單片機構成的環(huán)境溫濕度參數(shù)實時監(jiān)測裝置

1、沈陽航空航天大學電子信息工程學院畢業(yè)設計（論文）PAGE - 30 - PAGE - 32 -摘 要采用單片片機對溫溫度、濕濕度等環(huán)環(huán)境參數(shù)數(shù)進行監(jiān)監(jiān)測是一一個工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中中經(jīng)常遇遇到的監(jiān)監(jiān)測問題題，采用用單片機機不僅具具有監(jiān)測測方便、操操作簡單單等優(yōu)點點，而且且可以在在節(jié)約成成本的同同時大幅幅度的提提高監(jiān)測測質量。本文設計了單片機構成的環(huán)境溫度、濕度參數(shù)實時監(jiān)測裝置，本裝置以單片機AT89C52為控制核心，采用獨特的單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20進行溫度采集，采用濕敏電容HS1101對濕度參數(shù)進行采集。LCD液晶顯示屏對于當前的溫度值和濕度值進行實時的顯示，可以方便用戶直觀的了解所測得

2、的溫度、濕度環(huán)境參數(shù)值。用戶可使用按鍵根據(jù)自身要求設定溫濕度上下限，同時，報警裝置可依據(jù)用戶的設定針對溫濕度超限情況進行報警。關鍵詞：溫濕度監(jiān)測；超限限報警；LCDD顯示AbsttracctMCU is alwwayss ussed in inddusttry meaasurremeent as temmperratuure andd huumiddityy meeasuuremmentt. WWithh MCCU, it cann bee moore connvenniennt aand simmplee too coomplletee thhe mmeassureemennt eeffii

3、cieentlly. Thee paaperr deesiggns a rreall-tiime temmperratuure andd huumiddityy meeasuuremmentt deevicce bbaseed oon MMCU. Thhe ddeviice adooptss ATT89CC52 as thee coontrrol. Thhe ddeviice alsso mmakee usse oof DDS188B200 too obbtaiin tthe diggitaal ttempperaaturre ssignnal andd HSS11001 tto ggainn

4、 thhe aanalloguue hhumiiditty ssignnal. Inn thhe ddesiign, LCCD iis uusedd too diispllay thee coonsuumerrs tthe reaal-ttimee teempeeratturee annd hhumiiditty ccleaarlyy. TThe connsummer cann usse tthe butttonns tto cchannge thee uppperr annd lloweer llimiits of thee teempeeratturee annd hhumiiditty.

5、 Andd thhe aalerrt iin tthe dessignn shhoulld wworkk baasedd onn thhe llimiits sett upp byy thhe cconssumeers. Keywwordds：temmperratuure andd huumiddityy meeasuuremmentt; aalerrt ooverr-liimitt; LLCD 前言本課題研研究的主主要目的的是設計計一個能能夠提供供環(huán)境的的溫度、濕濕度并具具有對溫溫度、濕濕度超限限報警功功能的裝裝置。人人類的生生存和社社會中各各項活動動的展開開與溫度度、濕度度參數(shù)值值密切相相

6、關，隨隨著科學學技術的的發(fā)展，人人類在不不同應用用領域對對溫度、濕濕度的測測量提出出了越來來越高的的要求。日日常生活活中，工工廠、商商場、銀銀行、醫(yī)醫(yī)院以及及各類科科研場所所都需要要符合操操作規(guī)定定的溫、濕濕度環(huán)境境條件。居居民家庭庭中更離離不開對對溫度、濕濕度的監(jiān)監(jiān)測，室室內濕度度一般控控制在445%至655%RH之之間，人人體感覺覺比較舒舒適。而而冬季供供暖期的的室內濕濕度通常常僅為110%15%RH，在在干燥的的環(huán)境下下呆久了了，會使使人皮膚膚緊繃，干干燥上火火，感覺覺不適，甚甚至使人人的呼吸吸系統(tǒng)抵抵抗力降降低，從從而引發(fā)發(fā)或者加加重呼吸吸系統(tǒng)的的疾病。當當空氣濕濕度低于于40%RH的

7、的時候，灰灰塵、細細菌等容容易附著著在鼻部部和肺部部呼吸道道黏膜上上，刺激激喉部引引發(fā)咳嗽嗽，也容容易發(fā)生生呼吸道道的其它它疾病，由由此可見見濕度參參數(shù)測量量意義重重大。工廠中中，產(chǎn)品品裝配過過程歷來來都存在在對裝配配環(huán)境中中的溫、濕濕度進行行監(jiān)測的的問題。溫溫、濕度度參數(shù)監(jiān)監(jiān)測報警警裝置能能對特定定環(huán)境中中的溫、濕濕度參數(shù)數(shù)進行監(jiān)監(jiān)測并能能對溫、濕濕度超限限情況及及時給出出報警信信號。該該監(jiān)測報報警裝置置采用溫溫、濕度度傳感器器直接測測量環(huán)境境的溫度度、濕度度，將采采集到的的信號分分別送入入單片機機，由液晶晶顯示屏顯顯示環(huán)境境的溫、濕濕度，并并可以采采用鍵盤盤輸入溫溫、濕度度上下限限值，由由

