【導(dǎo)讀】的高度智能化測(cè)控技術(shù)逐步成為現(xiàn)實(shí)。其中以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器因其體積。小、成本低、功能強(qiáng)、簡便易行而得到了廣泛的應(yīng)用。室內(nèi)濕度測(cè)控由于其重要性的。日益突出，技術(shù)也越來越成熟。本文主要討論基于AT89S51單片機(jī)的以HS1101作為。本系統(tǒng)采用層次化、模塊化設(shè)計(jì)，以HS1101濕敏芯片的傳感器作為測(cè)量的器件，AT89S51單片機(jī)，以單片機(jī)為核心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)、處理和報(bào)警。本系統(tǒng)完全滿足一般小實(shí)驗(yàn)室的濕度測(cè)控系。測(cè)的自動(dòng)化智能化。

　　

【正文】 之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。其中串行通訊基于它本身的使用線路少、成本低等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。 RS2323C接口 是目前最為常用的一種串行通訊接口。它是 1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)采用 25 個(gè)引腳的連接器 其電氣特性是：邏輯“ 1”， 5— 15V；邏輯“ 0”， +5— +15V。噪聲容限為2V。其物理特性有：傳輸線采用屏蔽雙絞線，傳輸電纜的長度最大為 50 英尺。 RS232C 接口也有其不足的地方，主要有：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片；傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為 20Kbps； 接口的共地傳輸模式容 易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性比較弱；傳輸距離有限等。 單片機(jī)和 PC 通信連接 PC 機(jī)作為上位機(jī)，它是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行各種各樣的管理和控制的。本系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計(jì)和編程過程中，對(duì) AT89S51 和 PC 機(jī)的通信采用了單電源電平轉(zhuǎn)換器ICL232。對(duì)于 AT89S51 的發(fā)送和接收，其間的通訊協(xié)議如下 [10]： 1. 通訊波特率為 4800b/s，晶振為 12MHz，其中 T1 為方式 2,可以計(jì)算得到 TH1 為 F3H 和 SMOD 為 1。 2. 系統(tǒng)采用串行口方式 3,字符格式為 1位起始位、 8位數(shù)據(jù)位（低位在前）、1位停止們和 TB8=0。 3. 發(fā)送或接收數(shù) 據(jù)塊起始地址存放單元為 41H 和 40H，其中 41H 為數(shù)據(jù)塊起始地址高字節(jié)存放單元， 40H 為數(shù)據(jù)塊起始地址低字節(jié)存放單元；數(shù)據(jù)塊長度存放單元為 32H 和 31H，其中 32H 為數(shù)據(jù)塊長度高字節(jié)存放單元， 31H為數(shù)據(jù)塊長度低字節(jié)存放單元。 4. 8051 串行口以中斷方式進(jìn)行發(fā)送和接收，發(fā)送時(shí)先發(fā)數(shù)據(jù)塊起始地址低字節(jié)和高字節(jié)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)塊長度的低字節(jié)和高字節(jié)，最后發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)長度高字節(jié)和低字節(jié)由主程序在發(fā)送前先調(diào)入 R2 和 R3中。 其發(fā)送和接收子程序的流程圖如圖 41所示。 21 （ a）發(fā)送子程序流程圖 （ b）接收子程序流程圖 圖 41： RS232發(fā)送與接收流程圖 本系統(tǒng)在 Keil uVision2 中使用匯編程序來對(duì)發(fā)送和接收子程序?qū)懗龊唵蔚某绦蚯鍐巍? 發(fā)送子程序的清單： ORG 1000H MOV R0,03H ORL PCON,80H 。設(shè)定 SMOD＝ 1 MOV TMOD,20H 。設(shè)定 T1為方式 2 MOV TH1,0F3H 。設(shè) 定 T1值 MOV TL1,0F3H SETB TR1 。啟動(dòng) T1工作 MOV SCON,0E0H 。串行口方式 3,禁止接收 MOV IE,90H 。開串行口中斷 MOV SBUF,77 。數(shù)據(jù)塊始址送發(fā)送緩沖器 WAIT1: JB ES,WAIT1 。等待串行口中斷 RET 接收子程序的清單： MOV R0,03H MOV TMOD,20H 。設(shè)定 T1 為方式 2 標(biāo)記寄存器 R2 初始化定時(shí)器 T1為方式 2 設(shè)定 T1初值 啟動(dòng) T1工作 串行口為方式 3 開中斷 等待串行口中斷 標(biāo)記寄存器 R2 初始化定時(shí)器 T1為方式 2 設(shè)定 T1初值 啟動(dòng) T1工作 串行口為方式 3，允許 接收并開中斷 等待串行口中斷 22 MOV TH1,0F3H 。設(shè)定 T1 初值 MOV TL1,0F3H SETB TR1 MOV SCON,0FOH 。