【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)十分關(guān)鍵。處理，最終在LCD016L上顯示測量結(jié)果。系統(tǒng)基于模塊化設(shè)計確定各模塊單元，并選擇相應(yīng)的電子。顯示電路等組成。根據(jù)設(shè)計方案，空氣溫濕度測量儀可以具有讀取方便，操作簡單

　　

【正文】 N警報器報警 圖 43 程序流程圖 傳感器讀取參數(shù)子程序主要是由： SHT10 的啟動函數(shù)， SHT10 連接復位函數(shù)， SHT10寫函數(shù)， SHT10 讀函數(shù)，測量溫濕度函數(shù)，溫度補償函數(shù)。 （ 1）傳感器讀函數(shù)設(shè)計 傳感器讀函數(shù)流程圖如圖 44 所示，首先傳感器上電，單片機給傳感器輸入 指令，隨后 釋放傳感器數(shù)據(jù)線，判斷數(shù)據(jù)高位是否為 1，如果高位為 1，高位右移，讀取數(shù)據(jù)線的值，判斷循環(huán)右移后 高位是否為 1，直到 高位值 不為 1， 隨后結(jié)束傳感器與單片機空氣溫濕度測量儀設(shè)計 20 通訊， 延時 3 微秒， 接著單片機 再次釋放數(shù)據(jù)線，程序結(jié)束，完成傳感器讀函數(shù)程序。 開 始釋 放 數(shù) 據(jù) 線高 位 是 否 為 1高 位 右 移讀 取 一 位 數(shù) 據(jù)線 的 值結(jié) 束 通 訊延 時 3 微 秒釋 放 數(shù) 據(jù) 線結(jié) 束NY 圖 44 傳感器讀函數(shù)流程圖 （ 2）傳感器寫函數(shù)設(shè)計 傳感器寫函數(shù)如圖 45 所示，首先 傳感器上電 啟動程序，判斷 數(shù)據(jù) 高位是否為 1，如果 高位 不為 1， 則 高位 循環(huán) 右移，發(fā)送的數(shù)做與運算，得到發(fā)送位并且延時 3 微秒，直到高位 數(shù)值 為 1 時結(jié)束循環(huán)，釋放數(shù)據(jù)線， 通過單片機 檢查 傳感器 通信 情況 ，傳感器寫函數(shù)結(jié)束。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 21 開 始高 位 是 否 為 1循 環(huán) 右 移和 發(fā) 送 數(shù) 做 與 運算 ， 得 到 發(fā) 送 位延 時 3 μ s釋 放 數(shù) 據(jù) 線檢 查 通 訊結(jié) 束YN 圖 45 傳感器寫函數(shù)流程圖 LCD 顯示 子程序 設(shè)計 要想實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)信息及時間的顯示，最重要的是對 LM016L 的讀寫操作， LM016L有自己的 RAM 地址及指令，以及自身的標準字符庫。 因為 LM016L 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 所以根據(jù) LM016L 的自身的指令表確定編寫程序的內(nèi)容。因此第一步要熟悉 LM016L 的指令庫，隨后進行液晶顯示的程序的設(shè)計。 LM016L 顯示程序分為初始化函數(shù)，寫指令函數(shù)，寫字符函數(shù)， LCD 寫字符串函數(shù)，字符函數(shù)和延時函數(shù)組成。通過初始化函數(shù)使屏幕清零，然后通過寫指令 函數(shù)和寫數(shù)據(jù)空氣溫濕度測量儀設(shè)計 22 參數(shù) 函數(shù) 使 LCD 顯示，最后通過字符串函數(shù)和延時函數(shù)完成 LCD 顯示。最終 完成 LCD 顯示子程序設(shè)計。 （ 1） LCD 寫 字符函數(shù) 設(shè)計。 寫字符函數(shù)流程圖如圖 46,LCD 上電啟動程序，單片機內(nèi)置的位置顯示和從傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)載入程序，再經(jīng)過單片機運算處理 ，在 LCD 上確定要求的位置， 數(shù)據(jù)的寫允許 載入 ，寫入命令 指令 并延遲 10 微秒， 單片機 載入 LCD 使能為 0 命令，命令執(zhí)行后 延遲 10 微秒，寫字符程序結(jié)束。 開 始輸 入 位 置 和 字符LCD確 定 行 列位 置數(shù) 據(jù) 寫 入 允 許寫 入 命 令 ， 延遲 10微 秒使 LCD使 能 為0， 延 遲 10微 秒結(jié) 束 圖 46 LCD 寫字符函數(shù)流程圖 (2)LCD 寫字符串函數(shù)設(shè)計。 