基于單片機的智能倉庫溫濕度控制系統(tǒng)

1、第一章 引言1.1 課題背景在現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，隨著科技的進步和自動化發(fā)展，溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)在某些行業(yè)中要求越來越高，特別是在大中型倉庫管理系統(tǒng)中，由于溫濕度過高或過低引起的倉庫儲藏物本身的水分過高或連續(xù)的高濕天氣將導致儲藏物新陳代謝加快而放出熱量，放熱引起的溫升又是代謝進一步加劇以至發(fā)霉變質，因此倉庫必須重視對空氣溫濕度精確的而又方便的實時監(jiān)測，長期以來，由于受經濟條件限制，我國倉庫環(huán)境較差，而且管理落后。 倉庫管理的重點之一就是要合理布置測溫點，經常檢查溫度變化，以便及時發(fā)現(xiàn)儲藏物發(fā)熱點，減少損失。然而，堆積物的熱傳遞又是那樣的緩慢，使人感知極差，需要管理人員經常進入悶熱、嗆人的倉庫內觀察溫、

2、濕度，不斷進行翻倉、加濕、通風和降溫設備來控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。這種繁重的體力勞動，不僅對人體有極大的傷害，而且不科學、不及時。所以，倉庫儲藏物蟲蛀、霉變的情況時有發(fā)生。 我國的儲藏物現(xiàn)均集中存放在地方或國家的倉庫中。按照國家儲藏物保護法，必須定期抽樣檢查糧食的溫、濕度，以確保儲藏質量。這就迫切需要溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)來控制倉庫。 本課題即以上述問題為出發(fā)點，設計倉庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能采集倉庫內的溫、濕度值，而且能夠迅速做出相應的處理，并將數(shù)據(jù)及處理結果顯示給用戶，并儲存數(shù)據(jù)以方便以后的對比研究。1.2 倉庫溫、濕度控制技術的國內外研究狀況近

3、年來，由于超大規(guī)模集成電路技術、網絡通信技術和計算機技術的發(fā)展，是監(jiān)控系統(tǒng)在工農業(yè)生產等領域得到廣泛引用，因此，倉庫溫、濕度監(jiān)控技術的研究在軟、硬件等方面都得到了一定的發(fā)展。1.2.1 硬件技術 早期倉庫溫濕度檢測主要采用溫度計量算法，它是將溫度計放入特定的插桿中，根據(jù)經驗插入倉庫的多個測溫點，工作人員定期拔出讀數(shù)，決定采取相應的措施。這種方法由于溫度計精度、人工讀數(shù)的人為因素等原因，溫度檢測不僅速度慢而且精度低，抽樣不徹底，局部糧食溫度過高不易被及時發(fā)現(xiàn)，局部糧食發(fā)霉變質引起大面積壞掉的情況時有發(fā)生。 隨著科技的發(fā)展，溫、濕度檢測系統(tǒng)有了很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用矩陣式布線技術，簡化

4、了數(shù)據(jù)采集部分的線路；在傳感器方面應用了熱電偶、半導體等器件；在數(shù)據(jù)傳輸方面減少了傳輸線的根數(shù)，采用串行傳輸方式，他可對倉庫的各個測試點進行巡回檢測，檢測的速度、精度大大提高，但由于電阻傳感器靈敏度低，使檢測精度不夠理想。 然后倉庫使用單板機進行溫、濕度監(jiān)控，并采用各種手段提高數(shù)據(jù)傳輸及檢測速度，通過軟硬件技術的結合，檢測的精度和可靠性有較大提高，能滿足一般中小型倉庫的需要。 近年來，隨著網絡通信技術和微處理器芯片的發(fā)展，為了簡化倉庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)的設計并降低成本，各公司的科研機構開始致力于相關領域的探索，是的倉庫溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化，網絡化成為可能。其中，美國達拉斯公司推出的單總線接口協(xié)議

5、采用單根信號線，既可傳輸數(shù)據(jù)又可傳輸時鐘，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因此單總線技術具有線路簡單，硬件開銷小，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。該公司所生產的單總線器件具有無需另附電源、在測試點直接將模擬信號數(shù)字化等特點，一方面減少了系統(tǒng)環(huán)節(jié)，另一方面也保證了系統(tǒng)的精度。同時各公司開發(fā)的可視化軟件開發(fā)工具，更是向著效率高、功能強大的方向努力，從而為獲得良好的用戶界面奠定了基礎。 國外倉庫的監(jiān)控技術已經發(fā)展的很成熟，高科技的數(shù)字傳感器廣泛應用于倉庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)。這種傳感器采用微控制器與半導體集成電路的最新技術，在一個芯片上集成了溫度檢測芯片、數(shù)據(jù)信號轉換芯片、計算機接口芯片，存儲芯片等，除完成溫度檢測功能

6、外，還可完成預置范圍溫度、報警、多路A/D轉換、溫度補償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接輸出數(shù)字量，從而解決了溫度信號長距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減而導致的精度降低等問題。 目前，國內出現(xiàn)了豐富的數(shù)字傳感器配套產品，如中繼器、分線器、插接器、遠程控制模塊等。數(shù)字傳感器技術、通信技術、計算機已成為當今計算機技術的三大基礎，計算機監(jiān)控技術已成為人們關注的熱點。軟件技術 近年來，各種計算機軟件開發(fā)平臺有了很大發(fā)展，特別是基于Windows環(huán)境下的Delphi、Power Builder、Visual Basic、Visual C+的不斷升級，數(shù)據(jù)功能增強，能夠使用ODBC驅動程序訪問各種數(shù)據(jù)系

