1、精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專心專注專業(yè)專心專注專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔傾情為你奉上專心專注專業(yè)黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 題目：倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 曹世明 學(xué)生學(xué)號(hào)： 8 所學(xué)專業(yè)： 機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師： 張艷秋 研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)與傳感器應(yīng)用 黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院年 月 日黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）申請(qǐng)表學(xué)生姓名曹世明學(xué) 號(hào)8所學(xué)專業(yè)機(jī)電一體化所在系部機(jī)電工程系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）編號(hào)：題目：倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系部審批： 年 月 日黑龍江農(nóng)墾農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論文題目倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的要求：主要參考資

2、料：1劉志強(qiáng)，羅慶生一種智能化溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2003，29(3)：95-982高光天傳感器與信號(hào)調(diào)理器件應(yīng)用技術(shù)M北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2002，84-85 3J.Kramar，J.Jun . The Moleeular Measuring Maehine. Proceedings of the 1998 International Confereneeon Meehatronie Teehnology，1998，Page :4774874陽(yáng)成軍用單總線器件組建溫濕度測(cè)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)J傳感器世界2004(2)：38-39學(xué) 生 年 月 日指導(dǎo)教師 年 月 日摘 要溫濕度是影

3、響貨物存儲(chǔ)質(zhì)量的重要因素。本課題設(shè)計(jì)的是一種基于單片機(jī)的綠色食品去濕干燥智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)食品溫度和濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，使管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控食品溫濕度情況以便確定合適的溫濕度指標(biāo)進(jìn)行儲(chǔ)藏。本文采用AT89S52單片機(jī)為控制核心，由DHT11溫濕度傳感器及1602字符型液晶模塊構(gòu)成溫濕度采集及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量對(duì)象的溫濕度精確測(cè)量與自動(dòng)控制。本系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成，下位機(jī)主要完成食品溫濕度的采集與處理，將其傳至1602液晶顯示，并做出判斷實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警。同時(shí)，下位機(jī)還通過RS232總線將溫濕度數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)，上位機(jī)可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度與濕度值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、集

4、成度高，調(diào)試方便，測(cè)試精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞:單片機(jī) 溫濕度 AT89S52 RS232 自動(dòng)控制目 錄 TOC o 1-3 h z u 第1章 緒 論1.1 背景及意義防潮、防霉、防腐、防爆是食品日常存儲(chǔ)工作的重要內(nèi)容，是衡量食品儲(chǔ)藏質(zhì)量的重要指標(biāo)，它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)物品溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是用溫度計(jì)與濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材，通過人工進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度和濕度要求的食品進(jìn)行通風(fēng)、干燥等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價(jià)

5、低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量控制儀。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前溫濕度檢測(cè)技術(shù)和物品智能去濕干燥系統(tǒng)的研究已具備溫濕度檢測(cè)、超溫報(bào)警、自動(dòng)生成各種報(bào)表、自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并據(jù)此自動(dòng)生成溫濕度變化曲線等功能，供倉(cāng)儲(chǔ)管理人員查詢分析之用。1.2.1 溫度測(cè)量方面溫度是一個(gè)重要的物理量，其檢測(cè)方法有多種，常用的有電阻式、熱電偶式、PN結(jié)型溫度傳感器1、石英諧振型溫度傳感器以及光線傳感器等，它們都是基于溫度變化引目前國(guó)外在溫度超高精度測(cè)量中，大都使用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度傳感器。例如:美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(NSIT)采用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度傳感器對(duì)納米測(cè)試裝置的工作腔進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試精度為0.0017,8。國(guó)內(nèi)方面，

6、清華大學(xué)以石英晶體傳感器作為測(cè)溫元件，將溫度變化的模擬量轉(zhuǎn)化為石英晶體振蕩頻率的數(shù)字量，通過測(cè)量頻率可以計(jì)算出溫度值，它可以測(cè)出0.001的溫度變化量。1.2.2 濕度測(cè)量方面近年來，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，將濕度測(cè)量技術(shù)9提高到新的水平。濕敏傳感器的種類很多，大體上可以分為三類:電解質(zhì)濕度傳感器、半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器以及有機(jī)高分子聚合物濕度傳感器10。(1)電解質(zhì)濕度傳感器，如氯化鏗濕度傳感器，靈敏度高，但在高濕環(huán)境中容易產(chǎn)生解，從而影響原的，縮短其用壽命。(2)半導(dǎo)體陶瓷濕度傳感器，如鉻酸鎂一二氧化欽

7、濕敏傳感器以及釩酸貍一二氧化欽濕敏傳感器。它們主要利用陶瓷燒結(jié)體微結(jié)晶表面在吸濕和脫濕過程中電極之間電阻的變化來檢測(cè)相對(duì)濕度。這類傳感器適合于高溫和高濕領(lǐng)域中使用。(3)高分子材料濕敏傳感器，如聚乙烯醇、醋酸纖維素、聚酸胺等材料制成的傳感器，響應(yīng)速度快、精度高，但是耐老化和抗污染能力不如陶瓷傳感器。國(guó)外在濕度傳感器研制方面起步較早，目前日本、德國(guó)、美國(guó)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，測(cè)量范圍可實(shí)現(xiàn)全濕范圍測(cè)量，且精度可達(dá)到士2%RH。國(guó)內(nèi)濕度傳感器研制與生產(chǎn)方面，開始于二十世紀(jì)八十年代，且研究單位多于生產(chǎn)廠家，多數(shù)從事電解質(zhì)、陶瓷類以及高分子類傳感器的研發(fā)。1.3 溫度、濕度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)溫度傳感器的種

