第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析及方案論證本章詳細(xì)介紹了本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，以及對(duì)于所要實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容加以分析，同時(shí)詳細(xì)的介紹了主要元器件的選擇，以及各自的特性。
2.1設(shè)計(jì)過(guò)程及其工藝要求設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫濕度控制系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)的功能為：
①能夠準(zhǔn)確的顯示當(dāng)前的溫度以及濕度。溫度檢測(cè)的范圍0℃-60℃，測(cè)溫精度：±2℃；濕度檢測(cè)范圍20%-100%RH， 測(cè)濕精度：±5％RH。
②能夠自主調(diào)節(jié)當(dāng)前需要溫度以及濕度的預(yù)設(shè)溫濕度值，在系統(tǒng)上面有調(diào)節(jié)按鈕，可隨時(shí)根據(jù)需要增加或者減少預(yù)設(shè)值。
③一旦發(fā)現(xiàn)超過(guò)了預(yù)設(shè)值，蜂鳴器蜂鳴報(bào)警，控制設(shè)備立即啟動(dòng)，立即調(diào)控溫濕度。
④報(bào)警方式為三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警。
⑤系統(tǒng)的顯示方式均為四位顯示，采用LCD顯示。
2.2設(shè)計(jì)總體方案及其論證2.2.1設(shè)計(jì)總體方案及其論證本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能是：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的溫濕度，并且允許用戶設(shè)定溫濕度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)環(huán)境溫濕度超過(guò)或低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以蜂鳴器鳴響的方式進(jìn)行報(bào)警提示，并且控制設(shè)備自啟動(dòng)，待達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，蜂鳴器停止鳴響，控制設(shè)備停止運(yùn)行，系統(tǒng)正常工作，工作指示燈亮。
（1）溫度監(jiān)控：對(duì)溫室溫度進(jìn)行測(cè)量和控制并反映在顯示器上。
（2）濕度監(jiān)控：對(duì)溫室濕度進(jìn)行測(cè)量和控制反映在顯示器上。
（3）顯 示：LCD就地顯示此時(shí)此刻溫濕度值，擺放在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用于顯示當(dāng)前的溫濕度。
依據(jù)功能設(shè)定，本系統(tǒng)主要分為以下三個(gè)模塊：
（1）溫濕度采集模塊
（2）數(shù)據(jù)處理模塊
（3）用戶交互模塊
其中溫濕度采集模塊使用的是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它使用單總線方式，接口簡(jiǎn)單，而且無(wú)需另外校準(zhǔn)。分辨率為8bit，完全能夠滿足日常環(huán)境溫濕度的檢測(cè)要求。
數(shù)據(jù)處理模塊使用的是AT89S51單片機(jī)，其完成溫濕度數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和邏輯控制的功能。
用戶交互模塊主要由按鍵、1602點(diǎn)陣液晶、蜂鳴器和控制器構(gòu)成。其中按鍵用于用戶設(shè)定溫濕度準(zhǔn)確值，1602用于數(shù)據(jù)顯示，蜂鳴器用于提示用戶，控制器用于調(diào)節(jié)控制不符合要求的溫、濕度。按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能所要求的，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖如下圖2.2.1所示：（在附件中）
圖2-2-1 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖
單片機(jī)作為主控制器，主要負(fù)責(zé)處理由溫濕度傳感器送來(lái)數(shù)據(jù)，并把處理好的數(shù)據(jù)送向顯示器模塊，數(shù)據(jù)溫濕度傳感器主要用來(lái)采集周圍的環(huán)境參數(shù)，并把所采集到得數(shù)據(jù)送向單片機(jī)，按鍵電路主要是用來(lái)完成單片機(jī)的復(fù)位操作和溫濕度初始值的設(shè)定。蜂鳴器電路就是用三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用來(lái)判斷周圍的溫度或者濕度是否超出設(shè)定數(shù)值，控制設(shè)備等候指令，當(dāng)蜂鳴器響起，溫、濕度不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，控制設(shè)備自行啟動(dòng)，直到溫、濕度正常，顯示電路主要用來(lái)顯示當(dāng)前的溫濕度[10]。
2.3器件選定將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，總要有被測(cè)信號(hào)輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，其核心任務(wù)是怎么樣獲得準(zhǔn)確的被測(cè)信號(hào)；而對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不可缺少的環(huán)節(jié)是對(duì)條件的監(jiān)測(cè)和對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試，傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的第一環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將在傳感器對(duì)于原始信號(hào)的準(zhǔn)確可靠的轉(zhuǎn)換和捕捉，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，基本主要依賴各種傳感器來(lái)控制和檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種量，使系統(tǒng)和設(shè)備在最佳狀態(tài)正常運(yùn)行，從而保證生產(chǎn)的高質(zhì)量和高效率 [6]。
2.3.1測(cè)量部分：溫濕度傳感器DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的溫濕度傳感和數(shù)字模塊采集技術(shù)，具有很高的穩(wěn)定性和可靠性，DHT11傳感器內(nèi)含一個(gè)NTC測(cè)溫和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè)8位的高性能單片機(jī)相連接，在精確的濕度校驗(yàn)室中DHT11傳感器進(jìn)行過(guò)校準(zhǔn)，以程序的形式校準(zhǔn)系數(shù)儲(chǔ)存在0TP內(nèi)存中，檢測(cè)信號(hào)的時(shí)候，在處理過(guò)程中傳感器內(nèi)部要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)，采用單線制的串行接口[13]，使系統(tǒng)集成可以有較低的功耗，而且更加簡(jiǎn)單快速，信號(hào)傳輸距離超過(guò)20米，作為一個(gè)數(shù)字溫濕度傳感器DHT11具有響應(yīng)快速、抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，它的性能指標(biāo)如下：濕度測(cè)量范圍為20％～90％RH；濕度測(cè)量精度為±5％RH；溫度測(cè)量范圍為0～50 ℃，溫度測(cè)量精度為±2℃，工作電壓3．0～5．5 V，相應(yīng)時(shí)間<5S，DHT1l采用4針單排引腳封裝, 傳感器通電后，需要等待1s，這是因?yàn)橐竭^(guò)不穩(wěn)定的狀態(tài)，在此期間不需發(fā)送指令,電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波[7]。
圖2-3-1典型的應(yīng)用電路
