糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(論文)

PAGEPAGE3學(xué)號糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 教學(xué)系：信息工程系指導(dǎo)教師：專業(yè)班級：自動化1081學(xué)生姓名：二〇一二年六月目錄摘要……………………1Abstract…………………71.緒論…………………81.1選題背景…………………………81.2設(shè)計目標(biāo)…………………………81.2.1基本功能………………………81.2.2主要技術(shù)參數(shù)…………………82設(shè)計方案……………92.1系統(tǒng)的總體框圖…………………92.2溫濕度傳感器的選擇……………92.3信號采集通道的選擇……………102.4本章小結(jié)…………………………103主要芯片簡介………………………113.1DHT11數(shù)字傳感器………………113.1.1主要特性………………………113.1.2應(yīng)用領(lǐng)域………………………113.1.3接口說明………………………113.1.4電源引腳………………………113.1.5封裝信息………………………113.1.6DHT11引腳圖…………………123.1.7注意事項………………………123.2.2單片機89c51…………………153.3本章小結(jié)…………………………224硬件設(shè)計……………234.1顯示與報警的設(shè)計………………234.1.1顯示電路………………………234.1.2報警電路………………………244.2本章小結(jié)…………………………255軟件設(shè)計……………265.1標(biāo)度變換的實現(xiàn)…………………265.2主程序流程圖……………………265.3T0中斷流程圖……………………275.4報警子程序流程圖………………285.5溫濕度采樣子程序流程圖………………………296結(jié)論…………………306.1總結(jié)………………306.2改進(jìn)思路…………………………306.2.1軟件方面………………………306.2.2硬件方面………………………30參考文獻(xiàn)………………33附錄A…………………33附錄B程序……………………34附錄Cproteus仿真總電路圖致謝…………………44PAGEPAGE41摘要隨著單片機技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。糧食是人類生存的必需品，溫度是保存好糧食的先決條件，儲存大量的糧食對穩(wěn)定國民經(jīng)濟的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。糧庫一般較大，測量點會很多。糧倉溫濕度測量方法以及相應(yīng)的智能控制一直是糧食保存的一個重要問題。本畢業(yè)設(shè)計是應(yīng)用單片機作為控制器設(shè)計的溫濕度檢測系統(tǒng)，由要由溫度、濕度采集、單片機控制、LCD1602顯示、USB連接器六部分組成。本設(shè)計是以89C51單片機為控制中心，這種控制芯片具有4KB的快擦寫可編程/擦除只讀存儲器EEPROM、256KB片內(nèi)RAM、3個16位定時計數(shù)器、5個中斷源，無需進(jìn)行系統(tǒng)擴展既可滿足任務(wù)要求，能較大幅度提高系統(tǒng)的性價比。而溫濕度傳感器我采用的是DHT11數(shù)字溫濕傳感器，它性價比比較高。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。另外該系統(tǒng)除了能顯示溫濕度以外，還能設(shè)置溫濕度報警閥值。關(guān)鍵詞：89C51單片機；DHT11傳感器；溫濕度報警閥AbstractThegraduationprojectisbasedonthesinglechipdesigntemperatureandhumiditymonitoringsystem,mainlybytemperature,humidityacquisition,ADconversion,microprocessorcontrol,digitaldisplay,usbconnectorcomposedofsixparts.Thedesignofthecontrolcenterusing89c51microcontroller,thechiphas4KBofflashprogrammable/erasablereadonlymemoryEEPROM,256KBon-chipRAM,316-bittimercounters,sixinterruptsources,bothwithouttheneedforsystemexpansiontomeetmissionrequirements,cangreatlyimprovethesystem'scost.ThetemperatureandhumiditysensorIuseisdht11,hecosteffective.DHT11digitaltemperatureandhumiditysensorisacalibrateddigitalsignaloutputwiththetemperatureandhumiditycombinedsensor.Itsapplication-specificdigitalmodulesacquisitionandtemperatureandhumiditysensortechnology,toensurethatproductswithhighreliabilityandexcellentlong-termstability.SensorincludesaresistiveelementandasenseofwetNTCtemperaturecomponentsandwithahigh-performance8-bitmicrocontrollerconnected.Sotheproducthasexcellentquality,fastresponse,anti-interferenceability,highcostperformanceadvantages.Inadditionthesysteminadditiontoshowingtheoutsidetemperatureandhumidity,butalsosetthetemperatureandhumidityalarmthreshold.Keywords：Temperatureandhumidity;89C51microcontroller;dht11Sensor1.緒論1.1研究背景由古至今，糧倉糧食的存儲是否得當(dāng)對國家的經(jīng)濟能否正常合理的運行有很大的影響。但是在以前的經(jīng)濟和科技水平有限，所以我國糧食的存儲的環(huán)境很差，管理落后。糧庫管理的重點之一就是要合理布置測溫點，經(jīng)常檢查溫度變化，以便及時發(fā)現(xiàn)糧食的發(fā)熱點，減少糧食的損失。然而，糧堆的熱傳遞又是那樣的緩慢，使人感知極差，需要管理人員經(jīng)常進(jìn)入悶熱、嗆人的倉房內(nèi)觀察溫、濕度，不斷進(jìn)行翻倉、通風(fēng)，這種繁重的體力勞動，不僅對人體有極大地傷害，而且不科學(xué)、不及時。所以，糧食蟲蛀、霉變的情況時有發(fā)生。1.2設(shè)計目標(biāo)1.2.1基本功能1.檢測溫度、濕度2.顯示溫度、濕度3.過限報警1.2.2主要技術(shù)參數(shù)1.溫度檢測的范圍：-30℃±55℃2.測量精度：2℃3.濕度檢測的范圍：20%-90%RH4.檢測精度：5%RH5.顯示方式：溫度：四位顯示濕度：LCD1602液晶顯示;報警方式：三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警