7、統(tǒng)，并可使用ADO、DAO等各種應用程序開發(fā)接口，操縱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，管理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫對象與結構方便地對監(jiān)測系統(tǒng)進行顯示、打印、查詢、自動控制等操作，為高性能的測控軟件設計提供了基礎。1.3 課題設計目標 倉庫溫濕度控制系統(tǒng)是以AT89C52系列單片機為核心構成的監(jiān)控系統(tǒng)。本課題提出了一種可以應用于中小型糧倉的溫濕度控制系統(tǒng)的設計方案。 系統(tǒng)主要包括輸入和輸出兩個大的模塊，每個模塊有包括幾個小的功能模塊。其中，輸入模塊主要包括電源模塊、鍵盤設定模塊、溫濕度檢測模塊；輸出模塊主要包括LCD顯示模塊、報警模塊、控制模塊及串口通信模塊。第二章 系統(tǒng)總體方案設計2.1 系統(tǒng)功能、組成及工作原理2.1

8、.1 總體方案根據(jù)設計功能要求，系統(tǒng)可分為以下幾個部分：1） 鍵盤設定模塊：設置溫度的上限及下限，濕度的上限及下限來調整倉庫溫濕度控制范圍。2） 溫濕度檢測模塊：檢測倉庫內的溫、濕度。3） 報警模塊：當溫度或濕度越限時報警。4） 控制處理模塊：當溫度或濕度越限時，采取一定的手段控制。5） 顯示模塊：LCD顯示設定的溫度的上限及下限、濕度的上限及下限、測得的溫濕度值及各種調整信息。6） 串口通信：將測得的溫濕度上傳給PC機保存。7） 電源模塊：給系統(tǒng)供電。2.1.2 實施措施1） 鍵盤設定模塊：因為鍵盤要有輸入溫濕度的范圍、小數(shù)點、百分號，復位等功能，所以用44矩陣鍵盤。 2） 溫濕度檢測模塊：

9、溫濕度傳感器的選擇見下面的方案論證。3） 報警模塊：當溫度或濕度越限時聲音報警，用蜂鳴器實現(xiàn)。4） 控制處理模塊：實際環(huán)境溫度超過設定的最高溫度時，繼電器控制空調的加熱設備工作；實際環(huán)境溫度低于設定的最低溫度時，繼電器控制空調的制冷設備工作；實際環(huán)境濕度超過設定的最高溫濕度時，繼電器控制風機工作降濕；實際環(huán)境濕度低于設定的最低濕度時，繼電器控制加濕器工作； 5） 顯示模塊：用戶輸入溫濕度的上下限，測得的溫濕度值及各種調整信息的顯示編程實現(xiàn)。6） 串口通信：用電平轉換芯片MAX232實現(xiàn)。7） 電源模塊：采用線性直流穩(wěn)壓電源的設計方法。2.2 溫濕度傳感器的方案論證和選擇當單片機用作測控系統(tǒng)時，

10、系統(tǒng)總要有被測信號進入輸入通道，由單片機拾取必要的輸入信息。對于測量系 統(tǒng)而言，如何準確獲得被測信號是其核心任務；而對測控系統(tǒng)來講，除對被控對象狀態(tài)的信號測試外，還要將測試數(shù)據(jù)與控制條件對比并實時控制相應執(zhí)行設備。 傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產過程中的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產過程中的各種參量，使設備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產的高效率和高質量。數(shù)字式溫度傳感器的類型隨著溫度傳感器集成化、智能化技術的進步，世界上很多公司推出了新型的

11、數(shù)字溫度傳感器，并得到廣泛應用。對器件的選擇應把握以下幾點：測溫的精度、分辨率要合適，以便減少不必要的電路和軟件開發(fā)成本；外圍電路應盡量簡單；溫度傳感器的總線負載能力如何，能否滿足多點測溫的需要；占用單片機引腳情況如何，因為MCU引腳資源有限，多點測溫時，如果測量的點數(shù)超過輸入通道的個數(shù)，就要添加多路復用電路，這將增加成本；與單片機的通信協(xié)議應盡量簡單，成本、溫度測量的軟件開發(fā)難度要盡量小。目前在數(shù)字溫度傳感器中采用的串行總線主要有Motorola公司的SPI總線，Dallas公司的1-wire總線，Phillips公司的I2C總線等。常用的數(shù)字溫度傳感器主要有：1） 數(shù)字溫度傳感器AD741

12、8是件ADI公司推出的單片溫度測量與控制用集成電路。其內部包含有帶隙溫度傳感器和10 位模數(shù)轉換器，可將感應溫度轉換為0.25C 量化間隔的數(shù)字信號，測溫范圍為-55C+125C，具有10 位數(shù)字輸出溫度值，分辨率0.25C，精度為2C ， 轉換時間為1530ms ， 工作電壓范圍為+2.7V+5.5V，具有低功耗模式（典型值為1A）。AD7418 片內寄存器可以進行高/低溫度門限的設置。當溫度超過設置門限時，過溫漏極開路指示器（OTI）將輸出有效信號。可與單片機（微控制器）接口，通過I2C 接口對AD7418 的內部寄存器進行讀/寫操作。該溫度傳感器可廣泛應用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的環(huán)境溫度監(jiān)測、

