畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙—PAGE16—基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計系部專業(yè)年級學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師職稱SCMdesignsystembasedontemperatureandhumiditytestingDepartmentSubjectGradeNameStudentIDTeacher津橋?qū)W院畢業(yè)（設(shè)計）論文誠信承諾書為確保畢業(yè)(設(shè)計)論文寫作質(zhì)量和答辯\o""工作的順利開展，達(dá)到按期圓滿畢業(yè)的目標(biāo)。本人鄭重承諾：1.本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，嚴(yán)格按照學(xué)院、系部有關(guān)規(guī)定完成的。2.本人在畢業(yè)設(shè)計（論文）中引用他人的觀點和參考資料均加以注釋和說明。3.本人承諾在畢業(yè)設(shè)計（論文）選題和研究內(nèi)容過程中沒有抄襲他人研究成果和偽造相關(guān)數(shù)據(jù)等行為。4.在畢業(yè)設(shè)計（論文）（設(shè)計）中對侵犯任何方面知識產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名：年月日目錄基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 ISCMdesignsystembasedontemperatureandhumiditytesting II基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 1摘要 1SCMdesignsystembasedontemperatureandhumiditytesting 1引言 2第一章設(shè)計方案 31.1計算機(jī)與電子技術(shù)發(fā)展概述 31.2系統(tǒng)主要單元的選擇與論證 41.2.1單片機(jī)控制模塊的選擇論證 41.2.2溫濕度檢測模塊的選擇與論證 51.2.3顯示模塊的選擇與論證 5第二章主要器件選取與系統(tǒng)框圖 52.1溫度傳感器的選取 52.1.1技術(shù)參數(shù) 62.1.2應(yīng)用領(lǐng)域 62.2單片機(jī)的選取 72.3單片機(jī)中斷服務(wù)程序工作流程圖 92.3LCD的選取 10第三章組態(tài)王軟件的介紹 113.1產(chǎn)生背景 113.2組態(tài)王軟件 123.3功能 12第四章方案設(shè)計 134.1總體設(shè)計思路 134.2硬件電路設(shè)計 144.2.1時鐘電路設(shè)計 144.2.2復(fù)位電路的設(shè)計 154.2.3LCD顯示電路設(shè)計 164.2.4單片機(jī)最小系統(tǒng) 174.4軟件程序?qū)崿F(xiàn) 174.4.1系統(tǒng)主程序工作流程圖 17 18圖9系統(tǒng)主程序工作流程圖 184.4.2組態(tài)王工作界面 18參考文獻(xiàn) 21附錄 21附錄1 21總結(jié)與體會 38基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計摘要溫濕度的測量有很廣的應(yīng)用范圍，對于溫濕度測量系統(tǒng)設(shè)計的研究也具有很深遠(yuǎn)的意義，針對國內(nèi)外關(guān)于溫濕度測量系統(tǒng)的研究和發(fā)展?fàn)顩r，在探討了現(xiàn)在溫濕度測量系統(tǒng)面對的主要問題之后，我設(shè)計了一種基于單片機(jī)（MCU）的溫濕度測量系統(tǒng)，這個裝置對某些有特殊要求溫度和濕度的場合能夠?qū)崿F(xiàn)長期、穩(wěn)定、定時、自動的檢測。本設(shè)計主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分主要有單片機(jī)控制電路、溫濕度檢測電路、報警電路、按鍵控制電路和1602液晶顯示電路組成。處理器采用51系列AT89C52，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的，并可通過組態(tài)軟件對本系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，溫濕度檢測，組態(tài)，控制報警SCMdesignsystembasedontemperatureandhumiditytestingAbstract:Measuringtemperatureandhumidityhaveaverywiderangeofapplications,forthestudyoftemperatureandhumiditymeasurementsystemdesignalsohasaveryfar-reachingsignificance.Forhomeandabroadaboutthetemperatureandhumiditymeasurementsystemresearchanddevelopment,inexploringthemainproblemsnowfacingthetemperatureandhumiditymeasurementsystemafter,Idesignedthetemperatureandhumiditymeasurementsystembasedmicrocontroller(MCU)of,Thismeansspecialrequirementsforcertaintemperatureandhumidityoftheoccasiontoachievelong-term,stable,timed,automaticdetection.Thedesignconsistsofhardwareandsoftwarecomponents,thehardwarepartmainlyMCUcontrolcircuit,temperatureandhumiditydetectioncircuit,alarmcircuit,keycontrolcircuitand1602LCDcircuit.Processoruses51seriesAT89C52,thewholesystemisworkinginthesystemsoftwarecontrol,andthroughtheconfigurationsoftwareforreal-timemonitoringofthesystem.Keywords：microcontroller，temperatureandhumiditytesting，configuration，controlalarm引言伴隨著當(dāng)今科技的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及，各種新型的自動控制系統(tǒng)也越來越多地運用到人們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。在人們生活水平提高的同時，也越來越注意周圍溫濕度的變化情況。本設(shè)計就是為了滿足人們需要而設(shè)計的現(xiàn)代化智能溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。傳感器是信息采集的重要工具，傳感器技術(shù)與通信技術(shù)（信息傳輸）和計算機(jī)技術(shù)（信息處理），成為了現(xiàn)代化信息技術(shù)的三大支柱，其在信息系統(tǒng)中分別起著“感覺”，“神經(jīng)”，和“大腦”的作用?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品的更新日新月異，功能向著多樣化，體積向著最小化，功耗向著最低化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品與傳統(tǒng)電子產(chǎn)品在設(shè)計上的顯著區(qū)別：1:大量使用大規(guī)模可編寫芯片，以提高產(chǎn)品性能，縮小產(chǎn)品體積，降低產(chǎn)品功耗2：是廣泛運用現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)，以提高電子設(shè)計自動化程序，縮短開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的競爭力。單片機(jī)的單芯片的以其微小體積和極低的成本，輕易地容身于各大電子系統(tǒng)，如辦公自動化、生活智能化和個人信息終端以及通信產(chǎn)品等方方面面，成為現(xiàn)代社會電子系統(tǒng)中重要的智能化工具。測量溫濕度的關(guān)鍵是溫濕度傳感器，溫濕度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的分立式傳感器，②模擬集成式傳感器，③智能集成式傳感器。現(xiàn)在，國際上新型溫濕度傳感器正從集成化向智能化，從模擬化向數(shù)字化的方向飛速發(fā)展。溫濕度是生活中最基本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與其息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫濕度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫濕度的測量，因此研究溫度和濕度的測量方法和裝置具有重要的意義。第一章設(shè)計方案1.1計算機(jī)與電子技術(shù)發(fā)展概述近年來，計算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，使得計算機(jī)在工農(nóng)業(yè)、國防科研及日常生活的各個領(lǐng)域顯示了它日益旺盛的生命力，它已成為世界各國工業(yè)發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。計算機(jī)作為發(fā)展新技術(shù)，改造老技術(shù)的強(qiáng)有力的武器，它使人類面臨著一個新的贊賞技術(shù)和工業(yè)革命，它的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以前因蒸汽機(jī)和電的出現(xiàn)而產(chǎn)生的第一次和第二次工業(yè)革命?，F(xiàn)在，單片機(jī)也正朝著高性能和多品種的方向發(fā)展，單片機(jī)的發(fā)展正朝著CMOS化，高性能，低功耗，大容量，小體積，低價格和外圍電路的內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。最近幾年，隨著CMOS技術(shù)的進(jìn)步，更是極大的促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化，此種芯片除了低功耗外，還具有可控的功耗，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理的狀態(tài)，而且單片機(jī)一般采用流水線技術(shù)和精簡指令集結(jié)構(gòu)，能夠大幅度提高單片機(jī)的運行速度，并且提升信息處理功能，中斷和定時控制功能，在一般上還具有串行擴(kuò)展技術(shù)，隨著低價位OTP及各種類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展，加上外圍接口不斷被設(shè)計到片內(nèi)，特別是I2C，API等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。