2設(shè)計方案溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)要滿足以下條件：溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、串行通信、輸出控制信號等多種功能。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)調(diào)理、單片機、數(shù)據(jù)顯示等4個大的部分組成。該測控系統(tǒng)具有實時采集（檢測糧庫內(nèi)的溫濕度）、實時顯示（對監(jiān)測到的進(jìn)行顯示）、實時警報（根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，超出預(yù)設(shè)定的值的進(jìn)行蜂鳴警告）的功能。傳感器是實現(xiàn)測量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)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。2.1系統(tǒng)的總體框圖系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖3-1所示。LCD1602顯示單片機LCD1602顯示單片機dht11溫濕度、dht11溫濕度、檢測報警電路報警電路圖3-1系統(tǒng)總體框圖本設(shè)計由信號采集、信號分析和信號處理三個部分組成的。（一）信號采集由dht11溫濕度傳感器和多路模式選擇開關(guān)組成；（二）信號處理由LCD顯示器和報警系統(tǒng)等組成。2.2溫濕度傳感器的選擇DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。2.3本章小結(jié)在本章中，主要講了溫濕度傳感器的硬件選擇和信號采集通道的選擇。這些選擇是在實用性和價格低廉方面考慮的，如果條件允許可以選擇性能更加強大的傳感器和一個專門的多路選擇的的模塊。在下一章中，介紹系統(tǒng)的總體設(shè)計所用到主要芯片。

3主要芯片簡介3.1DHT11數(shù)字傳感器數(shù)字溫濕度傳感DHT11是由廣州奧松有限公司生產(chǎn)的一款溫濕度一體化的數(shù)字傳感器。3.1.1主要特性DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC 測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。3.1.2應(yīng)用領(lǐng)域該DHT11可以用于暖通空調(diào)、測試及檢測設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)記錄器、消費品、自動控制、濕度調(diào)節(jié)器及醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。3.1.3接口說明建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。圖3-2dht11應(yīng)用電路3.1.4電源引腳DHT11的供電電壓為3－5.5感器上電后要等待1s以越不穩(wěn)狀態(tài)此期無需發(fā)送任何指令源引VDGND之間可增加一3.1.5封裝信息圖3-3dht11封裝圖3.1.6DHT11引腳圖圖3-4引腳圖3.1.7注意事項溫度影響氣體的相對濕度很大程度上依賴于溫度因此在測量濕溫時盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作果與釋放熱量的電子元件共用一個印刷線路板，在安裝時應(yīng)盡可能將DHT11遠(yuǎn)離電子元件，并安裝在熱源下方，同時保持外殼的良好通風(fēng)。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。光線長時間暴露在太陽光下或強烈的紫外線輻射中，會使性能降低。配線注意事項DATA信號線材質(zhì)量會影響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。3.2ADC0832與單片機89C513.2.1A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器的特點ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換

芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，

其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器

的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。ADC0832具有以下特點：

8位分辨率；

雙通道A/D轉(zhuǎn)換；

輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；

5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；

工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；

一般功耗僅為15mW；

8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝；

商用級芯片溫寬為0°Cto+70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°Cto+85°C；ADC0832元件說明ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。芯片頂視圖圖3-5ADC0832芯片頂視圖芯片接口說明：GND芯片參考0電位（地）。DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK芯片時鐘輸入。VCC/REF輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。CS片選使能，低電平芯片使能。CH0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。ADC0832與單片機的接口電路ADC0832與單片機的接口電路如圖3-7所示圖3-6接口電路圖單片機對ADC0832的控制原理正常情況下ADC0832與單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。（見圖3-7）當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平此時芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項見表3-1。表3-1Adc0832單端mux模式Mux地址頻道Sgl/difOdd/sign0110+11+表3-2Adc0832多端mux模式Mux地址頻道Sgl/difOdd/sign0100+-01-+如表3-1，表3-2所示，當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用。此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。更詳細(xì)的時序說明請見圖3-7。作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。89c51的基本結(jié)構(gòu)89C51的微處理器（CPU）運算器累加器ACC；寄存器B；程序狀態(tài)字寄存器PSW?？刂破鞒绦蛴嫈?shù)器PC；指令寄存器IR；定時與控制邏輯。89C51的片內(nèi)存儲器內(nèi)部ROM容量4K字節(jié)內(nèi)部RAM容量128字節(jié)89C51的I/O口及功能單元四個8位的并行口，即P0~P3。它們均為雙向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每個口各有8條I/O線。有一個全雙工的串行口（利用P3口的兩個引腳P3.0和P3.1）；有2個16位的定時/計數(shù)器；有1套完善的中斷系統(tǒng)。89C51的特殊功能寄存器（SFR）低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路圖3-889c51結(jié)構(gòu)圖

89c51的引腳圖圖3-989C51引腳圖89C51的制作工藝為CMOS，采用40管腳雙列直插DIP封裝，引腳說明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)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(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。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。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(dāng)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(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。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(dāng)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，如下表所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)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。ALE/PROG：當(dāng)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1/6。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(dāng)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。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執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/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)。/EA/VPP：當(dāng)/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(dāng)/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）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。89c51的存儲器配置圖3-1089C51存儲器配置程序存儲器

與ROM密切相關(guān)的兩個引腳

地址鎖存允許信號端

外部程序存儲器允許輸出信號端

當(dāng)ROM容量不夠時,盡量選擇高容量存儲器空間的單片機,如89C52,89C54,89C58等,應(yīng)避免外擴程序存儲器,因為會增加硬件負(fù)擔(dān).

