溫濕度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題題 目 目 溫濕度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)溫濕度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院 院 信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱 專業(yè)名稱 電子信息工程電子信息工程 班級學(xué)號 班級學(xué)號 學(xué)生姓名 學(xué)生姓名 周赟周赟 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 劉清平劉清平 二二 O 一二一二 年年 六六 月月 2 溫濕度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)溫濕度系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 周赟 班級 指導(dǎo)老師 劉清平 摘要 摘要 隨著微電子技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 測試技術(shù)的發(fā)展 單片機(jī)通信和信息監(jiān)測 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 但是有線通信仍然是占據(jù)著當(dāng)今通信領(lǐng)域的半壁江山 其在各種信息監(jiān) 測和通信方面也占有著重要的作用 本文采用 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 配合 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系統(tǒng) 可以接 收所測環(huán)境的溫度和濕度信號 檢測人員可以通過數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí)監(jiān)控 環(huán)境的溫度和濕度情況 本系統(tǒng)包括系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì) 可靠性高 結(jié)構(gòu)簡單 實(shí)現(xiàn)了對溫濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié) 該系統(tǒng)的測溫范圍 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 采用 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 使用單片機(jī)的串口組成數(shù)據(jù)發(fā)射 接收模塊 經(jīng)過精心的設(shè)計(jì)和制作 整個(gè)系統(tǒng)完成了對溫度和濕度的采集 傳輸 接收 和顯示等功能 該系統(tǒng)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 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 指導(dǎo)老師簽名 3 The software design of Temperature and humidity system Student name Zhou Yun Class Supervisor Liu Qingping Abstract With microelectronic technology computer technology testing technology computer communication and information monitoring technology in daily life increasingly widespread use Although the infrared Bluetooth and other wireless communication technology has got great development but is still occupying the wired communication communication field in the half of the country all kinds of information monitoring and communication also plays an important role in In this paper using STC89C52 microcontroller to control the microprocessor the design of a can simultaneously monitor the temperature and humidity of the single chip microcomputer system The design is based on STC89C52 single chip computer as the core with the temperature sensor DS1820 and CHR 01 humidity sensor and related peripheral circuits of the detection system which receives the measurement of environmental temperature and humidity signals the testing personnel can through the digital tube display data real time monitor of environment temperature and humidity conditions The system includes the design of hardware and software high reliability simple structure realizes the automatic regulation of temperature and humidity The system of temperature measurement range 25 55 acquisition accuracy is 0 5 humidity range 20 80 acquisition accuracy is 5 With the temperature sensor DS18B20as the temperature acquisition module using CHR 01as a humidity sensor LM324 as operational amplifier TLC0831 as analog to digital converter composed of humidity acquisition module the use of HD7279A as a keyboard and display module the use of single chip serial port data transmitting receiving module Carefully design and