單片機控制的溫濕度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u25208單片機控制的溫濕度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計案例 1102631.1.編程語言的選擇及編程軟件 1296541.1.主程序模塊 1303831.2.溫濕度顯示子程序 3184541.3.溫濕度讀取子程序 5249591.4.溫濕度異常處理子程序 6230621.5.溫濕度上下限調(diào)整子程序 8編程語言的選擇及編程軟件在以單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)中，常采用匯編語言和C語言進行軟件開發(fā)。匯編語言所寫的代碼簡短，執(zhí)行速度快，可直接對硬件進行操作，但是要求對單片機硬件結(jié)構(gòu)了解詳細(xì)，否則難以讀懂復(fù)雜的程序。而隨著計算機技術(shù)的成熟，應(yīng)用C語言編寫程序進行單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)已經(jīng)成為主流REF_Ref15117\r\h[18]。C語言應(yīng)用靈活方便，可移植現(xiàn)有的模塊程序，不需對單片機硬件深入了解，也可直接對硬件進行操作，并且可以采用模塊化開發(fā)，使得一個函數(shù)模塊實現(xiàn)一種功能，大大縮短了開發(fā)周期。KeilC51編譯器是一款采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，常用于單片機C語言程序開發(fā)的工具。它支持所有8051系列單片機，并具有斷點仿真、存儲器可視化仿真和編譯功能。程序編譯后，可在窗口觀測到具體的警示信息和出錯信息，提示程序存在的語法錯誤。支持以分組模塊的形式進行調(diào)試，并保留了匯編程序高效、快速的優(yōu)點，生成目標(biāo)代碼的效率非常高。故選擇KeilC51作為系統(tǒng)軟件設(shè)計工具REF_Ref22313\r\h[19]。本系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要任務(wù)就是在KeilC51開發(fā)環(huán)境中，利用C預(yù)言編寫源程序，對編寫好的源程序進行編譯處理，然后將生成的.HEX寫入單片機進行調(diào)試和仿真。主程序模塊系統(tǒng)程序設(shè)計采用化整為零的軟件設(shè)計方法，針對不同的功能模塊編寫不同的模塊子程序，依次對各個模塊進行調(diào)試仿真，在仿真軟件調(diào)試沒有錯誤后，通過主程序調(diào)用各功能模塊。根據(jù)系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，將程序劃分成溫濕度顯示子程序、溫濕度讀取子程序、溫濕度異常處理程序、上下限溫濕度閥值調(diào)整子程序。主程序中首先需要對一些參量賦初值，包括軟件初設(shè)的溫濕度最高值和最低值。當(dāng)糧倉環(huán)境含水量較少和溫度較低的情況下，對糧食儲存最為有利。故本系統(tǒng)初設(shè)溫度最高值為25℃，最低值為5℃，濕度最高值為25%RH,濕度最低值為5%RH。然后初始化LCD1602、SHT11，進入while主循環(huán)，檢測“設(shè)置”按鍵是否按下，如果沒有按下，則執(zhí)行溫濕度檢測函數(shù)，并對檢測到的數(shù)據(jù)進行處理比較，不在設(shè)定范圍內(nèi)，則做出相應(yīng)處理；如果“設(shè)置”按鍵按下，則進入修改初始預(yù)設(shè)值函數(shù)，對初始預(yù)設(shè)值進行修改；修改完畢，通過“設(shè)置”鍵返回了溫濕度顯示界面。主程序流程圖如圖4-1所示。 圖4-1主程序流程圖溫濕度顯示子程序LCD1602顯示字符首先需要考慮三個方面內(nèi)容：（1）字符產(chǎn)生：在程序只需定義好要顯示的常量，它將在編譯之后生成標(biāo)準(zhǔn)的ASCII代碼，寫入LCD后，通過查找ROM字符庫找出對應(yīng)的字符自動顯示出來。（2）顯示模式的初始化設(shè)置：根據(jù)所需的顯示要求，對光標(biāo)和字符顯示效果進行設(shè)置。（3）確定預(yù)顯示字符位置：可顯示區(qū)域包括從第一行的00H到0FH十六個地址和第二行的40H到4FH十六個地址。編程時將預(yù)顯示位置地址加上80H才是預(yù)顯示位置的指令代碼。本系統(tǒng)顯示方式：檢測界面，第一行第一列開始顯示形如“Temp:023.0C”的溫度字樣，第二行第一列開始顯示形如“Humi:018.6%RH”濕度字樣；按鍵輸入界面，第一行顯示“Temp:H:20CL:10C”,第二行顯示“Humi:H:20%L:10%”。