1、黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計本科學生畢業(yè)設計基于單片機的木材干燥室控制系統(tǒng)設計院系名稱 ：機電工程學院專業(yè)班級 ：學生姓名 ：指導教師 ：職稱：講師黑 龍 江 工 程 學 院二一三年六月黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計The Graduation Design for Bachelors DegreeWood Drying Chamber Control SystemDesign Based on SCMCandidate：Specialty：Mechanical Design &Manufacturing and AutomationClass：Supervisor：Heilongjiang I

2、nstitute of Technology2013-06Harbin黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計目錄摘要 . 錯誤！未定義書簽。Abstract . 錯誤！未定義書簽。第 1 章 緒論 . 錯誤！未定義書簽。1.1 課題研究的目的和意義. 錯誤！未定義書簽。1.2國內外研究現(xiàn)狀 .11.2.1木材干燥室國內發(fā)展現(xiàn)狀. 11.2.2木材干燥室國外發(fā)展現(xiàn)狀.錯誤！未定義書簽。1.3木材干燥技術發(fā)展趨勢及分析. 錯誤！未定義書簽。1.3.1提高蒸汽干燥的能源利用率即熱效率 .錯誤！未定義書簽。1.3.2加強對節(jié)能型和環(huán)保型木材干燥技術的開發(fā)利用. 錯誤！未定義書簽。1.3.3計算機技術在木材干燥技

3、術中的應用 .錯誤！未定義書簽。1.3.4設備的智能化、集約化 .錯誤！未定義書簽。第 2 章 系統(tǒng)總體方案設計. 錯誤！未定義書簽。2.1 本系統(tǒng)設計的基本內容 .錯誤！未定義書簽。2.2功能要求 . 錯誤！未定義書簽。2.3系統(tǒng)設計原則 .錯誤！未定義書簽。2.3.1高可靠性 . 錯誤！未定義書簽。2.3.2操作維護方便 .52.3.3高性價比 . 錯誤！未定義書簽。2.4設計思路 .錯誤！未定義書簽。2.5主要器件選型 .錯誤！未定義書簽。2.5.1單片機主芯片選擇方案 .錯誤！未定義書簽。2.5.2 顯示器選擇方案2.5.3 傳感器選擇方案.892.6 總體方案設計102.7 本章小結

4、10第 3 章 系統(tǒng)硬件設計113.1 單片機主芯片電路11黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計3.1.1單片機應用領域 .113.1.2單片機類型 .123.1.3AT89C51 單片機介紹 .133.1.4時鐘電路 .163.1.5復位電路 .163.2溫濕度采樣電路 .173.2.1溫濕度傳感器介紹 .173.2.2 SHT11 工作原理 .193.3 LCD 液晶顯示電路 .203.4聲光報警電路與按鍵電路 .213.4.1聲光報警電路 .213.4.2蜂鳴器驅動電路 .213.4.3 按鍵電路 .223.5溫濕度控制執(zhí)行電路 .233.5.1執(zhí)行機構的組成 .233.5.2功率驅動電路 .2

5、33.5.3加熱 /加濕 /風干 /降溫開關電路設計 .243.6本章小結 .25第 4 章 軟件系統(tǒng)設計 .264.1主程序模塊 .264.2液晶程序模塊 .274.3溫濕度控制執(zhí)行模塊 .284.4本章小結 .30結論 .31參考文獻 .32致謝 .34黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計摘要本文介紹了利用 AT89C51 單片機設計一個木材干燥室的溫濕度控制系統(tǒng)。 其中主要研究了如何選擇溫濕度傳感器， 液晶顯示裝置，運用了 ATMEL89C51 單片機進行控制，完成了智能化的要求。其中單片機主芯片采用 ATMEL89C51 ，對干燥室內的溫濕度進行檢測及控制并實時顯示。其中溫濕度傳感器采用 SH

