2016-2020年中國(guó)物業(yè)管理行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研與發(fā)展前景分析報(bào)告

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第21頁(yè)共21頁(yè)1緒論1.1前言溫濕度的監(jiān)測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)中，溫濕度的高低對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響很大。由于溫濕度的監(jiān)測(cè)控制不當(dāng)，可能使我們導(dǎo)致無法估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)生產(chǎn)車間內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作，但傳統(tǒng)的方法過于粗糙，通過人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、去濕和降溫等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。目前，在低溫條件下溫濕度的測(cè)量已經(jīng)相對(duì)成熟。利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得到更快的開發(fā)。但人們對(duì)它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、學(xué)習(xí)、生活提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字單片機(jī)入手了，一切向著數(shù)字式、智能化控制方向發(fā)展。對(duì)于國(guó)外對(duì)溫濕度檢測(cè)的研究，從復(fù)雜模擬量監(jiān)測(cè)到現(xiàn)在的數(shù)字智能化監(jiān)測(cè)越發(fā)的成熟，隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在對(duì)溫濕度的研究，檢測(cè)系統(tǒng)向著智能化、小型化、低功耗的方向發(fā)展。在發(fā)展過程中，以單片機(jī)為核心的溫濕度控制系統(tǒng)發(fā)展為體積小、操作簡(jiǎn)單、量程寬、性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)生活中的各個(gè)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。溫濕度傳感器除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。濕敏元件的線性度及抗污染性差，在監(jiān)測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。1.1在紡織生產(chǎn)中，溫濕度的變化直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)量和材料的消耗。目前紡織行業(yè)的溫濕度控制基本采用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)方式。由于在控制中是人工的原因，所以必然存在反應(yīng)速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，調(diào)節(jié)方式大都屬于開關(guān)控制，難以實(shí)現(xiàn)理想的調(diào)節(jié)方式，所以現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度波動(dòng)范圍大，溫濕度的均勻度特性差，能源利用率低，失控幾率大，由此直接影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性。溫濕度傳感器的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為紡織行業(yè)車間溫濕度控制提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)手段。隨著科技的飛速發(fā)展和普及，高性能設(shè)備越來越多，各行各業(yè)對(duì)溫濕度的要求也越來越高。傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測(cè)模式是以人為基礎(chǔ)，依靠人工輪流值班，人工巡回查看等方式開測(cè)量和記錄環(huán)境狀況信息。在這種模式下，不僅效率低下不利于人才資源的充分利用，而且缺乏科學(xué)性，許多重大事故都是有人為因素造成的，人工維護(hù)缺乏完整的管理系統(tǒng)，而問世監(jiān)控系統(tǒng)就可以解決這樣人才資源浪費(fèi)，管理不及時(shí)的問題。近幾年隨著溫濕度控制技術(shù)研究的不斷深入，溫濕度的應(yīng)用變得越來越普及在許多領(lǐng)域中也占重要地位，隨著現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)，很難找出一個(gè)與濕度無關(guān)的領(lǐng)域來，科技的迅速發(fā)展使對(duì)溫濕度的要求逐漸提高。1.2現(xiàn)代社會(huì)越來越多的試驗(yàn)都要求在嚴(yán)格的環(huán)境下完成，而溫濕度和濕度是實(shí)驗(yàn)室最基本的環(huán)境條件，也是對(duì)試驗(yàn)影響較大的因素。一般溫濕度控制系統(tǒng)中的溫濕度測(cè)量均采用熱敏電阻與濕敏電容，這種傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般都需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并經(jīng)過復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)定過程，因此測(cè)量精度難以保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性等方面也存在一定問題。這種傳感器只適合那些測(cè)量點(diǎn)數(shù)較少。對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。因此設(shè)計(jì)出一款精度高、穩(wěn)定性好、成本低的溫濕度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)將具有一定的市場(chǎng)。溫度控制器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度控制器被廣泛工農(nóng)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量日漸上升。溫度控制器是一種溫度控制裝它根據(jù)用戶所需溫度與設(shè)定溫度之差值來控制加熱器運(yùn)作，從而達(dá)到改變用戶所需的目的。近百年來，溫度控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下階段(1)模擬、集成機(jī)械式溫度控制器；

