11-PAGE單片機智能加濕器的系統(tǒng)軟件設計和測試分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1110單片機智能加濕器的系統(tǒng)軟件設計和測試分析案例 -1-51901.1軟件設計環(huán)境 -1-36881.2主程序設計 -4-31011.3消毒子程序設計 -4-207011.4加水子程序設計 -5-6241.5加濕子程序設計 -6-5001.6按鍵子程序設計 -7-193601.7顯示子程序設計 -8-182052系統(tǒng)的調試 -8-306152.1硬件的調試 -8-143472.2軟件的調試 -8-43402.3設計實物圖 -9-1.1軟件設計環(huán)境本程序的編程語言采用的是C編程語言。由于C語言是高級語言，相比于匯編語言，C語言更符合人的邏輯，有著編寫迅速，可閱讀性強，可移植性高，容易調試修改的優(yōu)點[14]。由于單片機不能識別高級語言，只能識別機器語言，因此編程只能在專門的開發(fā)系統(tǒng)上完成。本設計采用KeilμVision4編寫程序。Keil提供了連接器，編譯器，調試器，宏匯編程序，庫管理器和仿真調試器。這些功能極大的方便了用戶的編程體驗。Keil還能檢查出程序的錯誤和語法的錯誤，使初學者能迅速上手。而且KeilμVision4在原先版本的基礎上做出來改進，有了更整潔的開發(fā)環(huán)境和高效的屏幕使用率。這些功能都使得Keil軟件成為單片機編程的重要工具。在編程前要先新建工程，如圖4-1所示。圖4-1新建工程界面在新建工程后要將文件保存，保存好后要選擇設備，本設計采用的STC89C52使用的是51單片機的內核，可以選擇Atmel公司的AT89C51，確定后就有了新的目標工程。圖4-2所示。圖4-2選擇設備界面選擇好設備后就要準備編程了，此時要新建一個文件，新建好后保存到所需的文件夾。在保存時要注意應為所用編程語言是C語言，所以新文件的后綴要添加.C。在保存好文件后再左邊的工程欄中右鍵點擊“目標1”下方的“源組1”，選擇添加文件到“源組1”，將之前保存好的文件添加進去就可以進行編程了。如圖4-3所示。圖4-3添加文件界面程序編寫完成后可點擊Build按鍵進行編譯，當編譯完成后提示0Error(s),0Warning(s).時表示程序沒有邏輯與語法上的錯誤。如圖4-4所示。圖4-4程序編譯界面在編程完成后需要生成HEX文件，單片機不能識別C語言，因此需要把文件轉換成HEX格式的文件。操作方法為右鍵點擊工程欄的“目標1”在彈出來的窗口中點擊為目標“目標1”設置選項。之后再窗口中選擇Output，選擇文件保存的路徑，勾選CreateHEXfile，點擊確定后還要在編譯一次，HEX文件就生成了。如圖4-5所示。圖4-5HEX文件生成界面1.2主程序設計在程序執(zhí)行時首先要先對系統(tǒng)進行初始化。之后開始按鍵掃描，判斷按鍵是否按下，并執(zhí)行相應功能。然后濕度傳感器和水位傳感器采集數據，傳送至單片機進行處理，之后將數據從顯示器顯示出來，單片機通過指令對設備進行控制，最后在主程序內循環(huán)執(zhí)行程序。為了使程序的編寫更具有條理，可編寫多個子程序，再按功能將子程序連接起來[15]。主程序流程圖如圖4-6所示。圖4-6主程序流程圖1.3消毒子程序設計為了實現消毒程序的智能化，要對消毒功能添加一個定時程序，當通過按鍵進入消毒程序后，定時開始，30分鐘后消毒完成進入自動模式。消毒子程序流程圖如圖4-7所示。圖4-7消毒子流程圖1.4加水子程序設計為了使智能加濕器的操作更為人性化，本設計有儲水箱和加濕器水箱兩個水箱。當加濕器水箱處于低水位時，儲水箱中的水泵就會開啟，向加濕器水箱注水。當水位處于高水位時水泵關閉。為了防止沒水時水泵電機空轉和加濕器干燒，還要設計一個防干燒功能。當水位傳感器檢測到處于低水位時間大于20秒以上時，認為儲水箱已經無水，這時水泵和加濕器關閉，蜂鳴器報警。加水子程序流程圖如圖4-8所示。圖4-8加水子程序流程圖1.5加濕子程序設計在智能加濕器開啟后可通過鍵盤設置最佳濕度，當DHT11采集到的濕度數據低于所設的最佳濕度時，如果系統(tǒng)處于自動模式下加濕器自動開始工作。當采集到的濕度數據高于所設的最佳濕度時，如果系統(tǒng)處于自動模式下加濕器自動關閉。還可以通過按鍵進入手動模式，當處于手動模式時，按下S3按鍵加濕器開啟，按下S2按鍵加濕器關閉。加濕子程序流程圖如圖4-9所示。圖4-9加濕子程序流程圖1.6按鍵子程序設計在設備開啟后可通過鍵盤選擇模式，按下S4調出光標，再按一下S4光標移動至下一行。光標在濕度欄時通過S3增加最佳濕度，通過S2減小最佳濕度，設置完成后按S4確定。光標在模式欄時可以按S3切換模式，之后按S4確定模式。按鍵子程序流程圖如圖4-10所示。圖4-10按鍵子程序流程圖1.7顯示子程序設計顯示器采用LCD1602液晶顯示器，可以直觀的將當前的濕度數據、水位數據、模式等顯示出來，以便于人們更方便了解加濕器的工作狀態(tài)。顯示子程序流程圖如圖4-11所示。圖4-11顯示子程序流程圖2系統(tǒng)的調試在完成硬件電路的設計后，可通過AD軟件進行原理圖繪制，確定硬件引腳之間的連線后可進行實物制作。之后進行程序的編寫，對各個子程序完成設計，最后對設計的整體調試。2.1硬件的調試系統(tǒng)的硬件設計可通過AD軟件設計，原理圖繪制完成后要對元器件的布局進行設計。為了合理利用空間與方便焊接，要對元件布局，線路的布線不斷調整優(yōu)化。為了使設計更美觀，更方便后期焊接，這是必要的步驟。在硬件調試時我發(fā)現顯示屏的內容顯示內容錯亂，進過排查分析后發(fā)現是單片機與顯示器的連線存在虛焊，在重新焊接后問題得以解決。設計實物圖如圖5-1所示。2.2軟件的調試系統(tǒng)的硬件設計完成后，可以通過keil進行軟件上的編譯與調試，在編譯過程中可以查看每個地址的值，以此來調試程序。編譯完成后就可以對單片機燒錄程序。Keil程序調試圖如圖5-1所示。圖5-1程序調試圖2.3設計實物圖通電后按下開關，DHT11采集環(huán)境濕度，LCD1602能顯示環(huán)境濕度、預設濕度、水位、模式