溫度、濕度單獨(dú)控制的分散儀表到雙回路的可編程序控制器，再到 PLC和觸摸屏及專用觸摸屏溫濕度控制器。在溫濕度控制技術(shù)的研究中，國外開展的比擬早，在 20世紀(jì)70年代就已經(jīng)開場研究了。一開場，模擬式的組合的儀表被大家廣泛使用，通過采集現(xiàn)場信息，然后進(jìn)展指示、記錄和控制。當(dāng)人們開場采用分布式控制系統(tǒng)技術(shù)時已經(jīng)是在80年代末了。隨著科技的開展，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)也越來越多，目前，其多因子綜合控制系統(tǒng)正處于開發(fā)和研制階段。由于溫度測控技術(shù)在世界圍都開展很快，一些

20、國家已經(jīng)不僅僅滿足控制的自動化，更是向著完全自動化、無人化的方向開場開展。近年來在關(guān)于智能控制方法的問題上，國外專家也有不少研究，在溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中，更是成功的應(yīng)用了例如專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。我國由于起步較晚，所以溫濕度的測控技術(shù)處于落后的水平，在20世紀(jì)80年代才開場研究。興旺國家由于已經(jīng)擁有很先進(jìn)的溫濕度控制技術(shù)，所以我國的技術(shù)人員正努力去學(xué)習(xí)一些他們的技術(shù)。在這學(xué)習(xí)過程中，溫度室微機(jī)控制技術(shù)也被我們所掌握，但是這項(xiàng)技術(shù)只能在溫濕度單項(xiàng)環(huán)境因子的控制中使用。對于溫濕度測控系統(tǒng)的應(yīng)用中，我們也正在從簡單應(yīng)用階段邁向綜合應(yīng)用階段。在技術(shù)方面上，單片機(jī)可以越來越多地控制單參數(shù)以及

21、單回路系統(tǒng)，對于多參數(shù)的綜合的控制系統(tǒng)，就與興旺國家有很大的差距。在我國，溫濕度檢測和控制還不普遍，在實(shí)際生產(chǎn)中也有很多的問題，例如比擬差的裝備配套能力，比擬低的產(chǎn)業(yè)化程度，以及落后的環(huán)境控制水平，不能共享的軟硬件資源，差的可靠性等。 1. 模擬、集成溫控器： 目前，市場上出現(xiàn)的模擬溫控器主要包括溫控開關(guān)和可編程溫控器，典型產(chǎn)品例如 LM56、AD22105和 MA*6509。*些增強(qiáng)型集成溫控器(例如 TC652/653)中還包含了 A/D 轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序,這雖然相似與智能控制器，但集成溫控器本身自成系統(tǒng),工作時不受微處理器控制。 2.智能控制器 智能控制器，也稱為數(shù)字溫控器，問世于

22、20世紀(jì)90年代中期。它集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)ATE于一身。目前，市場上已設(shè)計(jì)研發(fā)出多種智能溫控器產(chǎn)品，其部都包含溫度傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器和接口電路。智能溫控器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及其溫度控制量，適配各種微控制器MCU，并且是在硬件根底上通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)其測控功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平?？v觀當(dāng)今市場，各種溫度控制器種類繁多，相關(guān)的產(chǎn)品更是琳瑯滿目。但是真正適用于電力場所這種對于溫濕度控制精度要求高、強(qiáng)干擾場合的產(chǎn)品卻是少之又少，總體來看，國的溫濕度控制系統(tǒng)存在以下缺乏1：1.溫濕度控制精度相對國外技術(shù)來說還不是很高； 2. 一般溫濕度控制系統(tǒng)部

23、器件功耗較高，工作穩(wěn)定性較低； 3. 抗干擾性能不高，缺乏以適應(yīng)強(qiáng)干擾場所； 4. 硬件電路構(gòu)造比擬復(fù)雜，本錢較高； 為了解決以上缺點(diǎn)，本文提出了設(shè)計(jì)智能溫濕度控制系統(tǒng)。實(shí)踐說明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，具有良好的性價比和實(shí)用價值，能實(shí)現(xiàn)自動、手動控制和報警功能，并且對于其它領(lǐng)域的溫濕度測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有著較高的參考價值。HYPERLINK l _Toc2621137871.3 論文各局部研究的主要容通過對溫控器的開展和現(xiàn)狀的分析，我們得出，目前市場上溫控器存在控制精度低、穩(wěn)定性不高、構(gòu)造復(fù)雜和抗干擾性低等缺點(diǎn)，在充分研究該系統(tǒng)各模塊根底上，以 STC12C5628AD 單片機(jī)為核心，采

