溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：溫濕度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)學(xué)院：信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：電子信息工程班級(jí)學(xué)號(hào)：08041232學(xué)生姓名：周赟指導(dǎo)老師：劉清平二O一二年六月溫濕度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：周赟班級(jí)：08041232指導(dǎo)老師：劉清平摘要：隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)通信和信息監(jiān)測(cè)技術(shù)在日常生活中的運(yùn)用日益廣泛。雖然紅外，藍(lán)牙等無線通信技術(shù)得到了很大的發(fā)展，但是有線通信仍舊是占據(jù)著當(dāng)今通信領(lǐng)域的半壁江山，其在各種信息監(jiān)測(cè)和通信方面也占有著重要的作用。本文采納STC89C52單片機(jī)為主控微處理器，設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠同時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和濕度的單片機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)STC89C52為核心，協(xié)作DS1820溫度傳感器和CHR-01濕度傳感器，以及相關(guān)的外圍電路組成的檢測(cè)系統(tǒng)，可以接收所測(cè)環(huán)境的溫度和濕度信號(hào)，檢測(cè)人員可以通過數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的溫度和濕度狀況。本系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì),牢靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫濕度的自動(dòng)調(diào)整。該系統(tǒng)的測(cè)溫范圍：-25℃—+55℃，采集精度為±0.5℃，濕度范圍：20%—80%，采集精度為±5%。用DS18B20溫度傳感器作為溫度采集模塊，采納CHR-01作為濕度傳感器，LM324作為運(yùn)算放大器，TLC0831作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器等組成了濕度采集模塊；利用HD7279A作為鍵盤和顯示模塊；運(yùn)用單片機(jī)的串口組成數(shù)據(jù)放射、接收模塊經(jīng)過細(xì)心的設(shè)計(jì)和制作，整個(gè)系統(tǒng)完成了對(duì)溫度和濕度的采集、傳輸、接收和顯示等功能，該系統(tǒng)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、電路成本低、數(shù)據(jù)傳輸距離長，傳輸精度高、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：溫度傳感器濕度傳感器STC89C52單片機(jī)指導(dǎo)老師簽名：ThesoftwaredesignofTemperatureandhumiditysystemStudentname:ZhouYunClass:08041232 Supervisor:LiuQingpingAbstract:Withmicroelectronictechnology,computertechnology,testingtechnology,computercommunicationandinformationmonitoringtechnologyindailylifeincreasinglywidespreaduse.Althoughtheinfrared,Bluetoothandotherwirelesscommunicationtechnologyhasgotgreatdevelopment,butisstilloccupyingthewiredcommunicationcommunicationfieldinthehalfofthecountry,allkindsofinformationmonitoringandcommunicationalsoplaysanimportantrolein.Inthispaper,usingSTC89C52microcontrollertocontrolthemicroprocessor,thedesignofacansimultaneouslymonitorthetemperatureandhumidityofthesinglechipmicrocomputersystem.ThedesignisbasedonSTC89C52singlechipcomputerasthecore,withthetemperaturesensorDS1820andCHR-01humiditysensor,andrelatedperipheralcircuitsofthedetectionsystem,whichreceivesthemeasurementofenvironmentaltemperatureandhumiditysignals,thetestingpersonnelcanthroughthedigitaltubedisplaydata,realtimemonitorofenvironmenttemperatureandhumidityconditions.Thesystemincludesthedesignofhardwareandsoftware,highreliability,simplestructure,realizestheautomaticregulationoftemperatureandhumidity.Thesystemoftemperaturemeasurementrange:-25℃-+55℃,acquisitionaccuracyis±0.5℃,humidityrange:20%-80%,acquisitionaccuracyis±5%.WiththetemperaturesensorDS18B20asthetemperatureacquisitionmodule,usingCHR-01asahumiditysensor,LM324asoperationalamplifier,TLC0831asanalog-to-digitalconvertercomposedofhumidityacquisitionmodule;theuseofHD7279ACarefullydesignandproduction,thewholesystemfortemperatureandhumidityofthecollection,transmission,receptionanddisplayfunctions,thesystemhastheadvantagesofsimplestructure,lowcost,datatransmissioncircuitforlongdistance,hightransmissionprecision,stronganti-interference.Keyword：TemperaturesensorHumiditysensorSTC89C52singlechipmicrocomputerSignatureofSupervisor:目錄1緒論 51.1課題探討背景及意義 51.2國內(nèi)外探討概括及發(fā)展趨勢(shì) 51.3課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 62系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 72.1課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 82.2系統(tǒng)組成框圖 83系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 93.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 93.2溫度采集電路的設(shè)計(jì) 123.3濕度采集電路的設(shè)計(jì) 143.4A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 183.5鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì) 203.6報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 214系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 224.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 224.2中斷模塊 244.3鍵盤顯示模塊 264.4采樣轉(zhuǎn)換模塊 284.5溫度采樣模塊 294.6濕度采樣模塊 294.7報(bào)警模塊 305系統(tǒng)調(diào)試 315.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試 315.2鍵盤顯示電路的調(diào)試 325.3溫度采集電路的調(diào)試 325.4濕度采集電路的調(diào)試 325.5系統(tǒng)軟件調(diào)試 336總結(jié)與展望 35參考文獻(xiàn) 37致謝 38附錄A系統(tǒng)原理圖 38附錄B源程序清單 391緒論1.1課題探討背景及意義濕度和溫度是測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)特別重要的被測(cè)對(duì)象。不管是人類賴以生存的居住環(huán)境，還是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，亦或者是軍事、氣象觀測(cè)等領(lǐng)域都須要對(duì)溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量和限制。