13、工業(yè)過程控制、電池充電以及個人計算機等系統(tǒng)。2）LM74是美國國家半導體公司推出的集成了帶隙式溫度傳感器、Delta-Sigma型模/數(shù)轉換器、并具有SPI/Microwire兼容總線接口的數(shù)字溫度傳感器。在傳感器通電工作后，自動按一定速率對溫度進行檢測, 并在片內寄存器中存儲轉換的溫度值，主機可以在任意時刻讀出傳感器溫度值。LM74具有休眠模式, 在休眠時消耗的電流不超過10mA, 適用于對功耗有嚴格限制的系統(tǒng)。LM74的模/數(shù)轉換器為12位外加符號位，有效工作范圍為-55+155，分辨率可達0.0625的分辨率。由于采用了SPI/ Microwire兼容總線接口, 可以將多個傳感器掛接在總

14、線上, 通過片選信號對特定器件進行讀寫操作。LM74采用3.0V5.5V的供電電壓。 3） DS18b20是Dallas公司推出的新一代數(shù)字溫度傳感器。通過一個單線接口發(fā)送或接收信息，因此在中央微處理器和 DS1820 之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉換的電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無需外部電源。因為每個 DS1820 都有一個獨特的片序列號，所以多只 DS1820 可以同時連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。這一特性在 HVAC 環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機器的溫度以及過程監(jiān)測和控制等方面非常有用2.2.2 數(shù)字濕度傳感器的類型近年來，國內外在濕度傳

15、感器研發(fā)領域取得了較大發(fā)。濕敏傳感器正向集成化、智能化、多參數(shù)監(jiān)測的方向迅速發(fā)展。集成濕度傳感器的選擇應考慮以下幾點：感濕性能好、響應速度快、靈敏度高、測量范圍寬，線性度要好，要有較好的一致性、可重復性，濕滯小，有較強的抗污染能力，較高的穩(wěn)定性和可靠性，使用壽命長。目前，國外生產濕度傳感器的主要廠家及典型產品主要有：Honeywell公司（HIT3602、HIT3605、HIT3610型），Humeral公司(HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型)，Sensirion公司（SHT11、SHT15型）。常用的集成濕度傳感器主要有：1） HIH-3610是Honeywell公

16、司生產的具有信號處理功能的熱固聚酯電容式相對濕度傳感器，線性放大輸出、工廠標定，獨特的多層結構能非常有效地抵抗環(huán)境的侵蝕。工作范圍：溫度-40+85，相對濕度0100%RH，精度達到2%RH，激光修正互換性至5%RH，低功耗驅動電流設計為200A，反應時間為15s，穩(wěn)定性好，較低的飄移、抗化學腐蝕性能強。2） HM1500是法國Humeral公司采用Humeral專利濕敏電容HS1101設計制造的相對濕度傳感器。帶防護棒式封裝，5VDC恒壓供電，14VDC放大線性電壓輸出，便于用戶使用。濕度測試量程為0100%RH，精度達到3%RH（1095%RH范圍），防灰塵，可有效抵抗各種腐蝕性氣體物質，

17、非常低的溫度依賴性，長期穩(wěn)定性好，反應時間5s。3） 與傳統(tǒng)的溫濕度傳感器不同，SHT11是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSensTM技術的新型智能溫濕度傳感器，它將溫濕度傳感器、信號放大調理、A/D轉換、二線串行接口全部集成于一個芯片內，融合了CMOS芯片技術與傳感技術，使傳感器具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、極高的性價比、使用方便、接口簡單等優(yōu)點，從而發(fā)揮出它們強大的優(yōu)勢互補作用。（3 ） 溫濕度傳感器的確定 綜上所述，以上介紹的大都是單個的溫、濕度傳感器，而SHT11集溫度傳感器與濕度傳感器于一體，并且采用SHT11進行溫濕度實時監(jiān)測的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接

18、口簡單等好處；另外SHT11芯片內部集成14位A/D轉換器，且采用數(shù)字信號輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。該芯片在溫濕度監(jiān)測、自動控制等領域均已得到廣泛應用，所以選用SHT11。第三章 系統(tǒng)硬件設計 本系統(tǒng)硬件包括：單片機最小系統(tǒng)、LCD1602液晶顯示、鍵盤、SHT11溫濕度檢測、報警電路、通訊芯片MAX232、通信串口、控制接口（空調、風機、加濕機）、電源模塊。系統(tǒng)整體電路框圖如圖1所示。圖3-1 系統(tǒng)整體電路框圖1 單片機最小系統(tǒng)設計（1） AT89C52簡介AT89C52 是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)中可編程的Flash 存儲器。使用Atmel 公司

19、高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89C52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89C52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計

20、數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。具體引腳圖如圖3-2所示。圖3-2 AT89C52引腳圖（2） 時鐘電路和復位電路時鐘電路：內部時鐘方式，在 XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調電容，組成并聯(lián)諧振電路，構成穩(wěn)定的自激振蕩器，如圖3-3所示，晶體振蕩器的振蕩頻率決定單片機的時鐘頻率。外部時鐘方式，在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應當引入惟一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。這時，外部的脈沖信號是經 XTAL2 引腳注入，如圖3-4所示。 復位電路：常見的

