【正文】 本論文從課題的選擇到論文的最終完成的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。本文設(shè)計(jì)的溫、濕度智能測(cè)控系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)為測(cè)控核心，以數(shù)字式溫度傳感器DHT11為溫、濕度數(shù)據(jù)采集器件，通過(guò)PC機(jī)作為人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與測(cè)控指令參數(shù)的設(shè)置。上位機(jī)的命令發(fā)送采用間隔10ms反復(fù)發(fā)送的方式，直到單片機(jī)將接收到的命令返回為止。一般數(shù)據(jù)位由七個(gè)或八位二進(jìn)制組成。用同樣的方法檢查第二列上有無(wú)鍵閉合，依此類推，最后使第四列為低電平，其余列為高電平，檢查第四列有無(wú)鍵閉合。此外，閉合鍵的鍵號(hào)也可以用計(jì)算的方法獲得，計(jì)算公式為：處于低電平的行號(hào)4+低電平的列號(hào)。鍵盤的工作方式一般有編程掃描方式和中斷掃描方式兩種，由于本設(shè)計(jì)中可以利用CPU在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來(lái)響應(yīng)鍵輸入要求，因此可以選用編程掃描方式。 液晶顯示子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)的1602液晶顯示屏。DHT11工作過(guò)程如下：總線空閑狀態(tài)為高電平，單片機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),單片機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。程序設(shè)計(jì)思想：首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要完成對(duì)單片機(jī)各功能部件初始狀態(tài)的配置。系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，在主程序下分成若干彼此獨(dú)立的功能模塊，如溫濕度數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、鍵盤輸入、串口通訊模塊等。OE端的操作不會(huì)影響鎖存器的狀態(tài)。RS232電平由13腳(R1IN)或8腳(R2IN)輸入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后的TTL/CMOS電平由12腳(R1OUT)或9腳(R2OUT)輸出，送至AT89S52單片機(jī)的接收端RXD。電荷泵的主要任務(wù)是將直流5V電源轉(zhuǎn)換為177。RS232C總線是以異步串口的方式工作，異步串行通信具有異步和串行兩個(gè)特點(diǎn)。我們知道，TTL/COMS電平規(guī)定邏輯0電平為0V，邏輯1電平為+5V。因此，PC機(jī)和 AT89S52 單片機(jī)串行通信便可以順利進(jìn)行。在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)上，很多方案都會(huì)用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來(lái)做提示或報(bào)警，比如按鍵按下、開(kāi)始工作、工作結(jié)束或是故障等等。 鍵盤控制電路本系統(tǒng)中鍵盤的作用是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，通過(guò)鍵盤設(shè)置溫度／濕度的上、下限值。DHT11傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。5R/W讀寫控制輸入端，輸入MPU選擇讀/寫模塊操作信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用1602液晶屏，液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，通電后就可以顯示出圖形、文字。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。RST:復(fù)位輸入。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇方案二作為本系統(tǒng)的報(bào)警模塊。ISD1420的地址模式必須要精確計(jì)算錄音時(shí)間與地址單元的換算，才能確定每段語(yǔ)音的起始地址，除非使用ISD公司生產(chǎn)的ISD1425高級(jí)語(yǔ)音編程拷貝機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分段錄音并將地址讀出，否則使用起來(lái)還是很麻煩的。獨(dú)立式鍵盤，即直接用I/O端口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根I/O端口線，且不相互影響；獨(dú)立式按鍵接口靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是每個(gè)按鍵必須占用一根I/O端口線，故在按鍵數(shù)量較少時(shí)才采用這種結(jié)構(gòu)形式。HOS201濕敏傳感器為高濕度開(kāi)關(guān)傳感器，它的工作電壓為交流1V以下，頻率為50HZ～1KHZ，測(cè)量濕度范圍為0～100%RH，工作溫度范圍為0～50℃，阻抗在75%RH（25℃）時(shí)為1MΩ。方案一：采用熱電阻溫度傳感器和HOS201濕敏傳感器。如果檢測(cè)到的溫度與濕度發(fā)生變化時(shí)，數(shù)碼管即會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，起到實(shí)時(shí)顯示功能。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 系統(tǒng)的整體構(gòu)架本系統(tǒng)采用本系統(tǒng)采用美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)[13]作為控制核心，對(duì)溫濕度傳感器采集到的溫濕度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，然后輸出到LCD液晶顯示器顯示其溫、濕度值。濕度傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、氣象以及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，濕度的檢測(cè)和控制越來(lái)越受到人們的重視并進(jìn)行了大量的研制。