基于單片機(jī)STC89C52的家用濕度控制器

1、第 頁1前言在夏季，許多市民晚上開著空調(diào)休息，室內(nèi)環(huán)境干燥，使用一般家用加濕器確實(shí)能起到增加濕度的作用，讓人體感覺更加的舒適。但是使用一般家用加濕器應(yīng)該嚴(yán)格的按照使用說明進(jìn)行，一般家用加濕器使用一段時(shí)間，室內(nèi)的濕度達(dá)到一定的值時(shí)應(yīng)當(dāng)關(guān)閉一般家用加濕器，避免持續(xù)加濕，導(dǎo)致環(huán)境濕度偏高。另外一般家用加濕器的水源要潔凈，一般家用加濕器要定時(shí)清洗，避免臟東西隨著蒸汽擴(kuò)散到空氣中，吸入人體。室內(nèi)的濕度水平在百分之五十的時(shí)候是最合適的，有些加濕器具有恒濕功能，能自動(dòng)根據(jù)室內(nèi)濕度水平調(diào)節(jié)濕度，其他加濕器在使用中則沒有這種功能，這個(gè)時(shí)候，消費(fèi)者可以購買濕度計(jì)來自己檢測環(huán)境內(nèi)濕度水平，達(dá)到濕度后就關(guān)閉非工業(yè)加濕

2、器。只要正常的使用非工業(yè)加濕器，嚴(yán)格按照使用說明進(jìn)行使用，使用非工業(yè)加濕器是安全的。適宜的溫度和濕度對(duì)居室環(huán)境起著重要的作用，它直接影響到一個(gè)人的健康狀況，如果溫度與濕度過高或者過低都會(huì)不利于人體的健康。一般來說，人體在室內(nèi)感覺最舒適的溫度是1518C為宜，如果室內(nèi)空氣不流通或者相對(duì)濕度小于35%，且室內(nèi)氣溫超過25C以上時(shí)，人體就開始從外界吸收熱量，你就會(huì)有熱的感覺。若氣溫超過35C，這時(shí)人體的汗腺開始啟動(dòng)，通過微微涔汗散發(fā)積蓄體溫，心跳加快，血液循環(huán)加速，就會(huì)感到頭昏腦脹，全身不適和疲勞，有昏昏欲睡的感覺，而且酷熱難熬。相反，當(dāng)氣溫低于4C以下，你會(huì)感到寒冷。當(dāng)室溫在818C時(shí)，人體就會(huì)向

3、外界散熱，加上室內(nèi)微風(fēng)吹拂流通，室內(nèi)相對(duì)濕度在40%60%之間，你會(huì)感到身體舒適健康。濕度對(duì)人體的影響，在室內(nèi)舒適溫度范圍內(nèi)不太明顯。但在28C、相對(duì)濕度達(dá)90%時(shí)，你就會(huì)有氣溫達(dá)34C的感覺。這是因?yàn)闈穸却髸r(shí)，空氣中的水汽含量高，蒸發(fā)量少，人體排泄的大量汗液難以蒸發(fā)，體內(nèi)的熱量無法暢快地散發(fā)，因此，你就會(huì)感到悶熱。僅僅從相對(duì)濕度來講，人體最適宜的空氣相對(duì)濕度是40%50%，因?yàn)樵谶@個(gè)濕度范圍內(nèi)空氣中的細(xì)菌壽命最短，人體皮膚會(huì)感到舒適，呼吸均勻正常。根據(jù)氣象專家統(tǒng)計(jì)，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)30%時(shí)，中暑的氣溫是38C，當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)80%和氣溫在31C，體質(zhì)較弱的人有時(shí)也會(huì)引起中暑，如果冬天遇到低溫高濕天

