畢業(yè)設(shè)計基于ADuC812單片機(jī)的溫濕度檢測儀設(shè)計1

1、河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于aduc812單片機(jī)的溫濕度檢測儀摘 要環(huán)境中的溫濕度指標(biāo)是兩個重要的物理參數(shù)，在許多領(lǐng)域?qū)貪穸葴y量要求高的場合，都需要精確測量溫濕度。針對這一情況，設(shè)計一種可靠、實用的檢測儀器顯得非常重要?；赼duc812單片機(jī)的濕度檢測儀可以實時、準(zhǔn)確的測量環(huán)境中的溫度和相對濕度，并能通過鍵盤輸入設(shè)置濕度上下限的值以及進(jìn)行語音報警，其附有的通信接口可方便地實現(xiàn)與計算機(jī)的實時通信。 在整個設(shè)計過程中，我們綜合參考了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的設(shè)計方法，結(jié)合用戶的實際需求，經(jīng)研究之后，硬件部分的設(shè)計采用了以帶有a/d轉(zhuǎn)換器的aduc812單片機(jī)為核心控制器件，以高靈敏度ad590電

2、流輸出型二端式集成溫度傳感器為溫度數(shù)據(jù)獲取元件和濕度傳感器ths11采集環(huán)境中的相對濕度，模擬輸入接口接入鍵盤實現(xiàn)人機(jī)交換功能，并用lcd作為顯示設(shè)備的硬件設(shè)計方案。此外，在通信方面使用rs-232串行數(shù)據(jù)接口與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。軟件部分則采用采用模塊化的方法將其分成幾個部分，然后逐模塊設(shè)計程序，用匯編語言來實現(xiàn)，最終使各部分結(jié)合起來協(xié)調(diào)工作。該溫濕度檢測儀的設(shè)計，能夠完成的溫濕度檢測，實現(xiàn)主要的溫濕度檢測功能。關(guān)鍵詞：aduc812單片機(jī),傳感器，lcd，溫濕度measuring instrument for humidity baseed on aduc812 microcontroll

3、erabstractthe temperature and relative humidity of environmental condition are two important physical parameters, in industry department as well as the laboratory and so on the petrification, metallurgy, electric power, drugs manufacture, cement requests the high situation to the temperature and rel

4、ative humidity survey, it appears very important to develop a reliable and practical instrument that can examine the relative humidity of environment.based on the aduc812 microcontroller humidity instrument be able to accurate examine environment temperature and the relative humidity on real-time, a

5、nd user can set the humidity examinants range, so it will give a when the real humidity beyond the limiting. it attaches the correspondence connection may conveniently the realization and the computer real-time communication. in the whole design process, we have synthesized referred to the domestic

6、and foreign similar products design method, the union users demand, as well as high xingjian compared to and so on target, after research, used take included a/d the switch the aduc812 microcontroller as the core control component, take the high sensitivity warm sensor ad590 as the data gain part an

7、d take the humidity sensor ths11 as the data gain part, and took the graphic display device with lcd the hardware design proposal. in addition, has used the rs-232 serial data connection in the serial communication aspect. but software partial uses modular the design method, causes various segments

8、the function even more to be clear about, the readability is stronger.the temperature and humidity detector circuit design , to complete a captial temperature and humidity testing , achieving basic functions of temperature and humidity testing . key words：aduc812 microcontroller , sensor, lcd, tempe

9、rature and humidity4目錄前言1第1章 溫濕度檢測儀總體技術(shù)方案21.1 溫濕度檢測儀的主要性能指標(biāo)及其工作原理21.1.1 性能指標(biāo)21.1.2 溫濕度檢測儀的工作原理21.2 溫濕度檢測儀的硬件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)方案31.3 溫濕度檢測儀應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案4第2章 溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)計62.1 溫濕度檢測儀aduc812單片機(jī)電路的設(shè)計62.2 溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)計72.2.1 溫度檢測電路82.2.2 濕度檢測電路82.2.3 其它模塊電路設(shè)計9第3章 溫濕度檢測儀的軟件設(shè)計133.1 主程序模塊設(shè)計133.2 溫濕度檢測模塊程序設(shè)計143.2.1 溫度檢測模

10、塊程序設(shè)計143.2.2 濕度檢測模塊程序設(shè)計153.3 鍵盤掃描和lcd顯示模塊程序設(shè)計203.3.1 鍵盤掃描203.3.2 lcd顯示部分程序設(shè)計23結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致謝31附錄32 前言日常生活中，檔案館、圖書館、精密儀器室、超凈車間對等對環(huán)境溫濕度都有嚴(yán)格的要求所以溫濕度集散控制技術(shù)是最常見的應(yīng)用技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步，檢測儀表也向著智能化、小型化、低功耗的方向發(fā)展。在這個發(fā)展過程中，單片機(jī)發(fā)揮了重要的作用，本文介紹的濕度檢測儀就是以單片機(jī)作為核心控制器設(shè)計的。它具有體積小、操作簡單、性能穩(wěn)定、測量精度高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于需要對溫濕度進(jìn)行測控的領(lǐng)域中。本設(shè)計首先根據(jù)

