【正文】 的 水 分 值 的 監(jiān) 測(cè) 與 分 析 都 已 成 為 比 較 普遍 的 技術(shù) 條 件 之 一 。 溫度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) ..................................................... 12 167。 濕度檢測(cè)電路 ...................................................................... 8 167。 溫濕度 檢測(cè)儀應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 ................................... 3 167。 溫濕度檢測(cè)儀的 主要性能指標(biāo)及其工作原理 ...................... 2 167。 本檢測(cè)儀的硬件部分的設(shè)計(jì)采用了以 帶有 A/D 轉(zhuǎn)換器的 STC12C5410AD單片機(jī)為核心控制器件，以高靈敏度 AD590 電流輸出型的二端式集成溫度傳感器為溫度數(shù)據(jù)獲取元件和 濕度傳感器 THS11 采集環(huán)境中的相對(duì)濕度 ，模擬輸入接口接入鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)交換功能，并用 LED 作為顯示設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)方案。 I 基于 STC12C5410AD 單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)儀 摘 要 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境中的溫度和濕度的要求也越來(lái)越高，尤其是在醫(yī)學(xué)、電子電力、航天航空、食品發(fā)酵等領(lǐng)域中對(duì)溫濕度的要求尤其嚴(yán)格，鑒于如此設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠精確、穩(wěn)定、實(shí)時(shí)測(cè)量出環(huán)境中溫濕度的實(shí)用型溫濕度檢測(cè)儀顯得尤為重要。軟件部分則采用 采用模塊化的方法將其分成幾個(gè)部分，然后逐模塊設(shè)計(jì)程序， 用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)， 使各部分結(jié)合起來(lái)協(xié)調(diào)工作 ,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中溫濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。 性能指標(biāo) ................................................................................ 2 167。 溫濕度檢測(cè)儀 STC12C5410AD 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì) ................... 5 167。 其它模塊電路設(shè)計(jì) .............................................................. 9 第 2 章 溫濕度檢測(cè) 儀的軟件設(shè)計(jì) ....................................................... 11 167。 濕度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) ..................................................... 15 167。 隨著科技的進(jìn)步，檢測(cè)儀表也向著智能化、小型化、低功耗的方向發(fā) 展。它是以單片機(jī)的在控制方面的突出優(yōu)勢(shì) ,并綜合運(yùn)用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、微控制技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)以及 LED 顯示技術(shù)而設(shè)計(jì)的數(shù)字溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)量環(huán)境中的溫度和相對(duì)濕度，對(duì)生產(chǎn)生活有較好的知道意義。它綜合運(yùn)用了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和通信技術(shù)以及 LED 顯示技術(shù)，可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)量環(huán)境中的溫度和相對(duì)濕度。 溫濕度檢測(cè)儀的 主要性能指標(biāo)及其工作原理 167。 10%； 7. 工作環(huán)境溫度≤ 60℃ ， 工作環(huán)境濕度≤ 90%； 167。 溫濕度檢測(cè)儀的 硬件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)方案 該檢 測(cè)儀采用 STC12C5410AD 單片機(jī)為核心，整個(gè)硬件系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部件，具體如圖 11 所示： STC12C5410AD電 源 部 分溫 度 檢 測(cè) 部 分濕 度 檢 測(cè) 部 分鍵 盤 部 分L E D 顯 示 部 分R S 2 3 2 通 訊 部 分 圖 11 硬件電路框圖 溫度檢測(cè)電路由半導(dǎo)體集成傳感器 AD590 和電阻構(gòu)成， AD590 輸出電流通 過 電 阻 進(jìn) 入 模 擬 地 ， 產(chǎn) 生 相 應(yīng) 的 電 阻 電 壓 。 RS232 接口電路與PC 機(jī)的串行口聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)下載程序等通訊功能。 溫度檢測(cè)模塊主要是完成測(cè)溫電路所得電壓與實(shí)際溫度的轉(zhuǎn)換，和對(duì)溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示；相對(duì)濕度檢測(cè)模塊除了要實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 、顯示外，還要對(duì)濕度信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性化處理。 