【正文】 最后，向在百忙之中抽出寶貴時(shí)間的論文的審核 老師們 ，表示由衷的感謝。在我論文的完成過(guò)程中，無(wú)論是技術(shù)知識(shí)上所遇到的難題還是編寫格式上的錯(cuò)誤，他們都給予了我熱情的幫助和支持。陳立文老師以他淵博的知識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度指導(dǎo)我順利完成論文，無(wú)論是資料的收集、題目的選定還是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，陳立文老師都給予了我極大的幫助、支持和鼓勵(lì)。 HUMIREL， 2020 [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， 2020 [7] 李林功、吳飛青、王兵、丁曉， 單片機(jī)原理與應(yīng)用 ，北京：機(jī)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(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 中國(guó)學(xué)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(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例 ，北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [11] 劉文濤， Protel 2020 完全學(xué)習(xí)手冊(cè) ， 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [12] 冉彥中 ， 基于單片機(jī)的軍需倉(cāng)庫(kù)溫濕度測(cè)控系統(tǒng)研究 ， 中國(guó)學(xué)術(shù)期刊 (光盤版 )電子雜志 社 ， 2020 [13] 于海生，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，北京：清華大學(xué)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(dǎo)師陳立文老師。 本人對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分看好，相信未來(lái)的對(duì)環(huán)境的測(cè)控中，濕度測(cè)控有一個(gè)更科學(xué)、更智能、更好性能的發(fā)展。本系統(tǒng)只考慮了濕度的測(cè)控，對(duì)其它環(huán)境的測(cè)控如果需要擴(kuò)展，本文并沒(méi)有給出作答。 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。 從最開(kāi)始的方案分析設(shè)計(jì)、到后來(lái)的系統(tǒng)分析選擇，再到最后系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，本人從中學(xué)到了不少知識(shí)，也積累了很多系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。 3. 成功地開(kāi)發(fā)出一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能安全、流程清晰、運(yùn)用方便、操作簡(jiǎn)單、效率很高的系統(tǒng)，充分實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)濕度測(cè)控管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化和自動(dòng)化。 2. 能過(guò)計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠迅速對(duì)信息進(jìn)行采集、報(bào)警和處理。 1. 在本系統(tǒng)中，采用了模塊化、層次化設(shè)計(jì)。本文針對(duì)平常的實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)濕度的測(cè)控作為出發(fā)點(diǎn)， 將多種信息處理技術(shù)和總線通信技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)的、全面的、可靠的室內(nèi)濕度測(cè)控系統(tǒng)。 圖 43：上位機(jī)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(dāng)前的基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中，溫度測(cè)控有著廣泛的應(yīng)用來(lái)成熟的技術(shù)，本課題在提出時(shí)是基于另一個(gè)新穎的角度――濕度 測(cè)控。 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(jī)的狀態(tài)，整理后進(jìn)行保存和歸檔。其軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 42 所示。 上位機(jī)上電復(fù)位后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并控制 LED。 本系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)驗(yàn)初始化、數(shù)據(jù)采集處理、濕度管理和對(duì)設(shè)備的處理。 TCP/IP 一般是支持的。等待串行口中斷 RET 簡(jiǎn)單軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的 計(jì)算機(jī)，一般是 PLC/單片機(jī)之類的。啟動(dòng) T1 工作 MOV IE,90H 。設(shè)定 T1 為方式 2 標(biāo)記寄存器 R2 初始化定時(shí)器 T1為方式 2 設(shè)定 T1初值 啟動(dòng) T1工作 串行口為方式 3 開(kāi)中斷 等待串行口中斷 標(biāo)記寄存器 R2 初始化定時(shí)器 T1為方式 2 設(shè)定 T1初值 啟動(dòng) T1工作 串行口為方式 3，允許 接收并開(kāi)中斷 等待串行口中斷 22 MOV TH1,0F3H 。數(shù)據(jù)塊始址送發(fā)送緩沖器 WAIT1: JB ES,WAIT1 。串行口方式 3,禁止接收 MOV IE,90H 。設(shè) 定 T1值 MOV TL1,0F3H SETB TR1 。設(shè)定 SMOD＝ 1 MOV TMOD,20H 。 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(lái)對(duì)發(fā)送和接收子程序?qū)懗龊?jiǎn)單的程序清單。