這就引導(dǎo)我們利用單片機(jī)來實現(xiàn)對數(shù)顯可調(diào)穩(wěn)壓電源的控制。伴隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)已融入到了我們的日常生活中，就51系列而言，在Intel公司將其內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售的形式轉(zhuǎn)給世界許多著名IC制造商之后，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)測量控制領(lǐng)域內(nèi)單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛。同時，隨著超大規(guī)模集成電路工藝和集成制造技術(shù)的不斷完善，單片機(jī)的硬件集成度也不斷提高，已經(jīng)出現(xiàn)了能滿足各種不同需求、具有各種特殊功能的單片機(jī)，這類單片機(jī)具有集成度高、性能價格比優(yōu)越、貨源充足等優(yōu)點，在工業(yè)測量領(lǐng)域內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用價值?，F(xiàn)代的電子產(chǎn)品朝密集型發(fā)展，而電子產(chǎn)品的溫度特性普遍比較差，這就對溫、濕度的監(jiān)測提出了新的要求。若采用國外進(jìn)口的溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)，雖然其性能較好，但是結(jié)合國情，其價格相當(dāng)昂貴，又是全英文，推廣起來較困難。就是在以上問題出現(xiàn)的情況下，我設(shè)計出一個利用集成溫度傳感器及濕度傳感器，配合單片計算機(jī)系統(tǒng)，從軟件的編制上實現(xiàn)對各外圍硬件的控制，最終實現(xiàn)對當(dāng)前環(huán)境溫、濕度進(jìn)行監(jiān)測。在硬件的設(shè)計上，所有元器件都采用了通用型產(chǎn)品，使得設(shè)計出來的產(chǎn)品生產(chǎn)及維修都相當(dāng)方便，可以有效地降低成本，同時另外一點就是能用軟件實現(xiàn)的功能盡量選用軟件進(jìn)行操作，更加突出了產(chǎn)品的簡單性和高可靠性，因此，本設(shè)計方法是一個值得推廣的方法，接下來就是對方案與設(shè)計原理方框圖進(jìn)行比較分析。1.2系統(tǒng)主要單元的選擇與論證 1.2.1單片機(jī)控制模塊的選擇論證方案一：采用XC9000系列的FPGA。該類器件具有并行處理能力，能快速的響應(yīng)外部的各種數(shù)字信號，但在數(shù)據(jù)處理方面過于復(fù)雜，而且芯片價格較昂貴。方案二：采用單片機(jī)作為控制核心，單片機(jī)數(shù)學(xué)運算功能較強(qiáng)。在程序相互調(diào)用方面，處理方便靈活，性能穩(wěn)定，適合實際應(yīng)用。且單片機(jī)技術(shù)發(fā)展較為成熟，價格便宜?；谝陨戏治觯捎脝纹瑱C(jī)控制可更為簡便靈活地實現(xiàn)系統(tǒng)功能，故擬采用方案二。1.2.2溫濕度檢測模塊的選擇與論證方案一：選用DS18B20溫度傳感器和HS1101濕度傳感器。DS18B20是一線式數(shù)字溫度傳感器，具有獨特的單線式接口方式，測量范圍在55℃～125℃，誤差為±0.5℃。最高精度可達(dá)0.0625℃。HS1101是電容式濕度傳感器，可測相對濕度范圍在0%~100%RH，誤差為±2%RH。方案二：選用DHT11作為溫濕度檢測模塊。DHT11是一款數(shù)字輸出的復(fù)合傳感器，包含一個電阻式感濕元件和NTC式溫度檢測元件，可測20~90%RH濕度，誤差5%RH，0~50攝氏度，誤差2攝氏度。方案選擇，綜上所述，雖然方案一測試范圍和精度都優(yōu)于方案二，但是本設(shè)計主要用于室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測，對其精度與范圍要求沒那么精確，方案一和方案二的測量范圍都滿本設(shè)計需求，但方案二的成本更加低廉，故本模塊采用方案二。1.2.3顯示模塊的選擇與論證方案一：采用12864液晶模塊顯示測得的數(shù)據(jù)，可顯示較多組的數(shù)據(jù)，字體較大，可清晰讀數(shù)，但12864液晶模塊價格昂貴，接線復(fù)雜，故不采用。方案二：采用1602液晶模塊顯示所測數(shù)據(jù)，1602液晶接線簡單方便，同時也能滿足顯示需要，價格遠(yuǎn)低于12864液晶。因此，本方案為首選方案。綜上所述，顯示模塊選擇方案二。第二章主要器件選取與系統(tǒng)框圖2.1溫度傳感器的選取DHT11溫濕度傳感器主要參數(shù)2.1.1技術(shù)參數(shù)供電電壓：3.3~5.5VDC輸出：單總線數(shù)字信號測量范圍：濕度20-90%RH，溫度0~50℃測量精度：濕度+-5%RH，溫度+-2℃分辨率：濕度1%RH，溫度1℃互換性：可完全互換，長期穩(wěn)定性：<±1%RH/年2.1.2應(yīng)用領(lǐng)域暖通空調(diào)測試及檢測設(shè)備汽車數(shù)據(jù)記錄器消費品自動控制氣象站家電濕度調(diào)節(jié)器醫(yī)療除濕器特性相對濕度和溫度測量全部校準(zhǔn)，數(shù)字輸出卓越的長期穩(wěn)定性無需額外部件超長的信號傳輸距離超低能耗4引腳安裝完全互換圖一：DHT11與單片機(jī)的接線圖2.2單片機(jī)的選取本設(shè)計采用AT89C51系列單片機(jī)AT89C51俗稱單片機(jī)，是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的CMOS8位微處理器，具有低電壓，高性能的特點。