11、實際生產(chǎn)生活的需要提出溫濕度檢測儀的功能要求，然后由這些要求具體設(shè)計出了硬件原理圖，再采用模塊化的方法將其分成幾個部分，然后逐模塊設(shè)計程序，最使各部分結(jié)合起來協(xié)調(diào)工作。它是利用單片機(jī)的在控制方面的突出優(yōu)點,并綜合運(yùn)用現(xiàn)代檢測技術(shù)、微控制技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)以及l(fā)cd顯示技術(shù)而設(shè)計的?？梢詫崟r、準(zhǔn)確的測量環(huán)境中的溫度和相對濕度，通過鍵盤輸入設(shè)置相對濕度上下限及進(jìn)行報警，并且可以和pc機(jī)進(jìn)行通信，作為溫濕度記錄儀使用。論文的第一章介紹了溫濕度檢測儀的主要性能指標(biāo)及其工作原理，主要介紹了溫濕度檢測儀的硬件設(shè)計總體方案和溫濕度檢測儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案；第二章主要介紹了溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)

12、計，重點介紹了溫度檢測電路和濕度檢測電路；第三章主要介紹了基于aduc812單片機(jī)的濕度檢測儀的軟件設(shè)計，軟件設(shè)計部分采用模塊化設(shè)計，重點介紹了濕度檢測模塊程序設(shè)計中對濕度的頻率的線性化處理和溫度補(bǔ)償。第1章 溫濕度檢測儀總體技術(shù)方案溫濕度作為兩項項環(huán)境參數(shù)，在很多方面都起著重要的作用。本文中的基于aduc812單片機(jī)的濕度檢測儀就是針對這一需求而設(shè)計的。它綜合運(yùn)用了現(xiàn)代檢測技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)以及l(fā)cd顯示技術(shù)，可以實時、準(zhǔn)確的測量環(huán)境中的溫度和相對濕度和設(shè)置相對濕度上下限及進(jìn)行報警，并且可以和pc機(jī)進(jìn)行通信，作為溫濕度記錄儀使用。在此設(shè)計過程中，我們綜合分析了不同用戶在不同場合的不同需

13、求，并且借鑒了國內(nèi)外同類儀表設(shè)計的經(jīng)驗，經(jīng)研究之后，采用了以含有a/d轉(zhuǎn)換器的aduc812單片機(jī)為核心控制器件，以高靈敏度溫度傳感器和濕度傳感器為數(shù)據(jù)獲取元件的方案。它的設(shè)計過程主要包含硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大過程.以下是該溫濕度檢測儀設(shè)計的大概過程。1.1 溫濕度檢測儀的主要性能指標(biāo)及其工作原理1.1.1 性能指標(biāo)1. 相對濕度測量精度： 3rh，分辨力 0.1rh；2. 溫度測量精度： 1，分辨力 0.1；3. 可有用戶自行校準(zhǔn)儀表的測量精度，無需硬件調(diào)整；4. 可直接與微機(jī)串行口連接，作環(huán)境相對濕度與溫度的高精度記錄儀使用；5. lcd顯示；6. 用戶可編程設(shè)定相對溫度與濕度上、下限報警

14、值,并可進(jìn)行語音報警；7. 用戶可編程設(shè)定手動或定時自動打印相對濕度與溫度的測量結(jié)果；8. 可手動或自動記錄測量的相對濕度與溫度的結(jié)果；9. 電源：dc9v10%；10.工作環(huán)境溫度60 ，工作環(huán)境濕度90%；1.1.2 溫濕度檢測儀的工作原理加載有相應(yīng)程序的aduc812單片機(jī)定時采集溫度測量電路電壓信號和相對濕度測量電路輸出的頻率信號，并對濕度的頻率進(jìn)行線性化處理和溫度補(bǔ)償，從而獲得溫度和相對濕度數(shù)據(jù)，分別將這些數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)存儲器中， 然后送lcd顯示屏顯示?？赏ㄟ^鍵盤電路來設(shè)置相對濕度的上下限，當(dāng)檢測到的環(huán)境濕度超過限制設(shè)定值時，單片機(jī)控制報警電路發(fā)出語音警報。當(dāng)儀表收到pc機(jī)發(fā)送的傳

15、送指令時，就把當(dāng)前一段時間的測量數(shù)據(jù)打包傳送給pc機(jī)。1.2 溫濕度檢測儀的硬件設(shè)計總體結(jié)構(gòu)方案硬件部分是檢測儀的重要部分,設(shè)計的好壞直接影響到整機(jī)的性能。該檢測儀采用aduc812單片機(jī)為核心，整個硬件系統(tǒng)分為以下幾個部件，具體如圖1-1所示：圖1-1 硬件電路框圖溫度檢測電路由半導(dǎo)體集成傳感器ad590和電阻構(gòu)成，ad590輸出電流通過電阻進(jìn)入模擬地，產(chǎn)生相應(yīng)的電阻電壓。電阻的電壓輸入到aduc812單片機(jī)中，經(jīng)adc轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，有應(yīng)用軟件處理得到環(huán)境溫度。相對濕度測量電路由ne555構(gòu)成的振蕩電路組成，濕度傳感器ths11的電容隨環(huán)境相對濕度的變化而變化，從而導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率變化，

16、aduc812單片機(jī)通過測量振蕩器輸出的振蕩頻率，經(jīng)過軟件處理后，獲得相對濕度值。鍵盤輸入電路與lcd顯示電路實現(xiàn)人機(jī)對話的功能。rs232接口電路與pc機(jī)的串行口聯(lián)接，實現(xiàn)通信功能。1.3 溫濕度檢測儀應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案該儀表的系統(tǒng)程序設(shè)計采用模塊化的程序設(shè)計方法，其結(jié)構(gòu)見圖1-2：圖1-2 軟件設(shè)計模塊圖檢測儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括：主程序模塊、溫度檢測模塊、相對濕度檢測模塊、鍵盤和顯示模塊以及串行通信模塊。主程序的內(nèi)容包括：主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序。溫度檢測模塊主要是完成測溫電路所得電壓與實際溫度的轉(zhuǎn)換，和對溫度數(shù)據(jù)的存儲、顯示