8、類很多，測(cè)溫范圍也比較寬，可高達(dá)幾千度，低可接近絕對(duì)零度，但在測(cè)量精度、穩(wěn)定性、抗干擾等方面仍存在許多問題。如鉑電阻溫度計(jì)，雖然測(cè)量范圍寬，精度高但其抗震動(dòng)能力差；熱敏電阻溫度計(jì)靈敏度高、體積小、響應(yīng)速度快但其穩(wěn)定性較差;熱電偶溫度傳感器缺點(diǎn)則是靈敏度低。因此，進(jìn)一步改進(jìn)敏感元件的制作工藝及結(jié)構(gòu)，充分利用微處理技術(shù)發(fā)展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫度傳感器，同時(shí)探索新的敏感機(jī)理，尋求新型溫度敏感元件也是溫度傳感器的發(fā)展方向之一11。濕度傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、氣象以及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，濕度的檢測(cè)和控制越來越受到人們的重視并進(jìn)行了大量的研制。通常，理想的濕

9、敏傳感器的特性要求是：適合于在寬溫、濕范圍內(nèi)使用，測(cè)量精度要高；使用壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性好:響應(yīng)速度快，濕滯回差小，重現(xiàn)性好;靈敏度高，線性好，溫度系數(shù)小;制造工藝簡(jiǎn)單，易于批量生產(chǎn);轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單，成本低;抗腐蝕，耐低溫和高溫特性等12。濕敏傳感器正在從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。第 2 章 溫濕度測(cè)量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感性和可控性、溫濕度傳感器可以產(chǎn)生模擬信號(hào)等，本系統(tǒng)主要包括主控模塊、溫濕度采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、鍵盤模塊以及

10、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。2.2 系統(tǒng)的整體構(gòu)架本系統(tǒng)采用本系統(tǒng)采用美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)13作為控制核心，對(duì)溫濕度傳感器采集到的溫濕度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，然后輸出到LCD液晶顯示器顯示其溫、濕度值。本設(shè)計(jì)可以通過鍵盤手動(dòng)設(shè)置溫度/濕度的上、下限值，該設(shè)定值為系統(tǒng)閾值。溫濕度傳感器將檢測(cè)到的值傳輸給單片機(jī)，通過分析比較，當(dāng)檢測(cè)數(shù)值超出閾值時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，以便管理人員及時(shí)切斷電源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保護(hù)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖見圖2-1。2.3 系統(tǒng)方案的論證與選擇2.3.1 單片機(jī)的選擇單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心14，它空值周圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。方案一：采用AT89C

11、51單片機(jī)。AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的，片內(nèi)含4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(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。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51不支持ISP（在線更新程序）功能，且4個(gè)時(shí)鐘周期完成一個(gè)指令周期，處理速度較慢，適用于要求時(shí)時(shí)性不高的系統(tǒng)中。方案二：采用AT89S52。AT89S52是美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能的CMO

12、S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，采用的工藝是Atmel公司的高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)；片上Flash允許程序存儲(chǔ)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AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案，具有價(jià)格低廉、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。綜合本系統(tǒng)需要滿足的技術(shù)指標(biāo)以及硬件設(shè)計(jì)的性價(jià)比我們選擇方案二。單片機(jī)AT89S52數(shù)字溫濕度傳感器矩陣鍵盤TTL232轉(zhuǎn)換電路MAX232上位機(jī)LCD顯示報(bào)警圖2-1 倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖2.3.2 顯示器的選擇方案一：采用LED數(shù)碼管。系統(tǒng)采用動(dòng)

13、態(tài)顯示方式驅(qū)動(dòng)6個(gè)數(shù)碼管工作,其中4個(gè)數(shù)碼管用來顯示溫度值,2個(gè)用來顯示檢測(cè)到的濕度值。用74LS138的輸入端來選擇位碼,單片機(jī)的P1口控制數(shù)碼管的斷碼。如果檢測(cè)到的溫度與濕度發(fā)生變化時(shí)，數(shù)碼管即會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，起到實(shí)時(shí)顯示功能。LED數(shù)碼管亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定，從而得到了廣泛的應(yīng)用，但相對(duì)制作復(fù)雜成本高。方案二：采用1602液晶屏。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像

14、機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。相對(duì)而言，液晶顯示器顯示質(zhì)量高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，而且其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作更加方便。因此我們選擇方案二。2.3.3 傳感器的選擇傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。方案一：采用熱電阻溫度傳感器和HOS-201濕敏傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測(cè)溫元件?，F(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)為精度高、測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測(cè)中高精密測(cè)溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場(chǎng)影響大，在還原介質(zhì)中易