LCD 寫字符串函數(shù)流程圖如圖 47，首先 LCD 上電后，單片機內(nèi)置的顯示位置和字符串傳輸傳輸給 LCD， LCD 首先確定字符串在屏幕上應(yīng)當顯示 位置信息， 然后 LCD得到允許寫入地址命令，判斷字符串是否已將結(jié)束，如果沒有結(jié)束寫入字符，地址編碼第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 加一，直到判斷字符串已將結(jié)束，字符串輸入程序結(jié)束。完成設(shè)定位置的預置字符串的LCD 顯示。 開 始輸 入 字 符 串 和 位 置L C D 確 定 位 置允 許 寫 入 地 址 命 令字 符 串 是 否 結(jié) 束寫 入 字 符地 址 加 1結(jié) 束YN 圖 47 LCD 寫字符串函數(shù)流程圖 警報子程序設(shè)計 除了上述比較復雜的程序外還有一些相對簡單的子 程序即按鍵子程序和警報子程序。警報子程是為了挺高本次設(shè)計的完整性。增加設(shè)計產(chǎn)品的功能性。警報子程序包括按鍵子程序和報警子程序兩個部分。 警報子程序的 設(shè)計旨在提供一個監(jiān)測 報警 設(shè)備，在硬件設(shè)計時引入 喇叭是為了對溫度超過最大值是進行警報， 引入液晶和按鍵是為了方便空氣溫濕度測量儀設(shè)計 24 現(xiàn)場的人機交互。因此，在軟件設(shè)計過程中要實現(xiàn)現(xiàn)場檢 警報。 按鍵子程序用來調(diào)節(jié)閥值的大小，警報子程序主要是用來比較外界溫濕度和閥值溫度。先編寫按鍵子程序，通過按鍵調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)值，再通過警報子程序與調(diào)節(jié)的閥值比較。主要過程是：當外界溫濕度高于閥值溫度是 LED 燈亮起 ，蜂鳴器報警。此程序主要用來監(jiān)控并提醒外界溫度的變化，并使人們能夠快速的知道這一變化從而做出一定的反應(yīng)，減少損失。 開 始設(shè) 置 初 始 值f l o g = 6 5按 鍵 初 始 為 高 電 平為 1是 否 按 下 增 加 鍵F l a g 加 1是 否 按 下 增 加 按 鍵F l a g 1 0 0 ？F l a g = 0是 否 按 下 減 小 鍵F l a g 0F l a g j 減 1F l a g = 9 9是 否 按 下 減 小 鍵NYYNYNYNNYYN結(jié) 束 圖 48 按鍵程序流程圖 如上圖 48 所示， 首先設(shè)定按鍵程序的初始值 Flag=65（初始的預警濕度值）和設(shè)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 定按鍵單片機的兩個接口都為高電平 。啟動程序后判斷兩口的初始值相與是否有變化，判斷增大按鍵是否被按下即判斷電壓是否變化，若測得電壓變化，則 判斷 Flag 的值 是否小于 100，小于則 Flag 加 1， 不小于 100， 則將 Flag 置零。繼續(xù)判斷 增大按鈕是否再次按下，若沒有按下引起的電壓變化 ； 進行減小鍵是否按下的判斷，若 檢測到 減小鍵 按下，引起的電壓變化， 判斷 Flag 值是否大于 0，若大于 0， 則 Flag 減 1，反之，則 Flag 值置為 99，直到 沒有檢測到減小按鈕按下引起的電壓變化時 結(jié)束循環(huán)，把 Flag 最終值通過單片機傳輸給 LCD，顯示出最大濕度值。 本章小結(jié) 軟件是控制模塊的靈魂，要求和硬件配合，本章主要解決 傳感器溫濕度數(shù)據(jù)的傳入 ，還要兼顧人員對參數(shù)的修改，對數(shù)據(jù) 顯示和對環(huán)境變化的警報 問題。在硬件電路的基礎(chǔ)上，完成對各個功能模塊的軟件設(shè)計，包括 傳感 器讀取參數(shù)子程序的設(shè)計， LCD 顯示子程序的設(shè)計和警報子程序的設(shè)計 。 最后完成整體溫濕度系統(tǒng)程序的設(shè)計 。 空氣溫濕度測量儀設(shè)計 26 5 系統(tǒng) 仿真 仿真調(diào)試 本次設(shè)計的驗證主要 為仿真測試 ， 應(yīng)用 proteus軟件進行仿真，首相根據(jù)在 protel中完成的電路圖進行繪制電路圖。電路的繪制主要是按照上面電路設(shè)計的電路圖進行繪制。軟件的操作，繪制電路圖時硬件的選取都是按照硬件選型的型號。按照電路設(shè)計在仿真軟件中完成電路圖。然后載入通過上一章軟件編寫后生成的文件，通過這個軟件的仿真平臺進行仿真實驗。