【導讀】的高度智能化測控技術(shù)逐步成為現(xiàn)實。其中以單片機為核心實現(xiàn)數(shù)字控制器因其體積。小、成本低、功能強、簡便易行而得到了廣泛的應用。室內(nèi)濕度測控由于其重要性的。日益突出，技術(shù)也越來越成熟。本文主要討論基于AT89S51單片機的以HS1101作為。本系統(tǒng)采用層次化、模塊化設計，以HS1101濕敏芯片的傳感器作為測量的器件，AT89S51單片機，以單片機為核心對數(shù)據(jù)進行記錄、存儲、處理和報警。本系統(tǒng)完全滿足一般小實驗室的濕度測控系。測的自動化智能化。

　　

【正文】 端之間的數(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、成本低等多個優(yōu)點而被廣泛使用。 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（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標準。 RS232 接口標準采用 25 個引腳的連接器 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，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。 單片機和 PC 通信連接 PC 機作為上位機，它是對單片機進行各種各樣的管理和控制的。本系統(tǒng)在實際設計和編程過程中，對 AT89S51 和 PC 機的通信采用了單電源電平轉(zhuǎn)換器ICL232。對于 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行發(fā)送和接收，發(fā)送時先發(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 。設定 SMOD＝ 1 MOV TMOD,20H 。設定 T1為方式 2 MOV TH1,0F3H 。設 定 T1值 MOV TL1,0F3H SETB TR1 。啟動 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 。設定 T1 為方式 2 標記寄存器 R2 初始化定時器 T1為方式 2 設定 T1初值 啟動 T1工作 串行口為方式 3 開中斷 等待串行口中斷 標記寄存器 R2 初始化定時器 T1為方式 2 設定 T1初值 啟動 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 。設定 T1 初值 MOV TL1,0F3H SETB TR1 MOV SCON,0FOH 。啟動 T1 工作 MOV IE,90H 。開串行口中斷 WAIT2: JB ES,ATIT2 。等待串行口中斷 RET 簡單軟件設計 下位機軟件設計 下位機是直接控制設備獲取設備狀況的 計算機，一般是 PLC/單片機之類的。兩機如何通訊，一般取決于下位機。 TCP/IP 一般是支持的。但是下位機一般具有更可靠的獨有通 訊協(xié)議。 本系統(tǒng)軟件采用匯編語言來實驗初始化、數(shù)據(jù)采集處理、濕度管理和對設備的處理。下位機程序設計通常先進行初始化，如設置中斷、定時器、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 [12]。 上位機上電復位后對數(shù)據(jù)進行處理并控制 LED。為防止程序跑飛，上位機下位機分別設計看門狗電路保證 ST89S51 正常工作。其軟件設計流程圖如圖 42 所示。 圖 42：系統(tǒng) 下位機 設計流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 采集濕度 數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)正常？ 啟動 LED 是否向上位機 送數(shù)據(jù)？ 送上位機 Y Y N 23 上位機程序設計 本系統(tǒng)的上位機軟件的程序流程圖 [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的狀態(tài)，整理后進行保存和歸檔。命令輸入模塊，從鍵盤獲取命令進行分析、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)，由通信中斷服務發(fā)送到下位機 。 圖 43：上位機流程圖 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 鑒于當前的基于單片機的測控系統(tǒng)中，溫度測控有著廣泛的應用來成熟的技術(shù)，本課題在提出時是基于另一個新穎的角度――濕度 測控。濕度測控雖然提出較早，但由于其應用的廣度和技術(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。