21、復位電路有下列三種形式，如圖3-5所示。1） 上電自動復位方式是在單片機接通電源時，對電容充電來實現(xiàn)的。上電瞬間，RST 端的電位與 VCC 相同。只要在 RST 端有足夠長的時間保持閾值電壓，單片機便可自動復位。2） 按鍵電平復位方式通過使 RST 端經電阻與 VCC 電源接通而實現(xiàn)。圖3-3 89C58RD+的內部時鐘電路圖3-4 89C58RD+的外部時鐘電路上電自動復位方式 （2）按鍵電平復位 （3）按鍵脈沖復位圖3-5 常見的復位電路3. 按鍵脈沖復位方式利用微分電路產生的正脈沖實現(xiàn)復位。3.1.3 單片機最小系統(tǒng)電路圖其中時鐘電路為內部時鐘電路，復位電路為上電自動復位方式與按鍵電平

22、復位方式的結合。圖3-6單片機最小系統(tǒng)3.2 LCD1602液晶顯示3.2.1 1602簡介1. 主要技術參數(shù)：表3-3 主要技術參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓4.55.5V工作電流2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓5.0V字符尺寸2.954.35（WXH）mm2. 接口信號說明1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，如表3-6所示。表3-4 接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data 1/02VDD電源正極10D3Data 1/03VL液晶顯示偏壓信號11D4Data 1/04RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data 1/

23、05R/W讀寫選擇端（H/L）13D6Data 1/06E使能信號14D7Data 1/07D0Data 1/015BLA背光源正極8D1Data 1/016BLK背光源負極3.2.2 1602與單片機連接圖圖3-9 1602與單片機連接圖3.3 矩陣鍵盤由于控制鍵位較多，方便程序設計，硬件安全可靠，本設計采用44矩陣鍵盤，與單片機P1口相連，電路圖如圖所示。圖3-10 矩陣鍵盤與單片機連接圖矩陣鍵盤的工作原理：當無按鍵閉合時，P10P13 與 P14P17 之間開路。當有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。判斷有無按鍵按下的方法是：第一步，置列線P14P17 為輸入狀態(tài)，從行

24、線 P10P13 輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。第二步，行線輪流輸出低電平，從列線P14P17 讀入數(shù)據(jù)，若有某一列為低電平，則對應行線上有鍵按下。綜合一二兩步的結果，可確定按鍵編號。但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進行同樣的鍵操作。本設計矩陣鍵盤的功能圖如圖所示圖3-11 矩陣鍵盤的功能圖3.4 溫濕度檢測3.4.1 SHT11簡介1. 概述SHTxx 系列單芯片傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專利的工業(yè)COMS 過程微加工技術，確保產品具有極高的可靠性

25、與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙式測溫元件，并與一個 14 位的 A/D 轉換器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫連接。因此，該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個 SHTxx傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。兩線制串行接口和內部基準電壓，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品提供表面貼片 LCC（無鉛芯片）或 4 針單排引腳封裝。特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。2

26、.引腳SHT11溫濕度傳感器采用SMD(LCC)表面貼片封裝形式，管腳排列如圖1所示圖3-12 SHT11外形及引腳排列(1)GND：接地端；(2)DATA：雙向串行數(shù)據(jù)線；(3)SCK：串行時鐘輸入；(4)VDD電源端：0.45.5V電源端；(58)NC：空管腳。4. 輸出轉換為物理量（1）相對濕度為了補償濕度傳感器的非線性以獲取準確數(shù)據(jù)，建議使用如下公式修正輸出數(shù)值：（表示傳感器的相對濕度輸出數(shù)值，大約范圍在93400）表3-10 濕度轉換系數(shù)12 bit-40.0405-2.810-68 bit-40.648-7.210-4對高于 99%RH 的那些測量值則表示空氣已經完全飽和，必須被處

27、理成顯示值均為 100%2RH。濕度傳感器對電壓基本上沒有依賴性。圖3-18 從轉換到相對濕度1） 濕度傳感器相對濕度的溫度補償實際測量溫度與25 (77)相差較大時，應考慮濕度傳感器的溫度修正系數(shù)：表3-11溫度補償系數(shù)12 bit0.010.000088 bit0.010.00128（2）溫度由能隙材料 PTAT (正比于絕對溫度) 研發(fā)的溫度傳感器具有極好的線性?？捎萌缦鹿綄?shù)字輸出轉換為溫度值：表3-12 溫度轉換系數(shù) 5V-40.00-40.0014bit0.010.0184V-39.75-39.5512bit0.040.0723.5V3-39.66-39.393V3-39.60-

28、39.282.5V3-39.55-39.19在極端工作條件下測量溫度時，可使用進一步的補償算法以獲取高精度。可參閱應用說明“相對濕度與溫度的非線性補償”。3.4.2 SHT11與單片機相連的電路圖圖11 SHT11與單片機連接電路圖3.5 報警電路 報警電路如圖12所示，當P2.5口輸出高電平時蜂鳴器響，當P2.5口輸出低電平時蜂鳴器不響。圖12報警電路3.6 控制電路 本次設計以P26控制加熱設備，P27控制制冷設備，P36控制加濕設備，P37控制降濕設備，它們的控制接口電路相同，就以控制加熱設備的電路為例講解，下圖為控制加熱設備的接口電路。圖13 控制加熱設備的電路P5的1,3引腳接220