17、；相對濕度檢測模塊除了要實現(xiàn)對濕度數(shù)據(jù)的存儲 、顯示外，還要對濕度信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性化處理。鍵盤、顯示模塊完成檢測儀控制和數(shù)據(jù)顯示功能；通信模塊包括初始化、發(fā)送及接收部分，可實現(xiàn)檢測儀與pc機(jī)通信的功能。第2章 溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)計此系統(tǒng)采用了以含有a/d轉(zhuǎn)換器的aduc812單片機(jī)為核心控制器件,以高靈敏度傳感器為獲取元件,用lcd作為顯示設(shè)備,并含有語音報警電路的方案。這個系統(tǒng)主要由aduc812單片機(jī)、溫度測量電路、相對濕度測量電路、語音報警電路、鍵盤輸入電路與lcd顯示電路。2.1 溫濕度檢測儀aduc812單片機(jī)電路的設(shè)計該檢測儀的設(shè)計是以aduc812單片機(jī)為核心部件，a

18、duc812單片機(jī)是美國ad公司推出的與mcs51單片機(jī)兼容的aduc812單片機(jī)，它包含了高性能的8路12位adc、2路12位dac、80c52mcu內(nèi)核、8kb eeprom程序存儲器、640b eeprom數(shù)據(jù)存儲器和溫度傳感器等片內(nèi)資源。aduc812單片機(jī)的引腳排列如圖2-1。利用aduc812單片機(jī)的輸入接口p1.7定時采集溫度測量電路電壓信號和輸入/輸出接口p3.5采集相對濕度測量電路輸出的頻率信號，并對濕度的頻率進(jìn)行線性化處理和補(bǔ)償，從而獲得溫度和相對濕度數(shù)據(jù)，分別將這些數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)存儲器中， 然后再通過p3.6和p3.7接口把芯片處理的數(shù)據(jù)送入顯示模塊電路，并可以用lcd顯

19、示屏顯示出來。當(dāng)溫濕度檢測儀檢測到的相對濕度超過用戶設(shè)定的上下限時，單片機(jī)通過p1.0口輸出語音信號到報警電路。單片機(jī)通過模擬輸入口adc0adc7連接鍵盤，用戶可以通過鍵盤輸入實現(xiàn)人機(jī)交換。aduc812單片機(jī)的p3.0、p3.1端口與pc機(jī)相連實現(xiàn)串行通信，采用rs-232c串行接口。aduc812單片機(jī)的時鐘電路采用的是內(nèi)部的時鐘電路，利用單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路，并在xlat1和xlat2兩引腳間外接石英晶體和電容構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路，使內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生自激振蕩。石英晶體xt1頻率是11.059m，c1和c2是33pf。圖2-1 aduc812單片機(jī)的引腳排列圖aduc812單片機(jī)的復(fù)位電路采

20、用的開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān)sw1未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故rst腳的電壓與vcc相同。隨著電容的充電，rst腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時是rst端有兩個機(jī)器周期以上的高電平從而使aduc812內(nèi)部復(fù)位。sw1按下時是按鍵手動復(fù)位電路，rst端通過r1與vcc電源接通，提供足夠的時間的復(fù)位電平，使單片機(jī)復(fù)位。基于aduc812單片機(jī)的溫濕度檢測儀的原理圖見附錄。2.2 溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)計該溫濕度檢測儀的硬件系統(tǒng)由以下部分組成：電源部分、相對濕度測量電路、溫度測量電路、鍵盤掃描電路、l

21、cd顯示電路、語音報警電路、與pc機(jī)通信的rs232轉(zhuǎn)換電路和存儲器擴(kuò)展部分，各部分設(shè)計如下。2.2.1 溫度檢測電路溫度檢測電路主要由ad590傳感器、電阻和放大器組成，具體電路圖如圖1-2所示。ad590是一種電流輸出型二端式集成溫度傳感器，其主要技術(shù)參數(shù)：測溫范圍55+150；工作電壓+4v+30v；精度0.5；靈敏度1a/，溫度每變化1，其輸出電流變化1a；輸出零點為熱力學(xué)溫標(biāo)零點。即273時ad590的輸出電流為0a，0時輸出約為273a。溫度檢測電路如圖2-2所示：圖2-2 溫度檢測電路工作過程：因為流過ad590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，電流經(jīng)電阻r15轉(zhuǎn)換為電壓信號，所以電阻r

22、15上的電壓也將隨環(huán)境中溫度的變化而變化。電阻上的電壓信號經(jīng)放大器放大后輸入到aduc812單片機(jī)帶有a/d轉(zhuǎn)換器的端口p1.7，由單片機(jī)應(yīng)用軟件處理為環(huán)境中的實際溫度數(shù)據(jù)。2.2.2 濕度檢測電路相對濕度測量電路如圖2-3所示，它由ne555構(gòu)成的振蕩器組成，濕度傳感器ths11的電容隨環(huán)境相對濕度的變化而變化，從而導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率變化。濕度檢測電路通過濕度傳感器ths11采集環(huán)境中的相對濕度。ths11是一種電容式濕度傳感器，它的電容值隨環(huán)境濕度的變化而變化，它具有測量范圍廣（0100%）rh；適用性好，可在（40100）溫度下工作；精度高（2%）；響應(yīng)速度快（5s），恢復(fù)時間短（10