其中的AT89C2051單片機(jī)帶有2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器。該器件采用的技術(shù)是高密度非易失存儲器制造技術(shù)。ATMEL的AT89C51將多功能8位CPU和閃速存儲器組合在單個芯片中，是一種高效微控制器，AT89C2051則是它的簡化版本，在嵌入式應(yīng)用中，它是有效且廉價的解決方案。AT89C51的外形及引腳排列如下圖所示。如今AT89S51/52已取代了AT89C51/52。AT89C51的標(biāo)準(zhǔn)功能如下：4k字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部隨機(jī)存取存儲器，I/O口線，兩個16位定時器，一個全雙工串行通信口，振蕩器等。不僅如此，由于AT89C51可降至0HZ，因此有節(jié)電模式，。在靜態(tài)邏輯操作中，只允許RAM，串行口和中斷，計數(shù)器繼續(xù)工作。如果掉電，RAM中的內(nèi)容將保存下來，但振蕩器及其他部件停止工作，直到下一個硬件復(fù)位。圖3為AT89C51單片機(jī)的基本功能方塊圖。振蕩器和時序OSC程序存儲器4KBROM振蕩器和時序OSC程序存儲器4KBROM數(shù)據(jù)存儲器256BRAM/SFR定時器/計數(shù)器2×16AT89CCPU64KB總線擴(kuò)展控制器可編程I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷外中斷控制并行口串行通信圖2AT89C51功能方塊圖AT89C51引腳第二功能介紹VCC：正極。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口。當(dāng)需要進(jìn)行FLASH校檢使，P0口必須外加上拉電阻。P1口：P1口是一個8位雙向I/O口，其內(nèi)部提供上拉電阻，能夠使4個TTL門電流通過。當(dāng)置P1口為高電平時，P1口的管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，可以輸入電流；相反，置P1口味低電平時，將輸出。這就是內(nèi)部上拉的作用。在FLASH校驗和編程時，P1口作為地址接收。P2口：P2口也是一個內(nèi)部上拉的雙向I/O口，功能與P1類似。P3口：P3口作為內(nèi)部上拉的8位I/O口時，普通功能與P1，P2類似。P3口還有特殊功能，其備選功能如下:P3.0RXD為串行輸入口P3.1TXD為串行輸出口P3.2INT0為外部中斷0P3.3INT1為外部中斷1P3.4T0為記時器0外部輸入P3.5T1為記時器1外部輸入P3.6為外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7為外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通P3口同時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(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/：ALE是用于總線外擴(kuò)存儲器、片外外設(shè)、ARM、等芯片用的時鐘腳，它與RD和WR和p0、p2口配合可以擴(kuò)展65535個外部地址空間當(dāng)ALE腳位低時p0、p2口輸出16位外部地址，當(dāng)ale輸出上升沿，外部地址鎖存器鎖存地址，單片機(jī)配合RD或RW腳輸出或輸入數(shù)據(jù)。PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。/VP：保持低電平時，不用看內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，則內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。FLASH編程時，/VP也可施加編程電源。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：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，應(yīng)不接。2.3單片機(jī)中斷服務(wù)程序工作流程圖 中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場INTO端有輸入信號關(guān)閉報警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖3：中斷服務(wù)程序工作流程圖2.3LCD的選取工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。（16列2行）1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。第三章組態(tài)王軟件的介紹組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動系統(tǒng)(RTUSystem,RemoteTerminalUnit)。組態(tài)軟件在國內(nèi)是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”?！敖M態(tài)（Configure）”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機(jī)程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”。