汽車環(huán)境智能應(yīng)答系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車環(huán)境智能應(yīng)答系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄摘要Abstract第1章前言…………..………….1第2章光線傳感器…………………..……….22.1光線傳感器簡(jiǎn)介…………………..……….22.2光線傳感器分類….………………..……….32.2.1環(huán)境光線傳感器…………………..……….32.2.2紅外光線傳感器…………………..……….32.2.3太陽光線傳感器…………………..….…….32.3光傳感器應(yīng)用…………………..….…….3溫濕度傳感器…………..…….…..83.1溫濕度傳感器…………………..…….….83.2溫濕度傳感器選擇的注意事項(xiàng)…..…….….83.3溫濕度與人民生活的關(guān)系…..….…….93.4行業(yè)需求…..….…….9第4章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)………………..…………….12第5章設(shè)計(jì)原理框架圖與程序..………….……145.1設(shè)計(jì)原理框架圖…………………..……….145.2程序框圖…………………..……….155.2.1光控程序框圖…………………..……….155.2.2溫控程序框圖…………………..……….165.2.3濕控程序框圖…………………..……….175.3程序清單…………………..……….185.3.1光傳感器控程序…………………..……….185.3.2溫濕度傳感器程序…………………..……….26第6章結(jié)束語……………….……..…………..27答謝詞………………..……….28參考文獻(xiàn)……………..…..……….29摘要本設(shè)計(jì)主要采用AT89C51單片機(jī)為核心，結(jié)合環(huán)境光傳感器、溫濕度傳感器。通過環(huán)境光傳感器和溫濕度傳感器，將環(huán)境光照強(qiáng)度和溫濕度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送給單片機(jī)處理，并通過單片機(jī)來控制汽車前照燈、儀表盤、空調(diào)的開關(guān)，以達(dá)到汽車感知環(huán)境變化并能智能控制的目的。文中生意的傳感器為AMIS-749802環(huán)境光傳感器，Schaevitz公司的HTF3226LF濕度傳感器，還有就是用于輸出顯示的LED發(fā)光二極管作為指示燈。關(guān)鍵字:單片機(jī)、光傳感器、濕度傳感器、LED發(fā)光二極管AbstractThedesignmainlyAT89C51microcontrollerasthecore,withambientlightsensors,temperatureandhumiditysensors.Byambientlightsensorsandtemperatureandhumiditysensor,theambientlightintensityandtemperatureandhumidityintoelectricalsignals,transmittedtothemicrocontrollerprocessing,andbythemicrocontrollertocontrolthecarheadlights,instrumentpanel,air-conditioningswitchtotheperceptionofenvironmentalchangeandcartointelligentcontrol.BusinesspaperfortheAMIS-749802sensorambientlightsensor,Schaevitz'sHTF3226LFhumiditysensor,thereistheLEDdisplayforoutputasalight-emittingdiodes.Keywords:single-chip,opticalsensors,humiditysensors,LEDlight-emittingdiodesPAGE28第1章前言隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路產(chǎn)生而出現(xiàn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，日益成熟的傳感器技術(shù)及應(yīng)用，給人類生活帶來了極大的方便。走入家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車，到處都可以見到的單片機(jī)和傳感器應(yīng)用使得上述設(shè)備更加智能化。如果說微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么也可以毫不夸張的說：“單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來了一次新的工業(yè)革命”。目前，單片機(jī)以其可靠性高和智能性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域中，并已經(jīng)進(jìn)入家庭，因此，單片機(jī)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用水平已經(jīng)逐步成為一個(gè)國家自動(dòng)化發(fā)展水平的標(biāo)志之一。雖然單片機(jī)是設(shè)備智能化的核心，但傳感器的重要性也不能小覷，沒有傳感器收集信號(hào)，單片機(jī)也發(fā)揮不了她的強(qiáng)大功能，所以說單片機(jī)和傳感器的結(jié)合應(yīng)用才是當(dāng)今設(shè)計(jì)的重中之重！