(2)電子式智能溫度控制器。目前，國(guó)際上新型溫度控制器正從模擬式向數(shù)字式、電子式由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。1.3現(xiàn)今基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)在生產(chǎn)、安全保護(hù)以及節(jié)約能源等方面發(fā)揮了著重要作用。近年來，國(guó)內(nèi)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)在技術(shù)上得到迅速發(fā)展，性能不斷完善，功能不斷增強(qiáng)，適用范圍也不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)，進(jìn)入21世紀(jì)后，智能的溫控系統(tǒng)正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬溫控器和網(wǎng)絡(luò)溫控器、研制單片測(cè)溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。但是比起國(guó)外，我們?nèi)蕴幱谄鸩酵?，高度低，技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱的狀況，技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，自主研發(fā)產(chǎn)品少，缺乏核心技術(shù)是硬傷。就單片而言，以歐美和日韓的技術(shù)最為成熟，他們幾乎霸占了智能市場(chǎng)，并制定了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)方面不斷的革新使產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，使之功能、精度、安全性等都不斷得到新的提升。在這方面我們做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距還很大。我們?cè)谘芯啃录夹g(shù)的同時(shí)還要加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，在產(chǎn)品的科技含量上下功夫不斷地提高產(chǎn)品的科技附加值，使產(chǎn)品向著更加智能化、的方向發(fā)展，努力縮小同發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。早在十八世紀(jì)人類就發(fā)明了濕球和毛發(fā)濕度計(jì)，傳統(tǒng)方法是使用濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)濕度試紙等測(cè)試器材，再進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，對(duì)不達(dá)標(biāo)的庫(kù)房進(jìn)行通風(fēng)、加濕、降溫等操作。其操作方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，控制效果也可想而知。隨著時(shí)代的發(fā)展，科研、農(nóng)業(yè)、暖通、紡織、機(jī)房、航空航天、電力等工業(yè)部門，越來越需要采用濕度傳感器，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)環(huán)境溫濕度的控制以及對(duì)工業(yè)材料水分值的監(jiān)測(cè)與分析都已成為比較普通的技術(shù)條件之一。國(guó)外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，收集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫度控制技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。我國(guó)對(duì)于溫度控制技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。我國(guó)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫度控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對(duì)溫度的單項(xiàng)環(huán)境因子的控制。我國(guó)溫度控制設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距。我國(guó)溫度測(cè)量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享。總體方案設(shè)計(jì)2.1溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求本文要設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的車間溫濕度控制系統(tǒng)，要能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)棉紡車間內(nèi)的溫度、濕度進(jìn)行采集，將其顯示在LCD1602液晶顯示器上，然后與設(shè)定的上下限值進(jìn)行比較，如果超出限制則啟動(dòng)溫度、濕度控制設(shè)備，直到溫濕度回到規(guī)定的范圍。