【正文】 統(tǒng)產(chǎn)業(yè)都急切需要應用電子技術、自動控制技術進行改造和提升。制藥行業(yè)里也基本如此。值得一提的是，隨著農(nóng)業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，許多農(nóng)民意識到必需擺脫落后的傳統(tǒng)耕作、養(yǎng)殖方式，采用現(xiàn)代科學技術來應付進口農(nóng)產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，并打進國外市場。 但目前，在濕度測試領域大部分濕敏元件性能還只能使用在通常溫度環(huán)境下。一般情況下，印染行業(yè)在紗錠烘干中，溫度能達到120 攝氏度或更高溫度；在食品行業(yè)中，食物的烘烤溫度能達到 80200 攝氏度左右；耐高溫材料，如陶瓷過濾器的烘干等能達到 200 攝氏度以上。 2 系統(tǒng)的整體設計 設計內(nèi)容 本次設計分為兩個內(nèi)容：硬件部分、軟件部分。主要實現(xiàn)以下功能： （ 1）通過濕度模塊電路對環(huán)境的濕度進行數(shù)據(jù)采集； （ 2）通過單片機對采集的數(shù)據(jù)進行處理； （ 3）當環(huán)境濕度低于或者高于設置濕度時啟動報警。 系統(tǒng)完成的技術指標 （ 1）實時顯示絕對濕度，系統(tǒng)的精度為 10mg/L； （ 2）采用 3 位數(shù)碼管進行濕度顯示； （ 3）顯示報警上限值為 180mg/L，下限值為 90mg/L； （ 4）濕度超過上下限濕度時進行報警； （ 5）數(shù)碼管采用動態(tài)顯示方式。 圖 單片機控制濕度模塊 AM1001 對環(huán)境的濕度進行檢測并通過單片機處理用數(shù)傳感器與檢測技術課程設計 6 碼管顯示出來，鍵盤電路可設置報警的上下限值，當環(huán)境濕度高于上限或者低于下限報警值時，啟動報警電路，即蜂鳴器響。先對濕度的概念進行了解，并了解一些濕度傳感器的工作原理。相對濕度是指空氣實際所含水蒸氣 密度 和同溫下飽和水蒸氣密度的百分比值。 絕對濕度是一定 體積 的空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量，一般其單位是克 /立方米。絕對濕度只有與溫度一起才有意義，因為空氣中能夠含有的濕度的量隨溫度而變化，在不同的溫度中絕對濕度也不同，因為隨著溫度的變化空氣的體積也要發(fā)生變化。 （ 2）分析系統(tǒng)的主要性能； （ 3）對整個電路的流程進行分析； （ 4）硬件的準備以及焊接； （ 5）用 c 語言進行軟件的編寫并仿真； （ 6）將硬件和軟件進行系統(tǒng)仿真直至完成設計。 STC89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 STC89C52 單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。 STC89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端。 XTAL2（ 18 腳），接外部晶 振的另一個引腳。當采用外部振蕩器時，此腳接外部振蕩傳感器與檢測技術課程設計 8 器的輸出端。 ALE（ 30 腳）：地址鎖存允許 /編程脈沖輸入，用 ALE 鎖存從 P0 口輸出的低 8 位地址。 PSEN（ 29 腳）：外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。 EA 為高電平時，訪問內(nèi)部存儲器； 低電平時，訪問外部存儲器。 濕度檢測模塊選擇思路 要對當前環(huán)境濕度進行檢測，并且需要和單片機結合，最好便是用傳感器來檢測環(huán)境濕度，通過單片機進行數(shù)據(jù)處理后顯示出來。 濕度模塊 本次設計使用 DHT11 濕度傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。因此該產(chǎn)品VCC1IO2NC3GND4U1 DHT11R2GNDVCCDHT傳感器與檢測技術課程設計 9 具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可 達20 米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。 （ 2） Pin2：（ DATA），串行數(shù)據(jù)，單總線。 （ 4） Pin4（ VDD），接地端，電源負極。可顯示 2 行16 個字符，能方便顯示英文字母大小寫、阿拉伯數(shù)字、常用符號等。本液晶模塊的電路的連接圖如圖 33 所示，第 1 腳和第2 腳分別接到了電路的 GND 和 VCC，這 2 個腳是液晶工作的電源輸入腳。第 4 腳是液晶的寄存器控制腳，接到了單片機的 P12 腳上。第 6 腳是液晶的使能腳，接到了單片機的P14 腳上。最后第 15 腳和第 16 腳是液晶的背光電源腳，直接連接系統(tǒng) VCC 和 GND。 報警電路的要求是電路器件簡單，易于控制。本設計利用單片機的 I/O 控制三極管的開關狀態(tài)，進而達到控制蜂鳴器的報警。由于選用的是 PNP型而單片機上電 IO 口默認是高電平的，所以上電時蜂鳴器是不會發(fā)出鳴叫的。它們各有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復雜 得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。 電路的排版連線設計 電路元器件的排版和連線影響到電路的美觀和功能的實現(xiàn)，本設計采用protel 軟件進行排版設計。 4 軟件設計 總程序流程圖 圖 程序流程圖 程序流程圖實現(xiàn)步驟： 本系統(tǒng)的軟件流程圖如圖 ，最開始先進行液晶的初始化，包括液晶功能初始化和液晶顯示內(nèi)容初始化，接著就開始進行溫濕度的檢測，然后判斷讀取到的溫濕度是否在報警的范圍之內(nèi)，如果超出范圍，則蜂鳴器鳴叫，且對應的指示燈亮。 溫濕度 DHT11 程序 圖 溫濕度 DHT11程序流程圖 該軟件部分的實現(xiàn)步驟為： （ 1） DHT11 發(fā)出讀取命令，讀取濕度和溫度數(shù)據(jù)以及校驗和； （ 2）檢測數(shù)據(jù)是否出錯； （ 3）若數(shù)據(jù)出錯，則丟棄當前數(shù)據(jù)；若數(shù)據(jù)符合，則數(shù)據(jù)被采用，進行下一個程序。 