23、s）；長期穩(wěn)定好（年漂移量僅為1.5%rh）并且具有極好的線性輸出等特性。圖2-3 濕度檢測電路濕度檢測電路的工作過程為：環(huán)境相對濕度的變化導(dǎo)致濕度傳感器ths11的電容變化，從而引起振蕩器的輸出頻率的變化。單片機(jī)通過測量該頻率的變化，經(jīng)應(yīng)用軟件的溫度補(bǔ)償和線性化處理可獲得環(huán)境相對濕度值。該測量電路的測量精度為 3rh，分辨力 0.1rh，使得相對濕度傳感器ths11的測量范圍大，長期穩(wěn)定性好，響應(yīng)時間短，溫度系數(shù)低，線性度較好，體積小。不足之處是相對濕度傳感器ths11及其它元件的離散性導(dǎo)致了調(diào)試?yán)щy，需進(jìn)一步研究解決。2.2.3 其它模塊電路設(shè)計鍵盤輸入電路與lcd顯示電路實現(xiàn)人機(jī)對話的功

24、能。rs232c接口電路與pc機(jī)的串行口聯(lián)接，實現(xiàn)通信功能。打印輸出接口電路與打印機(jī)連接，實現(xiàn)打印功能。 以下重點簡單介紹lcd顯示電路、語音報警電路、串行通信模塊1. lcd顯示電路lcd顯示電路用于實現(xiàn)中文窗口菜單和測量結(jié)果顯示功能，可通過鍵盤掃描電路完成參數(shù)輸入、菜單選擇等操作。因此，鍵盤掃描電路和lcd顯示電路可視為人機(jī)對話接口。顯示模塊電路如圖2-4所示。圖2-4 顯示模塊電路電路中的hs12864是一種圖形點陣液晶顯示器,它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及12864全點陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示84個(16 16點陣)漢字。主要技術(shù)參數(shù)和性能：(1).電源：vdd：+5

25、v； 模塊內(nèi)自帶-10v負(fù)壓，用于lcd的驅(qū)動電壓。(2).顯示內(nèi)容：128(列)64(行)點(3).全屏幕點陣(4).七種指令(5).與cpu接口采用8位數(shù)據(jù)總線并行輸入輸出和8條控制線(6).占空比1/64(7).工作溫度：-10+50，存儲溫度：-20+70在顯示電路中，單片機(jī)的rd、wr、p1.2端口通過由“與非門”構(gòu)成的輔助電路與hs12864的e端口相連，來控制顯示模塊對單片機(jī)送來數(shù)據(jù)的操作；而p0.1口控制顯示器顯示內(nèi)容，即數(shù)據(jù)或指令；來自p0.2，p0.3的指令選擇顯示器左右半屏的信號。2. 語音報警電路圖 2-5 語音報警電路報警電路主要由電源、放大器、濾波電路和揚(yáng)聲器組成。

26、當(dāng)溫濕度檢測儀檢測到的相對濕度超過用戶設(shè)定的上下限時，單片機(jī)通過p1.0口輸出語音信號使報警電路發(fā)出警報。語音報警電路如圖2-5。3. 串行通信模塊圖 2-6 與pc通信電路與pc通信電路如圖2-6，檢測儀與pc機(jī)通信采用rs-232串行接口。rs-232是pc機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口，它被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。rs-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其發(fā)送電平與接收電平的差僅為2v至3v左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。rs-232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通

27、訊而設(shè)計的，其驅(qū)動器負(fù)載為37k，所以rs-232適合本地設(shè)備之間的通信。rs-232是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)的,而ttl是用高低電平來表示邏輯狀態(tài)的,因此,為了能夠同pc機(jī)接口或終端的ttl器件連接,必須在rs-232與ttl電平之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換.這里利用max232完成電平轉(zhuǎn)換工作。 max232芯片是maxim公司生產(chǎn)、包行兩路接收器和驅(qū)動器的ic芯片，適用于各種eia-232c和v.28/v.24的通信接口。max232芯片內(nèi)部有一個電壓變換器，可以把輸入的+5v電源電壓變換成為rs-232所輸出電平所需的電壓。所以，采用此芯片的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5v電源就可以了。11河南科技

28、大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第3章 溫濕度檢測儀的軟件設(shè)計3.1 主程序模塊設(shè)計主程序是控制和管理的核心，主要完成在系統(tǒng)上電后進(jìn)行定時和中斷圖3-1 主程序流程圖處理操作的初始化。它的內(nèi)容包括主程序的起始地址，中斷服務(wù)程序的起始地址，有關(guān)內(nèi)存單元及相關(guān)部件的初始化和一些子程序調(diào)用等等。主程序設(shè)計框圖如上圖3-1。主程序初始化的具體內(nèi)容包括：時間中斷的初始化、外部中斷源的初始化、單片機(jī)i/o口初始化、串行通信中斷的初始化、ram初始化，lcd初始化。然后對溫度和濕度進(jìn)行檢測并將結(jié)果顯示在lcd上。3.2 溫濕度檢測模塊程序設(shè)計3.2.1 溫度檢測模塊程序設(shè)計該檢測儀的溫度檢測部分使用的ad590是一

