【正文】 主程序 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的 主要功能為 通過(guò)傳感器檢測(cè)子程序進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集、 采集到的數(shù)據(jù) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 在顯示模塊上 顯示、 系統(tǒng)判斷是否超限，超限則 報(bào)警 ，如果沒(méi)有超限是否是因?yàn)閳?bào)警上下限設(shè)置不當(dāng)，如果是，則通過(guò)設(shè)置按鈕來(lái)對(duì) 報(bào)警上下限 值 進(jìn)行 設(shè)定，如果報(bào)警值設(shè)置正確則結(jié)束 。是目前世界上唯一將 電路仿真 軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真 軟 件 三 合 一 的 設(shè) 計(jì) 平 臺(tái) ， 其 處 理 器 模 型 支 持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows 界面。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)環(huán)境介紹 Keil C51 程序編寫采用 Keil 51 環(huán)境下調(diào)試 ,Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 26 總電路圖 由上述各部分的電路圖可以得出系統(tǒng)總店圖如下： 圖 系統(tǒng)總接線電路圖 總結(jié) 本章為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分，通過(guò)各元器件的分析學(xué)習(xí)以及各部分電路的設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出系統(tǒng)總電路圖。 Max232 串口電路 系統(tǒng)要正常工作，必須把控制程序下載到單片機(jī)中， STC89C52 采用的是max232 串口下載，所以必須要設(shè)計(jì) max232 串口電路，如下所示 圖 max232 串口電路 如上圖所示， max232 串口下載電路由 max23 9 孔串口、電容組成。 報(bào)警電路 本系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，所以設(shè)計(jì)了報(bào)警電路，電路圖如下： 圖 蜂鳴器報(bào)警電路 如上圖所示，報(bào)警電路由蜂鳴器，三極管，電阻組成，蜂鳴器正極接電源，負(fù)極經(jīng)三極管接單片機(jī)的 IO 口，這樣在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)判斷采集到的數(shù)據(jù)是否超限判斷是否報(bào)警。 顯示電路 本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集到的數(shù)據(jù)必須能夠顯示出來(lái)，人們才能直觀的了解實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，所以顯示電路是必不可少的，根據(jù)所原則的器件，查閱了相關(guān)資料，了解了器件的就顯規(guī)則與注意事項(xiàng)，設(shè)計(jì)出本系統(tǒng)的顯示電路原理圖。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和穩(wěn)定性。 本系統(tǒng)采用晶振鐘電路。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在 ，從 5V釋放到變?yōu)榱?，甚至更小。 按鍵按下的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)復(fù)位？在單片機(jī)啟動(dòng) ，電容 C兩端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時(shí)候 10K電阻兩端的 電壓接近于 0V， RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。如圖 33所示： 圖 復(fù)位電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動(dòng)的時(shí)候復(fù)位一次，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候系統(tǒng)再次復(fù)位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會(huì)復(fù)位。 20米時(shí)用 上拉電阻，大于 20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況降低上拉電阻的阻值。 (2)主控器從 BHl750 讀取數(shù)據(jù)步驟：①主控器產(chǎn)生通訊啟動(dòng)信號(hào)；②主控器發(fā)送 8bit 的地址數(shù)據(jù) (其中地址的最后一位應(yīng)為 l，表示讀命令 )；③主控器讀取應(yīng)答；④主控器讀取高 8 位數(shù)據(jù)；⑤主控器產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)；⑥主控器讀取低 8位數(shù)據(jù)；⑦主控器產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)；⑧主控器產(chǎn)生停止信號(hào) 。 主控器通過(guò) IIC 接口向 BHl750 發(fā)送各種控制命令以及讀取測(cè)量數(shù)據(jù) 。否則線路壓降會(huì)導(dǎo)致傳感器供電不足，造成測(cè)量偏差。 5K MCU STC89C52 DHT11 VCC VCC GND 1Pio 4Pio 2Pio 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 此連接電路需注意事項(xiàng) : 20米時(shí)用 上拉電阻，大于 20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況降低上拉電阻的阻值。 （ 3） 校驗(yàn)位數(shù)據(jù)定義 “ 8bit 濕度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit 溫度整數(shù)數(shù)據(jù) + 8bit 溫度小數(shù)數(shù)據(jù)” 8bit 校驗(yàn)位等于所得結(jié)果的末 8位。 （ 2） 單總線傳送數(shù)據(jù)位定義 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ， 采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次傳送 40 位數(shù)據(jù)，高位先出。