【正文】 由于沒(méi)有交流電源的輸入，只輸入了比要求電壓高 左右的直流電壓進(jìn)行測(cè)試， 5V穩(wěn)壓電源電路輸出電壓為 ， ? 9V穩(wěn)壓 電源電路輸出電壓分別為＋ ，－ ，符合系統(tǒng)要求電壓，電源部分通過(guò)測(cè)試。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間的短路或者與其他信號(hào)線路短路。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試 作為檢驗(yàn)系統(tǒng)的最后一道工序，系統(tǒng)調(diào)試在整個(gè)設(shè)計(jì)中起到了相當(dāng)重要的作用，也是最后一道難關(guān)，只有通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試才能正式宣告系統(tǒng)的完成，我們可以在系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)許多系統(tǒng)的漏洞，并且及時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充和改進(jìn)。 是一組用于和數(shù)據(jù)源進(jìn)行交互的面向?qū)ο箢悗?kù)。 上位機(jī)中關(guān)于串口通信的方式有主程序及界面 數(shù)據(jù)發(fā)送 數(shù)據(jù)處理 窗口顯示 數(shù)據(jù)接收 圖 47 上位機(jī)功能模塊 開(kāi)始 設(shè)置波特率、啟動(dòng)定時(shí)器 發(fā)送數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)地址指針 +1 結(jié)束 發(fā)送完畢？ 全部發(fā)送完畢？ N N Y Y 圖 46 串行通信程序流程框圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 多種，這種方式不是指數(shù)據(jù)有沒(méi)有緩沖的問(wèn)題，而是操作串口的方式不同，因?yàn)?PC上數(shù)據(jù)發(fā)送基本上都會(huì)被緩沖后再發(fā)送。其自檢程序流程圖如 下圖 圖 42 所示。單片機(jī)應(yīng)用軟件主要實(shí)現(xiàn)定時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)字信號(hào)處理、存儲(chǔ)、顯示、通信處理等功能； PC機(jī)應(yīng)用軟件主要是 進(jìn)一步處理 下位機(jī) 傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，提供友好的監(jiān)測(cè)界面，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存和歷史查詢等。 MAX232由單一的 +5V電源供電，只需配接 5個(gè)高精度 10μF/50V的鉭電容即可完成電平轉(zhuǎn)換。因此 ， PC 機(jī)和單片機(jī)之間就有著大量的數(shù)據(jù)交換 [1112]。當(dāng)單片機(jī)的 PA2 和 PA3 為低電平時(shí)指示燈就被點(diǎn)亮，電阻 R15 的作用是限流，使二極管達(dá)到較佳的亮度且不至被燒壞。設(shè)計(jì)了發(fā)光二極管報(bào)警和蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)空氣濕度超過(guò)單片機(jī)設(shè)定的上限或者下限時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)聲光報(bào)警，警示用戶室內(nèi)環(huán)境濕度超出正常范圍。5%) （ 3）耗電電流： 5mA max.(2mA avg.) （ 4）工作范圍： 10%～ 95%RH （ 6）濕度變送范圍： 0～ 100%RH （ 7）精度（濕度準(zhǔn)確度）： 177。數(shù)字電路的工作過(guò)程，尤其是時(shí)序邏輯電路的工作過(guò)程，離不開(kāi)時(shí)鐘脈沖信號(hào)，即時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，每一步細(xì)微的動(dòng)作都是在一個(gè)共同的時(shí)間基準(zhǔn)信 號(hào)驅(qū)動(dòng)之下完成的。當(dāng) BOD使能后 (BODEN被編程 )，一旦 VCC下降到觸發(fā)電平以下 (VBOT， Figure 19)， BOD復(fù)位立即被激發(fā)。當(dāng)復(fù)位低電平持續(xù)時(shí)間大于最小脈沖寬度時(shí)即觸發(fā)復(fù)位過(guò)程，即使此時(shí)并沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)在運(yùn)行。 ATmega16 的電源電路設(shè)計(jì)如上圖圖 34 所示。 AVCC AVCC 是端口 A 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng) 特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 引腳圖及引腳介紹 ATmega16 的引腳圖見(jiàn)附錄 1。另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是自帶 8 通道 10 位高精度的逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器， A/D 引腳與 PA 口的引腳兩者復(fù)用，可以通過(guò)程序指定來(lái)加以區(qū)別應(yīng)用。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 硬件 是系統(tǒng)的載體與執(zhí)行結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，主要設(shè)計(jì)傳感器信號(hào)放大、采集、處理，顯示處理，聲光報(bào)警，執(zhí)行電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)供電等多個(gè)部分。能用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型的運(yùn)算。指針是 C 語(yǔ)言的一大特色，可以說(shuō) C 語(yǔ)言優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言的一個(gè)重要原因就是因?yàn)樗兄羔槻僮骺梢灾苯舆M(jìn)行靠近硬件的操作，但是 C 的指針操作也給它帶來(lái)了很多不安全的因素。在匯編語(yǔ)言中，用助記符（ Memoni）代替操作碼，用地址符號(hào)（ Symbol）或標(biāo)號(hào)（ Label）代替地址碼。