“監(jiān)控（SupervisoryControl）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機(jī)信號對自動化設(shè)備或過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。3.1產(chǎn)生背景“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用的過程中，PC（包括工控機(jī)）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。3.2組態(tài)王軟件組態(tài)王KingView：由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)，該公司成立于1997年。1991年開始創(chuàng)業(yè)，1995年推出組態(tài)王1.0版本，在市場上廣泛推廣KingView6.53、KingView6.55版本，每年銷量在10,000套以上，在國產(chǎn)軟件市場中市場占有率第一。3.3功能組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機(jī)和I/O產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：（1）強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于Windows環(huán)境下，充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的m風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間。豐富的圖形控件和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)?。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。（2）良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。（3）豐富的功能模塊。提供豐富的控潲功能庫，滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控產(chǎn)生功能報表顯示歷史曲線、實時曲線、提俠報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既叫適用于單機(jī)集中式控制、DCS分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程遇信能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。（4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散量、字符型等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。（5）可編程的命令語言。有可編程的命令語言，使用戶可根據(jù)自己的需要編鸞程序，蹭強(qiáng)圖形界面（6）周密的系統(tǒng)安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)眼，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。（7）仿真功能。捉供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。第四章方案設(shè)計4.1總體設(shè)計思路該設(shè)計包含硬件和軟件設(shè)計兩個方面。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和LCD顯示三大模塊。本系統(tǒng)是由DHT11溫濕度傳感器、MCU控制電路、LCD顯示模塊以及組態(tài)王軟件組成，下位機(jī)完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送等功能，上位機(jī)在PC端完成實時監(jiān)控功能。就此設(shè)計來說，MCU模塊就是控制的核心單元。所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的一個方面。單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用也是由硬件和軟件兩個方面組成。硬件包括單片機(jī)、輸入\輸出設(shè)備以及外圍電路組成，軟件方面則是工作程序和LabVIEW監(jiān)控的總稱。從設(shè)計的要求來分析本設(shè)計應(yīng)該包含以下結(jié)構(gòu)：復(fù)位電路、溫濕度檢測電路、LCD顯示電路、單片機(jī)和相關(guān)的控制電路以及管理軟件組成。構(gòu)成框圖如下AT89C51復(fù)位電路AT89C51復(fù)位電路溫濕度檢測電路上位機(jī)監(jiān)控LCD顯示模塊信號傳輸驅(qū)動通信圖4：總體設(shè)計框圖系統(tǒng)采用AT89C51控制，當(dāng)打開本系統(tǒng)之后，溫濕度傳感器開始工作，檢測溫濕度情況之后，立即向MCU傳入信息，MCU經(jīng)過處理之后，控制LCD顯示此刻周圍環(huán)境的溫濕度，并且將此數(shù)據(jù)經(jīng)過串口通信傳到上位機(jī)，打開上位機(jī)軟件，進(jìn)入組態(tài)王畫面，接收數(shù)據(jù)后，在相應(yīng)的實時監(jiān)控畫面會出現(xiàn)實時曲線，當(dāng)周圍溫濕度達(dá)到報警界限是自動報警。