【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)字萬能表的歐姆檔來測量繼電器線圈的阻值，從而判斷繼電器的線圈是否存在問題。測觸點(diǎn)電阻我們可以用數(shù)字萬能表的歐姆檔來測量常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)之間的阻值，它的值應(yīng)為無窮大；而常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)之間的電阻，其阻值應(yīng)為0。這樣子我們可以測量出哪個(gè)是常開觸點(diǎn)，哪個(gè)是常閉觸點(diǎn)。測吸合電壓、吸合電流用一個(gè)可調(diào)的穩(wěn)壓電源給繼電器輸入電壓。開始的時(shí)候電壓值要設(shè)置的小一點(diǎn)，然后慢慢地調(diào)高電壓，同時(shí)用一個(gè)電流表測量輸入回路中的電流。一邊調(diào)高電壓，一邊測量電流。知道某個(gè)時(shí)刻繼電器吸合，這個(gè)時(shí)候記下此時(shí)電流表的示數(shù)，同時(shí)記下此時(shí)的電壓值。為了準(zhǔn)確地測量吸合電壓和吸合電流，我們可以多次測量求平均值。測釋放電壓、釋放電流和測量吸合電壓和吸合電流一樣，只不過我們要從繼電器吸合開始，不斷地減小電壓值，這個(gè)時(shí)候動(dòng)作要慢，電壓幅度要緩慢降低，以免不準(zhǔn)。直到繼電器斷開的時(shí)候記下此時(shí)的電流值和電壓值。和上面的一樣，我們要多次測量求平均值。這樣才可能確保有個(gè)相對準(zhǔn)確的數(shù)值。經(jīng)查閱可知，普通的繼電器釋放電壓是吸合電壓的百分之十到百分之五十。但是當(dāng)釋放電壓太小的時(shí)候。也就低于百分之十，那這個(gè)繼電器就不能使用了。因?yàn)檫@樣的繼電器不穩(wěn)定，對整個(gè)電路來說不容易控制。所以我們堅(jiān)決不用這樣的繼電器在電路中。圖315 DS1302實(shí)物圖圖316 DS1302時(shí)鐘芯片引腳圖DS1302時(shí)鐘芯片是由美國DALLAS公司推出的，它具有涓細(xì)電流充電能力，同時(shí)它是一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。DS1302時(shí)鐘芯片可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年的功能，并且當(dāng)一個(gè)月小于31天時(shí)它可以自動(dòng)調(diào)整，具有閏年補(bǔ)償功能。它附加了31byte的靜態(tài)RAM，采用與CPU進(jìn)行同步通信的SPI三線接口，同時(shí)可以使用突發(fā)模式一次性傳輸多個(gè)時(shí)鐘信號和RAM數(shù)據(jù)?！?。采用主電源和備用電源雙電源供電方式，備用電源的充電方式是我們可以設(shè)置的。 圖317 DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成圖DS1302時(shí)鐘芯片可以用于記錄數(shù)據(jù)，尤其是記錄一些具有非常特殊意義的數(shù)據(jù)，它能夠記錄下數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)出現(xiàn)的那個(gè)時(shí)刻。所以它被廣泛的應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。圖318 DS1302時(shí)鐘模塊與單片機(jī)相連電路圖DS1302與單片機(jī)的相連如圖所示，其中，電阻值均為10K。晶振在這里是給DS1302提供計(jì)時(shí)脈沖的。由電路圖我們可以看出，DS1302只需要三個(gè)IO口就可以和單片機(jī)項(xiàng)相連了。為了在系統(tǒng)斷電情況下時(shí)鐘依然可以走動(dòng)，我們可以在DS1302外部加個(gè)電池，下次再次啟動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候就不必調(diào)時(shí)間了，給我們帶來了極大的方便。