4、氣，人們就會(huì)感到陰濕寒冷。所以說，掌握室內(nèi)的溫度和濕度對(duì)人的健康很有必要。空調(diào)雖然可以改變居室內(nèi)的溫度，但不能改變濕度，所以為了使居室更加適合居住，所以有必要使用加濕器來改善居室內(nèi)的濕度。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)家用濕度控制器，要求能夠檢測家居環(huán)境濕度，將濕度保持在50%?？捎捎脩粼O(shè)置濕度上下限，并根據(jù)當(dāng)前濕度作出相應(yīng)的動(dòng)作，當(dāng)濕度高于設(shè)定上限值時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警和電機(jī)排風(fēng)以降低環(huán)境濕度。當(dāng)濕度低于設(shè)定下限值時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警和加濕器對(duì)環(huán)境加濕?？傮w設(shè)計(jì)方案對(duì)象分析本系統(tǒng)主要是測量房屋內(nèi)的濕度，并進(jìn)行加濕或排風(fēng)。這要求系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、可靠性以及實(shí)時(shí)性。濕度過高或過低，都會(huì)影響居住舒適度，一般情況下，室

5、內(nèi)的濕度水平在百分之五十的時(shí)候是最合適的。根據(jù)對(duì)象我們設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)現(xiàn)小型化，低成本，高性能的檢測報(bào)警處理一體化裝置。本系統(tǒng)需要解決的問題是如何檢測出濕度，并把檢測的濕度變化為單片機(jī)能夠識(shí)別的信號(hào)，進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換顯示以及報(bào)警等。解決方案圖3.1是系統(tǒng)的總體框圖。濕度傳感器選用SHT11電容式濕度傳感器，濕度的變化可以轉(zhuǎn)化為電壓的變化，濕度越高，電壓越高，ADC0808相連，便可以將測出的濕度電壓數(shù)字化，進(jìn)而便可以得到濕度值。將得到的濕度值輸入單片機(jī)，再用數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的濕度值?？刂撇呗圆捎迷O(shè)定報(bào)警閥值，設(shè)定值通過按鍵輸入，報(bào)警閥值高于設(shè)定值一定范圍。當(dāng)濕度超過報(bào)警閥值的時(shí)候，蜂鳴器響，控制繼電器

6、閉合，使電電機(jī)通電旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行排風(fēng)。使?jié)穸冉档停钡接捎趩纹瑱C(jī)IO口驅(qū)動(dòng)能力有限，無法驅(qū)動(dòng)繼電器，故采用了一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)繼電器。當(dāng)濕度低于設(shè)定值一定的范圍的時(shí)候，單片機(jī)控制另一個(gè)繼電器閉合，使加濕器通電工作，增加空氣濕度。硬件電路設(shè)計(jì)9個(gè)部分組成：濕度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換電路，STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)，時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，報(bào)警電路，鍵盤電路，控制電路以及LED顯示電路組成。其濕度傳感器采用SHT11傳感器。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖3.1所示。圖3.1總體框圖硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)模塊單片機(jī)介紹STC89C52是一種帶8K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CM0S8位未處理器。該器件采用ATMEL高密度

7、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。其特點(diǎn)是擁有8K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器，256*8位內(nèi)部RAM,三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，8個(gè)中斷源，擁有低功耗的閑置和掉電模式，以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式是在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2-12MHz之間選擇，電容值在5-30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率

8、起到微調(diào)的作用。外部方式是RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相對(duì)時(shí)鐘P1和P2,供單片機(jī)使用。此次設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路采用的是內(nèi)部方式。CPU即中央處理器的簡稱，是單片機(jī)的核心部件，它完成各種運(yùn)算和控制操作，CPU由運(yùn)算器和控制器兩部分電路組成。STC89C52的引腳功能如下：主電源引腳(2根)VCC(Pin40):電源輸入，接+5V電源。GND(Pin20):接地線。外接晶振引腳(2根)XTAL1(Pin19):片內(nèi)振蕩電路的輸入端。XTAL2(Pin20):片內(nèi)振蕩電路的輸出端