8、報警裝裝置完成成溫、濕濕度超限限報警功功能。文文中對每每個部分分功能、實實現(xiàn)過程程作了詳詳細介紹紹，完成成了課題題所有要要求。第1章 方案論論證1.1 課題的的任務與與要求該題目旨旨在設計計一個能夠夠提供環(huán)環(huán)境的溫溫度、濕濕度并具具有對溫溫度、濕濕度超限限報警功功能的裝裝置，利利用單片片機及外外圍電路路構成一一個監(jiān)測測系統(tǒng)，達達到如下下要求：能對環(huán)境境的溫度度、濕度度、靜電電進行實實時檢測測；檢測得到到的靜電電及溫、濕濕度數(shù)據(jù)據(jù)可以實實時顯示示，靜電電測量的的誤差110%，溫溫度測量量的誤差差1，濕度度測量的的誤差55%RHH； 3用用戶可以以自行設設定監(jiān)測測中的溫溫、濕度度上、下下限，超超限

9、報警警。1.2 方案論論證根據(jù)本課課題的任任務與要要求，提提出兩種種方案進進行論證證。1.2.1方案案一由于課題題中涉及及溫度、濕濕度兩個個量的監(jiān)監(jiān)測，由由此設計計出應對對本課題題的方案案一，即即采用一一個溫度度傳感器器和一個個濕度傳傳感器對對溫、濕濕度進行行分別測測量。基基于此設設想裝置置的基本本工作原原理是：溫度、濕濕度傳感感器分別別采集到兩兩路信號號送入單單片機，由由液晶顯顯示器實實時顯示示環(huán)境的的溫度、濕度度，并可可通過鍵鍵盤輸入入用戶需需設定的的溫、濕濕度上下下限，當當溫、濕濕度超限限時啟動動報警裝裝置報警警，整個個裝置的的控制核核心采用用單片機機。在功功能設計計上可將將整個裝裝置分

10、為為測量模塊塊、CPPU模塊塊、顯示示模塊、鍵鍵盤輸入入模塊和和報警模模塊幾個個部分。方案一在在元器件件的選擇擇上，選選取DSS18BB20數(shù)數(shù)字式溫溫度傳感感器和HHS11101濕濕敏電容容作為溫溫、濕度度信號的的采集傳傳感器。選選取16602液液晶顯示示屏顯示示溫、濕濕度值。DS18B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字式溫度傳感器，可直接將其測得的溫度值傳入單片機，再通過LCD進行顯示。而HS1101濕敏電容是將空氣的濕度值轉化為該濕敏電容的電容值，電容值隨濕度值的增大而增大，將該濕敏電容置于555振蕩電路中，電容值的變化可轉為與之成反比的電壓頻率信號的變化，并可以直接送入單片機。

11、采用溫度傳感器DS18B20與電容式濕敏傳感器HS1101的系統(tǒng)結構框圖如圖2.1所示。圖2.11 采采用溫度度傳感器器DS118B220、濕濕度傳感感器HSS11001的系系統(tǒng)結構構框圖1.2.2方案二二本方案與與方案一一的主要要不同是是采用了SHTT71數(shù)數(shù)字溫濕濕度傳感感器，SHTT71是是瑞士SSenssiriion公公司推出出的基于于CMOOSenns技術術的新型型溫濕度度傳感器器。該傳傳感器將將CMOOS芯片片技術與與傳感器器技術結結合起來來, 發(fā)發(fā)揮出強強大的優(yōu)優(yōu)勢互補補作用。包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉換器以

12、及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。SHT71數(shù)字溫濕度傳感器的引腳圖如圖2.2所示。圖2.22 SSHT771數(shù)字字溫濕度度傳感器器引腳圖圖由于SHHT711數(shù)字溫溫濕度傳傳感器上上除了溫溫度、濕濕度敏感感元件以以外，還還包括一一個放大大器，AA/D轉轉換器，OOTP內內存和數(shù)數(shù)字接口口，所以以系統(tǒng)框框圖得以以簡化，采采用SHHT711數(shù)字溫溫濕度傳傳感器的的系統(tǒng)框框圖如圖圖2.33所示。圖2.33 采采用SHHT711數(shù)字溫溫濕度傳傳感器的的系統(tǒng)框框圖1.3 方案比比較在上述兩兩種以傳傳感器為為主要區(qū)區(qū)別的方方案選擇擇中，主主要差別別在于是是否運用用數(shù)字傳傳感器以以及是否否考慮將將溫度、濕濕度兩個

13、個傳感器器合二為為一。從從性價比比的角度度分析，雖雖然方案案1中要要采用兩兩個單獨獨的傳感感器溫度度傳感器器DS118B220和濕濕敏傳感感器HSS11001，看看似有些些資源浪浪費，但但方案22的SHHT711傳感器器的單價價已勝過過方案11中兩個個傳感器器售價之之和，在在購置傳傳感器上上的開銷銷要大。因此，從性價比角度考慮，方案1更優(yōu)。另一方面，電容式濕敏傳感器實用化程度高，工藝成熟，性能穩(wěn)定，普遍用于各種情況下濕度測量，且可以使用555振蕩電路將其濕度變化對應的濕敏電容值的變化轉化為脈沖頻率送入單片機。而DS18B20由于具有結構簡單不需要外接電路、可用一根I/O數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù)、

14、體積小、分辨率高、轉換快等優(yōu)點，被廣泛用于測量和控制溫度的地方。從應用程度上來說，方案1的可操作性更強。1.4 結論通過上述述方案比比較最終終確定選選擇方案案1作為為溫濕度度傳感器器的設計計方案。第3章 硬件系系統(tǒng)的設設計與實實現(xiàn)本系統(tǒng)以以單片機機AT889C552為控制制核心，以數(shù)字式溫度傳感器DS18B20作為溫度檢測元件，以濕敏電容HS1101作為濕度檢測元件。本系統(tǒng)在功能設計上可將整個裝置分為測量單元、CPU單元、顯示單元、鍵盤輸入單元和報警單元幾個部分。系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。圖3.11 系系統(tǒng)框圖圖3.1 測量電電路的設設計3.1.1溫度度檢測單單元的設設計設計中采采用可編編程分辨