電源引腳
四條引角中有兩條是電源引腳，有兩條是輸出數(shù)據(jù)的引腳，你只需要給他供上額定電壓，然后再他的輸出引腳采集信號(hào)就可以了，輸出信號(hào)如果是模擬量的話，通過(guò)A/D芯片，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后傳送給單片機(jī)。DHT11是數(shù)字傳感器，所以不需要進(jìn)行模數(shù)的轉(zhuǎn)換。
圖2-3-1 DHT11實(shí)物圖
（1）DHT11溫濕度傳感器產(chǎn)品參數(shù)：
相對(duì)濕度
分 辨 率：16Bit
重 復(fù) 性：±1%RH
精 度：25°C ±5%RH
互 換 性：可完全互換
響應(yīng)時(shí)間：1/e（63%）25°C 6s
1m/s 空氣 6s
遲 滯：＜±0.3%RH
長(zhǎng)期穩(wěn)定性：＜±0.5%RH/yr
溫度
分 辨 率：16Bit
重 復(fù) 性：±0.2°C
量程范圍：25°C ±2°C
響應(yīng)時(shí)間：1/e(63%) 10s
電氣特征
供 電：DC 3.5-5.5V
供電電流：測(cè)量0.3mA 待機(jī)60μA
采樣周期：次 大于2秒
引腳說(shuō)明
（1）VDD 供電3.5-5.5V
（2）DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線
（3）NC 空腳
（4）GND 接地，電源負(fù)極
2.3.2串行接口(單線雙向)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(shí)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(shuō)明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。
數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和。
數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。
用戶MCU發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集,用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào),DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。
總線空閑狀態(tài)為高電平的時(shí)候主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng), DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)，主機(jī)必須把總線拉低，至少大于18ms。DHT11一旦接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)，接著就等待開(kāi)始信號(hào)的結(jié)束,然后發(fā)送80us的低電平響應(yīng)信號(hào)，要讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),必須等待開(kāi)始信號(hào)的結(jié)束，并延時(shí)等待20-40us后才能夠接受，主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)后,這時(shí)候就可輸出高電平或切換到輸入模式,接著總線由上拉電阻拉高。
DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)的時(shí)候總線為低電平 ,DHT11把總線拉高80us之前,必須等到響應(yīng)信號(hào)發(fā)送，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始,數(shù)據(jù)位是0或1是由高電平的長(zhǎng)或短來(lái)決定。假如響應(yīng)信號(hào)的讀取為高電平,但是DHT11無(wú)響應(yīng)響應(yīng),這時(shí)候說(shuō)明路線可能連接不正常，當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，DHT11把總線拉低50us,接著總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。
2.3.3電氣特性VDD=5V，T = 25℃
圖2-3-3電氣特性(注：采樣周期間隔不得低于1秒鐘)
2.3.4性能說(shuō)明
表2-3-4 性能說(shuō)明
2.3.5引腳說(shuō)明表2.3.5 DHT11引腳說(shuō)明
注意 引腳2在接單片機(jī)時(shí)，同時(shí)要在數(shù)據(jù)線接一上拉電阻，接到電源上[4]。
2.3.6應(yīng)用信息電阻式溫、濕度傳感器暴露在化學(xué)物質(zhì)中會(huì)受到干擾，導(dǎo)致靈敏度下降，當(dāng)處于極限狀態(tài)時(shí)，傳感器可以通過(guò)程序處理，回復(fù)到初試的校準(zhǔn)狀態(tài)，在不符合規(guī)范的范圍內(nèi)使用傳感器，不僅會(huì)導(dǎo)致幾乎3%的臨時(shí)漂移信號(hào)，而且會(huì)加速產(chǎn)品的老化，轉(zhuǎn)為正常的使用范圍后，會(huì)漸漸恢復(fù)校準(zhǔn)狀態(tài)；溫度是影響氣體相對(duì)濕度的關(guān)鍵，因此測(cè)量時(shí)最好讓濕度傳感器工作溫度相同[5]。
2.3.7 封裝信息圖2-3-6 DHT11的封裝信息
2.4 AT89S51單片機(jī)2.4.1單片機(jī)介紹AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS 的8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的可編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)，也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片機(jī)芯片中，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制的領(lǐng)域【8】。AT89S51提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)：4K字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器，128字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，32個(gè)I/O口， 1個(gè)串行通信口，1個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，另外，AT89S51還可以進(jìn)行0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式，閑散方式停止中央處理器的工作，可允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位,在AT89C51上新增加的功能使AT89S51性能有了較大提升，它的價(jià)格甚至更低，它的工作頻率可達(dá)33MHz，比AT89C51的工作頻率更高，ISP在線編程功能的優(yōu)越性在于它不必要將芯片從工作狀態(tài)下分離，特別是在改寫(xiě)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序，這是一個(gè)相當(dāng)方便簡(jiǎn)單的功能，它不需要像AT89C51那樣外接看門(mén)狗計(jì)時(shí)器單元電路，由于它內(nèi)部具有雙工UART串行通道內(nèi)部集成看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，它具有全新的加密算法，大大加強(qiáng)的程序的保密性，有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯,它完全兼容51全部字系列產(chǎn)品[8]。
圖2-5-1 AT89S51引腳圖
2.4.2引腳說(shuō)明：VCC：電源電壓輸入端。
GND：電源地
P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P0口在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口既是一個(gè)真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是輸出8位地址口。它包括一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)輸出控制電路