4.2硬件電路設(shè)計4.2.1時鐘電路設(shè)計XTAL1和XTAL2分別是反向放大器的輸入和輸出腳，這個反向放大器可以配置成片內(nèi)震蕩器。如果外部采用時鐘源驅(qū)動器件，則XTAL2應(yīng)該不接。一個機(jī)器周期包含6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的頻率為12MHZ，那么一個振蕩周期為1/12us，所以一個機(jī)器周期就是1us。如圖5所示。圖5：時鐘電路4.2.2復(fù)位電路的設(shè)計單片機(jī)的復(fù)位方法有兩種，上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)的時鐘電路開始工作時，在RESET端連續(xù)給出2個機(jī)器周期的高電平時就能玩成自動復(fù)位工作。但使用晶振的頻率為12M時，復(fù)位信號的持續(xù)時間應(yīng)不小于2us。本設(shè)計采用按鍵復(fù)位的方式手動復(fù)位。圖6位復(fù)位電路。圖6：復(fù)位電路圖4.2.3LCD顯示電路設(shè)計單片機(jī)的P2.0；P2.1；P2.2引腳分別作為LCD1602的寄存器選擇端；讀寫信號端和使能端；P0口作為8位雙向數(shù)據(jù)端。具體接法如圖7所示。圖7LCD顯示電路4.2.4單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。本設(shè)計使用最小系統(tǒng)圖如下。圖8單片機(jī)最小系統(tǒng)4.4軟件程序?qū)崿F(xiàn)4.4.1系統(tǒng)主程序工作流程圖整個系統(tǒng)主程序工作流程如下：圖9系統(tǒng)主程序工作流程圖4.4.2組態(tài)王工作界面將下位機(jī)打開，切換到工作狀態(tài)，打開組態(tài)王軟件，選擇好已經(jīng)建立好的工程，切換到VIEW界面，點擊登錄之后可以看見上位機(jī)能夠?qū)崟r顯示下位機(jī)傳來的溫濕度數(shù)據(jù)，并且繪制出相應(yīng)的曲線圖。圖10組態(tài)王監(jiān)控界面圖11下位機(jī)顯示界面參考文獻(xiàn)（1）中文專著：[1]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程[M].電子工業(yè)出版社,2009.[2]宋文緒.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2004.[3]余錫存.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.[4]李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.[5]薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2005.[6]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M].北京:高等教育出版社,2004.[7]韓曉新.從基礎(chǔ)到實踐——PLC與組態(tài)王[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.附錄附錄1源程序代碼主函數(shù)部分#include<reg52.h>//51系列單片機(jī)#include<intrins.h>#include<stdio.h>#include"Delay.h"#include"DHT11.H"#defineuintunsignedint //宏定義#defineulintunsignedlongint//宏定義#defineucharunsignedchar /*有符號8位整型變量*/#defineKeyPortP3#definelen60#defineDataPortP0//LCD1602數(shù)據(jù)端ucharflag_MQ7,flag_MQ2,flag_TSC,flag_RED,flag_SHAKE,flag_FIRE;ucharrh_h_dat,rh_l_dat,t_h_dat,t_l_dat,jy_dat,check;uchara,b,c,d,e,f;ucharge,shi,bai,qian,wan,shiwan;//顯示變量ucharflag_RH=0,flag_T=0,flag_main=1;ucharRH_c,T_c;ucharshidu,flag;unsignedcharflag1=0,flag_alarm,flag_alarm1=0;ucharnumberT0,numberT1;uchara1=0,b1=20,c1=0,d1=0;ucharSendbuf[]="ABCD\r\n";voidDHT11();voidSendByte(unsignedchardat);voidconversion(longtemp_data);voidWriteDataLCM(uchardataW);voidWriteCommandLCM(ucharCMD,ucharAttribc);voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData);voidInitLcd();voidloading();voidshow_main();voidshow_RH();voidshow_T();voidSendStr(unsignedchar*s);//發(fā)送一個字節(jié)voidsuspend_int();voidSendByte(unsignedchardat);sbitLCM_RS=P2^2;//LCD1602命令端口 sbitLCM_RW=P2^1;//LCD1602命令端口 