15、辨率的單單總線數(shù)數(shù)字式溫溫度傳感感器DSS18BB20。DS18B20可以以9-12位數(shù)字量的形式反映所測得的溫度值。DS18B20通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在微處理器和DS18B20之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，而無需外部電源。因為每個DS18B20都有一個獨特的64位序列號，所以多只DS18B20可以同時連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方，從而同時采集多處溫度?？删幊谭址直媛实牡膯慰偩€線數(shù)字式式溫度傳傳感器DDS188B200具有如如下的特特性：獨特的的單線接接口僅需需一個端端口引腳腳進行通通訊 簡單單的多

16、點點分布應應用 無需需外部器器件 可通通過數(shù)據(jù)據(jù)線供電電 零待待機功耗耗 測溫溫范圍-551255 溫度度以9-12位位數(shù)字量量讀出 溫度度數(shù)字量量轉換時時間2000mss（典型型值） 用戶戶可定義義的非易易失性溫溫度報警警設置 報警警搜索命命令識別別并標志志超過程程序限定定溫度（溫溫度報警警條件）的的器件DS188B20引腳腳排列如如圖3.2所示示。圖3.22DS118B220引腳腳排列圖圖 DS118B220的引引腳說明明表如表表3.11所示。表3.11DS118B220引腳腳說明表表GND地DQ數(shù)據(jù)I/O可選NC空腳DS188B20 有三個個主要數(shù)數(shù)字部件件：1）644 位激激光ROOM

17、;溫度傳感感器;非易失性性溫度報報警觸發(fā)發(fā)器THH和TLL。DS188B20采用如下下方式從從單線通通訊線上上汲取能能量：在在信號線線處于高高電平期期間把能能量儲存存在內部部電容里里，在信信號線處處于低電電平期間間消耗電電容上的的電能工工作，直直到高電電平到來來再給寄寄生電源源（電容容）充電電。DSS18BB20也也可用外外部+5V電電源供電電。DSS18BB20的結結構圖如如圖3.3所示示。圖3.33DS118B220結構構圖當DS118B20采用用寄生電電源供電電時，所所采用電電路會在在I/OO口或引腳處處于高電電平時“偷”能量。當當有特定定的時間間和電壓壓需求時時，I/O口要提供供足夠的

18、的能量。寄寄生電源源有兩個個好處：進行遠距距離測溫溫時，無無需本地地電源；2）可以以在沒有有常規(guī)電電源的條條件下讀讀ROMM。 在寄生生電源模模式下，單單總線和和DS118B20內部部的電容容在大部部分操作作中能提提供充分分的滿足足規(guī)定時時序和電電壓的電電流給DDS188B20。然然而，當當DS118B20正在在執(zhí)行溫溫度轉換換或從高高速暫存存器向EEPPRROM傳傳送數(shù)據(jù)據(jù)時，工工作電流流可能高高達1.5mAA。這個個電流可可能會引引起連接接單總線線的弱上上拉電阻阻的不可可接受的的壓降，這這需要更更大的電電流，而而此時DDS188B20內部部的電容容無法提提供。為為了保證證DS118B20有

19、充充足的供供電而進進行精確確的溫度度轉換，單總線線必須在轉換期間保證供電。有兩種方法能夠使DS18B20在動態(tài)轉換周期中獲得足夠的電流供應。第一種方法，當進行溫度轉換或拷貝數(shù)據(jù)到EEPROM操作時，給單總線線提供一個強上拉。用漏極開路把單總線直接拉到電源上就可以實現(xiàn)，在發(fā)出任何涉及拷貝到暫存器的指令或啟動溫度轉換的指令之后，必須在最多10s 之內把I/O線轉換到強上拉。使用寄生電源供電時，引腳必須接地。DS18B20溫度轉換期間的強上拉供電原理圖如圖3.4所示。圖3.44DS118B220溫度度轉換期期間的強強上拉供供電原理理圖另一種給給DS118B20供供電的方方法是從從引腳接接入一個個外部

20、電電源，這這樣做的的好處是是單總線線上不需需要加強強上拉，而而且總線線控制器器不用在在溫度轉轉換期間間總保持持高電平平。這樣樣在轉換換期間可可以允許許在單線線總線上上進行其其他數(shù)據(jù)據(jù)往來。另另外，在在單線總總線上可可以掛任任意多片片DS118B20，而而且如果果它們都都使用外外部電源源的話，可可以讓它它們同時時進行溫溫度轉換換。需注意的是是當加上上外部電電源時，GGND引引腳不能能懸空。供電原理圖如圖3.5所示。圖3.55DS118B220采用用VDDD供電原原理圖DS188B20通過過一種片片上測溫溫技術來來測量溫溫度，測測溫原理理如下：用一個個高溫度度系數(shù)的的振蕩器器確定一一個門周周期，內