9、。控制引腳(4根)RST/VPP(Pin9):復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30):地址鎖存允許信號(hào)。PSEN(Pin29):外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。EA/VPP(Pin31):程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。d.可編程輸入/輸出引腳(32根)STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別是PO、Pl、P2、P3口，每個(gè)口有8位(8根引腳)，共32根。P0口(Pin39-Pin32)：8位雙向I/O口線，名稱為PO.OP0.7。卩1口(Pin1-Pin8)：8位雙向I/O口線，

10、名稱為Pl.OP1.7。P2口(Pin21Pin28)：8位雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7。P3口(PinlOPin17)：8位雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7。單片機(jī)處理周期包括12個(gè)振蕩周期每12個(gè)振蕩周期用來完成一項(xiàng)操作如取指令和計(jì)算指令執(zhí)行時(shí)間可把時(shí)鐘頻率除以12取倒數(shù)然后指令執(zhí)行所須的周期數(shù)因此如果你的系統(tǒng)時(shí)鐘是11.059MHz除以12后就得到了每秒執(zhí)行的指令個(gè)數(shù)為921583條指令取倒數(shù)將得到每條指令所須的時(shí)間1.085ms。STC89C52的管腳圖如圖4.1：圖4.1STC89C52的管腳圖單片機(jī)外圍電路a.電壓預(yù)置復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的一個(gè)重要工作方式。在單片機(jī)

11、工作時(shí)，上電時(shí)首先要復(fù)位，發(fā)生故障后也要復(fù)位。復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位，即要復(fù)位時(shí)，只要按圖中的KEY1鍵，電源VCC經(jīng)電阻R1和R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個(gè)高電平。在上電復(fù)位時(shí)，電路要求接通電源后，通過外部電容來充電實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容充電，RESET引腳的高電平將逐漸下降。RESET引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間(2個(gè)機(jī)器周期)，單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號(hào)，即ALE=1和PSEN=1。這表明單片機(jī)復(fù)位期間不會(huì)有任何操作。復(fù)位后：PC值為0000H,表明復(fù)位后程序從00

12、00H開始執(zhí)行：SP值為07H，需要重新置SP值：單片機(jī)復(fù)位后，已使P0P3口每一端線為“1”，為這些端線用作輸入口做好準(zhǔn)備。復(fù)位電路圖如圖所示：圖4.2復(fù)位電路b.時(shí)鐘振蕩電路單片機(jī)控制中心的各項(xiàng)工作都是在時(shí)鐘信號(hào)的控制下協(xié)調(diào)工作的，單片機(jī)的時(shí)鐘電路可為單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1,其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片內(nèi)部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體管振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機(jī)

13、時(shí)鐘電路可分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路。只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接晶體振蕩器就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。電容C1和C2的只要功能是協(xié)調(diào)振蕩器頻率及幫助振蕩器起振，其電容值一般在20pF-60pF,典型值為30pF,本設(shè)計(jì)中電容值為22pF。外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)。此方式常用于多單片機(jī)同時(shí)工作，以便于個(gè)單片機(jī)的同步。一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間大于20us，且為頻率低于12MHz的方波。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路來確保整個(gè)電路的協(xié)調(diào)工作。電路圖如圖所示：X1.I12MHz1918U1XTAL1XTAL2圖4.3時(shí)鐘電路A/D轉(zhuǎn)換

14、模塊A/D轉(zhuǎn)換電路電路圖如圖4.4所示。在選擇輸入端時(shí)，是將A、B、C賦值為低電平，選擇IN0作為輸入端。F-P3.1IN0CLOCKIN1STARTIN2IN3EOCIN4IN5OUT1IN6OUT2IN7OUT3OUT4ADDAOUTSADDBOUT6ADDCOUT7ALEOUTSVREF(+)VREF(-)OEU1ADC0808252232296721201918815亠14173T3.3.pP23.P-7-.6-.5-.4-3.2-4.0-O.O.O.O.O.O.O.O.PPPPPPPP03.P圖4.4AD轉(zhuǎn)換原理圖ADC0808芯片介紹ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)

