基于單片機(jī)的濕度測(cè)控系統(tǒng)(共23頁(yè))

1、 單片機(jī)原理(yunl)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo)濕度(shd)檢測(cè)系統(tǒng)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成日期2014年 6 月 30 日信息工程學(xué)院目錄 TOC * MERGEFORMAT 摘要(zhiyo) 摘要(zhiyo)本次課程設(shè)計(jì)就是(jish)利用單片機(jī)來(lái)完成一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空氣濕度(shd)檢測(cè)。本文主要是基于單片機(jī)AT89C52實(shí)現(xiàn)的濕度檢測(cè)的設(shè)計(jì)，軟件部分用Keil軟件采用單片機(jī)C編程實(shí)現(xiàn)發(fā)送部分和接收部分的功能，用Proteus軟件進(jìn)行仿真，顯示結(jié)果。關(guān)鍵詞 單片機(jī)；串行口；通信；接口；RS232濕度(shd)檢測(cè)系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)(shj)目的本課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)

2、(xux)完“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程后進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，更好地掌握操作系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)方法，加深對(duì)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和重要算法的理解，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容概述濕度，被定義為表示大氣干燥程度的物理量。即在一定的溫度下在一定的體積的空氣里含有的水汽越少，則空氣越干燥;水汽越多，則空氣越潮濕。濕度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展已有200多年的歷史，人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了人的頭發(fā)隨大氣濕度變化而伸長(zhǎng)或縮短的現(xiàn)象，因而制成了毛發(fā)濕度計(jì)。但是人們對(duì)于濕度傳感器中的濕敏元件的認(rèn)識(shí)，是從1938年美國(guó)F.W.Dunnore研制成功浸涂式氯化鋰濕敏元件才開始的。無(wú)論是在科研、實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)、糧食儲(chǔ)備、軍火儲(chǔ)備

3、還是植物生長(zhǎng)、大學(xué)校園里面的實(shí)驗(yàn)室元器件的保養(yǎng)，濕度的測(cè)量、傳輸和控制都跟其有著密不分的關(guān)系。環(huán)境的濕度有人們的視野里出現(xiàn)，并其重要性逐漸提高，使?jié)穸鹊臏y(cè)控具有與環(huán)境溫度的測(cè)控有著相同的重要意義。為了確保實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)過(guò)程中得到很好的質(zhì)量保證，為了確保實(shí)驗(yàn)室的元器件能夠很好延續(xù)使用生命周期，濕度測(cè)量的提出已經(jīng)引起了工作者的注意。在現(xiàn)代社會(huì)信息科技的不斷迅速發(fā)展中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸和濕敏元件的高速更新，使得濕度的測(cè)量正朝著自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控中，濕度測(cè)量的出現(xiàn)使得元器件的保養(yǎng)達(dá)到更好、使用周期更長(zhǎng)、性能保持更好。所以實(shí)驗(yàn)室濕度測(cè)控有著廣闊和應(yīng)用發(fā)展空間?，F(xiàn)在技術(shù)中，對(duì)濕度的測(cè)量有方法

4、多種多樣，也較為容易實(shí)現(xiàn)。但精度和反應(yīng)度卻是各種方法中的瓶頸，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是從精度上和高反應(yīng)度上進(jìn)行測(cè)控、選器件、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，盡可能使做出來(lái)的系統(tǒng)可以更好更精確更實(shí)時(shí)地檢測(cè)到室內(nèi)濕度的變化，并及時(shí)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終顯示在個(gè)人電腦終端，使得工作者能夠在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)環(huán)境不斷發(fā)生變化的濕度有著實(shí)時(shí)的了解，并可以針對(duì)不同的狀況做出不同的反應(yīng)。設(shè)計(jì)方案本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有三個(gè)原則：1、操作維護(hù)方便，為了利于系統(tǒng)的推廣，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分采用操作內(nèi)置或簡(jiǎn)化的方法，以盡量減少對(duì)操作人員專用知識(shí)的要求，也便于進(jìn)行維修。2、可靠性，本系統(tǒng)所有的環(huán)節(jié)中，都應(yīng)該有著可靠性的思想，從選用可靠性高的元器件；供電電

