【正文】 II ABSTRACT With the social development of information science, control theory and electronic technology has been updated too, based on the microcontroller, the technology of highly intelligent microcontroller monitoring has gradually bee a reality. Among them, singlechip digital controller as the core because of their small size, low cost, powerful, simple and widely used. Indoor humidity measurement and controlling has been growing importance because of the prominent and the more and more mature technology. This thesis focused on a single chip AT89S51 based HS1101 humidity sensor as a frontend indoor humidity detection system. The system has a hierarchical, modular design, and uses HS1101 humidity sensor chip as a measurement device. The data obtained after treatment NE555 oscillator circuit through the AT89C52 microcontroller, a single machine as the core of the data record, storage, processing and alarm. In this paper, the main job of the design is the following points: First, to discuss the overall design and program so to select the appropriate system。濕度測量技術的發(fā)展已有 200 多年的歷史，人們早就發(fā)現(xiàn)了人的頭發(fā)隨大氣濕度變化而伸長或縮短的現(xiàn)象，因而制成了毛發(fā)濕度計。在現(xiàn)代社會信息科技的不斷迅速發(fā)展中，計算機技術、網(wǎng)絡傳輸和濕敏元件的高速更新，使得濕度的測量正朝著自動化、網(wǎng)絡化發(fā)展。但精度和反應度卻是各種方法中的瓶頸，本系統(tǒng)的設計就是從精度上和高反應度上進行測控、選器件、系統(tǒng)的設計，盡可能使做出來的系統(tǒng)可以更好更精確更實時地檢測到室內濕度的變化，并及時讀取數(shù)據(jù)進行處理，最終顯示在個人電腦終端，使得工作者能夠在最短的時間內對環(huán)境不斷發(fā)生變化的濕度有著實時的了解，并可以針對不同的狀況做出不同的反應。在實驗室所使用的各種儀器設備中，空氣濕度對其影響是非常明顯的，無論是使用過程對精度的影響，還是在保養(yǎng)過程中使得容易老化，容易被侵蝕。 傳統(tǒng)的分立式濕度測量 傳統(tǒng)的電阻濕度計、半導體濕敏元器件等，都屬于分立式濕度測量元件，使用這些元器件來進行測量濕度的，統(tǒng)稱為分立式濕度測量。所以，傳統(tǒng)的分立式濕度測量方法受到了現(xiàn)在科學技術發(fā)展的挑戰(zhàn)，已經逐漸被淘汰。本系統(tǒng)也是基于這樣集成 IC 的傳感器 HS1101 來進行設計的。 進入 21 世紀的第一個年代，智能濕度測控技術正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器測量和網(wǎng)絡傳感器測控、基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 3 研制單片測量系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 本文針對以上問題， 基于AT89C52 單片機，以 HS1101 傳感器為主要元件，通過幾個電路模塊：單片機電路，傳感器數(shù)據(jù)采集電路 ， 數(shù)碼管顯示電路，晶振與復位電路，蜂鳴器 報警電路， 鍵盤 電路等 ，完成對空氣濕度的測控。通常由敏感元件和轉換元件組成。例如半導體氣體、濕度傳感器等，它們一般都是將感受的被測量直接轉換為電信號，沒有中間轉換環(huán)節(jié) [3]。如果不考慮遲滯和蠕變效應，一般可用下面的多項式表示。 對于線性傳感器，它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率。也就是說，對應同一大小的輸入信號，傳感器正反行程的輸出信號大小不相等，此即遲滯現(xiàn)象。多次重復測試的曲線重復性好，誤差也小 。很多傳感器要在動態(tài)條件下檢測，被測量可能以各種形式隨時間變化。 研究動態(tài)特性可以從時域和頻域兩個方面采用瞬態(tài)響應法和頻率響應法來分 析。 大氣濕度有兩種表示方法：絕對濕度與相對濕度。 數(shù)字濕度傳感器 HS1101 濕度傳感器 HS1101 是基于獨特工藝設計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產?？梢娖渚仁禽^高的。 NE555 的框圖如圖 所示。在此電路中 ，555 定時器正是根據(jù)這一功能用作多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號的。當外界濕度變化時 ， HS1101 兩端電容值發(fā)生改變 ， 從而改變定時電路的輸出頻率。 MCS51 單片機包括 803 805 8751 等很多型， 89C52 是 INTEL 公司MCS51 系列單片機中基本的產品 。此外， 89C52 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。 