24、用 SHT10 為溫濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度的采集功能，按鍵控制、信息顯示及超溫、超濕報警功能，并利用固態(tài)繼電器作為控制開關(guān)，分別控制加熱裝置和除濕裝置系統(tǒng)。通過紅外傳感器的紅外感應(yīng)原理到達(dá)監(jiān)控和報警的功能；并且通過對溫濕度的檢測及時的對倉庫進(jìn)展通風(fēng)。研究容具體如下： 1. 溫度、濕度采集模塊的設(shè)計(jì) 利用溫濕度傳感器采集溫濕度信號并由其置 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，將采集的模擬信號直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送入單片機(jī)。 2.溫濕度信號處理模塊的設(shè)計(jì) 本文的信號處理模塊的設(shè)計(jì)采用宏晶科技生產(chǎn)的 STC12C5628AD 單片機(jī)，具有高速、高可靠、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。此模塊與控制系統(tǒng)的其他模塊相連接，處理由溫

25、濕度采集模塊傳送的溫濕度信號，并且處理按鍵控制信號、實(shí)現(xiàn)超溫、超濕的控制功能。 3.通風(fēng)處理模塊的設(shè)計(jì) 本文利用兩個5V和12V的直流電機(jī)作為通風(fēng)風(fēng)扇，以到達(dá)不同等級的通風(fēng)效果。 4.報警模塊的設(shè)計(jì) 利用紅外傳感器BISS0001對紅外線的感應(yīng)原理，做到當(dāng)有人或者老鼠通過倉庫，使蜂鳴器發(fā)聲。 5. 人機(jī)交互模塊的設(shè)計(jì) 在本系統(tǒng)中采用的LCD1602液晶顯示，單片機(jī)直接對獨(dú)立式鍵盤進(jìn)展按鍵掃描。 6. 輸出模塊的設(shè)計(jì) 采用兩個無觸點(diǎn)隔離的固態(tài)繼電器作為控制開關(guān)，分別控制加熱裝置和除濕裝置，其特點(diǎn)在于光電隔離, 抗干擾性能好、負(fù)載效應(yīng)穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)倉庫的溫濕度智能控制，本儀器主要優(yōu)勢在于

26、將傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)，模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)有機(jī)結(jié)合于一體實(shí)現(xiàn)智能化的產(chǎn)品。 本儀器的主要特點(diǎn)有： 1. 操作簡單，液晶顯示屏直接給出測量結(jié)果。此儀器不需人工調(diào)節(jié)平衡，面板觸摸鍵使操作一目了然。系統(tǒng)加電運(yùn)行后，直接在屏幕上選擇按鍵操作即可，人機(jī)操作界面簡單。 2. 體積小、重量輕。此儀器體積只有 75mm*75mm*25mm,重0.6kg。體積小，重量輕，攜帶和安裝方便，不會給工作人員造成負(fù)擔(dān)。 3. 測量精度高，重復(fù)率低。此儀器能夠測量溫度的圍為：-40+123.8，測量精度為：0.3；濕度測量圍為：0100%RH，測量精度為：3.0%RH，并且通過單片機(jī)控制，結(jié)果穩(wěn)定，精度高，進(jìn)而確保了倉庫的平

27、安使用。HYPERLINK l _Toc233606792第2章 控制系統(tǒng)的總體方案原理為完本錢設(shè)計(jì)的論文設(shè)計(jì)，溫濕度控制器的設(shè)計(jì)原則和總體方案設(shè)計(jì)如下原理框圖，這臺儀器的主要電路模塊有信號處理模塊、溫濕度采集模塊、通風(fēng)裝置、人體檢測、人機(jī)交互模塊、輸出模塊組成，硬件構(gòu)造框圖如圖 3.1 所示。圖 3.1 構(gòu)造框圖HYPERLINK l _Toc2336067932.1 自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 基于控制器要求操作與維護(hù)方便易行，操作可靠性較高，并且對于市場供求來說應(yīng)當(dāng)具有一定的競爭力的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)秉持以下原則： 1. 操作與維護(hù)方便易行 在系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)同時，應(yīng)首先考慮到今后操作和維

