【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于50~180℃ 測(cè)溫。方案二：采用 DS18B20，溫度測(cè)量范圍從55℃~+125℃，10~+85℃時(shí)測(cè)量精度為177。℃，測(cè)量分辨率為 ℃，電源電壓范圍從 ~5V 。它支持“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，可組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。而且，無(wú)需進(jìn)行線性校正，使用非常方便，接口簡(jiǎn)單，成本低廉。與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 和750ms 內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化 9 位和 12 位的數(shù)字量。它具有體積小、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，內(nèi)含寄生電源。 系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： (1)不需要備份電源，可通過(guò)信號(hào)線供電；(2)送串行數(shù)據(jù)，不需要外部元件；(3)零功耗等待；(4)系統(tǒng)的抗干擾性好，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如環(huán)境控制、設(shè)備過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。綜合比較方案一與方案二，成本相差不多，方案二具有更高的抗干擾能力和精度，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選擇方案二作為本設(shè)計(jì)的溫度傳感器。 濕度傳感器的選擇測(cè)量空氣濕度的方式很多，其原理是根據(jù)某種物質(zhì)從其周圍的空氣吸收水分后引起的物理或化學(xué)性質(zhì)的變化，間接地獲得該物質(zhì)的吸水量及周圍空氣的濕度。電容式、電阻式和濕漲式濕敏原件分別是根據(jù)其高分子材料吸濕后的介電常數(shù)、電阻率和體積安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 隨之發(fā)生變化而進(jìn)行濕度測(cè)量的。方案一：采用 CHR01 濕敏電阻。CHR01 濕敏電阻適用于阻抗型高分子濕度傳感器，它的工作電壓為交流 1V，頻率為 50Hz~2kHz，測(cè)量濕度范圍為 20%~90%RH，測(cè)量精度177。5%，工作溫度范圍為 0~+85℃，最高使用溫度 120℃，阻抗在 60%RH（25℃）時(shí)為 30（21~ ）KΩ。采用 555 時(shí)基或 RC 振蕩電路，將濕度傳感器等效為阻抗值，測(cè)量振蕩頻率輸出，振蕩頻率在 1k Hz 左右。方案二：采用 hih3610 濕度傳感器。Hih3610 采用模塊式結(jié)構(gòu)，屬于頻率輸出式集成濕度傳感器，相對(duì)濕度在 0%~99%RH 范圍內(nèi)，精度為177。5%，測(cè)量指標(biāo)和精度高，不需校準(zhǔn)的完全互換性，高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，快速響應(yīng)時(shí)間，專利設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，適宜于制造流水線上的自動(dòng)插件和自動(dòng)裝配過(guò)程，Hih3610 在 CHR01 的基礎(chǔ)上多了一個(gè)溫度傳感器。 Hih3610 濕度傳感模塊將濕度信息轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)，傳輸給單片機(jī)進(jìn)行分析、處理和控制顯示。綜合比較方案一與方案二，方案二雖然精度及測(cè)量濕度范圍都比方案一高，但成本高了許多，方案一成本低廉且能滿足測(cè)量需求，且調(diào)試電路簡(jiǎn)單，因此，在能達(dá)到指標(biāo)要求下，為減少成本支出，我們選擇方案二來(lái)作為本設(shè)計(jì)的濕度傳感器。 控制芯片的選擇 單片機(jī)在多數(shù)電子設(shè)計(jì)當(dāng)中，基于性價(jià)比的考慮，8 位單片機(jī)仍是首選。目前，8 位單片機(jī)在國(guó)內(nèi)外仍占有重要地位。在 8 位單片機(jī)中又以 MCS－51 系列單片機(jī)及其兼容機(jī)所占的份額最大。MCS－51 的硬件結(jié)構(gòu)決定了其指令系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生變化，設(shè)計(jì)人員可以很容易的對(duì)不同公司的單片機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行選型，他們只需將重點(diǎn)放在芯片內(nèi)部資源的比較上。方案一：采用 AT89C51 芯片作為硬件核心，采用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲(chǔ)空間 ,能于 3V 的超低壓工作,而且與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容,但是運(yùn)用于電路設(shè)計(jì)中時(shí)由于不具備 ISP 在線編程技術(shù), 當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，對(duì)芯片的多次拔插會(huì)對(duì)芯片造成一定的損壞。方案二：采用 AT89S52,片內(nèi) ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V 的超底壓工作；同時(shí)也與 MCS51 系列單片機(jī)完全該芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器為 8KB ROM 存儲(chǔ)空間，同樣具有 89C51 的功能，且具有在線編程可擦除技術(shù)，當(dāng)在對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。方案三：AT89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。方案一是多年前的的產(chǎn)品，因自身設(shè)計(jì)缺陷，已經(jīng)很少被人使用。方案二和方案三使用差別不大，但方案二需要專有下載線，方案三使用串口下載即可。因此選擇方案三。 輸出顯示設(shè)備選擇電子設(shè)計(jì)中常用的輸出顯示設(shè)備有兩種：數(shù)碼管和 LCD。方案一：數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設(shè)計(jì)中使用相當(dāng)普遍的一種顯示設(shè)備，每個(gè)數(shù)碼管由黃寅：基于單片機(jī)的溫濕度測(cè)試模塊的設(shè)計(jì) 8 7 個(gè)發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)七個(gè)發(fā)光二極管的正負(fù)極連接不同，又分為共陰極數(shù)碼管和共陽(yáng)極數(shù)碼管兩種，選擇的數(shù)碼管不同，程序設(shè)計(jì)上也有一定的差別。數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容比較直觀，通常顯示從 0 到 F 中的任意一個(gè)數(shù)字，一個(gè)數(shù)碼管可以顯示一位，多個(gè)數(shù)碼管就可以顯示多位，在顯示位數(shù)比較少的電路中，程序編寫，外圍電路設(shè)計(jì)都十分簡(jiǎn)單，但是當(dāng)要顯示的位數(shù)相對(duì)多的時(shí)候，數(shù)碼管操作起來(lái)十分煩瑣，顯示的速度受到限制。并且當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)好之后，系統(tǒng)顯示能力基本也被確定，系統(tǒng)顯示能力的擴(kuò)展受到了限制。方案二：而液晶顯示屏具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù)自己的需求，顯示自己所需要的、甚至是自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的圖案。當(dāng)需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時(shí)候，它的優(yōu)點(diǎn)就突現(xiàn)出來(lái)了，并且當(dāng)硬件設(shè)計(jì)完成時(shí)，可以通過(guò)軟件的修改來(lái)不斷擴(kuò)展系統(tǒng)顯示能力。