6、T11 數(shù)字式溫濕度傳感器，通過 ATMEL89C51 單片機的處理把溫濕度值顯示在 LCD1602 液晶上。并實時判斷溫濕度值是否滿足設定的溫濕度范圍，若超出設定范圍，通過 AT89C51 啟動溫濕度控制執(zhí)行機構，執(zhí)行加熱降溫加濕風干動作達到恒溫恒濕的目的。文中還著重介紹了硬件設計部分，在這里采用電路化結構， 主要電路有：單片機主芯片電路、 溫濕度采樣電路、 LCD 液晶顯示電路、聲光報警電路與按鍵設定電路、 溫濕度控制執(zhí)行電路。 在整個系統(tǒng)中采用了 SHT11 的單片全校準數(shù)字式技術，單片機采用 C 語言編程。關鍵詞：木材干燥室；溫濕度傳感器； ATMEL89C51 單片機； LCD160

7、2；單片全校準數(shù)字式技術I黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計ABSTRACTThis paper describes the use of AT89C51 microcontroller design a timber drying chamber temperature and humidity control system.The main study how to select the temperature and humidity sensors,liquid crystal display device using the ATMEL89C51 MCU control,intellige

8、nt completion requirements.The microcontroller main chip ATMEL89C51,the drying chamber temperature and humidity detection and control,and real-time display.Where temperature and humidity sensor SHT11 digital temperature and humidity sensors,microcontroller via ATMEL89C51 processing temperature and h

9、umidity values displayed on the LCD1602 LCD on.And real-time temperature and humidity values determine whether to meet the set temperature and humidity ranges in excess of the set range,temperatureand humidity control through AT89C51 start implementing agency,the Executive heated humidification cool

10、ing dry operation to achieve the purpose of constant temperature and humidity.The paper also highlights the software design,where the modular structure,the main modules are:LCD1602 display program,key setup process,temperatureand humidity signal handler,relay control procedures,ultra community alarm

11、 program.Throughout the system uses a single-chip fully calibrated SHT11 digital technology,microcontroller using C programming language.Keywords: Timber drying chamber; Temperature and Humidity sensor; ATMEL89C51 microcontroller; LCD1602; Monolithic fully calibrated digital technologyII黑龍江工程學院本科生畢業(yè)

12、設計第 1 章 緒論1.1 課題研究的目的和意義木材是一種國民經濟不可或缺的資源，但其利用率確實非常低， 而且由于使用不當，可能對長久的使用不利。 就如可能因為濕木材沒有及時干燥，而導致將來可能變形， 抗震性變差等不利因素。 而且木材干燥后， 使木材的優(yōu)異特征得到充分體現(xiàn)，對將來的再處理，如加工，使用，運輸和保存都有重大的意義，是木材加工過程不可或缺的必然工序，是保證木材質量的關鍵技術， 是高效利用木材的重要技術。在保證木材質量的前提下， 對木材進行合理的處理， 以提高其利用率。 概括起來主要有以下幾個方面：1防止木材變形和開裂 ;木材含水率在纖維飽和點以下范圍內變化時，木材就會發(fā)生干縮和濕脹

13、。 干縮或濕脹不均勻， 以及干燥不均勻， 就會引起木材變形或開裂。如將木材含水率干燥到與使用環(huán)境相適應的程度， 就能保持木材形狀的穩(wěn)定性，經久耐用，否則就會很快報廢。2提高木材的力學強度，改善木材的物理性能 ;含水率低于纖維飽和點時，木材的力學強度隨著含水率的降低而增高，反之降低。3預防木材腐朽變質 ;當木材含水率降低到 23-21P,或商于 100 150時，可以免除木腐菌和昆蟲的危害。因為菌、蟲的寄生需要溫度、濕度、空氣和養(yǎng)料四個條件，缺一不可。木材干燥時一般都將含水率降低到20以下，破壞了菌、蟲的寄生條件，增加了木材的抗腐蝕性能，確保了木材的固有特性。4減輕木材的重量 ;經過室干的木材，

