【導(dǎo)讀】控制器的高度智能化測(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?？刂破饕蚱潴w積小、成本低、功能強(qiáng)、簡(jiǎn)便易行而得到了廣泛的應(yīng)用。濕度測(cè)控由于其重要性的日益突出，技術(shù)也越來(lái)越成熟。本文主要討論基于。AT89C52單片機(jī)的以HS1101作為前端濕敏元件的室內(nèi)濕度檢測(cè)系統(tǒng)。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。料后提出的一種切實(shí)可行的室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)完全滿足一般小實(shí)驗(yàn)

　　

【正文】 字濕度傳感系統(tǒng) 21 {case 1:if(x/10004)x=x+1000。else x=x4000。break。 case 2:x=x+100。break。 case 3:x=x+10。break。 case 4:x=x+1。break。 } } while(key2==0)。 } if(key3==0) { delay()。 if(key3==0) { switch(set) {case 1:if(x/10000)x=x1000。else x=x+4000。break。//調(diào)整報(bào)警值 case 2:x=x100。break。 case 3:x=x10。break。 case 4:x=x1。break； } } while(key3==0)。 } 系統(tǒng)總電路 基于 AT89C52 單片機(jī)的 HS1101 傳感器濕度測(cè)控系統(tǒng)，主要由幾個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)電路，傳感器數(shù)據(jù)采集電路 ， 數(shù)碼管顯示電路，晶振與復(fù)位電路，蜂鳴器 報(bào)警電路， 鍵盤 電路等。其程序 總電路 圖如圖 所示。 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 22 圖 數(shù)字濕度傳感系統(tǒng)原理圖 下面對(duì)本次設(shè)計(jì)的總電路進(jìn)行說(shuō)明。 首先， AT89C52 單片機(jī)具有許多特點(diǎn)，其功能強(qiáng)大、 I/O 接口多，但其內(nèi)部的數(shù)據(jù)暫存存儲(chǔ)器的空間其實(shí)是比較小的，當(dāng)用于多位的外圍外接芯片時(shí)，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部 RAM 使用不足的狀況。所以，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到目前只是計(jì)劃應(yīng)用于較小的機(jī)房中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)不多，因此本文沒有對(duì)片內(nèi) RAM 進(jìn)行擴(kuò)展或是改換單片機(jī)的型號(hào)。在實(shí)際編程中實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能應(yīng)該沒有太大的障礙。 AT89C52 具有 4 個(gè) I/O 接口，它們分別是 P0 口、 P1 口、 P2 口和 P3 口。本文進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)只是用到了其中的部分接口，與本系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行連接，分別實(shí)現(xiàn)了不同的功能。例如： 口 用于蜂鳴器 外接； — 和P0 所有接口接 數(shù)碼管顯示器 等等。 NE555 電路中的參數(shù)選擇為： R1＝ 1K、 R2＝ 499K、 R3＝ 576K、 R4＝909K。其中 R1 與 555 的頻率輸出引腳相連，起輸出短路保護(hù)作用，防止輸出電流過(guò)大。 R4 是用作 555 定時(shí)器內(nèi)部溫度補(bǔ)償?shù)?，其?yīng)該具有 1%的精度。由于這里采用的是 Texas Instruments 生產(chǎn)的 NE555，所以根據(jù)微調(diào) R4 和 R3 取值分別為 909K 和 576K。 另由于本軟件軟件庫(kù)中無(wú) HS1101 傳感元件，所以用激勵(lì)源代替。 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 23 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試用到的工具 硬件調(diào)試軟件 Proteus 軟件 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是： ① 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 ② 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ③ 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 ④ 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 [8]。