1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上JIU JIANG UNIVERSITY 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）題 目 嬰兒看護器設(shè)計（監(jiān)控部分） 英文題目 Design of Babys supervision system (monitoring part) 院 系 電子工程學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 姓 名 熊天福 年 級 二零零九級 指導(dǎo)教師 盛健 二零一三年五月 專心-專注-專業(yè)摘 要嬰兒看護器設(shè)計是一種有效的、具有實用性的設(shè)備，目前得到了廣泛的應(yīng)用。但其較高的價格和復(fù)雜的實現(xiàn)和操作方式，使其在使用規(guī)模受到限制。本設(shè)計方案系統(tǒng)硬件部分是以STC89C51單片機為核心，系統(tǒng)硬件分為三大部分，即傳感器單元，處理

2、器單元，聲光報警器單元。通過單片機將從溫度檢測模塊單元，濕度檢測單元和翻身檢測單元采集信號數(shù)據(jù)，最后，將信號數(shù)據(jù)傳輸給外圍電路led燈顯示控制單元和報警單元組成的模塊，實現(xiàn)對象嬰兒狀態(tài)的監(jiān)控，可以實現(xiàn)嬰兒看護器設(shè)計的監(jiān)控功能。在軟件設(shè)計上，系統(tǒng)軟件分為四部分，即主程序流程圖，溫度檢測模塊程序設(shè)計流程圖，濕度檢測模塊程序設(shè)計流程圖，顯示子程序流程圖，通過這四部分利用STC89C51單片機編程程序，完成對嬰兒數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)監(jiān)控功能。本設(shè)計利用STC89C51單片機及傳感器，實現(xiàn)了廉價實用的嬰兒看護器，既能夠大大降低成本，又可以實現(xiàn)嬰兒看護器的基本功能。關(guān)鍵詞： 嬰兒看護；單片機；檢測 Desig

3、n of babys supervision system (monitoring part) AbstractInfant care unit design is an effective and practical device, has been widely used at present. But its high price and complicated realization and operation mode, so that it is in the use of scale is restricted. The design STC89C51 microcontroll

4、er as the core, the system hardware is divided into three parts, namely with the temperature detecting unit, humidity detection unit, turn detection unit, LED display unit, sound and light alarm unit.This design from the hardware, the hardware circuit is introduced, the principle block diagram. The

5、system hardware parts in STC89C51 microcontroller as the core, through the SCM from the temperature detection module unit, the humidity signal data collect unit and turn over testing unit, finally, will signal to the peripheral data transmission circuit led lights display control unit module and ala

6、rm control units, realize condition monitoring, object baby baby care can be designed for monitoring function.On software design, from signal collection, signal processing, signal output of the basic design concept, and single chip need to transmit data in time, can use STC89C51 microcontroller prog

7、ramming program to collect data, to achieve its function.STC89C51 microcontroller and sensor, this design used the cheap practical baby care, can significantly reduce costs, and can realize the basic functions of infant care unit.Key words: baby care; Single chip microcomputer; detection 目 錄 1 緒論嬰兒看

8、護器也稱嬰兒監(jiān)聽器、嬰兒看護器。英文名為(babys supervision system)。其主要用于居家和嬰兒的監(jiān)聽和護理。歐美市場上廣泛使用，已經(jīng)存在30年歷史的Baby Monitor是采用現(xiàn)代無線電技術(shù)應(yīng)用于居家和嬰兒的監(jiān)聽和護理的好幫手。屬于無線家庭安全防護系統(tǒng) ,由看護器（也稱為監(jiān)視端或者嬰兒端）和（也成為控制端或者父母端）兩部分組成，在寶寶的房間中放置看護器,即可以通過顯示器隨時監(jiān)護到寶寶的安全。 嬰兒看護器作為一種家庭用安防產(chǎn)品，這種產(chǎn)品利用監(jiān)視端對嬰兒的一舉一動一言一行提供實時的監(jiān)視，監(jiān)視的結(jié)果通過模擬信號或者數(shù)字信號的無線電波發(fā)送到監(jiān)護人手上的控制端設(shè)備上，并以還原成視頻