顯示模式設(shè)置：根據(jù)顯示模式指令表，寫入以下設(shè)置命令：“38H”規(guī)定顯示字符數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸接口數(shù)量；“06H”使得光標(biāo)右移一位，即地址加1；“06H”表示開啟顯示，但不顯示光標(biāo)；“01H”對當(dāng)前屏幕進行清屏。在每次寫指令之前都需要先檢查LCD是否處于忙碌狀態(tài)，LCD的忙碌標(biāo)志位為BF，與D7口線相連，在本系統(tǒng)中與單片機的P0.7引腳相連。當(dāng)檢測到P0.7引腳電平為低電平“0”，表示LCD不忙，執(zhí)行寫入命令；當(dāng)檢測到P0.7引腳電平為高電平“1”，表示LCD處于忙碌狀態(tài)，繼續(xù)等待。LCD的驅(qū)動程序流程圖如圖4-2。圖4-2LCD1602驅(qū)動程序流程圖根據(jù)流程圖，LCD顯示子程序中先定義了“l(fā)cd_init()”初始化函數(shù)；然后定義了“check_busy()”檢測忙函數(shù)、“l(fā)cd_write_com(com)”寫地址函數(shù)、“l(fā)cd_write_date(date)”寫數(shù)據(jù)函數(shù)。根據(jù)這些基本函數(shù)便可以編寫單個字符顯示函數(shù)lcd_write_char(add,dat)和字符串顯示函數(shù)lcd_write_str(add,*dat）。溫濕度讀取子程序圖4-3為SHT11工作時序圖。使得SHT11進行數(shù)據(jù)采集的過程為：啟動，寫入控制字，讀出測量結(jié)果。圖4-3SHT11工作時序圖（1）啟動傳輸根據(jù)時序圖可知，啟動傳感器SHT11方法為在SCK值為1時，控制單片機將DATA端口電平由高變低，SCK經(jīng)過一個周期后，再使DATA端口電平由低變高。操作完成后，傳感器開始測量。因此，SHT11子程序中需要定義一個啟動函數(shù)transstart（），用于啟動傳輸,如圖4-4。圖4-4啟動函數(shù)程序（2）SHT11連接復(fù)位啟動后，單片機首先控制DATA數(shù)據(jù)線發(fā)出8位測量命令，測量命令中前3位為固定地址碼000，后五位為命令代碼。表4-1為SHT11命令代碼。表4-1SHT11命令代碼命令地址碼命令代碼溫度測量00000011濕度測量00000101讀狀態(tài)寄存器00000111寫狀態(tài)寄存器00000110發(fā)送完8位數(shù)據(jù)后，在SCK第9個上升沿之前，將DATA線拉低，表示傳感器已經(jīng)收到了測量命令REF_Ref22855\r\h[20]。在第九個時鐘之后，傳感器開始測量。因此，程序中設(shè)有連接復(fù)位函數(shù)s_connectionreset（）。圖4-5復(fù)位函數(shù)程序（3）讀出測量結(jié)果每讀取一個字節(jié)，單片機需將DATA電平拉低，以確認(rèn)成功收到該字節(jié)。溫濕度異常處理子程序初始化SHT11溫濕度傳感器，讀取溫濕度值，隨后進行判讀。當(dāng)環(huán)境溫度大于預(yù)設(shè)溫度最大值25℃時，繼電器1閉合，冷風(fēng)機工作，如果環(huán)境溫度繼續(xù)升高，高于預(yù)設(shè)最高溫度值5℃時，蜂鳴器每間隔600ms報警；當(dāng)環(huán)境溫度小于預(yù)設(shè)溫度最小值10℃時，繼電器2閉合，加熱片工作，如果環(huán)境溫度繼續(xù)降低，低于預(yù)設(shè)最低溫度值5℃時，蜂鳴器每間隔600ms報警；當(dāng)環(huán)境濕度大于預(yù)設(shè)濕度最大值25%RH時，繼電器3閉合，除濕器工作，如果環(huán)境濕度繼續(xù)升高，高于預(yù)設(shè)最高濕度值5%RH時，蜂鳴器每間隔600ms報警；當(dāng)環(huán)境濕度小于預(yù)設(shè)濕度最小值5%RH時，繼電器4閉合，加濕器工作，如果環(huán)境濕度繼續(xù)降低，低于預(yù)設(shè)最低濕度值5%RH時，蜂鳴器每間隔600ms報警；具體流程如圖4-6：圖4-6溫濕度異常處理子程序流程圖程序中設(shè)有延時函數(shù)delay，利用for語句循環(huán)完成系統(tǒng)的延時，可以針對本系統(tǒng)所采用的無源蜂鳴器，通過對其連接的單片機端口置位“1”、“0”和延時操作，即可產(chǎn)生高低電平的方波，驅(qū)動蜂鳴器震動發(fā)聲；針對本系統(tǒng)所采用的的獨立按鍵在閉合和斷開時，可能出現(xiàn)的觸點抖動現(xiàn)象，也可通過延時函數(shù)進行軟件消抖；在對LCD1602進行初始化設(shè)置時，通過延時以確保初始化成功。因此，延時函數(shù)在各個模塊都有所調(diào)用。溫濕度上下限調(diào)整子程序初始化按鍵，如果檢測到“設(shè)置”按鍵S