另外，還要能夠通過按鍵修改設(shè)定的上下限。為了能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，此次設(shè)計(jì)要達(dá)到一下指標(biāo)：（1）工作環(huán)境：棉紡車間；（2）測(cè)溫范圍：23~25℃（3）測(cè)濕范圍：40～60%RH；（4）通過鍵盤電路修改上下限：有；2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則2.2.1可靠性可靠性是在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該優(yōu)先考慮的一個(gè)因素，一個(gè)控制系統(tǒng)必須要能穩(wěn)定、可靠地工作，才能投入到生產(chǎn)實(shí)踐中去。如果系統(tǒng)的可靠性不能達(dá)標(biāo)，那么系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能就會(huì)增大，造成很大的損失。這種損失不僅包括經(jīng)濟(jì)上和信譽(yù)上的損失，而且可能會(huì)對(duì)人身安全產(chǎn)生威脅。要提高控制系統(tǒng)的可靠性，那么就要注意以下幾個(gè)方面：選用的元器件要有很高的可靠性；由于供電電源很容易產(chǎn)生干擾，所以應(yīng)該對(duì)其采用抗干擾措施；對(duì)輸入輸出通道也一樣，要采用抗干擾措施；在對(duì)電路板的設(shè)計(jì)時(shí)，要合理的布線和接地；軟硬件都要進(jìn)行濾波；系統(tǒng)要有自己診斷功能等。2.2.2性價(jià)比性價(jià)比也是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所要考慮的重要因素。性價(jià)比高的產(chǎn)品更容易被消費(fèi)者接收，但是設(shè)計(jì)過程中不能盲目地追求性價(jià)比，它應(yīng)該建立在對(duì)產(chǎn)品性能要求的基礎(chǔ)上，首先要滿足性能要求，然后再設(shè)法降低產(chǎn)品成本。第三章課題選型及論證2.1課題概述車間溫濕度對(duì)棉紡的品質(zhì)有很大的影響，溫濕度的變化對(duì)棉紡的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生很大的影響。本課題利用SHT11數(shù)字溫濕度傳感器，AT89C52單片機(jī)，加上外圍控制電路，構(gòu)成溫濕度控制系統(tǒng)，LCD顯示溫濕度，單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算，控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而達(dá)到控制的目的。2.1.1單片機(jī)是指集成在芯片上的一個(gè)完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，雖然它集成在一塊小芯片上，但是它具有完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，大部分還具有外存。它使用簡(jiǎn)潔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。方案一：AT89C52兼容MCS51指令系統(tǒng)，8kb可反復(fù)擦寫FlashROM，具有32個(gè)雙向I/O口，3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率0-24MHz，低電壓，高性能。AT89C52除了有AT89C51所有的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外，還增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。方案二：采用AT89C51作為控制系統(tǒng)C51單片機(jī)向下完全兼容51全部字系列。從電子市場(chǎng)得到的消息，最直接的是編程器市場(chǎng)，老款不支持AT89C52的編程器將被淘汰，AT89C52支持在線編程，很多客戶需要這個(gè)功能。綜上比較：方案一更優(yōu)于方案二。2.1.2方案一：SHT11是一款基于cmosenstm技術(shù)的新型溫濕度傳感器。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來，從而發(fā)揮出它們強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。溫度測(cè)量范圍：0~100%RH，濕度測(cè)量范圍：-40~+123.8攝氏度，濕度測(cè)量精度：正負(fù)3%RH，溫度測(cè)量精度：正負(fù)0.4攝氏度方案二：采用數(shù)字溫度采集電路DS18B20的溫度傳感器和HS1101相對(duì)濕度傳感器組成的溫濕度采集系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器（方案一）不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，其測(cè)量精度難以保證。而SHT11是具有二線串行接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式新型相對(duì)濕度和溫度傳感器，可用來測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試及全互換等特點(diǎn)。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)提供了解決方案。所以本設(shè)計(jì)采用的是方案二。2.1.4方案一：采用LED數(shù)碼顯示，優(yōu)點(diǎn)亮度高、成本低、編程驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單。由于數(shù)碼管只有8段，顯示內(nèi)容有限，要顯示的位數(shù)相對(duì)多的時(shí)候，數(shù)碼管操作起來十分繁瑣，顯示的速度受到限制。并且當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)好之后，系統(tǒng)顯示能力基本也被確定，系統(tǒng)顯示能力的擴(kuò)展受到了限制，不能顯示漢字，并且，消耗很大。