5、源采用抗干擾措施(cush)；進(jìn)行多向?yàn)V波等作為出發(fā)點(diǎn)。3、性價(jià)比，本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，它本身有著多個(gè)優(yōu)勢(shì)，要使得系統(tǒng)能夠廣泛地應(yīng)用，在充分考慮可靠性的同時(shí)，盡可能降低成本，提高系統(tǒng)的性價(jià)比。本文將從以下幾個(gè)方面展開工作：一是確定測(cè)濕電路(dinl)的設(shè)計(jì)方案；二是進(jìn)行單片機(jī)核心電路的設(shè)計(jì)；三是對(duì)單片機(jī)及通信接口進(jìn)行簡(jiǎn)單的概述；四是對(duì)所有的工作進(jìn)行總結(jié)。本次課題(kt)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的示意圖如圖1-1。濕敏元件HS1101振蕩電路NE555模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809核心處理器MCU-51個(gè)人PC電腦終端系統(tǒng)示意圖濕度(shd)測(cè)量電路設(shè)計(jì)傳感器的認(rèn)識(shí)(rn shi)傳感器是能夠感受規(guī)定的

6、被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成(z chn)。其中，敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心軌蛑苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵鲛D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。有些國(guó)家和有些科學(xué)領(lǐng)域，將傳感器稱為變換器、檢測(cè)器或探測(cè)器等。應(yīng)該說(shuō)明，并不是所有的傳感器都能明顯分清敏感元件與轉(zhuǎn)換元件兩個(gè)部分，而是二者全為一體。例如半導(dǎo)體氣體、濕度傳感器等，它們一般都是將感受的被測(cè)量直接轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)3。傳感器的靜態(tài)特性所謂傳感器的靜態(tài)特性，是指在穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下，傳感器輸出輸入之間的關(guān)系特性。衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)有線性度、靈敏度、遲滯和

7、重復(fù)性。線性度傳感器的線性度用傳感器的輸出與輸入之間的線性程度表示。如果不考慮遲滯和蠕變效應(yīng)，一般可用下面的多項(xiàng)式表示。 式中：y輸出量； x輸入物理量； 零位輸出； 傳感器線性靈敏度； 待定常數(shù)。在使用非線性特性的傳感器時(shí)，如果非線性項(xiàng)的方次不高，在輸入量變化范圍不大條件下，可以用切線或割線等直線來(lái)近似地代表實(shí)際曲線的一段。靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下輸出變化對(duì)輸入變化的比值，一般用來(lái)表示，即式中：輸出量的變化； 輸入量的變化。對(duì)于線性傳感器，它的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率。非線性傳感器的靈敏度為一變量。一般希望傳感器的靈敏度高，在滿量程范圍內(nèi)是恒定的，即傳感器的輸出輸入特性為直線。遲滯

8、在相同工作條件下做全量程范圍校準(zhǔn)時(shí)，下行程（輸入量由小到大）和反行程（輸入量由大到小）所得輸出輸入特性曲線往往不重合(chngh)。也就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)同一大小的輸入信號(hào)，傳感器正反行程的輸出信號(hào)大小不相等，此即遲滯現(xiàn)象。遲滯(chzh)（或稱回程誤差）正是用來(lái)描述(mio sh)傳感器在正反行程期間特性曲線不重合程度的。遲滯的大小常用正反行程最大輸出差值對(duì)滿量程輸出的百分比來(lái)表示的4。重復(fù)性重復(fù)性是指在相同工作條件下，輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)，所得傳感器特性曲線不一致性的程度。多次重復(fù)測(cè)試的曲線重復(fù)性好，誤差也小。重復(fù)特性的好壞是與許多因素有關(guān)的，與產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象具有的原因。其它的特性還有

