【正文】 。通過(guò)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我們有義務(wù)也有能力將這些先進(jìn)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)用的系統(tǒng)，將自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，提高人類的生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮其功能，更好的服務(wù)于人類。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我更加深刻地認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，它是不斷提高自己的各方面能力最有效的方法和途徑。每完成一步都回顧了所學(xué)的知識(shí)，熟悉了操作的工藝流程。我在描述了外圍硬件電路的同時(shí)，還做了大量的軟件工作。由于一鍵多功能，操作起來(lái)不方便，尤其在功能切換時(shí)操作比較繁瑣。在本次設(shè)計(jì)的測(cè)控系統(tǒng)中也存一些問(wèn)題，下面介紹一下該控制系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)和不足之處。數(shù)據(jù)采集部分：改變當(dāng)前的溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度，看單片機(jī)能否采集到數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)調(diào)試后能正常測(cè)量、顯示當(dāng)前各參數(shù)的值。經(jīng)測(cè)試，按鍵和液晶顯示器能正常工作。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)上電后十八、十九腳的電壓為 ，按下復(fù)位鍵，九腳、三十一腳的電壓為 5V，表明單片機(jī)最小系統(tǒng)能正常運(yùn)行。檢測(cè)晶振是否起振和復(fù)位電路能否正常工作。各部分測(cè)試正常方可進(jìn)行總體的調(diào)試。先設(shè)計(jì)好各模塊的程序，測(cè)試各部分能不能正常運(yùn)行，各部分正常運(yùn)行時(shí)再進(jìn)行綜合測(cè)試。根據(jù)各參數(shù)與電壓間的函數(shù)關(guān)系式計(jì)算出當(dāng)前各參數(shù)的值，送單片機(jī)進(jìn)行顯示。西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）按鍵子程序開(kāi)始菜單鍵是否被按下延時(shí)菜單鍵是否被按下按鍵分析結(jié)束NYNY圖 26 按鍵檢測(cè)流程圖 各參數(shù)（溫濕度、光照、酒精濃度）測(cè)量程序在本系統(tǒng)中，主要是測(cè)量溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度并將它們?cè)谝壕э@示屏上顯示出來(lái)。 主程序流程圖本系統(tǒng)采用了 AT89S52單片機(jī)，它主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集以及輸出控制，現(xiàn)將單片機(jī)的主程序流程圖給出，如圖 25所示。因此在設(shè)計(jì)程序時(shí)，單片機(jī)的主導(dǎo)程序的編寫是一個(gè)難點(diǎn)也是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，只有實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的采集控制功能，才能完成后續(xù)的工作。通過(guò)本章的討論基本完成硬件電路的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)制作硬件電路的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，學(xué)到了不少知識(shí)。電路板制作可采用腐蝕和雕刻，采用雕刻的方法制作電路板比較方便，雕刻的電路板上的路線完整性較好；腐蝕電路板時(shí)間快但腐蝕出來(lái)的線路存在沙西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）眼。主要的線路盡量布通，一些次要的線路可以采用飛線連接，布線的時(shí)候在線路拐角處不用直角的走線。輸出控制模塊電路原理圖如圖 24所示： 12345KRelayQN906VCDIAEUpLG圖 24 輸出控制模塊 Protel 電路圖設(shè)計(jì)與 PCB 制作按照上述要求在 Altium Designer操作環(huán)境下設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)的電路原理圖。用液晶顯示器顯示當(dāng)前的溫濕度值、光照強(qiáng)度以及酒精濃度。TLC2543 將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后再驅(qū)動(dòng)顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)和預(yù)設(shè)的各參數(shù)的上下限進(jìn)行比較，看是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的范圍，如果是就驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提醒用戶。本系統(tǒng)通過(guò) 11175 將電壓從 12V或 15V 或 9V 穩(wěn)壓到 5V，為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電壓。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本控制系統(tǒng)分六部分，分別是電源模塊、數(shù)據(jù)采集輸入、主控制部分、人機(jī)交互部分、存儲(chǔ)部分和輸出控制。當(dāng)精確測(cè)量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。MQ3氣敏元件由微型 AL2O3陶瓷管,SnO 2敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件 [8]。數(shù)字0信號(hào)表示方法如圖12所示：圖 12 DHT11 數(shù)字 0 信號(hào)的表示方法數(shù)字1信號(hào)表示方法如圖13所示：西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）圖13 DHT11數(shù)字1信號(hào)的表示方法DHT11的測(cè)量分辨率分別為8bit（溫度）、8bit（濕度）。用戶MCU發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇,DHT11接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào),。傳感器上電后，要等待 1s 以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。每個(gè) DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。 