production the whole system for temperature and humidity of the collection transmission reception and display functions the system has the 4 advantages of simple structure low cost data transmission circuit for long distance high transmission precision strong anti interference Keyword Temperature sensor Humidity sensor STC89C52 single chip microcomputer Signature of Supervisor 5 目目 錄錄 1 緒 論 5 1 1 課題研究背景及意義 5 1 2 國內(nèi)外研究概括及發(fā)展趨勢 5 1 3 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 6 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 7 2 1 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 8 2 2 系統(tǒng)組成框圖 8 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 9 3 1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 9 3 2 溫度采集電路的設(shè)計(jì) 12 3 3 濕度采集電路的設(shè)計(jì) 14 3 4 A D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 18 3 5 鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì) 20 3 6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 21 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 22 4 1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 22 4 2 中斷模塊 24 4 3 鍵盤顯示模塊 26 4 4 采樣轉(zhuǎn)換模塊 28 4 5 溫度采樣模塊 29 4 6 濕度采樣模塊 29 4 7 報(bào)警模塊 30 5 系統(tǒng)調(diào)試 31 5 1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試 31 5 2 鍵盤顯示電路的調(diào)試 32 5 3 溫度采集電路的調(diào)試 32 5 4 濕度采集電路的調(diào)試 32 5 5 系統(tǒng)軟件調(diào)試 33 6 總結(jié)與展望 35 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38 6 附 錄 A 系統(tǒng)原理圖 38 附 錄 B 源程序清單 39 1 緒 論 1 11 1 課題研究背景課題研究背景及意義及意義 濕度和溫度是測量領(lǐng)域內(nèi)十分重要的被測對象 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 氣象觀測等領(lǐng)域都需要對溫度和濕 度進(jìn)行測量和控制 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)的迅速發(fā)展 測量領(lǐng)域內(nèi)對溫度和濕度的檢測也取得了跨越式的發(fā)展 可以說對溫濕度的測量與控制水平直接影響到人類的所有活動(dòng) 現(xiàn)代人類對生活環(huán)境的要求越來越高 尤其是溫濕度的影響 溫度高了或 者低了都直接影響著這個(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)域中需要檢測的重要環(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 對溫度和濕度的測量都是隨處可見的 對溫度和濕度的測量與監(jiān)控也是十分有意義的 對濕度和溫度進(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)安全健康的發(fā)展 在工業(yè)領(lǐng)域 各種現(xiàn)代化的機(jī)器設(shè)備都需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)域最常使用也是使用最多的基礎(chǔ)設(shè)備 溫濕度的高低對電器 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 使用過程中散熱通風(fēng)的 問題 選擇合適的材料并且對電氣設(shè)備外表面進(jìn)行合理有效的封裝可以提高電 氣設(shè)備的使用壽命 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)造成的危害直接影響電器設(shè)備的絕 緣設(shè)施 危害機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和操作人員的人身安全 所以就要求對電氣設(shè)備 的溫濕度狀況進(jìn)行測量控制 溫濕度對植物 動(dòng)物的生長都有一定的影響 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)慢慢的消失 或者演變 成其他的一些物種 同樣濕度也對動(dòng)植物的生長有著不可小視的影響 所以對 一定的溫濕度我們必須測量 同時(shí)我們也必須要記錄大氣的溫濕度的變化 這 7 樣我們才更能對我們的生活的環(huán)境的變化有個(gè)直觀的了解 1 21 2 國內(nèi)外研究概括及發(fā)展趨勢國內(nèi)外研究概括及發(fā)展趨勢 國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速 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)上溫度控制大多采用智能調(diào)節(jié)器 國產(chǎn)調(diào)節(jié)器分辨率和精 度較低 溫度控制效果不是很理想 但價(jià)格便宜 國外調(diào)節(jié)器分辨率和精度較 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)異的溫度控制器及儀器儀表 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 大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制 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控制系統(tǒng)的控制 三是能夠適應(yīng)于 受控系統(tǒng)過程復(fù)雜 