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器及傳感器材技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)對(duì)溫度和濕度的檢測(cè)也取得了跨越式的發(fā)展！可以說對(duì)溫濕度的測(cè)量與限制水平干脆影響到人類的全部活動(dòng)?，F(xiàn)代人類對(duì)生活環(huán)境的要求越來越高，尤其是溫濕度的影響，溫度高了或者低了都干脆影響著這個(gè)社會(huì)，而濕度低了或高了也同樣影響著我們的生活以及其他物種的生存條件。濕度和溫度是眾多領(lǐng)域中須要檢測(cè)的重要環(huán)境參數(shù)。不僅在工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，還是在氣象衛(wèi)星、倉庫保管等領(lǐng)域，對(duì)溫度和濕度的測(cè)量都是隨處可見的。對(duì)溫度和濕度的測(cè)量與監(jiān)控也是特別有意義的。對(duì)濕度和溫度進(jìn)行合理有效的調(diào)控不僅可以節(jié)約能源還更有利各行業(yè)平安健康的發(fā)展。在工業(yè)領(lǐng)域，各種現(xiàn)代化的機(jī)器設(shè)備都須要考慮其所在工作環(huán)境的溫濕度。電器設(shè)備是工業(yè)領(lǐng)域最常運(yùn)用也是運(yùn)用最多的基礎(chǔ)設(shè)備。溫濕度的凹凸對(duì)電器設(shè)備的研發(fā)者來說是必須要考慮的重要課題。工程師在設(shè)計(jì)電器產(chǎn)品的時(shí)候必須要考慮設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品將來工作環(huán)境中溫濕度的大小，運(yùn)用過程中散熱通風(fēng)的問題。選擇合適的材料并且對(duì)電氣設(shè)備外表面進(jìn)行合理有效的封裝可以提高電氣設(shè)備的運(yùn)用壽命。大型的電器設(shè)備長期處于高電壓、大電流和滿負(fù)荷運(yùn)行，其結(jié)果是造成熱量集結(jié)加劇，由電流熱效應(yīng)造成的危害干脆影響電器設(shè)備的絕緣設(shè)施，危害機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和操作人員的人身平安，所以就要求對(duì)電氣設(shè)備的溫濕度狀況進(jìn)行測(cè)量限制。溫濕度對(duì)植物、動(dòng)物的生長都有確定的影響，當(dāng)溫度達(dá)到了植物和動(dòng)物生長所能承受的最高值和最低值時(shí)，這些植物和動(dòng)物就會(huì)漸漸的消逝，或者演化成其他的一些物種，同樣濕度也對(duì)動(dòng)植物的生長有著不行小視的影響，所以對(duì)確定的溫濕度我們必需測(cè)量。同時(shí)我們也必須要記錄大氣的溫濕度的變更，這樣我們才更能對(duì)我們的生活的環(huán)境的變更有個(gè)直觀的了解！1.2國內(nèi)外探討概括及發(fā)展趨勢(shì)國內(nèi)外溫度限制系統(tǒng)發(fā)展快速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。目前社會(huì)上溫度限制大多采納智能調(diào)整器，國產(chǎn)調(diào)整器辨別率和精度較低，溫度限制效果不是很志向，但價(jià)格便宜，國外調(diào)整器辨別率和精度較高，價(jià)格較貴。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度限制器及儀器儀表．并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。它們主要具有如下的特點(diǎn)：一是適應(yīng)于大慣性、大滯后等困難溫度限制系統(tǒng)的限制；--是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度限制系統(tǒng)的限制；三是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程困難、參數(shù)時(shí)變的溫度限制系統(tǒng)的限制；四是溫度限制系統(tǒng)普遍采納自適應(yīng)限制、自校正限制、模糊限制、人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛；五是溫控器普遍具有參數(shù)自整定功能。借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，溫控器具有對(duì)限制對(duì)象限制參數(shù)及特性進(jìn)行自動(dòng)整定的功能。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，能夠依據(jù)歷史閱歷及限制對(duì)象的變更狀況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)限制參數(shù)，以保證限制效果的最優(yōu)化；六是具有限制精度高、抗干擾力強(qiáng)、魯棒性好的特點(diǎn)。目前，國內(nèi)外溫度限制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。近年來，國內(nèi)外在濕度和溫度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。溫濕度傳感器正從結(jié)構(gòu)困難、功能簡(jiǎn)潔向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向快速發(fā)展，為開發(fā)新一代溫濕度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)建了有利條件，也將溫度、濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。國內(nèi)數(shù)字溫濕度儀測(cè)量溫濕度采納的主要方法有:“溫—阻”法和“濕—阻”法,即采納電阻型的溫濕度傳感器,利用其阻值隨溫濕度的變更測(cè)定空氣的溫度和相對(duì)濕度。受傳感器靈敏度的限制,這類溫濕度儀的精度不行能很高,一般條件下還可以滿意須要,但是在環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備等對(duì)精度要求頗高的場(chǎng)合就難以滿意要求了。目前，國外對(duì)溫濕度傳感器技術(shù)的探討也有了較大的進(jìn)展，特殊是用電阻式溫濕傳感器發(fā)展更快，人們不僅在電阻式陶瓷溫濕度傳感器特性方面做了大量工作，而且在高分子電阻式濕度傳感器上做出可喜的探討成果。1.3課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容單片機(jī)是系統(tǒng)的限制核心，所以單片機(jī)的性能關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的好壞。因此單片機(jī)的選擇，對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及功能的擴(kuò)展有著很大的影響。單片機(jī)種類很多，在眾多51系列單片機(jī)中，STC89C52含有在系統(tǒng)可編程的Flash存儲(chǔ)器，片內(nèi)有8K閃存，RAM的容量也較AT89C51大，為256字節(jié)。明顯這種單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)更多，開發(fā)時(shí)間也大為縮短。因此，在本次設(shè)計(jì)中選用了STC89C52單片機(jī)。本設(shè)計(jì)中，最終選用的集成溫度傳感器DS18B20是美國模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源，通過對(duì)電流的測(cè)量可得到所須要的溫度值。濕度傳感器是采納了CHR-01阻抗型高分子濕度傳感器,它是一種熱固聚脂電容式傳感器。采集到的濕度信號(hào)再配以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，?jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送至單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)濕度的顯示與限制。系統(tǒng)主要由以上元器件組成，通過硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。本課題探討設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)STC89C52的溫濕度檢測(cè)和限制系統(tǒng)，主要以廣泛應(yīng)用的DS1820和CHR-01阻抗型高分子作為溫度和濕度的檢測(cè)，該儀器具有測(cè)量精度高、硬件電路簡(jiǎn)潔、并能很好的進(jìn)行顯示，可測(cè)試不同環(huán)境溫濕度的特點(diǎn)。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)是基于STC89C52單片機(jī)的溫濕度數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要完成以下功能：選擇STC89C52單片機(jī)，了解其基本特性和功能，運(yùn)用STC89C52實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的采集監(jiān)測(cè)。運(yùn)用DS18B20溫度傳感器測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及傳到單片機(jī)處理，溫度誤差≤0.1℃。運(yùn)用CRH-01阻抗型濕度傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)讀數(shù)據(jù)采集，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，濕度誤差≤5。運(yùn)用STC89C52單片機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理,具有定點(diǎn)監(jiān)測(cè)方式，有數(shù)據(jù)和狀態(tài)顯示功能。