sbitLCM_EN=P2^0;//LCD1602命令端口sbitkey1=P1^2;sbitbee=P2^5;voidInitLcd() { WriteCommandLCM(0x38,1); WriteCommandLCM(0x08,1); WriteCommandLCM(0x01,1); WriteCommandLCM(0x06,1); WriteCommandLCM(0x0c,1);} /***********************************/voidDisplayOneChar(ucharX,ucharY,ucharDData){ Y&=1; X&=15; if(Y)X|=0x40; X|=0x80; WriteCommandLCM(X,0); WriteDataLCM(DData); }voidWaitForEnable(void) { DataPort=0xff; LCM_RS=0;LCM_RW=1;_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();while(DataPort&0x80); LCM_EN=0; } /*******************************/voidWriteCommandLCM(ucharCMD,ucharAttribc){ if(Attribc)WaitForEnable(); LCM_RS=0;LCM_RW=0;_nop_();DataPort=CMD;_nop_();_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;} /*******************************/voidWriteDataLCM(uchardataW){ WaitForEnable(); LCM_RS=1;LCM_RW=0;_nop_();DataPort=dataW;_nop_();_nop_();LCM_EN=1;_nop_();_nop_();LCM_EN=0;}voidDHT11(){ read(); if(flag==1) { a=0x30+t_h_dat/10; //分離溫度十位 b=0x30+t_h_dat%10; //分離溫度個位 e=0x30+rh_h_dat/10; //分離濕度十位 f= 0x30+rh_h_dat%10; //分離濕度個位 Sendbuf[0]=e; Sendbuf[1]=f; Sendbuf[2]=a; Sendbuf[3]=b; } delay(30);}voidconversion(longtemp_data)//取值運算{shiwan=temp_data/100000+0x30;temp_data=temp_data%100000;//取余運算wan=temp_data/10000+0x30;temp_data=temp_data%10000;//取余運算 qian=temp_data/1000+0x30;temp_data=temp_data%1000;//取余運算bai=temp_data/100+0x30;temp_data=temp_data%100;//取余運算shi=temp_data/10+0x30;temp_data=temp_data%10;//取余運算ge=temp_data+0x30; }voidshow_main(){ InitLcd();DisplayOneChar(3,0,e);DisplayOneChar(4,0,f);DisplayOneChar(5,0,'%'); //濕度顯示DisplayOneChar(6,0,'R'); DisplayOneChar(7,0,'H'); DelayMs(1); DisplayOneChar(9,0,'T');DisplayOneChar(10,0,':');DisplayOneChar(11,0,a);DisplayOneChar(12,0,b); //溫度顯示 DisplayOneChar(13,0,0XDF); DisplayOneChar(14,0,'C'); } voidloading(){ DisplayOneChar(3,0,'L');DisplayOneChar(4,0,'o');DisplayOneChar(5,0,'a'); DisplayOneChar(6,0,'d');DisplayOneChar(7,0,'i'); DisplayOneChar(8,0,'n'); DisplayOneChar(9,0,'g'); DisplayOneChar(10,0,'.'); DisplayOneChar(11,0,'.'); DisplayOneChar(12,0,'.'); }/*發(fā)送一個字符串*/voidSendByte(unsignedchardat){SBUF=dat;while(!TI);TI=0;}voidSendStr(unsignedchar*s){while(*s!='\0')//\0表示字符串結(jié)束標(biāo)志，通過檢測是否字符串末尾{SendByte(*s);s++;}}voidInitUART(void) //串口初始化{SCON=0x50; //SCON:模式1,8-bitUART,使能接收TMOD|=0x20;//TMOD:timer1,mode2,8-bit重裝TH1=0xFD;//TH1:重裝值9600波特率晶振11.0592MHzTR1=1;//TR1:timer1打開EA=1;//打開總中斷//ES=1;//打開串口中斷}voidUART_SER(void)interrupt4//串行中斷服務(wù)程序{unsignedcharTemp;//定義臨時變量if(RI)//判斷是接收中斷產(chǎn)生{ RI=0;//標(biāo)志位清零 Temp=SBUF;//讀入緩沖區(qū)的值 P1=Temp;//把值輸出到P1口，用于觀察SBUF=Temp;//把接收到的值再發(fā)回電腦端 }if(TI)//如果是發(fā)送標(biāo)志位，清零TI=