啟動(dòng) T1 工作 MOV IE,90H 。開串行口中斷 WAIT2: JB ES,ATIT2 。等待串行口中斷 RET 簡單軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的 計(jì)算機(jī)，一般是 PLC/單片機(jī)之類的。兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。 TCP/IP 一般是支持的。但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨(dú)有通 訊協(xié)議。 本系統(tǒng)軟件采用匯編語言來實(shí)驗(yàn)初始化、數(shù)據(jù)采集處理、濕度管理和對(duì)設(shè)備的處理。下位機(jī)程序設(shè)計(jì)通常先進(jìn)行初始化，如設(shè)置中斷、定時(shí)器、外部可編程器件的初始等，然后循環(huán)執(zhí)行主要功能，并將數(shù)據(jù)傳遞給上位機(jī) [12]。 上位機(jī)上電復(fù)位后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并控制 LED。為防止程序跑飛，上位機(jī)下位機(jī)分別設(shè)計(jì)看門狗電路保證 ST89S51 正常工作。其軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 42所示。 圖 42：系統(tǒng) 下位機(jī) 設(shè)計(jì)流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 采集濕度 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)正常？ 啟動(dòng) LED 是否向上位機(jī) 送數(shù)據(jù)？ 送上位機(jī) Y Y N 23 上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的上位機(jī)軟件的程序流程圖 [13]如圖 43 所示。 主程序執(zhí)行全 系統(tǒng)的監(jiān)控和管理；數(shù)據(jù)收集處理模塊，從串行接收獲得下位機(jī)的狀態(tài)，整理后進(jìn)行保存和歸檔。命令輸入模塊，從鍵盤獲取命令進(jìn)行分析、處理；命令分析處理模塊，按不同命令要求或修改系統(tǒng)工作模式、調(diào)整運(yùn)行參數(shù)或整理數(shù)據(jù)送串行發(fā)送緩沖區(qū)，由通信中斷服務(wù)發(fā)送到下位機(jī) 。 圖 43：上位機(jī)流程圖 系統(tǒng)初始化 顯示模塊 數(shù)據(jù)收集處理模塊 命令輸入模塊 命令分析處理模塊 命令處理模塊 24 第五章 結(jié) 論 鑒于當(dāng)前的基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中，溫度測(cè)控有著廣泛的應(yīng)用來成熟的技術(shù)，本課題在提出時(shí)是基于另一個(gè)新穎的角度――濕度 測(cè)控。濕度測(cè)控雖然提出較早，但由于其應(yīng)用的廣度和技術(shù)的瓶頸，其發(fā)展速度有些滯后，除開在溫室種植和大型重要倉庫中有著重要的地位外，在其它地方往往得不到重視。本文針對(duì)平常的實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)濕度的測(cè)控作為出發(fā)點(diǎn)， 將多種信息處理技術(shù)和總線通信技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)的、全面的、可靠的室內(nèi)濕度測(cè)控系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)具有多個(gè)特出的方面。 1. 在本系統(tǒng)中，采用了模塊化、層次化設(shè)計(jì)。單片機(jī)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用 RS232 總線通信標(biāo)準(zhǔn)，用簡單、高效的通信電路實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取。 2. 能過計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠迅速對(duì)信息進(jìn)行采集、報(bào)警和處理。 并能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)供有關(guān)工作人員進(jìn)行瀏覽、查詢和控制。 3. 成功地開發(fā)出一套結(jié)構(gòu)簡單、性能安全、流程清晰、運(yùn)用方便、操作簡單、效率很高的系統(tǒng)，充分實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)濕度測(cè)控管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化和自動(dòng)化。 4. 使用常用的 AT89S51 單片機(jī)作為核心電路，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，實(shí)用性強(qiáng)，可大量開發(fā)應(yīng)用。 從最開始的方案分析設(shè)計(jì)、到后來的系統(tǒng)分析選擇，再到最后系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，本人從中學(xué)到了不少知識(shí)，也積累了很多系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。