28、護(hù)該控制器的人員的知識構(gòu)造，應(yīng)方便工作人員的日常工作，盡量減少對工作人員專業(yè)知識素養(yǎng)的要求，從而更有利于該系統(tǒng)的推廣，加大其實(shí)用價值，因此，在設(shè)計(jì)時盡量減少人機(jī)交互接口，在使用時多采用簡化的方法和置操作。 2. 操作可靠性高 基于本控制器應(yīng)用的圍是倉庫的溫濕度的監(jiān)測，對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個環(huán)節(jié)都應(yīng)以高可靠性為原則，而單片機(jī)系統(tǒng)的高可靠性無庸置疑，在提高系統(tǒng)的高可靠性方面主要從一下幾方面入手：使用高性能、可靠性高的元器件，加強(qiáng)對供電電源的抗干擾措施，設(shè)計(jì)電路板時布線和接地要合理等。 3. 較高性價比 單片機(jī)之所以為現(xiàn)今各個產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用，其體積小，功耗低的特點(diǎn)固然重要，但其超高的性價比更加不能無視。

29、同時為了增強(qiáng)市場競爭力，在設(shè)計(jì)同時在保持較高性能外，盡可能降低制作本錢，如盡量簡化外圍電路，在性能允許的前提下使用軟件功能替代硬件功能。HYPERLINK l _Toc2336067942.2 溫濕度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證溫濕度傳感器是設(shè)計(jì)本控制器設(shè)計(jì)的重要前提，溫濕度傳感器的選擇5，關(guān)系到整個裝置的性能優(yōu)劣、設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度、以及最終的設(shè)計(jì)本錢。因此，溫度傳感器選擇的正確與否對于整個系統(tǒng)的影響巨大。選擇溫度傳感器比選擇其它類型傳感器所需要考慮容更多。大多數(shù)情況下，對溫度傳感器選用，需考慮以下幾方面問題： 1. 被測對象溫度是否需要記錄、報警及自動控制，是否需要遠(yuǎn)距離傳送和測量。 2. 測量溫度

30、和濕度圍大小以及測量精度要求。 3. 測溫元件大小是否適當(dāng)。 4. 被測對象溫度隨時間變化場合，測溫元件滯后能否適應(yīng)測溫要求。 5. 被測對象環(huán)境條件是否對測溫元件損害。 6. 價格合理的前提下，是否使用方便本設(shè)計(jì)利用溫濕度傳感器檢測出倉庫溫度和濕度，然后送入單片機(jī)，由單片機(jī)每次將此信號與設(shè)定溫度和濕度進(jìn)展比對，溫濕度信息通過數(shù)碼管顯示,并且對于溫度、濕度超過設(shè)定值時啟動相應(yīng)的加熱和除濕裝置及實(shí)現(xiàn)超限報警功能。實(shí)現(xiàn)這種控制目的的方案有3個2。 方案一熱電偶溫度自動控制系統(tǒng)。采用 A/D 轉(zhuǎn)換器 方案二模擬集成溫度控制器 AD590 溫度自動控制系統(tǒng)。采用 V/F 轉(zhuǎn)換電路 方案三數(shù)字溫濕度傳感

31、器 SHT10 溫度自動控制系統(tǒng)。這三個方案都是采用單片機(jī)控制，數(shù)碼管顯示。這三個方案的比擬局部為溫度傳感器局部和模/數(shù)轉(zhuǎn)換局部。方案一的系統(tǒng)框圖如圖 2.1 所示：圖2.1 熱電偶溫度控制系統(tǒng)原理圖 該局部溫度檢測局部采用熱電偶及其補(bǔ)償電路與其配套，由于熱電偶的輸出電壓非常小,只有幾毫伏，在進(jìn)展 A/D 轉(zhuǎn)換前必須經(jīng)過信號放大處理，在設(shè)計(jì)中如果采用 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，輸入端需采用放大器，把幾毫伏的電壓信號放大到 5 V左右。由于熱電偶本身的非線性特性，所以必須經(jīng)過分度表的查表才能獲得相應(yīng)的溫度值，加大了數(shù)據(jù)處理和軟件設(shè)計(jì)的難度。此方案的優(yōu)點(diǎn)在于測量溫度圍大(從-100C 到上千攝氏度)

32、，且精度高 ,但系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，抗干擾能性較低。 方案二的框圖如圖 2.2 所示： 圖 2.2 模擬集成溫度控制器溫度自動控制系統(tǒng)原理圖 如果不使用 A/D 轉(zhuǎn)換器的話，可以選擇 V/F 轉(zhuǎn)換電路代替 A/D 轉(zhuǎn)換器，因?yàn)?V/F 變換與單片機(jī)的接口有輸入只有一根線、接口電路簡單、抗干擾性好、易采用光電隔離等優(yōu)點(diǎn)，故采用 V/F 轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn) A/D 變換是行之有效的。這一電路對溫度變化小的信號有較好的精度，而且對輸入溫度信號有快速響應(yīng)能力。缺點(diǎn)是該電路比擬復(fù)雜，需要用放大電路來將溫度傳感器采集到的信號進(jìn)展放大，性能不夠穩(wěn)定。 方案三的框圖如圖 2.3 所示,圖中虛框局部是擴(kuò)展局部。圖 2.3