參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控制 四是溫度控制系統(tǒng)普遍 采用自適應(yīng)控制 自校正控制 模糊控制 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) 溫控器具有對控制對象控制參數(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 能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對象的變化情況 自動(dòng)調(diào)整 相關(guān)控制參數(shù) 以保證控制效果的最優(yōu)化 六是具有控制精度高 抗干擾力強(qiáng) 魯棒性好的特點(diǎn) 目前 國內(nèi)外溫度控制系統(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)復(fù)雜 功能簡單向集成化 智能化 多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展 為開發(fā)新一代溫濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件 也將溫度 濕度測量技術(shù)提高 到新的水平 國內(nèi)數(shù)字溫濕度儀測量溫濕度采用的主要方法有 溫 阻 法和 濕 阻 法 即采用電阻型的溫濕度傳感器 利用其阻值隨溫濕度的變化測定 空氣的溫度和相對濕度 受傳感器靈敏度的限制 這類溫濕度儀的精度不可能很 高 一般條件下還可以滿足需要 但是在環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)備等對精度要求頗高的場合 就難以滿足要求了 目前 國外對溫濕度傳感器技術(shù)的研究也有了較大的進(jìn)展 特別是用電阻 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研究成果 8 1 31 3 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 單片機(jī)是系統(tǒng)的控制核心 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) 顯然這種 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 通過對電流的測量可得到所需要的溫度值 濕度傳感 器是采用了 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 采集到的濕度信號再配以進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換送至單片機(jī) 實(shí)現(xiàn)濕 度的顯示與控制 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 本課題研究設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī) STC89C52 的溫濕度檢測和控制系統(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 該儀器 具有測量精度高 硬件電路簡單 并能很好的進(jìn)行顯示 可測試不同環(huán)境溫濕 度的特點(diǎn) 9 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 2 12 1 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容課題設(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)測系統(tǒng) 主要完成以下 功能 1 選擇 STC89C52 單片機(jī) 了解其基本特性和功能 使用 STC89C52 實(shí)現(xiàn)對 溫濕度的采集監(jiān)測 2 使用 DS18B20 溫度傳感器測量現(xiàn)場環(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 3 使用 CRH 01 阻抗型濕度傳感器對現(xiàn)場時(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 4 使用 STC89C52 單片機(jī)接收數(shù)據(jù)并處理 具有定點(diǎn)監(jiān)測方式 有數(shù)據(jù)和 狀態(tài)顯示功能 5 環(huán)境溫濕度超過一定范圍就報(bào)警 在完成以上功能時(shí) 要確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性 是系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定 的工作 2 22 2 系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)組成框圖 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對數(shù)字信號的高敏感和可控性 溫濕度傳感器可以產(chǎn) 生模擬信號 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 濕度檢 測 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 10 DS18B20 溫 度測量 CHR 01 濕 度測量 信號 調(diào)理 電路 鍵盤顯示 報(bào)警電路 輸出控制 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 按照本課 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 系統(tǒng)的研制 課題的主要內(nèi)容是以STC89C52為控制中心設(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) 11 3 13 1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)采用的是 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程 可檫除只讀存儲(chǔ)器 FPEROM Flash Programable and Erasable Read Only Memory 的低電壓 高性能 COMOS8 的微處理器 俗稱單片機(jī) 該器件采用 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 和控制總線 ALE RST PROG PSEN EA 6 大 部分 STC89C52 的引腳圖如下圖所示 12 圖 3 2 STC89C52 引腳圖 電源線 VCC 芯片的主電源 接 5V 電壓 VSS 電源地線 控制總線 ALE PROG 地址鎖存允許信號 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 所以在任何不使用外 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 