【正文】 不僅速度慢，精度低，實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。由于現(xiàn)在基本沿用人工的測(cè)控方法，這就不可避免的存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、繁瑣、測(cè)量精度低，并且由于檢測(cè)報(bào)警不及時(shí)，給生產(chǎn)和科研工作造成了一定的損失。本設(shè)計(jì)就是針對(duì)此問題，設(shè)計(jì)相對(duì)精度高、性能穩(wěn)定的、的溫度濕度控制裝置。2. 溫室控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1. 能夠?qū)崟r(shí)采集與顯示室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)?！嫦鄬?duì)濕度5%～95%RH177。5. 自帶+5 V和+12 V直流穩(wěn)壓電源。②使用溫度傳感器測(cè)量環(huán)境的溫度，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集并傳送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)范圍為55℃～+125℃溫度采集和控制。④采用串行總線RS232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)通訊。⑥設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路，使單片機(jī)能自動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。還要盡量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低成本、低功耗和高精度。：鍵盤輸入溫度傳感器濕度傳感器A/D轉(zhuǎn)換MCUAT89C52ＬＥＤ顯示報(bào)警電路光電隔離執(zhí)行機(jī)構(gòu)1執(zhí)行機(jī)構(gòu)3執(zhí)行機(jī)構(gòu)2 測(cè)控系統(tǒng)硬件組成原理框圖傳感器一般輸出的為模擬量，需要通過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠接收的數(shù)字信號(hào)，若模擬信號(hào)太弱，還需經(jīng)過運(yùn)算放大器放大信號(hào)。3. 硬件設(shè)計(jì)硬件元器件的選擇，必須考慮到功能的實(shí)現(xiàn)、器件的適時(shí)性、價(jià)格和通用性等幾個(gè)方面。 單片機(jī)的選擇及其特性計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積龐大。微控制器，亦稱單片機(jī)或者單片微型計(jì)算機(jī)。它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應(yīng)用。市場(chǎng)上比較流行的單片機(jī)種類主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列單片機(jī)，Motorola公司的M6800系列單片機(jī)，Intel公司的MCS96系列單片機(jī),Microchip公司的PIC系列單片機(jī)等。這些種類繁多的單片機(jī)家族，給我們單片機(jī)的選擇也提供了很大的余地。 AT89C52系列單片機(jī)介紹AT89C52 是美國ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes 的可反復(fù)擦寫的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8 位中央處理器（CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。與MCS51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容1000次擦寫周期三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器32個(gè)可編程I/O口線8個(gè)中斷源低功耗空閑和掉電模式。同時(shí)，AT89C52 可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。Vcc：電源電壓P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 AT89C52單片機(jī)封裝圖對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。與AT89C51 不同之處是， 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和輸入（）。對(duì)端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX RI 指令）時(shí)，P2口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL 邏輯門電路。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 AT89C52的存儲(chǔ)器當(dāng)一條指令訪問7FH 以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問高128 字節(jié)RAM還是訪問特殊功能寄存器。例如，下面的直接尋址指令訪問特殊功能寄存器0A0H（即P2 口）地址單元。MOV R0，data堆棧操作也是間接尋址方式，所以，高128 位數(shù)據(jù)RAM 亦可作為堆棧區(qū)使用。定時(shí)器0和定時(shí)器1：AT89C52的定時(shí)器0和定時(shí)器1的工作方式與AT89C51的相同。定時(shí)器2：定時(shí)器2 是一個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。定時(shí)器2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON 的控制位來選擇。波特率發(fā)生器：當(dāng)T2CON中的TCLK 和RCLK 置位時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為波特率發(fā)生器使用。若RCLK 和TCLK 置位，則定時(shí)器2工作于波特率發(fā)生器方式。這些中斷源可通過分別設(shè)置專用寄存器IE 的置位或清0 來控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。