本設(shè)計(jì)就是以單片機(jī)為核心，結(jié)合傳感器技術(shù)，然后應(yīng)用到汽車中。本設(shè)計(jì)的目的是讓汽車自動(dòng)感知環(huán)境光照度，溫濕度并做出反應(yīng)。本設(shè)計(jì)內(nèi)容：汽車進(jìn)隧道時(shí)會(huì)自動(dòng)打開前照燈和儀表盤燈，汽車內(nèi)部溫濕度不適合人體時(shí)自動(dòng)打開空調(diào)。下文為汽車環(huán)境智能應(yīng)答系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。第2章光線傳感器2.1光傳感器簡(jiǎn)介現(xiàn)代電測(cè)技術(shù)日趨成熟，特別是傳感器問世以來，由于其具有精度高、便于微機(jī)相連實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)處理等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣量和非電氣量的測(cè)量中。隨著近年來在半導(dǎo)體模擬傳感器和封裝上的進(jìn)步，現(xiàn)在的最終用戶在光傳感器上有了更廣的選擇余地。今天，設(shè)計(jì)者在消費(fèi)類產(chǎn)品、汽車、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中使用了比以往更多的光傳感器。這主要有幾個(gè)原因，包括改進(jìn)的光響應(yīng)、小占位、低功耗、高集成度和易用。通常根據(jù)設(shè)計(jì)者和應(yīng)用所需要的功能性、性能和環(huán)境功能性進(jìn)行具體的選型。有幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)因素可以幫助用戶和設(shè)計(jì)者決定如何選擇一款環(huán)境光傳感器。首先，傳感器的輸出必須和光強(qiáng)成線性關(guān)系，光譜波長敏感度應(yīng)該非常接近人眼。另外，器件的輸出應(yīng)該直接和照射在集成的光敏二極管上的光強(qiáng)成正比，540nm的峰值響應(yīng)接近人眼的峰值敏感度。大多數(shù)光傳感器都能夠感測(cè)到380nm～770nm的環(huán)境光。光源不同的光源具有不同的光譜特性，使用者在做產(chǎn)品選型時(shí)，需要了解這些特性。例如，日光的光譜響應(yīng)非常寬，大約有50%的光譜落在紅外區(qū)間?；跓艚z的光源，如白熾燈和鹵素?zé)?，也有很高的紅外輻射。舉例來說，把光譜響應(yīng)作為選擇合適的光傳感器的準(zhǔn)則。普通的PIN光敏二極管(無論是無源的或有源的)本身就有很寬的光譜響應(yīng)區(qū)間，從紫外(UV)一直到紅外(IR)。如果目的是設(shè)計(jì)一個(gè)只檢測(cè)可見光的環(huán)境光傳感器，這些器件就不適用了，更何況紅外和紫外器件了。因此，一個(gè)只“看見”可見光(380nm～770nm)，并能減小多余的紅外和紫外信號(hào)的光傳感器是最佳選擇。值得注意的是，在寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，測(cè)量曲線與理想讀數(shù)線(虛線)之間的誤差很小。如果我們想使用對(duì)紅外線特別敏感的傳感器，測(cè)量曲線與理想讀數(shù)線有更大的偏離誤差。要點(diǎn)在于：即便不是全部，至少大多數(shù)應(yīng)用都對(duì)光傳感器有所要求，即準(zhǔn)確測(cè)量人眼能夠看見的可見光，減弱帶有大量紅外和紫外成分的光線?，F(xiàn)在有很多種不同類型的環(huán)境光傳感器能夠提供這些好處，包括模擬和數(shù)字輸出的傳感器、超低功耗版本、非線性版本，以及下一代低功耗、超低亮度的版本。目前最好的數(shù)字產(chǎn)品的光敏感度可以低至0.015Lux以下，動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)64,000Lux，所需的工作電流小于65mA。這些產(chǎn)品還具有理想的光譜響應(yīng)和低誤差光輸出變化，并利用數(shù)學(xué)算法簡(jiǎn)化使用。市場(chǎng)上還出現(xiàn)了一些新型數(shù)字光傳感器，從目前看，數(shù)字光傳感器是解決性能和靈活性問題的好辦法，尤其是在汽車應(yīng)用當(dāng)中，因?yàn)樵谄囍惺褂玫腎2C數(shù)字輸出信號(hào)提供了更低的噪聲，能夠在同一條總線上將數(shù)個(gè)傳感器組網(wǎng)，很好地控制傳感器的特性，還具有良好的總體性能。2.2光傳感器分類2.2.1環(huán)境光傳感器可以感知周圍光線情況，并告知處理芯片自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示器背光亮度，降低產(chǎn)品的功耗。例如，在手機(jī)、筆記本等移動(dòng)應(yīng)用中，顯示器消耗的電量高達(dá)電池總電量的30%，采用環(huán)境光傳感器可以最大限度地延長電池的工作時(shí)間。另一方面，環(huán)境光傳感器有助于顯示器提供柔和的畫面。當(dāng)環(huán)境亮度較高時(shí)，使用環(huán)境光傳感器的液晶顯示器會(huì)自動(dòng)調(diào)成高亮度。當(dāng)外界環(huán)境較暗時(shí)，顯示器就會(huì)調(diào)成低亮度。環(huán)境光傳感器需要在在芯片上貼一個(gè)紅外截止膜，甚至直接在硅片上鍍制圖形化的紅外截止膜。