15、換器，帶有使能控制端，與微機(jī)直接接口，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開關(guān)，可以對(duì)8路0-5V輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于ADC0808設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模/數(shù)變換技術(shù)的長處，所以該芯片非常適應(yīng)于過程控制，微控制器輸入通道的接口電路，智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域5。ADC0808主要特性:8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；具有鎖存控制的8路模擬開關(guān);易與各種微控制器接口；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；轉(zhuǎn)換時(shí)間：128“s；轉(zhuǎn)換精度：0.2%；單個(gè)+5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0-+5V，無需外部零點(diǎn)和滿度調(diào)整;低功耗，約15mW。ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，其引

16、腳圖如圖4.5所示。圖4.5ADC0808引腳圖下面說明各個(gè)引腳功能:IN0-IN7（8條）：8路模擬量輸入線，用于輸入和控制被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。地址輸入控制（4條）：ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效，當(dāng)ALE為高電平時(shí)，為地址輸入線，用于選擇IN0-IN7上那一條模擬電壓送給比較器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADDA,ADDB,ADDC:3位地址輸入線，用于選擇8路模擬輸入中的一路，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示：表1ADC0808通道選擇表地址碼對(duì)應(yīng)的輸入通道CBA000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7START：START為“啟動(dòng)脈沖”輸入法，該線

17、上正脈沖由CPU送來，寬度應(yīng)大于100ns,上升沿清零SAR,下降沿啟動(dòng)ADC工作。EOC:EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線上高電平表示A/D轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入三態(tài)輸出鎖存器。D1-D8：數(shù)字量輸出端，D1為高位。OE：OE為輸出允許端，高電平能使D1-D8引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。REF+、REF-:參考電壓輸入量，給電阻階梯網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。Vcc、GND:Vcc為主電源輸入端，GND為接地端，一般REF+與Vcc連接在一起，REF與GND連接在一起.CLK:時(shí)鐘輸入端。濕度檢測模塊SHT11介紹SHT11是瑞士Scnsirion公司推出的一款數(shù)字溫濕度傳感器芯片。該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空

18、調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。共主要特點(diǎn)如下：高度集成，將溫度感測、濕度感測、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上；提供二線數(shù)字串行接口SCK和DATA，接口簡單，支持CRC傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高；測量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器(分辨率為812位，可以通過對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程選擇)；測量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能；封裝尺寸超小(7.62mmX5.08mmX2.5mm)，測量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式；高可靠性，采用COMSENS工藝，測量時(shí)可將感測頭完全浸于水中。a.SHT11的引腳功能SHT11溫濕度

19、傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，接口非常簡單，引腳名稱及排列順序如圖4.6所示。各引腳的功能如下：圖4.6SHT11的引腳圖腳58未連接。腳1和4信號(hào)地和電源，其工作電壓范圍是2.45.5V；腳2和腳3二線串行數(shù)字接口，其中DATA為數(shù)據(jù)線，SCK為時(shí)鐘線；b.SHT11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理溫濕度傳感器SHT11將溫度感測、濕度感測、信號(hào)變換、A/D轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè)14位的

20、AD轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。SHT11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境中進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中；在測量過程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來自傳感器的信號(hào)。此外，SHT11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱元件，加熱元件接通后可以將SHT11的溫度升高5C左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕（95%RH）環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后SHT11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測量值會(huì)略有差異。濕度檢測電路濕度傳感器SHT11的DATA端與ADC0808的IN0口相連，時(shí)

21、鐘線SCK與單片機(jī)P2.7口相連。通過這個(gè)電路可以直接輸出與濕度相關(guān)的電壓值，并與ADC0808的IN0口相連。再將輸出電壓轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，輸入單片機(jī)。實(shí)現(xiàn)濕度的測量。圖4.7濕度檢測電路LED數(shù)碼管顯示模塊數(shù)碼管顯示簡介LED顯示器是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示圖像等各種信息的顯示屏幕。本設(shè)計(jì)所用到的LED顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱為七段LED顯示器。此外，在本設(shè)計(jì)所用到的LED顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），作為小數(shù)點(diǎn)的顯示使用。通過七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號(hào)。LED中的發(fā)光二極管有兩種接法：a.共陽極接法