P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入”1”后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入。P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。專門(mén)為用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口，P1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨(dú)定義為輸入或輸出口。在編程校驗(yàn)期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。
P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。
P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)輸出高8位地址。如果沒(méi)有系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，也可以作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的地址總線的高8位輸出口AB8-AB15，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB7。外部的程序存儲(chǔ)器由PSEN信號(hào)選通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則由WR和RD讀寫(xiě)信號(hào)選通，因?yàn)?=64k，所以AT89S51最大可外接64kB的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能：
表2-5-2 P3口的第二功能
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| 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入口（T0） |
| 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入口（T1） |
| 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通（WR） |
| 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（RD） |
RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。
ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號(hào)端。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。
PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。
EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。
XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。
XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。
現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)四個(gè)8位雙向并行I/O口有了初步的了解。根據(jù)以上的內(nèi)容可知只有P1口是標(biāo)準(zhǔn)的I/O口，所以我們選用P1口作為數(shù)據(jù)端口，P1口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線[7]。
2.4.3單片機(jī)最小系統(tǒng)所謂單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指使單片機(jī)能運(yùn)行程序、正常工作的最簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)，是保證單片正常啟動(dòng)、開(kāi)始工作的必須電路，缺一不可。單片機(jī)最小系統(tǒng)一般由單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。對(duì)于AT89S51單片機(jī)，由于片內(nèi)有4K的程序存儲(chǔ)器，所以其最小系統(tǒng)除了單片機(jī)本身外，只需外接時(shí)鐘電路與復(fù)位電路即可。
2.4.4主要性能特點(diǎn)和優(yōu)越性（1）4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；
（2）128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）；
（3）32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口；
（4）5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)、2層中斷嵌套中斷；
（5）6個(gè)中斷源；
（6）2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；
（7）2個(gè)全雙工串行通信口；
（8）看門(mén)狗（WDT）電路；
（9）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；
（10）與MCS-51兼容；
（11）全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz；
（12）三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定；
（13）可編程串行通道；
（14）低功耗的閑置和掉電模式。
2.5中斷系統(tǒng)2.5.1中斷 程序執(zhí)行過(guò)程中，允許外部或內(nèi)部事件通過(guò)硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚韮?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后，CPU繼續(xù)原來(lái)被打斷的程序，這樣的過(guò)程稱為中斷過(guò)程。
2.5.2產(chǎn)生中斷能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。AT89S51有5個(gè)中斷源：
(1)INT0：外部中斷0請(qǐng)求，低電平有效。通過(guò)P3.2引腳輸入。
(2)INT1：外部中斷1請(qǐng)求，低電平有效。通過(guò)P3.3引腳輸入。
(3)T0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。
(4)TI：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。
(5)TXD/RXD：串行口中斷請(qǐng)求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時(shí)，便請(qǐng)求中斷。每一個(gè)中斷源都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，它們?cè)O(shè)置在特殊功能寄存器TCON和SCON中。當(dāng)這些中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志分別有TCON和SCON中的相應(yīng)位來(lái)鎖存。
2.5.3中斷系統(tǒng)有以下4個(gè)特殊功能寄存器（1）定時(shí)器控制寄存器TCON（用6位）；
（2）串行口控制寄存器SCON（用2位）；
（3）中斷允許寄存器IE；
（4）中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP。
其中，TCON和SCON只有一部分用于中斷控制。通過(guò)對(duì)以上各特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位或復(fù)位等操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能。
2.6復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。
除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如下圖所示.