14、重量一般約可減輕 30 一 40。如在林區(qū)將原木就近制材，并將鋸材干燥到運輸含水率 (20)，而后外運，將會節(jié)約大量的運輸力。 同時可以防止木材在運輸途中遭到菌蟲的危害，保證木材的質量和供應。綜上所述，木材干燥是合理利用木材、節(jié)約木材的重要技術措施， 是木材加工生產中一道不可缺少的重要工序，是木材 “精、深”加工過程中至關重要的關鍵環(huán)節(jié)。因此，木材干燥對社會的進步和經濟的繁榮都具有重要意義。1.2 木材干燥室國內外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 木材干燥室國內發(fā)展現(xiàn)狀我國木材干燥業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮?。據有關專家估計， 我國現(xiàn)有設備年干燥能1黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計力約 400 萬立方米材，只占 2000

15、年需干燥鋸材的 17%左右，而中等發(fā)達國家的干燥設備能力，可達所需干燥量的 30%，美國則高達 60%。這說明我國干燥設備的能力與發(fā)達國家、 中等發(fā)達國家相差甚遠， 同時也說明我國木材干燥工業(yè)的發(fā)展?jié)摿艽蟆?國產干燥設備尚有不足之處。 據不完全統(tǒng)計， 我國具有一定生產規(guī)模的，能生產各類干燥設備的生產廠家約 20 多個，產品質量能基本滿足生產要求，可替代進口產品， 而且某些性能指標已達國際同類產品的先進水平。 現(xiàn)階段，我國生產的木材干燥設備與國外的先進設備相比，主要差距在于： (1)檢測與控制系統(tǒng)的精度差、可靠性差； (2)加工粗糙、造型不夠精美； (3)蒸汽閥、疏水器等分部件質量差。 以上這

16、些問題， 如果上級領導、 行業(yè)協(xié)會和生產廠家給予充分的重視，是完全有能力解決的。干燥能耗偏高，對環(huán)境的污染不容忽視。我國現(xiàn)有的各種干燥設備中， 蒸汽干燥占 80%以上。而爐氣和直火式煙氣干燥則在小型企業(yè)中較多。 蒸汽干燥以鍋爐作供熱設備， 我國工業(yè)鍋爐及其管網的平均熱效率只有 60%，同時蒸汽干燥的進、排氣熱損失較大，約占蒸汽熱能的 40%，此外還有墻體大門等的散熱損失，故使蒸汽干燥的一次能源利用率一般低于30%。干燥能耗高，不僅使產品成本增加，而且使鍋爐與干燥室排出的煙塵與廢氣增多，從而增加了這些有害物質對大氣的污染。 以年干燥能力為 1 萬立方米材的蒸汽干燥車間為例，約需配 4 噸/h 的

17、鍋爐一臺，它每小時排出的有害物質為：煙塵量約 40kg、 CO2： 1900 立方米、 SO2：45 立方米，還有少量的 NO2，這些物質是造成大氣溫室效應、 酸雨和臭氧破壞的主要因素。 據有關資料報道， 在全球監(jiān)測網上，對 40 個顆粒污染最嚴重的城市排序中，沈陽、西安、北京、上海和廣州進入前 10 名。由于能源對環(huán)節(jié)的貢獻率可達 70%-80%，故木材干燥的節(jié)能問題必須予以重視。 陳舊簡陋的設備較多， 干燥的降等損失嚴重。 目前我國多數(shù)中小型（尤其小型）木材加工廠，干燥設備陳舊簡陋，操作人員素質低、多數(shù)未經專業(yè)培訓，導致由于干燥不當而引起的木材降等損失相當嚴重，一般大于20%，其中約 5%

18、的木材則完全失去使用價值。據不完全統(tǒng)計，全國這類設備的年干燥總量在 100 萬立方米左右，以降等 20%計，每立方米材的降等損失按 50 元計，則直接經濟損失在 1000 萬元以上。以 5%木材失去使用價值計， 則浪費的森林資源在 5 萬立方米以上。1.2.2 木材干燥室國外發(fā)展現(xiàn)狀國際干燥咨詢委員會主席、國際干燥界權威雜志“Drying Technology主”編，加拿大的 A.SMujumdar 教授曾撰文指出，在設計干燥裝置時，必須考慮較高的干燥質量和較低的能耗。 當今干燥的總目標是： 在對產品品質不利影響最小， 不損害環(huán)境和在設備投資與運行費用最低的條件下，實現(xiàn)被干物料最快的水分遷2黑

