【正文】 核心控制芯片，該單片機自帶A/D轉換器、有很好的抗干擾能力、響應速度快。該溫濕度檢測儀能夠基本完成的溫濕度檢測，但由于個人經驗不足等因素，本設計還有一些不足之處，離產品實用還有一定的差距，還有一些方面需要進一步完善。 溫濕度檢測儀的工作原理 2167。 溫濕度檢測儀的硬件電路設計 7167。 主程序模塊設計 11167。 鍵盤掃描和LED顯示模塊程序設計 20167。在這個發(fā)展過程中，以單片機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正逐步進入生產生活的各個方面。論文的第一章介紹了溫濕度檢測儀的主要性能指標及其工作原理，主要介紹了溫濕度檢測儀的硬件設計總體方案和溫濕度檢測儀的應用軟件系統(tǒng)的總體設計方案；第二章主要介紹了溫濕度檢測儀的硬件電路設計，重點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單片機的濕度檢測儀的軟件設計，軟件設計部分采用模塊化設計，重點介紹了濕度檢測模塊程序設計中鍵盤掃描、LED顯示以及對濕度的頻率的線性化處理和溫度補償。在此設計過程中，本設計綜合分析了不同用戶在不同場合的不同需求，經研究之后，采用了以含有A/D轉換器的STC12C5410AD單片機為核心控制器件，以高靈敏度溫度傳感器和濕度傳感器為數據獲取元件的方案。 性能指標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程序的STC12C5410AD單片機定時采集溫度測量電路電壓信號和相對濕度測量電路輸出的頻率信號，并對濕度的頻率進行線性化處理和溫度補償，從而獲得溫度和相對濕度數據，分別將這些數據存儲于數據存儲器中， 然后送LED顯示屏顯示。電阻的電壓輸入到STC12C5410AD單片機中，經ADC轉換為數字量，有應用軟件處理得到環(huán)境溫度。167。鍵盤、顯示模塊完成檢測儀的檢測數據的顯示功能，反映出要檢測的的數據。 溫濕度檢測儀STC12C5410AD單片機電路的設計該檢測儀的設計是以STC12C5410AD單片機為核心部件，STC12C5410AD單片機是與MCS51單片機完全兼容的高速單片機，它包含了高性能的8路10位或8位ADC、80C51MCU內核、10KB EEPROM程序存儲器、512B EEPROM數據存儲器、等片內資源，同時還具有PWM波形輸出的功能，它可以說是傳統(tǒng)51單片機的升級版，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計的電路設計。工作電壓： – （5V 單片機）、具有通用I/O 口（27/23 個），復位后為： 準雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口） 分別可設置成四種模式：準雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強上拉，僅為輸入/ 高阻，開漏，同時每個I/O 口驅動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不得超過55mA；STC12C5410AD 單片機I S P （在系統(tǒng)可編程）/ I A P （在應用可編程），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，數秒即可完成一片；時鐘源：外部高精度晶體/ 時鐘，內部R/C 振蕩器，用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時鐘，常溫下內部R/C 振蕩器頻率為： ～ ，精度要求不高時，可選擇使用內部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，應認為是4MHz ～ 8MHz。圖21 STC12C5410AD單片機的引腳排列和基本外圍電路圖STC12C5410AD單片機的復位電路采用的開關復位電路，開關S9未按下是上電復位電路，上電復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（導通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同?；赟TC12C5410AD單片機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的參數可以看出，它完全適合本設計的需要，同時AD590性能穩(wěn)定，即便經過很長一段時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，從而導致振蕩器的振蕩頻率變化。綜合以上優(yōu)點本設計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致了調試困難，需進一步研究解決。2口通過電阻、三極管與數碼管的共陽極連接。用LED 顯示器顯示十六進制數和空白及小數點的顯示段碼。LED顯示電路圖如圖212所示。 主程序模塊設計主程序是控制和管理的核心，主要完成在系統(tǒng)上電后進行定時和中斷圖31 主程序流程圖處理操作的初始化。