22、：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時(shí)將公共陽極連接到+5V電源上。這樣若陰極端輸入低電平，則該發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，若陰極端輸入高電平，則不點(diǎn)亮。大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書第 頁b.共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接地，這樣若二極管的陽極端輸入高電平，則該發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，若陽極端輸入低電平，則該發(fā)光二極管不點(diǎn)亮。本設(shè)計(jì)采用共陰極接法。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì)8段。采用LED顯示器。LED顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，本設(shè)計(jì)采用共陽極接法。顯示器采用動(dòng)態(tài)顯示方式。原因在于：靜態(tài)顯示方式要求口線多，占用資源多，成本就高，而動(dòng)態(tài)顯示方式，電路簡

23、單、節(jié)省口線、成本低。LED通常有兩種顯示方法:動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示：即逐位點(diǎn)亮顯示器的每一位，對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次顯示器的亮度與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間有關(guān)。在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路、降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位輸入端口控制，而共陰極或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的口線控制。靜態(tài)顯示：是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止，并且顯示器的各位同時(shí)顯示。靜態(tài)顯示時(shí)，較小的驅(qū)動(dòng)電流就能得到較高的顯示亮度。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)連接在一起接地：每位的段選（a-dp）與一個(gè)8位并行口相連。

24、靜態(tài)顯示顯示效果好，但是功耗大，但不占用端口，只需兩個(gè)串口線輸出，變成較為簡單。而且采用靜態(tài)顯示需要的驅(qū)動(dòng)器件多，硬件成本相對(duì)更高。比較以上兩種方案，方案一硬件簡單程序復(fù)雜，方案二硬件復(fù)雜程序簡單，考慮到實(shí)惠和對(duì)自己的編程鍛煉，選擇方案動(dòng)態(tài)顯示。本次設(shè)計(jì)用到的是三位動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管。在本次設(shè)計(jì)中采用的是共陽極的三位一體的LED，1、2、3分別為三個(gè)數(shù)碼顯示的分別為三個(gè)數(shù)碼管顯示的控制引腳，其原理與單個(gè)LED的顯示原理完全相同。LED顯示器：驅(qū)動(dòng)電路模塊報(bào)警電路報(bào)警部分由陶瓷壓電發(fā)聲裝置及外圍電路組成，當(dāng)檢測到濕度過高時(shí)，單片機(jī)的P2.4引腳為低電平，三極管T3導(dǎo)

25、通蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。如圖4.9所示：R1+5V/Q1F-NR上-10k-JI人i=rSOUNDERTEXT=z圖4.9報(bào)警電路原理圖排風(fēng)電路當(dāng)檢測到環(huán)境濕度高于設(shè)定上限值時(shí)，單片機(jī)P2.5口輸出高電平，使三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，抽風(fēng)機(jī)通電，通過排風(fēng)換氣使?jié)穸冉档汀ｋ娐啡鐖D4.10所示。電路由驅(qū)動(dòng)和開鎖兩級(jí)組成。由R2、Q2組成驅(qū)動(dòng)電路，其中Q2可以選擇普通的小功率三極管如9012都可以滿足要求。由D2、RL1組成開鎖。其中D2是為了消除繼電器可能產(chǎn)生的反向高電壓。繼電器的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且有一定的余量。加濕電路當(dāng)檢測到環(huán)境濕度低于設(shè)定下限值時(shí)，單片機(jī)便輸出開門信號(hào)，送到開鎖驅(qū)