環(huán)境溫濕度超過確定范圍就報(bào)警。在完成以上功能時(shí)，要確保系統(tǒng)的牢靠性和穩(wěn)定性，是系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的工作。2.2系統(tǒng)組成框圖本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號(hào)，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，此設(shè)計(jì)以STC89C52基本系統(tǒng)為核心的一套檢測(cè)系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)、鍵盤及顯示、報(bào)警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體方框圖如圖2.1所示。DS18B20溫度測(cè)量DS18B20溫度測(cè)量CHR-01濕度測(cè)量信號(hào)調(diào)理電路鍵盤顯示報(bào)警電路輸出限制A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)時(shí)鐘電路 復(fù)位電路數(shù)碼管顯示圖2.1系統(tǒng)總體框圖通過系統(tǒng)組成框圖可以看出系統(tǒng)的各個(gè)模塊及其模塊間的關(guān)系。依據(jù)本課題的設(shè)計(jì)要求分析組成框圖。本設(shè)計(jì)的課題是基于單片機(jī)串口通信的信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制。課題的主要內(nèi)容是以STC89C52為限制中心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。單片機(jī)STC89C52是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它完成溫度和濕度的采集、數(shù)據(jù)計(jì)算處理、結(jié)果顯示，串口通信等工作。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采納的是STC89C52單片機(jī)，STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃耀可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采納ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。其原理圖如下圖所示：圖3.1最小系統(tǒng)電路圖STC89C52單片機(jī)是雙列直插式40引腳封裝。這40引腳大致分為：電源（VCC、VSS、VDD、VPD），時(shí)鐘（XTAL1、XTAL2），I/O（P0-P3），地址總線（P0、P2），數(shù)據(jù)總線（BUS）和限制總線（ALE、RST、PROG、PSEN、EA）6大部分。STC89C圖3.2STC89C52引腳圖電源線VCC：芯片的主電源，接+5V電壓。VSS：電源地線。限制總線ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)，在它的下降沿用于外部存儲(chǔ)器的低8位地址鎖存，使BUS（P0）分時(shí)用作地址總線低8位和數(shù)據(jù)總線。此信號(hào)每機(jī)器周期出現(xiàn)2次，只在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間才不輸出ALE。所以在任何不運(yùn)用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，ALE以1/6振蕩頻率的固定速率輸出，因而它能用作外部時(shí)鐘和定時(shí)器。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，并在外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)產(chǎn)生，指令內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線上。PSEN在每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生2次有效，在執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器取指時(shí)，PSEN無效。RST/VPD：復(fù)位輸入信號(hào)。在振蕩器工作時(shí)，該引腳2個(gè)機(jī)器周期的高電平可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。在掉電狀況下（VCC降到操作允許限度以下），VPD將為芯片內(nèi)的RAM供應(yīng)備用電源。/EA/VDD：訪問外部程序存儲(chǔ)器限制信號(hào)輸入端。當(dāng)為低電平常，單片機(jī)都到外部程序存儲(chǔ)器取指。當(dāng)EA為高電平且PC值小于0FFFH時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器程序。I/O線P0（BUS）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線。在分時(shí)操作時(shí)先用作地址總線，在ALE信號(hào)的下降沿，地址被鎖存，然后作為數(shù)據(jù)總線；也可以作為雙向并行I/O口。在程序校驗(yàn)期間，它用于數(shù)據(jù)輸出。P1：準(zhǔn)雙向I/O口。P2：準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，用作高8位地址總線。P3：準(zhǔn)雙向I/O口。P3的每一根線還有特殊的其次功能，如表3.1所示。表3.1P3口的其次功能引腳其次功能標(biāo)記其次功能P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通3.2溫度采集電路的設(shè)計(jì)DS18B20的測(cè)溫原理數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，是美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，在其內(nèi)部運(yùn)用了在板（ON-BOARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一支三極管的集成電路內(nèi)，支持“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，具有較強(qiáng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。DS18B20測(cè)溫原理如圖3.3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變更其振蕩頻率明顯變更，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新起先對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖3.3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。圖3.3DS18B20的測(cè)溫原理圖DS18B20與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)圖3.4DS18B20與單片機(jī)接口電路圖如圖3.4采納外接電源供電方式，在外接電源供電方式下，DS18B20從單線信號(hào)線上吸取能量,在信號(hào)線DQ處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能來接著工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處，分別是在進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源；可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM；電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根I/O口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必需保證在溫度轉(zhuǎn)換期間獲得足夠的能量。該電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測(cè)溫狀況下，不相宜于電池供電系統(tǒng)中工作，并且工作電源VCC必需保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠吸取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。單片機(jī)的P1.4口接DQ,當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必需有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10us。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必需是三態(tài)的。主機(jī)限制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必需經(jīng)過3個(gè)步驟：初始化、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。本次單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為11.0592