程序設計 利用 C51 語言進行編程可以把程序進行模塊化編寫，然后在主函數(shù)里進行調(diào)用即可，這樣分工明確，框架清晰，給人一目了然的感覺。 串口通信 串口程序如附錄三所示 。這是因為計算傳感器與檢測技術課程設計 15 機串口上的電平執(zhí)行的是 RS232 標準，它定義的高低電平和單片機的 TTL 邏輯電平不兼容。單片機的串行口 TXD 與 MAX232 的一組電平轉換器的 TTL 輸入端（管腳 12）相連，經(jīng)過 MAX232 轉換后， RS232 標準輸出端（管腳 14）輸出的信號進入計算機串口的 RXD。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊時間 4ms 左右 ,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,具體格式在下面說明 ,當前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下 :一次完整的數(shù)據(jù)傳輸 40bit,高位先出。 上位機的程序設計 面向對象的編程 面向對象 (Object Oriented,OO)是軟件開發(fā)方法。面向對象是一種對現(xiàn)實世界理解和抽象的方法，是計算機編程技術發(fā)展到一定階段后的產(chǎn)物。 圖形窗口見附錄六。 （ 2）檢測電路焊接的正確性，是否存在漏焊等。 軟件調(diào)試 軟件采用 keil c51 軟件進行編寫程序并進行仿真運行，如圖 所示。 （ 2）編輯結束后對軟件的正確性進行仿真。 參考文獻 [1] 董慧敏． 溫濕度控制系統(tǒng)設計 [J]． 實驗科學與技術， 2021， (05)： 24~27 [2] PIC 單片機與單片機入門 [J]．電子制作， 2021， (10)： 10~15 [3] 劉守義．單片機技術基礎 [M]．西安電子科技大學出版社， 2021． [4] 牛余朋，牛傲其． 51單片機 C語言的編程技巧 [J].電子制作， 2021． [5] 王東峰．單片機 C語言應用 100例 [M]．電子工業(yè)出版社， 2021．（ 04）： 22~27 [6] 周韌研，商斌 .Visual C++串口通信開發(fā)入門與編程實踐， 2021.（ 05）： 33~37 [7] 李江全，張榮華， 李偉等 .Visual Studio 串口通信與測控應用編程實踐 . [8] 李朝青 .PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術 . 附錄 傳感器與檢測技術課程設計 18 附錄一 程序 include include typedef unsigned char uchar。 sfr ISP_DATA = 0xe2。 // 地址寄存器高八位 sfr ISP_ADDRL = 0xe4。 // 命令寄存器 sfr ISP_TRIG = 0xe6。 // 命令寄存器 sbit LCD_RS = P1^2。 // LCD1602 液晶的 RW 管腳 sbit LCD_EN = P1^4。 // 溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)據(jù)接入 sbit LED_HL = P3^6。 // 濕度過高報警指示燈 sbit Buzzer_D = P1^1。 // 設置按鍵的管腳 sbit Key_Down = P1^6。 // 加按鍵的管腳 uchar SHIDU。 // 保存溫度 uchar Alarm_HL。 // 濕度上限報警值 /*************************** 關閉 ISPamp。 ISP_CMD = 0x00。 } /************************************************** 從單片機內(nèi)部 EEPROM 讀一個字節(jié)，從 0x2021 地址開始 ***************************************************/ uchar EEPROM_Read(uint add) { EA = 0。 ISP_CMD = 0x01。 ISP_ADDRL = (uchar)(addamp。 // 對 STC89C52 系列來說，每次要寫入 0x46，再寫入 0xB9,ISP/IAP 才會生效 ISP_TRIG = 0x46。 _nop_()。 EA = 1。 } /************************************************** 往單片機內(nèi)部 EEPROM 寫一個字節(jié)，從 0x2021 地址開始 ***************************************************/ void EEPROM_Write(uint add,uchar ch) { EA = 0。 ISP_CMD = 0x02。 ISP_ADDRL = (uchar)(addamp。 ISP_DATA = ch。 ISP_TRIG = 0xB9。 ISP_Disable()。 } /********************************************************* 擦除單片機內(nèi)部 EEPROM 的一個扇區(qū) 寫 8 個扇區(qū)中隨便一個的地址，便擦除該扇區(qū)，寫入前要先擦除 **********************************************************/ void Sector_Erase(uint add) { EA = 0。 傳感器與檢測技術課程設計 21 ISP_CMD = 0x03。 ISP_ADDRL = (uchar)(addamp。 ISP_TRIG = 0x46。 _nop_()。 EA = 1。 for(i=0。i++) { for(j=0。j++)。 LCD_RW = 0。 P0 = cmd。 LCD_EN = 1。 LCD_EN = 0。 LCD_RW = 0。 P0 = dat。 LCD_EN = 1。 LCD_EN = 0。 // 16*2 顯示， 5*7 點陣， 8 位數(shù)據(jù)口 傳感器與檢測技術