15、被玷污變脆。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于-50180測(cè)溫。HOS-201濕敏傳感器為高濕度開關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ1KHZ，測(cè)量濕度范圍為0100%RH，工作溫度范圍為050，阻抗在75%RH（25）時(shí)為1M。這種傳感器原是用于開關(guān)的傳感器，不能在寬頻帶范圍內(nèi)檢測(cè)濕度，因此，主要用于判斷規(guī)定值以上或以下的濕度電平。然而，這種傳感器只限于一定范圍內(nèi)使用時(shí)才具有良好的線性，從而有效地利用其線性特性，而且它還不具備在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中對(duì)溫度-3050的要求。方案二：采用DHT11溫濕度傳感器。DH

16、T11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，因此，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，我們選擇方案二來作為本系統(tǒng)的溫濕度傳感器。2.3.4 鍵盤模塊的選擇方案一：采用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤，即直接用I/O端口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根I/O端口線，且不相互影響；獨(dú)立式按鍵接口靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是每個(gè)按鍵必須占用一根I/O端口線，故在按鍵數(shù)量較

17、少時(shí)才采用這種結(jié)構(gòu)形式。方案二：采用矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤通常是由若干個(gè)鍵按行，列排成矩陣而組成，在行列的交點(diǎn)處對(duì)應(yīng)有一個(gè)按鍵，共16個(gè)按鍵，通常情況下，在按鍵數(shù)量較多或者輸入接口資源緊張的情況下通常采用行列式鍵盤電路。本系統(tǒng)中，我們選擇方案二中的16個(gè)按鍵的矩陣式鍵盤。2.3.5 報(bào)警模塊的選擇方案一：采用語(yǔ)音芯片ISD1420。ISD1420為美國(guó)ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路，它由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。該芯片具備分段錄音功能,其工作電壓在4.5V5.5V范圍，使用直接電平/邊緣存儲(chǔ)技術(shù),省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部集成

18、了大容量的EEPROM，不再需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器，便于與單片機(jī)連接。ISD1420的地址模式必須要精確計(jì)算錄音時(shí)間與地址單元的換算，才能確定每段語(yǔ)音的起始地址，除非使用ISD公司生產(chǎn)的ISD1425高級(jí)語(yǔ)音編程拷貝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分段錄音并將地址讀出，否則使用起來還是很麻煩的。而操作模式雖然可以不用擔(dān)心語(yǔ)音地址的問題，但在多段錄放上的操作略顯繁瑣，完成一個(gè)功能要進(jìn)行多個(gè)管腳的操作，使用起來不是很方便。而且ISD1420價(jià)格昂貴，貨源稀缺，雖功能強(qiáng)大，但不是最佳選擇。方案二：采用壓電式蜂鳴器。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、定時(shí)器等電子

19、產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成，有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓）多諧振蕩器起振輸出1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。因此該產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作更加方便，而且具有很高的性價(jià)比。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇方案二作為本系統(tǒng)的報(bào)警模塊。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要由主控模塊、顯示模塊、溫濕度采集模塊、串口通信模塊、鍵盤模塊和報(bào)警模塊組成。硬件電路設(shè)計(jì)見倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)整體原理圖（附錄圖一）。3.1 主控模塊本系統(tǒng)主控模塊采用美國(guó)A

20、tmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作為控制核心，通過DHT11溫濕度傳感器專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，把采集到的溫/濕度數(shù)字信號(hào)輸出到1602LCD顯示器，以顯示其溫/濕度值。本設(shè)計(jì)可以手動(dòng)設(shè)置溫度/濕度的上、下限值，只要有一樣與設(shè)定的值不符合時(shí)，即溫度/濕度過高或過低，則該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出蜂鳴報(bào)警，并且自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行去濕干燥工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。3.1.1 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，采用的工藝是Atmel公司的高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)；片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,

21、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AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案，具有價(jià)格低廉、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。3.1.2 AT89S52的標(biāo)準(zhǔn)功能AT89S52具有8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52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。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩

22、器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。3.1.3 單片機(jī)AT89S52最小系統(tǒng)圖3-1 AT89S52最小系統(tǒng)原理圖AT89S52引腳功能說明：VCC:電源GND:接地P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能

23、驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL

24、）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVXRI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。RS

25、T:復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.4 單片機(jī)的控制接口AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心

26、，P0口控制1602液晶顯示溫度和濕度值。鍵盤控制采用P1口，其中P1.0是溫度的設(shè)置，P1.1是濕度的設(shè)置，分別對(duì)溫度與濕度的上、下限值進(jìn)行設(shè)置。P2.0是DHT11溫濕度傳感器的接線口。具體接線見溫濕度控制系統(tǒng)整體原理圖（附錄圖一）。3.2 顯示模塊液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年來被廣泛用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。單片機(jī)可以通過數(shù)據(jù)總線與控制信號(hào)直接采用存儲(chǔ)器訪問形式、I/O設(shè)備訪問形式控制該液晶顯示模塊。本設(shè)計(jì)采用1602液晶屏，液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，通電后就可以

