【正文】 由于采用了 AT89S52 單片機(jī)，性能可靠、電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)中還可充分利用 AT89S52 中先進(jìn)的軟件硬件資源，便于軟件系統(tǒng)的升級(jí)。報(bào)警模塊只需接上單片機(jī)的 I/ O 口 ,并對(duì)其接口線進(jìn)行編程方可完成。若在 1s內(nèi)單片機(jī)沒有響應(yīng)，則設(shè)置超時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位單片機(jī)。接收子程序通過接收上位機(jī)傳輸?shù)拿钸M(jìn)行系統(tǒng)自檢、參數(shù)修正等。 串口發(fā)送和接收子程序功能為：完成下位機(jī) 和上位機(jī)的通信。因?yàn)樗偸且?guī)定 1，與無(wú)傳輸時(shí)通信狀態(tài)一致，所以在多個(gè)幀連續(xù)傳輸?shù)倪^程中也能識(shí)別出起始位。 (3)奇偶校驗(yàn)位：接收方可依據(jù)奇偶校驗(yàn)位判斷接收是否正確，可以使用奇校驗(yàn)，也可以使用偶校驗(yàn)。 (2)數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位表示數(shù)據(jù)字符自身。 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步發(fā)送和接收，收發(fā)雙方必須遵守某種通信協(xié)議，這類通信協(xié)議的一個(gè)特點(diǎn)就是以幀作為數(shù)據(jù)字符的傳送單位。所謂串行，是指發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息是在單根數(shù)據(jù)線上每次傳送一個(gè)二進(jìn)制位。 判斷是否有鍵按下？ N Y N Y 開始 掃描鍵盤 延時(shí) 10 ms 判斷是否真的 有鍵按下？ 判斷是哪一個(gè)鍵？ 啟動(dòng)系統(tǒng)工作 移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 串行通信模塊 本設(shè)計(jì)采用異步串行通信方式，其優(yōu)點(diǎn)是只需一對(duì)傳輸線，占用硬件資源少，從而降低了傳輸成本。用同樣的方法檢查第二列上有無(wú)鍵閉合，依此類推，最后使第四列為低電平，其余列為高電平，檢查第四列有無(wú)鍵閉合。如果第 4行都為高電平，則第一列沒有鍵閉合；如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的行線與第一列相交的鍵處于閉合狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中對(duì)鍵盤的掃描方式為行掃描，即將行線接到單片機(jī)的輸入口線，列線接到單片機(jī)的輸出口線，在單片機(jī)的控制下，即可判別鍵盤中究竟是哪 一個(gè)按移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 鍵被按下。鍵閉合一次僅進(jìn)行一次鍵功能操作，等鍵釋放以后再將鍵值送入累加器 A 中，然后執(zhí)行鍵功能操作。此外，閉合鍵的 鍵號(hào)也可以用計(jì)算的方法獲得，計(jì)算公式為：處于低電平的行號(hào) 4+低電平的列號(hào)。根據(jù)前面介紹的鍵掃描方法，逐行逐列進(jìn)行掃描，最后確定按下鍵的鍵號(hào)。其方法為：判別到有鍵按下后，軟件延時(shí)一段時(shí)間（本設(shè)計(jì)為 10ms）后，在判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍有鍵按下狀態(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵被按下，否則按鍵抖動(dòng)處理。其方法為：掃描口輸出全掃描字“ 0”（即各列均為低電平），讀各行的狀態(tài)，若全為“ 1”，則鍵盤無(wú)鍵按下，若不全為“ 1”，則有鍵按下。鍵盤的工作方式一般有編程掃描方式和中斷掃描方式兩種，由于本設(shè)計(jì)中可以利用 CPU 在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來(lái)響應(yīng)鍵輸入要求，因此可以選用編程掃描方式。 N N Y 入口 對(duì) 1602 初始化，寫入顯示命令 延時(shí) 檢測(cè)忙信號(hào) STA7=0？ 獲得顯示 RAM 地址 延時(shí) 寫入相應(yīng)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)顯示完畢？ 返回主程序 Y 移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 鍵盤掃描軟件設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，掃描鍵盤只是 CPU 的工作任務(wù)之一。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，即告訴模塊在哪個(gè)位置顯示字符。本模塊字符在 LCD顯示屏上的顯示位置與該字符的字符代碼在顯示緩沖區(qū) DDRAM內(nèi)的存儲(chǔ)地址一一對(duì)應(yīng)。 液晶顯示子程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中采用標(biāo)準(zhǔn)的 1602 液晶顯示屏。當(dāng)最后一 bit數(shù)據(jù)傳送完畢后， DHT11拉低總線 50us,隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后 ,再把總線拉高 80us,準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù) ,每一 bit數(shù)據(jù)都以 50us 低電平時(shí)隙開始 ,高電平的長(zhǎng)短決定了數(shù)據(jù)位是 0還是 1。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后 ,延時(shí)等待 2040us, 然后讀取 DHT11的響應(yīng)信號(hào) ,單片機(jī)機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后 ,可以切換到輸入模式或者輸出高電平 , 總線由上拉電阻拉高。 DHT11工作過程如下： 總線空閑狀態(tài)為高電平 ,單片機(jī)把總線拉低等待 DHT11響應(yīng) ,單片機(jī)把總線拉低必須大于 18毫秒 ,保證 DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。 