【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可以工作于各種惡劣的條件下，工作穩(wěn)定等特點(diǎn)?？紤]到本系統(tǒng)的需要，因此本設(shè)計(jì)選用 MCS51 系列的AT89S52 單片機(jī)作為本系統(tǒng)的 CPU。由 AT89S52 單片機(jī)為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。 晶振電路晶振電路的主要任務(wù)是為 AT89S52 單片機(jī)正常工作需要的時(shí)鐘電路提供一個(gè)穩(wěn)定的工作頻率。根據(jù) AT89S52 單片機(jī)時(shí)鐘周期的要求，回路需要選用頻率為 12MHz的晶振。晶振回路由電容和陶瓷諧振器并聯(lián)組成。作為單片機(jī)的時(shí)鐘源。AT89S52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1 和 XTAL2,在 XTAL1 和 XTAL2 端口接上時(shí)鐘電源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式。如圖 所示。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶振，與內(nèi)部的反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入單片機(jī)內(nèi)定時(shí)控制部件。電容 C8 和 C9 對(duì)頻率有微調(diào)作用。電容 C8 和 C9，應(yīng)盡可能的安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 圖 晶振電路 復(fù)位電路復(fù)位電路的功能就是對(duì) CPU 進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng) CPU 落入死循環(huán)之后，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。為 確 保 微 機(jī) 系 統(tǒng) 中 電 路 穩(wěn) 定 可 靠 工 作 ， 復(fù) 位 電 路 是 必 不 可少 的 一 部 分 ， 復(fù) 位 電 路 的 第 一 功 能 是 上 電 復(fù) 位 。 一 般 微 機(jī) 電 路 正 常 工 作 需 要 供 電電 源 為 5V177。5%， 即 ～ 。 由 于 微 機(jī) 電 路 是 時(shí) 序 數(shù) 字 電 路 ， 它 需 要 穩(wěn) 定 的時(shí) 鐘 信 號(hào) ， 因 此 在 電 源 上 電 時(shí) ， 只 有 當(dāng) VCC 超 過 低 于 以 及 晶 體 振蕩 器 穩(wěn) 定 工 作 時(shí) ， 復(fù) 位 信 號(hào) 才 被 撤 除 ， 微 機(jī) 電 路 開 始 正 常 工 作 。復(fù) 位 電 路 工 作 原 理 如 右 圖 所 示 ， VCC 上 電 時(shí) ， C 充 電 ， 在 1K 電 阻 上 出 現(xiàn) 電壓 ， 使 得 單 片 機(jī) 復(fù) 位 ； 幾 個(gè) 毫 秒 后 ， C 充 滿 ， 1K 電 阻 上 電 流 降 為 0， 電 壓 也 為0， 使 得 單 片 機(jī) 進(jìn) 入 工 作 狀 態(tài) 。 工 作 期 間 ， 按 下 S， C 放 電 。 S 松 手 ， C 又 充 電 ，在 1K 電 阻 上 出 現(xiàn) 電 壓 ， 使 得 單 片 機(jī) 復(fù) 位 。 幾 個(gè) 毫 秒 后 ， 單 片 機(jī) 進(jìn) 入 工 作 狀 態(tài) 。復(fù) 位 電 路 圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6 溫濕度傳感器的選擇溫濕度的測(cè)量在倉儲(chǔ)管理、工業(yè)生產(chǎn)制造、智能化建筑、科學(xué)研究及日常生活中被廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器需設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過程，測(cè)量精度難以得到保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。并且糧倉環(huán)境中的溫度都在－20—＋45℃之間。所以選用智能化的集成溫濕度傳感器芯片 SHT11，可以滿足我們的設(shè)計(jì)要求。濕度，表示大氣干燥程度的物理量。在一定的溫度下在一定體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥；水汽越多，則空氣越潮濕?？諝獾母蓾癯潭冉凶觥皾穸取?。在此意義下，常用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、比較濕度、混合比、飽和差以及露點(diǎn)等物理量來表示；若表示在濕蒸汽中液態(tài)水分的重量占蒸汽總重量的百分比，則稱之為蒸汽的濕度。濕度傳感器是指檢測(cè)外界環(huán)境濕度的傳感器，它將所測(cè)環(huán)境中的濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于處理，顯示，記錄的電（頻率）信號(hào)。濕度傳感器在倉貯，工業(yè)生產(chǎn)，過程控制，環(huán)境監(jiān)測(cè)，家用電器，氣象等方面有著廣泛的應(yīng)用。溫度傳感器是指檢測(cè)外界溫度的傳感器，它將所測(cè)環(huán)境中的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于處理，顯示，記錄的電（頻率）信號(hào)等，在很多領(lǐng)域都有普遍的應(yīng)用。