初始化對單片機的工作非常重要，因為單片機經過復位以后一些狀態(tài)字，寄存器的初值可能是隨機分配的值也可能是全置0或置1，程序在運行過程中，程序狀態(tài)字起著重要的作用，為了不影響程序的正常運行初始化是十分必要的。t式中I為AD590輸出電流信號，單位為1uA電流。R它們均作為常量存儲在單片機的片內數據EEPROM中。儀表的應用軟件根據KT=（T1T2）/（V1V2）和V0=VT1T1/KT計算出KT和V0 的值，并存儲在單片機的EEPROM數據存儲器中，既完成該儀表的溫度測量精度的校正。由于本單片機可以提供8位和10位兩種AD轉化，但是在本設計中為求檢測結果的精確性本設計選用了10位AD轉換器，其轉化精度要比8位高出數倍，同時又采用穩(wěn)定的5V電源為單片機供電，進一步確保了檢測的準確性。結果 ADC_DATA[7:0] = 256 x Vin / Vcc。需作為A/D 使用的口需先將其設置為高阻輸入或開漏模式。當AD轉換器將采樣的電壓值轉變?yōu)閿底种岛?，單片機將這個數字值進行簡單的處理就可以得到要檢測的溫度值，本設計將溫度對電壓的變化大體堪為近似的線性關系，把采集到的數字量是將5V的電壓分成1024個等分，則每變化一個溫度就可以對應一個數字電壓量的變化，就可以通過這個數字量直接對應出環(huán)境溫度。 濕度檢測模塊程序設計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構成的振蕩電路組成。要準確地測量濕度，必須對振蕩頻率作溫度補償。 實驗得出相對濕度（RH）與濕度傳感電路輸出的振蕩頻率（f）在環(huán)境溫度為25℃時的關系曲線，如圖34所示：圖34 在25℃時相對濕度RH與振蕩率f的關系曲線表31給出了該關系曲線上的10個點的數據。如果本設計將檢測到頻率直接送給顯示器顯示的話，得到的結果將與環(huán)境中的實際濕度值存在很大差別，無法達到性能指標中所要求的測量精度和分辨力。同時，相對濕度受環(huán)境溫度的影響比較大。對于定時計數是將單片機的定時器一個設為定時狀態(tài)來確定要計數的時間，把另外一個定時器設為計數狀態(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)，這樣就可以個對這個端口輸入的波形頻率進行技術，定時器可以通過設定時間來確定度波形個數的時長，本設計中要用波形的頻率，所以最好是讀一秒中波形的個數，但單片機的計數器最多是十六位的，達不到計數一秒的要求，這時就得把若干個定時疊加起來，就是每定時中斷若干次采讀一個波形頻率，試驗證明能夠實行本設計的要求，單片機計數的波形的周期必須大于單片機工作的機械周期，通過查閱資料知道，設計中用的傳感器的波形周期遠大于單片機的機械周期，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，根據溫度補償系數計算出應該補償的頻率，補償后的頻率值為f =fo+(25T)圖35 濕度檢測模塊程序流程圖在線性化處理之前，需要在單片機的數據存儲器里存儲一個頻率表，即由fn組成的數據表格。程序首先從存儲器中讀取溫度補償過的頻率f,把它賦給一個事先定義好的變量。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。在設計之初，本設計想跳過與f0的比較，這樣程序也簡單一點?？衫孟率接嬎愠霏h(huán)境的相對濕度：RH=RHn1+△RH然后把結果存到單片機的存儲單元中，以供數據顯示程序處理。本設計的鍵盤就在此基礎上設計的，同時也為了節(jié)約單片機的硬件資源，具體流程如下：該檢測儀采用18矩陣式鍵盤，關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自動掃描方式，該方式是利用單片機運行程序初始化后自動掃描鍵盤，如果沒有鍵按下則繼續(xù)掃描，若有鍵按下即可出對應的鍵值，再由鍵值跳轉到相應的子程序，從而實現鍵盤掃描，鍵盤掃描子程序流程圖如圖37所示。又因為該芯片是8位并行輸出串行移位寄存器，所以這個送數過程要連續(xù)重復8次才能夠實現一個單元的數據完全送出。當然鍵盤掃描時還要通過延時消去鍵盤抖動，延時定時器的延遲時間等于初值乘上時間判斷間隔時間，通過確定延時定時器的延遲時間達到去除鍵盤抖動的對正常的影響，一般延時時間在30ms～50ms之間,在實驗中確定具體的延遲時間。通過以上兩種方法的比較，本設計選用靜態(tài)顯示的方式，同時選用8位串進并出移位寄存器74HC164來輔助顯示，其功能用法在鍵盤掃描過程中也詳細介紹過了，這里就不在重述。本設計沒有BCD碼譯碼器，必須通過軟件查表把要顯示的數據轉變成BCD碼，對于有小數點和無小數點的，本設計就得寫兩個不同的表用來查詢。結　論該檢測儀適用于需要對溫濕度實時檢測的多種場合。在這次設計中本設計也遇到不少問題，也正是對這些問題的逐步解決該檢測儀順利設計完成。由于這次設計的時間較短，該檢測儀的主要功能已經實現，要達到實用，還需繼續(xù)進一步進行研究設計。有多年單片機應用開發(fā)經驗的孫剛老師給本設計進行了深入而系統(tǒng)的指導。在這次設計中也得到了周圍同學的大力支持和熱心幫助，他們對本檢測儀的設計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