表2-8 復(fù)位操作對(duì)寄存器的影響
為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位分為上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種和看門(mén)狗強(qiáng)制復(fù)位三種等。上電復(fù)位通常利用電容的充放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，按鍵復(fù)位則可分為按鍵脈沖復(fù)位和按鍵電平復(fù)位兩種，看門(mén)狗復(fù)位則通過(guò)外接看門(mén)狗電路或軟件看門(mén)狗程序?qū)崿F(xiàn)。常見(jiàn)的有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位電路。
2.7時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路可以簡(jiǎn)單定義如下：1.就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路；2.任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時(shí)鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時(shí)鐘電路、電子表的時(shí)鐘電路以及MP3、MP4的時(shí)鐘電路。
時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)的基本時(shí)鐘信號(hào)，是用來(lái)配合外部晶體實(shí)現(xiàn)振蕩的電路，這樣可以為單片機(jī)提供運(yùn)行時(shí)鐘，如果運(yùn)行時(shí)鐘為0 的話，單片機(jī)就不工作，當(dāng)然超出單片機(jī)的工作頻率的時(shí)鐘也會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)不工作。時(shí)鐘電路是微型計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，CPU就是通過(guò)復(fù)雜的時(shí)序電路完成不同的指令功能的。MCS-51的時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式：一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)：另一種為外部方式，時(shí)鐘信號(hào)由外部引入。如果沒(méi)有時(shí)鐘電路來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)單片機(jī)，單片機(jī)是無(wú)法工作的[12]。AT89S51的時(shí)鐘信號(hào)可由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生，也可由外部電路直接提供。
內(nèi)部振蕩器的輸入和輸出腳分別為XTAL1和XATL2，由XTAL2給單片機(jī)內(nèi)部電路提供時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)由外部電路提供時(shí)，外部時(shí)鐘引入XTAL2，而XTAL1腳接地。
2.8顯示部分：LCD
顯示部分是LCD1602液晶顯示，
圖2-8 正常工作LCD1602顯示
2.8.1 LCD1602液晶簡(jiǎn)介LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的 比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖2-9所示。
圖2-8-1 LCD1602規(guī)格
字符型液晶顯示模塊是一種專門(mén)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
2.8.2 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)表2-8-2 1602的主要技術(shù)參數(shù)
2.8.3引腳功能說(shuō)明1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
表2-8-3 引腳接口說(shuō)明表
LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表編號(hào) | | |
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圖2-8-3 LCD1602的管腳圖
圖2-8-3 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖
2.8.4 LCD1602的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表液晶顯示模塊是一個(gè)比較慢的顯示器件，因此在執(zhí)行指令之前要首先確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志處于低電平，表示空閑，不然此指令失效，輸入顯示字符地址后會(huì)顯示字符，圖是1602的內(nèi)部顯示地址。
圖2-8-4 1602LCD內(nèi)部顯示地址
2.8.5指令說(shuō)明LCD1602液晶模塊內(nèi)部的控制器控制指令：
功能：
①清除液晶顯示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入“空白”的ASCII碼20H；
②光標(biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方；
③將地址計(jì)數(shù)器（AC）的值設(shè)為0.