數(shù)據(jù)長(zhǎng)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。 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(zhǎng)度存放單元為 32H 和 31H，其中 32H 為數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度高字節(jié)存放單元， 31H 為數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度低字節(jié)存放單元。對(duì)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(jì)算得到 TH1 為 F3H 和 SMOD 為 1。 單片機(jī)和 PC 通信連接 PC 機(jī)作為上位機(jī)，它是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行各種各樣的管理和控制的。其物理特性有：傳輸線采用屏蔽雙絞線，傳輸電纜的長(zhǎng)度最大為 50英尺。 RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)采用 25 個(gè)引腳的連接器 其電氣特性是：邏輯“ 1”， 5— 15V；邏輯“ 0”， +5— +15V。 RS2323C接口 是目前最為常用的一種串行通訊接口。用 Protel 軟件里面的 3D效果圖工具可以得到下面的 310圖： 19 圖 310：系統(tǒng) 3D效果圖 本設(shè)計(jì)的電路中所用到的元件的實(shí)物照片如下 311 所示： 晶振 集成與非門 ADC0809 NE555 AT89S51 HS1101 圖 311：系統(tǒng)所用元件的實(shí)物圖 20 第四章 單片機(jī)與 PC 間的串行通訊 RS232C 接口 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。 6. 信號(hào)遵循從左邊進(jìn)入、從右邊輸出，從上邊輸入、從下邊輸出。 18 4. 對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局要考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。 2. 重量太大的元件要有支架固定。本設(shè)計(jì)的 PCB 版圖是直接從生成的網(wǎng)絡(luò)表直接載入的，載入元件封裝后，再進(jìn)行元件的布局。 開(kāi)始 初始化 讀濕度 濕度轉(zhuǎn)換 濕度比較 17 圖 38：系統(tǒng)總原理圖 電路 PCB版圖設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所用到的電路圖，是在 Protel DXP 2020 軟件中進(jìn) 行畫(huà)圖的， Protel DXP 2020 是目前新一代完整的板級(jí)設(shè)計(jì)工具，它是 Altium 公司 2020 年的最新產(chǎn)品。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。 NE555 電路中的參數(shù)選擇為： R1＝ 1K、 R2＝ 499K、 R3＝ 576K、 R4＝ 909K。例如： 口通過(guò) 電阻用于 LED 的外接 ； 和 P0所有接口接 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器等等。 AT89S51 具有 4個(gè) I/O 接口，它們分別是 P0口、 P1 口、 P2 口和 P3口。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(méi)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)。 本系統(tǒng)的部原理圖如圖 48 所示 下面對(duì)本次設(shè)計(jì)的總電路進(jìn)行說(shuō)明。其程序流程圖如圖 37所示。 15 其電路原理圖如圖 36 所示。 圖 35： AT89S51復(fù)位與晶振電路 總體電路系統(tǒng) LED 報(bào)警設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，在 ST89S51 單片機(jī)的 口外接一 個(gè) LED二極管作為對(duì)濕度測(cè)控的報(bào)警輸出。這樣使用起來(lái)比較方便，就算是在程序“跑飛”時(shí)，也可以手動(dòng)復(fù)位，不用再重起單片機(jī)電源。復(fù)位對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，是程序還沒(méi)開(kāi)始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。 圖 34： AT89S51的 PDIP封裝 其中，有主電源引腳 ccss VV和 ，外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2，控制引腳STPD RV / 、 ALE/ PROG 、 PSEN 、 DDVEA/ ，輸入輸出接口 P0～ P3。 HMOS制造工藝的 MCS51單片機(jī)都采用 40引腳的雙列直插（ DIP）方式， CHMOS制造工藝的 80C31/80C51 除采用 DIP 封裝方式外，還采用 PLCC 方形的封裝方式。 開(kāi)始 初始化 ADC0809（ 1） 發(fā)送 ADC0809（ 1）地址 啟動(dòng) ADC0809（ 1） 發(fā)送讀 A/D命令 讀 A/D 發(fā)送 ADC0809（ 2）地址 啟動(dòng) ADC0809（ 2） 發(fā)送讀 A/D命令 讀 A/D 13 AT89S51 單片機(jī) 本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的核心采用的是 AT89S51 單片機(jī)，它是一個(gè)低功耗、高性能的 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4kBytesISP 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元。由于單片 機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上，因此它的結(jié)構(gòu)緊湊、超小型化、可靠性高、價(jià)格低廉、易于開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 12 圖 33是對(duì) ADC0809 的操作流程圖。實(shí)際的測(cè)量值 ix 一定會(huì)落在某個(gè)區(qū)間 ? ?1, ?kk xx 內(nèi)，即 kx ix 1?kx 。即當(dāng) ADC0809 的輸入與輸出特性為非線性時(shí)，可以用一個(gè)單調(diào)非線性函數(shù) ? ?xfu? 來(lái)表示。 圖 32：測(cè)濕電路與單片