而且各個(gè)軟件平臺(tái)的C++啟動(dòng)代碼和硬件指令不同 ， 編譯后的 C++程序一般是不能跨平臺(tái)的。 目前，大家普遍采用 C++、 VB、 VC、 VC等高語(yǔ)言進(jìn)行上位機(jī)的編程。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)應(yīng)用軟件和 PC 機(jī)應(yīng)用軟件。 LED 顯示器與 LCD 顯示器相比， LED 在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。其主要特點(diǎn)是：低壓應(yīng)用，低驅(qū)動(dòng)電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節(jié)省了大量原材料和使用空間；低功耗，節(jié)省了大量的能源；品種多樣，使用方便靈活、維修、更新、升級(jí)容易等許多特點(diǎn)。 0～ 100%RH 對(duì) 應(yīng) 0～ 3V(A 型 )或 1～ 3V(B 型 )輸出，精度 177。 方案一： 采用 BQ8CHR 系列濕度傳感器 BQ8CHR 系列濕度傳感器 采用功能高分子膜涂敷在帶有導(dǎo)電電極陶瓷襯底上，形成阻抗隨相對(duì)濕度變化成對(duì)數(shù)變化的敏感部件，導(dǎo)電機(jī)理為水分子的存在影響高分子膜內(nèi)部導(dǎo)電離子的遷移率。 方案三： 采用 AVR 單片機(jī)作為微控器 [3] AVR 單片機(jī)采用的 RISC 優(yōu)先選取使用頻率最高的簡(jiǎn)單指令，避免復(fù)雜指令：并固定指令寬度，減少指令格式和尋址方式的種類，從而縮短指令周期，提高運(yùn)行速度。 系統(tǒng)由濕度傳感器將濕度轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，此 mV 級(jí)電信號(hào)經(jīng)低通濾波器濾掉干擾信號(hào)，然后由放大器將信號(hào)放大為 0～ 5V 后，送 A/D 轉(zhuǎn)換器，變換成數(shù)字量送 MCU[2]。 （ 2）數(shù)據(jù)采集的算法設(shè)計(jì)：將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波轉(zhuǎn)化為數(shù)字量傳入 單片機(jī) ，濕度數(shù)據(jù)是由傳感器測(cè)得現(xiàn)場(chǎng)濕度信號(hào)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換直流信號(hào)，送到 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再送入 單片機(jī) 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)比較做出控制量的選擇。 AVR 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域， AVR 單片機(jī)的應(yīng)用如此廣泛而又潛力，因而也不用質(zhì)疑其生命力 [1]。此外相對(duì)濕度是衡量建筑室內(nèi)熱環(huán)境的一個(gè)重要指標(biāo)，建筑物理把在人體的主觀熱感覺(jué)處于中性時(shí)，風(fēng)速不大于 ，相對(duì)濕度為 50％定為最舒適的熱環(huán)境，這也是室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)的一個(gè)基準(zhǔn)。過(guò)熱而不通風(fēng)的房間里的相對(duì)濕度一般比較低，這可能對(duì)皮膚不良和對(duì)粘膜有刺激作用。 空氣濕度在許多方面有重要的用途，在大氣學(xué)、氣象學(xué)和氣候?qū)W中它主要是理論中的一個(gè)重要值，而在實(shí)際生產(chǎn)生活中應(yīng)用也極為廣泛。 35 參考文獻(xiàn) 31 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試及結(jié)果 26 數(shù)據(jù)處理與聲光報(bào)警程序設(shè)計(jì) 25 濕度采集程序設(shè)計(jì) 21 RS232 的通信部分設(shè)計(jì) 13 引腳圖及引腳介紹 4 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì)方案 II 第 1 章 緒論 該系統(tǒng)以 AVR 單片機(jī)ATmega16 為硬件核心，通過(guò)實(shí)時(shí)采集 和 數(shù)據(jù)處理能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè) 環(huán)境 濕度， 采用 LED 數(shù)碼管作為輔助 顯示 模塊， 顯示 當(dāng)前 環(huán)境 濕度 ，當(dāng)被測(cè) 環(huán)境 濕度 超過(guò)預(yù) 設(shè) 定數(shù)值時(shí)，將產(chǎn)生聲光報(bào)警 ， 并且 用 PC 機(jī) 作 為上位機(jī) 為 系統(tǒng) 提供一個(gè)可視 的操作 界面 ，實(shí)現(xiàn) 串口通信 ， 數(shù)據(jù) 庫(kù) 保存、查詢、備份 等 功能 。 文中重點(diǎn)講述系統(tǒng)的 軟 硬件結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，著重闡述了信號(hào)采集處理、單片機(jī)及擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。 4 濕度傳感器的選擇 12 電子濕度計(jì)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 14 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電路設(shè)計(jì) 25 濕度數(shù)據(jù)采集程序流程圖下圖如圖 43 所示： 31 硬 件靜態(tài)測(cè)試 34 致謝 36 附錄 1 ATmega16 的引腳圖 下雨的時(shí)候，空氣濕度是非常大的在氣象學(xué)和水文學(xué)中濕度是決定蒸發(fā)和蒸騰的重要數(shù)據(jù)。濕度過(guò)高影響人調(diào)節(jié)體溫的排汗功能，人會(huì)感到悶熱。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 因此，實(shí)時(shí)、及時(shí)、準(zhǔn)確地測(cè)量 環(huán)境 濕度在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義。 