【正文】 。調試了各模塊之后，接下來的工作就是將各源程序段連接起來，進行綜合調試了，綜合調試需要我們特別注意細節(jié)部分，這樣 才能盡可能的減少錯誤的產生。 調試階段 主要是測試最后一級運放的電壓比較電路，調試過程中反復調節(jié)第三級電壓比較電路正負輸入端預留的頂調最后在預留的測試點上測得正負輸入端的電壓大致相等，隨后測試前兩級運放的電壓放大性能都順利通過，最后將整個模塊連通后得到了預期的效果，但是可能是由于傳感器易受干擾導致信號檢測電路工作不是很穩(wěn)定。 正弦波震蕩發(fā)生電路主要是調節(jié)集成運放外圍預留的頂調電阻 ，當震蕩電路調試結束后還需要調節(jié)濕敏電阻輸出直接對應的橋式整流電路，檢測震蕩信號經過整流電路以后是否能達到整流量對應的指標，在調節(jié)過程中發(fā)現(xiàn)整流出來的直流量不能穩(wěn)定的被轉換成數(shù)字量于是在整流后續(xù)電路加了電容濾波則問題得以解決。整個系統(tǒng)的編寫、調試是從 PCF8951 開始的，控制 PCF8951 原理雖然簡單，但需要細節(jié)卻很多，如選擇顯示寄存器與送段碼的順序等。最后查閱了相關資料發(fā)現(xiàn)串口的公頭和木頭對應錯誤，將對應的通信線改焊后問題得以解決了 。 調試 LM741 芯片，根據(jù)芯片的文獻資料所述將若電信號送入反向輸入端并且觀察輸出，若輸出實際結果和理論數(shù)據(jù)沒有太大的差距則說明此芯片正常，可以使用。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 24 調試 PCF8951 芯片， 將編寫好的 A/D 轉換調試程序下載到單片機 ，運行，觀察現(xiàn)象。 調試 74HC573 芯片 和數(shù)碼管顯示電路 ，按照說明書調用 74HC573， ASM 匯編程序，運行，觀察現(xiàn)象。 根據(jù)所查閱資料，了解各個組件的工作原理，開始著手調試芯片。 R E 2 0 0 B熱 稀 釋 紅外 傳 感 器模 擬 電 壓 的 、 信 號 濾波 、 放 大 電 路C H R 0 1濕 敏 電 阻整 流 電 路 、 模 擬 電 信號 放 大 電 路震 蕩 正 弦波 發(fā) 生 電路A D 5 9 0溫 度 傳 感器兩 級 運 放 電 路A / D轉 換STC單片機晶 振 電 路復 位 電 路串 口 通 信電 路數(shù) 碼 管 驅 動 電路繼 電 器 驅 動 電路數(shù) 碼 管燈 圖 系統(tǒng)設計總體框圖 按照整體硬件設計方案從小的分立元件到模塊再到系統(tǒng)的流程進行調試， 此部分的任務是在系統(tǒng) 焊接 好后 ,調試各個組件 以及整體系統(tǒng) 能否正常工作 ,能否實現(xiàn)硬件 設計的預期目標。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 第 4章 硬件調試方案 硬件電路的調試 調試 是整個設計完成過程中耗時最長也是花費心血最多卻又是所需要講述的最少的，大多數(shù)情況下都不是理論性的大問題但卻很讓人費解并且經過反復的測試才得以解決。 本章小結 本章詳 細介紹了 程序 開發(fā)軟件 proteus 和 keil c51 兩種軟件的應用和注意事項 ，并且詳細介紹了程序的編譯開發(fā)流程和仿真調試過程。 其程序流程圖見圖 。 通常符合上述功能的溫度濕度以及熱稀釋人體紅外控制程序由主程序和 T0中斷黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 22 服務程序兩部分組成，濕度控制主程序只需要考慮濕度在相應的溫度下，近似得到的一個頻率值。本設計采用的是 C 語言的編程，溫度控制主程序的設計應考慮以下問題：（ 1）溫濕度采樣、濾波， 人體紅外檢測（ 2）溫濕度模擬電信號轉換， 紅外信號處理。通過傳感器及其處理電路，對輸入的信號進行采集。 為了實現(xiàn)本設計的功能，將程序的設計進行模塊化編程。 為了更精確的反映系統(tǒng)的溫度和濕度，本系統(tǒng)對四路采樣信號作簡單平均處理，并將處理后的數(shù)值作為溫室的溫濕度。送顯示程序顯示，并將數(shù) 值返回給主函數(shù)。 編程軟件采用的是 keil uvision2軟件， 軟件部分經本人調試可以運行，能夠正確顯示結果， 具體模塊由一個主函數(shù)文件和 若干 個 h文件構成， 軟件的模塊化設計 采樣轉換 與控制 采樣轉換模塊是本系統(tǒng)中的核心模塊之一，它負責完成溫度和濕的測量及模擬量轉 換為數(shù)字量的全過程，這也是它為什么重要的原因。 