2.2.2該紅外光傳感器使用充電的熱電堆與溴碘化鉈（KRS-5）窗口來感應(yīng)580到40000nm的波長。該傳感器使得學(xué)生可以自己測(cè)量一系列現(xiàn)象，包括自己手掌的紅外輻射。2.2.3太陽光傳感器太陽傳感器.他可識(shí)別水平，垂直各360度。太陽所在的位置，識(shí)別，陰天，多云天，半陰天，晴天及晚上白天。跟蹤方位識(shí)別。2.識(shí)別電路處理和侍服驅(qū)動(dòng)。采用數(shù)字芯片完成以上各信息的處理?？墒谭鞣N普通電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)。整機(jī)功耗電流3MA芯片工作電壓5V。國際先進(jìn)的太陽跟蹤設(shè)備，采用的是電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的數(shù)據(jù)和設(shè)定。電路原理設(shè)備技術(shù)復(fù)雜。智能太陽跟蹤儀采用識(shí)別理論技術(shù)，電路簡(jiǎn)單元件少，沒有經(jīng)緯度和數(shù)據(jù)信息的理論。一年四季太陽x運(yùn)行的路線不用考慮。太陽從哪個(gè)方向升起，到哪個(gè)方向落下，它都會(huì)準(zhǔn)確無誤的識(shí)別太陽升起和落下的位置。如果把他安放在行走的車或船上，不論向何方行駛，跟蹤儀都能正對(duì)太陽。2.3光傳感器的應(yīng)用首先是PC機(jī)、電話、PDA和新型汽車下面是光傳感器在在不同的市場(chǎng)和應(yīng)用當(dāng)中的基本情況。從智能手機(jī)、PDA、筆記本電腦、便攜式音樂播放器到類似的其他產(chǎn)品，光傳感器在便攜式消費(fèi)類市場(chǎng)上所處可見。光傳感器還被廣泛用在消費(fèi)類電視機(jī)市場(chǎng)（TFT-LCD、等離子、背投和CRT電視），以及醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中?，F(xiàn)在，制造商正在開發(fā)針對(duì)汽車市場(chǎng)的新一代系統(tǒng)，并已經(jīng)投入使用。圍繞汽車工作環(huán)境光傳感器的主要應(yīng)用如下：信息娛樂/導(dǎo)航/DVD系統(tǒng)的背光控制控制，以便在各種環(huán)境光條件下顯示理想的亮度后座娛樂顯示屏的背光控制儀表盤組合儀表的背光（速度計(jì)，轉(zhuǎn)速表等）自動(dòng)后視鏡調(diào)光(通常需要兩個(gè)傳感器，一個(gè)朝前，一個(gè)朝后)自動(dòng)頭燈和雨量檢測(cè)(特定應(yīng)用，根據(jù)需求而變)后視攝像機(jī)控制(特定應(yīng)用，根據(jù)用戶需求而變)由于汽車需要在各種環(huán)境光條件下均具有完美的背光照明，因此憑借類似人眼的感測(cè)功能，光傳感器已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)更舒適顯示質(zhì)量的最有效解決方案之一，能夠滿足汽車的安全性和舒適性標(biāo)準(zhǔn)。例如在白天，用戶需要將亮度加到最大，達(dá)到最好的可視效果。但是這種亮度在晚間就顯得太亮了，因此一個(gè)具有有效的光譜響應(yīng)(良好的紅外減弱)、動(dòng)態(tài)范圍和整體輸出信號(hào)調(diào)理的光傳感器很容易適應(yīng)這種應(yīng)用。用戶可以設(shè)定幾個(gè)閾值，如低、中或亮光，或是讓傳感器動(dòng)態(tài)地改變背光的亮度。在汽車后視鏡調(diào)光中也采用了同樣的控制方法。當(dāng)周圍環(huán)境變暗或在后視鏡中出現(xiàn)亮光時(shí)，采用智能調(diào)光管理是再合適不過了。感測(cè)環(huán)境光并不是一個(gè)新想法，但與光敏二極管不同的是，用傳感器感測(cè)環(huán)境光的同時(shí)，能夠減弱多余的紅外光和紫外光，而且是在一個(gè)非常小尺寸的封裝內(nèi)提供這些功能，同時(shí)支持汽車標(biāo)準(zhǔn)AEC(Q-100)的嚴(yán)格要求，確保器件在-40℃～+105℃溫度范圍可靠工作，并滿足其他標(biāo)準(zhǔn)的要求。要滿足AEC(Q-100)Grade2對(duì)溫度的要求，還有一些光學(xué)方面的難題要解決。任何光傳感器、LED發(fā)射器或接收器，在連續(xù)高溫下(>85℃)，都會(huì)碰到封裝變色的問題(即變得不透明或發(fā)黃)。這個(gè)問題在標(biāo)準(zhǔn)IC封裝的系統(tǒng)中并不常見，因此如果采用+125℃的擴(kuò)展溫度黑色模具化合物來使系統(tǒng)更穩(wěn)定。到目前為止，所有涉及的環(huán)境光傳感器應(yīng)用都是在汽車駕駛倉內(nèi)，還沒有涉及在引擎?zhèn)}或車外環(huán)境中的應(yīng)用。即便有這樣的應(yīng)用，光學(xué)封裝也不是針對(duì)這樣嚴(yán)酷的環(huán)境(+125℃或+150℃)而設(shè)計(jì)的，因此在目前的光學(xué)封裝技術(shù)下，這些光傳感器很可能無法經(jīng)受這樣的環(huán)境。在選擇器件時(shí)，要根據(jù)設(shè)計(jì)者需要什么樣的功能、性能和環(huán)境功能而定。使用數(shù)字輸出的光傳感器，設(shè)定過程就會(huì)變得相當(dāng)簡(jiǎn)單明了。數(shù)字輸出光傳感器的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)包括高耐噪聲能力、可通過I2C總線存取數(shù)據(jù)、可對(duì)傳感器編程，還有其他諸多特性，使這些多功能產(chǎn)品成為很多工程師的選擇。