【正文】 .......... 32 鍵盤顯示電路的調試 ................................................................................... 33 溫度采集電路的調試 ................................................................................... 33 濕度采集電路的調試 ................................................................................... 33 系統(tǒng)軟件調試 ............................................................................................... 34 6 總結與展望 ..................................................................................................... 36 參考文獻 .................................................................................................................. 38 致 謝 .................................................................................................................. 39 附 錄 A 系統(tǒng)原理圖 .................................................................................... 39 附 錄 B 源程序清單 .................................................................................... 40 6 1 緒 論 課題研究背景及意義 濕度和溫度是測量領域內十分重要的被測對象 。 濕度和溫度是眾多領域中需要檢測的重要環(huán)境參數(shù)。 在工業(yè)領域，各種現(xiàn)代化的機器設備都需要考慮其所在工作環(huán)境的溫濕度。選擇合適的材料并且對電氣設備外表面進行合理有效的封裝 可以提高電氣設備的使用壽命。目前社會上溫度控制大多采用智能調節(jié)器，國產調節(jié)器分辨率和精度較低，溫度控制效果不是很理想，但價格便宜，國外調節(jié)器分辨率和精度較高，價格較貴。有的還具有自學習功能，能夠根據歷史經驗及控制對象的變化情況，自動調整相關控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化；六是具有控制精度高、抗干擾力強、魯棒性好的特點。國內數(shù)字溫濕度儀測量溫濕度采用的主要方法有 :“ 溫 — 阻 ” 法和 “ 濕— 阻 ” 法 ,即采用電阻型的溫濕度傳感器 ,利用其阻值隨溫濕度的變化測定空氣的溫度和相對濕度。因此單片機的選擇，對所設計系統(tǒng)的實現(xiàn)以及功能的擴展有著很大的影響。 本設計中，最終選用的集成溫度傳感器 DS18B20 是美國模擬器件公司生產的集成兩端感溫電流源，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。 本課題研究設 計的是基于單片機 STC89C52 的溫濕度檢測和控制系統(tǒng)，主要以廣泛應用的 DS1820 和 CHR01 阻抗型高分子 作為溫度和濕度的檢測，該儀器具有測量精度高、硬件電路簡單、并能很好的進行顯示，可測試不同環(huán)境溫濕度的特點。 4） 使用 STC89C52 單片機 接收數(shù)據并處理 , 具有定點監(jiān)測方式，有數(shù)據和狀態(tài)顯示功能 。系統(tǒng)總體方框圖如圖 。課題的主要內容是以 STC89C52為控制中心設計的 系統(tǒng)。 其原理圖如下圖所示： 11 圖 最小系統(tǒng)電路圖 STC89C52單片機是雙列直插式 40引腳封裝。 控制總線 ALE/PROG：地址鎖存允許信號，在它的下降沿用于外部存儲器的低 8 位地址鎖存，使 BUS（ P0）分時用作地址總線低 8位和數(shù)據總線。 PSEN 在每個機器周期產生 2 次有效，在執(zhí)行內部程序存儲器取指時， PSEN 無效。 /EA/VDD：訪問外部程序存儲器控制信號輸入端。在分時操作時先用作地址總線，在 ALE 信號的下降沿，地址被鎖存，然后作為數(shù)據總線；也可以作為雙向并行 I/O 口。在訪問外部存儲器時，用作高 8 位地址總線。全部傳感元件 及轉換電路集成在形如一支三極管的集成電路內，支持“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，具有較強的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數(shù)值。獨特的寄生電源方式有三個好處，分別是在進行遠距離測溫時，無需本地電源；可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取 ROM；電路更加簡潔，僅用一 15 根 I/O 口實現(xiàn)測溫。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。 CRH01 濕度傳感器的特性參數(shù) 1） 工作電壓 ： 1V AC（ 50Hz ～ 2 K Hz） 2） 檢測范圍 ： 20%～ 90% RH 3） 檢測精度 ： 177。 555定時器使用靈活、方便。 圖 方波 信號產生電路 如圖 所示，為模擬電壓信號產生電路， 6 腳短接作為輸入， 3 腳輸出，利用 555 定時器組成了一個多諧振蕩器。 F=(RA+2RB)C1 式 (11) 在此 555 多諧振蕩電路中，和 5 腳相連的電容 C2固定為 ，不必參與參數(shù)選擇。 R4 采樣電阻的阻值通常建議在 30－ 200KΩ，側重高濕測量，采樣電阻阻值可降低到 20KΩ，低濕阻值可提高到 200KΩ。 