軟件的編譯過程 本系統(tǒng)單片機數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以 STC89C52為控制核心， 先在 Keil C51集成開發(fā)環(huán)境下將編好的程序進行編譯、調試 ,調試通過后會生成 .HEX文件。 特殊指針在聲明的同時已指定了存儲器類型，指向某一特定的存儲區(qū)域。多任務，中斷或非中斷的代碼要求必須具備可再入功能。 C51允許用戶使用 C語言編寫中斷服務程序，快速進、出代碼和寄存器區(qū)的轉換功能使 C語言中斷功能更加高效 。連接定位器支持的代碼區(qū)可達黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 32個，這就允許用戶在原有 64K ROM的 8015基礎上擴展程序。變量可旋轉到任一個地址空間。 C51編譯器可以實現(xiàn)對 8051系列所有資源的操作。雙層窗口顯示，可進行以下調整： watch窗口頁面上的自定義變量 (call stack)頁面上的調用記錄（樹） (call tree) 個存儲區(qū) C51編譯器 KEIL C51 編譯器在遵循 ANSI 標準的同時，為 8051 微控制器系列特別設計。 B、 信號函數(shù)：模擬產生 CPU的模擬信號和脈沖信號 (simulate analog and digital inputs to CPU)。代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分程序中已執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。斷點可設置為條件表達式，變量或存儲器訪問，斷點被觸發(fā)后，調試器命令或調試功能即可執(zhí)行。 (2)斷點 uVision2允許用戶在編輯時設置程序斷點（甚至在源代碼未經編譯和匯編之前）。彩色語法顯像和文件辯識都對 C源代碼進行和優(yōu)化。 uVision2可以為片外存儲器產生必要的連接選項：確定起始地址和規(guī)模。 uVision2包含一個器件數(shù)據(jù)庫 (device database)，可以自動設置匯編器、編譯器、連接定位器及調試器選項，來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。 uVision2集成開發(fā)環(huán)境 工程 (project)是由源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明三部分組成 的， 一個單一的uVision2工程能夠產生一個或多個目標程序。 C51已被完全集成到 uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。 KEIL C51 編譯器簡介 KEIL C51標準 C編譯器為 8951微控制器的軟件 開發(fā)提供了 C語言環(huán)境 ,同時保留了匯編代碼高效 ,快速的特點。 最新版支持非常豐富仿真元件共 7000 多種，還有很多第三方模型。 Proteus 產品系列也包含了革命性的 VSM技術 ,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。 Proteus組合了高級原理布圖、混合模式 SPICE仿真 ， PCB設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 第 3章 軟件系統(tǒng)設計 軟件的仿真和編譯 仿真軟件介紹 本設計用到了 proteus和 keil c51兩種軟件，兩者能完美的結合在一起，實現(xiàn)虛擬的實物效果，為以后的實物焊接提供了保障。實際環(huán)境 中要求安全可靠的運行，最重要的就是滿足人們日常生活提供便利的要求，因此有必要對器件的選取和系統(tǒng)的設計做嚴格的定位 。 紅外模塊輸出的為高低電平，經過程序檢測后用單片機控制繼電器，由于單片機IO 口驅動能力有限故在控制信號信號進入繼電器之前用三極管 9012 進行電流放大，由繼電器控制 220V照明燈工作。 123R E 2 00 BR247 k C10. 01 uFR110 KA1V C C+ 12 1 2R347 KC547 uFC310 uFR510 KR430 0KC2 0. 1u FA2R710 KR830 KC722 uFR912 0K+ 12+ 12+ 12 1 2C60. 