【正文】 程序中設(shè)置報警溫度與濕度，到達(dá)超限條件時蜂鳴器報警。 本系統(tǒng)具有可讀性高，穩(wěn)定性高，反應(yīng)速度快，測量值準(zhǔn)確的特點。 4 設(shè)計目的 通過本次課題設(shè)計，應(yīng)用《單片機原理及應(yīng)用》等所學(xué)相關(guān)知識及查閱資料，完成倉庫溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，以達(dá)到理論與實踐更好的結(jié)合、進一步提高綜合運用所學(xué)知識和設(shè)計的能力的目的。 通過本次設(shè)計的訓(xùn)練，可以使我在基本思路和基本方法上對基于 MCS51 單片機的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計有一個比較感性的認(rèn)識，并具備一定程度的設(shè)計能力。 設(shè)計任務(wù) 在 本次課程設(shè)計中，主要完成如下方面的設(shè)計任務(wù)： 簡要闡述單片機技術(shù)發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀； 掌握 MCS51 系列某種產(chǎn)品（例如 8051）的最小電路及外圍擴展電路的設(shè)計方法； 了解單片機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能及工作過程； 完成主要功能模塊的硬件電路設(shè)計及必要的參數(shù)確定 : 用 protel 軟件完成原理電路圖的繪制； 本次課程設(shè)計，主要設(shè)計（常溫庫）參數(shù)如下： ? 溫度檢測范圍 20－ 30℃ ? 測量精度 1℃ ? 濕度檢測范圍 20%75%RH ? 檢測精度 5%RH ? 顯示方式 溫度兩位顯示 濕度兩位顯示 ? 報警方式 三極管驅(qū)動的蜂鳴器報警 設(shè)計方法 本設(shè)計中實際采用的宏晶公司生產(chǎn)的 STC89C52 單片機，利用溫 溫濕度傳感器 DHT11 進行溫濕度測量，利用動態(tài)顯示原理顯示在八段數(shù)碼管上，并利用蜂鳴器進行報警。實現(xiàn)了以下功能： (1)倉庫的溫度、濕度實時測量功能； (2)將測量到的溫濕度分別顯示在兩個兩位數(shù)碼管上；(3)利用程序設(shè)置溫度、濕度的報警值； (4)實現(xiàn)溫度、濕度超限報警功能 [4]。 5 第 二章 方案論證與比較 在多數(shù)電子設(shè)計當(dāng)中，基于性價比的考慮， 8 位單片機仍是首選。目前， 8 位單片機在國內(nèi)外仍占有重要地位。在 8 位單片機中又以 MCS－ 51 系列單片機及其兼容機所占的份額最大。MCS－ 51 的硬件結(jié)構(gòu)決定了其指令系統(tǒng)不會發(fā)生變化，設(shè)計人員可以很容易的對不同公司的單片機產(chǎn)品進行選型，他們只需將重點放在芯片內(nèi)部資源的比較上。 方案一：采用 AT89C51 芯片作為硬件核心， AT89C51 采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM存儲空間 ， 可以在 3V 的超低壓 下 工作 ,而且與 MCS51 系列單片機完全兼容 ,但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備 ISP 在線編程技術(shù) , 當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞 [2]。 方案二：采用 AT89S52， 片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM， 能以 3V 的超 低壓 工作；同時也與 MCS51 系列單片機完全 兼容， 該芯片內(nèi)部存儲器為 8KB ROM 存儲空間，同樣具有 89C51的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片多次 拔插，所以不會對芯片造成損壞 。 方案三： STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8KB 在線 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在 線 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 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52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。 方案一是多年前的的產(chǎn)品，因自身設(shè)計缺陷，已經(jīng)很少被人使用。方案二和方案三使用差別不大，但 方案二需要專有下載線，方案三使用串口下載即可。因此選擇方案三。 在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。考慮到實用程度及倉庫實際環(huán)境，使用 LED 數(shù)碼管顯示，即使在黑暗環(huán)境中也能夠看到其發(fā)亮 。 在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用 LED 數(shù)碼管作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：數(shù)字顯示清楚穩(wěn)定、使用 6 條件要求低、安全性高、價格相對便宜、使用廣泛。 濕 度監(jiān)測模塊 溫度傳感器的選擇 方案一：采用模擬集成溫度傳感器 AD590，它的測溫范圍在 55℃ ~+150℃ 之間，而且精度高。 M 檔在測溫范圍內(nèi)非線性誤差為 ? ℃ 。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無需線性校正，所以使用也非常方便，接口也簡單。作為電流輸出型傳感器和電壓輸出型相比，它有很強的抗外接干擾能力。 AD590 的測量信號可遠(yuǎn)傳百余米。 方案二：采用數(shù)字化溫度傳感器。 DS18B20 是 Dallas 半導(dǎo)體公司研制的一款數(shù)字化溫度傳感器，支持“一線總線”接口，即可通過一根信號線完成數(shù)據(jù)、地址和 控制信心的傳輸。該器件只有三個引腳 (即電源 VDD、地線 GND、數(shù)據(jù)線 DQ)，且不需要外部元件，內(nèi)部刻有 64 位光刻 ROM， 64 位器件序列號出廠前就被光刻于 ROM 中，可作為器件地址序列碼，便于實現(xiàn)多點測量。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一只三極管的集成電路內(nèi)；現(xiàn)場溫度直接以“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)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。該電路的檢測溫度范圍為 55～ +125℃ ，精度為 ? ℃ (在 10℃ ～ +85℃ 范圍 )。可以分別在 和 750ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字溫度值讀入。 濕度監(jiān)測模塊 濕度及其表示方法 在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周圍的大氣里總是含有或多或少的水汽。 大氣中含有水汽的多少，表示大氣中的干濕程度，用濕度來表示，也就是說，濕度表示大氣干濕程度的物理量。 大氣濕度有兩種表示方法：絕對濕度與相對濕度。絕對濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量。 相對濕度是氣體的絕對濕度與同一溫度下，水蒸汽已達(dá)到飽和的氣體的絕對濕度之比，常用 %RH 來表示。 濕度傳感器的選擇 測量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式 7 濕敏元件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積隨之發(fā)生變化而進行濕度測量的。 方案一：采用 HS11000/HS1101 濕度傳感器。 HS1100/HS1101 電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時間，專利設(shè)計的固態(tài) 聚合物結(jié)構(gòu)，由頂端接觸 (HS1100)和側(cè)面接觸 (HS1101)兩種封裝產(chǎn)品。適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動插件和自動裝配過程等。相對濕度在 1%～ 100%RH 范圍內(nèi)；電容量由 16pF 變到 200pF，其誤差不大于 2%? RH；響應(yīng)時間小于 5S；溫度系數(shù)為 ℃ ?？梢娋仁潜容^高的。 方案二：采用數(shù)字濕度傳感器 (如 SHT11)。數(shù)字式濕度傳感器將傳感器、信號放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、 CI2 總線接口 全部集成于一個芯片中。應(yīng)用該方案不需外接 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，可以大大簡化硬件電路，并能提高電路的可靠性。 溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(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和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。每個 DHT11 傳感器都在即為精 確的濕度校驗室中進行校準(zhǔn)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá) 20 米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝，連接方便。 綜合上述方案， DHT11 溫濕度傳感器方式可以有效實現(xiàn)