29、種由所在環(huán)境溫度決定的恒流輸出器件，其輸出特性為：i=ktt式中i為ad590輸出電流信號，單位為1ua電流。t為絕對溫度，單位為k。kt為轉(zhuǎn)換系數(shù)，單位為1ua/k。ad590輸出電流信號經(jīng)電阻r轉(zhuǎn)換為電壓信號，其電壓為：vr = ktrtvr從adc口輸入到單片機(jī)中，進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，成為數(shù)字量vt。溫度檢測模塊程序如圖3-2，首先讀取測量電路的溫度電壓vt，并將這一電壓信號作為溫度轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行電壓溫度轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換方法為：把經(jīng)過a/d的所得的數(shù)字電壓值vt作如下計算t = kt（vt-v0）式中t為需要測量的環(huán)境實際溫度值，參數(shù) v0為環(huán)境溫度為0時a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字量電壓值，參數(shù)kt為環(huán)境

30、溫度與a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字量電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)：kt = 1/( ktr15)。它們均作為常量存儲在單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)eeprom中。由于v0、kt準(zhǔn)確與否直接影響溫度測量的精度，可通過以下方法進(jìn)行校正：用其它高精度的測溫儀測量環(huán)境溫度t1，輸入本儀表，單片機(jī)同時記錄下相應(yīng)的a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字量v1。當(dāng)環(huán)境溫度從t1變化到t2時，重復(fù)以上過程，單片機(jī)同時記錄下相應(yīng)的a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)字量v2。為保證校準(zhǔn)精度，環(huán)境溫度應(yīng)在25左右變化，并且變化的范圍盡可能大一些。儀表的應(yīng)用軟件根據(jù)kt=（t1-t2）/（v1-v2）和v0=vt1-t1/kt計算出kt和v0 的值，并存儲在單片機(jī)的eeprom數(shù)據(jù)存儲器中，既完

31、成該儀表的溫度測量精度的校正。儀表的應(yīng)用軟件系統(tǒng)配置有專用的服務(wù)子程序完成此項工作，僅僅需按儀表的lcd顯示器的提示完成有關(guān)操作。圖3-2溫度檢測模塊程序流程圖溫度檢測模塊程序流程如圖3-2，該模塊程序最后將計算得到的溫度值送入數(shù)據(jù)存儲器，并調(diào)用lcd顯示程序?qū)h(huán)境溫度顯示出來，然后返回主程序繼續(xù)下面的操作。3.2.2 濕度檢測模塊程序設(shè)計1. 程序欲解決問題分析濕度測量電路是由濕度傳感器ths11和ne555構(gòu)成的振蕩電路組成。濕度傳感器ths11的電容值隨溫度的變化導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率發(fā)生變化，所以可以通過測量振蕩器輸出頻率，獲得相對濕度值。實驗得出振蕩電路的輸出頻率（f）與環(huán)境溫度（t）

32、的關(guān)系曲線，如圖3-3所示：圖3-3 振蕩頻率f與溫度t的關(guān)系曲線由上圖可知，在環(huán)境相對濕度不變的條件下，溫度和振蕩頻率呈近似的線性關(guān)系，所以忽略非線性誤差不影響測量的精度。當(dāng)環(huán)境中的相對濕度不同時，相同溫度條件下的振蕩頻率差異比較大，且這種差異是非線性的。要準(zhǔn)確地測量濕度，必須對振蕩頻率作溫度補(bǔ)償。從圖3-3可以看出，對于不同的環(huán)境濕度，振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)也是不同的。研究表明，相對濕度為x%rh時振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)（frhx）與相對濕度為0%rh時振蕩頻率的溫度補(bǔ)償系數(shù)（f rh0）具有如下關(guān)系：frhx=f rh0(frh/frh0)式中f rh0的值為297/65（hz/）；fr

33、h0是溫度為0時相對濕度為0%rh的振蕩頻率，其值為7588（hz）；frhx是溫度為0時相對濕度為x%rh的振蕩頻率。 實驗得出相對濕度（rh）與濕度傳感電路輸出的振蕩頻率（f）在環(huán)境溫度為25時的關(guān)系曲線，如圖3-4所示：圖3-4 在25時相對濕度rh與振蕩率f的關(guān)系曲線表3-1給出了該關(guān)系曲線上的10個點的數(shù)據(jù)。從圖3可以看出，相對濕度在20%rh80%rh范圍內(nèi)線性度較好，兩端的線性較差。表3-1 在25環(huán)境溫度時相對濕度（rh）與振蕩頻率（f）的關(guān)系顯然，振蕩頻率受環(huán)境濕度的影響比較大。當(dāng)相對濕度值升高時，振蕩器輸出頻率會隨之降低，而且它們之間的這種變化是非線性的。如果我們將檢測到頻

34、率直接送給顯示器顯示的話，得到的結(jié)果將與環(huán)境中的實際濕度值存在很大差別，無法達(dá)到性能指標(biāo)中所要求的測量精度和分辨力。但是由上面的關(guān)系，可以采用軟件的方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性化處理，來實現(xiàn)高精度地測量相對濕度。2. 程序設(shè)計方案經(jīng)過以上分析可知，濕度檢測模塊程序需要完成將來自傳感電路的濕度頻率f轉(zhuǎn)換為相對濕度的工作。由于振蕩頻率隨環(huán)境相對濕度變化是非線性的，這給濕度轉(zhuǎn)換帶來了困難，因此需要對其進(jìn)行線性化處理。同時，相對濕度受環(huán)境溫度的影響比較大。不同溫度條件下，在同一測量場合測得的濕度差異很大，所以還需要對測量頻率作溫度補(bǔ)償。具體方案如圖3-5。在濕度檢測模塊程序的開始，首先讀取經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換的相