功能：
①把光標(biāo)撤回到顯示器的左上方；
②把地址計(jì)數(shù)器（AC）的值設(shè)置為0；
③保持DDRAM的內(nèi)容不變
（3）進(jìn)入模式設(shè)置指令
功能：
設(shè)定每次定入1位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的以為方向，并且設(shè)定每次寫(xiě)入的一個(gè)字符是否移動(dòng)。參數(shù)設(shè)定的情況如下所示：
位名 設(shè)置
I/D 0=寫(xiě)入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫(xiě)入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移
S 0=寫(xiě)入新數(shù)據(jù)后顯示屏不移動(dòng) 1=寫(xiě)入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移一個(gè)字符
（4）顯示開(kāi)關(guān)指令控制
功能:
控制顯示器開(kāi)/關(guān)、光標(biāo)顯示/關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍，參數(shù)設(shè)定的情況如下：
位名 設(shè)置
D 0=顯示功能關(guān) 1=顯示功能開(kāi)
C 0=無(wú)光標(biāo) 1=有光標(biāo)
B 0=光標(biāo)閃爍 1=光標(biāo)不閃爍
- 設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令
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設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向 | | | | | | | | | | | |
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功能：使光標(biāo)移位或使整個(gè)顯示屏幕移位。參數(shù)設(shè)定的情況如下：
S/C R/L 設(shè)定情況
0 0 光標(biāo)左移1格，且AC值減1
0 1 光標(biāo)右移1格，且AC值加1
1 0 顯示器上字符全部左移1格，但光標(biāo)不動(dòng)
1 1 顯示器上字符全部右移1格，但光標(biāo)不動(dòng)
（6）功能設(shè)定指令
功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線為數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。
參數(shù)設(shè)定的情況如下：
位名 設(shè)置
DL 0=數(shù)據(jù)總線為4位 1=數(shù)據(jù)總線為8位
N 0=顯示1行 1=顯示2行
F 0=5×7點(diǎn)陣/每字符 1=5×10點(diǎn)陣/每字符
（7）設(shè)定CGRAM地址指令
功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。
DB5 DB4 DB3為字符號(hào)，也就是將來(lái)要顯示該字符時(shí)要用到的字符地址（000-111）（能定義8個(gè)字符）
DB2 DB1 DB0為行號(hào)。（000-111）（八行）
功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的DDRAM的地址
（9）讀取忙信號(hào)或AC地址指令
功能：
①讀取忙碌信號(hào)BF的內(nèi)容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時(shí)無(wú)法接受單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令；當(dāng)BF=0時(shí)，液晶顯示器一接受單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)或指令
（10）數(shù)據(jù)寫(xiě)入DDRAM或CGRAM指令一覽
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數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DDRAM或CGRAM | | | | | | | | | | | |
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功能：
①將字符碼寫(xiě)入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對(duì)應(yīng)的字符
②將使用著自己設(shè)計(jì)的圖形存入CGRAM
DB7 DB6 DB5可為任何數(shù)據(jù)，一般取“000”
DB4 DB3 DB2 DB1 DB0對(duì)應(yīng)于每行5點(diǎn)的字模數(shù)據(jù)
- 從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令一覽
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從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù) | | | | | | | | | | | |
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功能：讀取DDRAM或CGRAMD中的內(nèi)容
基本操作時(shí)序：
讀狀態(tài) 輸入：RS=L,RW=H,E=H 輸出：DB0-DB7=狀態(tài)字
寫(xiě)指令 輸入：RS=L,RW=L,E=下降沿脈沖 DB0-DB7=指令碼 輸出：無(wú)
讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,RW=H E=H 輸出：DB0-DB7=數(shù)據(jù)
寫(xiě)數(shù)據(jù) 輸入：RS=H,RW=L,E=下降沿脈沖 DB0-DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無(wú)
2.8.6顯示設(shè)置DDRAM是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來(lái)寄存帶顯示的字符代碼，共80個(gè)字節(jié)。
表2-8-6 地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系