本文針對平常的實驗室的室內(nèi)濕度的測控作為出發(fā)點， 將多種信息處理技術(shù)和總線通信技術(shù)相結(jié)合，設計了一套實時的、全面的、可靠的室內(nèi)濕度測控系統(tǒng)。 本設計具有多個特出的方面。 1. 在本系統(tǒng)中，采用了模塊化、層次化設計。單片機與監(jiān)控計算機之間采用 RS232 總線通信標準，用簡單、高效的通信電路實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的讀取。 2. 能過計算機的實時監(jiān)測，能夠迅速對信息進行采集、報警和處理。 并能夠存儲大量的數(shù)據(jù)供有關(guān)工作人員進行瀏覽、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、運用方便、操作簡單、效率很高的系統(tǒng)，充分實現(xiàn)了室內(nèi)濕度測控管理的科學化、系統(tǒng)化和自動化。 4. 使用常用的 AT89S51 單片機作為核心電路，使得系統(tǒng)設計簡單，實用性強，可大量開發(fā)應用。 從最開始的方案分析設計、到后來的系統(tǒng)分析選擇，再到最后系統(tǒng)的實現(xiàn)，本人從中學到了不少知識，也積累了很多系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)驗。通過對這個系統(tǒng)的開發(fā)，使得我自己對電子設計有了一個比較全面的了解，讓我真正體會了設計的基本思路和構(gòu)架。 本設計 由于時間倉促，準備材料不足的情況下，所設計的系統(tǒng)有著不少不足之處。室內(nèi)濕度測控是一個復雜而龐大的系統(tǒng)工程，沒有一個長期的工作量是很難使得所得到的系統(tǒng)可以達到十分完善。本系統(tǒng)只考慮了濕度的測控，對其它環(huán)境的測控如果需要擴展，本文并沒有給出作答。還有就是本文在軟件設計上有很多欠缺，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。 本人對該系統(tǒng)的應用前景十分看好，相信未來的對環(huán)境的測控中，濕度測控有一個更科學、更智能、更好性能的發(fā)展。 25 參考文獻 [1] 施昌彥、虞惠霞 ， 實驗室質(zhì)量管理 ，北京： 化學工業(yè) 出版社 ， 2020 [2] 沙占友 ， 智能化集成溫度傳感器原理與應用 ， 北京：機械工業(yè)出版社 ， 2020 [3] 劉迎春 、 葉湘濱 ， 傳感器原理設計與應用 ， 長沙：國防科技大學出版社 ，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 定時器的數(shù)字化測濕方法的研究 ，自動化技術(shù)與應用， 26（ 09）： 106107， 2020 [7] 李林功、吳飛青、王兵、丁曉， 單片機原理與應用 ，北京：機械 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， 基于單片機的溫濕度檢測系統(tǒng)的設計 ， 中國學術(shù)期刊 (光盤版 )電子雜志社 ， 2020 [10] 南建輝、熊鳴、王軍茹， MCS51 單片機原理及應用實例 ，北京：清華大學出版社， 2020 [11] 劉文濤， Protel 2020 完全學習手冊 ， 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [12] 冉彥中 ， 基于單片機的軍需倉庫溫濕度測控系統(tǒng)研究 ， 中國學術(shù)期刊 (光盤版 )電子雜志 社 ， 2020 [13] 于海生，微型計算機控制技術(shù)，北京：清華大學出版社， 1999 26 致謝 首先，在本課題的 最后 我想要衷心感謝我的導師陳立文老師。 本篇論文從開始選題到設計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。陳立文老師以他淵博的知識、豐富的經(jīng)驗、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度指導我順利完成論文，無論是資料的收集、題目的選定還是實驗的設計過程，陳立文老師都給予了我極大的幫助、支持和鼓勵。 值此論文完成之際，謹向陳老師致以最崇高的謝意 !再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學生 營造的濃郁學術(shù)氛圍，以及學習、生活上的無私幫助 ! 同時，還要感謝我的舍友李淼淼同學和李震宇同學。在我論文的完成過程中，無論是技術(shù)知識上所遇到的難題還是編寫格式上的錯誤，他們都給予了我熱情的幫助和支持。 沒有他們的支持，論文的進度也不會那么順利。 最后，向在百忙之中抽出寶貴時間的論文的審核 老師們 ，表示由衷的感謝。 27 附錄 1. 文中對芯片的介紹的參考來自 2. 文中元件的實物圖片來中淘寶網(wǎng)