移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 系統(tǒng)程序流程圖如圖 41所示： N Y 開始 系統(tǒng)初始化 設(shè)定報(bào)警范圍 鍵盤掃描處理 溫、濕度數(shù)據(jù)采集 顯示現(xiàn)場(chǎng)溫濕度參數(shù) 溫度、濕度 是否超出范圍 報(bào)警 while 循環(huán) 讀取溫、濕 度控制參數(shù) 發(fā)送溫度、濕度到上位機(jī) 移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 41 倉(cāng)庫(kù)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)程序流程圖 溫濕度采集子程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中溫濕度檢測(cè)模塊采用數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11，當(dāng)用戶 MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后 ,DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式 ,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后， DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào) ,送出 40 bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集 ,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。其中，通過單片機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的溫、濕度實(shí)時(shí)參數(shù)與所設(shè)定的溫、濕度控制參數(shù)進(jìn)行比較，若發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值超出所設(shè)定范圍，則蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示。接下來(lái)通過溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集模塊完成對(duì)環(huán)境溫、濕度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及相關(guān)處理。 程序設(shè)計(jì)思想：首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要完成對(duì)單片機(jī)各功能部件初始狀態(tài)的配置。 整個(gè)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用鍵盤控制方式。設(shè)計(jì)時(shí) 只需對(duì)溫度／濕度進(jìn)行相應(yīng)的采集處理后，即可讓 液晶 實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度與濕度值。系統(tǒng)程序主要由主程序、溫濕度采集子程序、鍵盤掃描子程序、液晶顯示子程序、報(bào)警子程序、串口發(fā)送和接收子程序等部分組成。系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，在主程序下分成若干彼此獨(dú)立的功能模塊，如溫濕度數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、鍵盤輸入、串口通訊模塊等。系統(tǒng)的輸入模塊采用中斷掃描的 4 4 矩陣鍵盤 ,相比定時(shí)掃描方式 ,提高 了 MCU 的使用效率。報(bào)警模塊所采用的蜂鳴器額定電流 I ≤ 30mA ,而對(duì)于 AT89S52 單片機(jī) ,P1 口的灌電流為 ,拉電流為 60μ A ,由此可見 ,僅靠單片機(jī)的 P1 口電流是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的 ,必須使用移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 集晶體管放大電路。顯示模塊選用 1602 字符型液晶模塊 ,是目前工控系統(tǒng)中使用最為廣泛的液晶屏之一。 OE 端的操作不會(huì)影響鎖存器的狀態(tài)。當(dāng) LE 為低時(shí)，鎖存器將存儲(chǔ) D 輸 入上的信息一段就緒時(shí)間，直到 LE 的下降沿來(lái)臨。所有鎖存器共用一個(gè)鎖存使能（ LE）端和移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 一個(gè)輸出使能（ OE）端。 MAX232 芯片控制電路及接口如下圖所示： 1310118129147C 1+1C 2+4GND15C 13V C C16R1D1D2R2C 25V6V+2I C 3M A X 23 2C51uFC 241uFC61uFC71uFV C C+5P 3. 1P 3. 0T I O U TR 1I N 圖 36 MAX232 芯片控制電路 74HC573 簡(jiǎn)介 74HC573是一款高速 CMOS器件， 74HC573引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。 16 腳 (V CC) 電源端 , + 5 V 直流電源供電 。 10 V 的 RS232 電平 ,轉(zhuǎn)換成 TTL/ CMOS 電平。這樣從單片機(jī)輸出的 TTL/ CMOS 電平 , 經(jīng)過 MAX232 內(nèi)部電路 ,轉(zhuǎn)換成了 RS232 所需要的電平 ,由 14 腳 (7 腳 ) 送至 RS232。主要由 11 ( T1IN ) 腳、 10 腳( T2IN ) 、 14 腳 ( T1OUT ) 和 7 ( T2OUT ) 腳構(gòu)成。 10 V 的電源 ,以滿足 TTL/ CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 RS23 電平的需要，它主要由 1 6 腳和外接的 4 個(gè)電容 ( C1 C4 ) 組成。 MAX232 可分為三部分： （ 1）電荷泵。 MAX232 芯片能夠同時(shí)滿足 TTL向 RS232C 和 RS232C 向 TTL 電平轉(zhuǎn)換的功能 。 MAX232 簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)采用的是 MAXIM 公司生產(chǎn)的 MAX232 接口芯片，該芯片就是MAXIM 公司專門為 PC 機(jī) RS2232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的電平轉(zhuǎn)換電路。所謂串行，是指發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息是在單根數(shù)據(jù)線上每次傳送一個(gè)二進(jìn)制位。 定時(shí)總線 :該信號(hào)是確定數(shù)據(jù)位的中心，不向外部提供； 信號(hào)地線 :RS一232C采用負(fù)邏輯工作，即邏輯“ l”電平為一 5V一一15V，邏輯“ 0”的電平為 +5V一+15V。 