為了進(jìn)行環(huán)境光感測(cè)，傳感器內(nèi)部的ADC采用電荷平衡A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。ADC的標(biāo)稱轉(zhuǎn)換時(shí)間是90ms，用戶可以根據(jù)振蕩器的頻率和ADC的分辨率，在11μs～90ms區(qū)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。ADC能夠抑制由人工光源產(chǎn)生的50Hz和60Hz閃爍噪聲。照度范圍選擇功能使用戶可以對(duì)照度范圍進(jìn)行編程，以優(yōu)化每勒克斯的計(jì)數(shù)值。由于目前還沒有車外環(huán)境光感測(cè)的應(yīng)用，所以此次設(shè)計(jì)思路的出發(fā)點(diǎn)正當(dāng)逢時(shí)。本設(shè)計(jì)選用的環(huán)境光傳感器是采用對(duì)弱光也有較高靈敏度的AMIS-749802傳感器-如圖2.1，2.2；AMISemiconductor(AMIS)為電子顯示器和汽車應(yīng)用推出了其環(huán)境光線傳感器——AMIS74980x。傳感器模擬人眼，提供均衡于環(huán)境光線的輸出，可使顯示控制器調(diào)節(jié)亮度和對(duì)比度。這不僅能幫助減緩高亮度和反光帶來的眼睛疲勞，還能控制能量消耗，最大程度地減少移動(dòng)設(shè)備上的電池充電或更換次數(shù)。封裝成如圖2.3后，具有測(cè)量范圍寬、線性度好、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、防水性能好、結(jié)構(gòu)美觀、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，適用于各種場(chǎng)所,尤其適用于農(nóng)業(yè)大棚、城市照明等場(chǎng)所。根據(jù)不同的測(cè)量場(chǎng)所，配合不同的量程，線性度好。使用標(biāo)準(zhǔn)1個(gè)單位的照度大約為1個(gè)燭光在1米距離的光亮度。夏日晴天強(qiáng)光下照度為10萬Lux（3～30萬Lux）；陰天光照度為1萬Lux；日出、日落光照強(qiáng)度為300～400Lux；室內(nèi)日光燈照度為30～50Lux；夜里0.3～0.03Lux（明亮月光下）；0.003～0.0007Lux（陰暗的夜晚）以上參數(shù)僅供參考技術(shù)參數(shù):供電電壓：12VDC～30VDC波長測(cè)量范圍：380nm～730nm；準(zhǔn)確度：±7％重復(fù)測(cè)試：±5%；溫度特性：±0.5%/℃；測(cè)量范圍：0～200000Lux圖2.1AMIS-749802光傳感器實(shí)物圖圖2.2AMIS-749802光傳感器原理圖圖2.3加保護(hù)裝置后的模塊第3章溫濕度傳感器3.1溫濕度傳感器由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫濕度一體的傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置。市場(chǎng)上的溫濕度傳感器一般是測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量。溫濕度傳感器溫度：度量物體冷熱的物理量，是國際單位制中7個(gè)基本物理量之一。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，許多物理現(xiàn)象和化學(xué)過程都是在一定的溫度下進(jìn)行的，人們的生活也和他密切相關(guān)。濕度：濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。對(duì)濕度的表示方法有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值（重量或體積）等等。日常生活中最常用的表示濕度的物理量是空氣的相對(duì)濕度。用%RH表示。在物理量的導(dǎo)出上相對(duì)濕度與溫度有著密切的關(guān)系。一定體積的密閉氣體，其溫度越高相對(duì)濕度越低，溫度越低，其相對(duì)濕度越高。其中涉及到復(fù)雜的熱力工程學(xué)知識(shí)。有關(guān)濕度的一些定義：相對(duì)濕度：在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的適度為相對(duì)濕度，用RH%表示。總之，即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸汽壓）的百分比。絕對(duì)濕度：指單位容積的空氣里實(shí)際所含的水汽量，一般以克為單位。溫度對(duì)絕對(duì)濕度有著直接影響，一般情況下，溫度越高，水蒸氣發(fā)得越多，絕對(duì)濕度就越大；相反，絕對(duì)濕度就小。飽和濕度：在一定溫度下，單位容積，空氣中所能容納的水汽量的最大限度。如果超過這個(gè)限度，多余的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)，變成水滴，此時(shí)的空氣濕度變成為飽和濕度?？諝獾娘柡蜐穸炔皇枪潭ú蛔兊模S著溫度的變化而變化。溫度越高，單位容積空氣中能容納的水蒸氣就越多，飽和濕度就越大。露點(diǎn)：指含有一定量水蒸氣（絕對(duì)濕度）的空氣，當(dāng)溫度下降到一定程度時(shí)所含的水蒸氣就會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)（飽和濕度）并開始液化成水，這種現(xiàn)象叫做凝露。水蒸氣開始液化成水時(shí)的溫度叫做“露點(diǎn)溫度”簡(jiǎn)稱“露點(diǎn)”。