【正文】 再次歸納整理先前查閱過的資料，針對(duì)不同模塊的設(shè)計(jì)方案，確定本課題的設(shè)計(jì)方案。 顯示：用 74HC573 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的溫濕度。 濕度監(jiān)控： 設(shè)計(jì)一個(gè)震蕩正弦波發(fā)生電路使?jié)衩綦娮韫ぷ?，將濕敏電阻輸出正弦信?hào)通過整流電路整流后送入放大電路進(jìn)行放大處理。 本設(shè)計(jì) 力 求 從日常應(yīng)用和工業(yè)控制角度溫濕度和人體紅外實(shí)時(shí)采集檢測(cè)，使其能黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 夠在一定精度范圍內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量當(dāng)前環(huán)境的溫濕度和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)，且具有測(cè)量結(jié)果 準(zhǔn)確、精度高、體積小功耗低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，力求最大程度的減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作以及生產(chǎn)效率。 1. 技術(shù)要求 本設(shè)計(jì)中溫度傳感器 AD590 模擬信號(hào)采集精度為 MV，當(dāng)溫度在 025 度內(nèi)變化時(shí)電壓在 S 技術(shù)參數(shù)見表 。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是 STC 單片機(jī)溫濕度測(cè)量與控制以及紅外開關(guān)控制系統(tǒng) ，通過數(shù)碼管顯示所測(cè)量的溫濕度，通過紅外傳感器采集的紅外信號(hào)用單片機(jī)檢測(cè)高低電平進(jìn)而控制傳感器。下位機(jī)部分主要是開發(fā)單片機(jī)軟硬件檢測(cè)系統(tǒng) ,通過檢測(cè)溫度和濕度以及人體紅外，同時(shí)將采集的溫濕度信號(hào)通過單片機(jī)處理用數(shù)碼管直觀的顯示 。 研究溫濕度環(huán)境控制以及人體紅外檢測(cè)控制系統(tǒng) ,特別網(wǎng)絡(luò)化基于自動(dòng)控制技術(shù)的現(xiàn)代工業(yè)的管理模式 ,是很有必要和發(fā)展?jié)摿Φ摹? 使用 89C51 型單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度控制系統(tǒng)和紅外開關(guān)電路，可以及時(shí)、精確的反映室內(nèi)的溫度以及濕度的變化和實(shí)現(xiàn) 紅外 自動(dòng)開關(guān)。 為了充分的利用溫濕度的條件和紅外信號(hào)的檢測(cè)，就必需有一套科學(xué)的，先進(jìn)的管理方法，用以在不同工控場(chǎng)所和公共服務(wù)場(chǎng)所所需的溫度、濕度及人體紅外等進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。 control。 傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)量方法是用濕度表、毛發(fā)濕度表、雙金屬式測(cè)量計(jì)和濕度試紙等測(cè)試器材，通過人工進(jìn)行檢測(cè)，傳統(tǒng)的開關(guān)電路都是人工撥動(dòng)開關(guān)實(shí)現(xiàn)的，這種人工方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低，且測(cè)試的溫度及濕度誤差 大，隨機(jī)性大。 本科學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 基于 STC89C52 的傳感器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二 ○一一 年六月 The Graduation Design for Bachelor39。 闡述了 硬件結(jié)構(gòu)原理， 并分析了相應(yīng)的軟件 設(shè)計(jì)及其要點(diǎn)，包括軟件設(shè)計(jì)流程及其程序?qū)崿F(xiàn)。 sensor。 改革開放以來，人們對(duì)生活質(zhì)量要求顯著提高，在快節(jié)奏的生活環(huán)境和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的溫濕度采集和紅外信號(hào)處理以不能滿足在工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，而基于單片機(jī)的溫濕度控制系統(tǒng)和紅外開關(guān)電路的應(yīng)用對(duì)解決這些問題有著非常重大的意義。 STC89C51 單片機(jī)是常用于控制的芯片，在智能儀器儀表、工業(yè)檢測(cè)控制、機(jī)電一體化等方面取得了令人矚目的成果，用其作為溫濕度控制系統(tǒng)和人體紅外開關(guān)電路的實(shí)例也很多。 