通過16位PC尋址,最大可尋址64kB地址空間數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測程序等功能。片內(nèi)的128B的RAM地址為00H～7FH，供用戶做RAM用，但是在這中間的前32單元，00H～1FH即引用地址尋址做用戶RAM用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四組，每組由8個單元組成通用寄存器R0～R7，任何時候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過RS0，RS1的內(nèi)容來決定選擇哪一個工作寄存器。低128字節(jié)中的20H～2FH共16字節(jié)可用位尋址方式訪問各位，共128個位地址，30H～7FH共80個單元為用戶RAM區(qū)，作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi)RAM不夠用時，須擴展片外數(shù)據(jù)存儲器。此時單片機通過P2口和P0口選出6位地址，使用ALE作低8位的鎖存信號，再由P0口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時用，讀時用做外部數(shù)據(jù)存儲器的選通信號特殊功能寄存器SFR表3-3特殊功能寄存器SFR的位置89C51的工作模式有四種工作模式：模式0，模式1，模式2，模式3模式0：選擇定時器的高8位和低5位組成一個13位定時器/計數(shù)器。TL低5位溢出時向TH進(jìn)位，TH溢出時向中斷標(biāo)志位TF進(jìn)位，并申請中斷。定時時間t=(213-初值)×振蕩周期×12；計數(shù)長度位213=8192個外部脈沖模式1：與模式0的唯一差別是寄存器TH和TL以全部16位參與操作。定時時間t=(216-初值)×振蕩周期×12；計數(shù)長度位216=65536個外部脈沖模式2：把TL0和TL1配置成一個自動重裝載的8位定時器/計數(shù)器。TL用作8位計數(shù)器，TH用以保存初值。TL計數(shù)溢出時不僅使TF0置1，而且還自動將TH中的內(nèi)容重新裝載到TL中。定時時間t=(28-初值)×振蕩周期×12；計數(shù)長度位28=256個外部脈沖模式3：對T0和T1不大相同若設(shè)T0位模式3，TL0和TH0被分為兩個相互獨立的8位計數(shù)器。TL0為8位計數(shù)器，功能與模式0和模式1相同，可定時可計數(shù)。TH0僅用作簡單的內(nèi)部定時功能，它占用了定時器T1的控制位TR1和中斷標(biāo)志位TF1，啟動和關(guān)閉僅受TR1控制。定時器T1無工作模式3，但T0在工作模式3時T1仍可設(shè)置為0~2。89c51的系統(tǒng)時鐘的設(shè)計時鐘電路是用來產(chǎn)生89c51單片機工作時所必須的時鐘信號，89c51本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實現(xiàn)，89c51在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時鐘的頻率影響單片機的速度和穩(wěn)定性。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。89c51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個自激勵振蕩器電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ～12MHZ之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ。圖3-11系統(tǒng)時鐘3.3本章小結(jié)本章主要介紹了主要芯片的簡介，其中重點介紹了dht11溫濕度傳感器和89c51的元件結(jié)構(gòu)及其各自的工作原理。

4硬件設(shè)計4.1顯示與報警的設(shè)計4.1.1顯示電路 該設(shè)計中我們采用顯示驅(qū)動接口芯片方式。即用MAX7219LED顯示驅(qū)動芯片與單片機89c51和4位陰極LCD1602組成顯示電路。MAX7219是Maxim公司推出的8位LED串行顯示驅(qū)動器，它采用3線串口傳送數(shù)據(jù)，占用資源少且硬件簡單，只需一個外部電阻即可方便地調(diào)節(jié)LED的亮度；可靈活地選擇顯示器的個數(shù)(1～8個,級聯(lián)可成倍增加)；可進(jìn)行譯碼或不譯碼顯示；內(nèi)含硬件動態(tài)掃描控制，可設(shè)置低功耗停機方式。顯示電路的電路連接圖如圖4-1,圖4-2,圖4-3所示圖4-1max7219引腳連接圖圖4-24led引腳連接圖圖4-389c51引腳連接圖4.1.2報警電路在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計采用峰鳴音報警電路。峰鳴音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過MCS-51的1根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動，也可以用一個晶體三極管驅(qū)動。在圖中，P3.2接晶體管基極輸入端。當(dāng)P3.2輸出高電平“1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)P3.2輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖4-4是一個簡單的使用三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路：圖4-4三極管驅(qū)動的峰鳴音報警電路本設(shè)計是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出是的提示報警，接口位于單片機AT89C51的P3.2口，但溫濕度過限時，P3.2口被置0，本系統(tǒng)開始工作。4.2本章小結(jié)本章介紹了硬件系統(tǒng)的設(shè)計部分，包括顯示電路和報警電路兩部分。而下一章我將講解軟件設(shè)計部分。