35、對濕度的振蕩頻率fo，并把得到的相對濕度頻率值存儲于aduc812的一個變量單元中。然后讀取溫濕度檢測儀測得的環(huán)境溫度值t，根據(jù)溫度補(bǔ)償系數(shù)計算出應(yīng)該補(bǔ)償?shù)念l率，補(bǔ)償后的頻率值為f =fo+(25-t)f rh0(frh/ f rh0)線性化處理： 首先根據(jù)實驗得出的相對濕度與振蕩頻率關(guān)系曲線，將測量范圍內(nèi)的濕度rh劃分為n等份，每份為rh，每個濕度分隔點對應(yīng)的頻率值設(shè)為fn。然后把頻率曲線上相鄰的兩點依次用直線相連，就得到一條新的濕度-頻率曲線，它與實際曲線幾乎重合在一起，所以可以使用該曲線產(chǎn)生進(jìn)行線性化處理。圖3-5 濕度檢測模塊程序流程圖在線性化處理之前，需要在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器里存儲一

36、個頻率表，即由fn組成的數(shù)據(jù)表格。因為線性化處理的過程中需要將實測頻率與fn進(jìn)行多次比較。生成頻率表之后就可以進(jìn)行線性化處理了。線性化處理程序子程序流程圖如3-6所示。程序首先從存儲器中讀取溫度補(bǔ)償過的頻率f,把它賦給一個事先定義好的變量。同時取出rh，定義計數(shù)量n,分別存入不同變量。接下來就要對比較次數(shù)n賦初值(n=0),根據(jù)變量n去aduc812的rom中的頻率表中取出頻率值f0，然后將溫度補(bǔ)償過振蕩頻率f與從表中取得的表頻率f0作減法運(yùn)算，并檢查相減結(jié)果是否大于0。如果差值大于0，則說明測得頻率超出檢測儀的測量范圍，轉(zhuǎn)入報告出錯子程序，告訴用戶出錯。如果兩者差值小于0，則將n 值加1，繼

37、續(xù)拿f與fn作比較。如果（f-f1）的值大于0，說明實測頻率在濕度-頻率曲線的第一段內(nèi)，這時的環(huán)境濕度值：rh=rh (f- f0)/( f1- f0)。圖3-6線性化處理程序流程圖這里需要說明的是，f與f0的比較是非常必要的。因為這一比較涉及到，檢測儀報錯功能，更重要的是接下來的頻率比較必須以第一次比較為參考。在設(shè)計之初，我們想跳過與f0的比較，這樣程序也簡單一點。但是后來分析發(fā)現(xiàn)如果不進(jìn)行這一比較會影響到儀表的正常工作。當(dāng)f落在f1之前時，檢測儀會由于沒有合適比較對象而出錯。如果前面比較的結(jié)果值還是小于零，說明該振蕩頻率f不在該段，就把比較次數(shù)f加1后，從表中再次取值，繼續(xù)進(jìn)行的比較，直至

38、比較結(jié)果大于零?？衫孟率接嬎愠霏h(huán)境的相對濕度：rh=rhn-1+rh然后把結(jié)果存到單片機(jī)的存儲單元中，以供數(shù)據(jù)顯示程序處理。 3.3 鍵盤掃描和lcd顯示模塊程序設(shè)計3.3.1 鍵盤掃描圖3-7 鍵盤掃描子程序流程圖該檢測儀采用28矩陣式鍵盤，關(guān)于它的具體硬件組成電路這里就不多做介紹，在檢測有無鍵按下方面主要用的是定時掃描方式，該方式是利用單片機(jī)內(nèi)部定時器產(chǎn)生定時中斷，即在初始化程序中對定時器/計數(shù)器進(jìn)行編程，鍵盤掃描子程序流程圖如圖3-7所示。該子程序在時間中斷服程序中被調(diào)用，定時掃描鍵盤，該程序首先判斷有無鍵盤閉合，沒有鍵盤閉合時置延時定時器位初值然后返回，有鍵盤閉合時延時定時器時間減少

39、1，如果延時時間沒到時返回，如果到了就逐行逐列的掃描鍵盤判斷閉合鍵的鍵號，然后保存并給出對應(yīng)鍵號的鍵值，之后置延時定時器位初值。延時定時器的延遲時間等于初值乘上時間判斷間隔時間，通過確定延時定時器的延遲時間達(dá)到去除鍵盤抖動的對正常的影響，一般延時時間在30ms50ms之間,在實驗中確定具體的延遲時間。鍵盤掃描去抖動的具體工作程序如下：scan key:;延時50ms去抖動 mov p0, #00h setb p2.4 ; outportcol1 setb p2.5 ; outportcol2 mov a, p2 anl a, #00110000b ;與 xrl a, #00110000b ;異

40、或 jz no key ;等于0 沒有鍵按下;findkeynum=0 inc findkeynum mov a, #delayvalue1; delayvalue1=9, t (5ms) x10 clr c subb a, findkeynum jnc scankeyend ;不等于0 程序結(jié)束沒有鍵按 mov a, #delayvalue1+1 clr c subb a, findkeynum jc no key ; startscankey get key: mov localvalue2, #00h mov a, #07fhgetkey1: setb p2.4 ; outportcol