圖319 4*4矩陣鍵盤實(shí)物圖矩陣鍵盤就是一系列的按鍵按照一定的規(guī)則排列起來，組成一個(gè)鍵盤組，然后將其連接在單片機(jī)外圍設(shè)備上。既然有按鍵，為何還要有矩陣鍵盤這個(gè)東西呢？在單片機(jī)按鍵的使用過程中，當(dāng)按鍵數(shù)量極其多的時(shí)候，我們不僅要考慮怎么把這些按鍵擺放整齊和美觀。而且它還要占用很多的IO口，造成單片機(jī)IO口的使用可能不夠用。所以我們用矩陣鍵盤不僅僅可以使得整個(gè)電路板美觀，更重要的是這樣子可以減少單片機(jī)的端口的使用。圖320 4*4矩陣鍵盤與單片機(jī)相連電路圖把許許多多的按鍵有規(guī)則地組合到一起，就構(gòu)成了矩陣鍵盤。簡單地講，矩陣鍵盤其實(shí)還是按鍵，相當(dāng)于開關(guān)元件，只不過現(xiàn)在它相當(dāng)于很多個(gè)按鍵、很多個(gè)開關(guān)。每個(gè)按鍵的的原理其實(shí)就是個(gè)機(jī)械式的觸點(diǎn)開關(guān)，它的主要作用就是為了把實(shí)際電路中的電路通斷轉(zhuǎn)換為我們電氣的邏輯關(guān)系1和0.如圖所示，就是我們這個(gè)電路中的矩陣鍵盤。這個(gè)矩陣鍵盤是4*4結(jié)構(gòu)的。總共有16個(gè)按鍵。16個(gè)按鍵如果按照按鍵方式和單片機(jī)相連，我們需要是16個(gè)IO，而使用矩陣鍵盤的形式我們現(xiàn)在只需要8個(gè)IO口即可。極大地方便了我們外圍結(jié)構(gòu)與單片機(jī)的相連。當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，矩陣鍵盤的行與列才能導(dǎo)通。下面介紹兩種常用的矩陣鍵盤的掃描原理：（1）行掃描法要判斷出是否有按鍵按下，我們需要先將矩陣鍵盤的4個(gè)行線置0，然后分別檢測4個(gè)列線的電平值，當(dāng)列線中有0電平時(shí)，那么被按下的按鍵出現(xiàn)在這個(gè)0電平列線所對應(yīng)的四個(gè)按鍵中。若列線全部都是高電平則說明沒有按鍵被按下。當(dāng)判斷出有按鍵按下的時(shí)候怎么判斷是哪個(gè)按鍵被按下了呢？從1步驟中我們只能判斷出按鍵出自低電平列線所對應(yīng)的4個(gè)按鍵之一。具體怎么檢測出是哪個(gè)按鍵，方法如下：我們依次給行線置一個(gè)低電平，其他三個(gè)行線為高電平。然后檢測那個(gè)列線，看是否為低電平。當(dāng)檢測出某個(gè)列線為低電平時(shí)，這個(gè)時(shí)候低電平行線和低電平列線的交叉口就是被按下的按鍵。（2）高低電平翻轉(zhuǎn)法其實(shí)這個(gè)方法和行掃描法所用的原理基本上是一樣的。我們首先讓P0口的高四位為0，低四位為1。當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，低四位中會(huì)有一位由1變成0，而高四位不變。這個(gè)時(shí)候可以確定按鍵的列位置。然后讓P0口的高四位為1，低四位為0。當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，高四位中會(huì)有一位由1變成0，而低四位不變。這個(gè)時(shí)候可以確定按鍵的行位置。圖321 電源模塊電路圖圖322 電平轉(zhuǎn)換模塊電路圖輔助模塊不是本課題的核心內(nèi)容。原理相對來說比較簡單，是我們很常見的模塊。我們之前所做的很多設(shè)計(jì)都涉及到了。在此我們就不做詳細(xì)的介紹了。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)的硬件和軟件開發(fā)是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的兩個(gè)過程，硬件和軟件的開發(fā)可以同時(shí)進(jìn)行，也可以在硬件邏輯設(shè)計(jì)中、后期開始軟件的設(shè)計(jì)。