01 uFR61MD1R 1112 0K+ 12A3D2+ 12 1 2L E DR 1210 0KR 131KR 1010 0K1J11J31J2P C F 85 91 I N 圖 紅外采集模塊設計原理圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 單片機處理模塊 本模塊選用市場上安全性較強性價比較高的 STC89C52 單片機處理溫度、濕度、紅外模塊采集的電信號。第三級輸出直接送入單片機通過程序處理進而控制繼電器啟動開關電路。第三級為電壓比較器，在同向輸入端和反向輸入端分別接入了 4007 起 到電壓鉗位作用，同時在正反輸入端分別設計了頂調和測試點便于電路焊接完成后的測試和調試 。兩級運放的負反饋端都并以 和 的磁片電容這樣可以有效的防止沒有被濾除的交流信號經過放大后反饋給反向輸入端進行再次放大，此外在經過一級運放的信號進入二級運放之前加以 10181。 整體電路 經過三級處理，前 兩級運放用以放大 RE200B 輸出的模擬電信號，其中第一級運放反向輸入端和地之間用 47K 的電阻和 47181。 紅外采集模塊 本模塊的核心元件采用利用透鏡光學原理工作的人體熱稀釋紅外傳感器 RE200B，運算放大器采用常用的 177。 表 0～ 60176。f的極性電容和 濾波，濾波后的電信號傳送給 AD轉換芯片 PCF8951進行數(shù)字量轉換。 A1R15. 1K 1 2+ 12R210 KR310 0kD1D2C110 4P FR516 KR420 K C210 4P F12C H R 0 1R610 0k1234B r i d geC3 22 uFC4 0. 1u FR751 0L E DVoP C F 85 91 I N 圖 濕度采集模塊設計原理圖 此外驅動濕敏電阻工作的 交流電信號采用 LM741設計了一個正弦波震蕩發(fā)生電路，理論上 發(fā)生頻率為 2K的正弦波，但由于實際硬件參數(shù)和干擾等原因只發(fā)生了 1K的正弦波。越接近 R,電阻器的線性度越好。鑒于濕敏電阻器的電阻值與相對濕度大多近指數(shù)特性，取擬合直線為半對數(shù)坐標下的直線；所論及的問題僅與整個濕度量程內各點的偏差有關，與占滿量程的比例無關，為便于討論，用擬合電阻 HI與實際電阻 H 之差來表示線性度： f=R180。 濕敏電阻器線性度的表示 ： 一般地，傳感器的線性度是指特性曲線與某一。參考文獻指出，對于選定的材料，可控制感濕體氣孔率及孔徑的分布獲得較好的線性度。 濕度采集模塊 本模塊的核心器件選用性價比高，工作穩(wěn)定的 CHR01（ 濕敏電阻 ） ， 在使用濕敏電阻器時，為便于和指示儀表、電子計算機或其它控制設備相接續(xù)，希望其感濕特性有較好的線性度。℃ 。 精度高。與其他類型的溫度傳感器相比 , AD590有精度高、價格低、不需輔助電源、線性性好等優(yōu)點 .它的主要特性如下： AD590 的測溫范圍為 55℃ ～ +150℃ 。 AD590溫度傳感器，它是美國模擬器件公司生產的單片集成的兩端感溫電流源。數(shù)值為 ，由 I=V/R，即得 AD590上的電流值。對于電阻 R，一方面要有足夠的有效數(shù)字，另一方面其壓降又要使伏特表的讀數(shù)有足夠的有效數(shù)字。伏特表測量電阻兩端的電壓。AD590實驗電路圖見圖 。它使用方便，并且電流型比電壓型的測量精度高。因此，它不易受接觸電阻、引 線電阻、電壓噪音干擾，具有很好的線性特性。溫敏晶體管在管子的集電極電流恒定時，其基極發(fā)射極電壓與溫度成線性關系，為克服溫敏晶體管 vb電壓產生時的離散性，采用了特殊的差分電路。 123A D 5 9 0A1 1 2+ 1 2R11 0 K R2 1 0 kR3 2 0 KR4 2 0 K A2 1 2+ 1 2R5 1 0 0 KVoR61 0 0 KP C F 8 5 9 1 I N 圖 溫度采集模塊設計原理圖 其中 AD590不同于其它類似 DS18B20集成溫度傳感器將溫敏晶體管與相應的輔助電路集成在同一塊芯片上， 能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，一般用55℃ ～ 177。12V雙電源供電、 AD590為 +12V電源供電 。 溫度采集模塊 本模塊的核心器件為 AD590（ 溫度傳感器 ） 、 LM741（ 高增益運算放大器 ） ， 溫度傳感器發(fā)生的微弱電信號經過 LM741兩級運放后變成一個可以 被 AD轉換芯片PCF8591精確轉換成數(shù)字信號的電信號 ， 經過 PCF8591轉換的數(shù)字信號被送入單片機通過程序運算處理后通過數(shù)碼管顯示傳感器采集的環(huán)境溫度 。 熱釋電紅外線傳感器探測范圍內不得