外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，顯示能力的擴(kuò)展將不會(huì)涉及到硬件電路的修改，可擴(kuò)展性很強(qiáng)。字符型液晶顯示屏已經(jīng)成為了單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件之一。不足之處在于其價(jià)格比較昂貴，驅(qū)動(dòng)程序編寫比較復(fù)雜。安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 總體方案設(shè)計(jì) 研究方案本方案以 AT89C52 單片機(jī)系統(tǒng)為核心來(lái)對(duì)溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和巡檢。各檢測(cè)單元能獨(dú)立完成各自功能，并根據(jù)主控機(jī)的指令對(duì)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。主控機(jī)負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，并控制各個(gè)檢測(cè)單元進(jìn)行溫度采集，收集測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行整理和顯示。其中包括單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、濕度檢測(cè)、鍵盤及顯示、報(bào)警電路、系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。圖 31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的。(1)信號(hào)采集 由溫度傳感器模塊和濕度傳感器模塊組成。(2)信號(hào)分析 由單片機(jī) AT89C52 組成。(3)信號(hào)處理 由液晶顯示模塊、MAX1483 模塊和蜂鳴器模塊組成。單片機(jī)AT89C52電源晶振電路復(fù)位電路8255顯示器鍵盤TLC1549報(bào)警電路看門狗電路溫度檢測(cè)電路濕度檢測(cè)電路MAX1483 上位機(jī)黃寅：基于單片機(jī)的溫濕度測(cè)試模塊的設(shè)計(jì) 10 第 4 章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)AT89C52 概述AT89C52（簡(jiǎn)稱 89C52）的廣泛使用，使單片機(jī)的價(jià)格大大下降。目前，89C52的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于 8258278258250 等專用接口芯片中的任何一種；而89C52 的功能實(shí) 際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以上芯片。因此，如把 89C52 作為接口芯片使用，在經(jīng)濟(jì)上是合算的。 AT89C52 單片機(jī)的功能及引腳兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)的 AT89C52 單片機(jī)（圖 41）是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，推薦時(shí)鐘為 0Hz24Hz,在本系統(tǒng)中選取時(shí)鐘周期為 24Hz,片內(nèi)含 8k bytes 的芯片簡(jiǎn)述可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS－51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)可以提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。圖 41 AT89C52 外形AT89C52 單片機(jī)有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入/ 輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2 個(gè)外中斷口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫口線 ，AT89C52 單片機(jī)可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降開發(fā)成本。外圍采用兩片串行輸入顯示驅(qū)動(dòng)接口芯片 MAX7219，其硬件開銷小，且編程簡(jiǎn)單。 采用串行 E2PROM24LC01 用于工況參數(shù)的設(shè)定，這些參數(shù)設(shè)定后，在 24LC01 中分 3個(gè)區(qū)域存放，以 3 中取 2 方式讀取，以保證正確率。 串行器件的選用，系統(tǒng)的硬件簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。 AT89C52 單片機(jī)的主要功能特性:(1)兼容 MCS51 指令系統(tǒng) (2)32 個(gè)雙向 I/O 口(3)3 個(gè) 16 位可編程 TIM/CON 中斷 (4)2 個(gè)串行中斷(5)2 個(gè)外部中斷源 (6)2 個(gè)讀寫中斷口線(7)低功耗空閑和掉電模式 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 (8)8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次)Flash ROM(9)256x8bit 內(nèi)部 RAM (10)時(shí)鐘頻率 024MHz(11)可編程 UART 串行通道 (12)共 6 個(gè)中斷源(13)3 級(jí)加密位 (14)軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 主要功能說(shuō)明(1)基本引腳的功能單片機(jī) AT89C52 的所有引腳的基本功能如圖 42 所示: 圖 42 AT89C52 單片機(jī)基本引腳圖Vcc：電源電壓GND：地P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址/ 數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序。 存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫 “1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端黃寅：基于單片機(jī)的溫濕度測(cè)試模塊的設(shè)計(jì) 12 口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和輸入（） ，　Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址，參見表 21。P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口 P2 寫“1” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL） 。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX＠DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX＠RI 指令）時(shí)，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容?！lash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上位電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL ） 。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。如下表 41所示：表 41 各端口引腳及對(duì)應(yīng)功能端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0） T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片復(fù)位（圖 24） 。圖 43 復(fù)位輸入電路圖ALE/PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是