【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。測觸點電阻我們可以用數(shù)字萬能表的歐姆檔來測量常開觸點與動點之間的阻值，它的值應(yīng)為無窮大；而常閉觸點與動點之間的電阻，其阻值應(yīng)為0。這樣子我們可以測量出哪個是常開觸點，哪個是常閉觸點。測吸合電壓、吸合電流用一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源給繼電器輸入電壓。開始的時候電壓值要設(shè)置的小一點，然后慢慢地調(diào)高電壓，同時用一個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。知道某個時刻繼電器吸合，這個時候記下此時電流表的示數(shù)，同時記下此時的電壓值。為了準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，這個時候動作要慢，電壓幅度要緩慢降低，以免不準。直到繼電器斷開的時候記下此時的電流值和電壓值。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相對準確的數(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)釋放電壓太小的時候。也就低于百分之十，那這個繼電器就不能使用了。因為這樣的繼電器不穩(wěn)定，對整個電路來說不容易控制。所以我們堅決不用這樣的繼電器在電路中。圖315 DS1302實物圖圖316 DS1302時鐘芯片引腳圖DS1302時鐘芯片是由美國DALLAS公司推出的，它具有涓細電流充電能力，同時它是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片。DS1302時鐘芯片可提供秒、分、時、日、星期、月和年的功能，并且當(dāng)一個月小于31天時它可以自動調(diào)整，具有閏年補償功能。它附加了31byte的靜態(tài)RAM，采用與CPU進行同步通信的SPI三線接口，同時可以使用突發(fā)模式一次性傳輸多個時鐘信號和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)的那個時刻。所以它被廣泛的應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。圖318 DS1302時鐘模塊與單片機相連電路圖DS1302與單片機的相連如圖所示，其中，電阻值均為10K。晶振在這里是給DS1302提供計時脈沖的。由電路圖我們可以看出，DS1302只需要三個IO口就可以和單片機項相連了。為了在系統(tǒng)斷電情況下時鐘依然可以走動，我們可以在DS1302外部加個電池，下次再次啟動系統(tǒng)的時候就不必調(diào)時間了，給我們帶來了極大的方便。圖319 4*4矩陣鍵盤實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，組成一個鍵盤組，然后將其連接在單片機外圍設(shè)備上。既然有按鍵，為何還要有矩陣鍵盤這個東西呢？在單片機按鍵的使用過程中，當(dāng)按鍵數(shù)量極其多的時候，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電路板美觀，更重要的是這樣子可以減少單片機的端口的使用。圖320 4*4矩陣鍵盤與單片機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)于很多個按鍵、很多個開關(guān)。每個按鍵的的原理其實就是個機械式的觸點開關(guān)，它的主要作用就是為了把實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，就是我們這個電路中的矩陣鍵盤。這個矩陣鍵盤是4*4結(jié)構(gòu)的。總共有16個按鍵。16個按鍵如果按照按鍵方式和單片機相連，我們需要是16個IO，而使用矩陣鍵盤的形式我們現(xiàn)在只需要8個IO口即可。極大地方便了我們外圍結(jié)構(gòu)與單片機的相連。當(dāng)有按鍵按下的時候，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個行線置0，然后分別檢測4個列線的電平值，當(dāng)列線中有0電平時，那么被按下的按鍵出現(xiàn)在這個0電平列線所對應(yīng)的四個按鍵中。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候怎么判斷是哪個按鍵被按下了呢？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個按鍵之一。具體怎么檢測出是哪個按鍵，方法如下：我們依次給行線置一個低電平，其他三個行線為高電平。然后檢測那個列線，看是否為低電平。當(dāng)檢測出某個列線為低電平時，這個時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)法其實這個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)有按鍵按下的時候，低四位中會有一位由1變成0，而高四位不變。這個時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)有按鍵按下的時候，高四位中會有一位由1變成0，而低四位不變。這個時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)計都涉及到了。在此我們就不做詳細的介紹了。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計單片機的硬件和軟件開發(fā)是單片機系統(tǒng)設(shè)計最重要的兩個過程，硬件和軟件的開發(fā)可以同時進行，也可以在硬件邏輯設(shè)計中、后期開始軟件的設(shè)計。這一章我們重點介紹我們課題的軟件設(shè)計。軟件設(shè)計相比硬件設(shè)計來說是很復(fù)雜和困難的。它需要我們有一個很好地思維模式，細心地態(tài)度。一個好的程序設(shè)計，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。一個好的用戶設(shè)計一定要文件齊全，注釋適當(dāng)、豐富，易于調(diào)試和維護。這樣，即使在設(shè)計過程中更換設(shè)計者，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)計的課題之后，我們需要把握住整體的設(shè)計。