9、或者音頻。通過使用，父母或者監(jiān)護人不再需要寸步不離地守候在嬰兒或小孩的身旁即可了解到他們的行為，并在異常情況出現(xiàn)的同時立即可以察覺并進行處理。嬰兒不僅是是嬰幼兒最佳的日常生活護理用品，也是照顧老人及病人必備的好幫手。嬰兒看護器大大提高了父母生活的自由度和靈活性。通過這種裝置，父母就可以在別的房間甚至室外院落中處理其他事務(wù)，同時，對孩子的情況也了如指掌，不必再時時刻刻提心吊膽,使嬰兒看護器成為父母的家庭好幫手。除了可用于嬰兒監(jiān)護，嬰兒看護器還廣發(fā)適用于老人看護及、辦公、公司、學(xué)校、家庭、醫(yī)院等小型場所的安全防護。1.1嬰兒看護器發(fā)展及應(yīng)用在嬰兒監(jiān)聽器行業(yè)的歷史上，2.4G數(shù)字式嬰兒監(jiān)聽器與40/

10、49M的嬰兒監(jiān)聽器占據(jù)主要部分。自1980 年代起，40/49MHz 嬰兒監(jiān)聽器生產(chǎn)行業(yè)基本采用十幾MHz晶體振蕩再經(jīng)3 次倍頻的方式得到工作頻率，這種方案的優(yōu)點是技術(shù)簡單，成本低廉，但是3倍頻導(dǎo)致電路中充斥了很多不需要的多次諧波及基波。為了濾除不需要的頻率，通常采用中周調(diào)諧的方式選出所要的頻率。因此生產(chǎn)調(diào)試復(fù)雜，不良率高，而且一個工作頻率需要一個晶體，對于多頻道選擇的監(jiān)聽器，就需要多個晶體，增加了生產(chǎn)成本和中周調(diào)諧的復(fù)雜性。 隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品日新月異的更新?lián)Q代、行業(yè)企業(yè)的激烈競爭，產(chǎn)品的成本控制已經(jīng)成為消費電子的重要門檻。目前國外嬰兒監(jiān)聽器產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟，使用也比較廣泛，知名品

11、牌如Angelcare。40/49M的嬰兒監(jiān)聽器相比于2.4G數(shù)字式嬰兒監(jiān)聽器，其巨大的成本優(yōu)勢使其在嬰兒監(jiān)聽器市場始終占據(jù)大比例份額，但由于大多數(shù)芯片設(shè)計公司的產(chǎn)品瞄準的是射頻市場，因此能應(yīng)用于40-49MHz嬰兒監(jiān)聽器上的產(chǎn)品鳳毛麟角，MCD2006S芯片，這不僅是在國內(nèi)，國外情況類似。目前國內(nèi)比較好的解決方案是利用鎖相環(huán)芯片技術(shù)，知名品牌如美芯。使用此種技術(shù)的結(jié)果是簡化了嬰兒監(jiān)聽器的生產(chǎn)調(diào)試，提高了生產(chǎn)良率，固化了40/49MHz嬰兒監(jiān)聽器常用頻點的ROM、和RF功放等功能。1.2嬰兒看護器存在的問題和解決思路嬰兒看護器作為現(xiàn)代有小孩的家庭居家不可或缺的一部分，它簡單、方便、便宜，能夠很

12、好地幫助父母照顧嬰兒，對于剛有新生兒誕生的小家庭而言，父母在工作之余照顧嬰兒尤其繁瑣與勞累，在這種情況下，嬰兒看護器就能發(fā)揮很大的作用。在近現(xiàn)代科技日新月異的時代里，當今社會正處于高速發(fā)展的階段，社會每天都在進步，衡量社會進步的原理，結(jié)構(gòu)及標準也是層出不窮，從而嬰兒看護器的發(fā)展也不例外，各種各樣的原理及結(jié)構(gòu)，但在使用過程中也出現(xiàn)了不少問題。1、嬰兒看護器存在的問題大部分產(chǎn)品嬰兒看護器監(jiān)視端配有攝像頭，實時傳輸嬰兒狀態(tài)的畫面，父母可通過另一端的顯示器接看到寶寶的實時情況。有的看護器上還配有內(nèi)置的紅外線感應(yīng)器，具有夜視功能，即使在完全黑暗的房間中也能看清嬰兒的活動。即使如此，目前的嬰兒看護器在實際