本課題需要完成一個(gè)完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，涉及到電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用與控制技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，是一個(gè)硬軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)性題目。 （ 3）數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)：系統(tǒng)使用 LED 顯示，并擴(kuò)展報(bào)警功能，在要求的濕度達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)警電路開(kāi)始工作。 MCU 接收到信號(hào)后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)空氣濕 度達(dá)到設(shè)定邊緣值，將輸出數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警（若組建網(wǎng)絡(luò)后將向上位 PC 機(jī)輸出所處位置及報(bào)警值）以讓監(jiān)控人員及時(shí)進(jìn)行處理。AVR 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是分離的，并且可對(duì)具有相同地址的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行獨(dú)立的尋址。其具有 穩(wěn)定、低漂移、高精度、快速響應(yīng)特性、高可靠，耐水性好等特點(diǎn)，具有很好的適應(yīng)性。5%RH，有效測(cè)量范圍 25～ 95%RH。顯示范圍覆蓋了從 1 英寸至 40 英寸范圍內(nèi)的所有顯示器的應(yīng)用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質(zhì)量從最簡(jiǎn)單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對(duì)比度，高西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 響應(yīng)速度的各種規(guī)格 型號(hào)的視頻顯示器；顯示方式有直視型，投影型，透視式，也有反射式。 LED 與 LCD 的功耗比大約為 10:1，而且更高的刷新速率使得 LED在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá) 160176。單片機(jī)應(yīng)用軟件主要實(shí)現(xiàn)定時(shí)數(shù)據(jù)采集、 數(shù)字信號(hào)處理、存儲(chǔ)、顯示、通信處理等功能； PC 機(jī)應(yīng)用軟件主要是對(duì)進(jìn)一步處理總站多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，提供友好的監(jiān)測(cè)界面 ，實(shí)現(xiàn)串口通信，數(shù)據(jù)庫(kù)保存、查詢等功能 。 方案一： 采用 VB 作為編程語(yǔ)言 用 VB 開(kāi)發(fā)串行通信程序有兩種法，一種是利用 Windows 的 API 函數(shù)；另一種開(kāi)始 初始化 對(duì)濕度進(jìn)行采樣 有外部中斷 INT？ A/D 初始化 送 LED 顯示 與濕度報(bào)警參數(shù)對(duì)比 超出？ 聲光報(bào)警 結(jié)束 調(diào)用中斷程序 圖 21 系統(tǒng)主程序 流程圖 發(fā)送至上位機(jī) Y N N Y 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 是采用 VB 的通信控件 MSComm。 方案三： 采用 VC作為編程語(yǔ)言 VC的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、功能強(qiáng) 大、類型安全，而且是面向?qū)ο蟮?。這樣用符號(hào)代替機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制碼，就把機(jī)器語(yǔ)言變成了匯編語(yǔ)言。 但是對(duì)于本次設(shè)計(jì)來(lái)還說(shuō)， C 語(yǔ)言具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便 C 語(yǔ)言一共只有 32 個(gè) 關(guān)鍵字 ， 9 種控制語(yǔ)句，程序書(shū)寫自由，主要用小寫字母表示。 （ 4） C 是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言 結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化，即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。本章分為 6 節(jié)介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。另外，它還擁有很寬的工作電壓范圍，可以在 ～ 6V 之間正常運(yùn)行，具備很強(qiáng)的適應(yīng)性。 VCC 電源正 GND 電源地 端口 A(PA7～ PA0) 端口 A 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí) 鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。不使用 ADC 時(shí)，該引腳應(yīng)直接與 VCC 連接。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ATmega16有 5個(gè)復(fù)位源 [8]： （ 1） 上電復(fù)位 電源電壓低于上電復(fù)位門限 VPOT時(shí)， MCU復(fù)位。當(dāng)外加信號(hào)達(dá)到復(fù)位門限電壓 VRST（上升沿）時(shí)， tTOUT延時(shí)周期開(kāi)始。當(dāng) VCC上升到觸發(fā)電平以上時(shí) (VBOT+， Figure19)，延時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，一旦超過(guò)溢出時(shí)間 tTOUT，MCU即恢復(fù)工作。作為時(shí)基發(fā)生器的時(shí)鐘振蕩電路，為整個(gè)單片機(jī)芯片內(nèi)部各個(gè)部分電路的工作提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，也在為單片機(jī)與其他外接芯片之間的通信以及與其他數(shù)字系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間通信，提供可靠的同步時(shí)鐘信號(hào)。5%RH