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 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 在掉電情況下 VCC 降到操作允許限度以下 VPD 將為芯片 內(nèi)的 RAM 提供備用電源 EA VDD 訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號輸入端 當(dāng)為低電平時(shí) 單片機(jī)都 13 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 單片機(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第二功能 如表 3 1 所示 表 3 1 P3 口的第二功能 引腳第二功能標(biāo)記第二功能 P3 0RXD 串行輸入口 P3 1TXD 串行輸出口 P3 2 INT0 外部中斷 0 輸入 P3 3 INT1 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 23 2 溫度采集電路的設(shè)計(jì)溫度采集電路的設(shè)計(jì) 3 2 13 2 1 DS18B20DS18B20 的測溫原理的測溫原理 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)部使用了在板 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)場溫度測量 DS18B20 測溫原理如圖 3 3 所示 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度 14 影響很小 用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器 1 高溫度系數(shù)晶振隨溫 度變化其振蕩頻率明顯改變 所產(chǎn)生的信號作為計(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 所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值 計(jì)數(shù)器 1 對低溫度系數(shù) 晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(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 重新開始對低溫度系 數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(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)值即為所測溫度 圖 3 3 中的斜率 累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性 其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置 值 圖 3 3 DS18B20 的測溫原理圖 3 2 23 2 2 DS18B20DS18B20 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 15 圖 3 4 DS18B20 與單片機(jī)接口電路圖 如圖 3 4 采用外接電源供電方式 在外接電源供電方式下 DS18B20 從單 線信號線上吸取能量 在信號線 DQ 處于高電平期間把能量儲(chǔ)存在內(nèi)部電容里 在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能來繼續(xù)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 簡潔 僅用一根 I O 口實(shí)現(xiàn)測溫 要想使 DS18B20 進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換 I O 線必須保證在溫度轉(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 測溫情況下 不適宜于電池供電系統(tǒng)中工作 并且工作電源 VCC 必須保證在 5V 當(dāng)電源電壓下降時(shí) 寄生電源能夠汲取的能量也降低 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) 總線上必須有強(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)送接收口必須是三態(tài)的 主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(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 根據(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 命令或數(shù)據(jù) 子程序 讀數(shù)據(jù)子程序 所 有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始 3 33 3 濕度采集電路的設(shè)計(jì)濕度采集電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用 CHR 01 阻抗型高分子濕度傳感器 利用其阻抗的特性來分 壓 直接通過分壓法采集 將濕度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號 經(jīng)放大和 A D 轉(zhuǎn)化成 16 數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)處理 同時(shí)檢測當(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)前的相對濕度 RH 3 3 13 3 1 CRH 01CRH 01 濕度傳感器的特性參數(shù)濕度傳感器的特性參數(shù) 1 工作電壓 1V AC 50Hz 2 K Hz 2 檢測范圍 20 90 RH 3 檢測精度 5 4 工作溫度范圍 0 85 5 最高使用溫度 120 6 特征阻抗范圍 30 21 40 5 K 60 RH 25 7 響應(yīng)時(shí)間 12 s 0 100 8 濕度飄移 年 2 RH 9 濕滯 1 5 RH 表 3 2 0 60 濕度阻抗特性數(shù)據(jù)表 15 25 35 40 55 30 518 8352 8256 7241 3137 35 347 6261 814313780 33 40 277 2166 693 681 5350 45 172 892 860 352 733 38 50 96 360 641 4334 322 05 55 70 840 429 1224 2515 88 60 56 229 520 817 7112 17 65 43 321 115 6113 129 02 70 31 315 4411 5110 096 58 75 22 611 848 747 354 64 80 15 89 136 525 463 38 85 10 486 554 523 892 48 90 