13、應(yīng)用中還是存在一些問題：嬰兒看護器在使用視頻時讓寶寶持續(xù)處于輻射狀態(tài)中，待機狀態(tài)也有輻射，同時也可縮短電池的使用壽命。且目前在市場上，因其相對較昂貴的價格，限制了其在普通用戶領(lǐng)域中的使用。基于解決上述問題的目的，本設(shè)計方案采用的由單片機加傳感器結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括單片機最小系統(tǒng)，各種監(jiān)控單元，LED顯示和報警單元組成。2、本設(shè)計的優(yōu)勢本文設(shè)計的嬰兒看護器降低了同類產(chǎn)品復(fù)雜又昂貴的的成本，減少了輻射。同時也節(jié)能電源，延長嬰兒看護器的使用時間，及電池的使用次數(shù)。1.3 本課題的的內(nèi)容及研究意義嬰兒看護器作為一種監(jiān)控保護嬰兒的工具，是現(xiàn)今緩解人們生活節(jié)奏加快，空余時間不多，不能很好照顧嬰兒的好幫手。但其相

14、對昂貴的價格，以及使用用戶并不多，因而設(shè)計一種廉價的，科學(xué)，普及范圍廣的的嬰兒看護器，有相關(guān)電子方面的人群即可自己動手進行設(shè)計制造，具有很大的現(xiàn)實意義。本設(shè)計是以滿足普通用戶需求為目的，因此，該設(shè)計考慮的主要因素就是易于實現(xiàn)和成本的問題，然后再考慮保證滿足常用功能的前提下，拓展設(shè)計功能，確保使用方便。結(jié)合成品嬰兒看護器的特點及日常系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的需求，本文提出了如下設(shè)計方案。本方案采用基于單片機STC89C51設(shè)計思路，外圍電路以溫度傳感器，濕度傳感器和振動開關(guān)為主，實現(xiàn)對嬰兒全方位的看護。2 系統(tǒng)方案總體設(shè)計本設(shè)計是以滿足普通用戶或者小型實驗室需求為目的，因此，該設(shè)計考慮的主要因素就是易于實現(xiàn)

15、和成本的問題，然后再考慮保證滿足常用功能的前提下，拓展設(shè)計功能，確保使用方便。結(jié)合成品嬰兒看護器的特點及日常系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的需求，本文提出了如下設(shè)計方案。本方案采用基于單片機STC89C51設(shè)計思路，外圍電路以溫度傳感器，濕度傳感器和振動開關(guān)為主，實現(xiàn)對嬰兒全方位的看護。2.1總體設(shè)計方案系統(tǒng)采用SCT89C51單片機作為微處理器，DS18B20作為溫度傳感器對溫度進行檢測，HS1101作為濕度傳感器與NE555組成濕度檢測模塊，振動開關(guān)SW-2000對嬰兒翻身進行檢測，采用蜂鳴器實現(xiàn)報警功能，使用LED對測得的溫度值和濕度值進行顯示。2.2系統(tǒng)電路設(shè)計及框圖本設(shè)計方案嬰兒看護器的三大單元，包括

16、為以信息采集的傳感器為主要單元，信息處理的STC89C05單片機為核心單元，以及聲光報警單元。其硬件設(shè)計組成框圖如圖2.1所示。處理器模塊聲光報警單元傳感器單元圖2.1 系統(tǒng)設(shè)計總框圖2.3設(shè)計所采用技術(shù)2.3.1微處理器微處理器是控制系統(tǒng)的核心部分。微處理器用一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。這些電路執(zhí)行控制部件和算術(shù)邏輯部件的功能。微處理器與傳統(tǒng)的中央處理器相比，具有體積小、重量輕和容易模塊化等優(yōu)點。微處理器的基本組成部分有：寄存器堆、運算器、時序控制電路，以及數(shù)據(jù)和地址總線。微處理器能完成取指令、執(zhí)行指令，以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作，是微型計算機的運算控制部分。

17、它可與存儲器和外圍電路芯片組成微型計算機。本論文設(shè)計采用的是STC89C51作為微處理器。1、 51單片機的主要特性表2-1 STC89C51的主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫的flash ROM32個雙向I/O口工作頻率范圍：0 -35 MHz片上集成512 字節(jié)RAM內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路有2個16 位定時器/ 計數(shù)器2個串行中斷可編程UAKT串行通道2個外部中斷源共六個中斷源軟件設(shè)置睡眠個喚醒功能2個讀寫中斷口線3級加密位2、STC89C51的引腳具體介紹STC89C51系列單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80

18、51單片機。STC89C51單片機的外形結(jié)構(gòu)為40引腳雙列直插式封裝，其外部管腳如2.2圖所示。圖2.2 STC89C51外部引腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P