41、1 setb p2.5 ; outportcol2 mov localvalue1, a mov p0, a; mov a, p2 anl a, #00110000b ;與 xrl a, #00110000b ;異或 jnz getkey2 mov a, localvalue1 rr a inc localvalue2 jb acc.7, getkey1 ljmp no keygetkey2:mov a, p2 anl a, #00110000b ;與 xrl a, #00110000b ;異或 jb acc.2, getkey3 mov a, #08h add a, localvalue2

42、mov localvalue2, agetkey3: mov keycolrowbuf, localvalue2getkeyvalue: mov dptr, #keyvalue mov a, keycolrowbufgetkeyvalue1: movc a, a+dptr mov keyvaluebuf1, a ;用于控制鍵 mov keyvaluebuf2, a ;用于顯示 ljmp scankeyendno key: mov findkeynum, #00hscankeyend: ret3.3.2 lcd顯示部分程序設(shè)計1. lcd顯示器應(yīng)用程序設(shè)計總體方案(1).漢字點陣數(shù)據(jù)提取lcd顯

43、示器應(yīng)用程序設(shè)計的基本目標(biāo)是實現(xiàn)中文顯示界面。我們選用hs12864-1型圖形點陣液晶顯示模塊：該lcd模塊為不自帶字庫的12864點陣液晶顯示器?？赏ㄟ^已由的常用子程序來添加漢字、字符的點陣數(shù)據(jù)表，供lcd在中文界面下顯示漢字或字符。(2).lcd底層應(yīng)用程序設(shè)計。添加點陣數(shù)據(jù)表之后，就可以開始設(shè)計lcd應(yīng)用程序。在lcd顯示器應(yīng)用程序設(shè)計中，需要解決的一個重要問題就是消除顯示屏的閃爍感。hs12864-1 型lcd顯示模塊只提供了一塊顯示數(shù)據(jù)寄存器ddram，并且與顯示屏點陣是一一對應(yīng)的。如果直接在ddram處理顯示數(shù)據(jù)的，會因為同時進(jìn)行處理和顯示，而導(dǎo)致顯示屏閃爍。通過lcd模塊提供的顯

44、示開關(guān)指令display on/off 在數(shù)據(jù)處理之前關(guān)掉顯示,待數(shù)據(jù)處理完后開顯示，可以使顯示屏閃爍得到一定控制。但是如果數(shù)據(jù)處理時間過長，超過人眼可辨別的最短時間20ms，顯示屏就會因為反復(fù)開關(guān)顯示而產(chǎn)生閃爍感。因此我們在片外數(shù)據(jù)存儲器中開辟一個或多個與ddram大小一樣的緩沖區(qū)，用于存放正在處理的顯示數(shù)據(jù)，待數(shù)據(jù)處理完后,再將數(shù)據(jù)傳送至lcd顯示數(shù)據(jù)ram。 通過以上分析，我們采用如下的lcd顯示器應(yīng)用程序設(shè)計總體方案：首先，添加漢字、字符點陣數(shù)據(jù)表。然后，編寫lcd顯示驅(qū)動程序。將指定buf區(qū)中處理好的顯示數(shù)據(jù)送lcd指定區(qū)顯示。根據(jù)具體要求編寫相應(yīng)顯示數(shù)據(jù)處理子程序。整個顯示過程為：

45、先將顯示數(shù)據(jù)在片外數(shù)據(jù)存儲器開辟的緩沖區(qū)中進(jìn)行處理，待處理完后調(diào)用lcd驅(qū)動顯示。最后，在lcd底層程序完成的基礎(chǔ)上，設(shè)計人機(jī)交互界面，實現(xiàn)用戶在菜單方式下進(jìn)行交互。2. lcd適用字模信息提取程序的設(shè)計經(jīng)研究，我們采用在單片機(jī)產(chǎn)品中經(jīng)常用到的1616點陣的漢字庫作為提取字模的母字庫。 lcd在文本顯示狀態(tài)下，一屏最多顯示4行8個漢字。在1616點陣漢字字庫中，采用的是以行為主的存放結(jié)構(gòu)，即一行上連續(xù)的8個點陣信息放在一個字節(jié)內(nèi)，且左邊的點對應(yīng)字節(jié)的高位。每個漢字的字模信息占32個字節(jié)。漢字母庫編碼采用：計算機(jī)漢字字符代碼中最常用一個是漢字編碼字符集的基本集-gb2312。gb2312包括了漢

46、字字符基本集，共收錄漢字、圖形符號等共7445個，依據(jù)其位置，分為94個區(qū)，每區(qū)共94位。其中第16區(qū)55區(qū)安排3755個常用漢字，依漢語拼音順序排列。通過漢字的內(nèi)碼我們可以計算出與其點陣信息在字庫中的偏移量。在生成點陣數(shù)據(jù)表的相應(yīng)漢字中，采用自定義的編碼。因為溫濕度記錄儀中只用到了少量漢字，所以我們決定采用ascii代碼中的 80hoffh特殊字符代碼區(qū)，用做生成點陣表的漢字編碼，共可表示128個漢字。前20h7fh為常用字符的ascii代碼。由圖形顯示數(shù)據(jù)寄存器ddram地址和顯示位置的對應(yīng)關(guān)系可知：直接將提取的點陣數(shù)據(jù)送顯，漢字不能正確顯示。因此我們必須將提取的字模數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，才