想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫(xiě)入“A”字的代碼就行了。具體的寫(xiě)入是要按LCD模塊的指令格式來(lái)進(jìn)行的。在1602中用到16個(gè)即可。
第二行也一樣用到前16個(gè)地址。
表2-8-6 對(duì)應(yīng)關(guān)系
在PC上我們只要打開(kāi)文本文件就能在屏幕上看到對(duì)應(yīng)的字符是因?yàn)樵诓僮飨到y(tǒng)里和BIOS里都固化有字符字模。字模代表了是在點(diǎn)陣屏幕上點(diǎn)亮和熄滅的信息數(shù)據(jù)。例如“A”字的字模：
01110 ○■■■○
10001 ■○○○■
10001 ■○○○■
10001 ■○○○■
11111 ■■■■■
10001 ■○○○■
10001 ■○○○■
上圖左邊的數(shù)據(jù)就是字模數(shù)據(jù)，右邊就是將左邊數(shù)據(jù)用“○”代表0，用“■”代表1。
想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)“A”字，就要向DDRAM的00H地址寫(xiě)入“A”字的代碼41H即可。在LCD模塊上也固化了字模存儲(chǔ)器，這就是CGROM和CGRAM HD44780內(nèi)置了192個(gè)常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CFROM Character Generator ROM中，另外還有8個(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM Character Generator RAM。
2.9本章小結(jié)本章節(jié)主要有兩部分，第一部分主要介紹了溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的意義，第二部分主要介紹了設(shè)計(jì)的總體思路，以及元器件的選擇，并加以詳細(xì)的解釋。
第3章 硬件設(shè)計(jì)
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,硬件實(shí)現(xiàn)上采用模塊化設(shè)計(jì)，每一模塊只實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定功能，最后再將各個(gè)模塊搭接在一起,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，LCD顯示電路以及溫濕度傳感器電路[11]。
3.1主控制電路和測(cè)溫時(shí)控制電路 本次硬件的核心就是AT89S511，其他的外圍電路都是圍繞它所設(shè)計(jì)的。數(shù)字溫濕度傳感器的DHT11的DATA口連接單片機(jī)AT89S51的P3.0口。顯示電路就是把LCD1602和單片機(jī)的P1口分別相連，當(dāng)溫度或濕度高于預(yù)設(shè)值的時(shí)候蜂鳴器蜂鳴報(bào)警，代表控制系統(tǒng)的指示燈常亮，增加單片機(jī)的輸出能力，增加單片機(jī)的輸出電流，故使用電阻排來(lái)完成[14]。本系統(tǒng)采用的是上電復(fù)位，充電之后，RST被拉至高電平，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。
AT89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器構(gòu)成自激振蕩器，他們與電容C1，C2接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路，雖然電容沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的要求，但是電容的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、溫度穩(wěn)定性以及振蕩器工作的穩(wěn)定性。
圖3-1 系統(tǒng)電路原理圖
3.2主要模塊的電路3.2.1系統(tǒng)的蜂鳴器電路微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全起見(jiàn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)，都設(shè)定有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便于提醒操作人員注意，或者采取緊急措施，本設(shè)計(jì)采用把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、標(biāo)度變換、數(shù)字濾波之后，與該參數(shù)上下限與設(shè)定值進(jìn)行比較，不符合標(biāo)準(zhǔn)值則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示[12]。
本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。如圖所示。蜂鳴器額定電流≤30Ma,而對(duì)于AT89S51單片機(jī)，P3口的灌電流為15mA,由此可見(jiàn)，僅靠單片機(jī)的P3口電流是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機(jī)的功率更小，所以使用PNP型晶體管,當(dāng)外部環(huán)境的溫度或者濕度超過(guò)預(yù)設(shè)值的時(shí)候，基級(jí)變?yōu)榈碗娖�，蜂鳴器導(dǎo)通鳴叫[11]。
圖3-2-1 蜂鳴器實(shí)物圖
圖3-2-1 蜂鳴器電路
3.2.2晶振電路 單片機(jī)系統(tǒng)都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)中晶振的作用非常大，全稱叫做晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生所需時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度就會(huì)越快，單片機(jī)的一切指令執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振所提供的時(shí)鐘頻率。在通常的工作條件下，普通的晶振頻率的絕對(duì)精度可以達(dá)到百萬(wàn)分之五十，高級(jí)晶振精度更高，有些晶振還可以由外加的電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓榨振蕩器，在共振的狀態(tài)下晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。
