【文章內(nèi)容簡介】 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 7 圖 31 AT89S52 溫濕度檢測電路 GHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款溫濕度復(fù)合傳感器，內(nèi)含有已校準的數(shù)字信號輸出，它是專用的溫濕度傳感器，能確保極高的可靠性和長期的穩(wěn)定性。其包括一個 NTC 測溫元件和一個電阻式感濕元件，連接一個高性能的八位單片機。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 傳感器性能說明 ，如表 33： 表 33 傳感器性能 參數(shù) 條件 Min Typ Max 單位 濕度 分辨率 1 1 1 %RH 8 Bit 重復(fù)性 177。1 %RH 精 度 25℃ 177。4 %RH 0－ 50℃ 177。5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時間 1/e(63%)25℃ ， 1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。1 %RH 長期穩(wěn)定性 典型值 177。1 %RH/yr 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 8 續(xù)表 33 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。1 ℃ 精度 177。1 177。2 ℃ 量程范圍 0 50 ℃ 響應(yīng)時間 1/e(63%) 6 30 S 接 口說明 建議連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻 電源引腳 DHT11 的供電電壓為 3－ 。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。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。 報警 電路 與 LED 顯示電路 在生產(chǎn)控制 的系統(tǒng)中，為了生產(chǎn)的安全 ， 為了提醒操作人的及時處理，都設(shè)有緊急狀況報警系統(tǒng)。方法是通過計算機采集處理數(shù)據(jù)、數(shù)字濾波 ，變換之后，域之前設(shè)定的上下限值進行比較，如果不在范圍 內(nèi)則報警，正常則不予與報警，只做正常的顯示。 同樣倉庫的溫度低高設(shè)定的溫度范圍內(nèi)時當(dāng) 輸出高電平 “1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V 電壓而鳴叫，出報警聲音；單片機的 控制繼電器接通風(fēng)降溫設(shè)備，直到低于設(shè)定的最低溫度時， 輸出低電平時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲 [8]。 如圖 32： 圖 32 報警 電路 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 9 用 LED 作為顯示模塊主要是因為它的高亮性，此設(shè)計系統(tǒng)采用四位一體的數(shù)碼管顯示，該數(shù)碼管段選連在一起，具有四個獨立的位選端，在實現(xiàn)程序顯示時只需分別控制相應(yīng)的位選端動態(tài)掃描即可，操 作十分簡單方便。 數(shù)碼管的操作分為靜態(tài)掃描和動態(tài)掃描，本設(shè)計系統(tǒng)采用的是動態(tài)掃描。 單片機應(yīng)用中數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是最廣泛中的一個顯示方式，動態(tài)驅(qū)動是指將所有的數(shù)碼管的顯示比劃 “”的同名端連接在一起，為每個數(shù)碼管的 COM 公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制 [9]。 如圖 33： 圖 33 顯示電路圖 鍵盤 與繼電器 電路 按鍵 器輸入信號由八個小按鍵控制與單片機的 P1 口連接，當(dāng)有按鍵按下的時候，就產(chǎn)生了有效地輸入信號。根據(jù) P1 口按鍵輸入的高低電平，判斷是哪個按鍵按下，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。 鍵盤是人與微機打交道的主要設(shè)備，按鍵的讀取容易引起誤動作?？刹捎密浖ザ秳拥姆椒ㄌ幚?，軟件的觸點在閉合和斷開的時候會產(chǎn)生抖動，這時觸點 的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯誤或重復(fù)執(zhí)行，在這里采用軟件延時的方法來避開抖動 [5]。 如圖 34： 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 10 圖 34 按鍵電路 繼電器線圈需要流過較大的電流（約 50mA）才能使繼電器吸合，一般的集成電路不能提供這樣大的電流，因此必須進行擴流，即驅(qū)動。 用 PNP 型三極管驅(qū)動繼電器的電路圖，繼電器線圈作為發(fā)射極負載而接到發(fā)射極和正電源之間。當(dāng)輸入為 +VCC 時，三極管截止，繼電器線圈無電流流過，則繼電器釋放（ OFF）；相反，當(dāng)輸入為 0 時，三極管飽和，繼電器線圈有相當(dāng)?shù)碾娏髁鬟^，則繼電器吸 合（ ON）。 當(dāng)輸入電壓由變 0V 為 +VCC 時，三極管由飽和變?yōu)榻刂梗@樣繼電器電感線圈中的電流突然失去了流通通路，若無續(xù)流二極管 D 將在線圈兩端產(chǎn)生較大的反向電動勢，極性為下正上負，電壓值可達一百多伏，這個電壓加上電源電壓作用在三極管的集電極上足以損壞三極管 [6]。故續(xù)流二極管 D 的作用是將這個反向電動勢通過圖中箭頭所指方向放電，使三極管集電極對地的電壓最高不超過 +VCC +。 如圖 35： 圖 35 繼電器電路 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 11 時鐘 與復(fù)位 電路 AT89S52 可以由兩種方式產(chǎn)生時鐘，一種是內(nèi)部方式，一種外部 方式。為了方便本設(shè)計采用內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，其內(nèi)部有一個 高增益反相放大器，放大器的輸入端和輸出端分別是引腳 TXAL1 和 XTAL2，此放大器和作為反饋的片外晶體諧振器構(gòu)成一個自激振蕩器 [7]。 如圖 36： 圖 36 時鐘電路圖 單片機復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當(dāng)單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。 