硬件調試時只要調節(jié) RP2，就可以達到想要的放大部數(shù)。 本次設計中 使用的是 TLC0831。而 且，電壓基準輸入可調，使得小范圍摸擬電壓信號轉化時的分辨率更高 。設計者從成本最小化和實用化的原則出發(fā)，選擇了 TLC0831。微處理器立即執(zhí)行輸入指令，以產生 CS， RD 低電平信號到 TLC0831 相應引腳，將數(shù)據取出并存入存儲器中。 HD7279A 是一片具 有 串行 接口的、可同時驅動 8位 共陰式數(shù)碼管的智能顯示驅動芯片，該芯片同時還可以連接多達 64 鍵 的鍵盤矩陣，單片即可完成 LED 顯示， 鍵盤接口的全部功能。峰鳴音報警接口電路的設計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過 MCS51 的 1 根口線經驅動器驅動蜂鳴音發(fā)聲。 圖 三極管驅動的峰鳴音報警電路 NPN +5V AT89S52 PB2130UP002A 23 4 系統(tǒng)的軟件設計 軟件系統(tǒng)由數(shù)據采集模塊、鍵盤顯示模塊、報警模塊組成。 25 圖 主程序流程圖 中斷模塊 開始 判斷顯示溫度 /濕度 判斷顯示通道 讀溫度 /濕度值 顯示溫度 /濕度值 判斷是否超出 設定范圍 報警 N Y 初始化 啟動溫 /濕度測量 26 定時器中斷入口 保護現(xiàn)場 定時次數(shù)寄存器加一 重賦定時器初值 調 AD 采樣子程序 調 PID 控制子程序 調顯示子程序 是否到 255 次 定時次數(shù)寄存器清零 加熱器加熱 中斷次數(shù)是夠大于占空比 恢復現(xiàn)場 加熱器停止加熱 中 斷返回 圖 中斷服務程序框圖 27 鍵盤顯示模塊 微機所用的鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。按照鍵盤與 CPU的連接方式可以分為獨立鍵盤和矩陣式鍵盤。在按鍵數(shù)量較多時，采用矩陣式鍵盤，可以減少占用 I/O 線。 R0 單元的值放需顯示的十位數(shù)， R1單元的值放需顯示的個位數(shù)。系統(tǒng)每次轉換前TLC0831 的 IN0~IN7 送個任意數(shù)，表示開始轉換，結果是一個數(shù)字量，將其轉化為 BCD 碼。一片 DS18B20應該匹配 16位 ROM地址，然后將傳感器采集上來的數(shù)字量溫度值存入暫存器中，接下來將讀進來的溫度值進行處理，主要的處理是將十六進制數(shù)轉化為十進制數(shù)，最后將處理過的值送顯示器顯示。 啟動 A/D 轉換 延時等待 A/D 轉換結果 數(shù)據輸出顯示 開始 返回 開始 初始化 DS18B20 發(fā)送轉換溫度指令 讀取兩字節(jié)溫度 數(shù)據處理、送顯 返回 31 圖 濕度采樣子程序流程圖 報警模塊 報警模塊具備兩項功能，即為報警燈和聲音報警。 單片機最小系統(tǒng)的調試 最小系統(tǒng)是系統(tǒng)的核心，必須保證它的正常工作。如果 EA 接 VSS（地），則內部的程序存儲器被忽略， CPU 總是從外部的程序存儲器中取指令。還可以測 33 試外部中斷口和內部定時器的工作情況，測試方法是：在 P口正常工作的情況下，可以通過改變外部中斷和定時中斷到來前后 P 口的電平來檢測外部中斷和定時中斷的工作情況。之后便是對整個鍵盤顯示電路的導通性進行測量，以防止在焊接時出現(xiàn)慮焊的情況，經測量，電路的導通性良好，沒有出現(xiàn)慮焊的情況。此部分的調試主要是利用軟件來實現(xiàn)，所以其調試可在其它部分調試完畢后進行。二者之間不應該是短路的，原因可能就是它們之間的電容被擊穿了導倒短路，換了此電容后 34 正常。用示波器分便放在 LM324 運放的1腳觀察波形，發(fā)現(xiàn)沒有放大郊果，說明運放沒有正常工作，但是檢查 4腳電壓輸入是正確的 5V，在排除了是 LM324 完好的情況下，這個問題一直得不到解決，筆者最后考慮是還是電源的問題，于是，將 LM324 的電源沒有使用電路板上的5V，而是單獨接出使用的 5V 和地。 最后是 A/D 轉換電路，用示波器放在 A/D的輸入腳 2端，用嘴吹濕度傳感器，電壓幅度會馬上抬高，抬高后再慢慢下降，最后穩(wěn)定在一個值，這說明， A/D 的模擬信號輸入是正確的。 35 圖 WAVE6000編譯軟件界面 圖 串口下載工具 STCISP圖 將程序燒寫入控制芯片 STC89C52，用數(shù)字萬用表測量電源接入情況。通過這次畢業(yè)設計，我掌握了一些實踐性質的設計的基本步驟：首先，明確設計任務，并且要對市場上溫濕度控制器要有初步了解，還要知道前人做了哪些工作，本設計方案的可利用程度等等。 在總結前人的基礎上，利用當前最新的傳感器技術和數(shù)字傳感器件。綜合以上的分析可知，基于單片機的溫濕度檢測系統(tǒng)比起傳統(tǒng)的溫度計和濕度計有著非常明顯的優(yōu)勢。 由于個人的能力有限，系統(tǒng)肯定存在不完善的地方，還有值得改進和優(yōu)化的地方。用單片機匯編語言編程，采用模塊化的結構設計，提高了可靠性和可擴展性。但必須認識到的是，在設計中也存在著不足之處，例如單片機控制系統(tǒng)在可靠性方面相對于可編程控制器 （ PLC）控制系統(tǒng)略為欠缺，并且自己深入實踐不夠，所做的系統(tǒng)也不是很完善。最重要的是鍛煉了和同學的協(xié)作完成任務，提高了合作能力。我明白了只有自己真正接觸嘗試了 ， 才知道自己的 真實 水平 。此次的 畢業(yè)設計 使 我受益匪淺。 在做畢業(yè)設計的過程中， 劉清平 老師不僅給我 提了 許多指導性的意見，還傾注了大量的心血。在做畢業(yè)設計的過程中，劉清平 幫助我解決了 許多新 的 疑 點 和難點，使我順利 的 完成了畢業(yè)設計。 附 錄 A 系統(tǒng)原理圖 40 附 錄 B 源程序清單 include //頭文件 include 41 //7279 define CMD_RESET 0xa4 //復位 define CMD_TEST 0xBF //測試 define DECODE0 0x80 //方式 0 譯碼下載 define DECODE1 0xC8 //方式 1 譯碼下載 (常用 ) define CMD_READ 0x15 //讀取鍵盤 define UNDECO