MHz，依據(jù)DS18B20的初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫3個(gè)子程序：初始化子程序、寫（吩咐或數(shù)據(jù)）子程序、讀數(shù)據(jù)子程序，全部的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位起先。3.3濕度采集電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采納CHR-01阻抗型高分子濕度傳感器，利用其阻抗的特性來分壓，干脆通過分壓法采集，將濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)處理，同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度T，通過查閱濕度傳感器Z/RH/T數(shù)據(jù)表，反推得到當(dāng)前的相對(duì)濕度RH%。CRH-01濕度傳感器的特性參數(shù)1）工作電壓：1VAC（50Hz～2KHz）2）檢測(cè)范圍：20%～90%RH3）檢測(cè)精度：±5%4）工作溫度范圍：0℃～＋855）最高運(yùn)用溫度：126）特征阻抗范圍：30(21～40.5)KΩ，(60%RH,25℃)7）響應(yīng)時(shí)間：≤12s(0%～100%)8）濕度飄移（/年）：≤±2%RH9）濕滯：≤1.5%RH表3.20～60℃濕度阻抗特性數(shù)據(jù)表152535405530%518.8352.8256.7241.313735%347.6261.814313780.3340%277.2166.693.681.535045%172.892.860.352.733.3850%96.360.641.4334.322.0555%70.840.429.1224.2515.8860%56.229.520.817.7112.1765%43.321.115.6113.129.0270%31.315.4411.5110.096.5875%22.611.848.747.354.6480%25.463.3885%10.486.554.523.892.4890%51.807單位:KΩ圖3.50～60℃濕度阻抗特性特性圖模擬信號(hào)產(chǎn)生電路高分子濕度傳感器CHR-01為新一代復(fù)合型電阻型濕度敏感部件，其復(fù)阻抗與空氣相對(duì)濕度成指數(shù)關(guān)系，直流阻抗（一般數(shù)字萬用表測(cè)量）幾乎為無窮大，與傳統(tǒng)意義上的電阻有空氣中水分子參加膜感濕中的離子導(dǎo)電，由于水分子為極性分子，在直流電存在的狀況下，會(huì)電離，分解，從而影響導(dǎo)電與元件的壽命，所以要求采納溝通電路對(duì)傳感器進(jìn)行供電。555定時(shí)器是一種多用途單片集成電路，利用它可以極便利地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。555定時(shí)器運(yùn)用敏捷、便利。因而得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中濕敏電阻的工作電壓只能是溝通電壓，采納555多諧振蕩器正好可以滿意這個(gè)要求。濕敏電阻的阻抗變更能反映環(huán)境濕度的變更，使其輸出的電壓也有對(duì)應(yīng)的變更繼而將數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)內(nèi)處理。圖3.6方波信號(hào)產(chǎn)生電路如圖3.6所示，為模擬電壓信號(hào)產(chǎn)生電路，2、6腳短接作為輸入，3腳輸出，利用555定時(shí)器組成了一個(gè)多諧振蕩器?？紤]到濕敏電阻的工作頻率為50Hz～2KHz，所以參數(shù)的選擇要使輸出頻率在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。筆者設(shè)計(jì)讓其輸出一個(gè)固定頻率為1KHZ，幅度為4V的矩形方波信號(hào)。輸出矩形方波的頻率如下所示。F=1.43/(RA+2RB)C1式(1-1)在此555多諧振蕩電路中，和5腳相連的電容C2固定為0.01μ，不必參加參數(shù)選擇。同時(shí)C1不能太小，否則電路不起振，確定F=1KHZ，確定參數(shù)RB=510Ω，C1=1μF，可代入式1-1中進(jìn)行計(jì)算，得到滑動(dòng)變阻器RA等于410Ω左右，硬件調(diào)試時(shí)只要讓RA調(diào)到410Ω即可。產(chǎn)生的矩形方波信號(hào)經(jīng)過C3時(shí)，被濾除了直流重量進(jìn)入濕度傳感器CHR-01,濕度傳感器輸出電壓為V0，電阻為Rchr，由式(1-2)V0=V*R4/(R4+Rchr)式(1-2)通過電壓采樣后得到V0,再由式（1-3）計(jì)算得到Rchr。Rchr=R4*(V-V0)/V0式（1-3）同時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度T，通過查閱濕度傳感器Z/RH/T數(shù)據(jù)表，在不同溫度下Rchr的值推算出當(dāng)前的相對(duì)濕度RH%。R4采樣電阻的阻值通常建議在30－200KΩ，側(cè)重高濕測(cè)量，采樣電阻阻值可降低到20KΩ，低濕阻值可提高到200KΩ。放大和整流濾波電路產(chǎn)生的電壓信號(hào)由于比較小，由3腳進(jìn)入運(yùn)放進(jìn)行放大，再通過濾波整行電路才能進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換。如圖3.7所示為放大和整形濾波電路。圖3.7放大和整形濾波電路運(yùn)放采納的是LM324四運(yùn)算放大器，放大倍數(shù)為Av=(1+RP2/R7)。硬件調(diào)試時(shí)只要調(diào)整RP2，就可以達(dá)到想要的放大部數(shù)。經(jīng)放大的電壓信號(hào)，從1腳進(jìn)入整流濾波電路，利用兩個(gè)二極管的單向?qū)ㄐ裕_(dá)到整流的目的，C6，C7起到濾波的作用。3.4A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)3.4.1A/D轉(zhuǎn)換是確定測(cè)量精度和穩(wěn)定性的重要一環(huán)。所以，A/D的選擇也是一個(gè)要重點(diǎn)考慮的問題。本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用的是TLC0831。TLC0831是8位逐次靠近電壓型A/D轉(zhuǎn)換器，支持單信道輸入串口輸出，極性設(shè)置固定，不需尋址。其內(nèi)部有一采樣數(shù)據(jù)比較器將輸入的摸擬信號(hào)微分比較后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。摸擬電壓的差分輸入方式有利于抑制共摸信號(hào)和削減或消退轉(zhuǎn)換的偏移誤差。而且，電壓基準(zhǔn)輸入可調(diào)，使得小范圍摸擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化時(shí)的辨別率更高。其主要特點(diǎn)如下：(1)8位辨別率；(2)單信道差分輸入；(3)5V的電源供應(yīng)0-5V可調(diào)基準(zhǔn)電壓；(4)輸入輸出可與TTL和MOS兼容；(5)總失調(diào)誤差為1SB。此次設(shè)計(jì)的目的是初步實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集和轉(zhuǎn)化。綜合比較兩塊芯片發(fā)出，雖然ADC0809芯片轉(zhuǎn)換速度快，但其硬件電路相對(duì)較困難一些，且占用I/O多，TLC0831為串口輸出，芯片的精度、速度都不錯(cuò)，能滿意這次設(shè)計(jì)的要求，而且占用很少I/O口。設(shè)計(jì)者從成本最小化和好用化的原則動(dòng)身，選擇了TLC0831。3.4.2此次A/D電路設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是反映電壓信號(hào)的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，其電路原理圖如圖3.8所示：圖3.8A/D電路原理圖其中：整流濾波后的模擬電壓信號(hào)經(jīng)2腳輸入到TLC0831A/D，CS和CLK分別接單片機(jī)的P3.6和P3.7口，6腳數(shù)據(jù)輸出接P3.5口。這樣，TLC0831采納了串行發(fā)送數(shù)據(jù)的方式傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，這樣只要求占用單片機(jī)的三根I/O線，比并行發(fā)送數(shù)據(jù)的方式少很多。采集數(shù)據(jù)時(shí)，首先微處理器執(zhí)行一條傳送指令，在該指令執(zhí)行過程中，微處理器在限制總線的同時(shí)產(chǎn)生CS,WR低電平信號(hào)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器工作，TLC0831經(jīng)延時(shí)后將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存于輸出鎖存器，并在等待轉(zhuǎn)換結(jié)束后，通知微處理器來取數(shù)據(jù)。微處理器馬上執(zhí)行輸入指令，以產(chǎn)生CS，RD低電平信號(hào)到TLC0831相應(yīng)引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中。3.5鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì)在一個(gè)系統(tǒng)中，鍵盤和顯示模塊也是不行缺少的一個(gè)重要部分。顯示模塊將單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)直觀的顯示給人看，而人又可以通過鍵盤按鍵操作單片機(jī)的運(yùn)行等，從而達(dá)到很好的人機(jī)對(duì)話功能。本系統(tǒng)采納的是八段數(shù)碼管顯示，顯示電路和鍵盤電路的設(shè)計(jì)思路，結(jié)合整體設(shè)計(jì)的須要以及管理顯示器的芯片，確定運(yùn)用HD7279A來進(jìn)行管理，不僅大大地節(jié)約了STC89C52的端口，而且還避開了對(duì)鍵盤進(jìn)行消抖的處理，此消抖處理工作可以由HD7279A自動(dòng)完成，從軟件與硬件的角度來看都是一種極大的節(jié)約。