5軟件設(shè)計5.1標(biāo)度變換的實現(xiàn)溫濕度主程序的設(shè)計應(yīng)考慮以下問題：（1）溫度顯示；（2）溫濕度采樣，數(shù)字濾波；（3）越限報警（5）溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。通常，符合上述功能的溫濕度監(jiān)測程序由主程序和T0中斷服務(wù)程序兩部分組成。這里所需要注意的是標(biāo)度變換，下面簡單的介紹一下標(biāo)度變換：標(biāo)度變換的目的是要把實際采樣的二進(jìn)制值轉(zhuǎn)換成BCD形式的溫度值，然后存放到顯示緩沖區(qū)34H-3BH。對一般線性儀表來說，標(biāo)度變換公式為：式中：A0為一次測量儀表的下限；Am為一次測量儀表的上限；AX為實際測量值；N0為儀表下限所對應(yīng)的數(shù)字量；Nm為儀表上限所對應(yīng)的數(shù)字量；NX為測量所得數(shù)字量。軟件部分除主程序外，還包含有中斷服務(wù)、測量、顯示、A/D轉(zhuǎn)換等功能模塊。由于系統(tǒng)控制過程是由中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)的，本文給出了中斷服務(wù)程序流程圖（見圖4-2）,從中可以看到整個程序設(shè)計的思路和概貌。5.2主程序流程圖軟件設(shè)計的主程序流程圖如圖5-1所示。第一步，先設(shè)置堆棧，堆棧完后清標(biāo)志，清除暫時存儲的數(shù)據(jù)，最后再清顯示的數(shù)字。第二步進(jìn)行T0初始化，然后進(jìn)行串行口初始化。第三步進(jìn)行CPU開中斷。第四步進(jìn)行掃描鍵盤之后進(jìn)行溫濕度采樣。第五步顯示采集所得到的溫濕度數(shù)據(jù)。第六步循環(huán)進(jìn)行溫濕度采樣，使得可以隔一段時間進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)顯示更新。

圖5-1主程序流程圖5.3T0中斷流程圖軟件的中斷流程圖如圖5-2所示。第一步先從中斷服務(wù)程序入口進(jìn)入，然后保護現(xiàn)場，送定時器初值，最后進(jìn)行記時處理。第二步進(jìn)行溫濕度采樣，接著將溫濕度值送顯示，通過指針取設(shè)定值，與已經(jīng)設(shè)定好的設(shè)定值進(jìn)行比較，采用控制算法。第三步輸出溫、濕度控制量。

圖5-2中斷服務(wù)程序框圖5.4報警子程序流程圖報警子程序圖如圖5-3所示。圖5-3報警子流程圖5.5溫濕度采樣子程序流程圖溫濕度采樣子程序流程圖如圖5-4所示。圖5-4溫濕度采集流程圖

