【正文】 及上傳至計算機進行數(shù)據(jù)處理都要通過單片機?？刂?兩個開關(guān)，從而控制 加熱器、噴水器進行操 作，使書籍的保存實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)控制過程。主要功 能是將采集的信息 轉(zhuǎn)換成計算機可識別的標準量信息進行處理、輸出決策的指令。 溫濕度控制系統(tǒng)可分為 三 個部分 ： 一是信號采集輸入部分，包括采集室溫度、濕度。單片機系統(tǒng)就輸出指令控制接通相應的設(shè)備。 系統(tǒng)工作時，單片機啟動，操作人員可通過鍵盤向系統(tǒng)輸入設(shè)定的溫度和濕度范圍。 溫度與濕度傳感器主要是用來檢測溫度與濕度信號并送往單片機，單片機經(jīng)過內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換，對檢測的信號進行運算，輸出控制信號， LCD 顯示器 可顯示采集到的信號的大小。 10 熱后產(chǎn)生蒸汽，增加濕度。 溫度要求在 18～ 28℃ 為適宜存放書籍的溫度， 濕度要求不是一個定值，而是一個區(qū)間，一般在 30%～ 70%之間，最適宜的一般為 40%～ 60%。在制冷時，當環(huán)境溫度高于設(shè)定的溫度值，系統(tǒng) 控制噴水器開關(guān) ，其過程為 ： 當溫度高于設(shè)定溫度時，蜂鳴報警器進行報警，控制噴水器的開關(guān)打開，噴水器進行工作， 如此往復進行，從而達到不 斷降溫的目的。由 AT89C51 單片機實現(xiàn)的溫濕度控制系統(tǒng)是考慮低成本并滿足對溫濕度基本技術(shù)性能指標的需求而設(shè)計的。因此，在設(shè)計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化 外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。 3． 性價比 單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。因此在設(shè)計時，要盡可能采用操作內(nèi)置或簡化的方法。系統(tǒng)自診斷功能等。對供電電源采用抗干擾措施 。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮 :使用可靠性高的元器件 。 9 第 2章 總體方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計原則 系統(tǒng)設(shè)計 要求單片機系統(tǒng)應具有可靠性高、操作維護方便、性價比高等特點。藏書室溫濕度控制系統(tǒng)，采用數(shù)字式的溫度傳感器和單片 機，實現(xiàn)了對藏書室內(nèi)溫濕度的自動測錄和調(diào)節(jié)，單片機 AT89C51 因其指令系統(tǒng)豐富、小巧、低價、靈話易擴展等獨特的優(yōu)點，在所設(shè)計的藏書室溫濕度控制系統(tǒng)中使整個系統(tǒng)的性價比得以大幅度的提高。當溫室較大時，操作人員的勞動強度很大。溫度與濕度傳感器主要是用來檢測溫度與濕度信號并送往單片機，單片機經(jīng)過內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換，對檢測的信號進行運算，輸出控制信號， LCD顯示器可顯示采集到的信號的大小，為了使本系統(tǒng)能在多種環(huán)境下工作，特設(shè)了鍵盤，可以對溫濕度進行上、下限設(shè)定，同時還對超過上、下限進行上、下限報警。 8 值，而是一個區(qū)間，一般在 30%～ 70%之間，最適宜的一般為 40%～ 60%。 研究表明，對藏書保護的主要環(huán)境影響因素有：溫度、濕度、光照、空氣污染物、微生物等，其中，溫度和濕度兩者相互影響、相互作用，是直接影響甚至決定書籍一切物理、化學、生物作用的兩個最基本條件因此，將藏書保存在合適的溫濕環(huán)境對書籍的保護有 著極為重要的作用。這種惡性循環(huán)一旦形成很難進行有效控制。 目前 ,國內(nèi)大中型藏書室在管理中由于技術(shù)和資金上的原因，多數(shù)僅限于只對溫度進行監(jiān)測，當溫度超標時進行強制通風，即使如此，處理不及時或因設(shè)備人力條件有限仍會造成大量損失。因此，從書籍的本身出發(fā)，制定出適宜各類書籍保存的溫濕度指標 。 隨著半導體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計水平的提高，單片機還會不斷產(chǎn)生新的變化和進步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：單片機與微機系統(tǒng)之間的距離越來越小，甚至難以辨認。原因是其內(nèi)部已集成上各種應用電路。 單片機在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢： 1． 可靠性及應用越來越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。在一些單片機中采用 內(nèi)部瑣相環(huán)技 術(shù)，則在外部時鐘較低時，也能產(chǎn)生較高的內(nèi)部總線速度，從而保證了速度又降低了噪聲。 7 界電路產(chǎn)生干擾，令電磁兼容性不能滿足要求。這些電流較大的驅(qū)動電路集成到芯片內(nèi)部在工作時帶來了各種噪聲，為了減少這種影響，現(xiàn)在單片機采用多個小管子并聯(lián)等效一個大管子的方法，并在每個小管子的輸出端串上不同等效阻值的電阻，以降低 di/dt，這也就是所謂 ”跳變沿軟化技術(shù) ”，從而消除大電流瞬變時產(chǎn)生的噪聲。 