【正文】 核心控制芯片，該單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換器、有很好的抗干擾能力、響應(yīng)速度快。該溫濕度檢測儀能夠基本完成的溫濕度檢測，但由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)不足等因素，本設(shè)計(jì)還有一些不足之處，離產(chǎn)品實(shí)用還有一定的差距，還有一些方面需要進(jìn)一步完善。 溫濕度檢測儀的工作原理 2167。 溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)計(jì) 7167。 主程序模塊設(shè)計(jì) 11167。 鍵盤掃描和LED顯示模塊程序設(shè)計(jì) 20167。在這個(gè)發(fā)展過程中，以單片機(jī)為核心控制器的溫濕度檢測以體積小、操作簡單、性能穩(wěn)定、測量精度高等諸多有點(diǎn)正逐步進(jìn)入生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。論文的第一章介紹了溫濕度檢測儀的主要性能指標(biāo)及其工作原理，主要介紹了溫濕度檢測儀的硬件設(shè)計(jì)總體方案和溫濕度檢測儀的應(yīng)用軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；第二章主要介紹了溫濕度檢測儀的硬件電路設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了溫度檢測電路、鍵盤LED顯示電路和濕度檢測電路；第三章主要介紹了基于STC12C5410AD單片機(jī)的濕度檢測儀的軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了濕度檢測模塊程序設(shè)計(jì)中鍵盤掃描、LED顯示以及對濕度的頻率的線性化處理和溫度補(bǔ)償。在此設(shè)計(jì)過程中，本設(shè)計(jì)綜合分析了不同用戶在不同場合的不同需求，經(jīng)研究之后，采用了以含有A/D轉(zhuǎn)換器的STC12C5410AD單片機(jī)為核心控制器件，以高靈敏度溫度傳感器和濕度傳感器為數(shù)據(jù)獲取元件的方案。 性能指標(biāo)1. 相對濕度測量精度和范圍： 177。 溫濕度檢測儀的工作原理加載有相應(yīng)程序的STC12C5410AD單片機(jī)定時(shí)采集溫度測量電路電壓信號(hào)和相對濕度測量電路輸出的頻率信號(hào)，并對濕度的頻率進(jìn)行線性化處理和溫度補(bǔ)償，從而獲得溫度和相對濕度數(shù)據(jù)，分別將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中， 然后送LED顯示屏顯示。電阻的電壓輸入到STC12C5410AD單片機(jī)中，經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，有應(yīng)用軟件處理得到環(huán)境溫度。167。鍵盤、顯示模塊完成檢測儀的檢測數(shù)據(jù)的顯示功能，反映出要檢測的的數(shù)據(jù)。 溫濕度檢測儀STC12C5410AD單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)該檢測儀的設(shè)計(jì)是以STC12C5410AD單片機(jī)為核心部件，STC12C5410AD單片機(jī)是與MCS51單片機(jī)完全兼容的高速單片機(jī)，它包含了高性能的8路10位或8位ADC、80C51MCU內(nèi)核、10KB EEPROM程序存儲(chǔ)器、512B EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、等片內(nèi)資源，同時(shí)還具有PWM波形輸出的功能，它可以說是傳統(tǒng)51單片機(jī)的升級(jí)版，在與傳統(tǒng)51的兼容的前提下加入了更多的功能，這些硬件資源大大簡化了本設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)。工作電壓： – （5V 單片機(jī)）、具有通用I/O 口（27/23 個(gè)），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口） 分別可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入/ 高阻，開漏，同時(shí)每個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過55mA；STC12C5410AD 單片機(jī)I S P （在系統(tǒng)可編程）/ I A P （在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；時(shí)鐘源：外部高精度晶體/ 時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器，用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘，常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為： ～ ，精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，應(yīng)認(rèn)為是4MHz ～ 8MHz。圖21 STC12C5410AD單片機(jī)的引腳排列和基本外圍電路圖STC12C5410AD單片機(jī)的復(fù)位電路采用的開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān)S9未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同。基于STC12C5410AD單片機(jī)的溫濕度檢測儀的原理圖見附錄。 溫度檢測電路溫度檢測電路主要由AD590傳感器、電阻和放大器組成，具體電路圖如圖12所示。通過AD590的參數(shù)可以看出，它完全適合本設(shè)計(jì)的需要，同時(shí)AD590性能穩(wěn)定，即便經(jīng)過很長一段時(shí)間它的漂移量也很小，而且工作電路簡單直觀。 濕度檢測電路相對濕度測量電路如圖23所示，它由NE555構(gòu)成的振蕩器組成，濕度傳感器THS11的電容隨環(huán)境相對濕度的變化而變化，從而導(dǎo)致振蕩器的振蕩頻率變化。綜合以上優(yōu)點(diǎn)本設(shè)計(jì)采用次傳感器作為濕度檢測的傳感器。