單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供及本周的時(shí)鐘信號(hào)，通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，以便于各部分保持同步，有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而是通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率，可以用于同一個(gè)晶振項(xiàng)鏈的不同鎖相環(huán)來(lái)提供的。單片機(jī)AT89S51的晶振電路采用無(wú)源晶振，微調(diào)電容取22uf。
圖3-2-2晶振電路
3.2.3 溫濕度設(shè)置（按鍵）電路圖3-2-3 按鍵電路
3.2.4顯示電路 在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生，它已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)器件，比方在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。
顯示模塊選用1602字符型液晶模塊，它是目前工控系統(tǒng)中使用最廣泛的液晶屏之一，由于它顯示的質(zhì)量高，電路圖如圖3.4所示，1602字符型液晶模塊是點(diǎn)陣型液晶，驅(qū)動(dòng)方便，經(jīng)過(guò)編程后顯示內(nèi)容多樣化[2]。
圖3-2-4 顯示電路
3.2.5傳感器電路 DHT11是數(shù)字型溫濕度傳感器，可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的當(dāng)前環(huán)境溫濕度，DHT11采用的是單總線通信，因此只需將單片機(jī)的一個(gè)I／O端口與DHT11的通信接口連接就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳送，相對(duì)于其他電路來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。如圖3.4所示：
圖3-2-5 傳感器電路
3.2.6復(fù)位電路 本次設(shè)計(jì)采用的是上電復(fù)位，當(dāng)RST引腳上出現(xiàn)了兩個(gè)周期以上的高電平就會(huì)觸發(fā)內(nèi)部復(fù)位，這里的EA端與復(fù)位電路無(wú)關(guān)，由于數(shù)據(jù)都放在了內(nèi)部存儲(chǔ)器，所以連接EA只是直接拉高引腳。
圖3-2-6 復(fù)位電路
3.2.7電源指示燈電路圖3-2-7 電源指示燈電路
3.3硬件實(shí)施控制3.3.1溫濕度設(shè)置溫濕度上下限控制設(shè)置如圖所示。
（1）濕度上限設(shè)置界面
(2）濕度下限設(shè)置界面
(3)溫度度下限設(shè)置界面
(4)溫度度上限設(shè)置界面
圖4-1-1 溫濕度上下限設(shè)置
3.3.2工作指示燈和電源代表控制設(shè)備啟動(dòng)的燈泡（加熱、降溫；加濕、除濕）
3.3.3功能按鍵3.4設(shè)備運(yùn)行 本次設(shè)計(jì)主要是能夠?qū)崟r(shí)顯示出當(dāng)前確切的溫濕度，并且在高于預(yù)設(shè)值的時(shí)候能夠發(fā)出蜂鳴。一旦接通電源，工作指示燈常亮，蜂鳴器首先蜂鳴，表示系統(tǒng)正常運(yùn)行。接著LCD初始化，采用八位的數(shù)據(jù)端口，兩行顯示，其中第一行顯示的濕度預(yù)設(shè)值，根據(jù)鍵盤(pán)我們可以加減數(shù)值，第二行顯示的是實(shí)時(shí)的溫濕度值，在程序設(shè)計(jì)中，分別定義溫濕度參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的數(shù)值，判斷是否超過(guò)了預(yù)設(shè)值，本次設(shè)計(jì)溫度初試值設(shè)定為32℃，濕度初始設(shè)定為34%，等待傳送的數(shù)值連續(xù)20次都超過(guò)預(yù)設(shè)值的話，蜂鳴器便會(huì)蜂鳴警報(bào)，1602顯示當(dāng)前的溫濕度值，溫濕度不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，溫度和濕度的控制措施燈亮，表示對(duì)溫度和濕度不在范圍內(nèi)采取相應(yīng)措施。采取措施后，傳輸數(shù)據(jù)正常，再次循環(huán)判斷，如果沒(méi)有超過(guò)預(yù)設(shè)值，蜂鳴器不會(huì)蜂鳴，1602正常顯示，不會(huì)啟動(dòng)控制措施，也同樣再次循環(huán)。
按鍵說(shuō)明：左起第一個(gè)是功能鍵，按一次進(jìn)入報(bào)警溫度設(shè)置此時(shí)出現(xiàn)H 40，進(jìn)行上限溫度設(shè)置，此時(shí)設(shè)置H高溫報(bào)警溫度并閃爍顯示；按第二次，進(jìn)行下限溫度設(shè)置此時(shí)出現(xiàn)L 03，此時(shí)設(shè)置L低溫報(bào)警溫度并閃爍顯示；再按一次即第三次，則恢復(fù)正常的溫度顯示界面。第二個(gè)按鍵是增加鍵，可以對(duì)上限溫度或下限溫度進(jìn)行增大調(diào)整第三個(gè)按鍵是減小鍵，可以對(duì)下限溫度或下限溫度進(jìn)行減小調(diào)整；濕度同理。這樣便可設(shè)置好溫、濕度的上、下限。
3.5控制設(shè)備：采用設(shè)備：
（1）風(fēng)扇或者排濕器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。
風(fēng)扇可以是USB借口的或者與電源相連接的，根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，由于在糧庫(kù)內(nèi)使用，所以用電源連接的風(fēng)扇較為適合。小風(fēng)扇材料的選擇主要注意它的耐性和穩(wěn)定性，要選擇不變形的塑料材質(zhì)，苯乙烯聚合物是一種熱塑性樹(shù)脂，無(wú)色、無(wú)味，而且有光澤的透明固體，具有耐化學(xué)腐蝕性、耐水性和優(yōu)良的電絕緣性和高頻點(diǎn)介性。
排潮器根據(jù)功率大小還有性價(jià)比來(lái)進(jìn)行選擇，做了市場(chǎng)調(diào)查以后，根據(jù)糧庫(kù)環(huán)境，選擇了ZD-8138C 空氣排濕機(jī)，完全滿足糧庫(kù)儲(chǔ)存糧食的要求。其中內(nèi)部壓縮機(jī)采用世界名牌高效渦漩式壓縮機(jī)，質(zhì)量可靠、高效節(jié)能；風(fēng)機(jī)采用工業(yè)通風(fēng)專業(yè)的外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)，具有使用壽命長(zhǎng)、噪音低、出風(fēng)量大的有點(diǎn)；保護(hù)功能系統(tǒng)完善，電源缺相、錯(cuò)相；壓縮機(jī)過(guò)流、高低壓力、延時(shí)保護(hù)、風(fēng)機(jī)過(guò)載、電加熱過(guò)熱、風(fēng)機(jī)壓差保護(hù)。主要性能參數(shù)指標(biāo)如下。
