1、 倉庫溫濕度監測系統摘 要在電子科技的快速發展的同時，誕生于集成電路技術的單片機系統應用越來越廣泛。單片機的發展，促進了工業測控領域的發展，其中對于倉庫溫濕度的監測要求不斷增高。那么，由原始的人工監測倉庫溫濕度方法已經慢慢發展到利用單片機實現自動監測。本文主要介紹基于單片機的倉庫溫濕度監測的相關系統的硬件和軟件設計內容。系統設計結構簡單、實用，相比傳統監測方法，在監測精度這一方面大幅度被提升，節省了人力物力與時間。關鍵詞 ：STC89C51單片機；溫濕度；DS18B20；HS1101Warehouse temperature and humidity monitoring systemABST

2、RACTWith the development of electronic technology, with the development of very large scale integrated circuit technology and the birth of the single chip microcomputer application system is more and more widely.MCU development, promote the development in the field of industrial measurement and cont

3、rol, including for increasing monitoring requirement of temperature and humidity in the warehouse.So, from the original manual monitoring warehouse temperature and humidity using single chip computer to realize automatic monitoring has become possible.This paper mainly introduces the related warehou

4、se temperature and humidity monitoring system based on single chip microcomputer hardware and software design of the content.System structure is simple and practical, and improves the measuring precision and efficiency.KEYWORD: STC89C51;Temperature and humidity；DS18B20；HS1101目錄前言1第一章 緒論21.1課題的提出及意義2

5、1.2國內外現狀及發展趨勢2第二章 溫濕度監測系統的方案確定42.1設計要求42.2系統總體方案設計42.2.1 控制芯片AT89C51單片機52.2.3 濕度傳感器92.3 系統設計方案的工作原理11第三章 系統硬件電路及原理圖設計123.1 中心系統設計123.1.1復位電路123.1.2時鐘電路133.2液晶顯示電路設計143.3溫濕度監測系統的電路設計143.3.1溫度測控系統電路設計153.3.2濕度測控系統電路設計153.4 鍵盤電路設計163.5 報警電路設計173.6系統總電路18第四章 系統軟件設計194.1使用的開發工具194.1.1 Proteus194.1.2 Keil

6、 C51 編譯器簡介204.2軟件程序214.3 系統仿真圖22小 結23參考文獻24致 謝25附 件25前言目前，國內在一些需要控制溫度與濕度的場所，比如倉庫管理這些地方，多數僅僅針對于對溫度進行監測，卻忽略了對濕度這項也十分重要的參數進行監測。當倉庫的溫度值產生異常時（即溫度值比一般正常值高太多或者低太多）便立即通過通風透氣或者升溫的方式進行調節實時溫度。同時，濕度會造成倉庫儲藏物的溫度升高，倉庫儲藏物自身的水分過高或者長期的外界高濕度天氣環境也會加快儲藏物新陳代謝從而釋放出熱量，由此引發的溫度升高又將加劇新陳代謝致使儲藏物變質發霉。就這樣形成一種難以再控制調節的惡性循環。所以，倉庫不僅僅

7、只需要檢測溫度，同時也必須對空氣濕度也進行實時監測，這樣方便提前采取相應的措施去調控倉庫的溫濕度，防止儲藏物因溫濕度的變化而產生的變質發霉情況。此次方案設計的溫濕度監測系統方案是以AT89C51單片機為整體的控制器核心，然后接入傳感器、顯示模塊以及數字電子電路技術，將這三者相結合，實現了實時監測倉庫的溫度和濕度的目標，降低了因為溫濕度所造成的一系列經濟損失，節省人力物力與時間。第一章 緒論1.1課題的提出及意義溫度與濕度是一項在許多地方中都要監測的重要環境因素。不管是在工業還是農業、倉庫保管等領域中，溫度和濕度肯定都要必須實時監測的。對于溫濕度進行合理有效的監測一方面可以節約大量的資源，另一方

8、面對于各行業安全健康的發展也十分有利。倉庫管理平時的主要工作內容就是要注意潮濕，腐爛，爆炸和霉變，這些也是評判倉管工作情況如何的一項標準。它們是直接影響儲藏物的保質時間的重要因素。為了高效率高質量的完成倉庫管理的工作，我們首先必須要提高倉庫中溫度與濕度的監測工作力度。對于倉庫溫濕度的測量工作，其實一直都在進行著。但是以往的方法是將溫度計、濕度測量工具等一些普通測量工具放置在倉庫的各個位置，然后人工的去定時拔出溫度計濕度計進行讀數記錄數據，由此完成溫濕度的測量，然后判斷某處溫濕度是否達標，對于不符合標準的庫房通過通風、除濕和降溫等方式進行調節。很明顯，我們發現此種人工檢測的方法費時費力、效率不高