33、 數(shù)字溫濕度傳感器 SHT10 自動控制系統(tǒng)該方案采用瑞士進(jìn)口數(shù)字式溫濕度傳感器 SHT103采集倉庫溫濕度信號，SHT10 自身集溫度和濕度傳感器于一體，因此采用本系統(tǒng)進(jìn)展溫濕度實(shí)時監(jiān)測的優(yōu)點(diǎn)在于測量精度高、接口簡單、體積小、構(gòu)成系統(tǒng)本錢低廉等優(yōu)點(diǎn)；另外 SHT10 芯片置 A/D 轉(zhuǎn)換器，無須再次添加 A/D 轉(zhuǎn)換電路,因此構(gòu)成系統(tǒng)簡單,抗干擾能性也較同類芯片高。經(jīng)過綜合比擬，方案三是比擬理想的，并且經(jīng)濟(jì)合理。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用 C 語言，對單片機(jī)進(jìn)展編程以實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。本軟件為了實(shí)現(xiàn)溫度、濕度顯示，報警，A/D 轉(zhuǎn)換和對溫濕度的控制等功能，采用主程序調(diào)用各個子程序來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能的方法。

34、系統(tǒng)上電復(fù)位后，將調(diào)用初始化程序?qū)纹瑱C(jī)的端口初始化，將需要使用的存單元進(jìn)展清零，由于本系統(tǒng)中采用的溫濕度傳感器 SHT10 本身自帶有A/D 轉(zhuǎn)換模塊，能將檢測的溫度、濕度值直接傳送入單片機(jī)，然后經(jīng)由單片機(jī)控制將溫濕度值由數(shù)碼管顯示出來，然后每次將讀入的數(shù)據(jù)與上、下限進(jìn)展判斷，以決定是否調(diào)用報警和調(diào)溫、調(diào)濕裝置。2.3 信號處理模塊的選型及理由 根據(jù)電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)是溫控器的核心器件，單片機(jī)系統(tǒng)需要完成如下根本功能： 1.數(shù)據(jù)采集結(jié)果的運(yùn)算 2.控制啟動加熱和除濕裝置 3.人機(jī)交互模塊的控制 4.通風(fēng)裝置的啟動 5.人體檢測的控制 傳統(tǒng)的80C51單片機(jī)的部資源少，需要外接數(shù)據(jù)鎖存器、存儲

35、器等輔助器件，這樣就增加了線路板布線的難度和儀表電路板的大小，并且控制起來也較繁瑣，運(yùn)算速度變慢，為此，我們選擇了一款只有指甲大小、功能更齊全，運(yùn)算速度更快的單片機(jī) STC12C5628AD4。宏晶科技是新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的制定者和領(lǐng)導(dǎo)廠商，致力于提供滿足中國市場需求的世界級高性能單片機(jī)技術(shù)，在業(yè)處于領(lǐng)先地位，銷售網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國。在高品質(zhì)的根底上，以極低的價格和完善的效勞贏得了客戶的長期信賴。在 STC89C51 系列單片機(jī)的根底上，推出了1個時鐘/機(jī)器周期的單片機(jī)，全面提升了8051單片機(jī)的性能。信號處理模塊是整個系統(tǒng)的控制核心單元，決定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，單片機(jī)從數(shù)據(jù)采集

36、模塊接收溫濕度信號，并將其進(jìn)展處理運(yùn)算，以電流或電壓的形式輸出給被控制的單元電路完成各項(xiàng)任務(wù)。單片機(jī)外接顯示電路、溫濕度采集電路、通風(fēng)電路、人體檢測電路、按鍵控制電路、報警電路和串口通信電路。 現(xiàn)將主要特點(diǎn)總結(jié)如下： 1.增強(qiáng)型8051 CPU，1T，單時鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； 2.高速：1個時鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051 核，指令代碼完全兼容8051，速度比普通8051快 812 倍； 3.寬電壓：5.53.3V，2.23.6V； 4.用戶程序空間8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K字節(jié)，擦寫次數(shù)10萬次以上； 5.1280字節(jié)片RAM數(shù)據(jù)存儲器