現(xiàn)在為了適應各種應用的需要，很多單片機的輸出能力都有 了很大提高， Motorola 公司的單片機 I/O 口的灌拉電流可達 8mA 以上，而 Microchip 公司的單片機可達 25mA?，F(xiàn)在，很多單片機都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。 2． 低噪聲布線技術(shù)及驅(qū)動技術(shù) 在傳統(tǒng)的單片機中，電源及地線是在集成電路外殼的對稱引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對對稱點上。這樣，就提高了單片機工作的可靠性。 單片機應用的可靠性技術(shù)發(fā)展：在單片機應用中，可靠 性是首要因素為了擴大單片機的應用范圍和領(lǐng)域，提高單片機自身的可靠性是一種有效方法。嵌入互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 ETI（ embed the Inter Consortium）正在緊密合作，共同開發(fā)嵌入式 Inter的解決方案。 TASKING 公司目前正在為解決這個問題提供了途徑。這方面較為典型的有 Mewari 公司 和 TASKING 公司。 哈爾濱理工大學學士學位論文 要實現(xiàn)嵌入式設(shè)備和 Inter 連接，就需要把傳統(tǒng)的 Inter 理論和嵌入式設(shè)備的實踐都顛倒過來。但是， Inter 一向是一種采用肥服務(wù)器，瘦用戶機的技術(shù)。 以單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)：單片機的另外一個名稱就是嵌入式微控制器，原因在于 它可以嵌入到任何微型或小型儀器或設(shè)備中。這些單片機有 Fujitsu 公司的 MB89191～89195， MB89121～ 125A， MB89130 系列等，應該說該公司的 F2MC8L 系列單片機絕大多數(shù)都滿足 ～ 6V 的工作電壓條件。目前，一般單片機都可以在 ～ 的條件下工作。它含有 ～ 2K 程序存儲器， 25～ 128 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器， 6 個 I/O 端口以及一個定時器，有的還含 4 道 A/D ，完全可以滿足一些低檔系統(tǒng)的應用。在這種形勢中，Microchip 公司推出的 8 引腳的單片機特別引人注目。在LPM4 時， CPU、外圍及振蕩器 32kHz 都不活動，則功耗只有 。當電源為 3V 時，如果工作于 LMP1 方式，即使外圍電路處于活動，由于 CPU 不活動，振蕩器處于 1～ 4MHz，這時功耗只有 50mA。而在功耗上最令人驚嘆的是 TI 公司的單片機 MSP430 系列，它是一個 16 位的系列，有超低功耗工作方式。 2． 功耗、封裝及電源電壓的進步 現(xiàn)在新的單片機的功耗越來越小，特別是很多單片機都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。這種單片機最典型的有 Infineon 公司的 TC10GP； Hitachi 公司的 SH7410， SH7612等。 5 片機結(jié)合集成大大提高了單片 機的功能。雖然從結(jié)構(gòu)定義上講， DSP 是單片機的一種類型，但其作用主要反映在高速計算和特殊處理如快速傅立葉變換等上面。這種單片機由三個核組成：一個是微控制器和 DSP 核，一個是數(shù)據(jù)和程序存儲器核，最后一個是外圍專用集成電路（ ASIC）。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機已采用所謂的三核（ TrCore）結(jié)構(gòu)。有的單片機內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機有 Fujitsu 公司的 MB89850 系列、 MB89860 系列； Motorola 公司的MC68HC08MR1 MR24 等。特別是在控制，系統(tǒng)較為復雜時，構(gòu)成一個控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。特別是在單片機 C167CS32FM中，內(nèi)部還含有 2 個 CAN。 有的單片機為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。下面分別就這四個方面說明單片機的技術(shù)進步狀況。在這幾方面， 較為典型地說明了數(shù)字單片機的水平。這一點是巨型機和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。單片機在出現(xiàn)時，Intel 公司就給其單片機取名為嵌入式微控制器（ embedded microcontroller）。 計算機系統(tǒng)的發(fā)展已明顯地朝三個方向發(fā)展；這三個方向就是：巨型化，單片化，網(wǎng)絡(luò)化。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。各種產(chǎn)品 哈爾濱理工大學學士學位論文 它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一 片集成電路，即可進行簡單運算和控制。