【正文】 多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。外形及引腳排列如圖 21所示 圖 21 AT89S51 芯片引腳圖 AT89C51共有 40 個(gè)引腳，大致可分為 4 類：電源引腳、時(shí)鐘電路引腳、 I/O引腳、控制線引腳。 DS18B20 傳感器 傳感器是一種按一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的、便于應(yīng)用的 6 某種物理的測(cè)量器件或裝置，用于滿足系統(tǒng)信息傳輸、存儲(chǔ)、顯示、記錄及控制等要求。 DS18B20 通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或接受信息，因此在中央處理器和 DS18B20 之間僅需一條連接線 (加上地 線 )。除此之外， DS18B20能直接從單線通訊線上汲取能量，除去了對(duì)外部電源的需求。因此，很簡(jiǎn)單就可以用一個(gè)微控制器去控制很多覆蓋在一大片區(qū)域的 DS 18B20。 在測(cè)溫操作方面， DS18B20 的核心功能是它的直接讀數(shù)字的 溫度傳感器。在上電狀態(tài)下默認(rèn)的精度為 12 位。當(dāng)需要執(zhí)行溫度測(cè)量和 AD 轉(zhuǎn)換時(shí)，總線控制器必須發(fā)出「 44h〕命令。當(dāng) DS18B20 由外部電源供電時(shí)，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時(shí)序”， DS18B20 正在溫度轉(zhuǎn)換中返回 0，轉(zhuǎn)換結(jié)束返回 1。寄生電源的總線要求在口 618820 供電節(jié)詳細(xì)解釋 。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。三、體積小、重量輕，液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 本系統(tǒng)選用的字符型 LCD 是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2行等的模塊。 一般 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 31： 圖 23 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物圖 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 8 第三章 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案 圖 31 自動(dòng)加濕器功能原理圖 電路圖 單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中樞，它指揮外圍器件協(xié)調(diào)工作，從而完成特定的功能。這種設(shè)計(jì)方法可以降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。本系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)包括電源電路、蜂鳴器電路、晶振電路、復(fù)位電路、 LCD 顯示電路以及溫度傳感器電路。因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和嵌入式系統(tǒng)中。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，電路圖如圖所示。 由于時(shí)間倉(cāng)促，沒(méi)有找到合適的水位傳感器，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中利用三個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)代替水位傳感器分別代表高、中、低水位，而加濕器開(kāi)關(guān)則由一發(fā)光二級(jí)管代 替，在方正過(guò)程中更容易觀察系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效果。首先由單片機(jī)向溫度傳感器發(fā)出讀信號(hào)，隨后溫度傳感器做出響應(yīng)，單片機(jī)待 DS18B20 完成收集到得溫度信息進(jìn)行 AD 處理并存儲(chǔ)為數(shù)字信號(hào)后，開(kāi)始讀取溫度值，并對(duì)其信號(hào)做位處理使之達(dá)到用戶需求的精度以及計(jì)算得到相對(duì)濕度，最后通過(guò) 1602LCD 顯示溫濕度值。 功能描述 參考舒 適性空調(diào)的相對(duì)濕度采用 40%— 65%的要求 [x]，在功能設(shè)計(jì)過(guò)程中以40%為最適相對(duì)濕度參考值。另一方面通過(guò)處理兩個(gè)溫度傳感器測(cè)得的干濕球溫度得到室內(nèi)相對(duì)濕度，并和人體最適相對(duì)濕度做比較。另外，單片機(jī)通過(guò)和聲光報(bào)警器以及 1602LCD 顯示屏相連，還具有了溫濕度及水位的顯 示功能。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。圖 33 所示的 RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，圖 3 為其輸入 輸出特性。左邊的電路為高電平復(fù)位有效 右邊為低電平 Sm 為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān) Ch 可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾 。另外為了直觀的看出控制輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)臺(tái)，開(kāi)發(fā)過(guò)程中將光電開(kāi)關(guān)改為一發(fā)光二級(jí)管并與電阻串聯(lián)接地。 