74 63 152 651 807 17 單位 K 圖 3 5 0 60 濕度阻抗特性特性圖 3 3 23 3 2 模擬信號產(chǎn)生電路模擬信號產(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 抗與空氣相對濕度成指數(shù)關(guān)系 直流阻抗 普通數(shù)字萬用表測量 幾乎為無窮 大 與傳統(tǒng)意義上的電阻有空氣中水分子參與膜感濕中的離子導(dǎo)電 由于水分 子為極性分子 在直流電存在的情況下 會(huì)電離 分解 從而影響導(dǎo)電與元件 的壽命 所以要求采用交流電路對傳感器進(jìn)行供電 555 定時(shí)器是一種多用途單片集成電路 利用它可以極方便地構(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)器使用靈活 方便 因而得到 18 廣泛應(yīng)用 本設(shè)計(jì)中濕敏電阻的工作電壓只能是交流電壓 采用 555 多諧振蕩 器正好可以滿足這個(gè)要求 濕敏電阻的阻抗變化能反映環(huán)境濕度的變化 使其 輸出的電壓也有對應(yīng)的變化繼而將數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)內(nèi)處理 圖 3 6 方波信號產(chǎn)生電路 如圖 3 6 所示 為模擬電壓信號產(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 考慮到濕敏電阻的工作頻率為 50Hz 2 K Hz 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 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 01 不必參 與參數(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 510 C1 1 F 可代入式 1 1 中進(jìn)行計(jì)算 得到滑動(dòng)變阻器 RA 等于 410 左右 硬件調(diào)試時(shí)只要讓 RA 調(diào)到 410 即可 產(chǎn)生的矩形方波信號經(jīng)過 C3 時(shí) 被濾除了直流分量進(jìn)入濕度傳感器 CHR 01 19 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)前的相對濕度 RH R4 采樣電阻的阻值通常建議在 30 200K 側(cè)重高濕測量 采樣電阻阻 值可降低到 20K 低濕阻值可提高到 200K 3 3 33 3 3 放大和整流濾波電路放大和整流濾波電路 產(chǎn)生的電壓信號由于比較小 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)放采用的是 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)節(jié) RP2 就可以達(dá)到想要的放大部數(shù) 經(jīng)放大的電壓信號 從 1 腳進(jìn)入整流濾波電路 利用兩個(gè)二極管的單向?qū)?通性 達(dá)到整流的目的 C6 C7 起到濾波的作用 3 43 4 A DA D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 3 4 13 4 1 A DA D 芯片的選擇芯片的選擇 20 A D 轉(zhuǎn)換是決定測量精度和穩(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)中使用的是TLC0831 TLC0831 是 8 位逐次逼近電壓型 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微分 比較后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 摸擬電壓的差分輸入方式有利于抑制共摸信號和減少 或消除轉(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 轉(zhuǎn)化時(shí)的分辨率更高 其主要特點(diǎn)如下 1 8 位分辨率 2 單信道差分輸入 3 5V 的電源提供 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 但其硬件電路相對較復(fù)雜一些 且占用 I O 多 TLC0831 為串口輸出 芯片的精度 速度都不錯(cuò) 能滿足這次設(shè)計(jì)的要求 而 且占用很少 I O 口 設(shè)計(jì)者從成本最小化和實(shí)用化的原則出發(fā) 選擇了 TLC0831 3 4 23 4 2 A DA D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 此次 A D 電路設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是反映電壓信號的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 其 電路原理圖如圖 3 8 所示 21 圖 3 8 A D 電路原理圖 其中 整流濾波后的模擬電壓信號經(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采用了串行 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 處理器在控制總線的同時(shí)產(chǎn)生CS WR 低電平信號 啟動(dòng)A D 轉(zhuǎn)換器工作 TLC0831經(jīng)延時(shí)后將輸入模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存于輸出鎖存器 并在等待轉(zhuǎn) 換結(jié)束后 通知微處理器來取數(shù)據(jù) 微處理器立即執(zhí)行輸入指令 以產(chǎn)生 CS RD 低電平信號到TLC0831 相應(yīng)引腳 將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中 3 53 5 鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì)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可缺少的一個(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)對話功能 本系統(tǒng)采用的是八段數(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)的需要以及管理顯示器的芯片 決定使用 HD7279A 來進(jìn)行管理 不僅 大大地節(jié)約了 STC89C52 的端口 而且還避免了對鍵盤進(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)省 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 鍵盤接口的全部功能 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 