溫濕度模塊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。 　 　 TTL/CMOS 數(shù) 據(jù) 從 T1IN、 T2IN 輸 入 轉(zhuǎn) 換 成 RS232 數(shù) 據(jù) 從 T1OUT、 T2OUT 送 到電 腦 DB9 插 頭 ； DB9 插 頭 的 RS232 數(shù) 據(jù) 從 R1IN、 R2IN 輸 入 轉(zhuǎn) 換 成 TTL/CMOS 數(shù) 據(jù)后 從 R1OUT、 R2OUT 輸 出 。 　 　 第 二 部 分 是 數(shù) 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 通 道 。MAX232 芯 片 是 美 信 公 司 專 門 為 電 腦 的 RS232 標(biāo) 準(zhǔn) 串 口 設(shè) 計(jì) 的 單 電 源 電 平 轉(zhuǎn) 換芯 片 ,使 用 +5v 單 電 源 供 電 。WP：寫保護(hù)，當(dāng)該引腳腳接地或懸空時(shí)，芯片可以進(jìn)行正常的讀\寫操作；當(dāng)該引腳接高電平時(shí)所有的內(nèi)容只能進(jìn)行讀操作。這是一個(gè)漏極開(kāi)路的引腳，滿足“線與”的條件，在使用程中需要加上拉電阻（典型值：100KHz 時(shí)為 10k?，400KHz 時(shí)為 1k??。I 2C總線采用時(shí)鐘和數(shù)據(jù)兩根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接口十分簡(jiǎn)單。 TLC2543的接口時(shí)序，可以用四種傳輸方法使 TLC2543得到全 12位分辯率，每次轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳遞可以使用 12或 16個(gè)時(shí)鐘周期?；鶞?zhǔn)電壓的正端（通常為 Vcc）被加到 REF+，最大的輸入電壓范圍由加于本端與 REF端的電壓差決定。（2）在 I/OCLOCK的第 4個(gè)下降沿，被選通的模擬輸入電壓開(kāi)始向電容器充電，直到I/OCLOCK的最后一個(gè)下降沿為止。引腳 10：GND ，GND 是內(nèi)部電路的地回路端。西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）引腳 16：DATA OUT，A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端。 引腳 15： ，片選端；在 端由高變低時(shí)，內(nèi)部計(jì)數(shù)器復(fù)位。這兩種封裝的引腳排列如圖 4。 TLC2543的特點(diǎn)：（1）12 位分辯率 A/D轉(zhuǎn)換器；（2）在工作溫度范圍內(nèi) 10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間；（3）11 個(gè)模擬輸入通道；（4）3 路內(nèi)置自測(cè)試方式；（5）采樣率為66kbps； （6）線性誤差177。表 4 為地址和符號(hào)位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H為符號(hào) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI其中，SM0、SM1 用來(lái)選擇串行口工作方式，可組合四種工作方式如表 5。與通訊有關(guān)的控制西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）寄存器有四個(gè)：SBUF、SCON、PCON 和 IE。決定定時(shí)器的 4 種工作方式。定時(shí)器/計(jì)時(shí)器 0、1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成：16位加 1計(jì)數(shù)器 TH0、T0L1 和 TH0、TL1，定時(shí)器控制器（TCON）和工作方式控制寄存器（TMOD） ，時(shí)鐘分頻器，輸入引腳 T0、TINT0、INT1。在 flash編程期間，EA 也接收 12伏 VPP電壓。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行部代碼時(shí)，PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN 將不被激活。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC指令時(shí)有效。在 flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中，P2 端口主要用于數(shù)據(jù)的采集以及輸出控制，它與數(shù)據(jù)采集模塊 TLC2453和輸出控制模塊相連接。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（） ，在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P0 端口寫“1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)停止一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線可編程 Flash，使得 AT89S52 單片機(jī)為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、高效率的解決方案。 單片機(jī)如果在一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的四個(gè)基本在組成部分，則這種芯片就被稱為單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microputer） ，簡(jiǎn)稱單片機(jī) [2]。用 TLC2543進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。把檢測(cè)到的各參數(shù)的電信號(hào)經(jīng)過(guò)標(biāo)度變換后送給顯示部分，顯示實(shí)時(shí)溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度。采用集成溫濕度傳感器探測(cè)環(huán)境的溫濕度，光敏電阻檢測(cè)光照強(qiáng)度，酒精傳感器檢測(cè)酒精濃度，實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換和濕電轉(zhuǎn)換的過(guò)程。電源是系統(tǒng)中極其重要的一部分，本次設(shè)計(jì)的電源是穩(wěn)壓電源電路，通過(guò)穩(wěn)西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）壓輸出穩(wěn)定的 5V直流電供控制系統(tǒng)使用。光照傳感器采用光敏電阻，酒精傳感器采用 MQ3 氣體傳感器，將測(cè)量的電壓信號(hào)直接送模數(shù)轉(zhuǎn)換器 TLC2543進(jìn)行轉(zhuǎn)換?；谝陨戏治?，決定采用方案二。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)到溫濕度不在預(yù)置的的范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行報(bào)警，通過(guò)蜂鳴器發(fā)聲，提醒管理員。因此不采用矩陣式鍵盤，而采用獨(dú)立按鍵的方式，容易編碼和簡(jiǎn)化硬件電路。 