21、內部計數(shù)數(shù)器在這這個門周周期內對對一個低低溫度系系數(shù)的振振蕩器的的脈沖進進行計數(shù)數(shù)來得到到溫度值值。計數(shù)數(shù)器被預預置到對對應于-55的一個個值。如如果計數(shù)數(shù)器在門門周期結結束前到到達0，則則溫度寄寄存器（同同樣被預預置到-55）的值值增加，表表明所測測溫度大大于-555。同時時，計數(shù)數(shù)器被復復位到一一個值，這這個值由由斜坡式式累加器器電路確確定，斜斜坡式累累加器電電路用來來補償感感溫振蕩蕩器的拋拋物線特特性。然然后計數(shù)數(shù)器又開開始計數(shù)數(shù)直到00，如果果門周期期仍未結結束，將將重復這這一過程程。斜坡坡式累加加器用來來補償感感溫振蕩蕩器的非非線性，以以期在測測溫時獲獲得比較較高的分分辨力。這這是通

22、過過改變計計數(shù)器對對溫度每每增加一一度所需需計數(shù)的的值來實實現(xiàn)的。因因此，要要想獲得得所需的的分辨力力，必須須同時知知道在給給定溫度度下計數(shù)數(shù)器的值值和每一一度的計計數(shù)值。DDS188B20的測測溫原理理圖如圖圖3.66所示。圖3.66DS118B220測溫溫原理圖圖DS188B20電路路圖如圖圖3.77所示。圖3.77DS118B220電路路圖3.1.2濕度度檢測單單元的設設計測量空氣氣濕度的的方式很很多，其其原理是是根據(jù)某某種物質質從其周周圍的空空氣吸收收水分后后引起的的物理或或化學性性質的變變化，間間接地獲獲得該物物質的吸吸水量及及周圍空空氣的濕濕度。電電容式、電電阻式和和濕漲式式濕敏元

23、元件分別別是根據(jù)據(jù)其高分分子材料料吸濕后后的介電電常數(shù)、電電阻率和和體積隨隨之發(fā)生生變化而而進行濕濕度測量量的。課題中采采用的濕濕度傳感感器HSS11001是基于獨獨特工藝藝設計的的電容元元件，該該相對濕濕度傳感感器可以以應用于于辦公自自動化，車車廂內空空氣質量量檢測，家家電，工工業(yè)控制制系統(tǒng)等等場合。在在需要濕濕度補償償?shù)膱龊虾显摑穸榷葌鞲衅髌饕部梢砸缘玫胶芎艽蟮膽獞谩Ｏ孪旅娼榻B紹HS111000/HSS11001濕度度傳感器器及其特特點。一、特點點 = 1 * GB2 * MERGEFORMAT 不需校校準的完完全互換換性； = 2 * GB2 * MERGEFORMAT 高可靠靠性和長

24、長期穩(wěn)定定性； = 3 * GB2 * MERGEFORMAT 快速響響應時間間； = 4 * GB2 * MERGEFORMAT 專利設設計的固固態(tài)聚合合物結構構； = 5 * GB2 * MERGEFORMAT 有頂端端接觸（HHS11100）和和側面接接觸（HHS11101）兩兩種封裝裝產(chǎn)品； = 6 * GB2 * MERGEFORMAT 適用于于線性電電壓輸出出和頻率率輸出兩兩種電路路； = 7 * GB2 * MERGEFORMAT 適宜于于制造流流水線上上的自動動插件和和自動裝裝配過程程。濕敏電容容是值隨隨空氣濕濕度變化化，同時時濕敏電電容的工工作條件件也受溫溫、濕度度的限制制。

25、圖33.8為濕濕敏電容容HS111011工作的的溫、濕濕度范圍圍，圖3.99為濕度度-電容響響應曲線線。圖3.88濕敏電電容HSS11001工作作的溫、濕濕度范圍圍圖3.99濕度-電容響響應曲線線相對濕度度在1%RH1000%RHH范圍內內；電容容量由1160pF變變到2000pFF，其誤誤差不大大于2%RRH；響響應時間間小于55S；溫溫度系數(shù)數(shù)為0.04 pF/。由此可見見，HS111011濕度傳傳感器的的精度較較高。二、濕度度測量電電路HS11100/HS111011電容式式濕敏傳傳感器，在在電路構構成中等等效于一一個電容容元件，其其電容量量隨著所所測空氣氣濕度的的增大而而增大。將將電容

26、的的變化量量準確地地轉變?yōu)闉橛嬎銠C機易于接接收的信號號，常有有兩種方方法：一一種是將該該濕敏電電容置于于運放與阻容組成成的橋式式振蕩電電路中，再將產(chǎn)生的正弦波電壓信號經(jīng)整流、直流放大、A/D轉換后變?yōu)榭梢员粏纹瑱C接收的為數(shù)字信號；另一種方法是將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之成反比的電壓頻率信號的變化，可直接被計算機計數(shù)。濕度測量量電路如如圖3.10所所示。集集成定時時器5555芯片片外接電電阻R44、R22與濕敏敏電容CC，構成成了對CC的充電電回路。77端通過過芯片內內部的晶晶體管對對地短路路又構成成了對CC的放電電回路，并并將引腳腳2、66端相連連引入到到片內比比較

27、器，便便成為一一個典型型的多諧諧振蕩器器，生成成矩形脈脈沖。另另外，RR3 是是防止輸輸出短路路的保護護電阻，RR1 用用于平衡衡溫度系系數(shù)。圖3.110 濕度測測量電路路該振蕩電電路兩個個暫穩(wěn)態(tài)態(tài)的交替替過程如如下：首首先電源源VCCC通過RR4、RR2 向向C充電電，經(jīng)時時間后，達到芯片內比較器的高觸發(fā)電平，此時輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)時間后，下降到比較器的低觸發(fā)電平。此時輸出引腳3端又由低電平突降為高電平，如此周而復始，形成矩形脈沖輸出。其中，充放電時間如（3.1）、（3.2）所示。=2 （3.11）=2 （3.22）因而，輸輸出的方方波頻率率如（3.3）所