6結(jié)論6.1總結(jié)本文設(shè)計了一個簡單的單點糧庫監(jiān)測系統(tǒng)，能自動簡單的測量糧庫一點的溫濕度并且具有溫濕度超過規(guī)定指標(biāo)進(jìn)行警報的功能。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點。6.2改進(jìn)思路在電子系統(tǒng)設(shè)計中，為了少走彎路和節(jié)省時間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾的要求，避免在設(shè)計完成后再去進(jìn)行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個：第一個是干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號，第二個是傳播路徑，第三個是敏感器件。下面講具體的抗干擾方案。6.2.1軟件方面1、習(xí)慣于將不用的代碼空間全清成“0”，因為這等效于NOP，可在程序跑飛時歸位；2、在跳轉(zhuǎn)指令前加幾個NOP，目的同1；3、在無硬件WatchDog時可采用軟件模擬WatchDog，以監(jiān)測程序的運行；4、涉及處理外部器件參數(shù)調(diào)整或設(shè)置時，為防止外部器件因受干擾而出錯可定時將參數(shù)重新發(fā)送一遍，這樣可使外部器件盡快恢復(fù)正確；5、通訊中的抗干擾，可加數(shù)據(jù)校驗位，可采取3取2或5取3策略；6、在有通訊線時，如I^2C、三線制等，實際中發(fā)現(xiàn)將Data線、CLK線、INH線常態(tài)置為高，其抗干擾效果要好過置為低。6.2.2硬件方面1、地線、電源線的部線肯定重要了！2、線路的去偶；3、數(shù)、模地的分開；4、每個數(shù)字元件在地與電源之間都要104電容；5、在有繼電器的應(yīng)用場合，尤其是大電流時，防繼電器觸點火花對電路的干擾，可在繼電器線圈間并一104和二極管，在觸點和常開端間接472電容，效果不錯！6、為防I/O口的串?dāng)_，可將I/O口隔離，方法有二極管隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等；7、當(dāng)然多層板的抗干擾肯定好過單面板，但成本卻高了幾倍。8、選擇一個抗干擾能力強的器件比之任何方法都有效，我想這點應(yīng)該最重要。因為器件天生的不足是很難用外部方法去彌補的，但往往抗干擾能力強的就貴些總結(jié)本文的研究工作，主要做了下面幾點較突出的工作：通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細(xì)了解了dht11傳感器的優(yōu)點，以及他的結(jié)構(gòu)與功能并且明確了研究目標(biāo)。本文設(shè)計了自動采集溫濕度后進(jìn)過A/D轉(zhuǎn)換器和單片機89c51與max7219的處理最后顯示在LCD1602上，使我們目測到目前的糧庫的實際溫濕度情況。文章給出了系統(tǒng)具體的硬件設(shè)計方案,硬件結(jié)構(gòu)電路圖，軟件流程圖和具體匯編語言程序設(shè)計等方面。在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中學(xué)會了Proteus仿真軟件的基本使用，感到Proteus仿真軟件對我們專業(yè)的同學(xué)來說是一個非常方便，值得學(xué)習(xí)的軟件。通過這次畢業(yè)設(shè)計，重新復(fù)習(xí)并進(jìn)一步學(xué)習(xí)了MCS-51；并且熟練掌握了WORD等軟件的使用。存在的缺陷是沒進(jìn)行干擾考慮，并且因為條件限制的原因沒能制作成多點測量對糧庫溫濕度的測量帶有局限性。