移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 數(shù)據(jù)線 :數(shù)據(jù)傳送是串行的，可工作在全雙工或半雙工狀態(tài)。該總線有以下優(yōu)點(diǎn) : （ 1）串行通訊成本低廉，通用性強(qiáng)，符合 RS一232標(biāo)準(zhǔn)的串行口已成為 PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置； （ 2）通過該總線接口，可以使微機(jī)控制 各種測(cè)量?jī)x器，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)； （ 3）擴(kuò)展了微機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，使個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能得以加強(qiáng)； （ 5）現(xiàn)代信息處理系統(tǒng)要求電子測(cè)量、通信和微機(jī)有機(jī)結(jié)合在一起，即用測(cè)量?jī)x表采集、檢測(cè)信息，用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和控制； （ 6） RS一232C的信號(hào)連接十分靈活，通過對(duì)信號(hào)線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，即可通過 MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送，也可以直接連接應(yīng)于近距離傳輸；即可以連接成主從的 DTE一DCE方式，也可以把兩臺(tái)微機(jī)連接成對(duì)等的方式。顯然 ,當(dāng) PC機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí) ,其接口就不能直接相連 ,必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換 ,否則就會(huì)損壞設(shè)備。而單片機(jī)輸出的是 TTL 或 COMS 電平。接口標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)械特性、功能特性和電氣特性等方面的內(nèi)容。 RS 是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫 ,232 是標(biāo)志號(hào) ,C 表示修改的次數(shù)。 RS232C 簡(jiǎn)介 在單片機(jī)通信中 , 談到串口通信 , 必然涉及 RS232C。接口芯片采用 MAX232，這種芯片可以實(shí)現(xiàn) TTL電平和 RS232C接L S 1S p e a k e rV C CQ12 N 3 9 0 61KR1R e s S e m iP 2 .7移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 口電平之間的轉(zhuǎn)換，也就是可以把 5V電平表示“ 1”、 0V電平表示“ 0”的邏輯，轉(zhuǎn)換成 3~15V電平表示“ 1”、 +3~15V電平表示“ 0”的邏輯，從而解決了由于PC機(jī)的串行口是 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的接口，其輸入輸出在電平上和采用 TTL 電平的 AT89S52 在接口時(shí)會(huì)產(chǎn)生電平不同的問題。當(dāng) “ 1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當(dāng) 電平“ 0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需 10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)，如上圖 35所示。 移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 報(bào)警電路接口 圖 35 三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警電路 蜂 鳴器工作原理 本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路，其工作過程就是把傳感器采集的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值進(jìn)行顯示。 本系統(tǒng)采用蜂鳴器作為報(bào)警裝置， 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、 電子玩具、報(bào)警器等電子產(chǎn)品中作發(fā)生器件。因此該產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作更加方便，而且具有很高的性價(jià)比。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成 ， 有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 方案二：采用壓電式蜂鳴器。而操作模式雖然可以不用擔(dān)心語(yǔ)音地址的問題，但在多段錄放上的操作略顯繁瑣， 完成一個(gè)功能要進(jìn)行多個(gè)管腳的操作，使用起來(lái)不是很方便。其內(nèi)部集成了大容量的 EEPROM ,不再需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器 ,便于與單片機(jī)連接。 ISD1420為美國(guó) ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路， 它 由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路 、 抗干擾濾波 器、輸出放大器組成。 （ 5）關(guān)報(bào)警鍵： SF為關(guān)報(bào)警鍵，用來(lái)關(guān)閉蜂鳴報(bào)警。另外，在設(shè)定倉(cāng)庫(kù)允許的溫濕度上、下限值時(shí)，若一不小心輸入錯(cuò)誤，想重新輸入，則亦可按復(fù)位鍵進(jìn)行修改。 當(dāng)傳感器采集到的溫度、濕度值中有一樣超出所設(shè)定的區(qū)間， 即溫度／濕度過高或過低，則該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出 蜂鳴 報(bào)警 。鍵盤控制電路如下圖所示： P / T 21P / T 2E X2P 3P 4P 5P 6P 7P 8R S T9P / R xD10P / T xD11P / I N T 012P / I N T 113P / T 014P / T 115P / W R16P / R D17X T A L 218X T A L 119V S S20P / A 821P / A 922P / A 1023P / A 1124P / A 1225P / A 1326P / A 1427P