28、所示。f=1/(+)=11/ 2（3.33）可見，空空氣濕度度通過5555測測量電路路就轉變變?yōu)榕c之之呈反比比的頻率率信號，表表3.22給出了了其中的的一組典典型對應應值。表3.22 空空氣相對對濕度與與電壓頻頻率的對對應值濕度/%RH0102030405060708090100頻率/HHz73511722447100069766685336728866000646886330061688603333.2 CPPU單元元的設計計單片機是是整個系系統(tǒng)的核核心，在在此裝置置中選擇擇8位微微處理器器AT889C552，該該微處理理器是一一種CMMOS工工藝的低低功耗、高高性能88位嵌入入式微控控制器

29、。該該器件與與MCSS-511系列的的同類產(chǎn)產(chǎn)品（如如80CC52等等）在指指令系統(tǒng)統(tǒng)及引腳腳上完全全兼容。微微處理器器具有88K可寫寫/擦110000次的FFlassh內部部程序存存儲器，對對系統(tǒng)開開發(fā)過程程中的程程序編寫寫和調試試可以提提供極大大的方便便。另外外，微處處理器內內部還有有2566字節(jié)的的RAMM、3個個16位位定時器器/計數(shù)數(shù)器、88個中斷斷源和可可編程串串行口。在在該系統(tǒng)統(tǒng)的單片片機模塊塊中，還還有一路路由111.05592MMHz晶晶振和電電容組成成的振蕩蕩電路用用于構成成系統(tǒng)時時鐘。本本設計的的CPUU單元電電路圖如如圖3.11所所示。圖3.111 CPUU單元電電路圖

30、3.2.1時鐘鐘信號設設計時鐘引腳腳為XTAAL1、XXTALL2。時鐘引引腳外接接晶體與與片內的的反向放放大器構構成了一一個振蕩蕩器，它它提供單單片機的的時鐘控控制信號號。時鐘鐘引腳也也可外接接晶體振振蕩器。XTALL1（119腳）：接外部部晶體的的一個引引腳。在在單片機機內部，它它是一個個反向放放大器的的輸入端端。這個個放大器器構成了了片內振振蕩器。當當采用外外接晶體體振蕩器器時，此此引腳應應接地。XTALL2（118腳）：接外部部晶體的的另一端端，在單單片機內內部接至至內部反反向放大大器的輸輸出端。若若采用外外部振蕩蕩器時，該該引腳接接收振蕩蕩器的信信號，即即把此信信號直接接接到內內部時

31、鐘鐘發(fā)生器器的輸入入端。本系統(tǒng)采采用晶振振時鐘電電路。外外部晶振振以及電電容C22和C33構成并并聯(lián)諧振振電路，接接在放大大器的反反饋回路路中。對對外接電電容的值值雖然沒沒有嚴格格要求，但但電容的的大小多多少會影影響振蕩蕩器頻率率的高低低，振蕩蕩器的穩(wěn)穩(wěn)定性，起起振的快快速性和和穩(wěn)定性性。外接接晶振時時，C11和C22通常選選擇300pf,晶振采采用122MHzz。時鐘鐘電路如如下圖33.12所示示。圖3.112時鐘電電路圖3.2.2復位位電路設設計本系統(tǒng)采采用的復復位電路路如圖33.13所示。3.133 復位位電路圖圖本復位電電路必須須確保系系統(tǒng)上電電時能夠夠自動復復位。上上電自動動復位電電

32、路的基基本功能能是：系系統(tǒng)上電電時提供供復位信信號，直直至系統(tǒng)統(tǒng)電源穩(wěn)穩(wěn)定后，撤撤銷復位位信號。為為了可靠靠起見電電源穩(wěn)定定后，還還要經(jīng)一一定的延延時才撤撤銷復位位信號以以防電源源開關或或電源插插頭分-合過程程中引起起的抖動動而影響響復位。為為了實現(xiàn)現(xiàn)這種功功能，本本設計采采用了一一種RCC定時電電路。其其時間常常數(shù)=RCC，系統(tǒng)統(tǒng)上電時時，C兩兩端的電電壓為零零，單片片機的復復位端的的電平為為高電平平，單片片機復位位，經(jīng)過過45個后，CC兩端的的電壓約約等于電電源電壓壓，單片片機的復復位端的的電平為為低電平平，單片片機退出出復位狀狀態(tài)。3.3 LCCD液晶晶顯示單單元的設設計LCD液液晶顯示

33、示單元電電路圖如如圖3.14所所示。 本本系統(tǒng)利利用LCCD液晶晶顯示屏屏顯示溫溫度、濕濕度參數(shù)數(shù)。液晶晶顯示屏屏的第一一行顯示示用戶可可能需要要調節(jié)的的溫濕度上下限限值，第第二行顯顯示當前前測得的的溫度、濕濕度值。硬硬件電路路中LCCD16602的的8個數(shù)數(shù)據(jù)端接接到單片片機P11口。圖3.114 LLCD液液晶顯示示單元電電路圖本系統(tǒng)的的液晶顯顯示單元元采用的的是長沙沙太陽人人電子有有限公司司生產(chǎn)的116022字符型型液晶顯顯示器，可可顯示字字符、漢漢字、圖圖形，顯顯示屏結結構為1160*1288點陣。主要功能能：1.400通道點點陣LCCD 驅驅動；2.可選選擇當作作行驅動動或列驅驅動；

