【正文】 位處理使之達(dá)到用戶需求的精度以及計算得到相對濕度，最后通過 1602LCD 顯示溫濕度值。另外，系統(tǒng)在運行過程中還有專門的控制聲光報警系統(tǒng)、光電耦合開關(guān)的控制信號， 理論基礎(chǔ) 單片機(jī) T89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反 復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖 21所示 圖 21 AT89S51 芯片引腳圖 AT89C51共有 40 個引腳，大致可分為 4 類：電源引腳、時鐘電路引腳、 I/O引腳、控制線引腳。根據(jù)開發(fā)的需要和單片機(jī) 的結(jié)構(gòu)，我們就可以實現(xiàn)單片機(jī)的自動工作，即實現(xiàn)自動化 。 DS18B20 傳感器 傳感器是一種按一定的精度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的、便于應(yīng)用的 6 某種物理的測量器件或裝置，用于滿足系統(tǒng)信息傳輸、存儲、顯示、記錄及控制等要求。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中主要用到了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，這種傳感器提供 912位攝氏溫度測量 i fu b‘有一個由高低電平觸發(fā)的可編程的不因電源消失 }fu 改變的報警功能。 DS18B20 通過一個單線接口發(fā)送或接受信息，因此在中央處理器和 DS18B20 之間僅需一條連接線 (加上地 線 )。它的測溫范圍為一55} + 125 0C，并目‘在一 10}+850C 精度為士 5 0C。除此之外， DS18B20能直接從單線通訊線上汲取能量，除去了對外部電源的需求。每個 DS 18B20 都有一個獨特的 64位序列號，從 }fu 允許多只 DS 18B20 同時連在一根單線總線上 。因此，很簡單就可以用一個微控制器去控制很多覆蓋在一大片區(qū)域的 DS 18B20。這一特性在 HVAC 環(huán)境控制、探測建筑物、儀器或機(jī)器的溫度以及過程監(jiān)測和控制等方面非常有用。 在測溫操作方面， DS18B20 的核心功能是它的直接讀數(shù)字的 溫度傳感器。溫度傳感器的精度為用戶可編程的 9, 10, 11 或 12 位，分別以 0. 5 0C , 0 . 2 5 0C , 0. 12 5 0C 和 0. 06250C 增量遞增。在上電狀態(tài)下默認(rèn)的精度為 12 位。DS18B20 啟動后保持低功耗等待狀態(tài) 。當(dāng)需要執(zhí)行溫度測量和 AD 轉(zhuǎn)換時，總線控制器必須發(fā)出「 44h〕命令。在那之后，產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個字節(jié)的形式被存儲到高速暫存器的溫度寄存器中， DS18B20 繼續(xù)保持等待狀態(tài)。當(dāng) DS18B20 由外部電源供電時，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時序”， DS18B20 正在溫度轉(zhuǎn)換中返回 0，轉(zhuǎn)換結(jié)束返回 1。如果 DS18B20 由寄生電源供電，除非在進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換時總線被一個強(qiáng)上拉拉高，否則將不會由返回值。寄生電源的總線要求在口 618820 供電節(jié)詳細(xì)解釋 。 圖 22 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1602LCD 液晶顯示屏 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：一、顯示質(zhì)量高，由于 7 液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。二、數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。三、體積小、重量輕，液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。四、功耗低，相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 本系統(tǒng)選用的字符型 LCD 是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2行等的模塊。 本次設(shè)計選用的是 長沙太陽人電子有限公司的1602 字符型液晶顯示器。 一般 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 31： 圖 23 1602 字符型液晶顯示器實物圖 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 8 第三章 硬件設(shè)計 設(shè)計方案 圖 31 自動加濕器功能原理圖 電路圖 單片機(jī)是整個系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。硬件實現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計，每一模 塊只實現(xiàn)一個特定功能，最后再將各個模塊搭接在一起。這種設(shè)計方法可以降低系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。系統(tǒng)電路原理圖如圖 2所示。本系統(tǒng)主要硬件設(shè)計包括電源電路、蜂鳴器電路、晶振電路、復(fù)位電路、 LCD 顯示電路以及溫度傳感器電路。 AT89C51 是一種低功耗、高性能的 CMOS8 位微控制器，具有 2K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器，采用的工藝是 Atmel 公司的高密度非易失存儲器技術(shù)；片上Flash 允許程序存儲器在系統(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 AT89C51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；價格低廉、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)。因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和嵌入式系統(tǒng)中。 圖 32 電路原理圖 單片機(jī) 溫度傳感器 1 溫度傳感器 2 1602LCD 顯示屏 水位傳感器 加濕器開關(guān) 聲光報警器 9 系統(tǒng)的 聲光報 器電路 （警 蜂鳴 和 LED 發(fā)光二極管組成） 、振落電路、復(fù)位電路。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，電路圖如圖所示。 1602 字符型液晶模塊是點陣型液晶，驅(qū)動方便，經(jīng)編碼后顯示內(nèi)容多樣化。 由于時間倉促，沒有找到合適的水位傳感器，在開發(fā)過程中利用三個按鈕開關(guān)代替水位傳感器分別代表高、中、低水位，而加濕器開關(guān)則由一發(fā)光二級管代 替，在方正過程中更容易觀察系統(tǒng)開發(fā)效果。 信號分析 本系統(tǒng)分信號的主要有溫度傳感器的輸入信號和單片機(jī)輸出的控制信號構(gòu)成。首先由單片機(jī)向溫度傳感器發(fā)出讀信號，隨后溫度傳感器做出響應(yīng)，單片機(jī)待 DS18B20 完成收集到得溫度信息進(jìn)行 AD 處理并存儲為數(shù)字信號后，開始讀取溫度值，并對其信號做位處理使之達(dá)到用戶需求的精度以及計算得到相對濕度，最后通過 1602LCD 顯示溫濕度值。另外，系統(tǒng)在運行過程中還有專門的控制聲光報警系統(tǒng)、光電耦合開關(guān)的控制信號，這些控制信號比較簡單，不再一一論述。 功能描述 參考舒 適性空調(diào)的相對濕度采用 40%— 65%的要求 [x]，在功能設(shè)計過程中以40%為最適相對濕度參考值。單片機(jī)一方面通過監(jiān)測加濕器內(nèi)部的水位，達(dá)到加濕器防干燒的功能，即只有在水位在水位下限以上時加濕器才能通電工作。另一方面通過處理兩個溫度傳感器測得的干濕球溫度得到室內(nèi)相對濕度，并和人體最適相對濕度做比較。在水位符合要求的前提下，若室內(nèi)相對濕度高于人體最適值則控制加濕器不動作，反之則對加濕器通電開始加濕，直到室內(nèi)空氣達(dá)到最適濕度時斷電。另外，單片機(jī)通過和聲光報警器以及 1602LCD 顯示屏相連，還具有了溫濕度及水位的顯 示功能?？傊?，在現(xiàn)有的加濕器內(nèi)加入此單片機(jī)將實現(xiàn)加濕器的防干燒、聲光報警、智能開啟和關(guān)閉以及室內(nèi)溫濕度的顯示功能基本實現(xiàn)加濕器的智能化。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。圖 33 所示的 RC復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能，圖 3 為其輸入 輸出特性。但解決不了電源毛刺（ A 點）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題 而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延 10 時會 令驅(qū)動能力