提供了兩種譯碼方式和消隱 閃爍 移位等多種控制功能 能管理多 達(dá) 64 鍵的鍵盤矩陣 采用串行接口 節(jié)約單片機(jī)的 I O 口線 特別適用于內(nèi) 嵌 ROM 的單片機(jī)不作總線擴(kuò)展 僅使用片上的 I O 接口的情況 這樣 既節(jié)省 了布線空間 又簡化了電路設(shè)計(jì) 使儀表的進(jìn)一步微型化成為可能 22 HD7279A 鍵盤 顯示接口電路圖如下圖所示 圖 3 9 HD7279A 鍵盤 顯示接口電路圖 3 63 6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(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 可以使用 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 NPN 5 6K 3 3K 5V P3 2 AT89S52 PB2130UP002A 23 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 24 4 14 1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)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)對應(yīng)不同的功能 開始采集溫度或者濕度數(shù)據(jù) 判斷溫濕度是 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 25 圖 4 2 主程序流程圖 4 24 2 中斷模塊中斷模塊 開始 判斷顯示溫度 濕度 判斷顯示通道 讀溫度 濕度值 顯示溫度 濕度值 判斷是否超出 設(shè)定范圍 報(bào)警 N Y 初始化 啟動(dòng)溫 濕度測量 27 定時(shí)器中斷入口 保護(hù)現(xiàn)場 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 控制子程序 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 恢復(fù)現(xiàn)場 加熱器停止加熱 中斷返回 圖4 3 中斷服務(wù)程序框圖 28 4 34 3 鍵盤顯示模塊鍵盤顯示模塊 微機(jī)所用的鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種 編碼鍵盤采用硬件線 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 非編碼鍵盤僅提供按鍵開關(guān)狀態(tài) 其它工作由軟件完成 HD7279A 的鍵盤則屬于編碼鍵盤 按照鍵盤與 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)立式鍵盤電路配置靈活 軟件結(jié)構(gòu)簡單 但每個(gè)按鍵必須占用 I O 口 有按鍵數(shù)量較多時(shí) I O 口線浪費(fèi)較大 且電路結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜 這種形式適 用于按鍵數(shù)量較少的場合 在按鍵數(shù)量較多時(shí) 采用矩陣式鍵盤 可以減少占 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)既采用的獨(dú)立式鍵盤 又采用了矩陣式鍵盤來完成上述功能 HD7279A 管理的八段數(shù)碼管有兩種方式的譯碼顯示 按方式 0 譯碼顯示的 指令碼為 80H 87H 按方式 1 譯碼顯示的指令碼為 C8H CFH 低四位的 0 7 或 8 F 表示選擇想要顯示的 LED 數(shù)碼管 R0 單元的值放需顯示的十位數(shù) R1 單元的值放需顯示的個(gè)位數(shù) 本系統(tǒng)中使用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 實(shí)際上 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 29 開始 掃描鍵盤 判斷是否有鍵按下 延時(shí) 20ms 判斷是否真有鍵按下 開始鍵 結(jié)束鍵 啟動(dòng)系統(tǒng)工作 N N Y Y N Y 圖4 4 鍵盤掃描程序流程圖 30 圖 4 5 7279 鍵盤顯示模塊部分流程圖 圖4 6 顯示鍵值的流程圖 4 44 4 采樣轉(zhuǎn)換模塊采樣轉(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原因 系統(tǒng)每次轉(zhuǎn)換前 TLC0831 的 IN0 IN7 送個(gè)任意數(shù) 表示開始轉(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 種方法觀察變化 得出相應(yīng)的結(jié)論 31 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 開始 返回 圖 4 7 采樣轉(zhuǎn)換流程圖 4 54 5 溫度采樣模塊溫度采樣模塊 溫度采樣使用的是DS18B20傳感器進(jìn)行溫度采集 所以首先應(yīng)該初始化傳感 器 一片DS18B20應(yīng)該匹配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) 最后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 開始 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 64 6 濕度采樣模塊濕度采樣模塊 本設(shè)計(jì)采用的是 CRH 01 型阻抗型濕度傳感器 濕度采集采用通過模擬電路 轉(zhuǎn)換后再通過 A D 法進(jìn)行采集 也是采用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 32 開始 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 74 7 報(bào)警模塊報(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)警是從聽覺上提醒 用戶 而報(bào)警燈則是從視覺上提醒用戶 報(bào)警模塊流程圖如下圖所示 報(bào)警 置位報(bào)警標(biāo)志 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 33 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)是排除硬件電路故障 糾正軟件設(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 15 1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試 最小系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心 必須保證它的正常工作 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 