167。 STC12C5410AD 單片機(jī) 采用 增強(qiáng)型 8051 CPU， 1T，單時(shí)鐘 / 機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 的高速單片機(jī)。石英晶體 XT1 頻率是 ，C1 和 C2 是 30pf。開關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路， RST 端通過電阻與 VCC 電源接通，通過電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。 167。即－ 273℃時(shí) AD590 的輸出電流為 0μ A， 0℃時(shí)輸出約為 273μ A。 167。 %RH）； 具有極好的線性輸出等特性。 3℅ RH，分辨力 ℅RH，使得相對(duì)濕度傳感器 THS11 的測(cè)量范圍大，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，溫度系數(shù)低，線性度較好，體積小。 本設(shè)計(jì)中采用五個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行靜態(tài)顯示，所以要用五個(gè) 74HC164 分別控制五個(gè)數(shù)碼管的顯示和選通，前一個(gè) 74HC164 的 QH 與后一個(gè) 74HC164 的輸入端相連， 74HC164 的輸出端 QA~QH 通過電阻連到數(shù)碼管上，控制數(shù)碼管選通的信號(hào)為 P1。 74HC164 的 CLEAR 端都始終接高電平， 74HC164 的 A、 B 兩輸入端共同連接到 口上。 其中的共陽(yáng)極接法在設(shè)計(jì)中得以應(yīng)用，單片機(jī)信號(hào)通過移位寄存器 74HC164 輸出，經(jīng)過八個(gè)電阻在 LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PCB 下載站 11 第 2章 溫濕度檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì) 167。 主程序初始化的具體內(nèi)容包括：時(shí)間中斷的初始化、外部中斷源的初始化、單片機(jī) I/O 口初始化、 RAM 初始化、 LED 初始化、對(duì)各個(gè)子程序的調(diào)用，然后對(duì)溫度和濕度進(jìn)行檢測(cè)并將結(jié)果顯示在 LED 上。 溫度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) 該檢測(cè)儀的溫度檢測(cè)部分使用的 AD590 是一種由所在環(huán)境溫度決定的恒流輸出器件，其輸出特性為： I=Kt AD590 輸出電流信號(hào)經(jīng)電阻 R 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其電壓為： VR = Kt R15)。為保證校準(zhǔn)精度，環(huán)境溫度應(yīng)在 25℃左右變化，并且變化的范圍盡可能大一些。只需按照手冊(cè)中所說明的 ADC 的用法即可完成 AD 轉(zhuǎn)換功能。如果舍棄 ADC_LOW2 的低 2 位 ,只用 ADC_DATA 寄存器的 8 位 ,則 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果為 8 位精度。上電復(fù)位后 P1 口為弱上拉型 I/O 口，用戶可以通過軟件設(shè)置將 8 路中的任何一路設(shè)置為 A/D 轉(zhuǎn)換，不需作為A/D 使用的口可繼續(xù)作為 I/O 口使用。 本設(shè)計(jì)中為了使編程盡量簡(jiǎn)潔所選取的阻值非常特殊： AD590 變化的電流通過這個(gè)特定阻值的電阻時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)變化的電壓，這個(gè)電壓變化一個(gè)毫安對(duì)應(yīng)溫度變化一度，這樣大大化簡(jiǎn)了程序中對(duì)的溫度的算法 。 167。 當(dāng)環(huán)境中的相對(duì)濕度不同時(shí)，相同溫度條件下的振蕩頻率差異比較大，且這種差異是非線性的。 (fRH/fRH0) 式中Δ f RH0的值為 297/65（ Hz/℃）； fRH0是溫度為 0℃時(shí)相對(duì)濕度為 0%RH 的振蕩頻率，其值為 7588（ Hz）； fRHX 是溫度為 0℃時(shí)相對(duì)濕度為 X%RH 的振蕩頻率。當(dāng)相對(duì)濕度值升高時(shí)，振蕩器輸出頻率會(huì)隨之降低，而且它們之間的這種變化是非線性的。由于振蕩頻率隨環(huán)境相對(duì)濕度變化是非線性的，這給濕度轉(zhuǎn)換帶來(lái)了困難，因此需要對(duì)其進(jìn)行線性化處理。 對(duì)于頻率的測(cè)量，單片機(jī)由多種測(cè)量方法 ，大體由中斷測(cè)量和定時(shí)計(jì)數(shù)兩大方式。 在濕度檢測(cè)模塊程序的開始，首先讀取經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換的相對(duì)濕度的振蕩頻率 fo，并把得到的相對(duì)濕度頻率值存儲(chǔ)于 STC12C5410AD 的一個(gè)變量單元中。然后把頻率曲線上相鄰的兩點(diǎn)依次用直線相連，就得到一條新的濕度 頻率曲線，它與實(shí)際曲線幾乎重合在一起，所以可以使用該曲線產(chǎn)生進(jìn)行線性化處理。線性化處理程序子程序流程圖如 36 所示。如果差值大于 0，則說明測(cè)得頻率超出檢測(cè)儀的測(cè)量范圍，轉(zhuǎn)入報(bào)告出錯(cuò)子程序，告訴用戶出錯(cuò)。因?yàn)檫@一比較涉及到，檢測(cè)儀報(bào)錯(cuò)功能，更重要的是接下來(lái)的頻率比較必須以第一次比較為參考。 如果前面比較的結(jié)果值還是小于零，說明該振蕩頻率 f 不在該段 ，就把比較次數(shù) f 加 1 后，從表中再次取值，繼續(xù)進(jìn)行的比較，直至比較結(jié)果大于零。 鍵盤掃描 鍵盤是人機(jī)交換的橋梁，一個(gè)好的鍵盤能夠讓用戶方便的使用儀表。由于 74HC164 是工作在上升沿，所以本設(shè)計(jì)可以在其數(shù)據(jù)端輸入一個(gè)等待送出的數(shù)字，然后通過在其時(shí)鐘輸入端送入一個(gè)上升沿，就可以實(shí)現(xiàn)把等待送出的數(shù)字發(fā)送出去。