【正文】 幅度提高，具有很強的實時處理能力。第4階段（1983—80年代末）：16位單片機階段。這類單片機拓寬了單片機的應用領域，使之能用于智能終端、局部網(wǎng)絡的接口等。片內(nèi)RAM、ROM的容量加大，且尋址范圍可達64KB，個別片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。第3階段（1980—1983）：高性能單片機階段。以1976年Intel公司推出的MCS48系列為代表，采用將8位CPU、8位并行I/O接口、8位定時器電路、RAM和ROM等集成于一塊半導體芯片上的單片結構，雖然其尋址范圍有限（不大于4KB），也沒有串行I/O，RAM、ROM容量小，中斷系統(tǒng)也比較簡單，但功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器、儀表等的需要。它們雖然說還不是單片機，但從此拉開了研制單片機新技術的序幕。它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，自1971年美國Intel公司首先推出4位微處理器以來，它的發(fā)展到目前為止大致可分為5個階段：第1階段（1971—1976）：單片機發(fā)展的初級階段。由于在實際應用中，當濕度達到某一數(shù)值時，超聲波霧化器要進行噴霧從而對空氣進行加濕，因此本設計中增加了加濕功能。第3章 硬件電路的設計溫濕度計要想自動完成溫濕度數(shù)據(jù)的采集、處理與顯示，必須具有三個基本的模塊：溫濕度采集與傳輸模塊、控制模塊和顯示模塊。在測量結果中有超過設定的濕度的，通過超聲波霧化器做出反應。硬件中包括一個開關，為復位開關。當濕度達到某一數(shù)值時啟動加濕功能，這里用超聲波霧化器對空氣進行加濕。所以本設計采用的是方案二。而SHT11是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有二線串行接口的單片全校準數(shù)字式新型相對濕度和溫度傳感器，可用來測量相對濕度、溫度和露點等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標定、免外圍電路及全互換的特點。圖21 HS110X溫濕度傳感器方案二：采用集溫濕度傳感器于一體的SHT11芯片為主要芯片的溫濕度計。本章小結本章主要介紹了基于單片機的溫濕度計這個設計的課題背景、目的意義和所要達到的技術指標。意義：隨著人們生活水平的提高，現(xiàn)在在日常生活中為了人們的身體健康，經(jīng)常需要對室內(nèi)空氣溫度與濕度進行測量，當濕度達到一定值時對空氣進行加濕，以減少疾病的發(fā)生，本設計為之提供一種快捷高效、低成本的測量工具。隨著人民生活水平的提高，人們更看重的不是金錢和權力而是人本身的健康，此款設計是在溫濕度計的基礎上增加了對空氣進行加濕，當室內(nèi)的濕度達到某一值時，對空氣進行加濕保持一定的濕度，從而凈化空氣以減少疾病的發(fā)生，所以在以后的生活中，這款設計會給人們的生活帶來很大的方便。溫濕度計能夠滿足許多場合經(jīng)常需要對環(huán)境溫度與濕度進行測量的需求，為人們提供一種快捷高效、低成本的數(shù)字化測量工具。在溫濕度測量技術不斷發(fā)展完善的今天，溫濕度計也正在朝著集成化、智能化的方向發(fā)展。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研等部門及日常生活中，經(jīng)常需要對環(huán)境溫度與濕度進行測量及控制。哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術學院畢業(yè)設計（論文）基于單片機的溫濕度計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 目的意義 1 技術指標 1本章小結 1第2章 方案選擇 2 方案選擇 2 整體電路的設計 3本章小結 4第3章 硬件電路的設計 5 單片機電路 5 單片機概述 5 MCS51的硬件結構 7 振蕩電路 12 復位電路 13 溫濕度采集與傳輸模塊 14 選用SHT11的原因 14 SHT11溫濕度傳感器 14 SHT11與單片機的接口電路設計 16 顯示模塊 —LCD1602 17 選用1602字符型LCD的原因 17 LCD1602液晶顯示 17 按鍵電路設計 22 加濕部分 22本章小結 23第4章 整機工作原理 24本章小結 24第5章 軟件程序設計 25 主程序 25 溫濕度顯示子程序 27 I178。C總線讀寫程序 29本章小結 29第6章 系統(tǒng)調(diào)試 30 硬件調(diào)試 30 軟件調(diào)試 30 測試工具 30 測試過程 31本章小結 33結 論 34致 謝 35參考文獻 36附錄1 譯文 37附錄2 英文資料 40附錄3 電路原理圖 43附錄4 軟件程序 44附錄5 元件清單列表 5355第1章 緒論 課題背景如今溫度和濕度兩者在具體的控制過程中已經(jīng)不再是相互獨立的參數(shù)，而是相互關聯(lián)的。準確測量溫濕度對于生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關重要。