19、龍江工程學院本科生畢業(yè)設計移。同時他還進一步指出了當今創(chuàng)新干燥設備與目前常規(guī)干燥設備的主要區(qū)別在于：創(chuàng)新干燥設備已由單一的干燥參數(shù)（視為穩(wěn)定）的粗放型干燥，逐漸過渡到由多種干燥設備，在不同干燥參數(shù)（非穩(wěn)定態(tài)）下，多級組合而成的智能型、精確性干燥。這是干燥觀念上的重要突破。網絡化智能化控制，以美國Lignomat公司制造的木材干燥窯控制系統(tǒng)為代表，實現(xiàn)了人機交互、各種信息自動記錄，利用系統(tǒng)提供的各種分析功能， 可不斷調整干燥基準， 提高干燥質量，節(jié)約費用，降低木材損耗，減少人員數(shù)目等。它代表了 20 世紀末木材干燥控制系統(tǒng)的世界先進水平，具有高可靠性、直觀易學、功能強大、使用安全和維護性強等特點

20、。因此應用遺傳算法、 模糊控制、神經元網絡等先進理論， 尋求木材干燥過程的最優(yōu)化方法及全自動控制過程是具有重大意義的。1.3 木材干燥技術發(fā)展趨勢及分析由于規(guī)模化、專業(yè)化自身的優(yōu)點,我國木材干燥生產也將逐漸朝這方面發(fā)展,干燥技術的發(fā)展主題將是自動化程度高、過程控制精確、生產效率高、成本低、節(jié)能、對環(huán)境無污染、干燥質量好。具體來講有如下幾個方面：1.3.1 提高蒸汽干燥的能源利用率即熱效率根據發(fā)達國家木材干燥模式以及我國國情,在今后很長時間內 ,蒸汽干燥木材仍將占我國木材干燥的主導地位。原因是其干燥技術工藝成熟,干燥過程便于實現(xiàn)自動控制。如何提高蒸汽干燥的熱效率有待進行多角度多方面的研究。1.3

21、.2 加強對節(jié)能型和環(huán)保型木材干燥技術的開發(fā)利用干燥設備的防腐性能、保溫性能,延長設備的使用壽命，設備故障率，能源和環(huán)境保護是當今社會普遍關注的重大問題。我國的煤、石油和天燃氣這些能源污染大 ,要加強對無污染可再生能源的開發(fā)利用,例如太陽能。太陽能是清潔的可再生的能源 ,預計下個世紀太陽能干燥將會有較大的發(fā)展。但太陽能受氣候條件的影響較大 ,普通型集熱器的供風溫度還不夠高。預計今后太陽能干燥室主要用于兩段干燥的預干室或與其它能源聯(lián)合干燥。另外,若在下個世紀能解決太陽能的低成本儲能問題和進一步提供集熱器效率,太陽能也可能作為單一的干燥能源。木材干燥是木制品加工過程中能耗最大的， 故需要加強對節(jié)能

22、型和環(huán)保型木材干燥技術的開發(fā)利用。1.3.3 計算機技術在木材干燥技術中的應用目前我國大多數(shù)木材干燥窯都是依賴操作人員按照工藝參數(shù)憑經驗控制。進口設備或少數(shù)國產設備的自動控制也屬于人為設定參數(shù)的半自動控制。 幾乎很少有真正意義上的全自動控制。 干燥參數(shù)的在線檢測是干燥過程全自動控制的前提條件。干燥介質的溫度和濕度的在線檢測難度不大 ,而前面提到的建議以臨界干3黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計燥應力和臨界含水率梯度作為監(jiān)控干燥過程的主要參數(shù),其難點主要在干燥應力和含水率梯度的在線檢測。我國木材干燥技術雖然有一定的發(fā)展 ,但自動化程度較低 ,制約了木材全自動化發(fā)展的形狀 .通過深入地分析木材干燥工藝和