濕度，溫度傳感器是本設(shè)計(jì)中核心的器件，其感濕溫特性直接決定了本設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)。濕度傳感器的種類有很多，大致可以分為物性型，結(jié)構(gòu)型，其他形式三大類。物性型包括電解質(zhì)系，半導(dǎo)體及陶瓷系，聚合物系；結(jié)構(gòu)型包括毛發(fā)型，腸膜型；其他形式包括干濕球式，石英振子式，種子法式等等。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類。前者是讓溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，來檢測(cè)被測(cè)物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體離開一定的距離。檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。在接觸式和非接觸式兩大類溫度傳感器中，相比之下運(yùn)用較多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一般在比較特殊的場(chǎng)合才使用。目前在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究工作中得到廣泛使用的接觸式溫度傳感器主要是熱電傳感器。它是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參數(shù)隨溫度變化的特性，對(duì)溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測(cè)的裝置，其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱熱電阻傳感器，金屬熱電阻式傳感器簡(jiǎn)稱熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻式傳感器簡(jiǎn)稱熱敏電阻，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電動(dòng)勢(shì)變化的稱為熱電偶傳感器。 溫濕測(cè)量相關(guān)概念濕度和溫度很久以前就與人類生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。 ?，F(xiàn)代科學(xué)對(duì)溫濕度測(cè)量做出了明確的定義和表示方法。絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積（1m3）的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量（g） 。但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即絕對(duì)濕度 D 發(fā)生變化。D 為容積基準(zhǔn)。相對(duì)濕度：3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 6氣體中所含的水蒸氣（e）與氣體飽和時(shí)所含的水蒸氣（es）的比，用百分比表示。但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣氣壓也將隨之而變化。通常在工作和生活中我們使用的濕度即為相對(duì)濕度。飽和水蒸氣壓（Saturation Vapor Pressure）氣體中所含水蒸汽的量是有限度的,達(dá)到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時(shí)的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度,壓力的變化而變化,并且,0℃以下即使同一濕度,與水共存的飽和水蒸氣壓（esw）和與冰共存的飽和水蒸氣壓（esi）的值不同,通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓。各溫度對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓表在 JISZ8806 卷中有記載。露點(diǎn)：溫度較高的氣體其所含水蒸汽也較多,將此氣體冷卻后,其所含水蒸汽的量即使不發(fā)生變化,但相對(duì)濕度也會(huì)增加。當(dāng)達(dá)到一定溫度、相對(duì)濕度達(dá)到 100%飽和,此時(shí),繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時(shí)的溫度即為露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)在 0℃以下結(jié)冰時(shí)即為霜點(diǎn)。 溫濕度傳感器的選擇濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到177。2%—177。5%Rh，達(dá)不到這個(gè)水平很難作為計(jì)量器具使用，濕度傳感器要達(dá)到177。2%—177。3%Rh 的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（10℃—20℃）和潔凈的氣體中測(cè)量的。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，溫濕度傳感器使用時(shí)間一長(zhǎng)，容易產(chǎn)生老化，精度下降。所以選擇溫濕度傳感器就要考慮溫濕度傳感器的精度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性，以及互換性。濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷。一般說來，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題。溫濕度傳感器在使用過程中，由于受到環(huán)境的影響都會(huì)產(chǎn)生年漂移。一般情況下年漂移量控制在 1%Rh 水平的產(chǎn)品很少，一般都在177。2%Rh 左右，甚至更高。目前，濕度傳感器普遍存在著互換性差的現(xiàn)象，同一型號(hào)的傳感器不能互換，嚴(yán)重影響了使用效果，給維修、調(diào)試增加了困難，有些廠家在這方面做出了種種努力， （但互換性仍很差）取得的效果并不明顯。然而溫濕度傳感器的選擇是本設(shè)計(jì)的核心問題。傳統(tǒng)的模擬式的溫濕度傳感器一般都要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，因此測(cè)量精度難以保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。目前國(guó)際上新型傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。鑒于上述原因，本系統(tǒng)采用 SHT11 芯片測(cè)量溫濕度值。SHT11 是瑞士 Ssirion 公司推出的基于 CMOSensTM 技術(shù)的新型溫濕度傳感器。該傳感器將 CMOS 芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)完美的結(jié)合起來，從而發(fā)揮出它們強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。SHT11 是一款新型的數(shù)字式溫濕度傳感器芯片。SHT11 的外形尺寸僅為（mm）5（mm）（mm）,體積與火柴頭相近。出廠前，每只傳感器都在溫室中做過精密標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)被編成相應(yīng)的程序存入校準(zhǔn)存儲(chǔ)器中，在測(cè)量工西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10程中可以對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。它不僅能準(zhǔn)確測(cè)量相對(duì)濕度，還能測(cè)量濕度和露點(diǎn)。測(cè)量相對(duì)的范圍是 0—100%，分辨率 %Rh。測(cè)量溫度的范圍40℃—+℃，分辨率為 ℃。測(cè)量露點(diǎn)的精度177。1℃。在測(cè)量濕度、溫度時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)分別可達(dá) 12 位、14 位。利用降低分辨力的方法可以提高測(cè)量速率，減小芯片的功耗。該芯片廣泛應(yīng)用于冷暖空調(diào)、汽車、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。采用 SHT11 進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；另外 SHT11 芯片內(nèi)部集成了 114 位 A／D 轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號(hào)輸出，因此抗干擾能力也比同類芯片高。該芯片在溫濕度監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域均已得到廣泛應(yīng)用。SHT11 的主要特性如下：●將溫濕度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、 C 總線接口全部集成于一體的芯2I片（COMensTM 技術(shù)） ；●可給出全校準(zhǔn)相對(duì)濕度及溫度值輸出；●帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C 總線數(shù)字輸出接口；2I●具有露點(diǎn)值計(jì)算輸出功能；●具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；●是只讀輸出分辨率為 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位；●小體積（）,可表面貼裝；●具有可靠的 CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能；●片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)可保證 100%互換性；●電源電壓范圍為 —；●電流消耗，測(cè)量時(shí)為 550μA,休眠時(shí)為 3μA； SHT11 的工作原理SHT11 的 DATA 引腳在 SCK 時(shí)鐘的下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在 SCK 時(shí)鐘上升沿后有效，所以，AT89S52 單片機(jī)可以在 SCK 高電平時(shí)讀出數(shù)據(jù)，而當(dāng)其向 SHT11 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，則必須保證 DATA 上的電平狀態(tài)在 SCK 高電平段穩(wěn)定。在需要輸出高電平時(shí)，單片機(jī)將置為高阻狀態(tài)，由外部的上拉電阻將信號(hào)拉至高電平，從而實(shí)現(xiàn)高電平輸出。SHT11 首先由兩個(gè)傳感器分別測(cè)量相對(duì)濕度和溫度信號(hào)，經(jīng)過放大