HD7279A是一片具有串行接口的、可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可以連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示，HD7279A的主要功能：同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式七段LED數(shù)碼管（或64只獨(dú)立的LED），供應(yīng)了兩種譯碼方式和消隱、閃耀、移位等多種限制功能，能管理多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，采納串行接口，節(jié)約單片機(jī)的I／O口線，特殊適用于內(nèi)嵌ROM的單片機(jī)不作總線擴(kuò)展、僅運(yùn)用片上的I／O接口的狀況。這樣，既節(jié)約了布線空間，又簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，使儀表的進(jìn)一步微型化成為可能。HD7279A鍵盤、顯示接口電路圖如下圖所示：圖3.9HD7279A鍵盤、顯示接口電路圖3.6報(bào)警電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采納峰鳴音報(bào)警電路。峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)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(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以運(yùn)用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。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(shí)，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(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。NPNNPN5.6K3.3K+5VP3.2AT89S52PB2130UP002A圖3.10三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤顯示模塊、報(bào)警模塊組成。其中數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度和濕度的采集、數(shù)據(jù)處理、中斷處理幾個(gè)模塊。圖4.1系統(tǒng)模塊圖4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)主程序是設(shè)計(jì)的主體，是由功能不同的子程序和中斷服務(wù)子程序組成。本系統(tǒng)主程序的運(yùn)行如下操作：串口初始化，完成初始化操作后，循環(huán)掃描鍵盤，當(dāng)有相應(yīng)按鍵時(shí)對(duì)應(yīng)不同的功能，起先采集溫度或者濕度數(shù)據(jù)，推斷溫濕度是否超出設(shè)定范圍，如若超出則報(bào)警，沒有就經(jīng)數(shù)碼管顯示讀數(shù)，主程序流程圖如下圖所示。起先起先推斷顯示溫度/濕度推斷顯示通道讀溫度/濕度值顯示溫度/濕度值推斷是否超出設(shè)定范圍報(bào)警NY初始化啟動(dòng)溫/濕度測(cè)量圖4.2主程序流程圖4.2中斷模塊定時(shí)器中斷入口定時(shí)器中斷入口愛護(hù)現(xiàn)場(chǎng)定時(shí)次數(shù)寄存器加一重賦定時(shí)器初值調(diào)AD采樣子程序調(diào)PID限制子程序調(diào)顯示子程序是否到255次定時(shí)次數(shù)寄存器清零加熱器加熱中斷次數(shù)是夠大于占空比復(fù)原現(xiàn)場(chǎng)加熱器停止加熱中斷返回圖4.3中斷服務(wù)程序框圖4.3鍵盤顯示模塊微機(jī)所用的鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤采納硬件線路來實(shí)現(xiàn)鍵盤編碼，每按下一個(gè)鍵，鍵盤能自動(dòng)生成按鍵代碼，鍵數(shù)較多，而且還具有去抖功能。非編碼鍵盤僅供應(yīng)按鍵開關(guān)狀態(tài)，其它工作由軟件完成。HD7279A的鍵盤則屬于編碼鍵盤。依據(jù)鍵盤與CPU的連接方式可以分為獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤。在獨(dú)立式鍵盤中，每個(gè)按鍵是相互獨(dú)立的，每個(gè)按鍵占用一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它I/O口線按鍵的工作狀態(tài)。獨(dú)立式鍵盤電路配置敏捷，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，但每個(gè)按鍵必需占用I/O口，有按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線奢侈較大，且電路結(jié)構(gòu)顯得困難。這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。在按鍵數(shù)量較多時(shí)，采納矩陣式鍵盤，可以削減占用I/O線。由于本系統(tǒng)中用的按鍵較多，但是也有手動(dòng)/自動(dòng)功能的切換，所以設(shè)計(jì)時(shí)既采納的獨(dú)立式鍵盤，又采納了矩陣式鍵盤來完成上述功能。HD7279A管理的八段本系統(tǒng)中運(yùn)用HD7279A芯片完成有關(guān)鍵盤輸入和溫濕度顯示工作。溫度濕度是依次輸入的并且依次以下限、上限輸入，并且將溫濕度的中間數(shù)值存入單片機(jī)中，在將8段LED數(shù)碼管清零后顯示（分別在0123位），并依次顯示實(shí)時(shí)的溫度濕度數(shù)值（顯示在4567位）事實(shí)上，在系統(tǒng)初始化的過程中，除了初始化鍵盤和顯示器之外，其中還包括著調(diào)用7279鍵盤顯示模塊，7279鍵盤顯示模塊部分的基本流程如下圖所示。起先起先掃描鍵盤推斷是否有鍵按下延時(shí)20ms推斷是否真有鍵按下起先鍵？結(jié)束鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作NNYYNY圖4.4鍵盤掃描程序流程圖圖4.57279鍵盤顯示模塊部分流程圖圖4.6顯示鍵值的流程圖4.4采樣轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成溫度和濕度的測(cè)量及模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的緣由。系統(tǒng)每次轉(zhuǎn)換前TLC0831的IN0~IN7送個(gè)隨意數(shù)，表示起先轉(zhuǎn)換，結(jié)果是一個(gè)數(shù)字量，將其轉(zhuǎn)化為#BCD碼，。送顯示程序顯示，并將數(shù)值返回給主函數(shù)。濕度也可以通過此種方法視察變更，得出相應(yīng)的結(jié)論。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換延時(shí)等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)輸出顯示起先返回圖4.7采樣轉(zhuǎn)換流程圖4.5溫度采樣模塊溫度采樣運(yùn)用的是DS18B20傳感器進(jìn)行溫度采集，所以首先應(yīng)當(dāng)初始化傳感器。一片DS18B20應(yīng)當(dāng)匹配16位ROM地址，然后將傳感器采集上來的數(shù)字量溫度值存入暫存器中，接下來將讀進(jìn)來的溫度值進(jìn)行處理，主要的處理是將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，最終將處理過的值送顯示器顯示。溫度采樣子程序流程圖如下圖所示。起先起先初始化DS18B20發(fā)送轉(zhuǎn)換溫度指令讀取兩字節(jié)溫度數(shù)據(jù)處理、送顯返回圖4.8溫度采樣子程序流程圖4.6濕度采樣模塊本設(shè)計(jì)采納的是CRH-01型阻抗型濕度傳感器，濕度采集采納通過模擬電路轉(zhuǎn)換后再通過A/D法進(jìn)行采集，也是采納多次采集求平均的方法實(shí)現(xiàn)的。溫度采樣子程序流程圖如下圖所示。起先起先讀取濕度數(shù)據(jù)處理、送顯返回圖4.9濕度采樣子程序流程圖4.7報(bào)警模塊報(bào)警模塊具備兩項(xiàng)功能，即為報(bào)警燈和聲音報(bào)警。聲音報(bào)警是從聽覺上提示用戶，而報(bào)警燈則是從視覺上提示用戶。報(bào)警模塊流程圖如下圖所示：報(bào)警報(bào)警置位報(bào)警標(biāo)記報(bào)警持續(xù)計(jì)數(shù)器初值啟動(dòng)報(bào)警返回圖4.10報(bào)警模塊流程圖5系統(tǒng)調(diào)試在完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件編程后，就進(jìn)入了設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分—系統(tǒng)調(diào)試階段。此階段的任務(wù)是解除硬件電路故障，訂正軟件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，從而達(dá)到軟硬件之間的協(xié)調(diào)，使其很好的工作，完成系統(tǒng)功能。5.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試最小系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，必需保證它的正常工作。首先得保證線路連接正確和導(dǎo)通，其次看單片機(jī)的晶振有沒有起振，還有確認(rèn)單片機(jī)的EA端是否懸空未接。