表3-5 排潮器的主要性能參數(shù)
（2）加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。
加熱設(shè)備：本設(shè)計(jì)采用的是電加熱設(shè)備，不銹鋼加熱器在耐高溫不銹鋼無(wú)縫管內(nèi)均勻地分布高溫電阻絲，在空隙部分致密地填入導(dǎo)熱性能和絕緣性能均良好的結(jié)晶氧化鎂粉，這種結(jié)構(gòu)不但先進(jìn)，熱效率高，而且發(fā)熱均勻，當(dāng)高溫電阻絲中有電流通過(guò)時(shí)，產(chǎn)生的熱通過(guò)結(jié)晶氧化鎂粉向金屬管表面擴(kuò)散，再傳遞到被加熱件或空氣中去，達(dá)到加熱的目的。針對(duì)目前市場(chǎng)的需求，主要不銹鋼加熱器有304和316l不同材質(zhì)，供客戶選擇。目前使用比較多的有直型加熱管、u型加熱管、w型加熱管、螺旋式加熱器、法蘭式加熱管、異型加熱器、易燃易爆加熱管、重油加熱器等系列產(chǎn)品。為了降低成本，耐用環(huán)保，我們采用的是直型加熱管。
（3）噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。
自動(dòng)灑水器：1. 材料為工程塑料和不銹鋼，強(qiáng)度高，耐化學(xué)物質(zhì)（化肥、農(nóng)藥等）腐蝕。2. 整體壓鑄成型，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高。3. 整個(gè)內(nèi)芯可從噴頭頂部旋出（外殼與管道間的連接不動(dòng)），清洗修方便。4. 1806和1812型有兩個(gè)接口（底部和側(cè)壁）供用戶選擇。我們選擇1812型。5. 接口尺寸：1/2¨陰螺紋；射程：90m-120m。把灑水器內(nèi)注滿水，如若是大型功耗的灑水器，每100平方米只需放置一個(gè)即可，若是中小型工號(hào)的灑水器，每100平方米放置2-3個(gè)即可。本設(shè)計(jì)采用的是大型功耗灑水器，全面噴灑形,噴灑面積90-120平方米,流量Q=130-150L/H。美中不足的是需要人力檢測(cè)容器內(nèi)剩余水的多少，需要人在一天內(nèi)觀察一次。
（4）排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。
烘干節(jié)能排潮系統(tǒng)：包括烘干排潮室，沿所述烘干排潮室縱向間隔垂直設(shè)置的隔板將其自后至前分為多個(gè)加熱單元[3]；所述每個(gè)隔板均自烘干排潮室頂壁向下延伸至中部；在位于隔板下方的烘干排潮室內(nèi)沿縱向設(shè)置有多條輸送鏈條；在所述每個(gè)加熱單元地板下方分別開(kāi)設(shè)有氣體通道，所述氣體通道的進(jìn)、出氣口分別位于本加熱單元的地板表面；相鄰兩單元的進(jìn)、出氣口通過(guò)管道、抽風(fēng)機(jī)相連通，位于最右端加熱單元的出氣口延伸出烘干排潮室之外。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于從后向前分若干區(qū)，每個(gè)區(qū)從地下管道抽后區(qū)風(fēng)送往前區(qū)，上吹下吸，依次進(jìn)行，熱能反復(fù)利用，大大降低了熱能消耗，同時(shí)排向大氣的熱量大為減少，起到了很好的節(jié)能、環(huán)保效果。
本系統(tǒng)控制設(shè)備采用的加濕設(shè)備、除濕設(shè)備、加溫設(shè)備、降溫設(shè)備作為控制器，加濕設(shè)備、除濕設(shè)備、加溫設(shè)備、降溫設(shè)備分別控制濕度與溫度,使得糧庫(kù)的溫濕度得到合理控制。
（1）當(dāng)溫度高于預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，蜂鳴響起，并根據(jù)報(bào)警信號(hào)和當(dāng)前溫度顯示，小型風(fēng)扇、排潮器自行啟動(dòng)，當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，溫度恢復(fù)正常，蜂鳴停止，小型風(fēng)扇、排潮器自動(dòng)關(guān)閉，工作指示燈亮，設(shè)備正常運(yùn)行；
（2）當(dāng)溫度低于預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，蜂鳴響起，根據(jù)報(bào)警信號(hào)和當(dāng)前溫度顯示，電加熱設(shè)備自行啟動(dòng)，當(dāng)溫度歸于正常值時(shí)，蜂鳴停止，電加熱設(shè)備關(guān)閉，工作指示燈亮，設(shè)備正常運(yùn)行；
（3）當(dāng)濕度高于預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，蜂鳴響起并根據(jù)報(bào)警信號(hào)和當(dāng)前濕度值系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)烘干節(jié)能排潮系統(tǒng)，達(dá)到去濕效果，當(dāng)濕度降低到正常范圍內(nèi)時(shí)，蜂鳴停止，烘干節(jié)能排潮系統(tǒng)關(guān)閉，工作指示燈亮，設(shè)備正常運(yùn)行；
（4）當(dāng)濕度低于預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，蜂鳴響起并根據(jù)報(bào)警信號(hào)和當(dāng)前濕度值系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)灑水器，達(dá)到加濕效果后，滿足糧庫(kù)工作的濕度范圍內(nèi)，工作指示燈亮，設(shè)備正常運(yùn)行。
（5）如若溫濕度同時(shí)不在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，兩個(gè)功能性設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)。
3.6 本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹了硬件設(shè)計(jì)的總思路及其各部分電路的主要設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)的給出了各個(gè)模塊（蜂鳴器，晶振電路，顯示電路，按鍵電路，傳感器電路，復(fù)位電路，電源指示燈電路）的電路設(shè)計(jì)。初步連接構(gòu)造硬件，并且設(shè)計(jì)了控制部分，較細(xì)致的介紹了硬件運(yùn)行。
第4章 軟件設(shè)計(jì)
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