【文章內容簡介】 0寫時序 報警電路簡介 蜂鳴器報警電路 如圖 所示 ，當所測溫度濕度高于設定的上限值或者低于設定的下限值時單片機 STC89C52 的 P1 口的 腳電平改變，三極管導通，蜂鳴器鳴響直至上下限恢復至設定要求。 圖 報警電路 每個按鍵單獨占有一根 I/O 接口線 ,每個 I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 20 頁 共 50 頁 鍵盤采用 5 路單鍵 端口直接掃描方式，分別接單片機 。 S1S5 分別實現加、減、保存、切換、退出等功能。加鍵鍵能實現報警溫濕度上下限的調整，保存鍵能將實時檢測的數據保存至 AT24C04，以便所需時候調用。切換鍵能實現時間和檢測數 據的模式切換。退出鍵退出調整模式。 按鍵電路如圖 所示： 圖 鍵盤電路 按鍵功能 如下表 ： 表 按鍵功能表 S1 S2 S3 S4 S5 時間日期模式切換鍵 加鍵 減鍵 退出鍵 溫濕度保存鍵 復位電路采用手動按鍵復位的方式， 采用上位 電平來實現復位，接單片機RST 端 按下按鍵時 RET 引腳為高電平，實現單片機復位功能。 其具體電路如下 圖： 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 21 頁 共 50 頁 圖 復位電路 目前，廣泛使用的串行數據接口標準有 RS232， RS422 與 RS485 三種。其中 RS232 是美國電子工業(yè)協會正式公布的串口總線標準，也是目前最為常用的串行接口標準，用來實現計算機與計算機之間，計算機與外設之間的數據通訊。串行通信接口的基本任務是實現數據格式化。來自 CPU 的是普通的并行數據，接口電路應具有實現不同串行通信方式下的數據格式化的任務。具體任務是 : (l)進行串 — 并轉換 。 (2)控制數據傳輸速率 。 (3)進行錯誤檢測 。 (4)進行 TTL 與 EIA 電平轉換 。 (5)提供 EIARS232 接口標準所要求的信號線。 由于 CMOS 電平和 RS232 電平不匹配，因此要實現單片機和 PC 機之間的通信，必須在它們之間加接電平轉換器。 系統(tǒng)設計采用 MAXIM 公司的 RS232 接口芯 片 MAX232，這是一種標準的 RS232 接口芯片。 MAX232 只需 +5V 電源供電，其內部的電源變化成士 10V 電源用于 RS232 通信。該芯片集成有兩路收發(fā)器，可將單片機輸入的 TTL/CMOS 電平轉換為 RS232 電平發(fā)送給 PC 機，或將從 PC 機接收的 RS232 電平轉換為 TTL/CMOS 電平發(fā)送給單片機 。 其電路如圖 所示： 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 22 頁 共 50 頁 圖 串口電平轉換電路 其中 T2OUT 連接上位機串口的 RX 端， R2IN 連接上位機串口的 TX 端， R2OUT 和T2IN是 TTL/CMOS發(fā)送器的輸出和輸入端，分別連接單片機的 RX(P30)和 TX(P31)端。 硬件設備的正常運行都離不開系統(tǒng)的供電，電源電路在系統(tǒng)設計時往往需要單獨加以考慮，它有可能成為影響系統(tǒng)性能甚至運行的關鍵原因。 在系統(tǒng)中 MAX23 LCD、 AT8C5 DS18B20 等芯片 都需要 5V 的供電電壓，在系統(tǒng)開發(fā)過程中可以使用電腦 USB 供電。 本設計采用 220 交流供電，經整流、變壓等變?yōu)?5V 直流穩(wěn)壓。其電路如圖 ： 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 23 頁 共 50 頁 圖 電源電路 出于 對歷史測量數據的需要，本設計采用拉單獨的數據存儲模塊，其電路如下圖 所示 圖 數據存儲器電路 SCK 用于寫時鐘信號， SDA 用于讀數字信號。 W\R\用于讀數據， R\D\用于寫數據。W\R\為低 電平時， SCK 端口讀時 鐘信號，溫濕度實時測量數據儲存到 AT24C04。