23、測控系統(tǒng)在木材干燥方面的應用 ,把智能化自動化檢測技術引入木材干燥窯的設計中勢在必行，微機不論在性能上還是價格上均能取代常規(guī)工業(yè)自動化儀表 ,而且對木材干燥這一特殊過程采用微機控制要比常規(guī)儀表更方便、 準確。將計算機技術應用于木材干燥過程在國內干燥技術研究中已有開展。 將被干燥的物料分割為有限多個小單元。利用熱風干燥有限元計算機模擬過程 ,獲得了精確的干燥時間、物料終了含水率、 排氣溫度、濕度和水分蒸發(fā)量。 也可以確定干燥過程中任一時刻的干燥情況和有關技術參數(shù)。這一計算機應木材干燥技術有著非常重大的意義 ,這方面用方法很值得在木材干燥中借鑒和應用。1.3.4 設備的智能化、集約化隨著計算機技術

24、的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應用， 以及設備向小型化、 智能化發(fā)展，作為高新技術之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出很強的生命力。 它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力。對環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應性，可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。 且單片機廣泛地應用于各種儀器儀表， 使儀器儀表智能化， 提高它們的測量速度和測量精度，加強控制功能。 MCS-51 系列單片機控制的 “船舶航行狀態(tài)自動記錄儀”、“煙葉水分測試儀 ”、“智能超聲波測厚儀 ”等。單片機也廣泛地應用于實時控制系統(tǒng)中，例如對工業(yè)上各種窯爐的溫度、酸度、化學成分的測量和控制。 將測量技術、自動控制技術和單片機

25、技術相結合，充分發(fā)揮其數(shù)據處理功能和實時控制功能，使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)， 提高系統(tǒng)的生產效率和產品質量。 從航空航天、 地質石油、冶金采礦、機械電子、 輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機電一體化設備和產品，到郵電通信、日用設備和器械，單片機都發(fā)揮了巨大作用。如前所述，我國目前的干燥技術水平已基本能滿足現(xiàn)階段生產的要求， 但仍有許多不足之處。 在新世紀中的干燥技術需要增加科技含量， 由粗放型， 向精確性、高科技的方向發(fā)展，才能跟上時代發(fā)展的步伐。因此，基于國內市場急需自動化程度高的木材干燥設備新產品的實際情況，消化、吸收國外先進干燥技術和測試手段，使之適合我國國情，并在此基礎上，研究、設

26、計出性能優(yōu)良、價格低廉、節(jié)能顯著，達到或超過世界先進水平的新型干燥設備控制系統(tǒng)，開發(fā)木材干燥設備新型換代產品，提高木材干燥質量，降低木材資源消耗，節(jié)約能源，保護環(huán)境，具有十分重要的意義。4黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計第2章 總體方案設計2.1 本系統(tǒng)設計的基本內容1. 木材干燥室控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀：木材干燥室控制系統(tǒng)的基本介紹以及我國木材干燥行業(yè)存在的問題以及發(fā)展趨勢。2. 基本方案的選擇：以單片機為控制核心，采用溫濕度測量及控制技術，以溫濕度傳感器作為測量元件， 構成智能木材溫濕度測量控制系統(tǒng)。 可分為溫濕度測量電路，顯示電路，聲光報警電路，溫濕度控制執(zhí)行電路。3單片機系統(tǒng)的硬件設計：一個單片

27、機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如 ROM 、RAM 、 I/O、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?設計相應的電路。 二是系統(tǒng)的配置， 即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、 A/D 、D/A 轉換器等，要設計合適的接口電路。4單片機系統(tǒng)的軟件設計：整個程序包括主程序和子程序兩部分。子程序包括延時子程序、啟動子程序、參數(shù)掃描子程序、外部中斷子程序等。程序編制采用了模塊化結構，對各個程序段的出入口、占用內部寄存器或RAM 均做了明確規(guī)定，可分別調試，具有較強的靈活通性。2.2

28、 功能要求（1）實現(xiàn)對木材干燥室溫濕度參數(shù)的實時采集,測量空間的溫度和濕度 ,由單片機對采集的溫濕度值進行循環(huán)檢測、數(shù)據處理、顯示,實現(xiàn)溫濕度的智能檢測。（2）實現(xiàn)超越數(shù)據的及時報警,并啟動控制系統(tǒng) ,實現(xiàn)自動控制的目的。（3）實現(xiàn)現(xiàn)場檢測設備應具有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力。2.3 系統(tǒng)設計原則2.3.1 高可靠性高可靠性是單片機系統(tǒng)應用的前提，在系統(tǒng)設計的每一個環(huán)節(jié)， 都應該將可靠性作為首要的設計準則。 提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮：使用可靠性高的元器件；設計電路板時布線和接地要合理； 對供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。2