如果溫度繼續(xù)下降到露點(diǎn)以下，空氣中超飽和的水蒸氣就會(huì)在物體表面上凝結(jié)成水滴。此外，風(fēng)與空氣中的溫濕度有密切關(guān)系，也是影響空氣溫濕度變化的重要因素之一。3.2溫濕度傳感器選擇的注意事項(xiàng)選擇測(cè)量范圍和測(cè)量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測(cè)量范圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測(cè)控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測(cè)量。②、選擇測(cè)量精度測(cè)量精度是濕度傳感器最重要的指標(biāo)，每提高—個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)濕度傳感器來說就是上一個(gè)臺(tái)階，甚至是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對(duì)濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對(duì)濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過高的測(cè)濕精度是不合適的。多數(shù)情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測(cè)空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對(duì)于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x表，即使在20—25℃下，要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測(cè)量的。③、考慮時(shí)漂和溫漂在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長，電子式濕度傳感器會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，電子式濕度傳感器漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。④、其它注意事項(xiàng)濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測(cè)空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測(cè)的房間太大，就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高，否則將影響測(cè)量精度?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無法工作。使用時(shí)應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí)，要注意信號(hào)的衰減問題。當(dāng)傳輸距離超過200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號(hào)的濕度傳感器。3.3溫濕度與人們生活的關(guān)系如：冬天溫度為18至25℃，濕度為30%至80%；夏天溫度為23至28℃，濕度為30%至60%。在此范圍內(nèi)感到舒適的人占95%以上。在裝有空調(diào)的室內(nèi)，室溫為19至24℃，濕度為40%至50%時(shí)，人會(huì)感到最舒適。如果考慮到溫、濕度對(duì)人思維活動(dòng)的影響，最適宜的室溫度應(yīng)是工作效率高。18℃，濕度應(yīng)是40%至60%，此時(shí)，人的精神狀態(tài)好，思維最敏捷。所以此次設(shè)計(jì)的程序中取人體最佳溫濕度范圍18℃-28℃、30%-60%。3.4行業(yè)需求食品行業(yè)：溫濕度對(duì)于食品儲(chǔ)存來說至關(guān)重要，溫濕度的變化會(huì)帶來食物變質(zhì)，引發(fā)食品安全問題溫濕度的監(jiān)控有利于相關(guān)人員進(jìn)行及時(shí)的控制。檔案管理：紙制品對(duì)于溫濕度極為敏感，不當(dāng)?shù)谋４鏁?huì)嚴(yán)重降低檔案保存年限利用環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，配上排風(fēng)機(jī)，除濕器，加熱器，即可保持穩(wěn)定的溫度，避免蟲害，潮濕等問題。溫室大棚：植物的生長對(duì)于溫濕度要求極為嚴(yán)格，不當(dāng)?shù)臏貪穸认拢参飼?huì)停止生長、甚至死亡利用L環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，配合氣體傳感器，光照傳感器等可組成一個(gè)數(shù)字化大棚溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，控制農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的相關(guān)參數(shù)，從而使大棚的效率達(dá)到極致。動(dòng)物養(yǎng)殖：各種動(dòng)物在不同的溫度下會(huì)表現(xiàn)出不同的生長狀態(tài)，高質(zhì)高產(chǎn)的目標(biāo)要依靠適宜的環(huán)境來保障。藥品儲(chǔ)存：根據(jù)國家相關(guān)要求，藥品保存必須按照相應(yīng)的溫濕度進(jìn)行控制。根據(jù)最新的GMP認(rèn)證，對(duì)于一般的藥品的溫度存儲(chǔ)范圍為0-30℃。