19、1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制

20、信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳備選功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時

21、為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁

22、止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.3.2溫度傳感器1、溫度傳感器的選擇溫度傳感器的種類

23、眾多，在應(yīng)用于高精度，高可靠性的場合時達拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器當仁不讓。超小的體積，超低的硬件開銷，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得DS18B20更受市場歡迎。于是，在本論文設(shè)計之中也采用DS18B20作為溫度傳感器。2、DS18B20介紹DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同,且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由2s 減為750ms。DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。

24、計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 DS18B20的主要特性：（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 （2）獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊 。（3）DS18B20支持多點組網(wǎng)功能

25、，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（5）溫范圍55+125，在-10+85時精度為0.5。 （6）可編程 的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫 。（7）在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一 線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。（9）負壓特性

26、：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 2.3.3濕度傳感器傳統(tǒng)的測量溫度使用干濕球濕度計，它雖然維護起來相當簡單，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可，但其精度不夠，誤差較大。電子式濕度傳感器是近幾十年，特別近20年才迅速發(fā)展起來的。電子濕度傳感技術(shù)由于發(fā)展快，精確度高，誤差小，現(xiàn)在得到廣泛的應(yīng)用，本設(shè)計中選用了電子濕度傳感器HS1101檢測溫度。HS1101是法國Humirel公司推出的一款電容式相對濕度傳感器。該傳感器可廣泛應(yīng)用于辦公室、家庭、汽車駕駛室、和工業(yè)過程控制系統(tǒng)等，對空氣濕度進行檢測。與其他產(chǎn)品相比，有著顯著的優(yōu)點。1、特性曲線HS110特性曲線線性較好，具

27、體特性如圖2.5所示。2.5 HS110特性曲線2、其等效電容值與相對濕度的關(guān)系表2-2 等效電容值與相對濕度的關(guān)系相對濕度RH（%）電容值C（PF）相對濕度RH（%）電容值C（PF）01636018310166701862017080191301739019540176100202501793.硬件設(shè)計本嬰兒看護器采用單片機STC89C51作為處理器單元，傳感器單元分為三部分，溫度傳感器DS18B20作為溫度檢測模塊，濕度傳感器HS1101與NE555組成濕度檢測模塊，振動開關(guān)SW-18020作為翻身檢測模塊，聲光報警單元分為LED顯示模塊和蜂鳴器報警模塊，通過這幾個模塊完成對信息的采集，實

28、現(xiàn)對嬰兒的監(jiān)控功能。其硬件設(shè)計框圖如下圖3.1所示。LED顯示模塊蜂鳴器報警模塊STC89C51最小系統(tǒng)翻身檢測模塊濕度檢測模塊溫度檢測模塊圖3.1 硬件設(shè)計框圖3.1 STC89C51的最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是單片機工作可以工作的最小單元，包括電源，地，復(fù)位電路和晶振電路。在此基礎(chǔ)上可擴展外圍電路。STC89C51的最小系統(tǒng)如圖3.2所示。圖3.2 STC89C51的最小系統(tǒng)3.2 溫度檢測電路的設(shè)計檢測溫度模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它能代替模擬溫度傳感器和信號處理電路，直接與單片機溝通，完成溫度采集和數(shù)據(jù)處理。DS18B20和STC89C51結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

29、簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境條件下進行現(xiàn)場檢測溫度，有廣泛的的應(yīng)用前景。3.2.1 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位ROM、光刻溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。 DS18B20的外形及管腳排列如圖3.3所示。 圖3.3 DS18B20的外形及管腳圖 3.2.2 溫度檢測電路采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器檢測溫度，DS18B20與單片機是單線雙向通信。其連接電路如下圖3.4所示。 圖3.4 DS18S20的測溫電路（DQ端接51的P2.7）3.3 濕度檢測電路的設(shè)計HS1101實際上相當于一個可變電容，它會因為外部的

30、環(huán)境濕度的變化而導(dǎo)致電容值發(fā)生改變，濕度檢測模塊采用HS1101及NE555一起組成，將該HS1101置于NE555震蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)化為之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機采集。3.3.1 NE555振蕩器NE555是屬于555系列的計時IC的其中的一種型號，555系列IC的接腳功能及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。其引腳功能配置如圖3.5所示，引腳功能如表3-1所示。圖3.5 NE555振蕩器引腳功能圖表3-1 N