27、顯示出圖形、文字。在本設(shè)計(jì)中，應(yīng)用1602顯示方便且工作穩(wěn)定。3.2.1 1602液晶簡(jiǎn)介1602字符型液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示162即32個(gè)字符（16列2行）。注：為了表示的方便，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。3.2.2 1602液晶顯示特性(1)單5V電源電壓，功耗低、壽命長(zhǎng)、可靠性高；(2)內(nèi)置192種字符（160個(gè)57點(diǎn)陣字符和32個(gè)510字符）；(3)具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義八個(gè)58點(diǎn)陣字符；(4)顯示方式：STN、半透、正顯；(5)驅(qū)動(dòng)方式：1/16DUTY,1/5BIAS；(6)視角方向：6點(diǎn)；(7)背光方式：底部LED；(8)通訊方式：4位或8

28、位并口可選；(9)標(biāo)準(zhǔn)的接口特性，適配MC51和M6800系列MPU的操作時(shí)序。3.2.3 1602液晶物理特性外形尺寸803614（mm）可視范圍64.6（W）16.0（H）顯示容量16字符，2行點(diǎn)尺寸0.550.75（mm）點(diǎn)間距0.08（mm）表3-1 1602液晶物理特性3.2.4 1602液晶管腳功能1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。管腳號(hào)符號(hào)功能1VSS電源接地（GND）2VDD電源電壓（+5V）3V0LED驅(qū)動(dòng)電壓（可調(diào)）4RS寄存器選擇輸入端，輸入M

29、PU選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號(hào)。RS=0，當(dāng)MPU進(jìn)行寫模塊操作，指向指令寄存器；當(dāng)MPU進(jìn)行讀模塊操作，指向地址計(jì)數(shù)器；RS=1，無論MPU進(jìn)行讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器。5R/W讀寫控制輸入端，輸入MPU選擇讀/寫模塊操作信號(hào)。當(dāng)R/W=0時(shí)進(jìn)行讀操作，當(dāng)R/W=1時(shí)進(jìn)行寫操作。6E使能信號(hào)輸入端，輸入MPU讀/寫模塊操作使能信號(hào)。讀操作時(shí)，高電平有效；寫操作時(shí)，下降沿有效。7DB0低4位三態(tài)、向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB

30、5高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 5位14DB7高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）15A背光電源正端+5V16K背光電源負(fù)端0V表3-2 1602液晶管腳功能3.2.5 1602液晶字符集1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器存儲(chǔ)160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，其中，字與字母同ASCII碼兼容。比如大寫的英文字母“A”的代碼是B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。3.2.6 1602液晶與AT89S52接口電路圖3-

31、2 1602LCD與單片機(jī)接口電路圖3.3 溫濕度采集模塊比較傳統(tǒng)的模擬溫度濕度傳感器，和硬件設(shè)計(jì)要求在本設(shè)計(jì)中采用DHT11數(shù)字式溫濕度傳感器。3.3.1 DHT11溫濕度傳感器簡(jiǎn)介DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。DHT11傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP（On

32、e Time Programable）內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接簡(jiǎn)單方便，使其成為各類應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。3.3.2 DHT11引腳及接口圖3-3 DHT11引腳及接口原理圖引腳名稱注釋1VDD供電35.5V DC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極表3-3 DHT11引腳功能表3.4 鍵盤模塊鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。在本設(shè)計(jì)中由于按鍵較多，因此選用矩陣式鍵盤。3.4.1 鍵盤控制電路本系統(tǒng)中鍵盤的作用是

33、實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，通過鍵盤設(shè)置溫度濕度的上、下限值。鍵盤控制電路如下圖所示：圖3-4 鍵盤控制電路3.4.2 各功能鍵作用分配（1）開/關(guān)機(jī)鍵：主要控制硬件系統(tǒng)的開/關(guān)機(jī)（2）數(shù)字設(shè)置鍵：S0和S1分別為溫度1+和溫度1-，用來設(shè)置溫度的下限值；S2和S3分別為濕度1+和濕度1-，用來設(shè)置濕度的下限值；S4和S5分別為溫度2+和溫度2-，用來設(shè)置溫度的上限值；S6和S7分別為濕度2+和濕度2-，用來設(shè)置濕度的上限值。當(dāng)傳感器采集到的溫度、濕度值中有一樣超出所設(shè)定的區(qū)間，即溫度/濕度過高或過低，則該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出蜂鳴報(bào)警并啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。（3）復(fù)位鍵：在測(cè)溫濕度過程中，若需要中斷正在運(yùn)行的測(cè)試狀態(tài)，則

34、按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)重新初始化。另外，在設(shè)定倉(cāng)庫(kù)允許的溫濕度上、下限值時(shí)，若一不小心輸入錯(cuò)誤，想重新輸入，則亦可按復(fù)位鍵進(jìn)行修改。（4）開報(bào)警鍵：SE為開報(bào)警鍵，當(dāng)溫/濕度值超過設(shè)定值而報(bào)警時(shí)，則可以按該鍵取消報(bào)警。（5）關(guān)報(bào)警鍵：SF為關(guān)報(bào)警鍵，用來關(guān)閉蜂鳴報(bào)警。3.5 報(bào)警模塊本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為報(bào)警裝置，蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電子玩具、報(bào)警器等電子產(chǎn)品中作發(fā)生器件。在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)上，很多方案都會(huì)用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報(bào)警，比如按鍵按下、開始工作、工作結(jié)束或是故障等等。3.5.1 報(bào)警電路接口圖3-5 三