方案二：采用LCD液晶顯示，可以靈活顯示各種數(shù)字文字，現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容豐富，可顯示溫度和濕度大小及其單位，顯示屏具有體積小、功耗低，外圍驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單，顯示能力的擴(kuò)展將不會(huì)涉及到硬件電路的修改，可擴(kuò)展性很強(qiáng)?？紤]到本設(shè)計(jì)的要求，我們采用方案二。第三章3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)3.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)候所必須的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)在時(shí)鐘信號(hào)的節(jié)拍下逐條地執(zhí)行指令。單片機(jī)有兩種時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。外部時(shí)鐘方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)從XTAL1或XTAL2送入單片，一般用于有多個(gè)單片機(jī)的情況，所以本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，選用12M的晶振和兩個(gè)30pF的電容與片內(nèi)的高增益反相放大器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。電源電路后面的模塊中會(huì)單獨(dú)提到，用5V的直流電源。下面著重論述一下復(fù)位電路。單片機(jī)的復(fù)位主要有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，之所以要進(jìn)行復(fù)位，目的就是為了讓單片機(jī)進(jìn)入初始狀態(tài)，比如讓PC指向0000H，這樣單片機(jī)才能從頭運(yùn)行程序。因此上電的時(shí)候就要讓單片機(jī)復(fù)位一次；在運(yùn)行過程中，如果程序出錯(cuò)，也需要進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)中的復(fù)位電路就是上電+手動(dòng)復(fù)位電路，復(fù)位時(shí)要讓STC89C52RC的RST引腳得到2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。先說說上電復(fù)位的工作原理，當(dāng)單片機(jī)上電時(shí)，電源+5V的Vcc通過10K的電阻對(duì)10uF的電容進(jìn)行充電。剛上電時(shí)，有較大的電流從Vcc經(jīng)電容、電阻流向GND，由于電容兩端的電壓不可突變，因此仍然為0V，于是電阻的兩端分得5V的電壓，即RST引腳此時(shí)的電勢(shì)為5V。隨著充電的繼續(xù)進(jìn)行，電流會(huì)逐漸減小，電阻兩端的電壓UR=IR也逐漸減小，即RST引腳的電勢(shì)逐漸減小。過了一定時(shí)間，RST引腳兩端的電壓下降到不再是高電平，只要這個(gè)充電的時(shí)間大于單片機(jī)兩個(gè)機(jī)器周期，就能使單片機(jī)復(fù)位。程序運(yùn)行過程中如果跑飛了、程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，就需要用到手動(dòng)復(fù)位。手動(dòng)復(fù)位就是在上電復(fù)位電路的電容兩邊并聯(lián)一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，需要手動(dòng)復(fù)位時(shí)將其按下，使之接通，RST獲得高電平，而且人按動(dòng)按鈕的時(shí)間肯定是超過兩個(gè)機(jī)器周期的，于是單片機(jī)復(fù)位。3.1.2液晶顯示模塊測(cè)量到的溫濕度值將顯示到液晶屏LCD1602上，它可以顯示2行，每行16個(gè)字符。LCD1602共有三個(gè)存儲(chǔ)器，它們是CGROM、CGRAM和DDRAM。CGROM用來保存LCD1602內(nèi)部固化的一些字符的字模，比如英文的26個(gè)字母的大小寫；CGRAM用來保存用戶自己取的字模，比如，如果要顯示漢字，就必須自己去漢字字模，在這里我們都用英語字母，故不用CGRAM；DDRAM用來存儲(chǔ)要顯示的字符的字模，它和屏幕上的位置是對(duì)應(yīng)的，第一行為00H到0FH，第二行為40H到4FH。在這里需要注意的是，在向LCD1602寫入顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址時(shí)，根據(jù)控制指令的格式，最高位D7為1，所以寫入的數(shù)據(jù)為，第一行80H到8FH，第二行C0H到CFH。它與單片機(jī)的接口電路如下圖所示：溫濕度傳感器模塊溫濕度傳感器選用瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的SHT10。SHT1X系列共有三個(gè)型號(hào)：SHT10、SHT11、SHT15，他們都是SMD貼片封裝的，他們依次性能越來越好，其中SHT10屬于經(jīng)濟(jì)型的溫濕度傳感器。三者的溫濕度性能如下圖所示。圖3.4SHT1X系列各型號(hào)傳感器的濕度、溫度最大誤差從曲線中可以看出，無論是濕度還是溫度，SHT10的誤差都是最大的，SHT15誤差最小，但是它們的價(jià)格也相差很大，SHT10多為二三十元一個(gè)，而SHT15價(jià)格上百。因此，從滿足大棚溫濕度監(jiān)測(cè)的要求來看，SHT11已經(jīng)足夠，故選用SHT11。SHT11與單片機(jī)的接口電路如下所示：圖3.5SHT11與單片機(jī)的接口電路按鍵電路設(shè)計(jì)按鍵電路圖鍵盤分為編碼式和非編碼式鍵盤。其中，非編碼式鍵盤又包括矩陣式鍵盤和獨(dú)立式鍵盤。矩陣式鍵盤較為復(fù)雜，一般用于按鍵數(shù)目較多，而單片機(jī)可用的I/O口又比較有限時(shí)。本控制系統(tǒng)中只需要用到5個(gè)按鍵，數(shù)目較少，并且可用的I/O口充足，故采用獨(dú)立式鍵盤，一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)單片機(jī)的I/O口管腳。