這類傳感器適合于高溫和高濕領(lǐng)域中使用。例如:美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(NSIT)采用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度傳感器對(duì)納米測(cè)試裝置的工作腔進(jìn)行測(cè)試，℃[7,8]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、集成度高，調(diào)試方便，測(cè)試精度高，具有一定的實(shí)用價(jià)值。本文采用AT89S52單片機(jī)為控制核心，由DHT11溫濕度傳感器及1602字符型液晶模塊構(gòu)成溫濕度采集及實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量對(duì)象的溫濕度精確測(cè)量與自動(dòng)控制。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且測(cè)量準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量控制儀。(1)電解質(zhì)濕度傳感器，如氯化鏗濕度傳感器，靈敏度高，但在高濕環(huán)境中容易產(chǎn)生解，從而影響原的，縮短其用壽命。如鉑電阻溫度計(jì)，雖然測(cè)量范圍寬，精度高但其抗震動(dòng)能力差；熱敏電阻溫度計(jì)靈敏度高、體積小、響應(yīng)速度快但其穩(wěn)定性較差。抗腐蝕，耐低溫和高溫特性等[12]。方案一：采用AT89C51單片機(jī)。單片機(jī)AT89S52數(shù)字溫濕度傳感器矩陣鍵盤TTL232轉(zhuǎn)換電路MAX232上位機(jī)LCD顯示報(bào)警圖21 倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 顯示器的選擇方案一：采用LED數(shù)碼管。相對(duì)而言，液晶顯示器顯示質(zhì)量高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，而且其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作更加方便。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫度系數(shù)小，受到磁場(chǎng)影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，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)。ISD1420為美國(guó)ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路，它由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成，有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 單片機(jī)AT89S52簡(jiǎn)介單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，采用的工藝是Atmel公司的高密度非易失存儲(chǔ)器技術(shù)；片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器；在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案，具有價(jià)格低廉、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。具體接線見(jiàn)溫濕度控制系統(tǒng)整體原理圖（附錄圖一）。 1602液晶物理特性外形尺寸803614（mm）可視范圍（W）（H）顯示容量16字符，2行點(diǎn)尺寸（mm）點(diǎn)間距（mm）表31 1602液晶物理特性 1602液晶管腳功能1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來(lái)的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接簡(jiǎn)單方便，使其成為各類應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。（4）開(kāi)報(bào)警鍵：SE為開(kāi)報(bào)警鍵，當(dāng)溫/濕度值超過(guò)設(shè)定值而報(bào)警時(shí)，則可以按該鍵取消報(bào)警。“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。接口標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)械特性、功能特性和電氣特性等方面的內(nèi)容。數(shù)據(jù)線:數(shù)據(jù)傳送是串行的，可工作在全雙工或半雙工狀態(tài)。MAX232芯片能夠同時(shí)滿足TTL向RS232C和RS232C向TTL電平轉(zhuǎn)換的功能。這樣從單片機(jī)輸出的TTL/CMOS電平，經(jīng)過(guò)MAX232內(nèi)部電路，轉(zhuǎn)換成了RS232所需要的電平，由14腳(7腳)送至RS232。輸入輸出輸出使能鎖存使能DQLHHHLHLLLLX不變HXXZ表34 74HC573功能表注：X=不用關(guān)心 Z=高阻抗當(dāng)LE為高時(shí)，數(shù)據(jù)從Dn輸入到鎖存器，在此條件下，鎖存器進(jìn)入透明模式，也就是說(shuō)，鎖存器的輸出狀態(tài)將會(huì)隨著對(duì)應(yīng)的D輸入每次的變化而改變。為了使單片機(jī)消耗的功率更小，故而采用PNP型晶體管A1015。而蜂鳴報(bào)警只需接上單片機(jī)的I/O口，并對(duì)其接口線進(jìn)行編程即可完成。此外，數(shù)據(jù)通信完成溫、濕度檢測(cè)系統(tǒng)與上位PC機(jī)之間的協(xié)議化通信，以便上位PC機(jī)能夠定時(shí)讀取測(cè)控系統(tǒng)的溫、濕度參數(shù)。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則DHT11沒(méi)有響應(yīng)，請(qǐng)檢查線路是否連接正常。1602液晶顯示流程圖如下圖42所示，液晶顯示子程序見(jiàn)附錄。（3）求按鍵位置。其方法是：先令第一列列線為低電平（0），其余3根列線為高電平，讀行線狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步發(fā)送和接收，收發(fā)雙方必須遵守某種通信協(xié)議，這類通信協(xié)議的一個(gè)特點(diǎn)就是以幀作為數(shù)據(jù)字符的傳送單位。串口發(fā)送和接收子程序功能為：完成下位機(jī)和上位機(jī)的