不足之處是相對濕度傳感器THS11及其它元件的離散性導(dǎo)致了調(diào)試?yán)щy，需進(jìn)一步研究解決。2口通過電阻、三極管與數(shù)碼管的共陽極連接。用LED 顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)和空白及小數(shù)點(diǎn)的顯示段碼。LED顯示電路圖如圖212所示。 主程序模塊設(shè)計(jì)主程序是控制和管理的核心，主要完成在系統(tǒng)上電后進(jìn)行定時(shí)和中斷圖31 主程序流程圖處理操作的初始化。初始化對單片機(jī)的工作非常重要，因?yàn)閱纹瑱C(jī)經(jīng)過復(fù)位以后一些狀態(tài)字，寄存器的初值可能是隨機(jī)分配的值也可能是全置0或置1，程序在運(yùn)行過程中，程序狀態(tài)字起著重要的作用，為了不影響程序的正常運(yùn)行初始化是十分必要的。t式中I為AD590輸出電流信號(hào)，單位為1uA電流。R它們均作為常量存儲(chǔ)在單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)EEPROM中。儀表的應(yīng)用軟件根據(jù)KT=（T1T2）/（V1V2）和V0=VT1T1/KT計(jì)算出KT和V0 的值，并存儲(chǔ)在單片機(jī)的EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，既完成該儀表的溫度測量精度的校正。由于本單片機(jī)可以提供8位和10位兩種AD轉(zhuǎn)化，但是在本設(shè)計(jì)中為求檢測結(jié)果的精確性本設(shè)計(jì)選用了10位AD轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)化精度要比8位高出數(shù)倍，同時(shí)又采用穩(wěn)定的5V電源為單片機(jī)供電，進(jìn)一步確保了檢測的準(zhǔn)確性。結(jié)果 ADC_DATA[7:0] = 256 x Vin / Vcc。需作為A/D 使用的口需先將其設(shè)置為高阻輸入或開漏模式。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換器將采樣的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字值后，單片機(jī)將這個(gè)數(shù)字值進(jìn)行簡單的處理就可以得到要檢測的溫度值，本設(shè)計(jì)將溫度對電壓的變化大體堪為近似的線性關(guān)系，把采集到的數(shù)字量是將5V的電壓分成1024個(gè)等分，則每變化一個(gè)溫度就可以對應(yīng)一個(gè)數(shù)字電壓量的變化，就可以通過這個(gè)數(shù)字量直接對應(yīng)出環(huán)境溫度。 濕度檢測模塊程序設(shè)計(jì)1. 程序欲解決問題分析濕度測量電路是由濕度傳感器THS11和NE555構(gòu)成的振蕩電路組成。要準(zhǔn)確地測量濕度，必須對振蕩頻率作溫度補(bǔ)償。 實(shí)驗(yàn)得出相對濕度（RH）與濕度傳感電路輸出的振蕩頻率（f）在環(huán)境溫度為25℃時(shí)的關(guān)系曲線，如圖34所示：圖34 在25℃時(shí)相對濕度RH與振蕩率f的關(guān)系曲線表31給出了該關(guān)系曲線上的10個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。如果本設(shè)計(jì)將檢測到頻率直接送給顯示器顯示的話，得到的結(jié)果將與環(huán)境中的實(shí)際濕度值存在很大差別，無法達(dá)到性能指標(biāo)中所要求的測量精度和分辨力。同時(shí)，相對濕度受環(huán)境溫度的影響比較大。對于定時(shí)計(jì)數(shù)是將單片機(jī)的定時(shí)器一個(gè)設(shè)為定時(shí)狀態(tài)來確定要計(jì)數(shù)的時(shí)間，把另外一個(gè)定時(shí)器設(shè)為計(jì)數(shù)狀態(tài)，在它的輸入口接待檢測的波形頻率的輸出端，而工作在邊沿觸發(fā)狀態(tài)，這樣就可以個(gè)對這個(gè)端口輸入的波形頻率進(jìn)行技術(shù)，定時(shí)器可以通過設(shè)定時(shí)間來確定度波形個(gè)數(shù)的時(shí)長，本設(shè)計(jì)中要用波形的頻率，所以最好是讀一秒中波形的個(gè)數(shù)，但單片機(jī)的計(jì)數(shù)器最多是十六位的，達(dá)不到計(jì)數(shù)一秒的要求，這時(shí)就得把若干個(gè)定時(shí)疊加起來，就是每定時(shí)中斷若干次采讀一個(gè)波形頻率，試驗(yàn)證明能夠?qū)嵭斜驹O(shè)計(jì)的要求，單片機(jī)計(jì)數(shù)的波形的周期必須大于單片機(jī)工作的機(jī)械周期，通過查閱資料知道，設(shè)計(jì)中用的傳感器的波形周期遠(yuǎn)大于單片機(jī)的機(jī)械周期，故能這樣來檢測頻率。然后讀取溫濕度檢測儀測得的環(huán)境溫度值T，根據(jù)溫度補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算出應(yīng)該補(bǔ)償?shù)念l率，補(bǔ)償后的頻率值為f =fo+(25T)圖35 濕度檢測模塊程序流程圖在線性化處理之前，需要在單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器里存儲(chǔ)一個(gè)頻率表，即由fn組成的數(shù)據(jù)表格。程序首先從存儲(chǔ)器中讀取溫度補(bǔ)償過的頻率f,把它賦給一個(gè)事先定義好的變量。如果兩者差值小于0，則將n 值加1，繼續(xù)拿f與fn作比較。在設(shè)計(jì)之初，本設(shè)計(jì)想跳過與f0的比較，這樣程序也簡單一點(diǎn)?？衫孟率接?jì)算出環(huán)境的相對濕度：RH=RHn1+△RH然后把結(jié)果存到單片機(jī)的存儲(chǔ)單元中，以供數(shù)據(jù)顯示程序處理。本設(shè)計(jì)的鍵盤就在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，同時(shí)也為了節(jié)約單片機(jī)的硬件資源，具體流程如下：該檢測儀采用18矩陣式鍵盤，關(guān)于它的具體硬件組成電路這里就不多做介紹，在檢測有無鍵按下方面主要用的是開機(jī)自動(dòng)掃描方式，該方式是利用單片機(jī)運(yùn)行程序初始化后自動(dòng)掃描鍵盤，如果沒有鍵按下則繼續(xù)掃描，若有鍵按下即可出對應(yīng)的鍵值，再由鍵值跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序，從而實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描，鍵盤掃描子程序流程圖如圖37所示。