本設(shè)計(jì)中總共用到3個(gè)按鍵式開關(guān)，他們用來改變?cè)O(shè)定的溫濕度上下限數(shù)值。三個(gè)鍵分別控制進(jìn)入翻頁(yè)、數(shù)值加、數(shù)值減。輸出電路設(shè)計(jì)當(dāng)溫濕度超出限定值后，單片機(jī)將輸出控制信號(hào)，啟動(dòng)加熱、制冷、加濕、除濕設(shè)備。3.2關(guān)鍵器件的介紹3.2.1STC89C52STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。①STC89C52RC的主要性能參數(shù)（1）增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼與傳統(tǒng)8051單片機(jī)是兼容的。（2）通用I/O口（32個(gè)）：P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。（3）ISP（在線編程）/IAP（在應(yīng)用可編程）：可通過串口下載程序，不需要使用專門的下載器，非常方便快捷。（4）內(nèi)含8KB的程序存儲(chǔ)器，1000次寫∕擦寫周期；（5）內(nèi)含512字節(jié)的RAM；（6）32個(gè)可編程I/O口線；（7）3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0、T1、T2（8）6個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；（9）具有一個(gè)全雙工UART串行通道；（10）掉電模式和低功耗空閑；②STC89C52RC主要引腳功能STC89C52RC的管腳排列如圖所示：STC89C52引腳圖P0口（P0.0~P0.7）：P0端口（P0.0～P0.7，39～32引腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在進(jìn)行程序校驗(yàn)的時(shí)候，輸出指令字節(jié)；而在FlashROM編程時(shí)，接收指令字節(jié)。P1口（P1.0~P1.7）：P1端口（P1.0～P1.7，1～8引腳）：P1口是一個(gè)8位雙向I/O口，內(nèi)部已經(jīng)自帶有一個(gè)幾十K的上拉電阻。對(duì)端口寫入“1”時(shí)，該引腳被懸空，由內(nèi)部的上拉電阻把引腳拉到高電平，這時(shí)候可以作為輸入口使用，此時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部自帶上拉電阻，所以被外部器件拉低電壓的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門。P2口(P2.0~P2.7)：P2和P1一樣，是一個(gè)8位雙向I/O口，內(nèi)部自帶上拉電阻。。端口進(jìn)行寫“1”時(shí)，該管腳被懸空，由內(nèi)部自帶的上拉電阻將電平拉到高電平。當(dāng)它被當(dāng)作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部自帶上拉電阻，該引腳在被外部元器件拉低電平的時(shí)侯會(huì)有電流輸出。在對(duì)程序存儲(chǔ)器（ROM）或16位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口會(huì)送出一個(gè)高8位地址數(shù)據(jù)。在進(jìn)行訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)侯，P口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。它的輸出緩沖級(jí)可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTLP3口（P3.0~P3.7）：P3口，和P1、P2一樣，是一個(gè)8位雙向I/0口，內(nèi)部自帶弱上拉。對(duì)P3口進(jìn)行寫入“l(fā)”時(shí)，被內(nèi)部的上拉電阻拉高且可以作為一個(gè)輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部元器件拉低電平的P3口將通過上拉電阻提供電流。P3口除了作為一個(gè)一般的I/0口線外，它的第二功能有更重要的用途。P3口輸出緩沖級(jí)可用來驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門。RST：復(fù)位輸入端。在震蕩期穩(wěn)定有效運(yùn)行情況下，RST端維持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，便可復(fù)位器件。∕PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。低電平有效，在片外程序存儲(chǔ)器取指期間，當(dāng)∕PSEN有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容將會(huì)被送至P0口，在訪問外部RAM時(shí)，∕PSEN無效。∕EA∕VPP：當(dāng)∕EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部存儲(chǔ)器（0000H~FFFH），不論是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。VCC：電源電壓。XTALI：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸入端。使用外部振蕩器時(shí)，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，外部接石英晶體和微調(diào)電容。3.2.2SHT11溫濕度傳感器SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。溫濕度傳感器SHT11集溫度傳感器和濕度傳感器于一體，因此采用SHT11進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。