29、V交流電源，當測得的溫度低于設定的最低溫度時，P26口為低電平，繼電器線圈得電，P5的1,3接通，加熱設備工作，同時LED指示燈D8亮，表示當前處于加熱狀態(tài)；當測得的溫度大于設定的最低溫度時，P26口為高電平，繼電器線圈斷電，P5的1,2接通，加熱設備停止工作，同時LED指示燈D8滅。其它三個控制接口電路的工作原理與此類似。3.7 單片機與PC之間的通信PC內部通常都裝有一個RS-232異步通信適配器版，其主要器件為可編程的UART芯片，如8250等，從而使PC有能力與其他具有標準RS-232串行通信接口的計算機設備進行通信。AT89C52單片機本身具有一個全雙工的串行口，但單片機的串行口為T

30、TL電平，需要外接一個TTL-RS-232電平轉換器才能夠與PC的RS-232串行口連接，組成一個簡單可行的通信接口。由于RS-232的邏輯電平與TTL電平不兼容，為了與TTL電平的AT89C52單片機器件連接，必須進行電平轉換。美國MAXIM公司生產的MAX232系列RS-232收發(fā)器是目前應用較為普遍的串行口電平轉換器件。3.7.1 電平轉換芯片MAX232簡介1.概述MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用+5V單電源供電。圖14所示為MAX232芯片的引腳排列和典型工作電路，芯片內部包含兩個收發(fā)器，采用“電荷泵”技術，利用4個外接電容C1

31、C4（通常取值為1F）就可以在單+5V電源供電的條件下，將輸入的+5V電壓轉換為RS-232輸出所需要的12V電壓。在實際應用中，由于器件對電源噪聲很敏感，因此必須在電源Vcc與地之間加一個去耦電容C5。收發(fā)器在短距離（電纜容量1000pF）通信時，通信速率最高可達120kbit/s。3.7.2 串口通信電路采用三線制連接串口，即單片機只連接電腦9針串口的3根線；第5腳的GND、第二腳的RXD、第三腳的TXD，具體電路如下圖：圖14 串口通信電路電源電路線性直流穩(wěn)壓電源的基本原理線性穩(wěn)壓電源是指調整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源，該類電源的優(yōu)點是穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高。1. 線性直流穩(wěn)壓

32、電源的組成線性直流穩(wěn)壓電源通常由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等幾部分組成如圖3-24所示。圖3-24 直流穩(wěn)壓電源結構框圖變壓器的初級一側一般為 220V 交流電壓，次級一側電壓可以根據(jù)所需直流電壓的大小，通過選擇適當?shù)淖儔罕葋淼玫?。整流電路利用二極管的單向導電性將交流電變換成脈動直流電，利用濾波電路將脈動直流電壓濾為較平滑的直流電壓。由于整流、濾波電路輸出的直流電壓穩(wěn)定性較差，當電網電壓波動或負載變化時輸出電壓也隨之而變化，采用穩(wěn)壓電路后，輸出電壓的穩(wěn)定程度將大為提高。2. 集成穩(wěn)壓器介紹集成穩(wěn)壓器的種類很多，作為小功率的線性直流穩(wěn)壓電源，應用最為普遍的是三端集成穩(wěn)壓器。常用的三端集

33、成穩(wěn)壓器有：78XX 系列（正電壓型），79XX 系列（負電壓型）（實際產品中，XX 用數(shù)字表示，XX 是多少，輸出電壓就是多少。例如 7805，輸出電壓為5V）；LM317 系列（可調正電壓型），LM337 系列（可調負電壓型）。另外在使用 78XX 與 79XX 時要注意，采用 TO-3 金屬外殼封裝的 78XX 系列集成電路時，其金屬外殼為地端；而同樣封裝的 79XX 系列的穩(wěn)壓器，金屬外殼是負電壓輸入端。因此，在由二者構成多路穩(wěn)壓電源時，若將 78XX 的外殼接印刷電路板的公共地，79XX 的外殼及散熱器就必須與印刷電路板的公共地絕緣，否則會造成電源短路。 電源原理圖線性直流穩(wěn)壓電源電

34、路原理圖如圖3-25所示，輸入 220V 的交流電壓，經變壓器 T1 后輸出為 15V 的交流電壓，經整流、濾波、穩(wěn)壓后輸出的12V的直流電壓,又經過5V穩(wěn)壓器輸出5V直流電壓。圖3-25 線性直流穩(wěn)壓電源原理圖系統(tǒng)軟件設計 本系統(tǒng)軟件設計主要包括：系統(tǒng)初始化程序、按鍵顯示設定的溫濕度范圍程序、溫濕度測量處理及顯示程序、控制程序，串口通信程序。系統(tǒng)整體工作方式如下框圖所示圖4-1 系統(tǒng)整體流程圖4.1 系統(tǒng)初始化程序系統(tǒng)初始化程序主要是設定系統(tǒng)的初始化狀態(tài)。本設計的初始化是設置蜂鳴器、升溫裝置、降溫裝置、加濕裝置、降濕裝置不工作，并將顯示器件LCD初始化，串口初始化，等待按鍵輸入溫濕度的范圍。