29、.3.2 操作維護方便在系統(tǒng)的軟硬件設計時， 應從操作者的角度考慮操作和維護方便，盡量減少5黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計對操作人員專用知識的要求， 以利于系統(tǒng)的推廣。 因此在設計時， 要盡可能減少人機交換接口， 多采用操作內置或簡化的方法。 同時系統(tǒng)應配有現(xiàn)場故障自動診斷程序，一旦發(fā)生故障能保證有效地對故障進行定位，以便進行維修。2.3.3 高性價比單片機除體積小、 功耗低等特點外， 最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。一個單片機應用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價比是其中一個關鍵因素。因此，再設計時，除了保持高性能外， 盡可能降低成本， 如簡化外圍硬件電路， 在系統(tǒng)性能和速度允許的情況下盡可能使用軟件功能取

30、代硬件功能等。2.4 設計思路（1）對于硬件部分：根據課題技術要求擬選擇ATMEL 公司的 AT89C51 微控器作為控制與數(shù)據處理的核心以構成木材干燥室控制系統(tǒng)。根據技術要求求判斷是否需要外部采用可編程程序存儲器以及數(shù)據存儲器對微控器進行擴展。（2）對于軟件部分：設計硬件時應同時考慮軟件的設計方法，爭取采用最簡單的設計方法使兩者相輔相成。設計后期用C 語言及匯編語言編寫程序并用相關繪圖軟件繪制系統(tǒng)外部接線圖、軟件流程圖、系統(tǒng)框圖。圖 2.1 技術路線流程圖6黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計2.5 主要器件選型本設計主要研究的內容是以單片機為控制核心，采用溫濕度測量及控制技術，以溫濕度傳感器作為測

31、量元件，構成智能木材溫濕度測量控制系統(tǒng)。故本系統(tǒng)主要器件包括單片機主芯片，溫度傳感器，濕度傳感器，液晶顯示裝置等。2.5.1 單片機主芯片選擇方案單片機的選型是一件重要而費心的事情 ,如果單片機型號選擇得合適 ,單片機應用系統(tǒng)就會工作可靠， 且很經濟 ;如果選擇得不合適 ,就會造成經濟浪費 ,影響單片機應用系統(tǒng)的正常運行 ,甚至根本就達不到預先設計的功能。對于一個已經設計好的單片機應用系統(tǒng)來說 ,它的技術要求和系統(tǒng)功能都應當十分明確 .如果選擇功能過于少的單片機 ,這個單片機應用系統(tǒng)就無法完成控制任務 ;但是如果選擇的單片機功能過于強大 ,這不但沒有必要 ,還會造成資源浪費 , 不降性能價格比

32、。只要掌握和運用單片機正確選型的原則 ,就可以選擇出最能適用于應用系統(tǒng)的單片機 ,保證單片要應用系統(tǒng)有最高的可靠性 ,最優(yōu)的性能價格比 ,最長的使用壽命和最好的升級換代可能。單片機芯片選型時 ,總的原則是 :“芯片含有 (功能或數(shù)量 )略大于設計需求 ” ,設”計需求盡可能 (用)芯片完成 (少用外圍器件 ) ”?！斑x大 (大廠 )不選小 ,選多 (供應量多 )不選少 ,選名 (名牌 )不選渺 (飄渺 ,不知詳情的廠子 ),選廉 (謙價 )但要好 (質量保證 )。對單片機選型 ,主要應用從單片機應用系統(tǒng)的技術性 ,實用性和要開發(fā)性三方面來考慮。(1)技術性 :要從單片機的技術指標角度 ,對單片