定時(shí)器2 的中斷是由T2CON 中的TF2 和EXF2 邏輯或產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，這些標(biāo)志位不能被硬件清除，事實(shí)上，服務(wù)程序需確定是TF2 或EXF2 產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標(biāo)志位。然而，定時(shí)器2 的標(biāo)志位TF2 在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。AT89C52的直流參數(shù)有一定的溫度適用范圍，： T=40℃～+85℃ 和 Vcc=177。Flash存儲(chǔ)器的編程：AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有8k字節(jié)的Flash PEROM，這個(gè)Flash存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。 頂面標(biāo)記及簽名字節(jié)Vpp=12VVpp=5V頂面標(biāo)記AT89C52XxxxyywwAT89C52xxxx5yyww簽名字節(jié)(030H)=1EH(031H)=52H(032H)=FFH(030H)=1EH(031H)=52H(032H)=05HAT89C52的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的PEROM程序存儲(chǔ)器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除 AT89C52編程電路加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫入狀態(tài)來驗(yàn)證。編程方法：1．在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。3．激活相應(yīng)的控制信號(hào)。5．每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖。重復(fù)1—5步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過“RDY/BSY輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”后，（RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。 傳感器的選型及其性能特征用于測(cè)溫的傳感器種類繁多，但大多是模擬傳感器，在以往組建溫度采集系統(tǒng)時(shí)，由于經(jīng)傳感器輸出的是模擬信號(hào)，系統(tǒng)必須接入A/D轉(zhuǎn)換器，由此增加了構(gòu)件系統(tǒng)的復(fù)雜性且成本較高。熱電偶的工作原理: 兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測(cè)溫端叫工作端 ，接線端叫冷端，也稱參比端。熱敏電阻的工作原理:熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而成非線性急劇變化，一般具有負(fù)的溫度系數(shù)，其阻值隨溫度升高而急劇減小，只有少數(shù)具有正的溫度系數(shù)。熱電偶和熱敏電阻的測(cè)量精度都比較高，成本比較低，而且測(cè)量的范圍也比較寬，但是它容易受到測(cè)量場(chǎng)所以及環(huán)境的限制，高溫或長期使用時(shí)由于環(huán)境的影響會(huì)使其性能下降，需要定期檢查與更換，給實(shí)際應(yīng)用帶來了很大不便。所以，經(jīng)過論證及多次實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)決定采用AD 公司生產(chǎn)的AD590 集成溫度傳感器。是利用PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。這種器件在被測(cè)溫度一定時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，測(cè)量精度高，并具有消除電源波動(dòng)的特性。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 q電子電荷絕對(duì)值 ()集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電流輸出型的靈敏度一般為luA/K，本文選用的是電流輸出型溫度傳感器。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在5℃～+l50℃范圍內(nèi)，℃。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1K時(shí)，輸出電壓V0隨溫度的變化為1mV/K。本文設(shè)計(jì)了具有獨(dú)立調(diào)節(jié)功能的測(cè)溫電路。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整?；蛘咴谑覝?25℃) 的條件下通過調(diào)節(jié)電位器R2，使電壓Uoz=，調(diào)整電位器R3，使U0=。 溫度測(cè)量電路本系統(tǒng)的濕度傳感器選用Honeywell公司的集成濕度傳感器HIH3610，該傳感器內(nèi)部集成了信號(hào)處理功能電路，可完成將相對(duì)濕度值變換成電容值，再將電容值轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出的任務(wù)．輸出電壓為： （）在本系統(tǒng)中固定為+5V，則其輸出電壓值正比于濕度測(cè)量值，因此可由測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的溫度值決定。然后信號(hào)送帶8路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件A／D轉(zhuǎn)換器ADC0809,經(jīng)轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)I/O口。2%RH，0100%RH非凝結(jié)，25℃，供電電壓=5VDCRH互換性177。8%90%RHRH線性177。%RH滿量程(最大值)RH重復(fù)性177。1%RH(典型值)，在50%RH環(huán)境，（5年時(shí)間內(nèi)）供電電源供電電壓消耗電源，傳感器在5VDC下標(biāo)定5VDC輸出電壓供電電壓=5VDC驅(qū)動(dòng)限制Vout=Vsupply[(Sensor RH)+],典型值25℃(所附的工廠標(biāo)定數(shù)據(jù)提供類似的、每個(gè)傳感器單獨(dú)標(biāo)定的數(shù)據(jù)25℃）25℃典型值對(duì)稱的拉/推：50