這一章我們重點(diǎn)介紹我們課題的軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)相比硬件設(shè)計(jì)來說是很復(fù)雜和困難的。它需要我們有一個(gè)很好地思維模式，細(xì)心地態(tài)度。一個(gè)好的程序設(shè)計(jì)，軟件結(jié)構(gòu)要合理、簡單、緊湊和高效。軟件的開發(fā)主要包括以下幾個(gè)步驟：圖41 軟件開發(fā)流程圖以上是軟件開發(fā)流程。從軟件工程角度而言是傳統(tǒng)的瀑布式模型，由可行性分析入手，如瀑布一樣逐步向下直至完成。每一個(gè)階段都是可以接在前面階段之后的。這是一種非常經(jīng)典的、傳統(tǒng)的開發(fā)方法。一個(gè)好的用戶設(shè)計(jì)一定要文件齊全，注釋適當(dāng)、豐富，易于調(diào)試和維護(hù)。這樣，即使在設(shè)計(jì)過程中更換設(shè)計(jì)者，新來者也可以根據(jù)所提供的文件很容易地就接手繼續(xù)工作。圖42 程序總體結(jié)構(gòu)示意圖在了解了我們所要設(shè)計(jì)的課題之后，我們需要把握住整體的設(shè)計(jì)。該課題的軟件設(shè)計(jì)思路如下圖：圖43 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)思路我們在這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的大體思路是：開始 初始化 設(shè)置參數(shù) 主循環(huán)（溫濕度顯示、限值控制模塊、時(shí)鐘數(shù)據(jù)顯示） 串口中斷，接受串口數(shù)據(jù)，然后傳送給主循環(huán)。該系統(tǒng)的主要功能是完成系統(tǒng)初始化模塊的初始化和設(shè)置系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下幾個(gè)方面：系統(tǒng)總開關(guān)打開之后，我們的LCD12864液晶顯示屏上會(huì)顯示四行文字。分別為：第一行顯示的是“20 年 月 日”；第二行顯示的是“周 時(shí) 分 秒”；第三行顯示的是“濕度（當(dāng)前值） 高 低”；第四行顯示的是“溫度（當(dāng)前值） 高 低”。這個(gè)時(shí)候我們可以設(shè)置系統(tǒng)的溫濕度限值范圍。首先設(shè)置的是溫度的最高值，用矩陣鍵盤設(shè)置，兩位數(shù)，點(diǎn)擊*鍵確認(rèn)。再設(shè)置的是溫度的最低值，接著是濕度的最高值、最低值。都需要點(diǎn)擊*鍵確認(rèn)。就這樣系統(tǒng)的一個(gè)初始化算是完成了。系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)的整體工作方式如下圖所示：圖44 系統(tǒng)整體工作方式 圖45 九針母頭與串口線的實(shí)物圖圖46 串口母頭的引腳示意圖我們選用MAX232作為我們的串口電路，當(dāng)然我們也可以使用MAX3232。原理是一樣的。在這里我們使用的是MAX232，它是+5V供電。MAX232可以對電腦里的寄存器進(jìn)行下面的程序框圖。圖47 串口模塊軟件流程圖 在這個(gè)溫濕度控制系統(tǒng)中，矩陣鍵盤主要用于設(shè)置溫濕度的限值即最高溫度值和最低溫度值，還有最高濕度值、最低濕度值。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們是依次輸入上限、下限。然后先輸入溫度后輸入濕度。每次輸入都要點(diǎn)*鍵確認(rèn)?？梢詫⑦@些值顯示在12864液晶顯示屏上。當(dāng)我們需要輸入新的限值時(shí)，我們可以按復(fù)位按鈕 重新輸入。在實(shí)際的系統(tǒng)初始化過程中，我們不僅要初始化液晶顯示，也要初始化鍵盤，還有時(shí)鐘。