35、初始化流程圖如下圖所示圖4-2 初始化流程圖4.2 按鍵顯示設定的溫濕度鍵盤功能圖如圖3-11所示，按鍵顯示設定的溫濕度的過程為：按鍵輸入設定的溫濕度，如果按錯，按第15個或第16個鍵清屏；并且保證按鍵次數(shù)為17次。具體流程圖如下圖所示圖4-3 按鍵顯示設定的溫濕度流程圖4.3 溫濕度計算（測量、處理）及顯示計算出的溫濕度是最終顯示在LCD上的溫濕度。計算過程包括兩步：溫濕度的測量，溫濕度的處理。溫濕度的處理過程是為了補償溫濕度傳感器的非線性。溫濕度的計算流程圖如圖4-4，溫濕度的測量流程圖如圖4-5。溫濕度的處理過程就是計算補償溫濕度傳感器非線性的公式，在此不寫流程圖，具體過程見附錄中的程序

36、，溫濕度的顯示過程見附錄中的程序。圖4-4 溫濕度計算流程圖圖4-5 測溫流程圖串口通信串口通信是將測得的溫濕度值上傳給PC保存，其流程圖如圖4-6所示圖4-6 串口通信控制程序控制部分就是將測得的溫濕度與設定的溫濕度比較，以采取相應的控制措施，這些措施包括加熱、降溫、加濕、降濕，當測得的溫濕度不在設定的溫濕度范圍內時，聲音報警，控制程序中還包括將采取的措施在LCD上顯示。共有9種控制情況，如下所示，流程圖在此不列寫，可參考附錄中的程序。1. 濕度小于設定的最低濕度并且溫度小于設定的最低溫度。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、加濕、加溫，并且LCD第二行最后四位的第一位、第三位為1顯示控制狀態(tài)。2

37、. 濕度小于設定的最低濕度并且溫度符合設定的溫度范圍。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、加濕，并且LCD第二行最后四位的第三位為1顯示控制狀態(tài)。3. 濕度小于設定的最低濕度并且溫度大于設定的最高溫度。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、加濕、降溫，并且LCD第二行最后四位的第二位、第三位為1顯示控制狀態(tài)。4. 濕度符合設定的濕度范圍并且溫度小于設定的最低溫度。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、加溫，并且LCD第二行最后四位的第一位為1顯示控制狀態(tài)。5. 濕度符合設定的濕度范圍并且溫度符合設定的濕度范圍。這時不采取控制措施，并且LCD第二行最后四位什么都不顯示。6. 濕度符合設定的濕度范圍并且溫度大于設定的最

38、高溫度。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、降溫，并且LCD第二行最后四位的第二位為1顯示控制狀態(tài)。7. 濕度大于設定的最高濕度并且溫度小于設定的最低溫度。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、降濕、加溫，并且LCD第二行最后四位的第一位、第四位為1顯示控制狀態(tài)。8. 濕度大于設定的最高濕度并且溫度符合設定的溫度范圍。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、降濕，并且LCD第二行最后四位的第四位為1顯示控制狀態(tài)。9. 濕度大于設定的最高濕度并且溫度大于設定的最高溫度。這時采取的控制措施是蜂鳴器響、降濕、降溫，并且LCD第二行最后四位的第二位、第四位為1顯示控制狀態(tài)。附錄資料：不需要的可以自行刪除 C語言圖形模式速成第

39、一節(jié) 圖形模式的初始化Turbo C 提供了非常豐富的圖形函數(shù)，所有圖形函數(shù)的原型均在graphics. h 中，本節(jié)主要介紹圖形模式的初始化、獨立圖形程序的建立、基本圖形功能、圖形窗口以及圖形模式下的文本輸出等函數(shù)。另外，使用圖形函數(shù)時要確保有顯示器圖形驅動程序*.BGI，同時將集成開發(fā)環(huán)境options/Linker中的Graphics lib選為on，只有這樣才能保證正確使用圖形函數(shù)。 不同的顯示器適配器有不同的圖形分辨率。即是同一顯示器適配器，在不同模式下也有不同分辨率。因此，在屏幕作圖之前，必須根據(jù)顯示器適配器種類將顯示器設置成為某種圖形模式，在未設置圖形模式之前，微機系統(tǒng)默認屏幕為

40、文本模式(80列，25行字符模式)，此時所有圖形函數(shù)均不能工作。設置屏幕為圖形模式，可用下列圖形初始化函數(shù)：void far initgraph(int far *gdriver, int far *gmode,char *path);其中gdriver和gmode分別表示圖形驅動器和模式，path是指圖形驅動程序所在的目錄路徑。有關圖形驅動器、圖形模式的符號常數(shù)及對應的分辨率見graphics. h。圖形驅動程序由Turbo C出版商提供，文件擴展名為.BGI。 根據(jù)不同的圖形適配器有不同的圖形驅動程序。例如對于EGA、 VGA 圖形適配器就調用驅動程序EGAVGA.BGI。#include

41、 stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode;gdriver=VGA;gmode=VGAHI;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);bar3d(100, 100, 300, 250, 50, 1); /*畫一長方體*/getch();closegraph();return 0;有時編程者并不知道所用的圖形顯示器適配器種類，或者需要將編寫的程序用于不同圖形驅動器，Turbo C 提供了一個自動檢測顯示器硬件的函數(shù)，其調用格式為：void far detectgraph(int *gdriv