R\D\為 低 電平時， SDA 端口寫數字信號， AT24C04 將所保存的實時測量溫濕度數據寫入單片機通過 LCD 顯示。 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 24 頁 共 50 頁 4 系統(tǒng)軟件設計 主程序 流程圖 主程序實現的功能是上電后對系統(tǒng)初始化以及主模塊的調用，主模塊包括：按鍵、中斷、延時、顯示、報警等。初始化結束后，程序開始執(zhí)行按鍵掃描程序，處理按鍵輸入及輸入數據的顯示等任務。然后，程序進入中斷服務子程序。系統(tǒng)主程序 流程圖如圖 圖 系統(tǒng)總流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 按鍵？ 延時 讀上下限值 讀取測量值 LCD 顯示數據 超限？ 延時 設置上下限報警值 SHT10 通訊重啟動 報警，發(fā)出控制信號 N N Y Y 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 25 頁 共 50 頁 溫濕度數據采集流程圖 數據測量開始時，首先對 DS1302 和 SHT10 進行初始化，設置傳感器的狀態(tài)。測量開始時， “ 000 00101”為相對濕度（ RH）量，“ 000 00011”為溫度（θ）測量 。 啟動 數據 傳輸時， SCK 為高電平時 ，數字信號 DATA 發(fā)生翻轉。 在第 8 個SCK 時鐘的下降沿之后將 DATA 拉為低電平（ ACK 位） ,在第 9 個 SCK 時鐘的下降沿之后釋放 DATA（此時為高電平） ，完成一次數據測量。 其流程圖如下圖 所示： 圖 數據采集流程圖 開始 結束 設置傳感器狀態(tài) 發(fā)送啟動傳輸 發(fā)送測量指令 讀測量值 測量值化數字量 Error+1 Error+1 指令判斷？ 數據判斷？ Y N Y N 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 26 頁 共 50 頁 LCD顯示流程圖 單片機向 LCD1602 指令寄存器寫入指令代碼來選擇參數寄存器，再通過數據寄存器向參數寄存器寫入參數值，以實現功能的設置 LCD1602 向單片機提供一個忙 BF 標志位： BF= 1 表示當前 LCD1602 處于內部運行狀態(tài)，不接受單片機的訪問。讀忙標志位除外， BF =0 表示 LCD1602 允許單片機的訪問。單片機在訪問LCD1602 時都要判斷 BF 是否為 0，單片機可在 RS =1 下從數據總線 D7 位上讀出BF標志值。 01H 設置字體， 02H 設置顯示域， 04H 設置光標位置。 接收到 0CH 指令時，寫入數據寄存器的數據送入光標地址指針指向的顯示 RAM 單元。光標地址指針將隨著每次數據的寫入而自動加 1 修改。 其流程圖如下圖 所示： 圖 LCD顯示流程圖 按鍵程序 流程圖 程序開始時，首先判斷有無按鍵，無按鍵則程序結束，有按鍵則引入堆棧對各個功能按鍵進行選擇，在實現各個功能按鍵 的相應操作后，一次出堆棧 ，程序結束。 其流程圖如下圖 所示 開始 寫指令函數 寫數據到 LCD 初始化 LCD 顯示 返回 Y N LCD 忙？ 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 27 頁 共 50 頁 圖 按鍵程序流程圖 中斷子程序流程圖 串口中斷子程序主要完成串口的中斷響應，中斷程序中有兩個標志位，一個是允許接收數據塊標志，另一個是數據塊接收完畢標志。進入中斷程序后，首先判斷允許接收數據塊標志是否置位。若置位，接收的數據放入數據塊指定區(qū)域，并修改數據塊指針，為接收下一個數據作準備，當接收完一個完整的數據塊后，清除允許接收數據塊標志 ，置位數據塊接收完畢標志；若沒有置位，判斷是否是起始碼？若是起始碼，則置位允許接收數據塊標志，初始化數據塊指針。為接收下一個數據做好準備。 其流程圖如下圖 ： 寫數據到 AT24C04 模式切換 加鍵 減鍵 數據保存 退出調整 溫濕切換 數據加 1 數據減 1 開始 按鍵？ 