在調(diào)用12864液晶顯示的過程中，流程圖如圖：圖48 調(diào)用LCD12864液晶顯示流程圖其中顯示溫濕度限值的程序流程圖如下：圖49 溫濕度限值設(shè)置流程圖溫度和濕度控制模塊是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的核心內(nèi)容。它的作用主要是為了采集溫濕度信息，然后將其模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過IO口發(fā)送給單片機(jī)。當(dāng)單片機(jī)收到相關(guān)的溫濕度信息時(shí)，它會(huì)做個(gè)簡單的處理。然后將它發(fā)送到12864液晶顯示屏上。該液晶顯示屏上會(huì)呈現(xiàn)出來當(dāng)時(shí)的溫濕度值。單片機(jī)究竟是如何操作的，如圖所示：圖410 單片機(jī)內(nèi)部操作示意圖在系統(tǒng)啟動(dòng)后，我們首先要手動(dòng)的輸入這個(gè)溫度和濕度的限值，也就是溫濕度的最大值和最小值。點(diǎn)擊*號確定。當(dāng)室內(nèi)的溫度和濕度值在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)是正常的，如果超出這個(gè)范圍則就會(huì)報(bào)警。圖411 溫濕度控制模塊軟件流程圖圖412 DHT11軟件流程圖圖413 報(bào)警模塊和繼電器控制模塊軟件流程圖 12864液晶顯示模塊 圖414 LCD12864液晶顯示模塊軟件流程圖（附加功能）圖415 DS1302時(shí)鐘模塊軟件流程圖第五章 系統(tǒng)分析與調(diào)試本課題是在Keil C環(huán)境下開發(fā)的，這個(gè)軟件支持多種語言的使用。在這里我們使用的是C語言。然后進(jìn)行編程調(diào)試和運(yùn)行。它操作起來比較方便，對于C語言學(xué)習(xí)者來說是個(gè)最佳選擇。在我們做課題設(shè)計(jì)的軟件開發(fā)時(shí)，我們首先要了解這個(gè)軟件的安裝和使用過程。然后在在這個(gè)環(huán)境下我們就可以進(jìn)行編程了。在編程完成后，確保我們的程序沒有問題后就要進(jìn)行下載了。這個(gè)時(shí)候我們要用STC_ISP_V480軟件進(jìn)行燒錄。將電路板和電腦相連接。然后將程序燒錄到電路板上。在燒錄前我們要進(jìn)行一些必要的設(shè)置。（1）將單片機(jī)型號設(shè)置為STC89C/LE52RC模式；（2）選擇正確的串口號，在這里我們的串口號為COM1（COM端口可以在“我的電腦”的設(shè)備管理處查看）；（3）點(diǎn)擊“打開程序文件”按鈕打開我們編寫好的程序文件，；（4）點(diǎn)擊下載，然后按照提示操作就好?！D51 程序燒錄運(yùn)行圖在電路板焊接完后，我們還要進(jìn)行一下我們的電路板的焊接是否正確，有無短路以及焊接錯(cuò)誤的現(xiàn)象。數(shù)字萬用表是我們最熟悉的檢測工具了。從開始學(xué)習(xí)的時(shí)候就接觸了。所以我們可以用數(shù)字萬用表來檢測我們的硬件電路，對照著電路圖，我們一個(gè)一個(gè)開始檢查，先檢查我的元器件有沒有用錯(cuò)的情況。主要是電阻電容的大小。然后檢查各個(gè)元器件的引腳是否有焊接錯(cuò)誤的現(xiàn)象，最后檢測電源以及地的情況有沒有漏掉的情況。不然有一個(gè)出問題，就有可能導(dǎo)致整個(gè)電路出現(xiàn)故障。圖52 串口調(diào)試示意圖在確保各個(gè)模塊的檢測無誤后，我們對系統(tǒng)導(dǎo)入之前已經(jīng)寫好的程序。然后檢測程序的寫法以及電路有無問題。下面，我們通過直接設(shè)置參數(shù)看看電路板是否運(yùn)行正常。例如： 最高溫度 最低溫度 40℃ 15℃最高濕度 最低濕度 70% 15%我們可以看溫室內(nèi)的當(dāng)前溫濕度是否在這個(gè)范圍內(nèi)，若不在我們所設(shè)置的范圍內(nèi)，則需要進(jìn)行相應(yīng)的工作來對溫濕度進(jìn)行一個(gè)調(diào)整。如果溫度超出最高值，則進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)有色LED燈亮。