37、； 6.通用 I/O口27/23/15 個，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉普通8051傳統(tǒng)I/O 口可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個 I/O 口驅(qū)動能力均可到達(dá)20Ma，但整個芯片最大不得超過 55mA； 7.ISP在系統(tǒng)可編程/ IAP/在應(yīng)用可編程，無需專用編程器/仿真器； 8.芯片EEPROM功能,擦寫次數(shù)10萬次以上； 9.看門狗； 10.部集成MA*810專用復(fù)位電路外部晶體 20M 以下時，可省外部； 11.時鐘：外部高精度晶體/時鐘或部R/C振蕩器用戶可選，在ISP下載編程時進(jìn)展設(shè)置； 12.共6個16 位定時器/計(jì)數(shù)器，兩個專用16位定時

38、器TO和T1，PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)4個16 位定時器； 13.低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，可由任意一個中斷喚醒,掉電模式可由外部中斷喚醒，可支持下降沿/上升沿和遠(yuǎn)程喚醒； 14.增加第二復(fù)位功能腳高可靠復(fù)位，可調(diào)整復(fù)位門檻電壓，頻率12MHz 時，無需此功能增加外部掉電檢測電路,可在掉電時,及時將數(shù)據(jù)保存進(jìn) EEPROM,正常工作時無需操作 EEP； 15.PWM4路/PCA可編程計(jì)數(shù)器陣列，4路，也可用來當(dāng)4路D/A 使用；也可用來再實(shí)現(xiàn)4個定時器；也可用來再實(shí)現(xiàn)4個外部中斷上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持； 16.A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC，共8路； 17.通用全雙工異步串行口UART，

39、由于STC12系列是高速的8051，也可再用定時器軟件實(shí)現(xiàn)串口； 18.SPI 同步通信口，主模式/從模式； 19.工作溫度圍：0 75/-40 +85； 20.2通道捕獲/比擬單元PWM/PCA/CCP，也可用來再實(shí)現(xiàn)2個定時器或2個外部中斷支持上升沿/下降沿中斷。 選擇 STC12C5628AD系列單片機(jī)的理由： 1. 1個時鐘/ 機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低EMI； 2. 超強(qiáng)抗干擾: 高抗靜電ESD 保護(hù)；寬電壓，防止電源抖動；輕松過4KV快速脈沖干擾(EFT測試； 3. 加密性強(qiáng)，無法解密； 4.在系統(tǒng)可編程，無需編程器，無需仿真器，可遠(yuǎn)程升級； 5. 超低功耗：掉電模式典型功耗

40、 0.1 A；空閑模式典型功耗 1.8 mA；正常工作模式典型功耗 2.7mA - 7mA； 6.寬溫度圍，零下40度-85度； 7.部集成MA*810專用復(fù)位電路，原復(fù)位電路可以保存，也可不用，不用時RESET腳加1K電阻接地。2.4紅外的根底理論及工作原理紅外線是電磁波譜的一個局部，這一波段位于可見光和微波之間，根據(jù)普朗克輻射定理，但凡絕對溫度大于0的物體都能輻射電磁波，物體的輻射強(qiáng)度與溫度外表輻射能力有關(guān)，輻射的光譜分布也于物體溫度密切相關(guān)。在電磁波譜中，我們把人眼可直接感知的0.4-0.75m波段稱為可見光波段，而把波長從0.75-1000m的電磁波稱為紅外波段，紅外波段的短波段與可見

41、光紅光相鄰，長波段與微波相連?？梢姽廨椛渲饕獊碜愿邷剌椛湓?，如太陽、高溫燃燒物體、灼熱金屬等，而任何低溫，室溫或加熱后的物體都有紅外輻射。紅外檢測不需要與被測物體接觸，并可遠(yuǎn)距離測量，他特別適合于告訴運(yùn)動物體，旋轉(zhuǎn)體，人體，動物體的平衡。紅外監(jiān)測不像熱電偶，溫度計(jì)那樣，需要與被測體接觸以到達(dá)熱平衡，只要接觸到目標(biāo)的紅外輻射即可測量，起相應(yīng)時間在毫秒設(shè)置微妙數(shù)量級。熱釋電紅外線傳感器由探測元、濾光片和場效應(yīng)管阻抗變換器等三大局部組成，如圖2.4熱釋電紅外線傳感器所示：圖2.4熱釋電紅外線傳感器對于不同的傳感器來說，探測元的制造材料有所不同，如SD02的敏感單元由鋯鈦酸鉛制成；P2288由LiTa