42、er, *gmode);其中gdriver和gmode的意義與上面相同。 自動進行硬件測試后進行圖形初始化：#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode;detectgraph(&gdriver, &gmode); /*自動測試硬件*/printf(the graphics driver is %d, mode is %dn,gdriver,gmode); /*輸出測試結果*/getch();initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);/* 根據(jù)測試結果初始化圖形*/bar3d

43、(100, 100, 300, 250, 50, 1); /*畫一長方體*/getch();closegraph();return 0;上例程序中先對圖形顯示器自動檢測，然后再用圖形初始化函數(shù)進行初始化設置，但Turbo C提供了一種更簡單的方法， 即用gdriver=DETECT 語句后再跟initgraph()函數(shù)就行了。采用這種方法后，上例可改為：#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver=DETECT, gmode;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);bar3d(50, 5

44、0, 150, 30, 50, 1);getch();closegraph();return 0;另外，Turbo C 提供了退出圖形狀態(tài)的函數(shù)closegraph()，其調用格式為：void far closegraph(void);第二節(jié) 屏幕顏色的設置和清屏函數(shù)對于圖形模式的屏幕顏色設置，同樣分為背景色的設置和前景色的設置。在Turbo C中分別用下面兩個函數(shù)： 設置背景色: void far setbkcolor(int color);設置作圖色: void far setcolor(int color);其中color 為圖形方式下顏色的規(guī)定數(shù)值，對EGA，VGA顯示器適配器，有關顏

45、色的符號常數(shù)及數(shù)值見graphics.h。清除圖形屏幕內容但不清除圖形背景使用清屏函數(shù)，其調用格式如下： voide far cleardevice(void);#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode, i,aa;gdriver=DETECT;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI); /*圖形初始化*/setbkcolor(0); /*設置圖形背景*/cleardevice();for(i=0; i=15; i+)setcolor(i); /*設置不同作圖色*/cir

46、cle(320, 240, 20+i*10); /*畫半徑不同的圓*/getch();for(i=0; i=15; i+)setbkcolor(i); /*設置不同背景色*/cleardevice();circle(320, 240, 20+i*10);getch();aa=getmaxcolor();printf(maxcolor=%d,aa);getch();closegraph();return 0;另外，TURBO C也提供了幾個獲得現(xiàn)行顏色設置情況的函數(shù)。 int far getbkcolor(void); 返回現(xiàn)行背景顏色值。int far getcolor(void); 返回現(xiàn)行

47、作圖顏色值。int far getmaxcolor(void); 返回最高可用的顏色值。第三節(jié) 基本畫圖函數(shù)基本圖形函數(shù)包括畫點，線以及其它一些基本圖形的函數(shù)。本節(jié)對這些函數(shù)作一全面的介紹。 、畫點. 畫點函數(shù) void far putpixel(int x, int y, int color); 該函數(shù)表示有指定的象元畫一個按color 所確定顏色的點。對于顏色color的值可從表3中獲得而對x, y是指圖形象元的坐標。在圖形模式下，是按象元來定義坐標的。對VGA適配器，它的最高分辨率為640 x480，其中640為整個屏幕從左到右所有象元的個數(shù)，480為整個屏幕從上到下所有象元的個數(shù)。屏幕

48、的左上角坐標為(0,0)，右下角坐標為(639, 479)，水平方向從左到右為x 軸正向，垂直方向從上到下為y軸正向。TURBO C的圖形函數(shù)都是相對于圖形屏幕坐標，即象元來說的。關于點的另外一個函數(shù)是： int far getpixel(int x, int y); 它獲得當前點(x, y)的顏色值。 II、有關坐標位置的函數(shù) int far getmaxx(void);返回x軸的最大值。int far getmaxy(void);返回y軸的最大值。int far getx(void); 返回游標在x軸的位置。void far gety(void); 返回游標有y軸的位置。void far

49、moveto(int x, int y); 移動游標到(x, y)點，不是畫點，在移動過程中亦畫點。void far moverel(int dx, int dy); 移動游標從現(xiàn)行位置(x, y)移動到(x+dx, y+dy)的位置，移動過程中不畫點。、畫線I. 畫線函數(shù)TURBO C提供了一系列畫線函數(shù)： void far line(int x0, int y0, int x1, int y1); 畫一條從點(x0, y0)到(x1, y1)的直線。void far lineto(int x, int y); 畫一作從現(xiàn)行游標到點(x, y)的直線。void far linerel(int

50、 dx, int dy); 畫一條從現(xiàn)行游標(x，y)到按相對增量確定的點(x+dx, y+dy)的直線。void far circle(int x, int y, int radius); 以(x, y)為圓心，radius為半徑，畫一個圓。void far arc(int x, int y, int stangle, int endangle,int radius); 以(x,y)為圓心，radius為半徑，從stangle開始到endangle結束(用度表示)畫一段圓弧線。在TURBO C中規(guī)定x軸正向為0 度，逆時針方向旋轉一周， 依次為90,180, 270和360度(其它有關函數(shù)也

51、按此規(guī)定，不再重述)。 void ellipse(int x, int y, int stangle, int endangle,int xradius,int yradius);以(x, y)為中心，xradius，yradius為x軸和y軸半徑，從角stangle 開始到endangle結束畫一段橢圓線，當stangle=0，endangle=360時， 畫出一個完整的橢圓。void far rectangle(int x1, int y1, int x2, inty2); 以(x1, y1)為左上角，(x2, y2)為右下角畫一個矩形框。 void far drawpoly(int nu