34、3.輸入入/輸出出信號:輸出,能能產(chǎn)生2202個LLCD驅驅動波形形；輸入,接接受控制制器送出出的串行行數(shù)據(jù)和和控制信信號,偏偏壓(VV1V6)；4.通過過單片機機控制將將所測的的頻率信信號讀數(shù)數(shù)顯示出出來 。引腳功能能如表33.3所示。表3.33LCDD16002引腳腳功能編號符號引腳說明明1VSS電源地2VDD電源正極極3VL液晶顯示示偏壓4RS數(shù)據(jù)/命命令選擇擇5R/W讀/寫選選擇6E使能信號號7D0數(shù)據(jù)8D1數(shù)據(jù)9D2數(shù)據(jù)10D3數(shù)據(jù)11D4數(shù)據(jù)12D5數(shù)據(jù)13D6數(shù)據(jù)14D7數(shù)據(jù)15BLA背光源正正極16BLK背光源負負極3.4 按鍵單元元的設計計 本設計計采用66個獨立立按鍵完完成

35、對溫溫、濕度度上下限限的設定定。六個個按鍵的的功能分分別是： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 選擇溫溫度進行行設限； = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 選擇濕濕度進行行設限； = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 選擇溫溫度或濕濕度上限限進行改改變； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 選擇溫溫度或濕濕度下限限進行改改變； = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 加1； = 6 * GB3 * MERGEFORMAT 減1。 按鍵電電路圖如如圖3.15所所示。圖3.115 按鍵鍵電路圖圖3.5 報警單元元的設計計在監(jiān)測系系統(tǒng)中，對對于

36、重要要的參數(shù)數(shù)一般都設設有緊急急狀態(tài)報報警系統(tǒng)統(tǒng)，以便便提醒操操作人員員注意，或或采取緊緊急措施施。其方方法就是是把計算算機采集集的數(shù)據(jù)據(jù)或記過過計算機機進行數(shù)數(shù)據(jù)處理理、數(shù)字字濾波，標標度變換換之后，與與該參數(shù)數(shù)上下限限設定值進進行比較較，如果果高于上上限值（或或低于下下限值）則則進行報報警，否否則就作作為采樣樣的正常常值，進進行顯示示。本設計采采用峰鳴鳴音報警警電路。峰峰鳴音報報警接口口電路的的設計只只需購買買市售的的壓電式式蜂鳴器器，然后后通過單單片機的的1根口口線經(jīng)驅驅動器驅驅動蜂鳴鳴音發(fā)聲聲。壓電電式蜂鳴鳴器約需需10mmA的驅驅動電流流，可以以使用TTTL系系列集成成電路77406

37、6或74407低低電平驅驅動，也也可以用用一個晶晶體三極極管驅動動。在圖圖中，PP3.22接晶體體管基極極輸入端端。當PP3.22輸出高高電平“1”時，晶晶體管導導通，壓壓電蜂鳴鳴器兩端端獲得約約+5VV電壓而而鳴叫；當P33.2輸輸出低電電平“0”時，三三極管截截止，蜂蜂鳴器停停止發(fā)聲聲。 圖3.166是運用三極極管驅動動的峰鳴鳴音報警警電路。圖3.116 三三極管驅驅動的峰峰鳴音報報警電路路第4章 軟件系系統(tǒng)的設設計與實實現(xiàn)4.1 系統(tǒng)軟軟件設計計思想為了方便便于編寫寫、調試試，將整個系系統(tǒng)程序序分為主主程序、DS18B20溫度子程序、鍵盤子程序幾個主要部分。4.1.1 主主程序設設計 主

38、程序序流程圖圖如圖44.1所所示。開始初始化顯示當前溫濕度值按鍵掃描否是鍵值處理更改濕度上下限更改溫度上下限確認并退出溫濕度上下限修改圖4.11 主程程序流程程圖4.1.2 DDS188B200溫度傳傳感器子子程序設設計DS188B200溫度子子程序流流程圖如如圖4.2所示示。圖4.22 DSS18BB20溫溫度子程程序設計計流程圖圖 = 1 * GB2 * MERGEFORMAT 初始化化：單片機使使用時間間隙(ttimee sllotss)來讀讀寫DSSl8BB20的的數(shù)據(jù)位位和寫命命令字的的位。 DS118B220的初初始化時時序如圖圖4.33所示?？偩€在t0時刻發(fā)送一復位脈沖(最短為4

39、80s的低電平信號) 接著在t1時刻釋放總線并進入接收狀態(tài)DSl8B20在檢測到總線的上升沿之后等待15-60s 接著DS1820在t2時刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù)60-240s)，如圖中虛線所示。圖4.33 DSS18BB20初初始化時時序圖DS188B200初始化化程序相相關代碼碼：voidd Innit_DS118B220(vvoidd) unssignned chaar xx=0; DQ = 11; dellay_18BB20(8); DQ = 00; dellay_18BB20(80); DQ = 11; dellay_18BB20(14); x=DDQ; dellay_18BB20

