【正文】 報(bào)警。對(duì)調(diào)節(jié)裝置控制模塊是通過(guò)一個(gè)開關(guān)來(lái)達(dá)到控制空調(diào)，排氣扇達(dá)到調(diào)節(jié)環(huán)境的目的。有以下兩種方案：方案一：采用光電耦合器控制。光電耦合器：是用LED或激光二極管作觸發(fā)器件,以可控硅或晶體管作為開關(guān)器件,所以光電耦合屬于無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)器件,具有使用壽命長(zhǎng),速度快,噪音低,體積小,觸發(fā)電壓低,電壓低等缺點(diǎn),多用于控制小電流,低電壓的場(chǎng)合。方案二：采用繼電器控制。繼電器:是用電磁感應(yīng)原理,通常采用一個(gè)線包,在給線包加電時(shí),。所以繼電器也稱為電磁開關(guān),由于其是通過(guò)金屬觸點(diǎn)來(lái)傳送控制電壓或電流,因此可以通過(guò)大電流與高電壓。綜上所述我們選擇方案二。3）檢測(cè)模塊溫度信號(hào)為模擬信號(hào)，本設(shè)計(jì)要對(duì)溫度進(jìn)行控制和顯示，所以要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。該溫度采集模塊有以下五種方案：方案一：利用熱電阻傳感器作為感溫元件，熱電阻隨溫度變化而變化，用儀表測(cè)量出熱電阻的阻值變化，從而得到與電阻值相應(yīng)的溫度值。最常用的的是鉑電阻傳感器，鉑電阻在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫的條件下其物理，化學(xué)性質(zhì)不變。由鉑電阻阻值的變化經(jīng)小信號(hào)變送器XTR101將鉑電阻隨溫度變化的轉(zhuǎn)換為4～20mA線形變化電路，再將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，送到A/。％。方案二：采用溫度傳感器AD590K。AD590K具有較高精度和重復(fù)性，良好的非線性保證177?！娴臏y(cè)量精度。加上軟件非線性補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，AD590將溫度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，因此要加相應(yīng)的調(diào)理電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。送入8為A/D轉(zhuǎn)換器，可以獲得相當(dāng)高的精度，基本滿足題目要求。 方案三：采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20。DS18B20為數(shù)字式溫度傳感器，無(wú)需其他外加電路，直接輸出數(shù)字量?？芍苯优c單片機(jī)通信，讀取測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，電路簡(jiǎn)單。方案四：采用DHT11。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。超小的體積、比不上DS18B20,在要求高的場(chǎng)合不可用。方案五：綜合方案三和方案四相結(jié)合基于以上分析和現(xiàn)有器件所限，溫濕度采集模塊選用方案五。DS18B20與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面帶來(lái)了令人滿意的效果。而DHT11測(cè)溫度只有0～50℃，但其濕度范圍適合我們的要求。4）時(shí)鐘模塊時(shí)鐘模塊部分直接采用美國(guó)達(dá)拉斯公司的時(shí)鐘芯片DS1302加外設(shè)來(lái)記錄時(shí)間的年、月、日、周、時(shí)、分及秒。5）鍵盤與顯示模塊 根據(jù)題目要求，溫濕度要通過(guò)按鍵人工設(shè)定報(bào)警上下限，并能實(shí)時(shí)顯示溫度值、濕度值及時(shí)間。對(duì)于鍵盤就用七個(gè)按鍵來(lái)單片機(jī)相連。其主要顯示模塊有下面兩種方案： 方案一：采用液晶顯示屏和通用矩陣鍵盤。液晶顯示屏（LCD）具有功耗小、輕薄短小無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，可視面積大，畫面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。方案二：采用多位LED七段數(shù)碼管分別顯示溫度，溫度的十位、個(gè)位和小數(shù)位。時(shí)間的年、月、日、周、時(shí)、分及秒。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化，對(duì)外界環(huán)境要求較低。但由于需要顯示溫度值，濕度值，還有時(shí)間，信息量比較多，要采用數(shù)碼管，就要進(jìn)行刷屏，編程量比較大且各種信息不能及時(shí)顯示。根據(jù)以上論述，采用方案一。本系統(tǒng)中，采用了LCD12864作顯示模塊，節(jié)省單片機(jī)的內(nèi)部資源。根據(jù)以上分析，結(jié)合器件和設(shè)備等因素，確定如下方案： 1）采用STC89C52單片機(jī)作為控制器，分別對(duì)溫濕度采集、LCD12864顯示、溫濕度設(shè)定、報(bào)警調(diào)節(jié)裝置控制。2）溫濕度測(cè)量模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20和DHT11。DS18B20器件經(jīng)軟件設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量。而DHT11超小的體積、極低的功耗有品質(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)。3）時(shí)間模塊就直接采用DS1302時(shí)鐘芯片。4）報(bào)警與執(zhí)行模塊采用LED燈及繼電器控制，實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單實(shí)用，加上溫度變化緩慢可以滿足設(shè)計(jì)要求。5）顯示用LCD12864液晶顯示實(shí)時(shí)溫度值，濕度值及時(shí)間，用TU、TD、HU、HD、UP 、DOWN、TH來(lái)對(duì)溫濕度上下限加減切換來(lái)處理。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字溫濕度檢控器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們?cè)O(shè)計(jì)的這款單片機(jī)環(huán)境檢測(cè)裝置，它的硬件主要由以下幾個(gè)模塊組成：檢測(cè)模塊： 本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是STC89C52單片機(jī)控制來(lái)對(duì)溫濕度傳感器DHT11和DS18B20溫度傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集處理。時(shí)鐘模塊： 采用時(shí)鐘芯片DS1302來(lái)完成時(shí)鐘部分。 顯示模塊： 主要由液晶12864來(lái)顯示時(shí)間，實(shí)時(shí)溫度濕度。鍵盤輸入模塊：主要通過(guò)7個(gè)按鍵來(lái)完成對(duì)環(huán)境總體溫濕度控制設(shè)置。報(bào)警輸出執(zhí)行模塊：主要由發(fā)光二極管和繼電器控制來(lái)完成?？刂颇K： 主要采用宏晶的STC89C52單片機(jī)做為主控部分。 檢測(cè)模塊的硬件設(shè)計(jì)一、數(shù)字溫度傳感器DS18B20的介紹美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題，才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問(wèn)題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。新的“一線器件”DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 DS18B20的特性DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為177。℃?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色,DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為177。2℃，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 DS18BDS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為55℃～+125℃，在10～+85℃范圍內(nèi)，精度為177?！?。DS1822的精度較差為177。2℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V～，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。1. DS18B20的主要特性（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（5）測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177?！?。（6）可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。（7），12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2. DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL。DS18B20的外形實(shí)物如圖21所示。21 DS18B20實(shí)物圖DS18B20引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端。 (2)GND為電源地。 (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。3. DS18B20工作原理圖22所示為DS18B20的工作原理圖，DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)