31、E555引腳表引腳序號功能引腳序號功能1電源負極5電壓控制端2電源負極6電壓控制端3觸發(fā)輸入端7閥值輸入端4觸發(fā)輸入端8電源正極3.3.2 濕度檢測電路采用HS1101及NE555實現(xiàn)對濕度進行檢測，其電路連接如圖3.6所示（NE555的3引腳通過1K電阻接STC89C51的P2.6）圖3.6 HS1101和NE555測濕度電路此電路為典型的555非穩(wěn)態(tài)電路，555芯片外接電阻R4，R5與HS1101，構(gòu)成對HS1101的充電回路。7端通過555芯片內(nèi)部的晶體管對地短路實現(xiàn)對HS1101的放電電路，并將引腳2,6端相連引人到片內(nèi)比較器，構(gòu)成一個多諧波振蕩器，其中，R4相對R5必須非常的小，但絕

32、不能低于一個最小值。R3是防止短路的保護電阻。555電路的非平衡R6作為內(nèi)部溫度補償用，目的是為了引人溫度效應(yīng)，使它與HS1101的溫度效應(yīng)相匹配。其工作循環(huán)描述如下： Thigh=C(R4+R5)*ln2 T1ow=C(R4+R5)*ln2 F=1/(Thigh+T1ow)=1/(C(R4+2*R5)*ln2)該計算式中：Thigh表示一次循環(huán)輸出高電平時間，單位（s）； T1ow 表示一次循環(huán)輸出低電平時間，單位（s）； C表示相對濕度下HS1101的電容值，單位（法拉）； F表示輸出頻率值，單位（HZ）。電路工作原理：HS1101作為一個變化的電容值，當電源VCC接通時，HS1101兩端

33、的電壓VC=0,定時電路處于置位狀態(tài)有VCC通過R4與R5對變量電容HS1101充電，當Vc達到門限電壓（2/3VCC）時，定時電路轉(zhuǎn)為復(fù)位狀態(tài)，HS1101通過R5向555內(nèi)部的晶體放電，當VC降到觸發(fā)電平（1/3VCC）時，定時電路又翻轉(zhuǎn)為置位狀態(tài)，HS1101又開始充電，這樣周而復(fù)始，形成震蕩。典型頻率濕度關(guān)系如下表所示（參考點：25度，相對濕度：55%，輸出頻率：6660HZ）。由此可以觀察出來，空氣相對濕度與555芯片輸出頻率存在一定線性關(guān)系?？梢酝ㄟ^微處理器采集555芯片的頻率，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可以直接以相對濕度的數(shù)據(jù)進行顯示。 表3-2 相對濕度與頻率的關(guān)系：相對濕度值/（%）輸出頻

34、率值/Hz相對濕度值/（%）輸出頻率值/Hz0735160660010722470646820710080633030697690618640685310060335067283.4 翻身檢測模塊本系統(tǒng)是采用震動開關(guān)來檢測嬰兒翻身狀態(tài)。本模塊采用振動開關(guān)SW-18020，它是一種彈簧型無方向性振動感應(yīng)器件，可以任意角度觸發(fā)。在靜止時任何角度都為開路OFF狀態(tài)，當受到外力碰撞或者大力晃動時，彈簧變形和中心電極接觸導(dǎo)通使兩個引腳瞬間導(dǎo)通為ON狀態(tài)，當外力消失時，電路恢復(fù)為開路OFF狀態(tài)。其實物圖如下圖3.7所示。圖3.7 振動開關(guān)實物圖3.3.1 振動開關(guān)的特性表特性表如下：1、本開關(guān)在靜止時為開

35、路（OFF）狀態(tài)，當受到外力踫撞而達到適當振動力時，或移動速度達到適當離心力時，導(dǎo)電接腳會產(chǎn)生瞬間導(dǎo)通（ON）狀態(tài)，使電特性改變，而當外力消息時，電氣特性恢復(fù)開路（OFF）狀態(tài)。2、無方向性，任何角度均可觸發(fā)工作。3、型號末位有P字為完全封密式封裝可防水，防塵。4、觸發(fā)靈敏度可依電路需要選用適當?shù)撵`敏度開關(guān)。5、本開關(guān)使用于小電流電路的觸發(fā)。3.3.2 翻身檢測電路采用振動開關(guān)SW-18020檢測嬰兒翻身狀況，當嬰兒翻身時，就會觸動振蕩開關(guān)，系統(tǒng)顯示高電平，觸動報警單元，引起看護人員注意。其電路連接如下圖3.8所示（接51的P0口）圖3.8 振動開關(guān)原理圖（接51的P2.0口）3.3.工作波形