另外SHT11芯片內(nèi)部集成了14位A/D轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號(hào)輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。該芯片在溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下：高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA,接口簡(jiǎn)單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；測(cè)量精度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器（分辨率為8~12位，可以通過對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程選擇）；封裝尺寸超?。?.62mm×5.08mm×2.5mm），測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；高可靠性，采用CMOSens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸入水中。SHT11溫濕度傳感器采用SMD表面貼片封裝形式，接口非常簡(jiǎn)單，引腳名稱及各引腳的功能如下：腳1-GND和腳4-VDD——信號(hào)地和電源，其工作電壓范圍是2.4~5.5v，腳2-DATA和腳3-SCK——二線串行數(shù)字接口，DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線，腳5-8未連接SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理：溫濕度傳感器SHT11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大，然后進(jìn)入一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器，最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境中進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中，在測(cè)量過程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5攝氏度左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器件的性能。在高濕環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)漏，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11SHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖微處理器是通過二線串行數(shù)字接口與SHT11進(jìn)行通信的。通信協(xié)議與通用的I2C總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器I/O口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)SHT11的控制是通過5個(gè)5位命令代碼來實(shí)現(xiàn)的。SHT11應(yīng)用設(shè)計(jì)：微處理器采用二線串行數(shù)字接口和溫濕度傳感器芯片SHT11進(jìn)行通信，所以硬件接門設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，然而，通信協(xié)議是芯片廠家自己定義的，所以在軟件設(shè)計(jì)中需要用微處理器通用I/O口模擬通信協(xié)議。硬件設(shè)計(jì)：SHT11通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單，需要注意的地方是：DATA數(shù)據(jù)線需要外接上拉電阻，時(shí)鐘線SCK用于微處理器和SHT11之間通信同步，由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，所以對(duì)SCK最低頻率沒有要求，當(dāng)工作電壓高于4.5v時(shí)，SCK頻率最高為10MHz，而當(dāng)工作電壓低于4.5v時(shí)，SCK最高頻率則為1MHz。軟件設(shè)計(jì)：微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時(shí)鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線，該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組“啟動(dòng)傳輸”時(shí)序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?dòng)，如圖所示，當(dāng)SCK為高電平時(shí)，DATA反轉(zhuǎn)為低電平，緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖?，在SCK時(shí)鐘為高電平時(shí)，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)時(shí)序液晶顯示LCD16021602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5×7或者5×11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)陣的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因如此所以它不能顯示圖形。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16×2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16×2個(gè)字符；芯片工作電壓：4.5-5.5v；工作電流：2.0mA（5.0v）；模塊最佳工作電壓：5.0v；字符尺寸：2.95×4.35(w×H)mm。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:第1腳：vss為電源地。