對(duì)于接在晶振旁邊的電容，電容大有利于晶振的穩(wěn)定，但不簡(jiǎn)潔起振，電容小簡(jiǎn)潔使晶振起振但穩(wěn)定性差，有時(shí)系統(tǒng)板工作不正常往往是由于該處的電容選擇不當(dāng)。對(duì)于內(nèi)部有8K字節(jié)程序存儲(chǔ)器，若EA引腳接VCC（＋5V），則程序計(jì)數(shù)器PC的值在0至1FFFH之間時(shí)，CPU取指令時(shí)訪問內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器；PC值大于1FFFH時(shí)，則訪問外部的程序存儲(chǔ)器。假如EA接VSS（地），則內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器被忽視，CPU總是從外部的程序存儲(chǔ)器中取指令。若EA腳懸空，則CPU不訪問內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器，寫入它的程序就不能正常運(yùn)行。當(dāng)把EA腳接VCC后，系統(tǒng)才能工作正常。另外STC89C52的I/O端口必需得正常工作，其調(diào)試方法是：將STC89C52的I/O端口與調(diào)試好的顯示電路連接起來，再利用WAVE仿真器編寫簡(jiǎn)潔的程序，比如說讓P1口的某一位輸出方波，然后用示波器去檢查波形是否正確；或者讓P1口的某一位置高電平/低電平，然后用萬用表去檢查引腳上的電平。還可以測(cè)試外部中斷口和內(nèi)部定時(shí)器的工作狀況，測(cè)試方法是：在P口正常工作的狀況下，可以通過變更外部中斷和定時(shí)中斷到來前后P口的電平來檢測(cè)外部中斷和定時(shí)中斷的工作狀況。5.2鍵盤顯示電路的調(diào)試在調(diào)試此部分之前先檢查器件，四腳開關(guān)鍵按下后是否會(huì)自動(dòng)彈起，不會(huì)彈起說明是壞的要?jiǎng)偤酶鼡Q。對(duì)數(shù)碼管首先推斷數(shù)碼管的極性是共陰還是共陽。將萬用表打到測(cè)試是否導(dǎo)通的端，同時(shí)將黑表筆接COM端，紅表筆接其他任一端，相應(yīng)的段位會(huì)亮則表示數(shù)碼管是好的，且是共陰的；否則將表筆對(duì)換再測(cè)量有相應(yīng)的段位有顯示則是共陽的數(shù)碼管。之后便是對(duì)整個(gè)鍵盤顯示電路的導(dǎo)通性進(jìn)行測(cè)量，以防止在焊接時(shí)出現(xiàn)慮焊的狀況，經(jīng)測(cè)量，電路的導(dǎo)通性良好，沒有出現(xiàn)慮焊的狀況。對(duì)電路檢測(cè)好之后，筆者打開電源，數(shù)碼管顯示全0，說明電路及數(shù)碼管沒有問題。5.3溫度采集電路的調(diào)試由于DS18B20是集成的數(shù)字溫度傳感器，其硬件電路特別簡(jiǎn)潔。在硬件調(diào)試時(shí)只需檢查接線是否正確即可，一般DS18B20沒有燒壞及連線正確的話，硬件就沒有問題了。此部分的調(diào)試主要是利用軟件來實(shí)現(xiàn)，所以其調(diào)試可在其它部分調(diào)試完畢后進(jìn)行。假如其它部分調(diào)試都完成，可先不接DS18B20，干脆在軟件中給定一確定的溫度值，看數(shù)據(jù)能否在數(shù)碼管上正確顯示，能的話說明系統(tǒng)的無線收發(fā)以及顯示都已實(shí)現(xiàn)，再接上數(shù)字溫度傳感器DS18B20，輸入編出的軟件后看主機(jī)是否顯示正確的溫度值。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試實(shí)現(xiàn)了DS18B20的正確采溫。5.4濕度采集電路的調(diào)試濕度采集模塊是整個(gè)電路中重點(diǎn)調(diào)試的部分，在焊接好電路之后，首先針對(duì)電路圖，對(duì)電路的焊接進(jìn)行檢查，避開出現(xiàn)錯(cuò)焊的狀況，結(jié)果并未出現(xiàn)錯(cuò)焊；其次便是對(duì)電路的導(dǎo)通性進(jìn)行檢查，在測(cè)量的過程中，在測(cè)NE555的5腳與1腳之間的導(dǎo)通性時(shí)，聽見萬用表發(fā)出了響聲，說明二者之間出現(xiàn)了短路。二者之間不應(yīng)當(dāng)是短路的，緣由可能就是它們之間的電容被擊穿了導(dǎo)倒短路，換了此電容后正常。在保證整個(gè)電路沒有短路，斷路現(xiàn)象后，再進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。首先，用示波器放在555定時(shí)器的3腳，看是否有一個(gè)頻率為1KHZ，4V的方波信號(hào)，調(diào)整變阻器RP1，當(dāng)電阻器達(dá)到410Ω時(shí)，波形最符合要求，正好跟理論計(jì)算值一樣，說明此部分電路正確。其次，是放大和整流濾波電路部分的調(diào)試。用示波器分便放在LM324運(yùn)放的1腳視察波形，發(fā)覺沒有放大郊果，說明運(yùn)放沒有正常工作，但是檢查4腳電壓輸入是正確的5V，在解除了是LM324完好的狀況下，這個(gè)問題始終得不到解決，筆者最終考慮是還是電源的問題，于是，將LM324的電源沒有運(yùn)用電路板上的5V，而是單獨(dú)接出訪用的5V和地。這下，運(yùn)放能夠正常工作了。調(diào)整電阻器RP2，使的運(yùn)放的放大倍數(shù)也許在1.2倍左右即可。整流濾波電路只要檢查一下二極管是否完好，電容是否被擊穿等就行。最終是A/D轉(zhuǎn)換電路，用示波器放在A/D的輸入腳2端，用嘴吹濕度傳感器，電壓幅度會(huì)立刻抬高，抬高后再漸漸下降，最終穩(wěn)定在一個(gè)值，這說明，A/D的模擬信號(hào)輸入是正確的。輸出則要協(xié)作軟件程序調(diào)試。5.5系統(tǒng)軟件調(diào)試可以通過WAVE6000軟件編譯圖看軟件編寫是否正確（圖5.1為WAVE6000界面）。假如編寫正確表明軟件編譯通過，然后由串口工具（圖5.2串口下載工具STC-ISP圖）下載到STC89C52單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試。圖5.1WAVE6000編譯軟件界面圖5.2串口下載工具STC-ISP圖將程序燒寫入限制芯片STC89C52，用數(shù)字萬用表測(cè)量電源接入狀況。打開電源，啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。發(fā)覺溫度可以顯示，但是反應(yīng)比較慢，這說明溫度可以采集進(jìn)來，硬件部分良好，可能是軟件編程的問題，檢查發(fā)覺是延時(shí)程序延遲太久，改過后，結(jié)果正常。6總結(jié)與展望本次專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)：基于STC89S52單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，已經(jīng)基本完成。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我駕馭了一些實(shí)踐性質(zhì)的設(shè)計(jì)的基本步驟：首先，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，并且要對(duì)市場(chǎng)上溫濕度限制器要有初步了解，還要知道前人做了哪些工作，本設(shè)計(jì)方案的可利用程度等等。其次，要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)做深化的方案論證、計(jì)算并且結(jié)合現(xiàn)有實(shí)際條件，確立自己的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而，就是對(duì)自己確立的方案進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，包括所用原器件選型，以及限制部分整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)。接著我們就進(jìn)入到軟件編程設(shè)計(jì)了，要畫出各部分的大體流程圖，弄清晰各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的功能，最終對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)。到此為止，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本上已經(jīng)完成了，最終就是要經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，確定我們的設(shè)計(jì)是否符合實(shí)際要求，具有可利用價(jià)值。在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上，利用當(dāng)前最新的傳感器技術(shù)和數(shù)字傳感器件?；趩纹瑱C(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集：數(shù)字傳感器將外界環(huán)境溫度和濕度的數(shù)據(jù)干脆送給單片機(jī)無需經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換和特地的數(shù)據(jù)采集部分。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：在24小時(shí)內(nèi)是實(shí)時(shí)地檢測(cè)出外界環(huán)境的溫度和濕度的數(shù)據(jù)。自動(dòng)顯示：有數(shù)碼管自動(dòng)地顯示。綜合以上的分析可知，基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)比起傳統(tǒng)的溫度計(jì)和濕度計(jì)有著特別明顯的優(yōu)勢(shì)。首先在測(cè)量精度方面比起傳統(tǒng)的溫度計(jì)和濕度計(jì)大大地提高了其測(cè)量精度。在測(cè)量準(zhǔn)度方面比起傳統(tǒng)的溫度計(jì)和濕度計(jì)有著抗干擾的實(shí)力。