Proteus ISIS 的工作界面 如圖 所示。 圖 Proteus ISIS 的工作界面 操作流程： 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 24 1．雙擊桌面上的 ISIS 6 Professional 圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的 ”開始 ”→ ”程序 ”→ ”Proteus 6 Professional” → ”ISIS 6 Professional”。 2． Proteus ISIS 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位 控 制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 3. 在圖形編輯窗口內(nèi)完成電路原理圖的編輯和繪制。為了方便作圖坐標(biāo)系統(tǒng)（ COORDINATE SYSTEM）。 ISIS 中坐標(biāo)系統(tǒng)的基本單位是 10nm，主要是為了和 Proteus ARES 保持一致。但坐標(biāo)系統(tǒng)的識(shí)別（ readout）單位被限制在 1th。坐標(biāo)原點(diǎn)默認(rèn)在圖形編輯區(qū)的中間，圖形的坐標(biāo)值能夠顯示在屏幕的右下角的狀態(tài)欄中 [9]。 點(diǎn)狀柵格（ The Dot Grid）與捕捉到柵格（ Snapping to a Grid）。 編輯窗口內(nèi)有點(diǎn)狀的柵格，可以通過(guò) View菜單的 Grid 命令在打開和關(guān)閉間切換。點(diǎn)與點(diǎn) 之間的間距由當(dāng)前捕捉的設(shè)置決定。捕捉的尺度可以由 View菜單的 Snap 命令設(shè)置，或者直接使用快捷鍵 F F F2 和 CTRL+F1。 軟件調(diào)試軟件 Keil軟件 Keil uVision2 是目前使用廣泛的單片機(jī)開發(fā)軟件，它集成了源程序編輯和程序調(diào)試于一體，支持匯編、 C、 PL/M語(yǔ)言 。 這里僅僅介紹 Keil uVision2 的簡(jiǎn)單使用，更詳細(xì)的使用方法見本光盤 \單片機(jī)軟件 \Keil c51\Keil書籍與資料目錄 中的內(nèi)容。 先運(yùn)行光盤中 單片機(jī)軟件 \setup\ 安裝程序，選擇安裝 “ Eval Version” 版進(jìn)行安裝。一直點(diǎn)擊 “ Yes” 或 “ Next” ，直到 “ Finish” 完成。之后運(yùn)行 同 目錄中的 Keil uv2 漢化安裝 .exe 安裝漢化程序 [10]。裝好后，在桌面上會(huì)產(chǎn)生快捷圖標(biāo)，如圖 所示。 圖 快捷圖標(biāo) 點(diǎn)擊桌面快捷圖標(biāo)，可以直接進(jìn)入主畫面。 在 Keil 系統(tǒng)中，每做個(gè)獨(dú)立的程序，都視為工程（或者叫項(xiàng)目）。首先從基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 25 菜但的 “ 工程 ” 中 “ 新建工程 ” ，建立將要做的工程項(xiàng)目 [11]。 接下來(lái)， Keil 環(huán)境要求為 Test 工程選擇一個(gè)單片機(jī)型號(hào)；選擇 Atmel 公司的 89C52。 “ 確定 ” 后工程項(xiàng)目就算建立了 [12] 點(diǎn)擊 ：“文 件 ” 中的 “ 新建 ” ，新建一個(gè)空白文檔；這個(gè)空白文檔就是編寫片機(jī)程的場(chǎng)所。在這里可以進(jìn)行編輯、修改等操作。如圖 。 圖 Keil 編輯界面 實(shí)物調(diào)試 主要指標(biāo)測(cè)試 本系統(tǒng)主要指標(biāo)就在于能否實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣濕度，通過(guò)數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)濕度，并隨環(huán)境變化 ，本系統(tǒng)測(cè)量濕度 范圍 為 0100%。 電路板設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的電路中所用到的元件的實(shí)物照片如下 所示： 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 26 蜂鳴器 晶振 數(shù)碼管 HS1101 傳感器 NE555 89C52 圖 系統(tǒng)所用元件的實(shí)物圖 實(shí)物調(diào)試過(guò)程 圖 為完成焊接的電路板。 圖 數(shù)字濕度測(cè)量電路板 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 27 通過(guò)在電航樓測(cè)試實(shí)物，測(cè)得實(shí)時(shí)濕度為 22%，如圖 所示。 圖 電路板測(cè)量實(shí)時(shí)濕度 調(diào)試過(guò)程中， 設(shè)置報(bào)警閥值 ，將閥值設(shè)置為 30%，然后對(duì)著傳感器加濕空氣，是濕度達(dá)到 33%，蜂鳴器產(chǎn)生警報(bào)。如圖 所示。 