基于單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

WiththerapiddevelopmentofChina'snationaleconobecomemoreandmoregetpeople'sattention,especintoday'ssociety;governmeofrelatedguidelinesandpolicies.Tocompletetandprotection,andforecastthefuturestateoftheenvironment,developmaccurate,safe,stableandreal-timeenvironmentalmonitoringsystemispartInthispaper,combinedwiththeactualsituationofthemonitoringsystembasedonmcu.ThecontrolsystembasedonSTCcollectenvironmentalinformation,andthroughthedigitaldisplcommunicationfunctionandalKeywords:temperatureandhumidity;lightintensitysensor;MCU;serial 2.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 22.3系統(tǒng)總體框圖 43.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1芯片介紹 53.1.1STC89C52單片機(jī) 5 5 3.1.4ISD1420語(yǔ)音芯片 83.3串口電路的設(shè)計(jì) 83.4熱釋電紅外感測(cè)電路的設(shè)計(jì) 93.5振蕩電路的設(shè)計(jì) 94.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.2子程序分析 4.2.1錄音子程序 4.2.2放音子程序 4.2.3定時(shí)器的子程序 5.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作與調(diào)試 參考文獻(xiàn) 附錄 2.2方案的論證與選擇2.2.1核心控制器的選擇低功耗、高性能的片內(nèi)含有8KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM-Flash5.中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)；6.可編程全雙工串行通道；7.空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。二、STC89C52引腳圖STC89C52有40個(gè)引腳，如圖1.2所示。123456789三、STC89C52各引腳說(shuō)明圖3-1為STC89C52的引腳圖，對(duì)其在本次設(shè)計(jì)中的主要使用的引腳說(shuō)明如下：VCC:電源電壓，STC89C52電源的正極輸入端，接+5V電壓使STC89C52單片機(jī)正常工作。是單片機(jī)的電源提供端口。PO:PO口(P0.0~P0.7)是8位漏極開(kāi)路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。P2:P2口(P2.0~P2.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/P3.2INTO外部中斷0輸入，低電平有效。P3.4TO計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端。P3.7RD外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，系統(tǒng)總體框圖本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如下圖2-1所示：器3.1芯片介紹參數(shù)條件分辨率111精度互換性量程范圍響應(yīng)時(shí)間遲滯典型值分辨率℃精度℃量程范圍℃響應(yīng)時(shí)間SDATA2Pin典型應(yīng)用電路圖3-2TSL2561是TAOS公司推出的第二代光強(qiáng)數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片，具有高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置等優(yōu)點(diǎn)。TSL2561具有直接I2C接口，用于將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示通道AD轉(zhuǎn)換器紅外線TSL2561是一個(gè)數(shù)字傳感器，輸出信號(hào)符合I2C總線標(biāo)準(zhǔn)。該總線支持以字節(jié)方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。字節(jié)方式發(fā)送數(shù)據(jù)格式如圖3-5所示：圖3-5發(fā)送格式字節(jié)方式接收數(shù)據(jù)格式如圖3-6所示：圖3-6接受格式其中，A為應(yīng)答信號(hào)，0表示響應(yīng)(ACK),1表示不響應(yīng)(NACK);為寫(xiě)信號(hào)(低電平有效);Rd為讀信號(hào)(高電平有效)。非陰影部分為控制器到傳感器；陰影部分為傳感器到控制器。I2C總線的SDA線和SCL線是雙向線路，當(dāng)總線空閑時(shí)，這兩條線都是高電平[5]。SDA線上的數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)線的高或低電平狀態(tài)只有在SCL線的時(shí)鐘信號(hào)是低電平時(shí)才能改變。I2C總線的起始和停止條件分別是：當(dāng)SCL線是高電平時(shí)，SDA線從高電平向低電平切換表示起始條件。由于I2C總線上的數(shù)據(jù)是以8位傳送的，為確保發(fā)送器發(fā)送的每個(gè)字節(jié)都被接收器收到，在第9個(gè)時(shí)鐘脈沖期間，數(shù)據(jù)線被釋放，由接收器反饋的一個(gè)確認(rèn)信號(hào)。確認(rèn)信號(hào)為低電平時(shí)，規(guī)定為有效確認(rèn)位(用ACK表示),表示接收器已經(jīng)成功地接收了該字節(jié)；確認(rèn)信號(hào)為高電平有成功。3.2時(shí)鐘電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 圖3-7時(shí)鐘和復(fù)位電路3.3串口電路的設(shè)計(jì)89866CAPACTORPOL圖3-8串口電路溫濕度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)3.5顯示電路的設(shè)計(jì)顯示器常用作單片機(jī)最簡(jiǎn)單的輸出設(shè)備，用以顯示單片機(jī)的運(yùn)行結(jié)果和運(yùn)行狀等。