然后本設(shè)計(jì)再一列一列的掃描鍵值，具體過程如下：首先通過 164 輸出一個(gè) 11111110B 后，讀入鍵盤的行，如果為 0，則表示是第一個(gè)鍵按下，如果不為 0，則表示不是第一個(gè)鍵按下，然后再在 164 端輸出一個(gè) 11111101B 再進(jìn)行上述掃描過程直至行線為 0 即掃描到鍵值，即完成了鍵盤的掃描過程。 (2).LED 的靜態(tài)顯示 LED 的靜態(tài)顯示就是在 LED 上送入待顯示的內(nèi)容后， LED 的管腳的狀態(tài)一直保持不變，即在 LED 上穩(wěn)定靜止的顯示出待顯示的內(nèi)容，該種設(shè)計(jì)軟件編寫簡(jiǎn)單，單片機(jī)軟件資源占用少，但相應(yīng)的在沒加輔助顯示芯片，使電路復(fù)雜， I/O 口占用過多。本設(shè)計(jì)采用靜態(tài)顯示一次必須送完一幀 5 位數(shù)據(jù)，這樣對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)的修改就比較麻煩，尤其是在碰到有小數(shù)點(diǎn)顯示的時(shí)候 ，不能夠只改變一位來(lái)實(shí)現(xiàn)，必須得 5 位數(shù)據(jù)全部重新送數(shù)。 在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，先寫完各個(gè) 模塊的程序，當(dāng)每個(gè)模塊的程序都調(diào)試通過后，在根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，按照最先實(shí)際的總的程序流程圖來(lái)完成子程序之間的相互協(xié)調(diào)調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的調(diào)試工作，通過多次反復(fù)的調(diào)試修改，當(dāng)總程序能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求時(shí)，程序的設(shè)計(jì)才大體完成。 但是STC12C5410AD單片機(jī)工作頻率較高，并且只有環(huán)境濕度較高時(shí)才會(huì)出現(xiàn)處理時(shí)間延長(zhǎng)現(xiàn)象，因此并不影響檢測(cè)儀的實(shí)時(shí)檢測(cè)指標(biāo)。在指導(dǎo)老師的悉心輔導(dǎo)下和查閱大量資料之后，然后采用了 STC12C5410AD 數(shù)據(jù)采集芯片并配合其它一些元器件的硬件設(shè)計(jì)方案，使以上問題得到了 很好解決 。 MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) .北京：北京航空航天出版社，2020 [13] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2020 [14] 劉書明、馮小平 .數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)芯片 STC12C5410AD 原理與應(yīng)用 [M] .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2020. [15] 涂玲英．肖俊武．張宇．智能型溫濕度測(cè)控儀研究與實(shí)踐．湖北工學(xué)院學(xué)報(bào)． 2020． [16] 蔡美琴． MCS一 51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用．高等教育出版社． 1992． [17] 閻石 . 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) . 北京 : 高等教育出版社 , 2020 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PCB 下載站 31 [18] 劉同法 , 陳忠平 . 單片機(jī)基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實(shí)踐 . 西安 : 西安電子科技大學(xué)出版社 , 2020. [19] 涂玲英 , 肖俊武 , 張宇 . 智能型溫濕度測(cè)控儀研究與實(shí)踐 . 湖北工學(xué)院學(xué)報(bào) , 2020 [20] 潘永雄 . 新編單片機(jī)原理與應(yīng)用 . 西安西安電子科技大學(xué)出版社 , 2020 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PCB 下載站 33 致 謝 本設(shè)計(jì)的題目是由孫言增導(dǎo)師根據(jù)實(shí)際工作和生產(chǎn)中的具體需要擬定的，花費(fèi)了許多時(shí)間和精力查詢資料 ,最終定出設(shè)計(jì)方案 。在此我衷心的感謝孫老師對(duì)我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助。C in 176。F increments ? Temperature is read as a 9–bit digital value. ? Converts temperature to digital word in 200 ms (typ.) ? User–definable, nonvolatile temperature alarm settings ? Alarm search mand identifies and addresses devices whose temperature is outside of programmed limits (temperature alarm condition) ? Applications include thermostatic controls, industrial systems, consumer products, thermometers, or any thermally sensitive system DESCRIPTION The DS1820 Digital Thermometer provides 9–bit temperature readings which indicate the temperature of the device. Information is sent to/from the DS1820 over a 1–Wire interface, so that only one wire (and ground) needs to be connected from a c entral microprocessor to a DS1820. Power for reading, writing