煙草行業(yè)：煙草原料在發(fā)酵過程中需要控制好溫濕度，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境方便的情況下可利用無線溫濕度傳感器監(jiān)控溫濕度，在環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)，可利用數(shù)字量傳輸?shù)沫h(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)控制煙包的溫濕度，避免發(fā)生蟲害，如果操作不當(dāng)，則會(huì)造成原料的大量損失。本設(shè)計(jì)主要采用HTF3226LF濕度傳感器如圖3.1，3.2圖3.1溫濕度傳感器實(shí)物圖圖3.2溫濕度傳感器原理圖產(chǎn)品說明：HTF3226LF濕度傳感器所屬品牌：Schaevitz輸出：-量程：10～95%RH-30～80℃封裝：線路板工作溫度范圍：-30～80℃精確度：±1.5%（磁滯）供電電源：5Vac特點(diǎn)：安裝方便，高可靠性，長期穩(wěn)定性好，響應(yīng)快，類型：溫濕度傳感器電氣連接：PC板安裝式典型應(yīng)用：嬰兒箱、汽車電子、HVAC、氣象、醫(yī)療、家用電器第4章單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)由于大二學(xué)過單片機(jī)課，這里只做簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)，特別是本設(shè)計(jì)選用的AT89C51單片機(jī)的引腳功能。89C51引腳功能介紹：AT89C51單片機(jī)為40引腳雙列直插式封裝,其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖-1所示:各引腳功能簡(jiǎn)單介紹如下：●VCC：供電電壓●GND：接地●P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每個(gè)管腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高電阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部電位必須被拉高?！馪1口：P1口是一個(gè)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，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收?！馪2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時(shí)，P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng)P2口用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)?！馪3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)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。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口：P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT1(外部中斷1)P3.4T0(記時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(記時(shí)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)同時(shí)P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)?！馬ST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高平時(shí)間?！馎LE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)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?！馪SEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期PSEN兩次有效。但在訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)?！馝A/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，訪問外部ROM；注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)?！馲TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入?！馲TAL2：來自反向振蕩器的輸出。第5章設(shè)計(jì)原理框架圖與程序5.1設(shè)計(jì)原理框架圖AT89C51AT89C51單片機(jī)控制器車頭前照大燈車頭前照大燈車頂環(huán)境光傳感器車頂環(huán)境光傳感器車內(nèi)儀表盤燈車內(nèi)儀表盤燈車內(nèi)溫濕度傳感器車內(nèi)溫濕度傳感器車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)圖5.1設(shè)計(jì)原理框架圖5.2程序框圖5.2.1光控程序框圖開始開始輸入光信號(hào)g輸入光信號(hào)gg>40Lux?g>40Lux? 否 是g>100Lux?g>100Lux? 