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC 機。但是由于溫、濕度計精度比較低，以及人工讀數(shù)時人為因素原因，使得溫、濕度檢測不僅速度慢，精度低，實時性差，而且操作人員的勞動強度大。例如：在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品，但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能 可靠的自整定軟件。目前，國內(nèi)企業(yè)復雜的及精度要求高的溫度控制系統(tǒng)大多采用進口溫度控制儀表。 目前，我國在溫度等控制儀表業(yè)與國外的差距主要表現(xiàn)在如下幾個方面： 1． 行業(yè)內(nèi)企業(yè)規(guī)模小，且較為分散，造成技術(shù)力量不集中，導致研發(fā)能力不強，制約技術(shù)發(fā)展。 通用型單片機的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應用程序就可完成不同的功能。例如電子表里的單片機就是其中的一種。 單片機能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，單片機在民用和工業(yè)測 控領(lǐng)域得到最廣泛的應用。只有在單片機（ Microcontroller） 出現(xiàn)后，計算機才真正地從科學的神圣 哈爾濱理工大學學士學位論文 如今借助計算機逐漸實現(xiàn)了人類的夢想。然而，在一些大 中型系統(tǒng)中自動化結(jié)果均不理想。 在計算機出現(xiàn)以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的機械。 6． 溫度濕度控制系統(tǒng)具有控制精度高、抗干擾力強、魯棒性好的特點。借助計算機軟件技術(shù) ，溫控器具有對控制對象控制參數(shù)及特性進行自動整定的功能。 4． 這些溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計算機技術(shù)，運用先進的算法，適應的范圍廣泛。 2． 能夠適應于受控系統(tǒng)數(shù)學模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。 國外溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 自 70 年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國外溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn) 出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器數(shù)字控制器 測量與變送裝置 電加熱爐 執(zhí)行器 給定值 爐溫儀表，并在各行業(yè)廣泛應用。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。 研究現(xiàn)狀 單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。該控制系統(tǒng)具有檢測精度高、使用簡單、成本較低和工作穩(wěn)定可靠等特點，不僅可以應用在 哈爾濱理工大學學士學位論文 針對此問題，設(shè)計了相對精度高、性能穩(wěn)定、價格便宜的溫、濕度監(jiān)控裝置。這些由工控機集中控制的溫、濕度控制系統(tǒng)或由微機與 PLC組成的分布式溫、濕度控 制系統(tǒng)，大都是成本較高，不適合更多中小型文獻資料庫的應用。 根據(jù)傳統(tǒng)的方法，人們主要采用溫度計、濕度計來采集溫、濕度值，通過人工操作加熱、加濕、通風和降溫設(shè)備來控制溫、濕度。 古舊文獻資料是記載一個國家文明的重要標志，如何有效 的保護這些重要文件，已成為當務(wù)之急。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測等領(lǐng)域得到應用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。 隨著自動化的發(fā)展，自動化開始向復雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應用到國防、科學研究和經(jīng)濟等各個領(lǐng)域，實現(xiàn)更大規(guī)模的自動化 ，例如大型企業(yè)的綜合自動化系統(tǒng)、全國鐵路自動調(diào)度系統(tǒng)、國家電力網(wǎng)自動調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動化指揮系統(tǒng)、國民經(jīng)濟管理系統(tǒng)等。在飛行后的 29 分 53 秒時，星箭分離，衛(wèi)星進入軌道。 4 目錄 摘要 …… ........................................................................................................................ I Abstract .........................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題背景 ......................................................................