提醒工作人員進(jìn)行一個(gè)升溫調(diào)整。對于其他情況也是如此。具體如下：℃，這個(gè)時(shí)候它已經(jīng)高于所設(shè)置的溫度最高值40℃時(shí)，此時(shí)蜂鳴器會(huì)報(bào)警，藍(lán)燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來升溫. ℃，這個(gè)時(shí)候它已經(jīng)低于所設(shè)置的溫度最低值15℃時(shí)，此時(shí)蜂鳴器會(huì)報(bào)警，黃燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來升溫。 %，這個(gè)時(shí)候它已經(jīng)高于所設(shè)置的濕度最高值70%時(shí)，此時(shí)蜂鳴器會(huì)報(bào)警，綠燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來去干。%，這個(gè)時(shí)候它已經(jīng)低于所設(shè)置的濕度最低值15%時(shí)，此時(shí)蜂鳴器報(bào)警，黃燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來加濕。第六章 總結(jié)本課題主要是以單片機(jī)為核心進(jìn)行的設(shè)計(jì)。其中軟件和硬件部分各占一半，同等重要?？紤]到這個(gè)系統(tǒng)在我們的努力下還是可以實(shí)現(xiàn)硬件電路的焊接。我選擇了做出實(shí)物，增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力，同時(shí)也增強(qiáng)自己在大學(xué)期間對于單片機(jī)的一個(gè)學(xué)習(xí)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我們從搜索、整理資料開始，然后設(shè)計(jì)電路圖，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，買元器件，電路焊接。再通過KEIL軟件用C語言來編寫程序，實(shí)現(xiàn)了我們每個(gè)模塊所要求的功能。最后，我們基本上實(shí)現(xiàn)了我們所要求的各項(xiàng)功能。在選擇元器件的時(shí)候，我了解到我們在做電路圖設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要考慮元器件是否能實(shí)現(xiàn)我們所需要的功能，而且也要考慮到元器件實(shí)際的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在設(shè)計(jì)中，要保持經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，方便好用的原則。也不是非要買最好的，最貴的。而是選擇性價(jià)比最高的那個(gè)。在整個(gè)過程中，我重新熟悉了單片機(jī)的硬件系統(tǒng)和軟件編程方法，自己的理論在實(shí)踐下得到了很大的升華。盡管這樣，但是我們的設(shè)計(jì)中還是存在了很多的不足。比如，我們設(shè)計(jì)的溫濕度限值是可以通過按鍵調(diào)控的。但是對于時(shí)鐘模塊，我們沒有進(jìn)行進(jìn)一步的完善。由于始終是我附加的一個(gè)功能?？紤]到時(shí)間和各方面的一個(gè)因素，我們只實(shí)現(xiàn)了時(shí)間和年月日在12864液晶顯示屏上的一個(gè)顯示。具體的時(shí)間的一個(gè)調(diào)整和變更我們就是通過電腦串口調(diào)試進(jìn)行修改。而不能通過我們的矩陣鍵盤模塊進(jìn)行修改了。這個(gè)是一個(gè)小小的缺憾。在設(shè)計(jì)的完善過程中，我增加了時(shí)鐘的功能。但因?yàn)槲业乃接邢蓿栽O(shè)計(jì)中存在考慮不周全的地方。我們嘗試了各種改進(jìn)方法，最后由于各種原因系統(tǒng)還是存在一些小小的缺憾。盡管