33、機芯片進行選擇 ,以保證單片機應用系統(tǒng)在一定的技術指標下可靠運行 ;(2)實用性 :要從單片機的供貨渠道、信譽程序等角度，對單片機的生產廠家進行選擇以保證單片機應用系統(tǒng)在能長期、可靠運行；(3)可開發(fā)性：選用的單片機要有可靠的可以開發(fā)手段，如程序開發(fā)工具、仿真調試手段等。由于在學校期間學過數(shù)字電路、單片機原理、C 語言程序設計，綜合考慮單片機的各部分資源和作為學生能夠獲得的資源，經過對比此次設計要求， 同時考慮經濟及實用性 ,我選擇用 ATMEL 系列芯片完成。而且在學校期間學習的單片機應用系統(tǒng)設計技術也主要介紹了 C51 系類單片機，實際操作起來比較方便，故 ATMEL 為更合理的選擇。具體

34、方案如下：7LED 。黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓，高性能 CMOS 型 8 位單片機，器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存儲技術生產， 兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲單元，功能強大。其片內的 4K 程序存儲器是 FLASH 工藝的，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 寫入單片機內的程序還可以進行加密， 這又很好地保護我們的勞動成果。再者， AT89C51 目前的售價比8031 還低，市場供應也很充足。AT89C51 可構成真正的單片機最小應用系統(tǒng)，

35、縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于4K ，四個 I/O 口全部提供給用戶。可用 5V 電壓編程，而且擦寫時間僅需 lOms。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。PO 口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀 /寫操作。2.5.2 顯示器選擇方案方案一：選用液晶顯示器 (LCD) ，LCD 具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點，近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產品中。 LCD 可分為段位式 LCD 、字符式 LCD

36、 和點陣式 LCD 。其中， 段位式 LCD 和字符式 LCD 只能用于字和數(shù)字的簡單顯示， 不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式 LCD 不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動，動畫功能，分區(qū)開窗口，反轉，閃爍等功能，用途十分廣泛。LCD 產品制造涉及光學、半導體、電機、化工、材料等各項領域，上下游所需技術層面極廣， 極少有單一廠商能從材料到成品全部都做， 因此各領域分工明顯。 LCD 產業(yè)上游材料包括玻璃基板、 ITO 導電玻璃、偏光板、彩色濾光片、背光模塊、液晶、半導體制造工序所需光罩，液晶驅動IC、印刷電路板（ PCB）等；中游則集合

37、各種材料，制造LCD 面板和模塊，提供給下游應用廠商使用。方案二：選用 LED 顯示器， LED 是英文 light emitting diode （發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料， 置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封， 起到保護內部芯線的作用， 所以 LED 的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導體和 n 型半導體組成的晶片， 在 p 型半導體和 n 型半導體之間有一個過渡層，稱為 p-n 結。在某些半導體材料的 PN 結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN 結加反向電壓，少

38、數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱8黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計當它處于正向工作狀態(tài)時 （即兩端加上正向電壓） ，電流從 LED 陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。綜上所訴，結合proteus 的元件庫，我們選擇方案一，因其可以同時顯示多個數(shù)據，故選之。2.5.3 傳感器選擇方案方案一：首先我考慮到使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D 轉換后，就可以用單片機進行溫度數(shù)據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D 轉換電路

39、，感溫電路比較麻煩， 同時加上濕度模塊就更加復雜了。 模擬電路的累加對后期我們的數(shù)據采集精度也很能達標。方案二：其次我考慮到用溫度傳感器再加上濕度傳感器，在單片機電路設計中， 大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，溫度傳感器可以采用一線制DS18B20，這個傳感器也可以在proteus 元件庫找到，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。方案三：隨著技術發(fā)展，溫濕度一體的傳感器也越來越多，并且性價比也越來越高，例如 SHT90、91、95 系列價格在四五十左右或者更低。 經過搜找，我發(fā)現(xiàn)在 proteus 元件庫中的 SHT11 這款溫濕度傳感器。在測量過程中可對相對溫濕度進行自動校準，同時 SHT11 溫濕度傳感器能準確的測量溫濕度。產品互換性好，相應速度快，抗干擾性強， 不需要外部參考源和外部器件。 它克服了前兩個方案的缺點又具有前兩個方案的優(yōu)點。同時它也符合參數(shù)