在顯示方面基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)的自動(dòng)顯示而傳統(tǒng)的溫度計(jì)和濕度計(jì)還必需從儀器上面用肉眼讀出。由于個(gè)人的實(shí)力有限，系統(tǒng)確定存在不完善的地方，還有值得改進(jìn)和優(yōu)化的地方。例如濕度傳感器CHR-01不能夠在比較惡劣的環(huán)境中運(yùn)用，而且精度只能夠達(dá)到±5%，這些方面都還有待提高和改進(jìn)這些方面的問題會(huì)在以后的學(xué)習(xí)和工作中逐步加強(qiáng)與完善。本系統(tǒng)采納的單片機(jī)限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫濕度的智能限制，單片機(jī)可完成室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、傳送預(yù)處理和限制任務(wù)。用單片機(jī)匯編語言編程，采納模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了牢靠性和可擴(kuò)展性。把單片機(jī)限制理論與技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)控中，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的限制要求。整個(gè)設(shè)計(jì)過程同時(shí)也是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，例如在查找資料方面，相識(shí)到：圖書資料、網(wǎng)絡(luò)資料和期刊等都很有價(jià)值，以后做設(shè)計(jì)的時(shí)候要留意查找完整的資料，不要只偏重一個(gè)方面。當(dāng)然整個(gè)設(shè)計(jì)過程學(xué)到的學(xué)問和閱歷遠(yuǎn)遠(yuǎn)比學(xué)會(huì)查找多方資料多得多，這些對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作將受益匪淺。但必需相識(shí)到的是，在設(shè)計(jì)中也存在著不足之處，例如單片機(jī)限制系統(tǒng)在牢靠性方面相對(duì)于可編程限制器（PLC）限制系統(tǒng)略為欠缺，并且自己深化實(shí)踐不夠，所做的系統(tǒng)也不是很完善。但是我想通過以后的學(xué)習(xí)和努力確定會(huì)有所提高，能夠做出更好的設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅適用于室內(nèi)濕度環(huán)境的限制，對(duì)軟件進(jìn)行確定的擴(kuò)展后也可用于試驗(yàn)室、醫(yī)療室、貯存保鮮、組織培育等生物環(huán)境和糧庫等環(huán)境的限制，具有較強(qiáng)的通用性和適應(yīng)性。雖然到現(xiàn)在為止，有些東西我還是不懂和不理解，但我學(xué)會(huì)了面對(duì)問題，自己盡量解決，先分析，然后解決，一條道通不過然后嘗試著其它的方法，最終把問題克服掉。最重要的是熬煉了和同學(xué)的協(xié)作完成任務(wù)，提高了合作實(shí)力。我感覺這是這次設(shè)計(jì)過程中收獲最大的，這將是我將來的工作中用之不盡珍貴的閱歷。感謝那些幫助過我的同學(xué)，感謝他們?cè)谧约鹤霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的狀況下還幫我找資料并對(duì)我的設(shè)計(jì)提出珍貴的看法?？傮w來說，經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我受益良多，也得到了很多閱歷。我明白了只有自己真正接觸嘗試了，才知道自己的真實(shí)水平。也使我看清了自己的學(xué)問水平與各種綜合實(shí)力，找出了自己的不足和差距。我將明確自己在今后要奮斗的目標(biāo)與方向，勇往直前。參考文獻(xiàn)[1].彭為，莫科.單片機(jī)典型實(shí)例精講.北京：電子工業(yè)出版社,2006[2].吳金戌，沈慶陽等.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.北京：清華高校出版社，2002[3].王福瑞等.單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全.北京：北京航空航天高校出，2002[4].王為青.51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)案例精選.北京：人民郵電出版社，2007[5].吳國經(jīng).單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).北京：中國電力出版社，2004[6].尹建華、張惠群．微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)．北京：高等教化出版社，2008[7].張先庭.單片機(jī)原理丶接口與C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京：國防工業(yè)出版社，2011-1[8].孫涵芳．MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京航空航天高校出版社．1996-4[9].陳黎娟.單片機(jī)技術(shù)實(shí)踐教程.南昌：南昌航空高校出版社,2009-3[10].夏繼強(qiáng).單片機(jī)試驗(yàn)與實(shí)踐教程.北京：北京航空航天高校出版社,2001[11].孫育才．MCS－51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].南京：東南高校出版社，2004[12].蔡菲娜.單片微型計(jì)算機(jī)原理和應(yīng)用[M].杭州：浙江高校出版社，2003[13].張琳娜，劉武發(fā)．傳感檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：中國計(jì)量出版社，1999[14].高曉蓉.傳感器技術(shù)[M].成都：西南交通高校出版社，2003[15].趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001[16].公孫茂，馬寶匍，孫晨．單片機(jī)入口接口實(shí)例集[M].北京：北京航空航天出版社，2002[17].周航慈.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京航空航天高校出版社[M]，1991.8[18].何立民．MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京航空航天高校出版社[M]，1990[19].李建民.單片機(jī)在溫度限制系統(tǒng)中的應(yīng)用.江漢高校學(xué)報(bào)[M],1996.6[20].ScottMacKenzie．THE8051MICROCONTROLLER[M]．USA：Prentice-Hall．Inc．2002[21].and.DesignandFabricationofAcousto-opticdevices,MarcelDekker.NewYork，1994致謝經(jīng)過近三個(gè)多月的努力，在劉清平老師的悉心指導(dǎo)下我順當(dāng)?shù)耐瓿闪水厴I(yè)設(shè)計(jì)。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺。做畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)我所學(xué)學(xué)問的一次檢驗(yàn)，更是對(duì)我實(shí)力的一個(gè)挑戰(zhàn)。從接觸到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的那一刻起，我就起先細(xì)致細(xì)致的查找相關(guān)資料和文獻(xiàn)，我始終都在盡自己最大的努力去完成它。完成畢業(yè)設(shè)計(jì)后，我發(fā)覺自己不僅拓寬了專業(yè)理論學(xué)問，而且其它專業(yè)外的學(xué)問也豐富了不少，實(shí)際動(dòng)手實(shí)力更是提高了很多。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，劉清平老師不僅給我提了很多指導(dǎo)性的看法，還傾注了大量的心血。她兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)看法和寬以待人、細(xì)致負(fù)責(zé)的優(yōu)秀品質(zhì)給我留下了特別深刻的印象。沒有劉清平老師方向性的指導(dǎo)和幫助，我是不行能按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的。感謝劉清平老師在百忙之中賜予我的細(xì)心指導(dǎo)和幫助。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，劉清平幫助我解決了很多新的疑點(diǎn)和難點(diǎn)，使我順當(dāng)?shù)耐瓿闪水厴I(yè)設(shè)計(jì)。除此之外我還跟劉清平老師還學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骺捶ê涂茖W(xué)的學(xué)習(xí)方法，也學(xué)會(huì)了如何做人的道理，全部這些對(duì)我今后的成長成才都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。最終，我要以最真摯的感情來感謝指導(dǎo)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的導(dǎo)師，是您們用辛勤的勞動(dòng)、無私的奉獻(xiàn)和淵博的學(xué)問換來了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)感謝各位同學(xué)對(duì)我的幫助，只有我們不斷的努力學(xué)習(xí)，明天才會(huì)更加美妙，因?yàn)闄C(jī)會(huì)恒久屬于那些有打算的人。