36、圖形圖3.9 振動開關(guān)波形圖3.4 聲光報警器本系統(tǒng)需要將測得的溫度值和濕度值顯示出來，并對值進行處理，判斷其是否超出最大承受范圍，若超出，則需要報警。對于控制系統(tǒng)，當濕度和溫度超出一定設(shè)定范圍時，需要對濕度和溫度進行調(diào)節(jié)，以保證嬰兒的身體健康。因此，本課題設(shè)計了報警電路及LED顯示電路，能及時反映嬰兒的現(xiàn)狀，實現(xiàn)對監(jiān)控對象嬰兒的控制，以便監(jiān)護人員及時回到嬰兒身邊，給予照顧。在本設(shè)計中，聲光報警單元細分為LED燈顯示控制模塊和蜂鳴器報警模塊。led燈顯示控制模塊和蜂鳴器報警模塊實現(xiàn)的是報警和顯示功能，即聲和光的報警。外圍電路led燈顯示控制模塊最終可以將要顯示的數(shù)據(jù)，直接用led燈亮滅來代表產(chǎn)

37、生高低電平顯示出來，并迅速觸發(fā)聲光報警器，省去了單片機的處理過程，能及時反映嬰兒的現(xiàn)狀、實現(xiàn)了對監(jiān)控對象嬰兒寶寶的控制，加快數(shù)據(jù)的處理速度和節(jié)約硬件成本。 3.5 設(shè)計總框圖將溫度檢測模塊，濕度檢測模塊以及翻身檢測模塊三部分整合在一起，完成數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)對嬰兒的監(jiān)控功能。其結(jié)構(gòu)總框圖如下圖3.10所示。圖3.10系統(tǒng)設(shè)計總框圖4. 軟件設(shè)計4.1 主程序流程圖開始主程序的主要功能是負責(zé)讀出并處理DS18B20檢測溫度值，讀出檢測濕度電路的結(jié)果，讀出翻身檢測結(jié)果，并將溫度、濕度和翻身進行顯示。程序流程圖如圖4.1所示。初始化讀取溫度值判斷溫度是否超出 Y 報警讀取濕度值 N N是否復(fù)位判斷濕度

38、是否超出 Y讀取電平值 N Y判斷是否高電平 Y N4.1 主程序流程圖4.2 溫度檢測模塊程序設(shè)計開始初始化DS18B20應(yīng)答脈沖跳過讀ROM啟動溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器（兩個字節(jié)：高字節(jié)a,高字節(jié)）（b8|a）即為溫度數(shù)據(jù)初始化DS18B20應(yīng)答脈沖溫度檢測模塊主要包括DS18B20的初始化以及與單片機之間的數(shù)據(jù)處理，程序流程圖如圖4.2所示。 N Y N Y圖4.2 溫度檢測模塊程序圖DS18B20與微處理器之間的通信比較復(fù)雜，每一次通信之前必須進行復(fù)位，復(fù)位的時間，等待時間，回應(yīng)時間應(yīng)嚴格按時序編程。4.3 濕度檢測模塊程序設(shè)計濕度檢測模塊主要是利用定時器T0和T1對555的輸出頻率進行測量，

39、進而得到相對濕度值，顯示程序流程圖如圖4.3所示。定時器T0開始計時，T1開始計數(shù)T0定時是否到50MS開始T0重裝數(shù)據(jù)讀T1的計數(shù)值，并清零 NY圖4.3 濕度檢測模塊程序流程圖在該塊程序設(shè)計中，本論文選取T0做定時器，定時時間是50ms，而選擇T1做計數(shù)器，每當T0定時時間到就讀取T1的計數(shù)值，然后將T1的計數(shù)值乘以20就可得到555芯片的輸出頻率，可進行數(shù)據(jù)處理從而得到相對濕度值。4.4 顯示子程序設(shè)計顯示子程序包括LED1602的初始化，以及對溫度和濕度值的顯示，初始化時第一行顯示“溫度”,第二行顯示“濕度”,然后根據(jù)溫度測量值及其正負將測得溫度值和設(shè)定溫度值在第一行，并將測得的頻率值