和發(fā)展趨勢(shì) 社會(huì)的加速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步、優(yōu)質(zhì)、高效的社會(huì)生產(chǎn)和生活需要對(duì)環(huán)境信息采集處理的準(zhǔn)確性和精確性以及控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度都提出了更高的要求。 本文研究就是通過下位黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 單片機(jī)和傳感器及其信號(hào)濾波放大兩部分的共同作用 ,達(dá)到優(yōu)化檢測(cè)環(huán)境溫濕度和紅外信號(hào)的目標(biāo)。上位機(jī)軟件編寫采用貼近硬件的 C 語言結(jié)合KEIL… 編譯仿真工具，整個(gè)系統(tǒng)通過單片機(jī)和計(jì)算機(jī)軟件的編寫設(shè)計(jì)，較好的達(dá)到優(yōu)化檢測(cè)環(huán)境溫濕度和人體紅外信號(hào)的目標(biāo)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，提高了測(cè)量精度和效率。 熱稀釋紅外傳感器工作波長(zhǎng)在 714um,輸出模擬信號(hào)電壓范圍大于 。 鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，查找相應(yīng)開發(fā)軟件的使用。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2章 系統(tǒng)總體分析與 硬件 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)立求從日常應(yīng)用角度設(shè)計(jì)一個(gè)溫濕度實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)和人體熱稀釋紅外開關(guān)系統(tǒng)，使其能夠在一定精度范圍內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量當(dāng)前環(huán)境的溫濕度和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)，且具有測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、精度高、體積小功耗低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，用于產(chǎn)生使?jié)衩綦娮韫ぷ鞯恼也?， 其他是一些附件，比如復(fù)位、晶振電路、MAX232 串口通信電路。 統(tǒng)設(shè)計(jì) 經(jīng)過上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù) ： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 根據(jù)總體功能和性價(jià)比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用 STC 系列的 89C51 為主機(jī)，滿足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲(chǔ)擴(kuò)展。 （ 2） 89C52 作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。模數(shù)的轉(zhuǎn)換共有 2 種方法： 一種是利用 INT0 中斷，當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后， PCF8591 INT0 產(chǎn)生中斷，通知系統(tǒng)轉(zhuǎn)換完畢；另一種使用延時(shí)方法， 開始轉(zhuǎn)換后系統(tǒng)延時(shí) 100微秒等待轉(zhuǎn)換完成 ，本系統(tǒng) 采用延時(shí)轉(zhuǎn)換的方法，其 引腳 圖見圖 。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。 VIN 和 VOUT應(yīng)該被約束在 GND≤（ VIN 或 VOUT） ≤VCC，不用的輸入管腿必須連接總是連接到一個(gè)適合的邏輯電壓電平（也就是 GND或者 VCC），不用的輸出管腿必須 懸空。 濕度傳感器也是該系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，本 設(shè)計(jì) 選擇的是 CHR01 阻抗型高分子濕度傳感器 ，其電性能參數(shù) 見 表 。 熱稀釋人體紅外 傳感器同樣也是該系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，本 設(shè)計(jì) 選擇的是 菲尼爾透鏡式傳感器 RE200B。 該傳感器探測(cè)范圍平視角 138 度，仰視角 125 度， 在傳感器前安裝菲 涅爾透鏡可以增大探測(cè)范圍，增強(qiáng)傳感器工作的穩(wěn) 定性。