附錄A系統(tǒng)原理圖附錄B源程序清單#include<reg51.h>//頭文件#include<intrins.h>//7279#defineCMD_RESET0xa4//復(fù)位#defineCMD_TEST0xBF//測(cè)試#defineDECODE00x80//方式0譯碼下載#defineDECODE10xC8//方式1譯碼下載(常用)#defineCMD_READ0x15//讀取鍵盤#defineUNDECODE0x90//下載數(shù)據(jù)不譯碼#defineRTL_CYCLE0xa3//循環(huán)左移#defineRTR_CYCLE0xa2//循環(huán)右移#defineRTL_UNCYL0xa1//左移#defineRTR_UNCYL0xa0//右移#defineACTCTL0x98//數(shù)碼管消隱#defineSEGON0xe0//段點(diǎn)亮#defineSEGOFF0xc0//段關(guān)閉#defineBLINKCTL0x88//閃耀//蜂鳴器sbitFMQ=P1^7;//hd7279sbitcs=P1^0;sbitclk=P1^1;sbitdat=P1^2;sbitkey=P1^3;//ds18b20sbitDQ=P1^5;sbitDQ1=P1^6;//TLC0831sbitT0831_CLK=P3^5;//7pinsbitT0831_CS=P3^6;//1pinsbitT0831_DO=P3^7;//6pin//變量聲明unsignedchardigit[5];unsignedcharkey_number,j,k;unsignedinttmr;unsignedlongwait_cnter;unsignedintset_value=0x1E;unsignedintTEMP;//ds18b20.rarunsignedchardataLSB;unsignedchardataMSB;unsignedintSIGN;//ds18b20.rarunsignedchardataLED[7]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};unsignedcharcodeDecimalTab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};//函數(shù)聲明voidlong_delay(void);//長延時(shí)voidshort_delay(void);//短延時(shí)voiddelay_50ms(unsignedint);//延時(shí)n個(gè)10msvoidwrite7279(unsignedchar,unsignedchar);//寫入到7279voidsend_byte(unsignedchar);//發(fā)送字節(jié)（包含吩咐或數(shù)據(jù)）unsignedcharread7279(unsignedchar);//讀取7279(鍵值)unsignedcharreceive_byte(void);//接收字節(jié)voidbaojing();voidbaojing_1();voidInit_18B20(void);voidWR_18B20(unsignedchar);unsignedcharRD_18B20(void);voiddelay_15us(unsignedchar);voidConvertGetT(void);voiddelay(unsignedcharx);voidgetdata(void);voidShowTemp(void);voidShowRH(void);voidShowPanel(void);/***************主函數(shù)*******************/main(){unsignedcharflag;FMQ=0;delay_50ms(10);//上電延時(shí)send_byte(CMD_TEST);//測(cè)試7279好壞for(j=0;j<3;j++)//延時(shí)3秒{delay_50ms(10);}send_byte(CMD_RESET);//清除顯示Init_Uart();//串口初始化ShowPanel();//人機(jī)對(duì)話界面//McuComm_Client(); while(1) { if(!key) { key_number=read7279(CMD_READ); switch(key_number) { case0x04:flag=1;break; case0x05:flag=2;break; } } switch(flag){ case1:ShowTemp();break; case2:ShowRH();break; } }}/*******************************************函數(shù)：send_byte()功能描述：發(fā)送一字節(jié)的吩咐或者數(shù)據(jù)參數(shù)：out_byte返回值：無*******************************************/voidsend_byte(unsignedcharout_byte){unsignedchari;cs=0;//片選long_delay();for(i=0;i<8;i++){if(out_byte&0x80){dat=1;//輸入狀態(tài)(MCU->HD7279)}else{dat=0;//輸出狀態(tài)}clk=1;short_delay();clk=0;short_delay();out_byte=out_byte*2;//左移一位}dat=0;}/****************************************函數(shù)：receive_byte()功能描述：接收一字節(jié)數(shù)據(jù)(常用于按鍵)參數(shù)：無返回值：in_byte****************************************/unsignedcharreceive_byte(void){unsignedcharin_byte;unsignedchari;dat=1;//設(shè)為輸入狀態(tài)long_delay();for(i=0;i<8;i++){clk=1;short_delay();in_byte=in_byte*2;if(dat){in_byte=in_byte|0x01;}clk=0;short_delay();}dat=0;return(in_byte);//返回讀取的數(shù)據(jù)(常用于按鍵)}/****************************************函數(shù)：write7279()功能描述：MCU向7279寫指令(包括吩咐和數(shù)據(jù))參數(shù)：cmd，dta返回值：無關(guān)聯(lián)函數(shù)：send_byte()****************************************/voidwrite7279(unsignedcharcmd,unsignedchardta){send_byte(cmd);send_byte(dta);}/*****************************************函數(shù)：read7279()功能描述：MCU向7279發(fā)送吩咐，再接收從7279返回的數(shù)據(jù)(常用于按鍵)參數(shù)：cmd返回值：in_byte關(guān)聯(lián)函數(shù)：receive_byte()*****************************************/unsignedcharread7279(unsignedcharcmd){send_byte(cmd);return(receive_byte());}/*****************************************函數(shù)：long_delay()功能描述：長延時(shí)參數(shù)：無返回值：無*****************************************/voidlong_delay(void){unsignedchari;for(i=0;i<0x30;i++);}/*****************************************函數(shù)：short_delay()功能描述：短延時(shí)參數(shù)：無返回值：無*****************************************/voidshort_delay(void){unsignedchari;for(i=0;i<8;i++);}/****************************************函數(shù)：delay_50ms()功能描述：延時(shí)n*50ms參數(shù)：n返回值：無****************************************/voiddelay_50ms(unsignedintn){unsignedintj;for(;n>0;n--)for(j=6245;j>0;j--) ;}/***************************************函數(shù)：Init_18B20()功能描述：初始化,看DS18B20是否存在參數(shù)：無返回值：無***************************************/voidInit_18B20(void){ charpresence=1; while(presence) { while(presence) { DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;delay_15us(37); DQ=1;delay_15us(4); presence=DQ; }delay_15us(33); presence=~DQ; } DQ=1;}/***************************************函數(shù)：WR_18B20()功能描述：向1-wire總線上發(fā)送一字節(jié)吩咐參數(shù)：out_byte返回值：無***************************************/voidWR_18B20(unsignedcharout_byte){ unsignedchari; for(i=8;i>0;i--) { DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); DQ=out_byte&0x01;delay_15us(4); out_byte=out_byte/2; } DQ=1;d