【正文】 完成復(fù)位操作。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。其中按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。這佯，只要電源 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位方式。 檢測單元設(shè)計(jì) 1. DS18B20 溫度采集電路 DS18B20 測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。 1） DS18B20 寄生電源供電方式 圖 寄生電源供電方式 在寄生電源供電方式下， DS18B20 從單線信號線上汲取能量：在信號線 DQ 處于高電華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 平期間把能量儲存在內(nèi)部 電容里，在信號線處 于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。 因此，圖 電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。 2） DS18B20 寄生電源強(qiáng)上拉供電方式 圖 DS18B20 寄生電源強(qiáng)上拉供電方式 寄生電源強(qiáng)上拉供電方式電路圖改進(jìn)的寄生電源供電方式如圖 所示，為了使DS18B20 在動態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到 E2 存儲器操作時(shí)，用 MOSFET 把 I/O 線直接拉到 VCC 就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到 E2 存儲器或啟動溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最 多 10μS 內(nèi)把 I/O 線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉狀態(tài)。 3） DS18B20 的外部電源供電方式 林思波：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 DS18B20 外部電源供電方式 在外部電源供電方式下， DS18B20 工作電源由 VDD 引腳接入，此時(shí) I/O 線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證 轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè) DS18B20 傳感器，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)中 DS18B20 溫度采集電路采用外 部電源供電方式。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)?，F(xiàn)在，新一代的數(shù)字溫度傳感器DS18B20 體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)，可充分發(fā)揮 “一線總線 ”的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果。 2） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) ?！?。 7)在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 9） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20 芯片引腳說明： 1) DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； 林思波：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 2) GND 為電源地； 3) VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20 測溫原理如圖 所示。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加， 此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 的電源也可以從外部 3V5 .5V 的電壓得到。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成 ROM 設(shè)定，否 則記憶和控制功能將無法使用。這些指令操作作用在沒有一個(gè)器件的 64 位光刻 ROM 序列號，可以在掛在一線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。一個(gè)控制功能指揮指示 DS18B20 的演出測溫。溫 度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 都有一字節(jié)EEPROM 的數(shù)據(jù)。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。通過緩存器讀寄存器。 圖 DS18B20 的測溫原理框圖 DS18B20 有六條控制命令，指令約定代碼操作說明如下： ? 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 ； ? 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 位二進(jìn)制數(shù)字 ； ? 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) ； ? 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 ； ? 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL字節(jié) ； ? 讀電源供電方式 B4H 啟動 DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU。前 5 個(gè)數(shù)字為符號位，當(dāng)前 5 位為 1 時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前 5 位為 0 時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。 Tx 低溫度系數(shù)震蕩器 高溫度系數(shù)震蕩器 預(yù)置 斜率增加器器 計(jì)數(shù)器 1 比較 預(yù)置 =0 溫度寄存器 計(jì)數(shù)器 2 =0 林思波：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 顯示單元設(shè)計(jì) 1. LCD1602 液晶顯示電路 顯示電路設(shè)計(jì)采用的是液晶 LCD1602 來顯示實(shí)時(shí)日期時(shí)間、溫度等內(nèi)容。 接 LCD1602 的 4 腳 RS（數(shù)據(jù) /命令選擇端）， 接 LCD1602 的 5 腳 R/W（讀寫選擇端）， 接 LCD1602 的 6 腳 E（使能信號）。 圖 芯片 LCD1602 LCD1602 各引腳說明 ： 第 1 腳： VSS 為地電源 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源 時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一 個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度 。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第 15～ 16 腳：背光陽極和背光陰極。 S3 S4 S5KEY2 KEY3KEY110KR2410KR2510KR26VCC向上 向下 自動 /手動 圖 按鍵電路 3. 電機(jī)驅(qū)動 本系統(tǒng)采用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)模擬進(jìn)出水過程 。 