通過對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)，使得我自己對(duì)電子設(shè)計(jì)有了一個(gè)比較全面的了解，讓我真正體會(huì)了設(shè)計(jì)的基本思路和構(gòu)架。 本設(shè)計(jì) 由于時(shí)間倉促，準(zhǔn)備材料不足的情況下，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有著不少不足之處。室內(nèi)濕度測(cè)控是一個(gè)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，沒有一個(gè)長期的工作量是很難使得所得到的系統(tǒng)可以達(dá)到十分完善。本系統(tǒng)只考慮了濕度的測(cè)控，對(duì)其它環(huán)境的測(cè)控如果需要擴(kuò)展，本文并沒有給出作答。還有就是本文在軟件設(shè)計(jì)上有很多欠缺，通信功能只限于連到系統(tǒng)的 PC，并沒有考慮互聯(lián)網(wǎng)的通信。 本人對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分看好，相信未來的對(duì)環(huán)境的測(cè)控中，濕度測(cè)控有一個(gè)更科學(xué)、更智能、更好性能的發(fā)展。 25 參考文獻(xiàn) [1] 施昌彥、虞惠霞 ， 實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理 ，北京： 化學(xué)工業(yè) 出版社 ， 2020 [2] 沙占友 ， 智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用 ， 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2020 [3] 劉迎春 、 葉湘濱 ， 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用 ， 長沙：國防科技大學(xué)出版社 ，2020 [4] 周旭， 現(xiàn)代傳感器技術(shù) ，北京：國防工業(yè)出版社， 2020 [5] HUMIREL， Relative Humidity Sensor HS1101/HS1101[Z]。 HUMIREL， 2020 [6] 張萍、黃增雙， 基于 555 定時(shí)器的數(shù)字化測(cè)濕方法的研究 ，自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用， 26（ 09）： 106107， 2020 [7] 李林功、吳飛青、王兵、丁曉， 單片機(jī)原理與應(yīng)用 ，北京：機(jī)械 工業(yè)出版社， 2020 [8] Hnatek、 Eugene R.， A user’s handbook of D/A and D/A converters， New York：Wiley,1976 [9] 李光忠， 基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 中國學(xué)術(shù)期刊 (光盤版 )電子雜志社 ， 2020 [10] 南建輝、熊鳴、王軍茹， MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例 ，北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [11] 劉文濤， Protel 2020 完全學(xué)習(xí)手冊(cè) ， 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [12] 冉彥中 ， 基于單片機(jī)的軍需倉庫溫濕度測(cè)控系統(tǒng)研究 ， 中國學(xué)術(shù)期刊 (光盤版 )電子雜志 社 ， 2020 [13] 于海生，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版社， 1999 26 致謝 首先，在本課題的 最后 我想要衷心感謝我的導(dǎo)師陳立文老師。 本篇論文從開始選題到設(shè)計(jì)過程中所遇到的問題解決，到最后論文的完成，都離不開陳立文老師的悉心指導(dǎo)。陳立文老師以他淵博的知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度指導(dǎo)我順利完成論文，無論是資料的收集、題目的選定還是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程，陳立文老師都給予了我極大的幫助、支持和鼓勵(lì)。 值此論文完成之際，謹(jǐn)向陳老師致以最崇高的謝意 !再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生 營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 同時(shí)，還要感謝我的舍友李淼淼同學(xué)和李震宇同學(xué)。在我論文的完成過程中，無論是技術(shù)知識(shí)上所遇到的難題還是編寫格式上的錯(cuò)誤，他們都給予了我熱情的幫助和支持。 沒有他們的支持，論文的進(jìn)度也不會(huì)那么順利。 最后，向在百忙之中抽出寶貴時(shí)間的論文的審核 老師們 ，表示由衷的感謝。 27 附錄 1. 文中對(duì)芯片的介紹的參考來自 2. 文中元件的實(shí)物圖片來中淘寶網(wǎng)