【正文】 測(cè)部分模塊， AVR單片機(jī)主控制器， LED 數(shù)碼管顯示模塊，聲光報(bào)警提示模塊，最終來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣濕 AVR 單片機(jī) （ Mega16） 室內(nèi)濕度 濕度傳感器 串 口 PC 機(jī) 顯 示 聲音報(bào)警 光報(bào)警 圖 31 系統(tǒng)方框圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 13 度的檢測(cè)報(bào)警提示以及數(shù)據(jù)保存和歷史數(shù)據(jù)查詢。本章分為 6 節(jié)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 （ 6） C 語(yǔ)言允許直接訪問(wèn)物理地址，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作 因?yàn)榧染哂懈呒?jí)語(yǔ)言的功能，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多功能，能夠象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，可以用來(lái)寫(xiě)系統(tǒng)軟件。 （ 4） C 是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言 結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。 C 語(yǔ)言把 括號(hào) 、 賦值 、強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理。 但是對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)還說(shuō)， C 語(yǔ)言具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便 C 語(yǔ)言一共只有 32 個(gè) 關(guān)鍵字 ， 9 種控制語(yǔ)句，程序書(shū)寫(xiě)自由，主要用小寫(xiě)字母表示。但是還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，匯編語(yǔ)言是一種層次非常低的語(yǔ)言，它僅僅高于直接手工編寫(xiě)二進(jìn)制的機(jī)器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點(diǎn)：編寫(xiě)的代碼非常難懂，不好維護(hù)； 很容易產(chǎn)生 Bug，難于調(diào)試；只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化；開(kāi)發(fā)效率很低，時(shí)間長(zhǎng)且單調(diào)；兼容性不好，與硬件關(guān)系非常緊密。這樣用符號(hào)代替機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制碼，就把機(jī)器語(yǔ)言變成了匯編語(yǔ)言。 綜合比較幾種常見(jiàn)的編程語(yǔ)言，本設(shè)計(jì)使用方案三，即采用 VC作為 上位機(jī) 編程語(yǔ)言。 方案三： 采用 VC作為編程語(yǔ)言 VC的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、功能強(qiáng) 大、類(lèi)型安全，而且是面向?qū)ο蟮摹? 方案二： 采用 C++或者 VC 作為編程語(yǔ)言 C++與 VC 在實(shí)質(zhì)上是一種語(yǔ)言， VC 是只不過(guò)是 C++專(zhuān)用在 WINDOWS 下開(kāi)發(fā)WIN 的軟件，集成 WIN 的 API，而 C++是一種泛指， Unix、 Linux 和 WIN 等操作系統(tǒng)下都可以用。 方案一： 采用 VB 作為編程語(yǔ)言 用 VB 開(kāi)發(fā)串行通信程序有兩種法，一種是利用 Windows 的 API 函數(shù)；另一種開(kāi)始 初始化 對(duì)濕度進(jìn)行采樣 有外部中斷 INT？ A/D 初始化 送 LED 顯示 與濕度報(bào)警參數(shù)對(duì)比 超出？ 聲光報(bào)警 結(jié)束 調(diào)用中斷程序 圖 21 系統(tǒng)主程序 流程圖 發(fā)送至上位機(jī) Y N N Y 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 是采用 VB 的通信控件 MSComm。系統(tǒng)的主程序流程圖 如下圖圖 21 所示： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)方案 現(xiàn)代化集中管理需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析 、制表、打印、繪圖、報(bào)警等 ，同時(shí) ， 又要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成各種規(guī)定操作，達(dá)到集中管理的目的。單片機(jī)應(yīng)用軟件主要實(shí)現(xiàn)定時(shí)數(shù)據(jù)采集、 數(shù)字信號(hào)處理、存儲(chǔ)、顯示、通信處理等功能； PC 機(jī)應(yīng)用軟件主要是對(duì)進(jìn)一步處理總站多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，提供友好的監(jiān)測(cè)界面 ，實(shí)現(xiàn)串口通信，數(shù)據(jù)庫(kù)保存、查詢等功能 。 簡(jiǎn)單地說(shuō)， LCD 與 LED 是兩種不同的顯示技術(shù)， LCD 是由液態(tài)晶體組成的顯示屏，而 LED 則是由發(fā)光二極管組成的顯示屏。 LED 與 LCD 的功耗比大約為 10:1，而且更高的刷新速率使得 LED在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá) 160176。目前，中國(guó)在 LED 基礎(chǔ)材料制造方面與國(guó)際還存在著一定的差距，但就 LED 顯示屏而言，中國(guó)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)水平基本與國(guó)際同步。顯示范圍覆蓋了從 1 英寸至 40 英寸范圍內(nèi)的所有顯示器的應(yīng)用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質(zhì)量從最簡(jiǎn)單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對(duì)比度，高西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 響應(yīng)速度的各種規(guī)格 型號(hào)的視頻顯示器；顯示方式有直視型，投影型，透視式，也有反射式。 綜合比較可以發(fā)現(xiàn)， CHTM02/N 系列濕度傳感器無(wú)論從電氣特性、尺寸、應(yīng)用范圍，還是從價(jià)格等方面都比較適合于本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，所以采用 CHTM02/N 系列濕度傳感器作為濕度檢測(cè)元件。5%RH，有效測(cè)量范圍 25～ 95%RH。長(zhǎng)期穩(wěn)定性及可靠性，年漂移量%RH/年 [4]。其具有 穩(wěn)定、低漂移、高精度、快速響應(yīng)特性、高可靠，耐水性好等特點(diǎn)，具有很好的適應(yīng)性。現(xiàn)在比較流行 的型號(hào)是 ATmega8/16。AVR 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分離的，并且可對(duì)具有相同地址的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行獨(dú)立的尋址。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 5 方案二： 采用 PIC 單片機(jī)作為微控器 PIC 單片機(jī)速度快，片內(nèi)資源豐富，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格便宜。 MCU 接收到信號(hào)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)空氣濕 度達(dá)到設(shè)定邊緣值，將輸出數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警（若組建網(wǎng)絡(luò)后將向上位 PC 機(jī)輸出所處位置及報(bào)警值）以讓監(jiān)控人員及時(shí)進(jìn)行處理。 論文將從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體方案；硬件、軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；系統(tǒng)的調(diào)試等方面進(jìn)行介紹。 （ 3）數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)：系統(tǒng)使用 LED 顯示，并擴(kuò)展報(bào)警功能，在要求的濕度達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)警電路開(kāi)始工作。選擇 Mega16 單片機(jī)為系統(tǒng)的主控芯片，采用 CHTM02/N 濕度傳感器作為 環(huán)境 濕度的 傳感 器，經(jīng)過(guò) 一 系列處理實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行智能地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng) 濕度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)能自動(dòng)報(bào)警。 本課題需要完成一個(gè)完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，涉及到電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與控制技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，是一個(gè)硬軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)性題目。目前 AVR 單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 因此，實(shí)時(shí)、及時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量 環(huán)境 濕度在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義。因此在許多倉(cāng)庫(kù)、博物館、圖書(shū)館、計(jì)算機(jī)中心和一定的 工廠（比如微電子工業(yè)）中都有空調(diào)裝置來(lái)控制室內(nèi)的濕度。濕度過(guò)高影響人調(diào)節(jié)體溫的排汗功能，人會(huì)感到悶熱。在醫(yī)學(xué)上空氣的濕度與呼吸之間的關(guān)系非常緊密。下雨的時(shí)候，空氣濕度是非常大的在氣象學(xué)和水文學(xué)中濕度是決定蒸發(fā)和蒸騰的重要數(shù)據(jù)。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有 的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕。 39 附錄 3 上位機(jī)界面截圖 36 附錄 1 ATmega16 的引腳圖 34 致謝 33 測(cè)試結(jié)果 32 顯示電路調(diào)試 31 硬 件靜態(tài)測(cè)試 25 LED 顯示模塊程序設(shè)計(jì) 25 濕度數(shù)據(jù)采集程序流程圖下圖如圖 43 所示： 24 總體軟件設(shè)計(jì) 17 串口通信電路設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電路設(shè)計(jì) 12 電子濕度計(jì)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 7 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)方案 4 濕度傳感器的選擇 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要原理 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 課題背景、目的及意義 I Abstract. 文中重點(diǎn)講述系統(tǒng)的 軟 硬件結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，著重闡述了信號(hào)采集處理、單片機(jī)及擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 I 基于 單片機(jī) ATmega16 的 電子濕度計(jì) 設(shè)計(jì) 摘要： 濕度與 人們的生活和工 農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)有著密切的關(guān)系。 該系統(tǒng)以 AVR 單片機(jī)ATmega16 為硬件核心，通過(guò)實(shí)時(shí)采集 和 數(shù)據(jù)處理能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè) 環(huán)境 濕度， 采用 LED 數(shù)碼管作為輔助 顯示 模塊， 顯示 當(dāng)前 環(huán)境 濕度 ，當(dāng)被測(cè) 環(huán)境 濕度 超過(guò)預(yù) 設(shè) 定數(shù)值時(shí)，將產(chǎn)生聲光報(bào)警 ， 并且 用 PC 機(jī) 作 為上位機(jī) 為 系統(tǒng) 提供一個(gè)可視 的操作 界面 ，實(shí)現(xiàn) 串口通信 ， 數(shù)據(jù) 庫(kù) 保存、查詢、備份 等 功能 。s lives. In order to create a fortable living environment and the ideal production conditions, we need measure and control the humidity precisely. This article discusses the detection of air humidity alarm monitoring hardware, software design and implementation of programs that based on the measurement and control technology. The system uses ATmega16 AVR Microcontroller as the core, it can accurately monitor the indoor air humidity through realtime acquisition, data processing. LED digital tube display is used as a supplementary module displays the current air humidity. When measured more or less than preset value, the system will have a sound and light alarm. And used as a PC for the system to provide a visual interface, Serial munication, Data retention， Data query， Data backup, and control paper focuses on the system hardware, the structure of software, and the features of function, and stress on the signal acquisition and processing, the expansion circuit of singlechip, design ideas and implementation. In the current trial, the system can measure the environment humidity reliably, stably and securely, with the promotion of application value. Key words: Humidity Sensor, AVR Microcontroller, Humidity Measurement, SoundLight Alare 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III 目 錄 摘要 II 第 1 章 緒論 4 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì)方案 5 顯示方案的確定 13 引腳圖及引腳介紹 21 RS232 的通信部分設(shè)計(jì) 24 開(kāi)機(jī)自檢模塊程序設(shè)計(jì) 25 濕度采集程序設(shè)計(jì) 26 數(shù)據(jù)處理與聲光報(bào)警程序設(shè)計(jì) 31 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試及結(jié)果 33 聲光報(bào)警電路測(cè)試 35 參考文獻(xiàn) 課題背景、目的及意義 課題背景 濕度是表示大氣干燥程度的物理量。 空氣濕度在許多方面有重要的用途，在大氣學(xué)、氣象學(xué)和氣候?qū)W中它主要是理論中的一個(gè)重要值，而在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用也極為廣泛。它反映了降雨、有霧的可能性。過(guò)熱而不通