圖 電路板 達(dá)到報(bào)警 濕度 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 28 第 5 章 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是 基于 AT89C52 單片機(jī)的 HS1101 傳感器濕度測(cè)控系統(tǒng)，整個(gè)電路主要由幾個(gè)部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)電路，傳感器數(shù)據(jù)采集電路 ， 數(shù)碼管顯示電路，晶振與復(fù)位電路，蜂鳴器 報(bào)警電路， 鍵盤 電路等 。電路主要由 HS1101 數(shù)字濕度傳感器與 NE555 時(shí)基電路工作產(chǎn)生一個(gè)方波，將電壓頻率信號(hào)傳送到單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)接受方波信號(hào)將頻率轉(zhuǎn)為濕度，并通過(guò)數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)濕度。通過(guò)按鍵電路設(shè)置報(bào)警閥值，可以在超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候完成蜂鳴器報(bào)警。 通過(guò)設(shè)計(jì)電路以及實(shí)物 制作基本上達(dá)到了題目要求的技術(shù)指標(biāo)， 完成了對(duì)空氣濕度的實(shí)時(shí)檢測(cè)以及顯示， 濕度測(cè)量誤差為 3%，超過(guò)報(bào)警閥值可以實(shí)現(xiàn)蜂鳴器報(bào)警。 本設(shè)計(jì)由于時(shí)間倉(cāng)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。 本系統(tǒng)只考慮了 對(duì) 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 在設(shè)計(jì)過(guò)程中曾經(jīng)由于模塊 設(shè)計(jì)缺陷，誤將 AD0809 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)到了電路中，但是在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的不必要性，故又將轉(zhuǎn)換器拆除，完成了設(shè)計(jì)要求。 同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好 。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 29 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， 20xx [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， 20xx [3] 劉迎春、葉湘濱，傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用，長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社， 20xx [4] 周旭，現(xiàn)代傳感器技術(shù)，北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 20xx [5] HUMIREL， Relative Humidity Sensor HS1101/HS1101[Z]。 HUMIREL， 20xx [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， 20xx [7] 高吉祥等 .電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) [M]．北京：電子工業(yè)出版社， 20xx. [8] Components Industries20xx[M]． 1~10,78~79. [9] Analog Devices Lnc AD590 . Analog Dviceslnc1997[M]． 1~12. [10] Kaminsky, , Feature: Developing a MultipleInstructonStream SingleChip [M]． 12(12) : 66~76. [11] Carley, James A. Bain, Gary K. Fedder. Singlechip puters with microelectromechanical systemsbased magic [J].20xx． 5:87. 基于 單片機(jī)的數(shù)字濕度傳感系統(tǒng) 30 致 謝 衷心的感謝電子信息科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)各位老師，在大學(xué)學(xué)習(xí)期間，給予了我極大地鼓勵(lì)和幫助，在學(xué)習(xí)上給予了我嚴(yán)謹(jǐn)、耐心的指導(dǎo)，在生活上給與了我親切、熱情的關(guān)懷。老師們淵博的學(xué)識(shí)、謙遜、謹(jǐn)慎的治學(xué)作風(fēng)，一絲不茍、盡職盡責(zé)的工作態(tài)度以及正直的為人之道，都將是我終身受益，并激勵(lì)我始終刻苦努力。在此，我向各位老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 31