26、動(dòng)電路，然后驅(qū)動(dòng)繼電器吸合，加濕器通電工作，使居室內(nèi)空氣濕度增加。電路如圖4.11所示。電路由驅(qū)動(dòng)和開鎖兩級(jí)組成。由R3、Q3組成驅(qū)動(dòng)電路，其中Q3可以選擇普通的小功率三極管如9012都可以滿足要求。由D3、RL2組成開鎖。其中D3是為了消除繼電器可能產(chǎn)生的反向高電壓。繼電器的選用要視情況而定，但是吸合力要足夠且有一定的余量。圖4.11加濕電路原理圖鍵盤電路模塊鍵盤電路的分類鍵盤接口通常包括硬件和軟件兩部分。硬件是指鍵盤的結(jié)構(gòu)及其主機(jī)的連接方式；軟件是指對(duì)鍵盤的操作的識(shí)別與分析，即鍵盤管理程序。鍵盤一般是一組開關(guān)（按鍵）的集合。常用的按鍵有三種：機(jī)械觸點(diǎn)式：利用金屬的彈性使鍵盤復(fù)位。導(dǎo)電橡膠式

27、：利用橡膠的彈性使按鍵復(fù)位。柔性按鍵：外形及面板布局等可按整機(jī)要求設(shè)計(jì)，在價(jià)格、壽命、防潮、防銹等方面顯示出加強(qiáng)的優(yōu)越性。鍵盤按其工作原理又可分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別。非編碼鍵盤主要是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識(shí)別。非編碼式鍵盤按照與主機(jī)連接方式的不同，分為獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤。（1）獨(dú)立式鍵盤：獨(dú)立式鍵盤中，每個(gè)按鍵占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵電路相對(duì)獨(dú)立。I/O口通過按鍵與地相連，I/O口有上拉電阻，無鍵按下時(shí)，引腳為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。I/O口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，外部可不接上拉電阻。

28、2）矩陣式鍵盤：行列式鍵盤采用行列電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)按鍵較多時(shí)所占用的口線相對(duì)較少，鍵盤規(guī)模越大，其優(yōu)點(diǎn)越明顯。所以，當(dāng)按鍵數(shù)目大于8時(shí)，一般采用矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用機(jī)械觸點(diǎn)式鍵盤按非編碼方式工作。鍵盤電路的工作原理當(dāng)無鍵按下時(shí)，單片機(jī)的P1.0、P1.1口為高電平。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)口線通過按鍵與地相連的電路被接通，單片機(jī)接口被拉成低電平，此時(shí)其他口線的電平狀態(tài)不變。所以，通過檢測Pl.O、P1.1口的電平狀態(tài)，即可判斷鍵盤上哪個(gè)鍵被按下。鍵盤電路工作原理圖如圖4.12所示：圖4.12鍵盤電路圖軟件設(shè)計(jì)開發(fā)工具介紹單片的使用除了硬件，同樣也要軟件的使用，我們寫匯編程序編程CPU可執(zhí)行

29、的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，一種是機(jī)器匯編。機(jī)器匯編通過匯編軟件變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MSC-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51,隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從使用普通匯編語言到高級(jí)語言的不斷發(fā)展，Keil是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件。Keilc51匯編，PLM語言和C語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好。Keil是美國keilsoftware公司出品的52系列兼容單片機(jī)c語言開發(fā)系統(tǒng)。用過匯編語言后再使用C語言來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫，與匯編相比，C語言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性，可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Win

30、dows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生產(chǎn)的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51DE生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。主程序源程序主程序源程序本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)房間濕度的控制和顯示。其中，當(dāng)電源打開的時(shí)候，單片機(jī)控制單元STC89C52進(jìn)行復(fù)位，寄存器清零，單片機(jī)使設(shè)置濕度顯示器的數(shù)值為50,同時(shí)當(dāng)前濕度顯示器開始顯示檢測到的濕度。主程序的工作是循環(huán)調(diào)用鍵掃描函數(shù)和濕度檢測函數(shù)，根據(jù)鍵掃描函數(shù)的值判斷有無按鍵按下。若無按鍵按下，直接調(diào)用顯示函數(shù)，顯示設(shè)置的濕度上、下限值。若KEY2按下，令設(shè)置濕度上、下限值增加1，然