40、(20); = 2 * GB2 * MERGEFORMAT 寫時間間隙：當主機總總線t00時刻從從高拉至至低電平平時，就產(chǎn)生生寫時間間隙，見圖4.4、圖圖4.55，從tto時刻刻開始115s 之之內應將將所需寫寫的位送送到總線線上,DSll8B20在在t0后155-600s間對對總線采采樣。若低電電平，寫入的的位是00，見圖4.4，若若高電平平寫入的的位是11，見圖44.5,連續(xù)寫寫2位間間的間隙隙應大于于1s。圖4.44 DSS18BB20寫寫0時序序圖圖4.55 DDS188B200寫1時時序圖(3)讀讀時間隙隙：主機總線線t0時刻從從高拉至至低電平平時，總線只只須保持持低電平平l 77s

41、。之后在在t1時時刻將總總線拉高高，產(chǎn)生讀讀時間隙隙，讀時間間隙在tt1時刻刻后t22時刻前前有效。t2距tt0為155s 也也就是說說，t2時刻前前主機必必須完成成讀位，并在tt0后的660s1200s內釋釋放總線線。讀時時間隙時時序如圖圖4.66所示。圖4.66 讀讀時間隙隙時序圖圖4.1.3 按按鍵子程程序設計計根據(jù)課題題要求，用用戶可以以自行設設定溫、濕濕度上下下限。由由此，設設計7個個按鍵以以完成該該功能。77個按鍵鍵的功能能如下：按鍵1：進入溫溫度上下下限設定定；按鍵2：進入濕濕度上下下限設定定；按鍵3：進入上上限設定定；按鍵4：進入下下限設定定；按鍵5：溫度或或濕度的的上限或或下

42、限值值加1；按鍵6：溫度或或濕度的的上限或或下限值值減1；按鍵7：退出溫溫、濕度度上下限限設定。通過按鍵鍵設定溫溫、濕度度上下限限的按鍵鍵流程圖圖如圖44.7所所示。開始按鍵1或者按鍵2是否按下否是確定鍵值按鍵3或者按鍵4是否按下 否是確定鍵值按鍵5或按鍵6或按鍵7是否按下 否 是按下6鍵減1按下7確定鍵值按下5鍵加1返回圖4.77 按按鍵設定定溫、濕濕度上下下限流程程圖第5章 實驗及及結果分分析5.1 軟件仿仿真結果果分析本設計在在仿真時時采用PProtteuss軟件，在Proteus中的系統(tǒng)仿真圖如圖5.1所示。圖5.11 系系統(tǒng)仿真真圖5.1.1 溫溫、濕度度傳感器器仿真結結果分析析溫、

43、濕度度傳感器器仿真圖圖如圖55.2所所示。本系統(tǒng)采采用DSS18BB20數(shù)數(shù)字式溫溫度傳感感器對溫溫度進行行實時監(jiān)監(jiān)測，在仿真真中可通通過更改改DS118B220上的的溫度加加減按鈕鈕來仿真真外界溫溫度的變變化情況況，圖中中的仿真真溫度為為41。濕度度監(jiān)測采采用HSS11001濕敏敏傳感器器，在仿仿真圖中中以電容容C4代代替，在在電容值值從1662pFF變化到到1833pF的的過程中中，仿真真得到的的濕度值值從0%變化到到1000%，圖圖中仿真真得到的的濕度值值為500%，此此時電容容值為1172ppF。圖5.22 DSS18BB20溫溫度傳感感器仿真真圖仿真測得得的濕敏敏電容與與濕度值值的對

44、應應關系，如如表5.1所示示。表5.11 濕敏敏電容值值與濕度度值對應應關系表表電容/ppF162163164165166167168169170171172濕度/%RH026918222435374050電容/ppF173174175176177178179180181182濕度/%RH536064697380848791985.1.2按鍵鍵功能仿真真結果分分析在本設計計中，采采用7個個單獨的的按鍵來來完成溫溫、濕度度上下限限的設定定，7個個按鍵的的功能如如表5.2所示示。表5.22 按鍵鍵功能表表按鍵數(shù)功能按鍵1進入溫度度上下限限設定按鍵2進入濕度度上下限限設定按鍵3進入上限限設定按鍵4進

45、入下限限設定按鍵5溫度或濕濕度的上上限或下下限值加加1按鍵6溫度或濕濕度的上上限或下下限值減減1按鍵7確定并退退出溫、濕濕度上下下限設定定當按鍵11（溫度度上下限限設定按按鍵）按按下后，再再按下按按鍵3（溫溫度或濕濕度上限限調節(jié)按按鍵），可可進入溫溫度上限限的調節(jié)節(jié)，如圖圖5.33所示。圖圖中，正正在按下下按鍵55（溫度度或濕度度加1按按鍵），此此時設定定的溫度度上限為為85。圖5.33 按鍵鍵設定溫溫度上限限仿真圖圖當按鍵22（濕度度上下限限設定按按鍵）按按下后，再再按下按按鍵4（溫溫度或濕濕度下限限調節(jié)按按鍵），可可進入濕濕度下限限的調節(jié)節(jié)，如圖圖5.44所示。圖圖中，正正在按下下按鍵66

46、（溫度度或濕度度減1按按鍵），此此時設定定的濕度度下限為為16%RH。圖5.44 按鍵鍵設定濕濕度下限限仿真圖圖5.2 硬件調調試結果果分析 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 為了讓讓濕度傳傳感器正正常工作作，在設設計程序序時編寫寫了jiisuaan子程程序。在在jissuann子程序序的最后后需要寫寫出讓LLCD顯顯示出濕濕度值的的代碼，幾幾經(jīng)修改改都無法法在LCCD上模模擬顯示示出對應應的濕度度值。后后來發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，是因因為LCCD顯示示時是運運用了一一套編碼碼將可能能顯示在在LCDD上的字字符進行行表示的的，所以以不能直直接將數(shù)數(shù)字給如如讓LCCD顯示示的語句句，而是是要將濕濕