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過(guò)一個(gè)漏極開路或三 顯示及報(bào)警 溫濕度傳感器 光照度傳感器 按鍵，調(diào)整報(bào)警上下限值 MCU 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線；單總線通常要求外接一個(gè)約 ，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的原理框圖如圖： 圖 系統(tǒng)總體方框圖 溫濕度采集電路 DHT11串行通信說(shuō)明（單線雙向） （ 1） 單總線說(shuō)明 DHT11 器件采用簡(jiǎn)化的單總線通信。 總結(jié) 本章內(nèi)容主要包括：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，功能分析以及硬件的選型，通過(guò)查閱資料及比較，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的硬件進(jìn)行了選則，所選擇的器件型號(hào)均符合設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的功能。雖然 LED 數(shù)碼管能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，高頻特性好，單色性好，亮 度高等特點(diǎn)，而且其程序的編寫較容易，但是其顯示信息有限，只能顯示數(shù)字信息，若采用 LED數(shù)碼管顯示則需要兩片四位的 LED 數(shù)碼管，從而需要更多的 I/O 口來(lái)進(jìn)行控制。 方案二：采用 LCD1602 顯示器顯示 1602 字符型 LCD 通常有 14條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來(lái)的 2條線是背光電源線。共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。 LED數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連 接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。 LED 數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字 。 5) 串口編程 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 6） 4 個(gè) 8 位 I/O 口，含 3個(gè)高電流 P1 口，可直接驅(qū)動(dòng) LED 基于低功耗、功能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)中選用ＳＴＣ８９Ｃ５２單片機(jī)。 2）具有較強(qiáng)的中斷處理能力。 但由于其價(jià)格昂貴，雖然功能強(qiáng)大，用在此處是大材小用。 （ 2） 硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有防腐的可編程多路復(fù)用 I/O 引腳，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器、打印接口的變成功能。 方案二：以高速數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP） TMS320F240 為中央處理單元，配以極少的外圍電路 構(gòu)成檢測(cè)器的核心控制部件。 單片機(jī)的硬件特性 ： 單片機(jī)集成度高； 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化； 單片機(jī)可靠性高，可長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障工作 處理功能強(qiáng)，速度快?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛 ，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。 可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó) 50年代開發(fā)的74系列，或者 60年代的 CD4000 系列這些純硬件來(lái)搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國(guó) 70 年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的 軟件還是最低級(jí)匯編語(yǔ)言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒(méi)有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU，也沒(méi)有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用 單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。目前，高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1美元，最高端的型號(hào)也只有 10美元。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4位的。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 80 年代初， Intel 公司推出了 MCS51 系列 8 位高檔單片機(jī)。該時(shí)鐘為內(nèi)部邏輯時(shí)鐘。 ③ ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換獲取 16位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 （ 3）最大額定參數(shù) 表二 BH1750fvi額定參數(shù) 參數(shù) 符號(hào) 額定值 單位 電源電壓 Vmax V 運(yùn)行溫度 Topr 40~5 ℃ 儲(chǔ)存溫度 Tstg 40~100 ℃ 反向電流 Imax 7 mA 功率損耗 Pd 260 mW （ 4） BH1750fvi 框圖 圖 BH1750fvi框圖 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 （ 5）框圖描述 ① PD 接近人眼反應(yīng)的光敏二極管。 20%。 lx 到 100000 lx 馬克斯 /分鐘的范圍。 IIC slave 地址。 。 ， 實(shí)現(xiàn)低電流化。 。 圖 BH1750fvi實(shí)物圖 （ 2）產(chǎn)品特點(diǎn) 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 IC BUS 接口 (f/s Mode Support)。 光照傳感器 BH1750fvi 簡(jiǎn)介 （ 1）產(chǎn)品介紹 BH1