【正文】 式，由于 AVR單片機本身內部帶有復位電路的優(yōu)勢，只需要接一個 10K上拉電阻就可以完成復位電路的設計。 LED數碼管的顯示電路設計電路圖如 下圖圖 311所示： 單片 機 I/O口輸出引腳 4～ 7是 PA4～ PA7， 為 復用端口 ， 在很大程度上節(jié)約了 I/ O資源，簡化了硬件的設計，使系統(tǒng)具有較高的集成度。在這些應用中 ，單片機只是直接面向被控對象底層。 單片機與 RS232總線通訊接口電路，如 下圖 圖 313所示。 本設計中， 上位機程序即 PC 端程序采用 VC制作，人機界面友好，界面簡潔 ，功能完善 ， 系統(tǒng)功能模塊圖見 下圖 圖 47： 在單片機系統(tǒng)中，比較常用的方法是直接調用串口發(fā)送單個字節(jié)數據的函數。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 30 提供與 數據源進行交互的相關的公共方法，但是對于不同的數據源采用一組不同的類庫。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查 VCC 與 GND 之間的電位，若在 5V－ 之間屬正常 [20]。 （ 2）排除元器件失效 ： 造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已經壞了；另一個是因為安裝錯誤，造成器件燒壞。 允許和不同類型的數據源以及數據庫進行交互。 串行通信模塊程序設計 通信部分主要是用于向上位機發(fā)送數據或者是接收上位機的數據，只有在由計算機和單片機控制系統(tǒng)組成二級監(jiān)控體系時才會使用。轉換后的串行信號 TXD、 RXD直接與 PC機的串行口連接。加之單片機的計算能力有限，難以進行復雜的數據處理。具體見表 31。 （ 5） JTAG AVR復位 復位寄存器為 1時 MCU復位。上電復位（ POR）脈沖由片內檢測電路產生， POR電路保證器件在上電時復位。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 D 處于高阻狀態(tài)。端口 A 為 8位雙向 I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。 電子濕度計系統(tǒng)的組成結構 系統(tǒng)用時下流行且功能強大的 AVR 單片機來控制數據采集與顯示模塊，利用單片機采集環(huán)境濕度值，進行存儲和顯示，經過簡單的運算發(fā)出各種控制命令，并能動態(tài)的顯示當前濕度值 ，設定目標控制濕度值，當空氣濕度高于 65％或低于 38％時，報警電路（包括報警器、閃爍燈）開始工作。它把高級語言的基本結構和語句與低級語言的實用性結合起來。 VC憑借在許多方面的創(chuàng)新，在保持 C 語言風格的表現(xiàn)力和雅致特征的同時，實現(xiàn)了應用程序的快速開發(fā)。 系統(tǒng)軟件部分的設計主要包括主程序和中斷服務程序。環(huán)保特性好，無輻射、無閃爍，對使用者的健康無損害。特征阻抗范圍為 ( 21 ~ 45 ) / ( 60% , 25 )okC? ，但西南科技大學本科生畢業(yè)論文 6 是由于其工作電壓為 1V AC（ 50～ 2KHz），而本次設計使用的均為直流電源，所以排除使用 BQ8CHR 系列濕度傳感器。 系統(tǒng)硬件設計方案 微控制器的選擇 目前，再電子系統(tǒng)研究與設計中，常用的微控器有 MC51 單片機、 PIC 單片機、AVR 單片機和 ARM 芯片。本課題融知識性與趣味性于一體，提供了一個有力的了解小家電設計技術的平臺，能提高檢索文獻資料的能力、電子系統(tǒng)設計的能力、實際動手的能力。在生物學中，尤其是在生態(tài)學中空氣濕度是一個非常關鍵的量 ， 它決定一個生態(tài)系統(tǒng)的組成。 33 總結 6 系統(tǒng)軟件設計方案 1 課題的目的及意義 本文論述了基于測控技術的空氣濕度檢測報警裝置的硬件和監(jiān)控軟件的設計與實現(xiàn)。 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計實現(xiàn) 15 復位電路設計 18 濕度傳感器檢測模塊電路設計 27 上位機程序設計 在此意義下，常用絕對濕度、相對濕度、比較濕度、混合比等物理量來表示。