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附錄A糧庫溫濕度監(jiān)測的硬件原理圖

附錄B程序 // //濕度讀取子程序 // //以下變量均為全局變量 //溫度高8位==U8T_data_H //溫度低8位==U8T_data_L //濕度高8位==U8RH_data_H //濕度低8位==U8RH_data_L //校驗8位==U8checkdata //調(diào)用相關(guān)子程序如下 //Delay();,Delay_10us();,COM(); //#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<stdio.h>typedefunsignedcharU8;/*definedforunsigned8-bitsintegervariable 無符號8位整型變量*/typedefsignedcharS8;/*definedforsigned8-bitsintegervariable 有符號8位整型變量*/typedefunsignedintU16;/*definedforunsigned16-bitsintegervariable 無符號16位整型變量*/typedefsignedintS16;/*definedforsigned16-bitsintegervariable 有符號16位整型變量*/typedefunsignedlongU32;/*definedforunsigned32-bitsintegervariable 無符號32位整型變量*/typedefsignedlongS32;/*definedforsigned32-bitsintegervariable 有符號32位整型變量*/typedeffloatF32;/*singleprecisionfloatingpointvariable(32bits)單精度浮點數(shù)（32位長度）*/typedefdoubleF64;/*doubleprecisionfloatingpointvariable(64bits)雙精度浮點數(shù)（64位長度）*///#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineData_0_time4sbitDIN=P2^0;sbitLOAD=P2^1;sbitCLK=P2^2;sbitdout=P2^5;sbitnullio=P2^3;sbitsound=P3^2;sbitmode=P1^2;sbitset= P1^3;ucharmode_flag;ucharset_flag;U8U8FLAG,k;U8U8count,U8temp;U8U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata;U8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8RH_data_H_temp,U8RH_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8U8comdata;U8outdata[5];//定義發(fā)送的字節(jié)數(shù) U8indata[5];U8count,count_r=0;U16U16temp1,U16temp2;unsignedcharth,tl,hh,hl;unsignedcharth0,tl0,hh0,hl0;bittime_flag;ucharcriterion_hum;ucharcriterion_temp;voidRH(void);voids_seg(uchar,uchar,uchar,uchar);voidsend(uchar,uchar);voidCOM(void);voidprocess(void);voidDelay(U16);voidDelay_10us(void);voidkey_scan(void);voidwinkling(void);voiddelayMs(unsignedinti);voidspecial(unsignedchari);voidinit(void);voidmain(void){init(); while(1) { RH();//讀取數(shù)據(jù) process();//數(shù)據(jù)處理s_seg(th,tl,hh,hl); //顯示溫濕度key_scan();//按鍵掃描winkling(); criterion_temp=th0*10+tl0; criterion_hum=hh0*10+hl0; if((U8T_data_H>criterion_temp)||(U8RH_data_H>criterion_hum))sound=0; elsesound=1;// delayMs(150);special(180);//延時}}voidinit(void){//s_seg(0x81,0x82,0x83,4,5,6,7,8); criterion_temp=19; criterion_hum=50; th0=criterion_temp/10; tl0=criterion_temp%10; hh0=criterion_hum/10; hl0=criterion_hum%10;}voidspecial(unsignedchari){unsignedintj;while(i--){for(j=0;j<125;j++); key_scan();}}voiddelayMs(unsignedinti){unsignedintj;while(i--){for(j=0;j<125;j++);}}voidkey_scan(void){ if(!set) { delayMs(10);//延時10ms if(!set){ set_flag++;while(!set);} } if(!mode) { delayMs(10);//延時10msif(!mode){ mode_flag++; while(!mode);}} }voidCOM(void){ U8i;for(i=0;i<8;i++) { U8FLAG=2; // //P2_1=0;//T //P2_1=1;//T // while((!dout)&&U8FLAG++); Delay_10us(); Delay_10us(); // Delay_10us(); U8temp=0; if(dout)U8temp=1; U8FLAG=2; while((dout)&&U8FLAG++); // //P2_1=0;//T //P2_1=1;//T // //超時則跳出for循環(huán) if(U8FLAG==1)break; //判斷數(shù)據(jù)位是0還是1 //如果高電平高過預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為1 U8comdata<<=1; U8comdata|=U8temp;//0 }//rof }voidsend(ucharadd,uchardat){ ucharADS,i,j; CLK=0; LOAD=0; DIN=0; i=4; while(i<16) {if(i<8) { ADS=add; } else { ADS=dat; } for(j=8;j>=1;j--) { if((ADS&0x80)==0) { DIN=0;} else { DIN=1;} ADS=ADS<<1; CLK=1; CLK=0; } i=i+8;}LOAD=1;}//voids_seg(ucharX1,ucharX2,ucharX3,ucharX4,ucharX5,ucharX6,ucharX7,ucharX8)voids_seg(ucharX5,ucharX6,ucharX7,ucharX8){send(0x0c,0x01);//正常狀態(tài)send(0x0b,0x07);//設(shè)置掃描范圍DIG0-7 send(0x0a,0x05);//設(shè)置亮度11/32send(0x09,0xff);//采用譯碼方式//send(0x01,X1);//send(0x02,X2);//send(0x03,X3);//send(0x04,X4);send(0x05,X5);send(0x06,X6);send(0x07,X7);send(0x08,X8); }voidRH(void) { //主機拉低18msdout=0; Delay(180); dout=1; //總線由上拉電阻拉高主機延時20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); //主機設(shè)為輸入判斷從機響應(yīng)信號 dout=1; //判斷從機是否有低電平響應(yīng)信號如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運行 if(!dout) //T! { U8FLAG=2; //判斷從機是否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號是否結(jié)束 while((!dout)&&U8FLAG++); U8FLAG=2; //判斷從機是否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while((dout)&&U8FLAG++); //數(shù)據(jù)接收狀態(tài) COM(); U8RH_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8RH_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(