圖 34 水位計(jì)光電開(kāi)關(guān)替代元件 1602 顯示屏 利用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)背光燈與顯示字符的對(duì) 比度，利用三極管的及 控制背光的的暗與滅。 11 圖 35 1602 接線原理圖 DS18B20 溫度傳感器 由于此款溫度傳感器輸出串行通信信號(hào)，電路圖相對(duì)簡(jiǎn)單，見(jiàn)圖 36。系統(tǒng) 12 軟件實(shí)現(xiàn)的功能： 1)通過(guò) LCD 顯示溫濕度值 及水位 ； 2)比較監(jiān)測(cè)到的 水位，發(fā)現(xiàn)低水位時(shí)自動(dòng)掉電并聲光報(bào)警 ； 3)根據(jù) 相對(duì)濕度 值控制 加濕器 的開(kāi)關(guān) 。 圖 41 主程序流程圖 初始化開(kāi)始，然后載入程序，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)讀出干球溫度 T，濕球溫度 TS，根據(jù)干濕球溫度求出相對(duì)濕度 D，然后讀出顯示的水位 H，判斷水位 H 是否大于最小水位 Ho：若 H=Ho，則聲光報(bào)警并關(guān)閉加濕器，然后顯示溫濕度，再讀出一個(gè)干球溫度 T，濕球溫度 TS,計(jì)算出相對(duì)濕度 D，讀出水位 H循環(huán)，直至 HHo 成立后，判斷相對(duì)濕度 D與最小濕度 Do的大小比較，若 D=Do 則開(kāi)啟加濕器，顯示溫濕 度，循環(huán)直至相對(duì)濕度 D=Do，關(guān)閉加濕器，然后顯示溫濕度過(guò)程循環(huán)。讀取數(shù)據(jù)及傳送的程序如下： READ_TEMP: 。溫度 AD 變換 CALL DELAY_600MS CALL RESET CALL SKIP_ROM CALL TEMP_GET 。接收 ... EXT1: 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 讀取溫度 溫度處理 跳過(guò) ROM匹配 DS18B20 復(fù)位 跳過(guò) ROM匹配 DS18B20 復(fù)位 14 RET SKIP_ROM:。0CCH 為跳過(guò) rom 命令 CALL WRITE RET RECALL_EPROM:。AD 變換 CALL WRITE RET TEMP_GET: MOV A ,0BEH。********* 18B20 基本時(shí)序子程序 RESET: 。拉低 MOV R3,150 。拉高 MOV R3,15 。4 個(gè)周期 *60=240US 內(nèi)檢測(cè) A1: JNB ,A2 。如果沒(méi)有應(yīng)答的低電平信號(hào) ,返回 A1 重新檢測(cè) ,超時(shí)后下一行 , SETB 70h 。240US。一個(gè)字節(jié)為 8 位 CLR C 。16US CALL DELAY_BY_R3 RRC A。把 C 送入總線 MOV R3,12。拉高 1us 結(jié)束一位 NOP DJNZ R2,B1 RET 1602 字符型 LCD 流程設(shè)計(jì) 1602 字符型 LCD 流程設(shè)計(jì)如下： 16 圖 43 1602 液晶驅(qū)動(dòng)程序流程圖 顯示器 1602 初始化后延時(shí) 15ms，顯示模式設(shè)置，再延時(shí) 5ms，顯示關(guān)閉，延時(shí) 5ms顯示清屏，再延時(shí) 5ms 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置延時(shí) 5ms 顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置，然后顯示位置設(shè)置，延時(shí)，顯示溫度各位數(shù)值。 延時(shí) 15ms 顯示模式設(shè)置 延時(shí) 5ms 顯示關(guān)閉 顯示清屏 延時(shí) 5ms 延時(shí) 5ms 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 延時(shí) 5ms 顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 顯示位置設(shè)置 延時(shí) 顯示溫度各位數(shù)值 1602 初始化 17 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)與 VW8 系列的仿真環(huán)境下開(kāi)發(fā)，編程過(guò)程中利用軟件仿真調(diào)試系統(tǒng)，當(dāng)軟仿通過(guò)則利用該仿真器仿真，并按順序檢查錯(cuò)誤進(jìn)行修改，最終將程序的 HEX文件燒錄進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行實(shí)測(cè)。在本次課題設(shè)計(jì)中，自己遇到了不少問(wèn)題，通過(guò)請(qǐng)教劉老師和翻閱資料，最終將問(wèn)題解決。在此過(guò)程中，自己的編程能力得到了加強(qiáng)，同時(shí)也鍛煉了自己的耐性。另外，在智能加濕器的開(kāi)發(fā)過(guò)程中我體會(huì)到了自動(dòng)化得真正含義，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作奠定了一定的基礎(chǔ)，以后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)過(guò)程中一方面要拓展智 能的加濕器的功能和應(yīng)用范圍，使之更加完善。 19 參考文獻(xiàn) 1 薛殿華 .空氣調(diào)節(jié) .北京：清華大學(xué)出版社， 1991. 2 趙玉剛 邱東傳 .感器基礎(chǔ) . 北京 :中國(guó)林業(yè)出版社 。整個(gè)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，