假如一座建筑內的溫度不一樣的話，那么從高溫部分流入低溫部分的潮濕的空氣中的水就可能凝結 ， 在這些地方可能會發(fā)霉，在建筑設計時必須考慮到這樣的現(xiàn)象。 系統(tǒng)設計詳細任務如下： （ 1）整體方案的確定：包括單片機、傳感器的選型，用 AVR 單片機作為主控器，西南科技大學本科生畢業(yè)論文 3 分析 ATmegal16 單片機與溫濕度傳感器等部件實現(xiàn)軟、硬件接口的技術以及數據顯示方案濕度傳感器模塊設計：熟悉濕度傳感器工作原理，確定其與 AVR 單片機的接口設計方案。 CPU 采用 RISC 結構，分別僅有 33， 35， 58 條指令，采用 Harvard 雙總線結構，運行速度快，低工作電壓，低功耗，較大的輸入輸出直接驅動能 力，一次性編程，小體積，適用于用量大、檔次低、價格敏感的產品。 方案 三 ： 采用 CHTM02/N 系列濕度傳感器 CHTM02/N 系列濕度傳感器的敏感元件為 LM35（或 NTC）及 CHR01 高分子濕敏電阻，輸出線性電壓信號。它采用低電壓掃描驅動，具有耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠等特點。因此在功能比較復雜的控制系統(tǒng)中，通常以 PC 機為上位機，單片機為下位機，由單片機完成數據的采集及對裝置的控制，而由上位機完成各種復雜的數據處理及對單片機的控制。 方案一： 使用匯編語言 匯編 語言（ Assembly Language）是面向機器的程序設計語言。 （ 3） 數據結構 豐富 C 的數據類型有：整型、實型、字符型、數組類型、指針類型、結構體類型、共用體類型等。該單片機具有 AVR 高性能、低功耗 RISC 結構， 工作在 8MHz 時具有 8MIPS 的性能，同時片內 16KB 的在線可編程 FLASH 存儲器，可擦除 1000 次以上，并且集成了 512B 的 SRAM 和 512 B 在線可編程 EEPROM。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。 XTAL2 反向振蕩放大器的輸出端。外部復位由外加于 RESET引腳的低電平產生。為了可靠，可以加上一只 ， 如 下圖 圖 35所示： 晶振電路設計 單片機內部的各種功能電路絕大多數是由數字電路構成的。 CHTM02/N濕度傳感器 圖 310 CHTM02/N濕度傳感器接線示意圖 +5V H GND ① 電壓 5V ② 濕度輸出 ③ 地 圖 311 LED數碼管的顯示電路設計電路圖 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 21 聲光報警電路設計 聲光報警電路的設計是濕度檢測計的一個核心輔助模塊，只有較好的完成了本部分設計，才能使系統(tǒng)較為完善。而對采集到的數據進行進一步分析和處理的工作是由功能強大的主控 PC 機來完成的。 圖 313 通訊接口電路圖 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 24 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計實現(xiàn) 系統(tǒng)軟件包括單片機應用軟件和 PC機應用軟件。這種方法的缺點是需要處理 器在發(fā)送過程中全程參與，優(yōu)點是所要發(fā)送的數據能夠立即的出現(xiàn)在通信線路上，能夠立即被接收端接收到 [17]。這些類庫稱為 Data Providers，并且通常是以與之交互的協(xié)議和數據源的類型來命名的。系統(tǒng)測試中，采取先焊接電源模塊，單獨進行通電測試，這樣避免輸出電壓過高對系統(tǒng)集成塊損壞的可能性。利用數字萬用表的短路測試功能，測試線路的通斷。通常情況下，數據源是數據庫，但它同樣也能夠是文本文件、 Excel 表格或者 XML 文件 [19]。 濕度采集程序設計 濕度數據采集程序流程圖 下圖 如圖 43 所示： 存儲器 自檢 建立地址指針 寫入特征數字 1并輸出 讀寫相符嗎？ 寫入特征數字 1并輸出 讀寫相符嗎？ 地址指針 +1 最后一單元？ PSS標志 結束 Error標志 N N N Y Y Y 圖 42 自檢程序流程圖 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 26 LED 顯示模塊程序設計 開 始顯 示 第 二 位 數 據結 束顯 示 第 一 位 數 據延 時延 時延 時顯 示 第 四 位 數 據顯 示 第 三 位 數 據延 時初 始 化關 閉 第 一 位 顯 示關 閉 第 二 位 顯 示關 閉 第 三 位 顯 示關 閉 第 四 位 顯 示 圖 44 LED 顯示子程序流程圖 子程序入口 A/D 初始化設置 采集信號并轉換 讀取轉換結果 返回 是否轉換完 N Y 圖 43 濕度數據采集程序流程圖 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 27 LED 顯示子程序流程圖如 上圖 圖 44 所示 數據處理與聲光報警程序設計 數據處理與聲光報警程序流程圖如 下圖 圖 45 所示： 程序設置從第 0 路輸入的數據開始與設定的報警值比較，如果出現(xiàn)高于上限或者低于下限報警值的情況，則進入報警狀態(tài)，開啟聲光報警，向上位機通信，最后等待外部中斷或者是復位 [14]。因此，避免了用 1488和 1489時必需兩路電源的麻煩。 圖 312 聲光報警電路電路圖 RS232 的通信部分設計 現(xiàn)代化集中管理需要對現(xiàn)場數據進行統(tǒng)計、分析、制表、打印、繪圖、報警等 ，同時 ， 又要求對現(xiàn)場裝置進行實時控制，完成各種規(guī)定操作，達到集中管理的目的。5%RH（在 25℃ ，輸入電壓 =5V） （ 8）輸出信號：分為 0～ 3V， 1～ 3V， 0～ 1V 三類。當 VCC上升到觸發(fā)電平以上時 (VBOT+， Figure19)，延時計數器開始計數，一旦超過溢出時間 tTOUT，MCU即恢復工作。 復位電路設計 ATmega16有 5個復位源 [8]： （ 1） 上電復位 電源電壓低于上電復位門限 VPOT時， MCU復位。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。 VCC 電源正 GND 電源地 端口 A(PA7～ PA0) 端口 A 作為 A/D 轉換器的模擬輸入端。本章分為 6 節(jié)介紹系統(tǒng)的硬件設計實現(xiàn)。 但是對于本次設計來還說， C 語言具有以下優(yōu)點： （ 1）簡潔緊湊、靈活方便 C 語言一共只有 32 個 關鍵字 ， 9 種控制語句，程序書寫自由，主要用小寫字母表示。 方案三： 采用 VC作為編程語言 VC的特點是簡單、功能強 大、類型安全，而且是面向對象的。單片機應用軟件主要實現(xiàn)定時數據采集、 數字信號處理、存儲、顯示、通信處理等功能； PC 機應用軟件主要是對進一步處理總站多路數據轉發(fā)器傳輸過來的數據，提供友好的監(jiān)測界面 ，實現(xiàn)串口通信，數據庫保存、查詢等功能 。顯示范圍覆蓋了從 1 英寸至 40 英寸范圍內的所有顯示器的應用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質量從最簡單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對比度，高西南科技大學本科生畢業(yè)論文 7 響應速度的各種規(guī)格 型號的視頻顯示器；顯示方式有直視型，投影型，透視式，也有反射式。其具有 穩(wěn)定、低漂移、高精度、快速響應特性、高可靠，耐水性好等特點，具有很好的適應性。 MCU 接收到信號后進行數據分析，當空氣濕 度達到設定邊緣值，將輸出數字信號驅動聲光報警（若組建網絡后將向上位 PC 機輸出所處位置及報警值）以讓監(jiān)控人員及時進行處理。 本課題需要完成一個完整系統(tǒng)的設計，涉及到電子技術、傳感器技術、計算機應用與控制技術等多學科知識，是一個硬軟件相結合的設計性題目。濕度過高影響人調節(jié)體溫的排汗功能，人會感到悶熱。 34 致謝 25 濕度數據采集程序流程圖下圖如圖 43 所示： 該系統(tǒng)以 AVR 單片機ATmega16 為硬件核心，通過實時采集 和 數據處理能夠準確地監(jiān)測 環(huán)境 濕度， 采用 LED 數碼管作為輔助 顯示 模塊