圖 是 89C52 的 PDIP 封裝引腳圖。 控制總線 —— ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程信號線。 PSEN：外接程序存儲器讀選通信號。 RST/VPD：復位輸入信號。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程 ， 但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 2 個外部中斷源 低功耗空閑和掉電模式 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40 根 I/O 端口來驅動， 實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。 四位數(shù)碼管的引腳圖 四位數(shù)碼管的引腳圖如圖 所示。系統(tǒng)硬件框圖如圖 所示。經過規(guī)定計數(shù)周期后，產生一個溢出中斷。 主要程序代碼如下： void delay() { int i。} void timer1() interrupt 1//50 毫秒一個中斷， 20 個中斷即一秒，計算一次波形翻轉次數(shù)，確定頻率，計算濕度 { TR0=0。 z=0。 } void timer() interrupt 3//20 微秒一個測試點，側波形是否翻轉，兩個翻轉一個周期 { d=AE。 ALE=1。 TL1=0xf6。 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 17 TH0=(6553650000)/256。 LED3=1。 while(1) 時鐘晶振電路和復位電路模塊設計 AT89C52 單片機在實際應用中，時鐘電路用于產生時鐘信號，時鐘信號是單片機內部各種各樣的微小操作的時間基準，在此基礎上，控制器按照指令的功能產生一系列在時間上有一定次序的信號，這些信號用來控制相關的邏輯電路工作，實現(xiàn)指令的功能。 時鐘晶振和復位電路如圖 所示。 在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質量高、數(shù)字式接口 、體積小、重量輕 、功耗低 、 LCD， LED四位七段數(shù)碼管 主要技術參數(shù)：顯示容量 ： 162 個字符；芯片工作電壓 ： — ；工作電流 ： ()；模塊最佳工作電壓 ： 。 int code LedData[]={0x5f,0x06,0x3b,0x2f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 b 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 19 sbit LED1=P1^3。 sbit beep=P3^4。 sbit OE=P3^7。當濕敏元件 HS1101 對室內的濕度檢測時，達到某個值，就會在 端口輸出高電平，使得 蜂鳴器發(fā)出警報，以及時通知工作人員進行相關的操作。LED1=0。 LED2=0。P0=LedData[b[2]]。 b[3]=x%10。LED4=1。delay() 。 LED2=0。P0=LedData[b[2]]。 b[3]=c%10。LED4=1。 } 鍵盤掃描模塊設計 本 模塊用于對外接鍵盤的識別，通過程序，使按一下 K1 鍵時，選中第一個數(shù)碼管顯示值，再按一下 K1 鍵時，選中第二個數(shù)碼管顯示值，以此類推到第四個數(shù)碼管顯示值，并通過 K2 鍵來對顯示值進行加一位，和 K3 鍵來對顯示值進行減一位，來完成對報警閥值的設定。//調整報警值 } while(key1==0)。break。break。 } if(key3==0) { delay()。//調整報警值 case 2:x=x100。 case 4:x=x1。 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 22 圖 數(shù)字濕度傳感系統(tǒng)原理圖 下面對本次設計的總電路進行說明。 AT89C52 具有 4 個 I/O 接口，它們分別是 P0 口、 P1 口、 P2 口和 P3 口。其中 R1 與 555 的頻率輸出引腳相連，起輸出短路保護作用，防止輸出電流過大。 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 23 第 4 章 系統(tǒng)調試 系統(tǒng)調試用到的工具 硬件調試軟件 Proteus 軟件 Proteus ISIS 是英國 Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片?？傊?，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大 [8]。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位 控 制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。但坐標系統(tǒng)的識別（ readout）單位被限制在 1th。點與點 之間的間距由當前捕捉的設置決定。 先運行光盤中 單片機軟件 \setup\ 安裝程序，選擇安裝 “ Eval Version” 版進行安裝。 圖 快捷圖標 點擊桌面快捷圖標，可以直接進入主畫面。 “ 確定 ” 后工程項目就算建立了 [12] 點擊 ：“文 件 ” 中的 “ 新建 ” ，新建一個空白文檔；這個空白文檔就是編寫片機程的場所。 電路板設計 本設計的電路中所用到的元件的實物照片如下 所示： 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 26 蜂鳴器 晶振 數(shù)碼管 HS1101 傳感器 NE555 89C52 圖 系統(tǒng)所用元件的實物圖 實物調試過程 圖 為完成焊接的電路板。 圖 電路板 達到報警 濕度 基于 單片機的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 28 第 5 章 結論 本次畢業(yè)設計主要是 基于 AT89C5