如果相關(guān)新增功能沒有用到，則不需看相應(yīng)部分。 (3)特殊功能寄存器 SFR（地址 :80HFFH） , 只能直接尋址 ,(data)。 RC系列單片機(jī)在 00H到 FFH單元 (256 字節(jié) ),使用 MOVX DPT指令訪問 ,超 100H黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 的地址空間總是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（含 100H單元）， MOVX Ri只能訪問 00H到 FFH單元 。 另外盡量用 MOVX A, Ri/ MOVX Ri, A 指令訪問此內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM,這樣只能訪問 256 字節(jié)的擴(kuò)展 EXTRAM,但可與很多單片機(jī)兼容。 /* 寫芯片內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM */ sum = 0。 RD+系列 : 如果 address 400H， 則在 EXTRAM 位為 ”0”時(shí)，訪問物理上在內(nèi)部，邏輯 上在外部的此 EXTRAM。 此外復(fù)位電路 5V單片機(jī)，應(yīng)在 以下時(shí)讓其復(fù)位， 3V 單片機(jī)，應(yīng)在 以下時(shí)讓其復(fù)位 。已經(jīng)固化有 ISP引導(dǎo)碼 , 并設(shè)置為上電復(fù)位進(jìn)入 ISP的STC8 9C51RC/RD+ 系列單片機(jī)出廠時(shí)就已完全加密。單片機(jī)最小系統(tǒng)見圖 。大部分 STC89 系列單片機(jī)在銷售給用戶之前已在單片機(jī)內(nèi)部固化有 ISP 系統(tǒng)引導(dǎo)程序，配合 PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進(jìn) 單片機(jī)內(nèi)部，故無須編程器 (速度比通用編程器快 )。 方式一：用戶主應(yīng)用程序和 ISP程序一起燒錄，上電復(fù)位后程序從 ISP區(qū)開始運(yùn)行也可直接調(diào)入 ISP程序至 ISP區(qū)，選擇從 ISP程序區(qū)啟動(dòng)，再燒錄。擦除整個(gè)芯片后，重新允許讀出芯片內(nèi)容的狀態(tài)，是停電再上電后才能生效。該器件具有多路模擬量輸入、片上跟蹤保持、 8位 A/D轉(zhuǎn)換和 8位 D/A轉(zhuǎn)換等功能。 圖 PCF8591功能框圖 器 AD590 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 AD590是 AD公司利用 PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。即使電源在 5～ 15V之間變化，其電流只是在 1 181。 AD590的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 430V； 工作溫度： 55～ +150176。A/K。 4． 濕度傳感器 CHR01 濕敏電阻是最常見，價(jià)格也最低的一種濕度傳感器，但其線性度差，必須采取補(bǔ)償措施。2%RH，分辨力可達(dá) %RH。該傳感器放在不同的防范區(qū)域，一旦有人闖人黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 防范區(qū)域，傳感器輸出感應(yīng)到的信號(hào)，送人下一級(jí)電路。典型值 4V；噪聲輸出電壓最大 250mv，典型值 90mv，頻率響應(yīng) ～3Hz。在傳感器前安裝 菲涅爾透鏡可以增大探測(cè)范圍，增強(qiáng)傳感器工作的穩(wěn)定性。 在強(qiáng)烈震動(dòng)的環(huán)境中。 RE200B的核心光學(xué)器件～ 菲尼爾透鏡： 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊 光學(xué)原理．在探測(cè) 器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的 “盲區(qū) ”和 “高靈敏區(qū) ”以提高它的探測(cè)接收靈敏度。容易受射頻輻射的干擾。 熱釋電紅外線傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 其中運(yùn)算放大電路都經(jīng)過精確的計(jì)算后選取了對(duì)應(yīng)大小的電阻 ， LM741為 177。150℃ 之 間的溫度測(cè)量。 在將 AD590定選為本模塊選定的核心器件前對(duì)它的功能特性進(jìn)行了驗(yàn)證 ，它只需要一種電源（ ～ 24V）即可實(shí)現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻，即可實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。 