35、極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警電路3.5.2 蜂鳴器工作原理本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路，其工作過程就是把傳感器采集的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值進(jìn)行顯示。在本系統(tǒng)中峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)采用壓電式蜂鳴器，通過AT89S52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，可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)，如上圖3-5所示。在圖中，P2.7接晶體管基極輸入端。當(dāng)P2.7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)P2.7輸出低電平“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。3.6 串口

36、通信模塊為了對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，需要將單片機(jī)采集的溫度和濕度數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，利用單片機(jī)的 RXD、TXD接口連接到RS232串行口接收或發(fā)送數(shù)據(jù)和指令，但是單片機(jī)的TTL電平和RS232不兼容，因此使用了MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，AT89S52具有串行通訊接口(SCI),SCI是為能與CRT終端及計(jì)算機(jī)等外設(shè)通訊的全雙工異步系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用 RS-232C接口方式，傳送波特率為9600比特。接口芯片采用MAX232，這種芯片可以實(shí)現(xiàn)TTL電平和RS-232C接口電平之間的轉(zhuǎn)換，也就是可以把5V電平表示“1”、0V電平表示“0”的邏輯，轉(zhuǎn)換成-315V電平表示“1”、+315V電平表示“

37、0”的邏輯，從而解決了由于PC機(jī)的串行口是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的接口，其輸入輸出在電平上和采用TTL電平的AT89S52在接口時(shí)會(huì)產(chǎn)生電平不同的問題。因此，PC機(jī)和 AT89S52 單片機(jī)串行通信便可以順利進(jìn)行。3.6.1 RS-232C簡(jiǎn)介在單片機(jī)通信中，談到串口通信，必然涉及RS-232C。RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))與BELL公司一起開發(fā)并于1969年公布的通信協(xié)議，該總線是廣泛使用在微機(jī)數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間的外部總線接口。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232是標(biāo)志號(hào)，C表示修改的次數(shù)。RS232C定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)與數(shù)據(jù)通信設(shè)備(D

38、CE)之間的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。接口標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)械特性、功能特性和電氣特性等方面的內(nèi)容。在電氣特性中，采用負(fù)邏輯電平表示,規(guī)定邏輯0電平為+5V+15V，邏輯1為-15V-5V15，常稱之為RS232電平。而單片機(jī)輸出的是TTL或COMS電平。我們知道，TTL/COMS電平規(guī)定邏輯0電平為0V，邏輯1電平為+5V。顯然，當(dāng)PC機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，其接口就不能直接相連，必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換，否則就會(huì)損壞設(shè)備。當(dāng)微機(jī)配備了RS一232接口后，它不僅可以與多種儀器和外設(shè)連接，而且，通過它還可以在兩臺(tái)微機(jī)之間進(jìn)行近程和遠(yuǎn)程的通信。該總線有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）串行通訊成本低廉，通用性強(qiáng)，符合RS一232標(biāo)準(zhǔn)的串行口已

39、成為PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置；（2）通過該總線接口，可以使微機(jī)控制各種測(cè)量?jī)x器，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；（3）擴(kuò)展了微機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，使個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能得以加強(qiáng)；（5）現(xiàn)代信息處理系統(tǒng)要求電子測(cè)量、通信和微機(jī)有機(jī)結(jié)合在一起，即用測(cè)量?jī)x表采集、檢測(cè)信息，用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和控制；（6）RS一232C的信號(hào)連接十分靈活，通過對(duì)信號(hào)線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，即可通過MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送，也可以直接連接應(yīng)于近距離傳輸；即可以連接成主從的DTE一DCE方式，也可以把兩臺(tái)微機(jī)連接成對(duì)等的方式。RS一232C的總線可分為四類信號(hào)線，即數(shù)據(jù)總線、控制總線、定時(shí)總線和信號(hào)地線。數(shù)據(jù)線:數(shù)據(jù)傳送是串行的，可工作在全

40、雙工或半雙工狀態(tài)。控制總線:該總線由發(fā)送控制信號(hào)、接收控制信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)組成，發(fā)送控制信號(hào)有RTS和CTS；接收控制信號(hào)有DDC，信號(hào)品質(zhì)檢測(cè)器和振鈴指器。定時(shí)總線：該信號(hào)是確定數(shù)據(jù)位的中心，不向外部提供；信號(hào)地線：RS一232C采用負(fù)邏輯工作，即邏輯“l(fā)”電平為-5V一15V，邏輯“0”的電平為+5V一+15V。RS-232C總線是以異步串口的方式工作，異步串行通信具有異步和串行兩個(gè)特點(diǎn)。所謂串行，是指發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息是在單根數(shù)據(jù)線上每次傳送一個(gè)二進(jìn)制位。所謂異步，是指同一數(shù)據(jù)字符內(nèi)的定時(shí)和順序是嚴(yán)格的，而相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)字符之間的停頓時(shí)間可以長(zhǎng)短不一。3.6.2 MAX232簡(jiǎn)介