高低電平來(lái)選通數(shù)碼管的顯示位。顯示部分電路連接如圖3.10所示。的的g會(huì)二曾士o圖3-10振蕩電路圖62323ADDRADDR用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)。主要包括溫度、濕度采集程序，光強(qiáng)采集程序，數(shù)碼管顯示程序等通訊過(guò)程如圖4-1所示。主機(jī)發(fā)開(kāi)主機(jī)發(fā)開(kāi)延時(shí)等待信號(hào)線說(shuō)明：拉高延時(shí)準(zhǔn)備輸出主機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)傳送結(jié)束DHT響應(yīng)DHT信號(hào)數(shù)據(jù)0'數(shù)據(jù)'1單總線DHT11發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機(jī)的時(shí)候，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。具體格式如圖4-2和4-3所示。VCC------單總線主機(jī)信號(hào)圖4-2數(shù)字0信號(hào)VCC-----下一bit開(kāi)始1Bit開(kāi)始單總線50us主機(jī)信號(hào)DHT信號(hào)圖4-3數(shù)字1信號(hào)溫濕度讀取子函數(shù)如圖4-4所示。否中返回讀取成功是圖4-4溫濕度子函數(shù)流程圖信號(hào)符合I2C總線標(biāo)準(zhǔn)。該總線支持以字節(jié)方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。字節(jié)方式接收數(shù)據(jù)格式如圖4-6所示。99R9圖4-6接收格式光強(qiáng)的檢測(cè)子程序流程如圖4-7所示。Y結(jié)束4-7光強(qiáng)檢測(cè)子程序首先使用Protel99軟件畫(huà)好原理圖，根據(jù)原理圖準(zhǔn)確畫(huà)好PCB圖后通過(guò)熱轉(zhuǎn)印紙將其轉(zhuǎn)印到單面板上，檢查轉(zhuǎn)印的單面板上是否有斷線(如有用油墨筆畫(huà)回去)處理好后經(jīng)過(guò)腐蝕、打孔制成PCB板。然后將電元器件一一對(duì)應(yīng)焊接到上去，焊接過(guò)程要注意：焊接的時(shí)候要認(rèn)真仔細(xì)，以防止一些虛焊和短焊。在焊接電解電容的時(shí)候注意極性，焊一些芯片的時(shí)候不要先將芯片裝上去，以防止弄壞芯片。焊好后檢查有無(wú)虛焊、漏焊后，并用用萬(wàn)用表測(cè)試各導(dǎo)線是否導(dǎo)通。通電前，斷開(kāi)一根電源線，用萬(wàn)用表檢查電源端對(duì)地是否存在短路；檢查直流穩(wěn)壓電源對(duì)地是否短路。檢查確認(rèn)無(wú)誤后，可以接通電源進(jìn)行調(diào)試。提高系統(tǒng)可靠性與抗干擾能力主要可通過(guò)的措施有硬件和軟件兩方面，其中關(guān)鍵電源線及地線是40mil,而其他線路則都是30mil,而且要盡可能放在電路板的邊緣此外，在本設(shè)計(jì)中在單片機(jī)電路板的VCC入口處并聯(lián)一個(gè)10uf的電解電容以減感測(cè)的處理芯片BISS001的輸出口接至單片機(jī)的P11口。接通電源后，先將熱釋電本系統(tǒng)以AT89C51為核心芯片，用ISD1420作為語(yǔ)音芯片，以BISS0001作為以單片機(jī)為核心，采用ISD1420語(yǔ)音芯片報(bào)警、熱釋電紅外傳感器作檢測(cè)元件[4]李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)2版(修訂版)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001[9]CooperJ.Afast-resp[10]ChynowethAG.Dynamicmethodformea[11]NorkusV.Pyroelectricinfrareddetectorsbasedonlithiumtantalite:st轉(zhuǎn)眼間四年過(guò)去，大學(xué)的最后這些日子，卻一直讓我激動(dòng)而幸福著。回顧光陰四載，我真的很榮幸認(rèn)識(shí)了這么多的老師、聰慧而可愛(ài)的同學(xué)，親密而真誠(chéng)的朋友，你們讓我成長(zhǎng)，讓我進(jìn)步，充實(shí)和激勵(lì)著我的人生，我在此向你一一道謝：首先感謝我的指導(dǎo)老師老師對(duì)我學(xué)習(xí)生活和論文寫(xiě)作的指導(dǎo)。汪洋老師平時(shí)工作繁忙，但在我做畢業(yè)論文的每個(gè)階段，從查閱資料到確定選題，論文初稿的確定，中期檢查，后期的修改等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)，汪洋一次次地給我指出論文中的錯(cuò)誤和不足。除了敬佩汪洋老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和學(xué)術(shù)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。感謝我們的班主任，他教我們?nèi)绾握嬲\(chéng)做人、踏實(shí)做事；每一次的談話都如同春風(fēng)化雨，指引著我們沿著正確方向繼續(xù)前進(jìn)，每次在我們失敗的時(shí)候鼓勵(lì)我們。從你身上我體會(huì)到了嚴(yán)格律己，從容面對(duì)的自己。附件一實(shí)物附件二原理圖附件四原器件清單器件類別元件序號(hào)型號(hào)參數(shù)數(shù)量單片機(jī)芯片1熱釋電紅外處理芯片1語(yǔ)音芯片11熱釋電紅外傳感器J1發(fā)光二極管41晶振1電解電容111普通電容92316復(fù)位開(kāi)關(guān)2242323233熱轉(zhuǎn)印紙單面板128腳雙排插槽1116腳雙排插槽2話筒11附件五程序清單unsignedcharj,i,c,x,d,e;voiddelay10ms(unsignedintvoiddelay(unsignedinttip12=1;p14=1;p32=0;//一段式20秒錄放音//定時(shí)器0工作在方式1//設(shè)外部中斷1和定時(shí)中斷0優(yōu)先級(jí)為高//賦定時(shí)器初值//開(kāi)總中斷允許//T1電平觸發(fā)方式//開(kāi)外中斷1//開(kāi)外中斷0//開(kāi)TO中斷//是否是發(fā)音鍵按下//是，賦值P32為低p14=1;p12=1;p33=0;p14=1;j=0;{{//是否是發(fā)音鍵按下//是，賦值P32為低//定時(shí)器0中斷子程序//如果達(dá)到1秒//錄音個(gè)位計(jì)數(shù)清零//如果不是錄音個(gè)位計(jì)數(shù)加1//放音個(gè)位計(jì)數(shù)清零//如果