否開前照燈和儀表盤燈開前照燈和儀表盤燈 是關(guān)前照燈和儀表盤燈關(guān)前照燈和儀表盤燈 開關(guān)i=0?開關(guān)i=0? 否 是結(jié)束結(jié)束圖5.2光控程序框圖開始5.2.2、溫控程序框圖開始輸入光信號(hào)w輸入光信號(hào)ww>18w>18℃? 否 是w>28w>28℃? 否關(guān)空調(diào)關(guān)空調(diào) 是開空調(diào)開空調(diào) 開關(guān)i=0?開關(guān)i=0? 否 是結(jié)束結(jié)束圖5.3溫控程序框圖開始5.2.3、濕度控制程序框圖開始輸入光信號(hào)s輸入光信號(hào)s==s>30%?s>30%? 否 是s>60%?s>60%? 否關(guān)空調(diào)關(guān)空調(diào) 是開空調(diào)開空調(diào) 開關(guān)i=0?開關(guān)i=0? 否 是結(jié)束結(jié)束圖5.4濕度控制程序框圖5.3程序清單5.3.1//begindefinitionofslavedeviceaddress#defineMAX9635_WR_ADDR0x96#defineMAX9635_RD_ADDR0x97//begindefinitionofslaveregisteraddressesforMAX9635#defineINT_STATUS0x00#defineINT_ENABLE0x01#defineCONFIG_REG0x02#defineHIGH_BYTE0x03#defineLOW_BYTE0x04#defineTHRESH_HIGH0x05#defineTHRESH_LOW0x06#defineTHRESH_TIMER0x07//enddefinitionofslaveaddressesforMAX9635//definesomelookuptablesfortheupperandlowerthresholdsaswellasthe//brightness.Alltablesvaluesaretakenfromtextofapplicationnotes#defineNUM_REGI*5uint8upperThresholds[NUM_REGI*]={0x01,0x06,0x29,0x48,0xEF};uint8lowerThresholds[NUM_REGI*]={0x00,0x01,0x06,0x29,0x48};uint8backlightBrightness[NUM_REGI*]={0x40,0x73,0xA6,0xD9,0xFF};/**Function:SetPWMDutyCycleArguments:uint8dc-desireddutycycleReturns:noneDescription:setsthedutycycleofa8-bitPWM,assumingthatinthisarchitecture,0x00=0%dutycycle0x7F=50%and0xFF=100%**/externvoidSetPWMDutyCycle(uint8dc);externvoidSetupMicro(void);externvoidIdle(void);/**Function:I2C_WriteByteArguments:uint8slaveAddr-addressoftheslavedeviceuint8regAddr-destinationregisterinslavedeviceuint8data-datatowritetotheregisterReturns:ACKbitDescription:performsnecessaryfunctionstosendonebyteofdatatoaspecifiedregisterinaspecificdeviceontheI2Cbus**/externuint8I2C_WriteByte(uint8slaveAddr,uint8regAddr,uint8data);/**Function:I2C_ReadByteArguments:uint8slaveAddr-addressoftheslavedeviceuint8regAddr-destinationregisterinslavedeviceuint8*data-pointerdatatoreadfromtheregisterReturns:ACKbitDescription:performsnecessaryfunctionstogetonebyteofdatafromaspecifiedregisterinaspecificdeviceontheI2Cbus**/externuint8I2C_ReadByte(uint8slaveAddr,uint8regAddr,uint8*data);/**Function:findNewThresholdsAndBrightnessArguments:uint8luxCounts-lightcountsHighByteuint8*highThresh-pointertomemorystoringupperthresholdbyteuint8*lowThresh-pointertomemorystoringlowerthresholdbyteReturns:noneDescription:Basedonwhattheluxreadingwas(incounts),thisroutinedeterminesthecurrentoperatingilluminationzone.Thezonesaredefinedbyupperandlowerboundsinalookuptable.Afterknowingtheoperatingzone,thisfunctionmaysetnewinterruptthresholdsandabacklightbrightness.Sincetheinterruptonlyfireswhentheluxreadingisoutsidethedefinedregion,thesethresholdandbrightnesssettingsarenotoverwrittenwiththesamedatarepeatedly.**/voidfindNewThresholdsAndBrightness(uint8luxCounts,uint8*highThresh,uint8*lowThresh);voidmain(){uint8*highThresholdByte;//upperandlowerthresholdbytesuint8*lowThresholdByte;uint8*timerByte;uint8max9635Interrupt=0;//statusofMAX9635interruptregisteruint8luxCounts;//computedasshownbelowSetupMicro();//somesubroutinewhichinitializesthisCPU*highByte=0;*lowByte=0;*highThresholdByte=0xEF;//upperthresholdcounts//initially=PORsetting(maximumpossible=0xEF)*lowThresholdByte=0x00;//lowerthresholdcounts//initiallyPORsetting(minimumpossible=0x00)*timerByte=0x14;//initialtimerdelayforthresholds://0x14*100ms=2seconds//initializeMAX9635thresholdandtimerregistersI2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR,THRESH_HIGH,*highThresholdByte);I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR,THRESH_LOW,*lowThresholdByte);I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR,THRESH_TIMER,*timerByte);I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR,INT_ENABLE,0x01);//enablesensorinterruptswhile(1){//doothertasksuntilaninterruptfires//assumethatthisfunctionwaitsforthestatusofaGPIO-typepinto//changestateswhile(!GPIO_StatusChanged()){//someidlingsubroutine,shownwithpollingaportfor//simplicity-butalternateinterrupt-basedroutinesaremore//efficientIdle();}//loopuntilaninterruptoccurs//ok...aninterruptfired!wasitfromtheMAX9635?I2C_ReadByte(MAX9635_RD_ADDR,INT_STATUS,max9635Interrupt);/**Placecodetocheckotherdeviceshere,ifdesired**/if(max9635Interrupt){//getthecurrentluxreadingfromtheMAX9635I2C_ReadByte(MAX9635_RD_ADDR,HIGH_BYTE,luxCounts);findNewThresholdsAndBrightness(luxCounts,highThresholdByte,lowThresholdByte);//writetothethresholdandtimerregisterswithnewdataI2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR,THRESH_HIGH,*highThresholdByte);I2C_WriteByte(MAX9635_WR_ADDR,THRESH_LOW,*lowThresholdByte);max9635Interrupt=0;//interruptserviced,clearthebits}//onlyexecutesiftheMAX9635'sinterruptfired//perform.othertaskswhichareonlydoneafterchangeofaGPIOpin}//loopforever}//mainroutinevoidfindNewThresholdsAndBrightness(uint8luxCounts,uint8*highThresh,uint8*lowThresh){uint8i;for(i=0;i<NUM_REGI*;++i){if((luxCounts>=lowerThresholds[i])&&(luxCounts<=upperThresholds[i])){*highThresh=upperThresholds[i];*lowThresh=lowerThresholds[i];//PWMdutycyclesetsthebrightnessofthebacklightSetPWMDutyCycle(backlightBrightness[i]);return;//foundtheregion--nopointincontinuingtheloop}//foundtherightregion}//checkwheretheluxreadingliesintermsofthresholdregions}//findNewThresholdsAndBrightness5.3.2溫濕度傳感