林思波：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 （ 1）當(dāng) M M2 分別為 0， 1 時(shí) Q5 導(dǎo)通 Q6 截止， Q Q9 導(dǎo)通，電流從 +5V→Q9 →電機(jī) →Q8→ 地，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn) 。 圖 電機(jī)電路 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 前面已經(jīng)介紹了本次設(shè)計(jì)的硬件部分，這 里開始主要介紹軟件部分。只有軟件和硬件都正確才能使電路正常工作達(dá)到我們想要的效果。 通過對 STC89C52 單片機(jī)功能的應(yīng)用，與單片機(jī)外設(shè)電路的接口，可以大致寫出智能窗戶系統(tǒng)的軟件基本框架 : 圖 系統(tǒng)軟件基本框架 顯示溫度時(shí)間 進(jìn)行相應(yīng)動作 開始 初始化 采集外部數(shù)據(jù) 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 各部分子程序 溫濕度檢測程序 DHT11 子 程序是結(jié)合它的用戶使用資料編寫，主要完成的是初始化 DHT11，從 DHT11中讀出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，向 DHT11 中寫入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，配置 DHT11 包括警報(bào)溫度的上限和下限、溫度轉(zhuǎn)換的精度，讀出 Scrachpad 存儲器中的九個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，讀出 Rom 中的 64 位 Code 值，對讀出的 Scrachpad 數(shù)據(jù)進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，然后根據(jù)讀出的數(shù)據(jù)得到測量出的十進(jìn)制溫度值。為了解決單總線串行傳輸數(shù)據(jù)可能引起的錯(cuò)誤， DHT11 內(nèi)部具有產(chǎn)生 CRC 校驗(yàn)碼電路，這樣 編程時(shí) 可以通過對讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)碼，并用這個(gè)校驗(yàn)碼和獲得的數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)比較，若兩者相同則證明數(shù)據(jù)傳送沒有錯(cuò)誤，從而驗(yàn)證通信過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，使采集溫度信號的可靠性得到保證。 M 為一個(gè) k 位長的信息幀。F 為ｎ位 FCS，即校驗(yàn)碼序列。因?yàn)?F 是接在 M 信息幀之后的，因此 T=M 2 ｎ 相當(dāng)于 M 左移 ｎ位，后面添ｎ個(gè)零。 2 ｎ 除以 P 的商和余數(shù)分別是 Q 和 R，則有 M Q+R 即 M 2 ｎ +R，則 T 定能被整除。 2 ｎ +R)/P=(M 2 ｎ 除以 P 的余數(shù) R。 在本設(shè)計(jì)中，為了降低處理器的功耗，選用了查表法來進(jìn)行計(jì)算。icrc_number。 } CRC_CCITT_L=(unsigned char)(checkdata%256)。 電機(jī)控制系統(tǒng) 窗戶控制系統(tǒng)主要包括開關(guān)窗戶的控制。溫度傳感器檢測到室外溫度低于 25℃時(shí)， =0、 高電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)窗戶開啟到限位點(diǎn)時(shí)，電機(jī)停止。通過 LCD 的數(shù)據(jù)手冊，可知 LCD 時(shí)序圖如下。 如圖 所示。林思波：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。 硬件調(diào)試：硬件電路板加電運(yùn)行后觀察其運(yùn)行狀態(tài)，電源等是否工作、電容電阻是否過熱等。 軟件調(diào)試：先單步后連續(xù)，先分塊后組合，先 獨(dú)立后聯(lián)機(jī)。 硬件 調(diào)試 當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后，就開始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，調(diào)試大體分為以下幾步。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。檢查時(shí)應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。 （ 2）排除元器件失效 這類錯(cuò)誤從兩個(gè)方面檢查，一個(gè)是看元器件買來時(shí)的好與壞；另一個(gè)是是否安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查 VCC 與 GND 之間電位，若在 5V～ 之間屬正常。 在進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)時(shí)，是分模塊設(shè)計(jì)的。要檢查整流橋的正、負(fù)輸入端和電容的正負(fù)輸入端。 在 STC89C52 控制電路的調(diào)試中，主要調(diào)試時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，這次調(diào)試要用到開發(fā)板，把相關(guān)的程序下載到 STC89C52 單片機(jī)中，根據(jù)程序來驗(yàn)證硬件電路。 （ 1）創(chuàng) 建項(xiàng)目： Project new Project save as…, 保存后會自動彈出 51 系列 CPU 類型對話框，用來選擇這個(gè)工程所采用的 51 系列 CPU 型號。 （ 2）創(chuàng)建新的程序文件： File New 編寫源程序 Save，若是匯編程序則文件擴(kuò)展名為 .asm,若是 C 語言則文件擴(kuò)展名為 .C，本設(shè)計(jì)選用 C 語言。 （ 4）工程項(xiàng)目的編譯及運(yùn)行：源文件加入到工程中之后，選擇 Project 菜，中菜單項(xiàng)“Build Target”。如果彈出的窗口中顯示提示信息： “0 個(gè)錯(cuò)誤， 0 個(gè)警告 ”，表示工程文件無誤并可以執(zhí)行。由于默認(rèn)的執(zhí)行環(huán)境為硬件仿真器，在執(zhí)行程序前要修改為軟件仿真器，選擇 “Project”菜單中發(fā)熱菜單項(xiàng) “Options For Target1”,在出現(xiàn) 的對話框中的屬性頁單擊 “Debug”選項(xiàng)卡，選擇 “Use Simulator”選項(xiàng)，即選擇了軟件仿真，其他選項(xiàng)為默認(rèn)設(shè)置。在 Debug 菜單中選擇 “Go”子菜單全速運(yùn)行程序。 在進(jìn)行軟件調(diào)試時(shí)，結(jié)合硬件電路對每個(gè)模塊調(diào)試，用軟件對硬件進(jìn)行測試，觀察硬件電路能否完成最基本的軟件功能，同時(shí)對整個(gè)硬件電路再做一次較深層次 的測試，例如各集成芯片是否工作可靠。通過該步工作，樣華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 機(jī)實(shí)現(xiàn)參數(shù)顯示、 AD 轉(zhuǎn)換、等功能，以及其他預(yù)定功能。經(jīng)過編譯成為單片機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)程序，然后對生成的目標(biāo)文件進(jìn)行仿真調(diào)試 ,并將程序燒寫到單片機(jī)。 LCD1602 顯示的是年月日、時(shí)分秒、溫度。利用林思波：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 手動 /自動選擇按鍵即可選擇模式。 圖 手動開窗按鍵 圖 手動關(guān)窗按鍵 手動時(shí)，即手動 /自動指示燈熄滅時(shí)。按一下開窗鍵，開窗指示燈點(diǎn)亮，電機(jī)正轉(zhuǎn)表示開窗；再按一下開窗鍵，開窗指示燈熄滅，電機(jī)停止。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 圖 自動開窗按