復(fù)位電路分為上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位。上電自動復(fù)位是通 過外部復(fù)位電路的電容充電實現(xiàn)的，按鍵手動復(fù)位是將復(fù)位端經(jīng)電阻與ＶＣＣ電源接通而實現(xiàn)的。 如圖 37： 圖 37 復(fù)位電路圖 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 12 4 系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn) 系統(tǒng)硬件 電路設(shè)計 圖 41 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 13 首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。 本部分詳細介紹了基于 AT89S52單片機的倉庫溫濕度采集控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)功能，可以將系統(tǒng)設(shè)計分為若干個子程序進行設(shè)計，如溫度采集子程序，濕度采集子程序，數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、執(zhí)行子程序。采用 Kiel uVision3集成編譯環(huán)境和 C語言來進行系統(tǒng)軟件的設(shè)計。本章從設(shè)計思路、軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)，先介紹整體的思路后，再逐一分析各模塊程序算法的實現(xiàn)，最終編寫出滿足任務(wù)需求的程序。 如圖 41： 系統(tǒng)主程序方案 系統(tǒng)開始工作，人工設(shè)定溫度和濕度的上限及下限。 LED 顯示當(dāng)前的溫濕度，內(nèi)置單片機判斷當(dāng)前的溫濕度是否超過上限 :如超過，則報警，聯(lián)通繼電器；如沒有，則哦判斷是否低于下限，低于下限則報警，聯(lián)通繼電器，正常范圍內(nèi)，則不做處理。隔一段時間進行一次溫濕度判斷。一次來保證溫度和濕度都在規(guī)定的范圍內(nèi)，不在則會報警提示。如圖 41： 開 始設(shè) 定 溫 濕 度 上 下 限顯 示 當(dāng) 前 溫 濕 度判 斷 當(dāng) 前 溫 濕 度報 警繼 電 器通 風(fēng)超 過 設(shè) 定 上 限低 于 設(shè) 定 上 限是是否 圖 41 系統(tǒng)流程圖 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 14 鍵盤掃描程序流程圖 鍵盤開始工作，判斷是否按下，如按下，延遲 20ms，做第二次判斷，輸入完畢點開始鍵，啟動系統(tǒng)工作，結(jié)束鍵盤掃描。如圖 42： 開 始掃 描 鍵 盤判 斷 是 否 有 鍵向 下延 時 2 0 m s判 斷 是 否 真 的 有 鍵按 下開 始 鍵開 始啟 動 系 統(tǒng) 工 作結(jié) 束 鍵YNNYYN 圖 42 按 鍵掃描流程圖 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 15 5實物演示記錄 當(dāng)前溫度值為 28 攝氏度，濕度為 59%。 設(shè)定溫度 2033 攝氏度，濕度 50%65%，此時儀器正常。 如 圖 51 圖 51 設(shè)定溫度范圍為 3040 攝氏度，濕度為 60%70%。 設(shè)置成功后應(yīng)顯示溫度低，濕度低，如圖 52。 設(shè)定 溫度范圍為 2025 攝氏度，濕度為 40%50%。設(shè)置成功后應(yīng)顯示溫度高，濕度高，如圖 53。 基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 16 圖 52 圖 53基于 AT89S52 單片機倉庫溫度、濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 17 結(jié) 論 回顧起此次單片機課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近一個月的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己 的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好 ， 通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。 本系統(tǒng)采用的單片機控制，實現(xiàn)對倉庫溫濕度的智能控制，單片機可完成室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、傳送預(yù)處理和控制任務(wù)。用單片機 C 語言編程，采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高了可靠性和可擴展性。把單片機控制理論與技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)控中，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制要求。經(jīng)過一段時間的設(shè)計和實踐，本設(shè)計已經(jīng)完成了一個比較完整的溫濕度檢測與報警和繼電器系統(tǒng)。它可以通過鍵盤輸入 溫濕度上限、下限值，然后計算其上限和下限的中間值作為最適溫濕度值。不斷的采集溫濕度值，顯示溫濕度值，如果發(fā)現(xiàn)采集的溫濕度值高于上限值就通過蜂鳴器報警。如果采集的溫濕度值低于下限值，蜂鳴器報警的同時控制繼電器執(zhí)行相應(yīng)的動作。如果并沒有超過上下限則不會報警。到此此溫濕度檢測系統(tǒng)已經(jīng)完成，這個系統(tǒng)在精度上還有待開發(fā)，在按鍵操作和溫濕度實時監(jiān)測已經(jīng)完善。 但是我想通過以后的學(xué)習(xí)和努力一定會有所提高，能夠做出更好的設(shè)計。所設(shè)計系統(tǒng)不僅適用于倉庫溫濕度環(huán)境的控制，對軟件進行一定的擴展后也可用于實驗室、醫(yī)療室、儲藏保鮮、 組織培養(yǎng)等生物環(huán)境和糧庫等環(huán)境的控制，具有較強的通用性和適應(yīng)性。 雖然到現(xiàn)在為止，有些東西我還是不懂和不理解，但我學(xué)會了面對問題，自己盡量解決，先分析，然后解決，一條道通不過然后嘗試著其它的方法，最終把問題克服掉。最重要的是鍛煉了和同學(xué)的協(xié)作完成任務(wù)，提高了合作能力。我感覺這是這次設(shè)計過程中收獲