42、O3制成，將這些材料做成很薄的薄片，每一個薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個等效的小電容。因?yàn)檫@兩個小電容是做在同一個硅芯片上的，因此形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，在電容兩端產(chǎn)生極性相反的正負(fù)電荷。傳感器中兩個電容是極性相反串聯(lián)的。光學(xué)濾鏡的主要作用是只允許波長在10m左右的紅外線人體發(fā)出的紅外線波長通過，而將燈光，太及其他輻射濾掉，以抑制外界的干擾。紅外線應(yīng)源通常由兩個串聯(lián)的熱釋電原件組成，這兩個熱釋電元件的電極相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋電元件幾乎有想聽的作用，使其產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)相互抵消，輸出信號接近為零。一旦有人活著小動物侵入探測區(qū)域，人體紅外輻射通過局部鏡面聚焦，并

43、被熱釋電元件接收，由于角度不同，兩篇熱釋電元件接收到的熱量不同，熱釋電能量也不同，不能完全抵消，經(jīng)處理電路處理后輸出控制信號。人體或者體積較大的動物都有恒定的體溫，一般在37，所以會發(fā)出波長10m左右的紅外線，當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差異，人體發(fā)射的10m左右的紅外線通過菲涅耳透鏡濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源熱釋電元件上，紅外感應(yīng)元在接收到人體紅外輻射時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生T并向外圍電路輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。假設(shè)人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有信號輸出，所以這種傳感器適合檢測人體或者動物的活動情況。2.5串口通信電路串

44、行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線，以每次一個二進(jìn)制位移動的，他的優(yōu)點(diǎn)是只需一對傳輸線進(jìn)展傳送信息，因此其本錢低，適用于遠(yuǎn)距離通信，他的缺點(diǎn)是傳送速度低，串行通信有異步通行和同步通信兩種根本通信方式，同步通信適用于傳送速度高的情況，其硬件復(fù)雜，而異步通信應(yīng)用于傳送速度在50-19200波特之間，是比擬常用的傳送方式，在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由1位起始位，5-8位的數(shù)據(jù)位，1位的奇偶校驗(yàn)位可省略和1位停頓位4局部組成，在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率通信協(xié)議。MA*IM公司的MA*232/MA*232A接收/發(fā)送

45、器是MA*IM公司特別為滿足EIA/TEA2232E的標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，他們在 EIA/TIA2232E標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口中日益得到廣泛的應(yīng)用，他們具有功耗低、工作電源為單電源、外接電容僅為0.1F或1F，采用雙列直插封裝形式、接收器輸出為三態(tài)TTL/CMOS等優(yōu)越性，為雙組RS 232接收發(fā)送器，工作電源為+5V，波特率高，僅需外接0.1F或1F的電容，其價格低，可在一般需要串行通信的系統(tǒng)中使用，MA*232外圍需要4個電解電容，是部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1F/25V宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。 上位機(jī)PC機(jī)與下位機(jī)單片機(jī)通過RS-232C串行接口總線進(jìn)展串行通信10，RS-232C規(guī)定

46、的邏輯電平與一般單片機(jī)的邏輯電平是不一致。STC12C5628AD系列單片機(jī)帶有一個全雙工的串行接口，因此用RS-232C串行接口總線非常方便。PC機(jī)配置RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口，RS-232C信號電平為負(fù)邏輯(邏輯0：+12 V；邏輯1：-12 v)，STC12C5628AD單片機(jī)輸入、輸出電平為TTL電平(邏輯0：0.5V；邏輯1：2.4V)。因此，在實(shí)際應(yīng)用時,必須把單片機(jī)的信號電平(TTL電平)和PC機(jī)的RS-232電平進(jìn)展相互轉(zhuǎn)換，否則將燒壞TTL電路。在本控制系統(tǒng)中采用了MA*232芯片。2.6顯示論證 顯示器種類很多，有LED，LCD，CRT等，其中LED價格廉價，但它顯示字符有限

47、。CRT是最常用的，但使用時需要配備外圍電路。而LCD是一種低功耗顯示器，其應(yīng)用特別廣泛，而且它部自帶驅(qū)動器，無須擴(kuò)展外圍電路，能顯示多種字符，很好的滿足了本設(shè)計(jì)的要求。 LCD液晶顯示器具有功耗低、壽命長、無輻射、不易引起視疲勞等優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛應(yīng)用于儀表、家用電器、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械及交通和通信領(lǐng)域。在本系統(tǒng)中，用LCD液晶屏來構(gòu)成顯示局部，主要在檢測到報警信號時的顯示，環(huán)境溫濕度及電機(jī)工作狀態(tài)的顯示。單色液晶顯示器的原理： LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個列有細(xì)槽的平面之間。這兩個平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說，假設(shè)一個平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩

48、個平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過液晶時也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個電壓時，分子便會重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來越細(xì)的平行線。這些線形成一網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。LCD正是由這樣兩個相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。

49、但是，由于兩個濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個濾光器后，會被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個濾光器中穿出。另一方面，假設(shè)為液晶加一個電壓，分子又會重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個濾光器擋住。總之，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。然而，可以改變LCD中的液晶排列，使光線在加電時射出，而不加電時被阻斷。但由于計(jì)算機(jī)屏幕幾乎總是亮著的，所以只有加電將光線阻斷的方案才能到達(dá)最省電的目的。從液晶顯示器的構(gòu)造來看，無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的LCD顯示屏都是由不同局部組成的分層構(gòu)造。LCD由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚約1mm，其間由包含有液晶(LC)材料的5m均勻間隔

50、隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏反面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格構(gòu)造中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的穿插點(diǎn)上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路局部和驅(qū)動電路局部。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿

51、越其中的光線進(jìn)展有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。 2.7 鍵盤的選擇論證 方案一：獨(dú)立式按鍵是各按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。但每個按鍵需要占用一個輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路構(gòu)造復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。 方案二：矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤 適用于按鍵數(shù)目較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交點(diǎn)上。一個33的行列構(gòu)造可以構(gòu)成一個有32按鍵的鍵盤。同理

52、，一個48的行列構(gòu)造可以構(gòu)成一個16鍵的鍵盤，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤與獨(dú)立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。由于矩陣鍵盤中行列線為多鍵公用，各按鍵均影響該鍵所在行列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行列信號配合起來比做適當(dāng)?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。 本設(shè)計(jì)所采用的按鍵不多，所以只需采用獨(dú)立式按鍵。2.8 輸出局部的設(shè)計(jì)本電路選用兩個無觸點(diǎn)隔離的固態(tài)繼電器作為控制開關(guān)，分別控制加熱裝置和除濕裝置，其特點(diǎn)在于光電隔離, 抗干擾性能好、負(fù)載效應(yīng)穩(wěn)定。圖 2.5 SSR 部構(gòu)造圖固態(tài)繼電器 (MOSFET SSR ,Solid State Relay )13是一種

53、無觸點(diǎn)通斷型電子開關(guān)，是四端有源器件，其中兩個為控制輸入端，另外兩個為輸出受控端。為了實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的隔離，器件采用高耐壓的光耦合器。當(dāng)輸入信號有效時，主電路呈導(dǎo)通狀態(tài)，無信號時呈阻斷狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)類似電磁繼電器的開關(guān)功能。SSR是將MOSFET、GTR、普通晶閘管等組合在一起與觸發(fā)電路封裝在一個模塊中，并且驅(qū)動電路與輸出電路實(shí)現(xiàn)電氣隔離，如圖2.5所示。固態(tài)繼電器是可控硅過零觸發(fā)器，無觸點(diǎn)，不用調(diào)節(jié)，對電網(wǎng)不會產(chǎn)生波形畸變。因此，采用繼電器控制，電路簡單可靠。第3章 硬件電路模塊的實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)一個完整的電子設(shè)計(jì)，其首要問題就是解決為整個系統(tǒng)提供電源的供電模塊，穩(wěn)定可靠的電源模塊是系

54、統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和根底。電源是整個控制系統(tǒng)最重要的能源供給局部，電源的好壞直接影響整個系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定運(yùn)行。為了保證傳感器的測量準(zhǔn)確性，必須保證供電電源恒定。本系統(tǒng)采用的傳感器要求電源為5V，因此，需將220VAC經(jīng)過變壓后產(chǎn)生12V交流輸入，通過橋式整流電路把低壓交流整流為含有脈動和諧波成份的直流電，再通過濾波電容把其中的交流成份濾出，就成為直流電，為柜外的加熱、除濕裝置供電，直流電壓不夠穩(wěn)定，再經(jīng)過三端穩(wěn)壓管 LM7805實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后成為+5V的電源輸出，+5V為SHT10及STC12C5628AD等單電源芯片供電。這種電源的設(shè)計(jì)提高了抗干擾能力，提高了電源的可靠性。圖 3.1 系統(tǒng)電