又因?yàn)樵撔酒?位并行輸出串行移位寄存器，所以這個(gè)送數(shù)過程要連續(xù)重復(fù)8次才能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)單元的數(shù)據(jù)完全送出。當(dāng)然鍵盤掃描時(shí)還要通過延時(shí)消去鍵盤抖動(dòng)，延時(shí)定時(shí)器的延遲時(shí)間等于初值乘上時(shí)間判斷間隔時(shí)間，通過確定延時(shí)定時(shí)器的延遲時(shí)間達(dá)到去除鍵盤抖動(dòng)的對正常的影響，一般延時(shí)時(shí)間在30ms～50ms之間,在實(shí)驗(yàn)中確定具體的延遲時(shí)間。通過以上兩種方法的比較，本設(shè)計(jì)選用靜態(tài)顯示的方式，同時(shí)選用8位串進(jìn)并出移位寄存器74HC164來輔助顯示，其功能用法在鍵盤掃描過程中也詳細(xì)介紹過了，這里就不在重述。本設(shè)計(jì)沒有BCD碼譯碼器，必須通過軟件查表把要顯示的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成BCD碼，對于有小數(shù)點(diǎn)和無小數(shù)點(diǎn)的，本設(shè)計(jì)就得寫兩個(gè)不同的表用來查詢。結(jié)　論該檢測儀適用于需要對溫濕度實(shí)時(shí)檢測的多種場合。在這次設(shè)計(jì)中本設(shè)計(jì)也遇到不少問題，也正是對這些問題的逐步解決該檢測儀順利設(shè)計(jì)完成。由于這次設(shè)計(jì)的時(shí)間較短，該檢測儀的主要功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，要達(dá)到實(shí)用，還需繼續(xù)進(jìn)一步進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。有多年單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的孫剛老師給本設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的指導(dǎo)。在這次設(shè)計(jì)中也得到了周圍同學(xué)的大力支持和熱心幫助，他們對本檢測儀的設(shè)計(jì)提出了許多有益的建議和意見，在此一并致謝。C increments. Fahrenheit equivalent is –67176。C, since it may not be able to sustain munications given the higher leakage currents the DS1820 exhibits at these temperatures. For applications in which such temperatures are likely, it is strongly remended that VDD be applied to the DS1820. For situations where the bus master does not know whether the DS1820’s on the bus are parasite powered or supplied with external VDD, a provision is made in the DS1820 to signal the power supply scheme used. The bus master can determine if any DS1820’s are on the bus which require the strong pull–up by sending a SkipROM protocol, then issuing the read power supply mand. After this mand is issued, the master then issues read time slots. The DS1820 will send back “0” on the 1–Wire bus if it is parasite powered。C. At the same time, the counter is then preset with a value determined by the slope accumulator circuitry. This circuitry is needed to pensate for the parabolic behavior of the oscillators over temperature. The counter is then clocked again until it reaches zero.If the gate period is still not finished, then this process repeats. The slope accumulator is used to pensate for the non–linear behavior of the oscillators over temperature, yielding a high resolution temperature measurement. This is done by changing the number of counts necessary for the counter to go through for each incremental degree in temperature. To obtain the desired resolution, therefore, both the value of the counter and the number of counts per degree C (the value of the slope accumulator) at a given temperature must be known.Internally, this calculation is done inside the DS1820 to provide 176。C increments. For Fahrenheit usage, a lookup table or conversion factor must be used.Note that temperature is represented in the DS1820 in terms of a 1/2176