9、，而且由于是人工讀數，所以可能會產生一些誤差，因此我們需要一種相對傳統方法造成本比較低、操作方法簡單、測量精度高的溫濕度監測方法。1.2國內外現狀及發展趨勢早期倉庫監測主要采用溫度計量法，這種傳統方法是根據經驗在倉庫多個測量點放置溫度計，然后倉庫的管理工作人員定期每隔一段時間拔出溫度計讀數記錄，從而判斷出此時倉庫溫度值的高低，再決定下一步如何處理儲藏物資。倉庫的監測系統在科技迅速發展下有了很大幅度的改進與提升。在過去的幾年內，國內外原先成本高昂、結構復雜、功能單一的倉庫溫濕度監測系統正在慢慢朝著一個成本低、智能化、多參數檢測的方向大力發展。當前，“溫-阻”法與“濕-阻”法曾經是國內倉庫監測系統

10、的兩種主要方案,這樣的方案原理就是使用電阻型的溫濕度傳感器,被測量區域環境的溫度跟濕度的參數數值發生變動的話，電阻值也會跟著發生一系列變化，由此判定出倉庫內空氣的溫度以及空氣的濕度值。然而此種方案下，溫濕度測控系統的精度因為傳感器自身靈敏度而受到一定的影響,所以精度不會太高,這樣對于一些精度要求比較高的場合比如實驗室設備難以滿足其條件。一直以來，國內的研究機構一直都在努力的研究傳感器測量裝置，比如根據以傳統電子儀器設計為設計基礎的多種動態測試系統等等，這么多研究課題和領域的相繼成功都代表了國內在傳感器領域中不斷發展與進步。在國內不斷發展的同時，國外傳感器領域也被一些大型企業公司重視，不斷的發展

11、與完善。九十年代時便設計出了集成溫度濕度測量系統等，新科技的不斷產生更加促進了傳感器的持續大力發展。眾所周知，時代在進步，科技在發展，傳統的溫濕度測量技術不管是在靈敏度還是在精度上都已經無法再滿足現在這個市場的需求了，因此，最重要的便是再設計研究出一個符合滿足新時期人們工作需求傳感器。34第2章 溫濕度監測系統的方案確定2.1設計要求根據設計任務書中的要求以及考慮到設計出成品的現實實用性，可以確定出方案設計的主要參數為：溫度測量范圍：2045；濕度測量范圍： 0100%Rh；溫度測量精度：±0.01ºC；濕度測量誤差：5%Rh；電源電壓的工作范圍：DC4.55.5V；2.2

12、系統總體方案設計本設計系統要實現的功能：可以測量出倉庫庫房實時環境溫度和相對濕度值，倉庫管理工作人員可以根據各個庫房的實際情況設定出溫度濕度限值，當溫度、濕度數據出現異常，蜂鳴器就會釋放出明顯的報警信號，以此警示工作人員及時處理。通過對于各種類型的濕度，溫度傳感器原理深刻了解后，根據設計的要求以及剛確定的設計參數，選擇出合適的單片機控制芯片以及溫濕度兩種傳感器。以單片機為核心而設計的溫度濕度監測系統，將由由AT89C51單片機進行控制，并且以溫度傳感器DS18B20和濕度傳感器HS1101作為溫濕度的檢測部件，同時結合超限處理模塊構建而成的，這樣才能達到高精度高實用性的標準，從而滿足了系統可以

13、簡捷方便地有效監測溫濕度的要求。最后作為倉庫溫濕度監測的設備，設計系統所選擇的元器件的成本高低，系統本身的實用性，靈敏度，也是我們設計時必須要考慮的要素。硬件和軟件兩部分共同實現此系統設計的全部功能，傳感器信號數據的采集等是由硬件部分實現的，對信號進行處理和數據顯示等功能則由軟件部分實現的。2.2.1 控制芯片AT89C51單片機 AT89C51是一種由單塊集成電路芯片組成的標準單片機，可以說就像是一臺微型計算機，它同樣擁有計算機的各種主要部分，其中控制處理數據核心模塊有：中央處理器，永久性數據存儲或短暫性數據存儲的存儲器、具有數據傳輸等功能的可編程I/O口、定時器/計數器、串行口等

14、等，另外單片機還需要接一些驅動器、鎖存器、指令寄存器、地址寄存器等等輔助電路，這些輔助電路會和單片機主要部分用總線等連接在一起，彌補單片機自身的缺陷，因而使得單片機數據傳輸、信號控制等等功能特別強大，而且工作可靠穩定。所以，AT89C51單片機又被稱作MCU，只要將一些適合的軟件和外部設備和它相互結合在一起，就能夠組成一個單片機控制系統。圖2.1 AT89C51內部結構框圖其引腳圖如圖2.2所示：圖2.2 AT89C51引腳圖1、主要特性： （1）32可編程I/O線； （2）2個16位的定時器/計數器； （3）和MCS-51兼容； （4）5個中斷源； （5）可編程串行通道； （6）低功耗的閑置