由于這個軟件完 全理想的條件，因此不用畫出電源模塊的電路圖。 仿真過程：載入仿真所需的文件，按下仿真按鈕。此時 SHT10在會產(chǎn)生一些仿真的數(shù)據(jù)，通過電路和軟件的處理，在 LCD上顯示出來，就如下圖 51所示，傳感器產(chǎn)生溫度為 27℃，濕度為 57％，測得濕度值為 ％，溫度值 ℃。調(diào)節(jié)電路中的兩個按鈕改變濕度最大值為 65％，此時沒有測量溫度沒有達到報警溫度， LED不亮，蜂鳴器沒有報警。隨后改變傳感器溫濕度的值，達到報警溫度，蜂鳴器報警， LED亮。說明程序的編寫和硬件電路的搭建是匹配的。 本次設(shè)計的仿真結(jié)果如圖 51。 圖 51 仿真結(jié)果顯示 仿真結(jié)果分析 本次仿真結(jié)果測試通過調(diào)節(jié) SHT10 上的溫濕度增鍵按鈕，觀察 LCD 上顯示出的溫濕度測量值， 填寫測量結(jié)果到 表 51，對比實際的溫濕度值和測得的溫濕度測量值的差值，第五章 系統(tǒng)仿真 27 進行本次設(shè)計的仿真結(jié)果分析。 溫度 實際值 27℃ 30℃ 32℃ 34℃ 40℃ 43℃ 45℃ 測量值 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 濕度 實際值 57% 49% 53% 55% 57% 59% 60% 測量者 % % % % % % % 表 51 測量結(jié)果 通過上述溫度值的測量值和實際值的比較可知，系統(tǒng)存在一定的誤差，且誤差隨著實際溫度值的增加而增加。通過濕度值的變化比較可知，測量誤差隨著實際濕度值的增加而不斷增大。 本章小結(jié) 本章重點介紹了 空氣溫濕度儀設(shè)計 的 軟硬件的驗證和仿真 狀態(tài)的 調(diào)試， 針 對不同條件的改變驗證電路和軟件的變化，從而更正硬件和軟件設(shè)計的不足，保證設(shè)計的精確性 。觀察各個功能更的正確運行，確定最終的程序和電路設(shè)計。 空氣溫濕度測量儀設(shè)計 28 6 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文設(shè)計了基于 STC89C51 單片機 的屏顯空氣溫濕度儀 ,其 具有響應(yīng)速度快、部署靈活、成本低廉、維護簡單成本低、可維護性高、可靠性好及閾值設(shè)置靈活等優(yōu)勢。 本次設(shè)計做了一下工作： (1)通過對整體設(shè)計的模塊化，分析清楚了各個模塊的功能和硬件的選型。 (2)選型結(jié)束后確定了各個硬件的功用和接線方式確定各個模塊的電路圖。其他模塊與主控模塊的借口方式。 (3)進行軟件的編寫，首先確定主程序流程圖，隨后確定各個子程序的作用，然后編寫子程序，最終組合起來完成本次設(shè)計的程序的編寫。 (4)通過仿真軟件的仿 真，驗證程序和硬件的配套性，最終確定本次設(shè)計軟硬件在理想條件下的正確性。 展望 對于完成的進度而言，完成了 PCB 板的設(shè)計，希望最終設(shè)計完成實物。 對于整個系統(tǒng)而言，采用液晶屏顯示，顯示內(nèi)容更豐富。而采用 STC89C51 單片機作為微處理器模塊， 使產(chǎn)生數(shù)字信號的 SHT10 溫濕度傳感器 與單片機直接相連，不僅使電路設(shè)計變得簡單，也使程序代碼減少了很多，且測量精度高，測量范圍廣。根據(jù)本系統(tǒng)目前已經(jīng)現(xiàn)的功能和不足，在以下方面尚需做進一步的深入 增加功能 研究： 更好的完善軟硬件的設(shè)計，提高精度。 開 發(fā)利用遠程的信息交互， 提高遠程操作能力，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，增加設(shè)備的方便性和高效性。 增加繼電器模塊，從而自動調(diào)節(jié)測量環(huán)境的溫濕度。 如果這些擴增的功能 設(shè)備若開發(fā)成功，面對中國當前的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向高科技設(shè)施農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的局面，必將有廣闊的推廣應(yīng)用前景。 29 參考文獻 [1] 沙占友 ,薛樹琦 ,龐志鋒 . 中外集成傳感器實用手冊 . 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020. 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