55、源圖3.2信號處理模塊的電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的主控模塊采用的是宏晶科技生產(chǎn)的 STC12C5628AD 單片機(jī)，STC12C5628AD 芯片具有 1 個時鐘/機(jī)器周期，是高速、高可靠、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051 單片機(jī)，沒有直接選用C51 系列的單片機(jī)是因?yàn)檫@種單片機(jī)不需要單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)展下載，指令代碼和引腳完全兼容80C51，方便我們進(jìn)展軟件設(shè)計(jì)調(diào)試，而且速度優(yōu)于傳統(tǒng) 51 單片機(jī)，部集成專用復(fù)位電路，抗干擾性強(qiáng)，且超強(qiáng)加密性，解密難度高。STC12C5628AD 系列單片機(jī)以其優(yōu)越性能獲得廣泛的應(yīng)用。STC12C5628AD的部構(gòu)造圖如圖3.2所示：圖3.2部構(gòu)造圖下列圖由時鐘電路和復(fù)位電路，

56、STC12C5628AD芯片組成，構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)在系統(tǒng)中完成信號處理功能。圖 3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 下面詳細(xì)介紹其中的兩個電路。 1 復(fù)位電路(1)復(fù)位的意義單片機(jī)的復(fù)位是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)。否則，不知哪是第一條程序和如何開場運(yùn)行程序。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生；部一些控制存放器專用存放器容不確定可能導(dǎo)致定時器溢出、程序尚未開場就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，任何單片機(jī)在開場工作前，都必須進(jìn)展一次復(fù)位過程，使單片機(jī)處于一種確定的狀態(tài)。 (2)復(fù)位電路原理復(fù)位電路一般為上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種，本系統(tǒng)中采用上電復(fù)位，在

57、RST復(fù)位引腳上接一個電容到VCC，再連接一個電阻到地，由此構(gòu)成一個RC充放電回路，要求接通電源后，單片機(jī)自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。保證單片機(jī)上電時RST腳上有足夠時間的高電平進(jìn)展復(fù)位，上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C6的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。隨后歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，電阻和電容值為10K和10uF。上電復(fù)位電路如圖3.4所示。圖 3.4 復(fù)位電路圖 2 時鐘電路 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地工作。因此時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)的穩(wěn)定性。時鐘產(chǎn)生方式有兩種，一種是部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。部時鐘方式即在單

58、片機(jī)的外部接一個晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號，外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機(jī)，此方式常用于多片單片機(jī)同時工作，以便于各單片機(jī)的同步，一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于20ns.且為頻率低于12MHz的方波。對于CHMOS工藝的單片機(jī)，外部時鐘要由*TAL1端引入，而*TAL2端應(yīng)懸空。本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了部時鐘方式。STC12C5628AD通過連接一個11.0592MHz的晶振作為振蕩源，由于單片機(jī)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個20uF的電容，構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘電路。圖 3.5 時鐘電路圖3.3 溫度、濕度采集模塊的電

59、路設(shè)計(jì)基于上述考慮，本系統(tǒng)采用瑞士Sensirion公司推出的SHT106單片數(shù)字溫濕度集成傳感器。SHT10溫濕度傳感器采用CMOS過程微加工專利技術(shù)CMOSens technology，確保其具有極高的可靠性和出色的長期穩(wěn)定性。SHT10部組成為1個能隙式材料溫度敏感元件、1個電容式聚合體濕度敏感元件，且置14位A/D轉(zhuǎn)換器和1個2-wire數(shù)字接口。兩線制的串行接口，使得外圍系統(tǒng)集成快速簡單，具有低功耗、反響快和抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。圖 3.6 傳感器原理框圖1溫濕度傳感器SHT10的特點(diǎn)7：SHT10的主要特點(diǎn)如下： (1)相對濕度和溫度的測量兼有露點(diǎn)輸出；(2)全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出；(3)

60、兩線制數(shù)字接口，簡單的系統(tǒng)集成，價格低廉，響應(yīng)速度快；(4)超低功耗，自動休眠；(5)出色的長期穩(wěn)定性；(6)高可靠性(工業(yè) CMOS 工藝)；(7)超小體積7.552.5 mm；(8)測濕精度4. 5 %RH ,測溫精度0. 5 25；(9)濕度分辨率0. 03 %RH ,溫度分辨率0. 01 ；(10)溫度量程- 40 123. 8 , 濕度量程0 % RH 100 % RH 。 2. SHT10的測量時序通訊8 SHT10完整的測量時序?yàn)椋簡觽鬏敃r序、發(fā)布命令、等待測量完成和讀回數(shù)據(jù)。(1)發(fā)送命令SHT10發(fā)送命令時用一組啟動傳輸時序如圖3.6所示來表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟?。發(fā)送命令包括