A D 5 905vR= 200 Ωmv 圖 AD590實(shí)驗(yàn)電路圖 為了測(cè)量不同溫度下的 AD590的特性，必須將 AD590用鋁外殼保護(hù)且引線用絕緣材料封閉，置于恒溫水浴中。本實(shí)驗(yàn)采用了 。它是廣泛用于測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度等控制場(chǎng)合。在 55℃ ～ +150℃ 范圍內(nèi)，非線性誤差為 177。線性度的的好壞跟感濕體材料的性質(zhì)有關(guān)。規(guī)定直線的一致程度，用非線性誤差來表征，即用特性曲線與其規(guī)定直線之間最大偏差與傳感器滿量程輸出之比的百分?jǐn)?shù)來表示。 本模塊設(shè)計(jì)原理圖見圖 。 0～ 60℃ 溫度范圍內(nèi)濕敏電阻 CHR01阻抗特性見表 。12V雙電源供電的 LM741， 其輸出端經(jīng)過 47K的電阻并聯(lián)的濾波電路進(jìn)行初級(jí)濾波，用以濾除無用的干擾信號(hào)。f 的極性電容再次濾波 。本模塊設(shè)計(jì)原理圖見圖 。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和核心元件的選取過程進(jìn)行了闡述。 Proteus簡(jiǎn)介 Proteus軟件是來自英國(guó) Labcenter electronics公司的 EDA工具軟件， Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA工具一樣的原理布圖、 PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。 C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近 CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文件構(gòu)成 “組 ”， 開發(fā)工黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 具選項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)文件。 編輯器和調(diào)試器 (1)源代碼編輯器 uVision2編輯器包含了所有用 戶熟悉的特性。用戶啟動(dòng) V2調(diào)試器之后，斷點(diǎn)即被激活。 (3)調(diào)試函數(shù)語言 A、 內(nèi)部函數(shù)：如 printf、 memset、 rand及其它功能的函數(shù)。語言上的擴(kuò)展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。用關(guān)鍵字－ at－還能把變量放入固定的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模式（大，中，?。Q定了變量的存儲(chǔ)類型。 可再入功能是用關(guān)鍵字來定義的。由于地址的存儲(chǔ)只需 1－ 2字節(jié)，因此，指針存取非常迅速。系統(tǒng)每次轉(zhuǎn)換前 PCF8951 的AIN0～ AIN3 送個(gè)任意數(shù)，表示開始轉(zhuǎn)換，結(jié)果是一個(gè)數(shù)字量，將其轉(zhuǎn)化為 BCD 碼。 此外紅外模塊的高低電平送入單片機(jī)后通過程序控制檢測(cè) IO 口得高低電平輸入從而對(duì)應(yīng)的控制繼電器開關(guān)電路。并通過線性變換進(jìn)行計(jì)算并顯示通過計(jì)算轉(zhuǎn)換的結(jié)果。在與溫度與濕度的關(guān)系進(jìn)行查表可以得到相應(yīng)的濕度 值，并且顯示相對(duì)溫濕度。講述了程序模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)所在，并且分模塊敘述了實(shí)際程序開發(fā)的關(guān)鍵所在和程序的主體設(shè)計(jì)思路。其步驟 和解決方法 如下： 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)需要的各個(gè)組連 接好 ，用穩(wěn)定的開關(guān)電源供電保證 硬件的工作穩(wěn)定性 ?，F(xiàn)象正確，說明 芯片和數(shù)碼管都能正常工作 顯示電路也就能正常工作 。 調(diào)試 過程中 遇到了很多問題， 其中 在調(diào)試串口通信電路時(shí)在 PC 機(jī)上多次嘗試與MCU 握手連接都顯示 “連接失敗，請(qǐng)給 MCU 上電 ”，在顯示連接失敗 的同時(shí)串口通信芯片 MAX232 還伴隨著發(fā)熱，在檢查線路焊接沒有錯(cuò)誤后又反復(fù)檢查了焊點(diǎn)的松動(dòng)情況也并未發(fā)現(xiàn)異常。 采樣轉(zhuǎn)換模塊是一個(gè)比較重要的模塊，在調(diào)試的階段遇到的問題較多 ，如果這一部分通 不過的話，那么程序就無法執(zhí)行下去， 當(dāng)濕度模塊焊接完成后首先要調(diào)試的就是正弦波發(fā)生電路，因?yàn)闆]有足夠頻率的正弦波輸入，濕敏電阻是不能工作的 。 除了以上所提到的模塊之外，還有 繼電器模塊也很重要，也都需要認(rèn)真的