47、度值數(shù)數(shù)據(jù)改換換成對編編碼，再再送入LLCD。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 致謝本論文是是在指導導教師李李秀人教教授的悉悉心指導導下完成成的，這這幾個月月來，李李老師一一直對我我嚴格要要求、熱熱情鼓勵勵，使我我得到了了不少學學習和研研究的機機會。從從課題的的選擇到到項目的的最終完完成，李李老師都都始終給給予我細細心的指指導和不不懈的支支持；從從開題報報告到畢畢設論文文，李老老師對每每一次批批改都嚴嚴格把關關，指出出了文章章中出現(xiàn)現(xiàn)的問題題，多次次修改之之后我的的論文達達到了規(guī)規(guī)定標準準。李老老師認真真負責的的工作態(tài)態(tài)度、對對事業(yè)的的執(zhí)著追追求、誨誨人不倦倦的教師師風范和和對

48、問題題的敏銳銳觀察力力，都將將使我畢畢生受益益。在此此我謹向向我的指指導老師師以及在在畢業(yè)設設計過程程中給予予我?guī)椭睦蠋煄焸冎乱砸宰钫\摯摯的謝意意！感謝我的的母校沈沈陽航空空航天大大學，它它是一片片培育桃桃李、播撒知知識的芬芬芳的熱熱土。學學校雄厚厚的師資資力量使使我學到到了豐富富的知識識；學校校嚴格的的基礎培培訓使我我掌握了了基本的的技能；學校淳淳厚的學學風使我我意識到到知識可可以改變變命運。感感謝電子子信息工工程學院院，在這這個大家家庭里我我學到了了許多專專業(yè)方面面的知識識和技能能，在多多樣化的的實驗室室里我實實際動手手操作了了許多實實驗，親親手完成成了許多多實習項項目，這這使得我我的

49、動手手能力有有了顯著著提高，于于此同時時我對專專業(yè)知識識的掌握握更加牢牢固與靈靈活。感感謝電信信學院所所有的老老師，謝謝謝你們們對我的的辛勤培培育！感謝在我我遇到困困難時幫幫助過我我的同學學和朋友友們，尤尤其感謝謝班長姚姚澍，是是他在我我無助時時給予了了我莫大大的支持持和鼓勵勵，在他他的幫助助下我解解決了許許多難題題，使得得我的畢畢業(yè)設計計能夠順順利完成成。在這這里我再再一次對對那些幫幫助過我我的人表表示深深深的感謝謝。最應該感感謝的是是我的父父母，謝謝謝你們們含辛茹茹苦的把把我培育育成人，謝謝謝你們們對我細細心的呵呵護與照照顧，所所有的感感謝只幻幻化成我我前進的的動力，我我會始終終如一的的為

50、理想想拼搏奮奮斗，以以此報答答父母二二十多年年來對我我的養(yǎng)育育之恩。參考文獻獻1張張永瑞.電子測測量技術術基礎M.西安:西安電電子科技技大學出出版社，220044.1222孫孫肖子等等.模擬擬電子技技術基礎礎M.西安安:西安安電子科科技大學學出版社社，20001.13 張毅剛剛.新編編MCSS-511單片機機應用設設計MM.哈哈爾濱:哈爾濱濱工業(yè)大大學出版版，20003.74 楊文龍龍.單片機機原理及及應用M.西安:西安電電子科技技大學出出版社，220066.65付付家才. 單片片機控制制工程實實踐技術術M.北京京：化學學工業(yè)出出版社，220044年3月.6張張義和等等.例說880511M.北

51、京京：人民民郵電出出版社，220066年1月月.7徐徐瑋等.C511單片機機高效入入門MM.北北京：機機械工業(yè)業(yè)出版社社，20006年年10月月. 8潭潭浩強.語言設設計（第第二版）M.北京：清華大大學出版版社，119999.9何何立民.單片機機應用技技術選編編M.北京京：北京京航空航航天大學學出版社社，20004.10 李華華.MCCS511系列單單片機實實用接口口技術M.北京：北京航航空航天天大學出出版社，119933.11 徐亦亦朱.DDS188B200中文手手冊.美美國DAALLAAS半導導體公司司,19992.12 郭強強.液晶晶顯示應應用技術術M.北京京：電子子工業(yè)出出版社，220

52、000.13 模擬擬轉換器器ADCC08009的測測試及應應用JJ.集集成電路路應用，119988年第22期.14 楊建建等.濕濕度測量量體制歷歷史和現(xiàn)現(xiàn)狀分析析及建議議J.白城城：中國國白城兵兵器試驗驗中心，220099.6.15 ATT89CC51單單片機與與ADCC08009模數(shù)數(shù)轉換器器的三種種典型連連接JJ.長長沙大學學學報，220055年第55期.16 單片片機外部部電路的的設計J.商丘師師范學院院學報，220033年第119卷第第5期.17 吳道道悌.非非電量電電測技術術M.西安安：西安安交通大大學出版版社，220011年1月月.18 孫江江宏等.Prootell電路設設計與應應用MM.北北京：機機械工業(yè)業(yè)出版社社，20002.19 趙麗麗娟.基基于單片片機的溫溫度監(jiān)測測系統(tǒng)的的設計與與實現(xiàn).北京：機械制制造出版版社，220066.20 溫度度檢測系系統(tǒng)模型型J.中