主要表現(xiàn)在以下兩個方面：(1)溫濕度傳感器正從分立元件向集成化、智能化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展，為開發(fā)新一代溫濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件；（2）在溫濕度測量系統(tǒng)中普遍采用線性化處理、自動溫度補償和自動校準濕度等幾項新技術。具有廣闊的應用前景和較高的推廣價值。 目的意義目的：本設計目的是設計一款基于溫濕度傳感器SHT1AT89S51單片機，用超聲波霧化器實現(xiàn)加濕功能，由1602字符型LCD顯示的溫濕度計。 技術指標 時時檢測當前溫度和濕度； 當濕度達到某一數(shù)值時啟動加濕功能；采用LCD作為顯示。第2章 方案選擇 方案選擇方案一：采用單總線的DS18B20的溫度傳感器和HS110X相對濕度傳感器為主要芯片的溫濕度計。圖22 SHT11溫濕度傳感器由于方案一中采用的是傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器，一般不僅要設計信號調(diào)理電路，還要經(jīng)過復雜的校準和標定過程，其測量精度難以保證。該傳感器將CMOS芯片技術與傳感器技術融合，為開發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測控系統(tǒng)提供了解決方案。 整體電路的設計本設計的核心部件為AT89S51,信號采集及處理部分由SHT11構成，進入單片機后經(jīng)過處理后通過LCD1602顯示溫濕度，信號顯示采用的液晶屏為5X7點陣，一行可顯示16字，四行。在軟件設計部分對測量的濕度進行設定，當測量的濕度超過限定值，通過超聲波霧化器對空氣進行加濕從而啟動加濕功能。開機后，所有器件初始化，溫濕度傳感器SHT11開始進行溫濕度測量和計算，最后通過LCD1602液晶顯示器顯示結果。整體電路方框圖如下：單片 機排風或加濕裝置溫濕度傳感器按鍵控制顯示電路圖23 基于單片機的溫濕度計的整體電路方框圖本章小結本章主要論述了設計的方案選擇并最終確定了適合本設計的最佳方案同時對整體電路設計進行了簡單的介紹，比如電路實現(xiàn)什么功能以及用到的芯片和電路器件，并畫出了整體電路方框圖。在進行硬件電路設計時，本設計分別選用數(shù)字溫濕度傳感器SHT1AT89S51單片機和1602字符型LCD。 單片機電路 單片機概述單片機出現(xiàn)的歷史并不長，但發(fā)展十分迅猛。1971年11月Intel公司首先設計出集成度為2000只晶體管/片的4位微處理器Intel4004，并配有RAM、ROM和移位寄存器，構成了第一臺MCS4微處理器，而后推出了8位微處理器。第2階段（1976—1980）：低性能單片機階段。這種采用將CPU與計算機外圍電路集成到一塊芯片上的技術，標志著單片機與通用CPU的分道揚鑣，在構成新型工業(yè)微控制器方面取得了成功，為進一步發(fā)展單片機開辟了成功之路。這一階段推出的高性能8位單片機普遍帶有串口，多級中斷處理系統(tǒng)，多個16位定時器/計數(shù)器。其典型為1980年Inter公司推出的MCS51系列單片機，其它代表產(chǎn)品有Motorola公司的6810和Zilog公司的Z8等。因而，它是目前國內(nèi)外產(chǎn)品的主流，各制造公司還在不斷地改進和發(fā)展它。1983年Intel新的制造工藝，使芯片集成度高達12萬只晶體管/片列，隨后公司又推出了高性能的16位單片機MCS96系列。高精度A/D轉(zhuǎn)換和高速輸入、輸出部件（HSIO）。如：CPU的位數(shù)有8位、一步采用雙CPU結構或內(nèi)部流水線結構16位、32位。以上這些方面的發(fā)展，使單片機在大量數(shù)據(jù)的實時處理、高級通信系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、復雜工業(yè)過程控制、高級機器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應用。按照單片機的特點，其應用可分為單機應用與多機應用。單機應用的主要領域有：測控系統(tǒng)、智能儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、智能民用產(chǎn)品等。綜上所述，目前單片機已用于工業(yè)控制、機電一體化、儀器儀表、信號處理、現(xiàn)代兵器、交通能源、商用設備、醫(yī)療設備及家用電器等各個領域。MCS51單片機是把那些作為控制應用所必需的基本功能部件都集中在一個尺寸有限的集成電路芯片上。它由如下功能部件組成：①微處理器（CPU）。CPU是單片機的核心部件，決定了單片機的主要功能特性。片內(nèi)為128byte（52子系列為256byte外數(shù)據(jù)存儲器的尋址）其片址范圍為64KB，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結果或最終結果等。其片外最多可擴只讀存儲器的容量至64KB，主要用于存放已編寫的程序，也可以存放一些原始數(shù)據(jù)和表格。具有5個中斷源，可編程為2個優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)。常用于實時控制，故障自動處理，計算機與外設間傳送數(shù)據(jù)及人—機對話等。