9、分辨力，傳感器能檢測(cè)到的最小輸入增量稱分辨力，在輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閾值；零漂，傳感器在零輸入狀態(tài)下，輸出值的變化零漂，零漂可用相對(duì)誤差表示，也可用絕對(duì)誤差表示。傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器動(dòng)態(tài)特性是指輸入量隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化時(shí)，其輸出與輸入的關(guān)系。很多傳感器要在動(dòng)態(tài)條件下檢測(cè)，被測(cè)量可能以各種形式隨時(shí)間變化。只要輸入量是時(shí)間的函數(shù)，則其輸出量也將是時(shí)間的函數(shù)，其間的關(guān)系要用動(dòng)態(tài)特性來(lái)說(shuō)明。為研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性，可建立其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)中的邏輯推理和運(yùn)算方法，分拆傳感器在動(dòng)態(tài)變化的輸入量作用下，輸出量如何隨時(shí)間改變。實(shí)際中，輸入信號(hào)隨時(shí)間的變化形式多種多樣，無(wú)法統(tǒng)一研究，所以通常只分析傳感器在

10、標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)作用下的輸出。研究動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來(lái)分析。由于輸入信號(hào)的時(shí)候函數(shù)形式是多種多樣的，在時(shí)域內(nèi)研究傳感器的響應(yīng)特性時(shí)，只能研究幾種特定的輸入時(shí)間函數(shù)如階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)和斜坡函數(shù)等的響應(yīng)特性。對(duì)于任意輸入所引起的響應(yīng)，可以利用兩個(gè)函數(shù)的卷積關(guān)系，即系統(tǒng)的響應(yīng)等于沖激響應(yīng)函數(shù)同激勵(lì)的卷積，即濕度傳感器的選擇 濕度及其表示方法在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周圍的大氣里總是含有或多或少的水汽。大氣中含有水汽的多少，表示大氣中的干、濕程度，用濕度來(lái)表示，也就是說(shuō)，濕度表示大氣干濕程度的物理量。大氣濕度有兩種表示方法：絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度。絕對(duì)濕度

11、絕對(duì)濕度表示單位體積(tj)空氣里所含水汽的質(zhì)量，其表示(biosh)為式中： 被測(cè)空氣(kngq)的絕對(duì)（/，/）； 被測(cè)空氣中水汽的質(zhì)量（，）； V被測(cè)空氣的體積（）。相對(duì)濕度：相對(duì)濕度是氣體的絕對(duì)濕度（）與同一溫度下，水蒸汽已達(dá)到飽和的氣體的絕對(duì)濕度（）之比，常用%RH來(lái)表示。即式中：待測(cè)氣體的水汽分壓； 同一溫度下水蒸汽的飽和水汽壓3。 濕度傳感器HS1101濕度傳感器HS1101是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。可以應(yīng)用于辦公室自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。它有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕可以

12、自動(dòng)化焊接，包括波峰或水浸高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)可用于線性電壓或頻率輸出回路快速反應(yīng)時(shí)間HS1101的簡(jiǎn)單物照?qǐng)D如圖2-15。HS1101實(shí)物照相對(duì)濕度在0%100%RH范圍內(nèi)；電容量由162pF變到200pF,其誤差不大于2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于5s；溫度系統(tǒng)為0.04pF/?？梢?jiàn)其精度是較高的。其濕度電容響應(yīng)曲線如圖2-2：20 40 60 80 100 相對(duì)濕度% 200 190 180 170 電容F：HS1101濕度(shd)電容響應(yīng)曲線HS1101的一些常用(chn yn)參數(shù)如：HS1101常用(chn yn)參數(shù)參數(shù)符號(hào)參數(shù)值單位工作溫度Ta-40100儲(chǔ)存溫

13、度Tstg-40125供電電壓Vs10Vac濕度范圍RH0100%RH焊接時(shí)間=260t10S濕度測(cè)量電路HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測(cè)空氣濕度的增大而增大。涉及如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)時(shí)，常用兩種方法:一是將HS1101置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào);另一種是將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集。NE555時(shí)基電路NE555是一個(gè)能產(chǎn)生精確定時(shí)脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA.。