對于接在晶振旁邊的電容 電容大有利于晶振的穩(wěn)定 但不容易起振 電容小容易使晶振起振但穩(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 如果 EA 接 VSS 地 則內(nèi)部 的程序存儲(chǔ)器被忽略 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 端口必須得正常工作 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 仿真器編寫簡單的程序 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 34 測試外部中斷口和內(nèi)部定時(shí)器的工作情況 測試方法是 在 P 口正常工作的情 況下 可以通過改變外部中斷和定時(shí)中斷到來前后 P 口的電平來檢測外部中斷 和定時(shí)中斷的工作情況 5 25 2 鍵盤顯示電路的調(diào)試鍵盤顯示電路的調(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) 彈起說明是壞的要及時(shí)更換 對數(shù)碼管首先判斷數(shù)碼管的極性是共陰還是共陽 將萬用表打到測試是否導(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 否則將表筆對換再測 量有相應(yīng)的段位有顯示則是共陽的數(shù)碼管 之后便是對整個(gè)鍵盤顯示電路的導(dǎo) 通性進(jìn)行測量 以防止在焊接時(shí)出現(xiàn)慮焊的情況 經(jīng)測量 電路的導(dǎo)通性良好 沒有出現(xiàn)慮焊的情況 對電路檢測好之后 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 35 3 溫度采集電路的調(diào)試溫度采集電路的調(diào)試 由于 DS18B20 是集成的數(shù)字溫度傳感器 其硬件電路十分簡單 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 如果其它部分調(diào)試都完成 可先不接 DS18B20 直接在 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 45 4 濕度采集電路的調(diào)試濕度采集電路的調(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 對電路圖 對電路的焊接進(jìn)行檢查 避免出現(xiàn)錯(cuò)焊的情況 結(jié)果并未出現(xiàn)錯(cuò)焊 其次便是對電路的導(dǎo)通性進(jìn)行檢查 在測量的過程中 在測 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 35 之間不應(yīng)該是短路的 原因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 調(diào)節(jié)變阻器 RP1 當(dāng)電阻器達(dá)到 410 時(shí) 波形最符合要求 正好 跟理論計(jì)算值一致 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 腳觀察波形 發(fā)現(xiàn)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 在排除了是 LM324 完好的情況下 這個(gè)問題一直得不到 解決 筆者最后考慮是還是電源的問題 于是 將 LM324 的電源沒有使用電路 板上的 5V 而是單獨(dú)接出使用的 5V 和地 這下 運(yùn)放能夠正常工作了 調(diào)節(jié) 電阻器 RP2 使的運(yùn)放的放大倍數(shù)大概在 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 最后是 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)馬上抬高 抬高后再慢慢下降 最后穩(wěn)定在一個(gè)值 這說明 A D 的模擬信號輸入是正確的 輸出則要配合軟件程序調(diào)試 5 55 5 系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(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 如果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 36 圖 5 1 WAVE6000 編譯軟件界面 圖 5 2 串口下載工具 STC ISP 圖 將程序燒寫入控制芯片STC89C52 用數(shù)字萬用表測量電源接入情況 打開 電源 啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng) 發(fā)現(xiàn)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)現(xiàn)是延時(shí)程序延遲 太久 改過后 結(jié)果正常 37 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) 我掌握了一些實(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) 并且要對市場上溫濕度控制器要有初步了解 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 要對整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)做 深入的方案論證 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 以及控制部分整 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 弄清楚各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的功能 最后對整個(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 最后就是要經(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 基于 單片機(jī)的溫濕度檢測系統(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)直接送給單片機(jī)無需經(jīng)過 A D 轉(zhuǎn)換和專門的數(shù)據(jù)采集部分 實(shí)時(shí)監(jiān)測 在 24 小時(shí)內(nèi)是實(shí)時(shí)地檢測出外界環(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)的溫濕度檢測系統(tǒng)比起傳統(tǒng) 的溫度計(jì)和濕度計(jì)有著非常明顯的優(yōu)勢 首先在測量精度方面比起傳統(tǒng)的溫度 計(jì)和濕度計(jì)大大地提高了其測量精度 在測量準(zhǔn)度方面比起傳統(tǒng)的溫度計(jì)和濕 度計(jì)有著抗干擾的能力 在顯