31、后調(diào)用顯示子函數(shù)，顯示設(shè)置濕度值。若KEY3按下，令設(shè)置濕度上、下限值減少1，然后調(diào)用顯示子函數(shù)，顯示設(shè)置濕度值。根據(jù)濕度檢測函數(shù)檢測到的濕度進(jìn)行顯示以及同設(shè)計(jì)濕度相比較，根據(jù)比較結(jié)果而采取相應(yīng)的措施，當(dāng)濕度超過設(shè)定上限值時(shí)候，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警，控制繼電器閉合，使電電機(jī)通電旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行排風(fēng)。使?jié)穸冉档?，?dāng)濕度低于設(shè)定下限值的時(shí)候，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警和另一個(gè)繼電器閉合，使加濕器通電工作，增加空氣濕度。主程序流程圖如圖5.1所示。第 頁顯示子程序源程序本設(shè)計(jì)采用LED顯示器動(dòng)態(tài)顯示電壓數(shù)值，所以需要兩組單片機(jī)接口，一組為P1口，一組為P3口，P1口負(fù)責(zé)接收段控碼。先將設(shè)定濕度上、下限值顯示出來

32、，第一個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮設(shè)定濕度的第一位，第二個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮設(shè)定濕度的第二位。再通過一個(gè)循環(huán)語句依次點(diǎn)亮當(dāng)前濕度顯示LED顯示器的第一位，再下一個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮當(dāng)前濕度顯示LED顯示器的第二位。程序流程圖如圖5.2所示。m大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖5.2顯示子程序流程圖鍵掃子程序源程序鍵掃子程序負(fù)責(zé)掃描P1口，屏蔽掉高四位數(shù)據(jù)后，得到P1口的處理函數(shù)，即P1第17頁口低四位的反碼，然后調(diào)鍵掃描，判斷Pl口是否為0,經(jīng)顯示子程序延時(shí)去抖后，為零即無鍵按下，不為零即有鍵按下，然后返回鍵值給主函數(shù)。鍵掃子程序流程圖如圖5.3所示。N有鍵閉合YN有鍵閉合YN鍵是否釋放Y結(jié)束開始調(diào)顯示子程序延時(shí)去抖*調(diào)顯示子

33、程序保存鍵值圖5.3鍵掃子程序流程圖濕度采樣轉(zhuǎn)換子程序采樣轉(zhuǎn)換模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負(fù)責(zé)完成濕的測量及模擬量轉(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ADC0808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。為了更精確的反映系統(tǒng)的濕度，本系統(tǒng)對(duì)四路采樣信號(hào)作簡單平均處理，并將第18頁大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書第 頁處理后的數(shù)值作為居室的濕度，其流程如圖5.4。圖5.4濕度采樣子程序流程圖設(shè)計(jì)總結(jié)這是第四次進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，有了以往幾次設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，明白在課

34、程設(shè)計(jì)中分工合作非常重要，這樣才不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，也能在合作中展示個(gè)人能力。由于我個(gè)人比較對(duì)軟件感興趣，因此，在初次討論分組的時(shí)候選擇了負(fù)責(zé)軟件部分程序的編寫。我們都知道在編寫程序之前，最重要的畫程序流程圖。流程圖反應(yīng)了程序的思想，結(jié)構(gòu)，步驟。而畫流程圖必須要了解硬件設(shè)計(jì)者的想法以及設(shè)計(jì)方案。因此在開始的時(shí)后，我主要是與負(fù)責(zé)硬件部分的同學(xué)溝通，了解和分析他們的設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)的功能。這時(shí)初步的流程圖即可繪制出來。接下來就是構(gòu)思詳細(xì)的流程圖。由于我們使用的51系列單片機(jī)，是學(xué)習(xí)中經(jīng)常使用的芯片，比較熟悉。因此結(jié)合設(shè)計(jì)好的Proteus圖，將使用到的引腳摘出來，結(jié)果了解分析，清楚了本次編寫程序時(shí)主要用

