【導讀】非常好的鍛煉課題。本課題研究的主要內容是設計制作對溫室內溫濕度的監(jiān)督。件對控制效果進行仿真研究。[4]王千.實用電子電路大全[M].電子工業(yè)出版社，20xx.[5]馮博琴.微型計算機原理與接口技術[M].北京：清華大學出版社，20xx.[6]張毅剛.MCS-51單片機應用設計[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，20xx.目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產品。濕度傳感器產品及濕度測量。屬于90年代興起的行業(yè)。近年來，國內外在濕度傳感器研發(fā)領域取得了較大的發(fā)展。傳感器正從簡單濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展。從而大大提高系統(tǒng)的方便性以及穩(wěn)定性。樣溫度值與濕度值。作量飽滿，能得到較全面訓練。合理，能正確使用國家標準單位。響到農作物的產量以及生長情況等等。當溫室內的溫度過高時，蜂鳴器報警，繼電器工。作，控制空調來進行降溫；反之，則開啟空調進行升溫。通過加濕和干燥進行控制。長，提高質量和產量，以達到我們想要的結果。

　　

【正文】 自動調整，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)。它的工作電壓在 ～ 的范圍內。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置的。 圖 317 DS1302 內部結構組成圖 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 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 23 DS1302 與單片機的相連如圖所示，其中，晶振值為 ，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)的時候就不必調時間了，給我們帶來了極大的方便。 矩陣鍵盤控制模塊 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。 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 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，就構成了矩陣鍵盤。簡單地講，矩陣鍵盤其實還是按鍵，相當于開關元件，只不過現(xiàn)在它相當于很多個按鍵、很多個開關。 每個按鍵的 的原理其實就是個機械式的觸點開關，它的主要作用就是為了把實際電路中的電路通斷轉換為我們電氣的邏輯關系 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 結構的?？偣灿?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構與單片機的相連。當有按鍵按下的時候，矩陣鍵盤的行與列才能導通。 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。當有按鍵按下的時候，高四位中會天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 25 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。 輔助模塊 圖 321 電源模塊電路圖 圖 322 電平轉換模塊電路圖 輔助模塊不是本課題的核心內容。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計都涉及到了。在此我們就不做詳細的介紹了。 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 第四章 系統(tǒng)軟件設計 單片機的硬件和軟件開發(fā)是單片機系統(tǒng)設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計中、后期開始軟件的設計。這一章我們重點介紹我們課題的軟件設計。 概述 軟件設計相比硬件設計來說是很復雜和困難的。它需要我們有一個很好地思維模式，細心地態(tài)度。一個好的程序設計，軟件結構要合理、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。這是一種非常經典的、傳統(tǒng)的開發(fā)方法。 一個好的用戶設計一定要文件齊全，注釋適當、豐富，易于調試和維護。這樣，即使在設計過程中更換設計者，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 程序總體結構示意圖 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 27 在了解了我們所要設計的課題之后，我們需要把握住整體的設計。 該課題的軟件設計思路如下圖： 開 始開 始初 始 化初 始 化設 置 參 數(shù)設 置 參 數(shù)溫 度 值 大 于 最 高 值 ？溫 度 值 大 于 最 高 值 ？溫 度 值 小 于 最 小 值 ？溫 度 值 小 于 最 小 值 ？濕 度 值 大 于 最 大 值 ？濕 度 值 大 于 最 大 值 ？濕 度 值 小 于 最 小 值 ？濕 度 值 小 于 最 小 值 ？L C D 1 2 8 6 4 液晶 顯 示L C D 1 2 8 6 4 液晶 顯 示報 警報 警藍 燈 亮藍 燈 亮報 警報 警黃 燈 亮黃 燈 亮報 警報 警綠 燈 亮綠 燈 亮報 警報 警紅 燈 亮紅 燈 亮 圖 43 系統(tǒng)軟件整體設計思路 我們在這個系統(tǒng)設計中的大體思路是： 開始 初始化 設置參數(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)。 系統(tǒng)初始化模塊 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置系統(tǒng)的工作狀態(tài)，天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 初始化部分包括以下幾個方面： 系統(tǒng)總開關打開之后，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（當前值） 高 低”； 第四行顯示的是“溫度（當前值） 高 低”。 這個時候我們可以設置系統(tǒng)的溫濕度限值范圍。首先設置的是溫度的最高值，用矩陣鍵盤設置，兩位數(shù)，點擊 *鍵確認。再設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 串口模塊 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 29 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 矩陣鍵盤模塊 在這個溫濕度控制系統(tǒng)中，矩陣鍵盤主要用于設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。當天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 我們需要輸入新的限 值時，我們可以按復位按鈕 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。在調用 12864 液晶顯示的過程中，流程圖如圖： 圖 48 調用 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 溫濕度限值設置流程圖 溫濕度控制模塊 溫度和濕度控制模塊是整個設計過程中的核心內容。它的作用主要是為了采集溫濕度信息，然后將其模擬量轉化為數(shù)字量，通過 IO 口發(fā)送給單片機。 當單片機收到相關的溫濕度信息時，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)出來當時的溫濕度值。單片機究竟是如何操作的，如圖所示： 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 31 圖 410 單片機內部操作示意圖 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。當室內的溫度和濕度值在這個范圍內時是正常的，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 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 32 圖 412 DHT11 軟件流程圖 報警模塊與繼電器控制模塊 圖 413 報警模塊和繼電器控制模塊 軟件流程圖 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 33 12864 液晶顯示模塊 圖 414 LCD12864 液晶顯示模塊軟件流程圖 時鐘模塊（附加功能） 圖 415 DS1302 時鐘模塊軟件流程圖 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 34 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 35 第五章 系統(tǒng)分析與調試 硬件電路的調試 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。然后進行編程調試和運行。它操作起來比較方便，對于 C語言學習者來說是個最佳選擇。在我們做課題設計的軟件開發(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置。 （ 1）將單片機型號設置為 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，這個文件是以 .hex 為后綴的； （ 4）點擊下載，然后按照提示操作就好。 圖 51 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。從開始學習的時候就接觸了。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，就有可能導致整個電路出現(xiàn)故障。 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 36 功能模塊的調試方案 圖 52 串口調試示意圖 在確保各個模 塊的檢測無誤后，我們對系統(tǒng)導入之前已經寫好的程序。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% 我們可以看溫室內的當前溫濕度是否在這個范圍內，若不在我們所設置的范圍內，則需要進行相應的工作來對溫濕度進行一個調整。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整。對于其他情況也是如此。具體如下： 47℃，這個時候它已經高于所設置的溫度最高值40℃時，此時蜂鳴器會報警，藍燈亮，代表我們的設備應該用來升溫 . 天 津 **大學本科生畢業(yè)設計（論文） 37