41、本系統(tǒng)采用的是MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232接口芯片，該芯片就是MAXIM公司專門為PC機(jī)RS2232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的電平轉(zhuǎn)換電路。MAX232芯片與TTL/COMS電平兼容，片內(nèi)有2個(gè)發(fā)送器，2個(gè)接收器，且使用+5V單電源供電，使用非常方便。MAX232芯片能夠同時(shí)滿足TTL向RS232C和RS232C向TTL電平轉(zhuǎn)換的功能。同時(shí)，MAX232具有士15V防靜電釋放功能，能保持在士15V的靜電釋放的情況下正常工作，不損壞兩端的器件，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。MAX232可分為三部分：（1）電荷泵。電荷泵的主要任務(wù)是將直流5V電源轉(zhuǎn)換為10V的電源，以滿足TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成RS23電平的

42、需要，它主要由1-6腳和外接的4個(gè)電容(C1-C4)組成。（2）將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。主要由11(T1IN)腳、10腳(T2IN)、14腳(T1OUT)和7(T2OUT)腳構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，常將11腳(或10腳)與AT89S52單片機(jī)的串行發(fā)送端TXD相連接，而將14腳(或7腳)與RS232相連接。這樣從單片機(jī)輸出的TTL/CMOS電平，經(jīng)過MAX232內(nèi)部電路，轉(zhuǎn)換成了RS232所需要的電平，由14腳(7腳)送至RS232。（3）將10V的RS232電平，轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS電平。RS232電平由13腳(R1IN)或8腳(R2IN)輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的TTL/CMOS

43、電平由12腳(R1OUT)或9腳(R2OUT)輸出，送至AT89S52單片機(jī)的接收端RXD。16腳(VCC)電源端，+5V直流電源供電；15腳( GND)，電源接地。MAX232芯片控制電路及接口如下圖所示：圖3-6 MAX232 芯片控制電路3.6.3 74HC573簡(jiǎn)介74HC573是一款高速CMOS器件，74HC573引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。其引腳功能圖如下所示：圖3-7 74HC573引腳圖74HC573包含八路D型透明鎖存器，每個(gè)鎖存器具有獨(dú)立的D型輸入以及適用于面向總線的應(yīng)用的三態(tài)輸出。所有鎖存器共用一個(gè)鎖存使能（LE）端和一個(gè)輸出使能（OE）端。輸入輸出輸出

44、使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLX不變HXXZ表3-4 74HC573功能表注：X=不用關(guān)心 Z=高阻抗當(dāng)LE為高時(shí)，數(shù)據(jù)從Dn輸入到鎖存器，在此條件下，鎖存器進(jìn)入透明模式，也就是說，鎖存器的輸出狀態(tài)將會(huì)隨著對(duì)應(yīng)的D輸入每次的變化而改變。當(dāng)LE為低時(shí)，鎖存器將存儲(chǔ)D輸入上的信息一段就緒時(shí)間，直到LE的下降沿來臨。OE為低時(shí)，8個(gè)鎖存器的內(nèi)容可被正常輸出；當(dāng)OE為高時(shí)，輸出進(jìn)入高阻態(tài)。OE端的操作不會(huì)影響鎖存器的狀態(tài)。3.7 小結(jié)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有主控模塊、顯示模塊、溫濕度采集模塊、串口通信模塊、鍵盤模塊和報(bào)警模塊六大模塊，其中主控模塊AT89S52的晶振電路采用11.0592MHz的無源晶振

45、,微調(diào)電容大小取22pF。顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，是目前工控系統(tǒng)中使用最為廣泛的液晶屏之一。溫濕度采集模塊所采用的DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與穩(wěn)定性；其單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。報(bào)警模塊所采用的蜂鳴器額定電流I30mA，而對(duì)于AT89S52單片機(jī)，P1口的灌電流為1.6mA，拉電流為60A。為了使單片機(jī)消耗的功率更小，故而采用PNP型晶體管A1015。系統(tǒng)的輸入模塊采用中斷掃描的44矩陣鍵盤，相比定時(shí)掃描方式提高了MCU的使用效率。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在系

46、統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，充分考慮了與硬件電路有機(jī)結(jié)合，利用AT89S52單片機(jī)以及溫濕度傳感器DHT11許多優(yōu)異的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的高精度測(cè)量。系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，在主程序下分成若干彼此獨(dú)立的功能模塊，如溫濕度數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、鍵盤輸入、串口通訊模塊等。系統(tǒng)單片機(jī)代碼采用C語(yǔ)言編寫，以Keil uVision3為開發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)程序主要由主程序、溫濕度采集子程序、鍵盤掃描子程序、液晶顯示子程序、報(bào)警子程序、串口發(fā)送和接收子程序等部分組成。其中，系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)主要完成系統(tǒng)初始化、中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定以及判斷調(diào)用各模塊程序，即主要實(shí)現(xiàn)各模塊程序的鏈接。設(shè)計(jì)時(shí)只需對(duì)溫度/濕度進(jìn)行相應(yīng)的采集處理后，即可讓液