片內(nèi)有2個16位定時器/計數(shù)器（52子系列有3個16位定時器/計數(shù)器），具有四種工作方式。計數(shù)或定時的范圍由軟件來設定，一旦計數(shù)或定時到則向CPU發(fā)出中斷請求，CPU根據(jù)計數(shù)或定時的結果對計算機或外設進行控制。⑦4個8位并行I/O接口（PO口、P1口、P2口、P3口）32條可編輯I/O線，用于并行數(shù)據(jù)的輸入或輸出。它可使數(shù)據(jù)一位一位地在計算機與外設之間串行傳遞，可用軟件設置為4種工作方式，用于多處理機和通訊、I/O口擴展或全雙工通用異步接收器（UART）。特殊功能寄存器共有21個，用于控制和管理內(nèi)部接口工作。由此可見，MCS51單片機的硬件結構具有功能部件種類全、功能強等特點。AT89S51為40個引腳中有電源引腳，時鐘引腳，控制引腳以及I/O口引腳。（1）電源引腳電源引腳接入單片機的工作電源①Vcc（40腳）：接+5V電源正端。圖32 89S51單片機引腳示意圖（2）時鐘引腳兩個時鐘引腳構成了一個振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。①XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。②XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。（3）控制引腳此類引腳提供控制信號，還具有其他功能。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平時，就可完成復位操作，使單片機恢復到初始狀態(tài)。VPD為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。②ALE/（Address Latch Enable/PROGramming，30腳）ALE為地址鎖存允許信號，當單片機正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍有正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩器頻率的1/6。因此，嚴格來說，用戶不宜用ALE作精確的時鐘源或定時信號。為本引腳的第二功能。③ （Program Strobe Enable，29腳）程序存儲器允許輸出控制端，低電平有效。此腳接外部程序存儲器的OE（輸出允許端）。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 當 腳為高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在PC超過OFFFH（4Kbyte地址范圍，對8051,8751）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。對于8031，因其無內(nèi)部程序存儲器，所以該腳必須接地。Vpp為本腳的第二功能。（4）I/O口引腳①P0口（39腳～32腳）：～。當接有外部存儲器或擴展I/O接口時，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時復用口，它分時提供8位地址總線和8位雙向數(shù)據(jù)總線。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻態(tài)。②P1口（1腳～8腳）：～，可作為準雙向I/O接口使用。對EPROM編程和進行程序驗證時，P1口接收輸入的低8位地址。③P2口（21腳～28腳）：～，P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。當P2口用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向I/O接口，也可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入/輸出或第二功能。 TXD（串行輸出口）。 （外部中斷1）。 T1（定時器1外部計數(shù)輸入）。 （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。 振蕩電路單片機的定時控制功能是由片內(nèi)的時鐘電路和定時電路來完成的，時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊的一拍一拍的工作，因此時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，常用的單片機時鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，如圖33（a）、（b）所示。MCS51單片機內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。但是反過來運行速度快對存儲器的速度要求越高，對印刷電路板的工藝要求也高，即要求線間的寄生電容要小，MCS51單片機常選擇振蕩頻率6MHz或12MHz的石英晶體。外部振蕩信號通過XTAL2端直接接至內(nèi)部時鐘電路，這時內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1端應接地。本次設計中本電路選用內(nèi)部振蕩