第2腳：vdd接5v電源正極。第3腳：v0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高；第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平“1”時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平“0”時(shí)進(jìn)行寫操作；第6腳：E端為使能端；第7-14腳：D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)端；第15~16腳：空腳或背燈電源，15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。1602LCD的指令說明及時(shí)序：1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)，B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令。DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線。N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。F：低電平時(shí)顯示5×7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5×10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。第四章系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的工作流程是，操作人員在計(jì)算機(jī)上輸入需要設(shè)定的溫濕度限定值，當(dāng)設(shè)定的溫濕度值與檢測(cè)溫濕度值不同時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)則會(huì)采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)動(dòng)作。此程序流程包括五個(gè)部分，第一部分是主程序，其描述總體結(jié)構(gòu)；第二部分是SHT11溫度采集程序，其功能是通過SHT11傳感器采集溫濕度值，并進(jìn)行修正；第三部分是LCD1602顯示子程序，對(duì)LCD1602進(jìn)行初始化，將溫濕度進(jìn)行顯示；第四部分是輸出控制子程序，對(duì)設(shè)定值和實(shí)際值進(jìn)行判斷以決定是否進(jìn)行溫濕度的調(diào)節(jié)；第五部分是按鍵輸入電路，用來修改溫濕度上下限值。軟件設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)的大棚溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)由一個(gè)主程序調(diào)用多個(gè)子程序，它們包括SHT10溫濕度采集子程序、LCD1602液晶顯示子程序、輸出控制子程序、鍵盤掃描子程序，如下圖所示：主程序SHT11主程序SHT11溫濕度采集子程序LCD1602液晶屏顯示子程序輸出控制子程序鍵盤掃描子程序主程序主要就是調(diào)用各個(gè)子程序的C語言文件中定義的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)SHT11、LCD1602初始化等操作，然后測(cè)量溫濕度，調(diào)用函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后進(jìn)行顯示并輸出控制信號(hào)。在Keil工程中編寫程序的時(shí)候，為了讓整個(gè)工程看起來?xiàng)l理清晰，要按照各個(gè)模塊分別新建C文件寫子程序。某個(gè)C文件要調(diào)用其它C文件中的函數(shù)時(shí)，要在當(dāng)前C語言文件中先進(jìn)行聲明，然后再調(diào)用，或者也可以把每個(gè)C文件中定義的函數(shù)都寫到相同名字下的.h頭文件中，其他C文件要調(diào)用該函數(shù)時(shí)要在前面加上#include<*.h>，將頭文件包括進(jìn)來。對(duì)于變量也是如此，如果某個(gè)變量也在其他C文件中使用，那么要在一個(gè)C文件總將它定義為全局變量，即在函數(shù)外面定義。其他C文件要使用該變量時(shí)，要先使用extern將全局變量的作用域擴(kuò)展到本C語言文件。4.2主要模塊的設(shè)計(jì)流程框圖4.2.1主程序流程圖YesYes是否超限？將溫濕度與設(shè)定值比較啟動(dòng)溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正No在液晶屏上顯示溫濕度測(cè)量溫濕度是否有按鍵？初始化LCD1602Yes開始進(jìn)入鍵盤掃描子程序SHT11復(fù)位No4.2.2SHT11子程序流程圖開始開始發(fā)送啟動(dòng)時(shí)序發(fā)送控制字接收數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)束？接收校驗(yàn)位結(jié)束NoYesLCD1602子程序流程圖開始LCD1602開始LCD1602初始化設(shè)置首行數(shù)據(jù)指針寫入首行字符設(shè)置第二行數(shù)據(jù)指針寫入第二行字符結(jié)束軟件設(shè)計(jì)所用工具KeiluVision4本次設(shè)計(jì)采用KeiluVision4來編寫C語言程序，通過它的編譯器進(jìn)行編譯、連接，最后將生成的機(jī)器碼下載到單片機(jī)上。Keil編譯器是目前最流行的單片機(jī)開發(fā)的軟件，它是美國(guó)KeilSoftware公司開發(fā)的C語言開發(fā)系統(tǒng)。它提供了一個(gè)完整的開發(fā)方案，包括宏匯編、C編譯器、庫(kù)管理、連接器和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部份組合在一起。KeilC51整合了豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。此外，KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，這一點(diǎn)從生成的匯編語言就可以看出，大多生成的匯編語句很緊湊，容易