【正文】 的?；谝陨戏治鰯M訂方案三，用STC89C52作為控制核心，對(duì)溫濕度采集和實(shí)時(shí)顯示以及報(bào)警調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制。對(duì)于溫濕度控制是足夠的。FPGA采用并行的I/O口方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制核心。為實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別做了幾種不同的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證。同時(shí)由繼電器控制調(diào)節(jié)裝置的開(kāi)斷來(lái)調(diào)節(jié)溫濕度，來(lái)達(dá)到我們實(shí)際的要求。由本設(shè)計(jì)課題做成的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、量程寬，具有較高的可靠性、安全性及實(shí)用性。DS1302是一種高性能、低功耗帶RAM的時(shí)時(shí)鐘芯片，可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。本系統(tǒng)采用成熟的DHT11作為測(cè)量濕度的傳感器，采用精度高的DS18B20作為溫度傳感器，控制芯片采用技術(shù)成熟，功能強(qiáng)大，價(jià)位低廉大眾化的宏晶STC89C52單片機(jī)。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一個(gè)智能化的溫濕度測(cè)量應(yīng)用系統(tǒng)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。最后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)各個(gè)功能部分的軟件程序。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求本系統(tǒng)采用數(shù)字傳感器DS18BDHT11對(duì)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)，把檢測(cè)到的溫濕度送到單片機(jī)，采用單列七按鍵對(duì)溫濕度進(jìn)行設(shè)定分別為溫度上下限，濕度上下限設(shè)定及加減1，通過(guò)實(shí)時(shí)溫濕度與設(shè)定的溫濕度進(jìn)行比較，如果不符合要求，通過(guò)發(fā)光二極管報(bào)警。 系統(tǒng)基本方案根據(jù)題目要求系統(tǒng)模塊分可以劃分為：溫濕度采集模塊，鍵盤(pán)輸入模塊，顯示電路模塊，報(bào)警調(diào)節(jié)模塊及主控制器模塊組成，系統(tǒng)的框圖如圖11所示。FPGA功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應(yīng)用EDA軟件仿真、調(diào)試，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。方案二：采用模擬運(yùn)算放大器組成PID控制系統(tǒng)。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于對(duì)報(bào)警的要求不是很高，原因是當(dāng)報(bào)警發(fā)生后控制部分立刻進(jìn)行調(diào)節(jié)，考慮到簡(jiǎn)化電路的設(shè)計(jì)，我們選擇有發(fā)光二極管進(jìn)行報(bào)警。方案二：采用繼電器控制。3）檢測(cè)模塊溫度信號(hào)為模擬信號(hào)，本設(shè)計(jì)要對(duì)溫度進(jìn)行控制和顯示，所以要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。％。加上軟件非線性補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，AD590將溫度轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，因此要加相應(yīng)的調(diào)理電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)?？芍苯优c單片機(jī)通信，讀取測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，電路簡(jiǎn)單。超小的體積、比不上DS18B20,在要求高的場(chǎng)合不可用。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面帶來(lái)了令人滿意的效果。對(duì)于鍵盤(pán)就用七個(gè)按鍵來(lái)單片機(jī)相連。時(shí)間的年、月、日、周、時(shí)、分及秒。本系統(tǒng)中，采用了LCD12864作顯示模塊，節(jié)省單片機(jī)的內(nèi)部資源。而DHT11超小的體積、極低的功耗有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字溫濕度檢控器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們?cè)O(shè)計(jì)的這款單片機(jī)環(huán)境檢測(cè)裝置，它的硬件主要由以下幾個(gè)模塊組成：檢測(cè)模塊： 本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是STC89C52單片機(jī)控制來(lái)對(duì)溫濕度傳感器DHT11和DS18B20溫度傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集處理。報(bào)警輸出執(zhí)行模塊：主要由發(fā)光二極管和繼電器控制來(lái)完成。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度?！妗Ｊ÷粤舜鎯?chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為177。 DS18BDS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為55℃～+125℃，在10～+85℃范圍內(nèi)，精度為177?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。1. DS18B20的主要特性（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（5）測(cè)溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。（8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。