40、裝換為相對濕度值，并將其和濕度設(shè)定值顯示第二行，顯示子程序流程圖如下圖4.4所示。開始LED初始化設(shè)置初始化Tflag!=0Flagdat=溫度值轉(zhuǎn)換ASC?碼=Flagdat=濕度值轉(zhuǎn)換ASC?碼= NT1計數(shù)值*20將頻率值轉(zhuǎn)換化為濕度值顯示濕度值結(jié)束顯示溫度符號加數(shù)值圖4.4 顯示子程序設(shè)計流程圖5.系統(tǒng)的仿真調(diào)試Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件廣州風(fēng)標電。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。本系統(tǒng)也采用proteus進行仿真。在調(diào)試過程中，運用proteus

41、軟件，將系統(tǒng)進行仿真，通過改變溫度傳感器DS18B20的數(shù)值，來檢驗系統(tǒng)中溫度檢測模塊是否運用正常。當改變仿真系統(tǒng)中的溫度時，溫度檢測系統(tǒng)能準確測試，能把準確的溫度通過LED能顯示出來，并觸動蜂鳴器報警，實現(xiàn)對嬰兒的監(jiān)控，所以經(jīng)過測試溫度檢測模塊可以正常的顯示，并且具有一定的快速性；通過改變NE555震蕩電路中C3的容值（即HS1101的等效電容值），來檢驗濕度檢測模塊是否可以正常工作，當改變仿真系統(tǒng)濕度時，濕度檢測系統(tǒng)能夠準確測試，能將準確的濕度通過LED顯示出來，并且觸動蜂鳴器報警，實現(xiàn)對嬰兒的監(jiān)控，所以經(jīng)測試濕度檢測模塊可以正常工作；通過改變振動開關(guān)來檢測翻身檢測模塊是否正常工作，當改變

42、仿真系統(tǒng)的電平高低時，振動開關(guān)能夠觸動蜂鳴器報警，實現(xiàn)對嬰兒的監(jiān)控，所以經(jīng)檢測翻身檢測模塊是正常工作的。6.總結(jié)本課題的嬰兒看護器，其實就是基于溫度傳感器加濕度傳感器實現(xiàn)的，也就是一個溫濕度測量系統(tǒng)，而在傳統(tǒng)的溫度濕度測量系統(tǒng)中，往往采用模擬的溫度傳感器進行設(shè)計,必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才可以被微處理器識別和處理。這樣的設(shè)計方法不僅對前端模擬信號處理電路提出了更高的要求,而且不具有數(shù)字通信和網(wǎng)絡(luò)功能。本文結(jié)合DSl8B20與HS1101的新特性和現(xiàn)代溫濕度測量系統(tǒng)提出的新要求,提出了基于智能數(shù)字溫度傳感器DSl8B20和HS1101的高精度、低消費溫濕度測量系統(tǒng)設(shè)計方案。該方案具有安裝方便、數(shù)字化

43、程度高、精度高、適應(yīng)性強等特點,在多種溫濕度檢測中具有廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過幾個月的忙碌，這個嬰兒看護器的設(shè)計終于完成了。經(jīng)過模擬調(diào)試它的運行情況良好。本系統(tǒng)最大的特點就是容易實現(xiàn)，硬件連接方便，軟件編制也比較容易掌握，整個系統(tǒng)的開發(fā)周期較短，調(diào)試方便，運行可靠，可根據(jù)需要制作相應(yīng)的操作界面。在設(shè)計中，通過對硬件電路不斷處理，使得硬件部分比較完善，雖然這個設(shè)計思路比較簡單，但硬件及程序部分超出我所學(xué)范圍，通過不斷的查資料，終于能完成給定的設(shè)計內(nèi)容。很多東西考慮的不是很細，也有一些特別情況沒有做，但是用了很多精力用來完成這個論文，鑒于個人水平和時間的關(guān)系，所以并沒有把自己當初設(shè)想的所有情況都考慮進去。這幾個月的畢業(yè)論文讓我學(xué)會的很多，覺得自己學(xué)的太少還有很多需要認真學(xué)習(xí)，學(xué)無止境，所以要更努力。參考文獻1林國漢.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計J.微計算機信息，2009（25）: 21242易順明.基于單片機的大棚溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計J.現(xiàn)代電子技術(shù),2011 (7):7153張毅剛.單片機原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社2008.121064 孫育才.MSC51系統(tǒng)單片微型計算機及