52、mpoints, int far *polypoints); 畫一個頂點數(shù)為numpoints,各頂點坐標由polypoints給出的多邊形。polypoints整型數(shù)組必須至少有2 倍頂點數(shù)個無素。每一個頂點的坐標都定義為x,y，并且x在前。值得注意的是當畫一個封閉的多邊形時，numpoints 的值取實際多邊形的頂點數(shù)加一，并且數(shù)組polypoints中第一個和最后一個點的坐標相同。下面舉一個用drawpoly()函數(shù)畫箭頭的例子。#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode, i;int arw16=200

53、,102,300,102,300,107,330,100,300,93,300,98,200,98,200,102;gdriver=DETECT;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);setbkcolor(BLUE);cleardevice();setcolor(12); /*設置作圖顏色*/drawpoly(8, arw); /*畫一箭頭*/getch();closegraph();return 0;II、設定線型函數(shù)在沒有對線的特性進行設定之前，TURBO C 用其默認值，即一點寬的實線，但TURBO C 也提供了可以改變線型的函數(shù)。線型包括：寬度

54、和形狀。其中寬度只有兩種選擇：一點寬和三點寬。而線的形狀則有五種。下面介紹有關線型的設置函數(shù)。void far setlinestyle(int linestyle,unsigned upattern,int thickness);該函數(shù)用來設置線的有關信息，其中l(wèi)inestyle是線形狀的規(guī)定，見graphics.h。對于upattern，只有l(wèi)inestyle選USERBIT_LINE 時才有意義 (選其它線型，uppattern取0即可)。此時uppattern的16位二進制數(shù)的每一位代表一個象元，如果那位為1，則該象元打開，否則該象元關閉。 void far getlinesettin

55、gs(struct linesettingstypefar *lineinfo);該函數(shù)將有關線的信息存放到由lineinfo 指向的結構中，表中l(wèi)inesettingstype的結構如下：struct linesettingstypeint linestyle;unsigned upattern;int thickness;例如下面兩句程序可以讀出當前線的特性 struct linesettingstype *info;getlinesettings(info);void far setwritemode(int mode);該函數(shù)規(guī)定畫線的方式。如果mode=0，則表示畫線時將所畫位置的原

56、來信息覆蓋了(這是TURBO C的默認方式)。如果mode=1， 則表示畫線時用現(xiàn)在特性的線與所畫之處原有的線進行異或(XOR)操作，實際上畫出的線是原有線與現(xiàn)在規(guī)定的線進行異或后的結果。因此，當線的特性不變，進行兩次畫線操作相當于沒有畫線。有關線型設定和畫線函數(shù)的例子如下所示。#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode, i;gdriver=DETECT;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);setbkcolor(BLUE);cleardevice();setcolo

57、r(GREEN);circle(320, 240, 98);setlinestyle(0, 0, 3); /*設置三點寬實線*/setcolor(2);rectangle(220, 140, 420, 340);setcolor(WHITE);setlinestyle(4, 0 xaaaa, 1);/*設置一點寬用戶定義線*/line(220, 240, 420, 240);line(320, 140, 320, 340);getch();closegraph();return 0;第四節(jié) 基本圖形的填充填充就是用規(guī)定的顏色和圖模填滿一個封閉圖形。 一般是先畫輪廓再填充。TURBO C提供了一

58、些先畫出基本圖形輪廓， 再按規(guī)定圖模和顏色填充整個封閉圖形的函數(shù)。在沒有改變填充方式時，TURBO C 以默認方式填充。 void far bar(int x1, int y1, int x2, int y2);確定一個以(x1,y1)為左上角，(x2,y2)為右下角的矩形窗口，再按規(guī)定圖模和顏色填充。說明：此函數(shù)不畫出邊框，所以填充色為邊框。void far bar3d(int x1, int y1, int x2, int y2,int depth,int topflag);當topflag為非0時, 畫出一個三維的長方體。當topflag為0時，三維圖形不封頂，實際上很少這樣使用。說明:

59、 bar3d()函數(shù)中，長方體第三維的方向不隨任何參數(shù)而變，即始終為45度的方向。void far pieslice(int x,int y,int stangle,int endangle,int radius);畫一個以(x, y)為圓心，radius為半徑，stangle為起始角度，endangle 為終止角度的扇形，再按規(guī)定方式填充。當stangle=0,endangle=360 時變成一個實心圓，并在圓內從圓點沿X軸正向畫一條半徑。void far sector(int x, int y,int stanle,intendangle,int xradius, int yradius)

60、;畫一個以(x, y)為圓心分別以xradius, yradius為x軸和y軸半徑，stangle 為起始角，endangle為終止角的橢圓扇形，再按規(guī)定方式填充。第五節(jié) 設定填充方式TURBO C有四個與填充方式有關的函數(shù)。下面分別介紹： void far setfillstyle(int pattern, int color); color的值是當前屏幕圖形模式時顏色的有效值。pattern的值及與其等價的符號常數(shù)見graphics.h。除USER_FILL(用戶定義填充式樣)以外，其它填充式樣均可由setfillstyle() 函數(shù)設置。當選用USER_FILL時，該函數(shù)對填充圖模和顏色