21 DS18B20實(shí)物圖DS18B20引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。圖22中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。圖23 DHT11實(shí)物圖1. 傳感器性能濕度部分說(shuō)明如表21。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。通訊過(guò)程如圖24。圖24 通訊過(guò)程4. 測(cè)量分辨率測(cè)量分辨率分別為8bit（溫度）、8bit（濕度）。要加速恢復(fù)進(jìn)程的“恢復(fù)處理”。下文所述的恢復(fù)處理將加速實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。4） 溫度影響氣體的相對(duì)濕度，在很大程度上依賴于溫度。7. DHT11引腳說(shuō)明如表23表23 DHT11引腳說(shuō)明Pin名稱注釋1VDD2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極三、硬件連接1. 溫度傳感器DS18B20與89C52單片機(jī)的連接本系統(tǒng)采用半導(dǎo)體溫度傳感器作為敏感元件。圖25 DS18B20與單片機(jī)的連接圖 ，通過(guò)單片機(jī)的處理通過(guò)液晶來(lái)顯示實(shí)時(shí)的溫度。其連接圖如圖26所示。DS1302 用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31８的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM 寄存器。最低有效位（位0）如為0 表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。如果在傳送過(guò)程中置RST為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。同樣，在緊跟8 位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0 位至高位7。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。當(dāng)小于時(shí)，DS1302由備用電源供電。圖28 DS1302與單片機(jī)連接，串行I/，通過(guò)單片機(jī)的編程來(lái)把時(shí)間顯示在LCD12864上面。 本設(shè)計(jì)由于為了充分利用I/O口資源采用獨(dú)立式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，、 、 、 、連接電路圖如圖29所示。 顯示模塊的硬件設(shè)計(jì)一、液晶LCD12864的介紹RT128642M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。 圖211串行連接時(shí)序圖串行數(shù)據(jù)傳送共分三個(gè)字節(jié)完成：第一字節(jié)：串口控制—格式 11111ABC A為數(shù)據(jù)傳送方向控制：H表示數(shù)據(jù)從LCD到MCU，L表示數(shù)據(jù)從MCU到LCD B為數(shù)據(jù)類型選擇：H表示數(shù)據(jù)是顯示數(shù)據(jù)，L表示數(shù)據(jù)是控制指令 C固定為0第二字節(jié)：(并行)8位數(shù)據(jù)的高4位—格式 DDDD0000第三字節(jié)：(并行)8位數(shù)據(jù)的低4位—格式 0000DDDD串行接口時(shí)序參數(shù)：(測(cè)試條件：T=25℃ VDD=)3. 用戶指令集當(dāng)模塊在接受指令前，微處理順必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個(gè)指令前并不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(zhǎng)的時(shí)間，即是等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時(shí)間請(qǐng)參考指令表中的個(gè)別指令說(shuō)明。顯示中文字形：將兩字節(jié)編碼寫(xiě)入DDRAMK ，范圍為A1A0HF7FFH(GB碼)或A140HD75FH(BIG5碼)的編碼。二、 STC89C52與液晶12864的連接設(shè)計(jì)液晶12864與單片機(jī)的連接如圖212所示。串行的同步時(shí)鐘E(CLK)。l 布板強(qiáng)電不能靠近單片機(jī)。繼電器及發(fā)光二極管連接電路圖如圖213所示。硬件檢測(cè)調(diào)試的目的主要是排除明顯的硬件故障，硬件檢測(cè)主要由二步：首先要目測(cè)，仔細(xì)觀察電路板的各個(gè)引腳是否有明顯焊點(diǎn)脫落。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中首先對(duì)LCD12864顯示器調(diào)試，接著對(duì)DS1302時(shí)鐘芯片調(diào)試、DS18B20調(diào)試、DHT11調(diào)試、按鍵部分調(diào)試及報(bào)警測(cè)試調(diào)試。 溫濕度傳感器DHT11檢測(cè)調(diào)試DHT11的硬件電路設(shè)計(jì)和DS18B20設(shè)計(jì)都十分簡(jiǎn)單，其主要是編程問(wèn)題，通過(guò)對(duì)DHT11手冊(cè)的了解，對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)多次測(cè)試調(diào)試，其測(cè)試結(jié)果能夠正常顯示實(shí)時(shí)溫濕度。直到所有電路加入系統(tǒng)后各部分電路仍能正常工作。硬件電路的設(shè)計(jì)讓我們懂得了硬件電路設(shè)計(jì)的基本思想和應(yīng)該注意的問(wèn)題。通過(guò)繪制原理圖讓我對(duì)protel、WORD等軟件有了進(jìn)一步的了解。其次我要感謝所有教導(dǎo)過(guò)我的老師們，讓我的學(xué)識(shí)，視野大為開(kāi)闊。同時(shí)，也要感謝同組同學(xué)給予我極大的幫助，這也是我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的必要因素。[2]陳寶江. 張幽彤. 杜慶柏,MCS單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)用指南，北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2003:312340。[6]張迎新,單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù),國(guó)防工業(yè)出版社,2004:224168。[10] DS18BDHT1DS1302官方英文