【正文】 錄第1章 概 述 1 課題研究背景 1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1 系統(tǒng)基本方案 1 2 5第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 數(shù)字溫濕度檢控器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 檢測(cè)模塊的硬件設(shè)計(jì) 6 時(shí)鐘模塊的硬件設(shè)計(jì) 14 鍵盤輸入模塊的硬件設(shè)計(jì) 17 顯示模塊的硬件設(shè)計(jì) 18 報(bào)警輸出執(zhí)行模塊的硬件設(shè)計(jì) 25第3章 溫濕度檢控器設(shè)計(jì)的調(diào)試 27 27 軟件檢測(cè)調(diào)試 27 液晶LCD12864顯示器檢測(cè)調(diào)試 27 時(shí)鐘芯片DS1302檢測(cè)調(diào)試 27 溫度傳感器DS18B20檢測(cè)調(diào)試 28 溫濕度傳感器DHT11檢測(cè)調(diào)試 28 按鍵部分檢測(cè)調(diào)試 28 報(bào)警測(cè)試檢測(cè)調(diào)試 28 調(diào)試結(jié)果 28總 結(jié) 30致 謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄1:系統(tǒng)硬件原理圖 33附錄2:元件清單 35第1章 概 述 課題研究背景隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，人類社會(huì)取得了長足的進(jìn)步，在居家生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境中的溫度和濕度進(jìn)行測(cè)量和控制，尤其是對(duì)一些倉庫，對(duì)溫濕度的檢測(cè)與控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題，單片機(jī)具有處理能強(qiáng)、運(yùn)行速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在溫濕度測(cè)量與控制方面，控制簡(jiǎn)單方便，測(cè)量范圍廣，精度較高，組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感器技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性，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，溫度信號(hào)由“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器DS18B20進(jìn)行檢測(cè)，DS18B20的測(cè)溫范圍是55℃～+125℃，可以程序設(shè)定9～12位的分辨率。并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接，每個(gè)DHT11傳感器都在精確的濕度較驗(yàn)箱中進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。本文設(shè)計(jì)了一種基于STC89C52單片機(jī)的溫濕度測(cè)量和控制裝置，能對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行測(cè)量，并能根據(jù)溫濕度給定值給出上下限，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度的目的。對(duì)控制器的選擇有以下三種方案：控制器模塊鍵盤輸入模塊檢測(cè)模塊報(bào)警輸出執(zhí)行模塊顯示模塊時(shí)鐘模塊圖11 系統(tǒng)基本模塊方框圖方案一：采用FPGA作為系統(tǒng)控制器。方案三：采用宏晶公司的STC89C52作為系統(tǒng)控制器。光電耦合器：是用LED或激光二極管作觸發(fā)器件,以可控硅或晶體管作為開關(guān)器件,所以光電耦合屬于無觸點(diǎn)開關(guān)器件,具有使用壽命長,速度快,噪音低,體積小,觸發(fā)電壓低,電壓低等缺點(diǎn),多用于控制小電流,低電壓的場(chǎng)合。由鉑電阻阻值的變化經(jīng)小信號(hào)變送器XTR101將鉑電阻隨溫度變化的轉(zhuǎn)換為4～20mA線形變化電路，再將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，送到A/。DS18B20為數(shù)字式溫度傳感器，無需其他外加電路，直接輸出數(shù)字量。并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。方案二：采用多位LED七段數(shù)碼管分別顯示溫度，溫度的十位、個(gè)位和小數(shù)位。DS18B20器件經(jīng)軟件設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量。鍵盤輸入模塊：主要通過7個(gè)按鍵來完成對(duì)環(huán)境總體溫濕度控制設(shè)置。在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色,DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。2℃。（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。DS18B20的外形實(shí)物如圖21所示。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。傳感器上電后，要等待1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令?？偩€為低電平,說明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后,再把總線拉高80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始,則DHT11沒有響應(yīng),，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。