14、在多諧振蕩器工作方式時(shí)，其輸出的脈沖占空比由兩個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時(shí)，其延時(shí)時(shí)間由一個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定，它可以延時(shí)數(shù)微秒到數(shù)小時(shí)。其工作電壓范圍為：4.5V16V。NE555的框圖如圖所示5。：NE555框圖(kungt)基于555振蕩電路的濕度(shd)測(cè)量電路設(shè)計(jì)圖：測(cè)濕電路圖把HS1101和NE555同時(shí)接入電路中的電路設(shè)計(jì)原理圖如圖所示。NE555電路功能(gngnng)的簡(jiǎn)單概括為:當(dāng)6端和2端同時(shí)(tngsh)輸入為“1”時(shí),3端輸出(shch)為“0”；當(dāng)6端和2端同時(shí)輸入為“0”時(shí),3端輸出為“1”。在此電路中,555定時(shí)器正是根據(jù)這一功能用

15、作多穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出頻率信號(hào)的。當(dāng)電源接通時(shí),由于6和2端的輸入為“0”,則定時(shí)器3腳輸出為“1”；又由于C1 兩端電壓為0,故 通過(guò)R2 和R3 對(duì)C1充電,當(dāng)C1 兩端電壓達(dá)到2/3 時(shí),定時(shí)電路翻轉(zhuǎn),輸出變?yōu)椤?”。此時(shí)555定時(shí)器內(nèi)部的放電BJT的基極電壓為“1”,放電BJT導(dǎo)通,從而使電容C1 通過(guò)R3 和內(nèi)部放電BJT 進(jìn)行放電,當(dāng)C1 兩端電壓降低到/3 時(shí),定時(shí)器又翻轉(zhuǎn),使輸出變?yōu)椤?”,內(nèi)部放電BJT 截止,VCC 又開始通過(guò)R2 和R3 對(duì)C1 充電,如此周而復(fù)始,形成振蕩。其工作循環(huán)中的充電時(shí)間為=0.7(R2+R3)C1；放電時(shí)間為 = 0.7R3*C1； 輸出脈沖占空比

16、為q (R2+R3)/(R2+2R3),為了使輸出脈沖占空比接近50,R2應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R3。當(dāng)外界濕度變化時(shí),HS1101 兩端電容值發(fā)生改變,從而改變定時(shí)電路的輸出頻率。因此只要測(cè)出555的輸出頻率,并根據(jù)濕度與輸出頻率的關(guān)系,即可求得環(huán)境的濕度6。核心電路的設(shè)計(jì)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)應(yīng)用中，特別是在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常常需要把外界連續(xù)變化的物理量（如濕度、濕度、壓力、流量），變成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行加工處理。反之，也需要將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)為連續(xù)變化的模擬量，用心控制調(diào)節(jié)一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。這種由模擬量變?yōu)閿?shù)字量，或由數(shù)字量轉(zhuǎn)為模擬量的轉(zhuǎn)換，通常叫做模/數(shù)，或數(shù)/

17、模轉(zhuǎn)換。用以實(shí)現(xiàn)這類轉(zhuǎn)換的器件，叫做模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器或數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器7。 ADC0809應(yīng)用簡(jiǎn)介ADC0809具有8路模擬量輸入，可在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出8位二進(jìn)制數(shù)字量。其主要性能有：逐次比較型；CMOS工藝制造；單電源供電；無(wú)需外部進(jìn)行零點(diǎn)和滿量度調(diào)整；可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；易與各種微控制器接口；具有鎖存控制的8路模擬開關(guān)；分辨率為8位；功耗為15mW；轉(zhuǎn)換時(shí)間（）為128；轉(zhuǎn)換精度為8。ADC0809的引腳圖如圖所示。：ADC0809引腳圖測(cè)濕電路(dinl)與單片機(jī)連接NE555的輸出端跟ADC0809的IN0通道相接，則ADC0809芯片

18、的地址選通為ADDR0,ADDR1,ADDR2都接地(jid)。ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘由單片機(jī)的ALE提供。ADC0809的典型轉(zhuǎn)換頻率為640kHz，ALE信號(hào)頻率與晶振頻率有關(guān)，如果晶振頻率取12MHz，則ALE的頻率為2MHz，所以ADC0809的時(shí)鐘端CLK與單片機(jī)的ALE端相接時(shí)，要考慮分頻。8051通過(guò)地址線P2.0和讀寫控制線、來(lái)控制模擬輸入(shr)通常地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。測(cè)濕電路與單片機(jī)的連接圖如圖3-2所示。測(cè)濕電路(dinl)與單片機(jī)連接圖 濕度(shd)誤差補(bǔ)償插值法子程序從NE555時(shí)基電路中輸出的是一個(gè)模擬信號(hào)，ADC0809的作用就是(jish)要把這個(gè)單

19、片機(jī)不能識(shí)別的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)可以讀取的數(shù)字信號(hào)。這時(shí)所用到的計(jì)算機(jī)思想就是插值法9。即當(dāng)ADC0809的輸入與輸出特性為非線性時(shí)，可以用一個(gè)單調(diào)非線性函數(shù)來(lái)表示。將x的值分成幾個(gè)小段區(qū)間，每個(gè)區(qū)間的端點(diǎn)都對(duì)就一個(gè)輸出，把這些、編成表格存儲(chǔ)起來(lái)。實(shí)際的測(cè)量值一定會(huì)落在某個(gè)區(qū)間內(nèi)，即。插值法的思想就是用一段簡(jiǎn)單的曲線近似代替這段區(qū)間的實(shí)際曲線，然后用近似曲線公式計(jì)算出。是對(duì)ADC0809的操作流程圖。開始初始化ADC0809（1）發(fā)送ADC0809（1）地址啟動(dòng)ADC0809（1）發(fā)送讀A/D命令讀A/D發(fā)送ADC0809（2）地址啟動(dòng)ADC0809（2）發(fā)送讀A/D命令讀A/D：ADC080

20、9操作(cozu)流程圖 單片機(jī)電路(dinl)的設(shè)計(jì) AT89S51單片機(jī)本課題所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的核心采用的是AT89S51單片機(jī)，它是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含有4kBytesISP的可反復(fù)擦寫1000次的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)制造，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。它具有以下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)(dn sh)計(jì)數(shù)器，

21、2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)有時(shí)鐘振蕩器。HMOS制造工藝的MCS-51單片機(jī)都采用40引腳的雙列直插（DIP）方式，CHMOS制造工藝的80C31/80C51除采用DIP封裝方式外，還采用PLCC方形的封裝方式。圖3-4是AT89S51的PDIP封裝引腳圖10。 AT89S51的PDIP封裝其中(qzhng)，有主電源引腳，外接晶體(jngt)引腳XTAL1和XTAL2，控制引腳、ALE/、，輸入輸出接口(ji ku)P0P3。 時(shí)鐘晶振電路和復(fù)位電路AT89S51單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)是單片機(jī)內(nèi)部各種各樣的微小操作的時(shí)間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，

22、控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，這些信號(hào)用來(lái)控制相關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。復(fù)位對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，是程序還沒(méi)開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上對(duì)復(fù)位電路設(shè)計(jì)成上電復(fù)位加手動(dòng)復(fù)位。這樣使用起來(lái)比較(bjio)方便，就算是在程序“跑飛”（program fleet,跑飛是指系統(tǒng)(xtng)受到某種干擾后, HYPERLINK /v157130.htm?ch=ch.bk.innerlink 程序(chngx)計(jì)數(shù)器PC的值偏離了給定的唯一變化歷程,導(dǎo)致程序運(yùn)行偏離正常的運(yùn)行路徑.程序跑飛因素及后果往往是不可預(yù)計(jì)的.在很多情況下,程序跑飛后系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入 HYPERLIN

23、K /v355616.htm?ch=ch.bk.innerlink 死循環(huán)而導(dǎo)致死機(jī) )時(shí)，也可以手動(dòng)復(fù)位，不用再重起單片機(jī)電源。其Protel DXP電路圖如圖 11。AT89S51復(fù)位與晶振電路 總體(zngt)電路系統(tǒng) LED報(bào)警(bo jng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，在ST89S51單片機(jī)的P1.0口外接一個(gè)LED二極管作為對(duì)濕度測(cè)控的報(bào)警輸出。當(dāng)濕敏元件HS1101對(duì)室內(nèi)的濕度檢測(cè)時(shí)，達(dá)到某個(gè)值，就會(huì)在P1.0端口輸出高電平，使得(sh de)LED發(fā)亮，以及時(shí)通知工作人員進(jìn)行相關(guān)的操作。其電路原理圖如圖所示。系統(tǒng)報(bào)警電路 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的HS1101傳感器濕度測(cè)控系統(tǒng)，主要由幾個(gè)部

24、分組成：傳感器數(shù)據(jù)采集電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，LED報(bào)警電路，單片機(jī)主板電路等。其程序流程圖如圖所示。開始初始化讀濕度濕度轉(zhuǎn)換濕度比較圖系統(tǒng)(xtng)總流程圖從流程圖可以知道，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中包括了幾個(gè)子程序：讀濕度子程序，濕度轉(zhuǎn)換(zhunhun)子程序，計(jì)算濕度子程序，比較子程序。本系統(tǒng)(xtng)的部原理圖如圖4-8所示下面對(duì)本次設(shè)計(jì)的總電路進(jìn)行說(shuō)明。首先，AT89S51單片機(jī)具有許多特點(diǎn)，其功能強(qiáng)大、I/O接口多，但其內(nèi)部的數(shù)據(jù)暫存存儲(chǔ)器的空間其實(shí)是比較小的，當(dāng)用于多位的外圍外接芯片時(shí)，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部RAM使用不足的狀況。所以，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到目前只是計(jì)劃應(yīng)用于較小的機(jī)房中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)不

25、多，因此本文沒(méi)有對(duì)片內(nèi)RAM進(jìn)行擴(kuò)展或是改換單片機(jī)的型號(hào)。在實(shí)際編程中實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能應(yīng)該沒(méi)有太大的障礙。AT89S51具有4個(gè)I/O接口，它們分別是P0口、P1口、P2口和P3口。本文進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)只是用到了其中的部分接口，與本系統(tǒng)的其它部分進(jìn)行連接，分別實(shí)現(xiàn)了不同的功能。例如：P1.0口通過(guò)電阻用于LED的外接；P2.0和P0所有接口接ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器等等。8051的接口通過(guò)非門與ADC0809的EOC接口相接，通過(guò)兩個(gè)或非門跟ADC0809的START、ALE和OE相連，這樣就可以使得8051可以通過(guò)讀寫控制線來(lái)控制輸入通道地址的鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。NE555電路中的參數(shù)選擇為：R

26、11K、R2499K、R3576K、R4909K。其中R1與555的頻率輸出引腳相連，起輸出短路保護(hù)作用，防止輸出電流過(guò)大。R4是用作555定時(shí)器內(nèi)部溫度補(bǔ)償?shù)?，其?yīng)該具有1%的精度。由于這里采用的是Texas Instruments生產(chǎn)的NE555，所以根據(jù)微調(diào)R4和R3取值分別為909K和576K。：系統(tǒng)(xtng)總原理圖單片機(jī)與PC間的串行通訊(tngxn)RS-232-C接口(ji ku)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。其中串行通訊基于它本身的使用線路少、成本低等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。RS-2323-C接口是目前最為常用的一種串行通訊

27、接口。它是1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)采用25個(gè)引腳的連接器其電氣特性是：邏輯“1”，-5-15V；邏輯“0”，+5+15V。噪聲容限為2V。其物理特性有：傳輸線采用屏蔽雙絞線，傳輸電纜的長(zhǎng)度最大為50英尺。RS-232-C接口也有其不足的地方，主要有：接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片；傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps；接口的共地傳輸模式容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性比較弱；傳輸距離有限等。單片機(jī)和PC通信(tng xn)連接PC機(jī)作為上位機(jī)，它是對(duì)單片機(jī)進(jìn)

28、行(jnxng)各種各樣的管理和控制的。本系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計(jì)和編程過(guò)程中，對(duì)AT89S51和PC機(jī)的通信采用了單電源電平轉(zhuǎn)換器ICL232。對(duì)于AT89S51的發(fā)送和接收，其間的通訊協(xié)議如下10：通訊波特率為4800b/s，晶振為12MHz，其中T1為方式2,可以(ky)計(jì)算得到TH1為F3H和SMOD為1。系統(tǒng)采用串行口方式3,字符格式為1位起始位、8位數(shù)據(jù)位（低位在前）、1位停止位和TB8=0。發(fā)送或接收數(shù)據(jù)塊起始地址存放單元為41H和40H，其中41H為數(shù)據(jù)塊起始地址高字節(jié)存放單元，40H為數(shù)據(jù)塊起始地址低字節(jié)存放單元；數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度存放單元為32H和31H，其中32H為數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度高字節(jié)存放單元

29、，31H為數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度低字節(jié)存放單元。8051串行口以中斷方式進(jìn)行發(fā)送和接收，發(fā)送時(shí)先發(fā)數(shù)據(jù)塊起始地址低字節(jié)和高字節(jié)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度的低字節(jié)和高字節(jié)，最后發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度高字節(jié)和低字節(jié)由主程序在發(fā)送前先調(diào)入R2和R3中。其發(fā)送和接收子程序的流程圖如圖所示。標(biāo)記寄存器R2初始化定時(shí)器T1為方式2設(shè)定T1初值啟動(dòng)T1工作串行口為方式3開中斷等待串行口中斷標(biāo)記寄存器R2初始化定時(shí)器T1為方式2設(shè)定T1初值啟動(dòng)T1工作串行口為方式3，允許接收并開中斷等待串行口中斷 （a）發(fā)送(f sn)子程序流程圖 （b）接收子程序流程圖 RS232發(fā)送(f sn)與接收流程圖本系統(tǒng)(xtng)在Keil uVi

30、sion2中使用匯編程序來(lái)對(duì)發(fā)送和接收子程序?qū)懗龊?jiǎn)單的程序清單。發(fā)送子程序的清單：ORG 1000HMOV R0,#03HORL PCON,#80H ;設(shè)定SMOD1MOV TMOD,#20H ;設(shè)定T1為方式2MOV TH1,#0F3H ;設(shè)定T1值MOV TL1,#0F3HSETB TR1 ;啟動(dòng)T1工作MOV SCON,#0E0H ;串行口方式3,禁止接收MOV IE,#90H ;開串行口中斷MOV SBUF,#77 ;數(shù)據(jù)塊始址送發(fā)送緩沖器WAIT1: JB ES,WAIT1 ;等待串行口中斷RET接收子程序的清單：MOV R0,#03H MOV TMOD,#20H ;設(shè)定T1為方式2

31、MOV TH1,#0F3H ;設(shè)定(sh dn)T1初值MOV TL1,#0F3H SETB TR1MOV SCON,#0FOH ;啟動(dòng)(qdng)T1工作MOV IE,#90H ;開串行口中斷(zhngdun)WAIT2: JB ES,ATIT2 ;等待串行口中斷RET 結(jié) 論鑒于當(dāng)前的基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中，溫度測(cè)控有著廣泛的應(yīng)用來(lái)成熟的技術(shù)，本課題在提出時(shí)是基于另一個(gè)新穎的角度濕度測(cè)控。濕度測(cè)控雖然提出較早，但由于其應(yīng)用的廣度和技術(shù)的瓶頸，其發(fā)展速度有些滯后，除開在溫室種植和大型重要倉(cāng)庫(kù)中有著重要的地位外，在其它地方往往得不到重視。本文針對(duì)平常的實(shí)驗(yàn)室的室內(nèi)濕度的測(cè)控作為出發(fā)點(diǎn)，將多種信息處理技術(shù)和總線通信技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一套實(shí)時(shí)的、全面的、可靠的室內(nèi)濕度測(cè)控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)具有多個(gè)特出的方面。在本系統(tǒng)中，采用了模塊化、層次化設(shè)計(jì)。單片機(jī)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用RS232總線通信標(biāo)準(zhǔn)，用簡(jiǎn)單、高效的通信電路實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的讀取。能過(guò)計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠迅速對(duì)信息進(jìn)行采集、報(bào)警和處理。并能夠存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)供