47、晶實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度與濕度值。而蜂鳴報(bào)警只需接上單片機(jī)的I/O口，并對(duì)其接口線進(jìn)行編程即可完成。整個(gè)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用鍵盤控制方式。4.1 主程序設(shè)計(jì)食品溫、濕度測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要由系統(tǒng)初始化、溫濕度數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、鍵盤掃描處理、數(shù)據(jù)通信等幾部分組成。程序設(shè)計(jì)思想：首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要完成對(duì)單片機(jī)各功能部件初始狀態(tài)的配置。然后通過鍵盤處理模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)置溫、濕度的上限與下限，即報(bào)警范圍；同時(shí)，鍵盤處理模塊還可以完成特殊情況下強(qiáng)制執(zhí)行信號(hào)的操作，如復(fù)位、開/關(guān)報(bào)警等。接下來通過溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊完成對(duì)環(huán)境溫、濕度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及相關(guān)處理。最后通過液晶顯示屏顯

48、示現(xiàn)場(chǎng)溫、濕度參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫、濕度參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。其中，通過單片機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的溫、濕度實(shí)時(shí)參數(shù)與所設(shè)定的溫、濕度控制參數(shù)進(jìn)行比較，若發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值超出所設(shè)定范圍，則蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示。此外，數(shù)據(jù)通信完成溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)與上位PC機(jī)之間的協(xié)議化通信，以便上位PC機(jī)能夠定時(shí)讀取測(cè)控系統(tǒng)的溫、濕度參數(shù)。系統(tǒng)程序流程圖如圖4-1所示：開始系統(tǒng)初始化設(shè)定報(bào)警范圍讀取溫、濕度控制參數(shù)鍵盤掃描溫、濕度數(shù)據(jù)采集顯示溫濕度參數(shù)溫濕度是否超出范圍報(bào)警發(fā)送溫濕度到上位機(jī)while Y圖4-1 溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)程序流程圖4.2 溫濕度采集子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中溫濕度檢測(cè)模塊采用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11，當(dāng)用戶MC

49、U發(fā)送一次開始信號(hào)后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。該模式下，DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)，DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集，采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。DHT11工作過程如下：總線空閑狀態(tài)為高電平，單片機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),單片機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到單片機(jī)的開始信號(hào)后，等待單片機(jī)開始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào)。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待20-4

50、0us，然后讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào)，單片機(jī)機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后，可以切換到輸入模式或者輸出高電平，總線由上拉電阻拉高。當(dāng)總線為低電平時(shí)，說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)。DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始，高電平的長(zhǎng)短決定了數(shù)據(jù)位是0還是1。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則DHT11沒有響應(yīng)，請(qǐng)檢查線路是否連接正常。當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。溫濕度采集子程序見附錄。4.3 液晶顯示子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)的1602液晶顯示屏。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGR

51、OM)已經(jīng)存儲(chǔ)了192種字符（160個(gè)57點(diǎn)陣字符和32個(gè)510點(diǎn)陣字符），這些字符包括阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。本模塊字符在LCD顯示屏上的顯示位置與該字符的字符代碼在顯示緩沖區(qū)DDRAM內(nèi)的存儲(chǔ)地址一一對(duì)應(yīng)。液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，即告訴模塊在哪個(gè)位置顯示字符。1602液晶顯示流程圖如下圖4-2所示，液晶顯示子程序見附錄。入口對(duì)1602初始化，寫入顯示命令延時(shí)檢測(cè)忙信號(hào)獲得顯示RAM地址延時(shí)寫入相應(yīng)數(shù)據(jù)Sta7=

52、0？數(shù)據(jù)顯示完畢？返回主程序圖4-2 液晶顯示流程圖4.4 鍵盤掃描軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，掃描鍵盤只是CPU的工作任務(wù)之一。在實(shí)際應(yīng)用中，要想做到既能及時(shí)響應(yīng)鍵操作，又不過多地占用CPU時(shí)間，就要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)中CPU的忙閑情況，選擇好鍵盤的工作方式。鍵盤的工作方式一般有編程掃描方式和中斷掃描方式兩種，由于本設(shè)計(jì)中可以利用CPU在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入要求，因此可以選用編程掃描方式。4.4.1 鍵盤掃描功能本設(shè)計(jì)中鍵盤掃描程序具備下述四個(gè)功能：（1）判別鍵盤上有無鍵按下。其方法為：掃描口輸出全掃描字“0”（即各列均為低電平），讀各行的狀態(tài)，若全為“1”，則鍵盤

53、無鍵按下，若不全為“1”，則有鍵按下。（2）去除鍵的抖動(dòng)影響。其方法為：判別到有鍵按下后，軟件延時(shí)一段時(shí)間（本設(shè)計(jì)為10ms）后，在判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍有鍵按下狀態(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵被按下，否則按鍵抖動(dòng)處理。（3）求按鍵位置。根據(jù)前面介紹的鍵掃描方法，逐行逐列進(jìn)行掃描，最后確定按下鍵的鍵號(hào)。確定鍵號(hào)的方法為：閉合鍵的鍵號(hào)處于低電平的行首鍵號(hào)加上處于低電平的列號(hào)。此外，閉合鍵的鍵號(hào)也可以用計(jì)算的方法獲得，計(jì)算公式為：處于低電平的行號(hào)4+低電平的列號(hào)。（4）判別按鍵是否釋放。鍵閉合一次僅進(jìn)行一次鍵功能操作，等鍵釋放以后再將鍵值送入累加器A中，然后執(zhí)行鍵功能操作。4.4.2 鍵盤掃描工作原理鍵盤