該課題的軟件設(shè)計思路如下圖：圖43 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計思路我們在這個系統(tǒng)設(shè)計中的大體思路是：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方面：系統(tǒng)總開關(guān)打開之后，我們的LCD12864液晶顯示屏上會顯示四行文字。分別為：第一行顯示的是“20 年 月 日”；第二行顯示的是“周 時 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”。這個時候我們可以設(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)，點擊*鍵確認。再設(shè)置的是溫度的最低值，接著是濕度的最高值、最低值。都需要點擊*鍵確認。就這樣系統(tǒng)的一個初始化算是完成了。系統(tǒng)進入正常工作狀態(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行下面的程序框圖。圖47 串口模塊軟件流程圖 在這個溫濕度控制系統(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。在這個設(shè)計中，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*鍵確認?？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，我們可以按復(fù)位按鈕 重新輸入。在實際的系統(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設(shè)計過程中的核心內(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。當(dāng)單片機收到相關(guān)的溫濕度信息時，它會做個簡單的處理。然后將它發(fā)送到12864液晶顯示屏上。該液晶顯示屏上會呈現(xiàn)出來當(dāng)時的溫濕度值。單片機究竟是如何操作的，如圖所示：圖410 單片機內(nèi)部操作示意圖在系統(tǒng)啟動后，我們首先要手動的輸入這個溫度和濕度的限值，也就是溫濕度的最大值和最小值。點擊*號確定。當(dāng)室內(nèi)的溫度和濕度值在這個范圍內(nèi)時是正常的，如果超出這個范圍則就會報警。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。然后進行編程調(diào)試和運行。它操作起來比較方便，對于C語言學(xué)習(xí)者來說是個最佳選擇。在我們做課題設(shè)計的軟件開發(fā)時，我們首先要了解這個軟件的安裝和使用過程。然后在在這個環(huán)境下我們就可以進行編程了。在編程完成后，確保我們的程序沒有問題后就要進行下載了。這個時候我們要用STC_ISP_V480軟件進行燒錄。將電路板和電腦相連接。然后將程序燒錄到電路板上。在燒錄前我們要進行一些必要的設(shè)置。（1）將單片機型號設(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）點擊“打開程序文件”按鈕打開我們編寫好的程序文件，；（4）點擊下載，然后按照提示操作就好?！D51 程序燒錄運行圖在電路板焊接完后，我們還要進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，我們一個一個開始檢查，先檢查我的元器件有沒有用錯的情況。主要是電阻電容的大小。然后檢查各個元器件的引腳是否有焊接錯誤的現(xiàn)象，最后檢測電源以及地的情況有沒有漏掉的情況。不然有一個出問題，就有可能導(dǎo)致整個電路出現(xiàn)故障。圖52 串口調(diào)試示意圖在確保各個模塊的檢測無誤后，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范圍內(nèi)，若不在我們所設(shè)置的范圍內(nèi)，則需要進行相應(yīng)的工作來對溫濕度進行一個調(diào)整。如果溫度超出最高值，則進行報警，同時有色LED燈亮。提醒工作人員進行一個升溫調(diào)整。對于其他情況也是如此。具體如下：℃，這個時候它已經(jīng)高于所設(shè)置的溫度最高值40℃時，此時蜂鳴器會報警，藍燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來升溫. ℃，這個時候它已經(jīng)低于所設(shè)置的溫度最低值15℃時，此時蜂鳴器會報警，黃燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來升溫。 %，這個時候它已經(jīng)高于所設(shè)置的濕度最高值70%時，此時蜂鳴器會報警，綠燈亮，代表我們的設(shè)備應(yīng)該用來去干。%，這個時候它已經(jīng)低于所設(shè)置的濕度最低值15%時，此時蜂鳴器報警，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為核心進行的設(shè)計。其中軟件和硬件部分各占一半，同等重要?？紤]到這個系統(tǒng)在我們的努力下還是可以實現(xiàn)硬件電路的焊接。我選擇了做出實物，增強自己的動手能力，同時也增強自己在大學(xué)期間對于單片機的一個學(xué)習(xí)。在整個設(shè)計過程中，我們從搜索、整理資料開始，然后設(shè)計電路圖，進行仿真驗證，買元器件，電路焊接。再通過KEIL軟件用C語言來編寫程序，實現(xiàn)了我們每個模塊所要求的功能。最后，我們基本上實現(xiàn)了我們所要求的各項功能。在選擇元器件的時候，我了解到我們在做電路圖設(shè)計的時候不僅要考慮元器件是否能實現(xiàn)我們所需要的功能，而且也要考慮到元器件實際的經(jīng)濟價值。在設(shè)計中，要保持經(jīng)濟實惠，方便好用的原則。也不是非要買最好的，最貴的。而是選擇性價比最高的那個。在整個過程中，我重新熟悉了單片機的硬件系統(tǒng)和軟件編程方法，自己的理論在實踐下得到了很大的升華。盡管這樣，但是我們的設(shè)計中還是存在了很多的不足。比如，我們設(shè)計的溫濕度限值是可以通過按鍵調(diào)控的。但是對于時鐘模塊，我們沒有進行進一步的完善。由于始終是我附加的一個功能?？紤]到時間和各方面的一個因素，我們只實現(xiàn)了時間和年月日在12864液晶顯示屏上的一個顯示。具體的時間的一個調(diào)整和變更我們就是通過電腦串口調(diào)試進行修改。而不能通過我們的矩陣鍵盤模塊進行修改了。這個是一個小小的缺憾。在設(shè)計的完善過程中，我增加了時鐘的功能。但因為我的水平有限，所以設(shè)計中存在考慮不周全的地方。我們嘗試了各種改進方法，最后由于各種原因系統(tǒng)還是存在一些小小的缺憾。盡管