47、能在lcd上正確顯示。轉(zhuǎn)換后的點陣信息格式如表3-2所示。表3-2 16點陣字模轉(zhuǎn)換后排列格式d0d7第0字節(jié)12 341415d0d716171819203031 將轉(zhuǎn)換后的點陣數(shù)據(jù)，按匯編語言中，定義存儲單元偽指令“db”的格式寫入創(chuàng)建的文本文件中，就得到我們所需要生成的漢字點陣信息表。3. lcd顯示驅(qū)動程序的設(shè)計所謂lcd驅(qū)動，即是通過連續(xù)的寫顯示數(shù)據(jù)(write display date)命令操作，將片外顯示數(shù)據(jù)處理緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，順序?qū)懭胂鄳?yīng)的ddram單元。圖3-8 lcd顯示驅(qū)動源程序及流程圖hs12864-1 型lcd顯示模塊，在硬件上通過左右半屏的片選信號引腳cs1/cs2

48、，將lcd的顯示數(shù)據(jù)ddram分為了左右兩個半屏。在顯示數(shù)據(jù)的處理和送顯上，需要不斷設(shè)置引腳cs1/cs2的信號，達(dá)到對指定ddram單元的控制和處理。這樣對lcd模塊控制極為不便。我們欲通過軟件處理，使得lcd寫顯示數(shù)據(jù)操作結(jié)構(gòu)化，整體化。將lcd顯存ddram化分為8頁，每頁8行128列，128個數(shù)據(jù)存儲單元。由軟件驅(qū)動lcd顯示屏上07頁的任意頁顯示：順序讀出指定buf區(qū)內(nèi)圖形或漢字的點陣數(shù)據(jù)，依次將顯示數(shù)據(jù)寫入指定頁的128個數(shù)據(jù)存儲單元。溫濕度記錄儀使用aduc812單片機(jī)作為cpu，對其底層編寫程序，我們選用了匯編語言作為編程語言，選用8051仿真器作為編程環(huán)境，以便程序的跟蹤調(diào)試

49、。軟件將lcd顯存ddram化分為8頁，每頁128個數(shù)據(jù)存儲單元。通過r2控制寫入左半屏或右半屏。先寫顯示數(shù)據(jù)到左半屏的64個單元；后通過r2自減1，控制寫顯示數(shù)據(jù)到右半屏的64個單元。一頁寫滿后，如果沒到寫頁次數(shù)，lcdpagex自加1，繼續(xù)寫下一頁。其流程圖如圖3-8所示。4. lcd人機(jī)交互界面相關(guān)程序人機(jī)交互程序設(shè)計的重點在于窗口界面的顯示、滾屏、光標(biāo)的管理及參數(shù)的顯示、修改和保存?，F(xiàn)在我們只設(shè)計了窗口界面的顯示部分，和菜單、對話框的簡單控制切換。人機(jī)交互界面的顯示主要包括菜單的顯示、對話框的顯示和提示信息顯示。1. 提 示 信 息2. 對 話 框3. 菜 單 選 項圖3-9窗口版面對

50、應(yīng)的通過前面對程序設(shè)計原理的分析，我們把窗口中具體條目（提示信息、菜單、對話框、參數(shù)等）顯示涉及到的子程序進(jìn)行封裝處理，從而使得整個應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計簡單明了。以菜單顯示為例：我們把菜單編碼對應(yīng)漢字點陣數(shù)據(jù)的處理程序和顯示驅(qū)動程序封裝，調(diào)用時只需給出要送lcd顯示的菜單序列號，則所菜單內(nèi)容即可完成在指定位置（菜單區(qū)）的顯示。對話框中參數(shù)的輸入顯示原理與菜單、對話框控制相同，都是通過讀鍵，判斷鍵值，功能處理來實現(xiàn)。27結(jié)論該檢測儀適用于需要對溫濕度實時檢測的多種場合。由于采用了測量范圍廣、精度高、響應(yīng)速度快的電容式濕度傳感器來進(jìn)行濕度采樣，使用溫度補(bǔ)償、線性化處理的方法提高檢測精度，因此該檢測儀

51、基本上達(dá)到技術(shù)指標(biāo)中對相對濕度測量精度和分辨力的要求。該檢測儀在濕度的線性化上用的時間可能會稍長一些。但是aduc812單片機(jī)工作頻率較高，并且只有環(huán)境濕度較高時才會出現(xiàn)處理時間延長現(xiàn)象，因此并不影響檢測儀的實時檢測指標(biāo)。在這次設(shè)計中我們也遇到不少問題，也正是對這些問題的逐步解決該檢測儀順利設(shè)計完成。我們的設(shè)計主要面臨著硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的兩大問題，以及硬件和軟件的結(jié)合。軟件設(shè)計中面臨的主要問題是環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)的采集方法，相對濕度的溫度補(bǔ)償和線性化處理。在指導(dǎo)老師的悉心輔導(dǎo)下和查閱大量資料之后，然后采用了aduc812數(shù)據(jù)采集芯片并配合其它一些元器件的硬件設(shè)計方案，使以上問題得到了很好解決 。

52、由于這次設(shè)計的時間較短，該檢測儀的主要功能已經(jīng)實現(xiàn)，要達(dá)到實用，還需繼續(xù)進(jìn)一步進(jìn)行研究設(shè)計。參考文獻(xiàn)1 趙新民.智能儀器原理及設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,19892 戴義保.高精密溫度測量的研究與實現(xiàn)j . 上海: 自動化儀表第2003,24(3):24-27 3 謝光忠、蔣亞東等. 溫濕度智能數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的研制.傳感器技術(shù) 2000,19(4):29-334 戴梅萼,史嘉.微型計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,19955 丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19936 何立民.mcs-51系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計、系統(tǒng)配置與接口技術(shù).7 彭喜源,譚曉均,張毅剛.mcs-51

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