54、中行線通過上拉電阻接+5V，平時(shí)無按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，則對(duì)應(yīng)的行線與列線短接，行線電平狀態(tài)由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。本設(shè)計(jì)中對(duì)鍵盤的掃描方式為行掃描，即將行線接到單片機(jī)的輸入口線，列線接到單片機(jī)的輸出口線，在單片機(jī)的控制下，即可判別鍵盤中究竟是哪一個(gè)按鍵被按下。其方法是：先令第一列列線為低電平（0），其余3根列線為高電平，讀行線狀態(tài)。如果第1、2、3、4行都為高電平，則第一列沒有鍵閉合；如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的行線與第一列相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果第一列沒有鍵閉合，接著使第二列為低電平，其余列線為高電平。用同樣的方法檢查第二列上有無鍵閉合，

55、依此類推，最后使第四列為低電平，其余列為高電平，檢查第四列有無鍵閉合。4.4.3 鍵盤掃描流程圖開始掃描鍵盤判斷是否有鍵按下延時(shí)10ms判斷是否真的有鍵按下判斷是哪一個(gè)鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作圖4-3 鍵盤掃描流程圖4.5 串行通信模塊組成：(1)起始位：因?yàn)槠鹗嘉豢偸且?guī)定為0，而在無傳輸時(shí)，通訊線一直處于1狀本設(shè)計(jì)采用異步串行通信方式，其優(yōu)點(diǎn)是只需一對(duì)傳輸線，占用硬件資源少，從而降低了傳輸成本。異步串行通信具有異步和串行兩個(gè)特點(diǎn)。所謂串行，是指發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息是在單根數(shù)據(jù)線上每次傳送一個(gè)二進(jìn)制位。所謂異步，是指同一數(shù)據(jù)字符內(nèi)的定時(shí)和順序是嚴(yán)格的，而相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)字符之間的停頓時(shí)間可以長(zhǎng)短不一。

56、為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步發(fā)送和接收，收發(fā)雙方必須遵守某種通信協(xié)議，這類通信協(xié)議的一個(gè)特點(diǎn)就是以幀作為數(shù)據(jù)字符的傳送單位。幀由如下四個(gè)有序的部分態(tài)，所以起始位使接收方感知一幀的開始，從而保證在一個(gè)幀的傳輸過程中收發(fā)雙方同步。(2)數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位表示數(shù)據(jù)字符自身。一般數(shù)據(jù)位由七個(gè)或八位二進(jìn)制組成。(3)奇偶校驗(yàn)位：接收方可依據(jù)奇偶校驗(yàn)位判斷接收是否正確，可以使用奇校驗(yàn)，也可以使用偶校驗(yàn)。(4)停止位：停止位可保證在兩個(gè)幀存在間隔。因?yàn)樗偸且?guī)定1，與無傳輸時(shí)通信狀態(tài)一致，所以在多個(gè)幀連續(xù)傳輸?shù)倪^程中也能識(shí)別出起始位。一般停止位為一位或兩位。串口發(fā)送和接收子程序功能為：完成下位機(jī)和上位機(jī)的通信。單片機(jī)讀取

57、的溫度和濕度值通過發(fā)送子程序發(fā)送給上位機(jī)并等待命令，收到命令后再繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量。接收子程序通過接收上位機(jī)傳輸?shù)拿钸M(jìn)行系統(tǒng)自檢、參數(shù)修正等。上位機(jī)的命令發(fā)送采用間隔10ms反復(fù)發(fā)送的方式，直到單片機(jī)將接收到的命令返回為止。若在1s內(nèi)單片機(jī)沒有響應(yīng)，則設(shè)置超時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位單片機(jī)。4.6 小結(jié)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用了C語(yǔ)言編程，只需對(duì)溫度/濕度進(jìn)行相應(yīng)的采集處理后，即可讓液晶實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度與濕度值。報(bào)警模塊只需接上單片機(jī)的I/O 口，并對(duì)其接口線進(jìn)行編程方可完成。本設(shè)計(jì)在焊接好電路硬件的基礎(chǔ)上，通過ISP下載線將軟件代碼下載至AT89S52單片機(jī)中完成系統(tǒng)集成。由于采用了AT89S52單片機(jī)，性能可靠、電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)中還可充分利用AT89S52中先進(jìn)的軟件硬件資源，便于軟件系統(tǒng)的升級(jí)。結(jié) 論隨著通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，倉(cāng)庫(kù)的日常管理工作正朝著信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。基于單片機(jī)技術(shù)的食品溫濕度測(cè)控系統(tǒng)已成自動(dòng)控制領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一，對(duì)這個(gè)方向的研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文設(shè)計(jì)的溫、濕度智能測(cè)控系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)為測(cè)控核心，以數(shù)字式溫度傳感器DHT11為溫、濕度