【正文】 ................ 14 存儲單元的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 15 按鍵單元的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 15 顯示部分的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 16 電源模塊 ................................................................................................................ 17 第 4 章 軟件開發(fā)與仿真結(jié)果 ................................................................................................ 18 程序框圖及流程圖 .................................................................................................. 18 程序清單 ................................................................................................................ 22 仿真結(jié)果 ................................................................................................................ 23 結(jié) 論 ..................................................................................................................................... 25 IV 致 謝 ..................................................................................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 27 附錄 ....................................................................................................................................... 28 附錄 A 系統(tǒng)整體原理圖 ............................................................................................... 28 附錄 B 程序清單 .......................................................................................................... 29 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 選題背景 防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作中的重要內(nèi)容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。加強(qiáng)倉庫內(nèi)溫度、濕度的實(shí)時監(jiān)測，對于保證日常倉庫管理工作順利進(jìn)行具有重要的意義。與 此同時 ， 倉庫 溫度和濕度數(shù)據(jù)的采集和處理方面，初期，采用人工測量與人工抄錄 、人工 管理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法，并且用人工的辦法對倉庫存儲 物品進(jìn)行晾曬 、 通風(fēng) 、 噴灑藥劑 ， 防止溫 、 濕度異常及蟲害， 這種處理方式 消耗了大量的人力和財力，效率較低，然而往往由于判斷失誤和管理不力，效果不佳，發(fā)霉變質(zhì)等現(xiàn)象大量存在 ，到現(xiàn)在， 研制高精度，高性能，多功能的溫 、 濕度監(jiān)控系統(tǒng)是主流，提高可靠性、靈活性和降低成本也是其考慮的重點(diǎn)，并且系統(tǒng) 存 在報警、 存儲和查詢歷史數(shù)據(jù) 、控制、通信等方面的自動化和智能化 ，即 將 成為發(fā)展的方向。國外的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)相對比較先進(jìn)，無論是傳感器的測量精度、反應(yīng)速度、穩(wěn)定性、功能多樣性 ， 還是使用環(huán)境方面 技術(shù)都相對比較領(lǐng)先。 設(shè)計(jì)功能及系統(tǒng)要求 系統(tǒng)功能要求 系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心， 需要實(shí)現(xiàn)以下基本功能和要求 （ 1）實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)（至少三點(diǎn)）溫度和濕度的檢測。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 （ 3）可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)測量值的存儲和對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。 （ 2）溫度測量精度： ?℃。 （ 4）濕度測量精度： ?1%RH。各部分的簡介及其方案選擇論證如下： 單片機(jī)控制器 單片機(jī)簡介 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計(jì)時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 由運(yùn)算器，控制器，存儲器， 輸入輸出設(shè)備構(gòu)成 。 芯片選型 結(jié)合本設(shè)計(jì)所需完成的功能和系統(tǒng)要求，選用的控制器，需要滿足以下條件： （ 1）、可用 I/O 口大于或等于 20。 （ 3）、有或者能模擬實(shí)現(xiàn) I2C 總線。 （ 5）、下載程序方便。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡介 模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將 輸入的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的 電子元件。轉(zhuǎn)換器能夠準(zhǔn)確輸出數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。它采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。日常使用的十進(jìn)制數(shù)必須轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制數(shù)才能存入存儲器中，計(jì)算機(jī)中處理的各種字符，例如英文字母、運(yùn)算符號等，也要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼才能存儲和操作。 （ 2）、易與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)級聯(lián)。 在上面常用的存儲器的分類當(dāng)中，隨機(jī)存儲器是掉電后數(shù)據(jù)丟失的，不能選用，考慮總成本和各方面因數(shù)的 要求，選擇存儲 容量為 2K 的 EEPROM— AT24C02 作為設(shè) 計(jì)的存儲芯片。 溫度傳感器 溫度傳感器是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的設(shè)備，分類如下： 熱電偶 : 兩種不同成分的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn) 生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動勢稱為熱電動勢。 熱電阻 : 熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。 模擬式溫度傳感器：將驅(qū)動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單 片 IC 上，具有實(shí)際尺寸小、使用方便、靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。 數(shù)字式溫度傳感器：將敏感元件、 A/D 轉(zhuǎn)換單元、存儲器等集成在一個芯片上，直接輸出反應(yīng)被測溫度的數(shù)字信號，使用方便，但響應(yīng)速度較慢（ 100ns）；例如 DS18B20。 濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。 濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空 氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。該芯片包括兩個已校準(zhǔn)的微型溫度和濕度傳感器， 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器，放大器，線性校準(zhǔn)電路和數(shù)字串行接口。 每一個傳感器在精確的濕度室內(nèi)校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)系數(shù)被寫到 OTP存儲器中。它的外形小巧，能耗低，適用于許多行業(yè)。 方案一：采用溫濕度一體傳感器 SHT11 將溫濕度一體數(shù)字傳感器 SHT11 的數(shù)字輸出數(shù)字量通過串行數(shù)據(jù)直接傳送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 上面兩種方案。綜合各方面因素，方案二，成本低，可靠性和精度也 在控制范圍，因此選擇方案二。 顯示部分 常用顯示器件介紹 八段數(shù)碼管 數(shù)碼管是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃和公共電極。數(shù)碼管的顯示方式有兩種，靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。 (1) 12864 12864 是 128*64 點(diǎn)陣液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡稱。可與 CPU 直接接口，提供兩種界面來連接微處理機(jī)， 8位并行及串行兩種連接方式。顯示的內(nèi)容為 16*2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符（顯示字符和數(shù)字）。 12864 和 1602 相比， 12864 能顯示更多的漢字，但占用單片機(jī)控制器的 I/O 口資源太多， 1602 不但能顯示漢字，而且占用單片機(jī)控制器的 I/O 口資西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 源較少，只需 11 根 I/O 口就能實(shí)現(xiàn)顯示，并且能顯示 2 行內(nèi)容。 輸入方案的確立 鍵盤是電子器件常用的輸入設(shè)備，分為獨(dú)立式按鍵和矩陣鍵盤兩種方式，對于這兩種方式，都是 利用 單片機(jī)控制器 I/O 口的 電平 高低 狀態(tài)來 控制 按鍵是否按下進(jìn)行識別。在程序里面讀取I/O 電平狀態(tài)，如果讀到相應(yīng)的 低 電平，則說明此 I/O 上所接的按鍵被按下。 圖 獨(dú)立式鍵盤 矩陣鍵盤 這 種按鍵輸入方式很巧妙地利用了 I/O 資源，使得 8 個 I/O 口 可以實(shí)現(xiàn) 16 鍵鍵盤。 鍵盤輸入方案的選擇 矩陣 按鍵輸入方式比 獨(dú)立 按鍵方式從原理與控制上都 要 復(fù)雜 ， 對于要求輸入按鍵多的時候，選擇矩陣鍵盤更節(jié)約 I/O 口資源，本設(shè)計(jì)的按鍵接口需要：上、下切換鍵（用于查詢歷史值的選擇）、確認(rèn)鍵、返回主界面控制鍵和查詢歷史鍵，共五個按鍵，按鍵較少，在此選擇獨(dú)立按鍵形式。系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框 圖如下： 圖 系統(tǒng)框圖 傳感器模塊中，采用濕度傳感器 LM35 和濕度傳感器 ST1906。顯示輸出采用液晶顯示器 1602 作為顯示器件， A/D 轉(zhuǎn)換器為 ADC0809，單片機(jī)控制器 AT89C52 的引腳分配如表 按 鍵 輸 入 單 元 控 制 器AT89C52 存 儲單 元 顯示輸出 傳感器檢測模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 表 單片機(jī)引腳分配 表 器件 單片機(jī)引腳 所連器件引腳 功能 ADC0809 EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ~ OUT1~OUT3 數(shù)字量輸出 ~ ADDA~ADDC 地址輸入線 ALE START、 ALE 啟動和地址鎖存信號 OE 輸出允許信號 CLK AD 時鐘信號 1602 ~ D0~D7 數(shù)據(jù)線 RS 寄存器選擇 RW 讀寫信號 E 使能信號 AT24C02 SCK 二 線 串行接口 SDA 鍵盤 UP 上鍵 OK 確認(rèn)鍵 Time 顯示時間 DOWN 下翻鍵 RESET_MAIN 實(shí)現(xiàn)查詢和顯示主界面 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 單片機(jī)控制最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制最小系統(tǒng)，由復(fù)位電路、晶振電路組成和單片機(jī)組成，如圖 . 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 外界晶振為 12Mhz。工作期間，按下 RESET 鍵 ， C3 放電。幾個毫秒后，單片機(jī) 重新 進(jìn)入工作狀態(tài)。在此選擇單電源。 V I W EO UT 1O UT 2O UT 3O UT 4O UT 5O UT 6O UT 7O UT 8S C K6S D A5WP7A01A12A23U22 4 C02 CS T A RTCL CR21 0 k西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 LM35 圖 ST1906 ST1906 濕敏傳感器，以高分子濕敏電阻作為敏感元件， 5v 直流電壓供電，工