35、到的單片機(jī)的I/O口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。此時(shí)主程序的流程圖就很容易繪制出來了。本次課程設(shè)計(jì)使用了1種傳感器SHT11。第一次接觸這個(gè)傳感器，認(rèn)真學(xué)習(xí)搜集來的資料，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需要，在已有的程序基礎(chǔ)進(jìn)行修改。SHT11主要是應(yīng)用外部計(jì)數(shù)方式進(jìn)行濕度的轉(zhuǎn)換。子程序的流程圖寫好后就可以著手編寫程序了。根據(jù)以前的編程經(jīng)驗(yàn)，寫的時(shí)候最好是模塊化。其次，還要注意加注釋，這樣其他同學(xué)在看的時(shí)候就以明白每部分實(shí)現(xiàn)的功能是什么。程序?qū)懞煤笤偻ㄟ^軟件仿真。我們分別先測試傳感器的顯示，在調(diào)試的過程中卻出現(xiàn)很多問題，比如盡管編譯是程序沒有錯(cuò)誤，但下載到單片機(jī)后卻沒有達(dá)到預(yù)期效果，開始排錯(cuò)，確定硬件正常后，就仔細(xì)

36、檢查程序。原來是在寫程序的時(shí)候粗心多寫了分號(hào)使得程序移植在循環(huán)處執(zhí)行。通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多。因?yàn)闆]有要求制作實(shí)物，所以沒有動(dòng)手焊接和畫電路圖，但是卻提高了在編程方面的能力，增強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)。也讓我明白，即使程序?qū)懙臎]錯(cuò)誤，但是在實(shí)際應(yīng)用中還是會(huì)出現(xiàn)各種問題，這次的課程設(shè)計(jì)讓我加強(qiáng)了我在調(diào)試時(shí)的排錯(cuò)能力?？傊挥邪牙碚撆c實(shí)際操作結(jié)合才能做好事情。謝辭在這次課程設(shè)計(jì)中，要特別感謝帶領(lǐng)我們的老師，雖然這是我們第四次做課程設(shè)計(jì)，所以我們對(duì)于這次的設(shè)計(jì)題目有了些許思路，通過與老師見面，我們逐漸清晰這次課程設(shè)計(jì)的思路，你都會(huì)給我們講的特別仔細(xì)，讓我們明白接下來一步該做什么，該借閱什么樣的參考書，最后是

37、報(bào)告的格式，格式非常重要，包括以后的畢業(yè)論文。為了這次課程設(shè)計(jì)，我也充分利用圖書館的資源，增長自己的見識(shí)，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。有了這些，我們才能這么圓滿地完成這次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。此次設(shè)計(jì)是在郭秀麗老師的精心指導(dǎo)下完成的。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功與郭老師的幫助是密不可分的，再加上自身的努力才能圓滿地完成預(yù)期的目標(biāo)。郭老師對(duì)新知識(shí)，新事物都有自己獨(dú)到的理解，這深深的影響了我對(duì)學(xué)習(xí)的態(tài)度，將使我終生難忘。她一絲不茍的工作態(tài)度和認(rèn)真負(fù)責(zé)的敬業(yè)精神同樣給了我巨大的收益和鼓舞。參考文獻(xiàn)趙家貴傳感器電路設(shè)計(jì)手冊北京：中國計(jì)量出版社2002何希才實(shí)用傳感器接口電路實(shí)例北京：中國電力出版社2007瞿貴榮簡易可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警器家庭電子（愛好者）2005年第5期44郭天祥.51單片機(jī)C語言教程.北京：電子工業(yè)出版社，2009譚浩強(qiáng)等.C程序設(shè)計(jì).（第二版）北京：清華大學(xué)出版社，1999胡向東.傳感技術(shù).重慶大學(xué)出版社，2006鐘富昭.8051單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2007胡輝.單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì).中國水利水電出版社、2005楊素行.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.高等教育出版社、2008第 頁附錄一：總電路圖10CLOCKSTARTEOCADDAADDBADDCALEOEVREF(+)VREF(-