人機(jī)交互西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）在系統(tǒng)中，可用數(shù)碼管和液晶顯示模塊，數(shù)碼管只能顯示數(shù)字和簡(jiǎn)單的字母。方案二：采用光敏電阻，光 敏 電 阻 器 是 利 用 半 導(dǎo) 體 的 光 電 效 應(yīng) 制 成 的 一 種 電 阻值 隨 入 射 光 的 強(qiáng) 弱 而 改 變 的 電 阻 器 ； 入 射 光 強(qiáng) ， 電 阻 減 小 ， 入 射 光 弱 ， 電 阻 增 大 。輸出數(shù)據(jù)單片機(jī)處理容易，電路相當(dāng)簡(jiǎn)單。5%RH ；它的貯藏條件是貯藏：20－70℃ ，濕度：≤70%RH。另外它的預(yù)熱時(shí)間不少于 24小時(shí)。封裝好的氣敏元件有 6只針狀管腳，其中 4個(gè)用于信號(hào)取出，2 個(gè)用于提供加熱電流。 酒精濃度傳感器的選擇西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）方案一：采用氣體傳感器 MQ2，MQ2 具有廣泛的探測(cè)范圍，快速響應(yīng)恢復(fù)，優(yōu)異的穩(wěn)定性以及簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等特點(diǎn)。方案三：采用數(shù)字溫濕度DHT11，DHT11相對(duì)濕度和溫度測(cè)量全部校準(zhǔn)，輸出的是數(shù)字信號(hào)，卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，無(wú)需額外部件，超長(zhǎng)的信號(hào)傳輸距離，超低能耗，4 引腳安裝，完全互換。不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)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(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程等。（℃+ |t|） ，B 級(jí)為177。其主要的特點(diǎn)為測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。然而，這種傳感器在一定范圍內(nèi)使用時(shí)具有良好的線性特性，可有效地利用其線性特性。作為電流輸出型傳感器的一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。M 檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線形誤差為177。溫度和濕度傳感器是其中重要的一類傳感器，其發(fā)展速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。下面分別對(duì)測(cè)量模塊、輸出控制模塊、人機(jī)交互部分以及電源部分的方案進(jìn)行討論，對(duì)比論證后確定設(shè)計(jì)方案和所需元件。單片機(jī)將當(dāng)前的溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度分別與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，看是否超過(guò)預(yù)設(shè)值的上下限，再?zèng)Q定是否啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行報(bào)警以便提示管理員檢測(cè)系統(tǒng)，這樣可以使各參數(shù)保持在一個(gè)良好的范圍內(nèi)，從而達(dá)到釀酒過(guò)程的自動(dòng)化。該系統(tǒng)是將溫濕度等測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用于釀酒房中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)釀酒容器內(nèi)的溫濕度，使釀酒容器內(nèi)的參數(shù)保持在一個(gè)良好的范圍內(nèi)。硬件電路的正確設(shè)計(jì)的是整個(gè)設(shè)計(jì)的前提，當(dāng)完成硬件電路的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要有相應(yīng)的軟件支持，系統(tǒng)方可運(yùn)行。通過(guò)外圍電路測(cè)量環(huán)境的溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換送單片機(jī)處理，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理分析，設(shè)定各種參數(shù)的上下限，利用輸出設(shè)備輸出實(shí)時(shí)溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度，與設(shè)定的參西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）數(shù)上下限進(jìn)行比較，看是否能達(dá)到預(yù)定的值。采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)將溫濕度、光照強(qiáng)度以及酒精濃度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化，同時(shí)將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量在原理上雖然不困難，但是在實(shí)際應(yīng)用中有很多需要解決的問(wèn)題。另外可以手動(dòng)設(shè)置釀酒容器內(nèi)的溫度和濕度的上下限，使釀酒容器內(nèi)的溫濕度在酒農(nóng)要求的合適的范圍內(nèi)。為避免上述人為因素，設(shè)計(jì)一套用于釀酒房?jī)?nèi)釀酒容器的溫濕度測(cè)量控制系統(tǒng)是很有必要的。西昌學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）釀酒過(guò)程中，必須掌握釀酒房?jī)?nèi)釀酒容器的實(shí)時(shí)溫濕度以及釀酒房?jī)?nèi)的光照強(qiáng)度。這樣盲目的釀酒根本不能達(dá)到酒農(nóng)的預(yù)期效果。在一個(gè)密封的容器里，以 含 淀 粉 物 質(zhì) 為 原 料 ， 如 高 粱 、 玉 米 、 大 麥 、 小 麥 、 大 米 、 碗 豆 等 ，其 釀 造 過(guò) 程 大 體 分 為 兩 步 ： 首 先 是 用 米 曲 霉 、 黑 曲 霉 、 黃 曲 霉 等 將 淀 粉 分 解 成 糖類 ， 稱 為 糖 化 過(guò) 程 ； 第 2步 由 酵 母 菌 再 將 葡 萄 糖 發(fā) 酵 產(chǎn) 生 酒 精 [1]。在食物發(fā)酵過(guò)程中溫度、濕度以及光照直接影響釀酒后的色澤和口感，直接決定了酒在銷售過(guò)程中的單價(jià)。農(nóng)民利用這些農(nóng)作物自制釀酒，提高收入。但是輕工業(yè)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也占著舉足輕重的地位。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，將農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化為輕工業(yè)是提高我國(guó)經(jīng)