結束 Y N 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 28 頁 共 50 頁 圖 中斷子程序流程圖 AT24C04 讀寫程序 流程圖 R\D\為低電平時，執(zhí)行讀操作，單片機數據存入 AT24C04。 W\R\為低電平時，執(zhí)行寫操作， AT24C024 把數據寫入單片機。 其流程圖如下 圖 ： 保護現場 接收地址字節(jié) 地址符合否？ 查詢接收數據包 校驗和正確否？ 處理接收數據 232 為發(fā)送狀態(tài) 恢復現場 中斷入口 返回 232 為發(fā)送狀態(tài) 發(fā)送 5AH 發(fā)送 A5H 及數據 232 為接收狀態(tài) N Y N Y 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 29 頁 共 50 頁 圖 AT24C04讀寫程序 開始 初始化 寫信號 結束 指令判斷？ 讀信號 N Y 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 30 頁 共 50 頁 5 結論 本次設計 以 AT89C52 的 為核心 ； 整個系統(tǒng)采用模塊化設計?？梢苑譃榘藗€模塊，分別為：單片機 AT89C52 的實時控制模塊、 LCD 的實時顯示模塊、報警電路、串口通訊接口電路模塊、按鍵復位電路模塊、 5路單鍵盤輸入控制模塊、 AT24C04數據存儲模塊，時鐘電路及 SHT10 傳感器數據采集部分。繪制了各模塊硬件電路圖及軟件流程圖，并根據設計要求編寫各功能模塊程序。 使用 SHT10 溫濕度傳感器和 DS1302 時鐘芯片完成實時數據采集；通過 AT89C52 的引腳與 LCD 引腳的結合，實現了 LCD 的數據實時顯示功能；串口通訊的實現依賴于 MAX232 芯片的功能可以實現下載程序和數據；使用 5路單鍵鍵盤實現參數修改。 總體系統(tǒng)設計能實現對環(huán)境溫度濕度實時檢測， 數字顯示及參數修改，報警。相對濕度在 0%~100%之間，溫度量程范圍在 10~100 度之間，測量精度達到 %。 通過本設計，進一步加深了對單片機功能和單片機最小系統(tǒng)的認識，熟悉傳感器原理，對模電數電只是加深理解。學會熟練操作 Proteus 軟件。 在硬件電路模塊化設計 和軟件流程圖設計中遇到很多問題：如硬件模塊的原理及各芯片的功能等。 在設計過程中參考了大量技術資料，加深自身資料收集整理轉化能力。 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 31 頁 共 50 頁 謝辭 參考文獻 [1] 金以慧 .過程控制 [M].北京：清華大學出版社， 2021 [2] 張毅 ,曹麗 .自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng) [M].北京：化學工業(yè)出版社， 2021 [3] 周澤魁 .控制儀表與計算機控制裝置 [M].北京： 化 學工業(yè)出版社， 2021 [4] 王俊杰 .檢測技術與儀表 [M].武漢：武漢理工出版社， 2021 [5] 胡壽松 .自 動控制原理 [M].北京：科學出版社， 2021 [6] 于海生 .微型計算機控制技術 [M].北京：清華大學出版社， 2021 [7] 孟志永 .單片機外圍電路設計 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021 南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計 第 32 頁 共 50 頁 [8] 楊亭 .單片機 C51程序設計教程與實驗 [M].北京 :北京航空航天大學出版社 ,2021 [9] 李常林 .Visual Basic串口通信技術與典型實例 [M].北京 :清華大學出版社 ,. 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