其與單片機(jī)的連接是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，其性能完全滿足設(shè)計(jì)要求。采用三線接口與CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。當(dāng) 大于Vcc1+ 時(shí)，Vcc2 給DS1302 供電。若所有列線均為高電平，則說明按鍵中無鍵按下，立即返回；若要有一I/O的電平為低，則表明鍵盤中有鍵被控下。 圖210 LCD 8位并行連接時(shí)序圖2）圖211為串行連接時(shí)序圖。繪圖顯示的緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)分布請(qǐng)參考“顯示坐標(biāo)”游標(biāo)/閃爍控制，ST7920A提供硬件游標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器（address counter）的值來指定DDRAM中的游標(biāo)或閃爍位置。l 最好是用光耦。第3章 溫濕度檢控器設(shè)計(jì)的調(diào)試我們對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)行測(cè)試包括硬件檢測(cè)調(diào)試和軟件檢測(cè)調(diào)試。 溫度傳感器DS18B20檢測(cè)調(diào)試通過對(duì)硬件檢測(cè)后我們?cè)谕ㄟ^軟件來對(duì)器件DS18B20來測(cè)試其是否能夠正常工作，我們把寫好的程序HEX文件燒寫到單片機(jī)后，通過LCD12864顯示后，發(fā)現(xiàn)其能夠正常工作，顯示正常溫度。 調(diào)試結(jié)果通過多次對(duì)各個(gè)部分連接一起測(cè)試調(diào)試，最終結(jié)果均能正常工作,整個(gè)硬件電路連接良好,可以正常使用，其最終調(diào)試結(jié)果如圖31所示圖31 最終測(cè)試結(jié)果總 結(jié)通過本實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)使我對(duì)大學(xué)所學(xué)的很多專業(yè)課有了一次融合的機(jī)會(huì)，真正認(rèn)識(shí)到它們的實(shí)用性，但是在設(shè)計(jì)制作的時(shí)候還是遇到很多問題，有些是自己以前從來都沒遇到的，有些則是自己不細(xì)心造成的，但是不管怎么樣，還是在老師和同學(xué)的幫助下，克服了一個(gè)個(gè)困難，感覺自己進(jìn)步了。首先感謝我的父母給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，讓我人生更加壯麗。參考文獻(xiàn)[1]番新民. 王燕芳, 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù), 北京：電子工業(yè)出版社,2003:337354。[9]邊春元,單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序,人民郵電出版社,2005:133158。[11]張毅坤, 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用, 西安電子科技大學(xué)出版社,1998:145169。[3]李朝清,單片機(jī)原理及接口技術(shù),北京：航空航天大學(xué)出版社,2005:229244。而給每個(gè)人本科階段求學(xué)生涯畫上句號(hào)的都是每個(gè)人的畢業(yè)設(shè)計(jì)老師，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，要特別感謝我的導(dǎo)師孟建華老師。例如：在芯片的布局上應(yīng)考慮線路的簡(jiǎn)潔和系統(tǒng)的干擾問題，要全盤考慮。 按鍵部分檢測(cè)調(diào)試通過斷點(diǎn)可以檢查程序在斷點(diǎn)前后的鍵值變化，這樣可知鍵盤工作是否正常。第二步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件調(diào)試，按照電路原理圖，應(yīng)用萬用表的短路報(bào)警檢查焊接是否可靠，各個(gè)元件是否焊好，這一步是主要的。一般驅(qū)動(dòng)方法： 單片機(jī)I/O口端串一電阻(1K)至三極管(9013,三極管發(fā)射極接地,集電極接5V繼電器線圈的一端,（1N4007),負(fù)極接5V,正極接三極管集電極。圖212　LCD1864與單片機(jī)連接圖其中用單片機(jī)P0口來作為液晶的數(shù)據(jù)總線，用0到10K的電位器來調(diào)節(jié)液晶的亮度，并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)。具體指令介紹：1） 清除顯示CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLLH功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”2） 位址歸位CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLHX功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM3） 位址歸位CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLHI/DS功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM4）顯示狀態(tài) 開/關(guān)CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLHDC B 功能： D=1；整體顯示ON C=1；游標(biāo)ON B=1；游標(biāo)位置ON5）游標(biāo)或顯示移位控制CODE：RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB