江珊珊

摘要：文章首先對(duì)研究背景進(jìn)行了概述，在此基礎(chǔ)上介紹了溫濕度傳感器報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，分析了溫度采集的控制系統(tǒng)，最后提出了設(shè)計(jì)思路和軟件環(huán)境，進(jìn)行了仿真與調(diào)試，并對(duì)未來(lái)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；DSl8820；顯示電路

在實(shí)際環(huán)境下溫度是用來(lái)表達(dá)物體的冷水平或者熱量水平的物理度量單位，從細(xì)微的方面來(lái)說(shuō)是指物體的分子熱量活動(dòng)的猛烈程度；濕度則指空氣干燥程度的度量單位，即溫度恒定的時(shí)候，一個(gè)單位內(nèi)的空氣中氣水占比多少。在人類(lèi)生活中，所有的運(yùn)動(dòng)都與溫濕度息息相關(guān)，無(wú)論是日常生活還是工業(yè)生產(chǎn)都是最基本的參數(shù)。例如在機(jī)械制造、塑料化工、電子器件加工等，各行各業(yè)的生產(chǎn)都需要關(guān)注溫濕度，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。溫度與濕度是衡量情況的一個(gè)首要目標(biāo)，它們之間有著密不可分的關(guān)系。20世紀(jì)末到2l世紀(jì)初，在短短的20年間人們的物質(zhì)水平得到了極大的提高，隨之而來(lái)的則是各種污染，人們渴望改變當(dāng)前惡劣的居住環(huán)境，因?yàn)椴贿m宜的溫濕度會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害。假如室內(nèi)溫濕度過(guò)高，人就比較難散發(fā)出熱量。同樣，太低會(huì)讓空氣不夠濕潤(rùn)，使人的吸吐空氣變得不舒服。最近幾年智能化得到了飛速的發(fā)展，不僅僅服務(wù)于軍事，也很好地服務(wù)了.人們的生活，改變著人們的生活方式?？諝獾臏貪穸炔粌H影響人體而且影響貨物的放置。例如：伴隨現(xiàn)代人逐漸步入小康社會(huì)，人們?cè)絹?lái)越喜愛(ài)反時(shí)節(jié)的一些食物，推動(dòng)了冷庫(kù)的快速發(fā)展，冷庫(kù)內(nèi)物品的存放只有在適宜的溫濕度下質(zhì)量才能夠得到最良好的保障。智能化成為倉(cāng)庫(kù)檢測(cè)溫濕度的實(shí)時(shí)變化的保障。

1溫濕度傳感器報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

伴隨著當(dāng)代集成電子、計(jì)算機(jī)、通信等科技的迅猛發(fā)展，傳感器變得更加數(shù)字化、集成化，節(jié)省了很多資金，精度、準(zhǔn)確性迅速提升，并且能夠?qū)崟r(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及處理，能夠最快速地解決問(wèn)題，減少損失等。同時(shí)，由于科技的快速發(fā)展，人們對(duì)事物的探索、驗(yàn)證能力得到了飛速的提升，許多研究項(xiàng)目進(jìn)入人們的視野。其中，溫濕度傳感器的研發(fā)不僅僅受到國(guó)內(nèi)研發(fā)人員的關(guān)注，也受到國(guó)內(nèi)外的高度重視，很多政府和公司投入了大量的人力、物力和財(cái)力。比如美國(guó)的“國(guó)家納米科技”，還有AD，Sensiron等有名的芯片制造商。其中的典型產(chǎn)品包括SHT7X/SHT1X，MAX6625/6626溫濕度傳感器。這些傳感器全都能用數(shù)字化方式直接計(jì)算測(cè)量，誤差小，抗擾力強(qiáng)，計(jì)算的數(shù)值能夠遠(yuǎn)程傳送。近幾年，溫濕度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)研發(fā)得到了迅速發(fā)展。市面上的測(cè)控技術(shù)、PLC技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、傳感器技術(shù)以及數(shù)字信息技術(shù)都為溫濕度測(cè)試報(bào)警體系的研制提供了卓越的條件。在智能化、集成化的前提下溫度傳感器和濕度傳感器正向多參數(shù)檢測(cè)方向發(fā)展，使溫濕度的設(shè)定、顯示更加直觀，提高了準(zhǔn)確度。由于智能化的科技水平越來(lái)越高，也使溫濕度監(jiān)測(cè)的集成化功能不斷提高。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)收集體系已經(jīng)慢慢地被當(dāng)代溫濕度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)代替了。這個(gè)體系在紡織工業(yè)、冶金業(yè)、化工也等一系列領(lǐng)域內(nèi)擁有廣泛的使用。

2研究?jī)?nèi)容

本課題主要研究溫度采集的控制系統(tǒng)，溫度采集控制在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)非常重要。溫度實(shí)時(shí)測(cè)量及其控制溫度實(shí)時(shí)測(cè)量的系統(tǒng)在這一次設(shè)計(jì)中的單片機(jī)STC89C52中實(shí)現(xiàn)。所采集溫度的高低在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)顯示，是單片機(jī)STC89C52根據(jù)溫度傳感器DSl8820所測(cè)量的溫度的高低。溫度被監(jiān)控，數(shù)字?jǐn)?shù)碼管會(huì)將所有溫度數(shù)據(jù)都顯示出來(lái)。系統(tǒng)可以根據(jù)時(shí)鐘存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)。

3設(shè)計(jì)思路

一個(gè)好的設(shè)計(jì)思路，能夠讓設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)便，本文的設(shè)計(jì)思路如下：

以單片機(jī)ATB9C5l為中心研發(fā)一個(gè)溫濕度報(bào)警系統(tǒng)，而調(diào)控當(dāng)前物體溫度和濕度的顯示功能就是將單片機(jī)的P1口的少許端口進(jìn)行一系列的研發(fā)控制才能實(shí)現(xiàn)，這樣溫濕度的顯示報(bào)警便可以以這樣的形式實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，如何賦值以掌控1602的顯示，便需要設(shè)置一個(gè)溫度和濕度的限度的系統(tǒng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)這個(gè)限度之后讓LED燈閃亮便可達(dá)到這個(gè)效果，讓ED1602液晶顯示屏接入單片機(jī)一個(gè)串口上便可賦予數(shù)值顯示。所以，單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示、溫濕度數(shù)據(jù)采集、報(bào)警這4個(gè)部分便是全部設(shè)計(jì)的基本。

方案選擇：用軟件和硬件互相貫串的方法，將AT89C51單片機(jī)的I/O口運(yùn)用進(jìn)來(lái)，研發(fā)一個(gè)單片機(jī)編寫(xiě)程序，是單片機(jī)的設(shè)計(jì)電路。

設(shè)計(jì)流程：用PROTEUS進(jìn)行電路的仿真，接著用源代碼，源代碼由KELI軟件編寫(xiě)程序而來(lái)，再將兩者連接好，進(jìn)行在線仿真，溫濕度顯示報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便是照上述步驟完成。

Proteus軟件：Proteus軟件在中國(guó)早就得到了推廣。當(dāng)前，這個(gè)軟件得到很多熱愛(ài)單片機(jī)或者做單片機(jī)相關(guān)工作的人員極大的歡迎。這款軟件稱(chēng)為EDA實(shí)用工具軟件，是一個(gè)名為L(zhǎng)abcenterElectronics的英國(guó)公司設(shè)計(jì)研發(fā)的，仿真單片機(jī)和外圍器件都能夠完成，并有著眾多EDA實(shí)用工具軟件的仿真能力。當(dāng)前最為頂級(jí)的一款用于仿真單片機(jī)和外圍器件便是這一個(gè)軟件工具了。

Keil C51軟件：有一款名為“5l系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”，和匯編語(yǔ)言相比，在性能、構(gòu)造、讀寫(xiě)能力、可維護(hù)性上都有很大優(yōu)勢(shì)，所以很容易學(xué)會(huì)，這款開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是由Keil Software公司設(shè)計(jì)研發(fā)的。

AT89C5l單片機(jī)最小系統(tǒng)：是一種十分高效率的微控制器。關(guān)于這個(gè)控制器，本文選用由ATMEL公司研制出來(lái)的單片機(jī)，即AT89C51，其功能是能夠提高許多嵌入式控制系統(tǒng)的靈活性，并降低成本效益。這個(gè)單片機(jī)用的是工業(yè)尺度的一種儲(chǔ)存技術(shù)制造出來(lái)的。作為單一的芯片，包括閃存和一個(gè)擁有多功能的8位CPU。同時(shí)，AT89C51可以用來(lái)編程，同時(shí)具有可擦除重復(fù)1000次的超強(qiáng)功能。

LED1602顯示系統(tǒng)：液晶顯示器的功能非常多，在這個(gè)系統(tǒng)中的功能是能夠完美地顯示數(shù)字系統(tǒng)的畫(huà)面或者顯示字符的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，而液晶LCD顯示器、CRT顯示器等是常用的顯示器。這幾個(gè)顯示器中，LCD顯示器是大家用得最多的一個(gè)。液晶顯示屏在平日的生活中見(jiàn)得很頻繁。單片機(jī)中，有發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器的輸出方式，都很簡(jiǎn)單易懂。使用品液顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)包括幾個(gè)益處：顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小，重量輕，功耗低。因?yàn)橐壕ス虘B(tài)物質(zhì)的剛性，卻獲得了液體的易流動(dòng)性的特性，只要控制液晶的電壓然后通電就可以讓圖形顯現(xiàn)出來(lái)。液晶顯示器十分輕薄，能夠用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)，能全彩顯現(xiàn)，很多工具都用了液晶。液晶屏有段式、字符式、點(diǎn)陣式等。還有黑白顯示、多灰度有彩色顯示等。另一種區(qū)分方法就是根據(jù)驅(qū)動(dòng)分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）。

SHT1傳感器：這款產(chǎn)品可以將溫度和濕度的物理量完美、準(zhǔn)確地測(cè)量出來(lái)，反應(yīng)非?？?，抗擾本領(lǐng)很強(qiáng)大，消耗的能源也非常低，而且很實(shí)惠。它的界面是全新的Windows系統(tǒng)，所以上手非?？?。同時(shí)，它提供的庫(kù)函數(shù)十分多，集成開(kāi)發(fā)調(diào)試的功能更是十分強(qiáng)大。而且，最為重要的一點(diǎn)是，該軟件生成目的代碼的速度非?？?，緊湊，簡(jiǎn)單，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼都是如此。

4實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?/p>

完成實(shí)驗(yàn)的具體要求：（1）用SHT10傳感器。（2）溫濕度的顯示數(shù)據(jù)精確至0.1。（3）當(dāng)這些數(shù)據(jù)沒(méi)有滿足溫度和濕度所要求的幾個(gè)目標(biāo)時(shí)，需要二極管顯示紅燈，即報(bào)警，提醒使用者錯(cuò)誤。第一步：讀入數(shù)據(jù)，即將數(shù)據(jù)顯示至1602上，首先需要用單片機(jī)接收到STH10的數(shù)據(jù)，然后便可顯示。第二步：調(diào)節(jié)軟件上的數(shù)據(jù)。

5系統(tǒng)仿真結(jié)果和展望

可以明顯看出，傳感器到達(dá)一定范圍時(shí)會(huì)亮燈，濕度不同時(shí)指示燈是不同的。但是指示燈也不是萬(wàn)能的，機(jī)器也會(huì)有故障的時(shí)候，所以實(shí)際參數(shù)應(yīng)該依情況而定，如果是綠燈就表示正常情況，但是如果超過(guò)一定范圍指示燈就會(huì)報(bào)警，防止出現(xiàn)意外，可以一目了然地將系統(tǒng)仿真以及顯示結(jié)果表達(dá)出來(lái)。至于顯示結(jié)果通過(guò)上述設(shè)計(jì)可以由液晶顯示屏完美地顯示出來(lái)。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到原器件的局限性，在硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量使器件的連接更加合理、清晰、美觀。同時(shí)，也增加了對(duì)仿真軟件的使用，例如Protues等。在軟硬件的融合之間，熟悉了主要芯片AT89C51的許多特性，設(shè)計(jì)完成了所需要的要求，可以完美地測(cè)試出物體或室內(nèi)外的溫濕度的物理量。