15、和掉電模式； （7）時鐘電路。 2、引腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。P0、P1、P2、P3為4個8位的可編程并行I/O口，這種I/O口都由一個存儲器和一個驅動器組成，因此可以被用來實現與外部設備中數據的并行輸入/輸出，單片機主要是通過這4個八位口和外界聯系的。在單片機數據的傳輸過程中，對這些寄存器進行編址，CPU就可以對接口電路中輸入/輸出數據進行寄存器讀/寫操作。P0口：P0口是特殊功能寄存器，有地址/數據總線之稱，是1個標準8位并行I/O口，在此八位口作為通用的I/O口的時候，當它用做輸出口，內部總線和P0口的相位是相同的，在脈沖觸發了的時候，內部總線就會向端口引腳輸出數據。

16、當P0口輸入數據的時候，存在的輸入方式有2個，即讀端口和讀引腳。讀引腳的時候，端口引腳上的數據會在由緩沖器后讀入到內部總線。在讀端口那個時候，鎖存器的狀態通過緩沖器進入到內部總線。P0口用作地址/數據總顯得時候，一種是由P0引腳輸出地址/數據信息，另外一種便是由P0輸入數據。P0口輸出級的結構上的特點主要就是沒有內部上拉電阻，所以使用時需要外接上拉電阻，然后就會產生高電平，當P0是地址/數據總線的作用時候，這個時候不再需要接上拉電阻1。 P1口：特殊功能寄存器P1口是1個準雙向的八位并行口，一般情況下作用是當成通用口。P1口和P0口的輸出結構是不同的，P1口的里面自帶上拉負載和電源連接在一起。

17、P1口不僅僅只是做一般的I/O口，其中的五位還有另外的功能。P1.0、P1.1口用于定時器2，P1.5、P1.6、P1.7用于ISP功能，在PC上編譯好的程序通過P1.5、P1.6、P1.7這三根ISP接口線在線下載，也就是可以直接把相關數據下載到了89C51單片機的內存中。 P2口：P2作為特殊功能寄存器，是一個準雙向的8位并行口，不僅可以作為通用的I/O口使用，還有一個作用就是可以用作高8位地址線使用。在結構上面，將P2口和P1口兩者相比，只是多了一個部分，那就是轉換控制，作用是普通I/O口和高8位數據地址線兩個之間的轉換。當P2口只是作為普通輸入輸出端的時候跟P0口、P1口的功能是一樣的

18、。當P2口被作為高八位地址線時，系統擴展片外存儲器，P2口和P0口分別輸出高八位地址和低八位地址。P3口：該口作為特殊功能寄存器，是一個多功能的準雙向8位并行口，每位除了可以作普通的I/0口使用之外，也有著第二輸出功能。P3口與P1口的結構相比，多了一個緩存器和與非門，從而實現了多功能。P3口被當成普通的輸入輸出端的時候，輸出的時候，第二輸出功能置為高電平，與非門打開，鎖存器經過與非門輸出到引腳端，輸入的時候，寫存器置為高電平，引腳信號在這個時候讀入中央處理器。P3口作為第二功能引腳的時候，第二功能端為輸出，信號會通過與非門和場效應管送到引腳。當P3口的第二功能端是作為輸入的時候，數據經過緩存

19、器輸入到輸入功能端。P3口的第二功能作用介紹如下表：表2.1 P3口的第二功能作用用RST：復位輸入。ALE/：在SFR8EH地址上置“0”就可以禁止ALE的輸出了。這個時候， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。 ：片外ROM選通控制信號端，一般也就是在低電平的時候有用，但是因為目前基本上都不用片外程序存儲器了，所以此引腳也基本都不使用了。 3、結構特點： （1）中央處理器（CPU）CPU其實就是一塊超大規模的集成電路，擁有很強的運算和控制功能，能嚴格的執行指令，按照指令去完成各項操作，對于各種操作定時，有條不紊地工作，完成對數據的算術運算跟邏輯運算。（2）程序存儲器（內

20、部ROM）AT89C51單片機里的ROM是只讀存儲器，可以將數據永久的保存在單片機里面，所以系統擁有極高的可靠性。（3）數據存儲器（內部RAM）AT89C51單片機的數據存儲器一般存放著一些經常會改變的中間運算結果，標志位，數據暫存等信息。但是一旦出現斷電等情況，這些數據就會消失，所以必須在使用的時候重新將這些數據寫入。（4）定時器/計數器 定時器有2種，即是定時器0（T0）和定時器1（T1），這2種定時器的結構原理和工作方式都是一模一樣的，并且功能是可以改變的，只需要對工作方式，定時時間，量程，啟動方式等的指令改變，只有把指令寫進定時/計數器的特殊功能寄存器后，才可以實現不同的作用。特殊功能

21、寄存器座位計數器使用的時候，脈沖信號是AT89C51單片機外部產生的，并且這個信號的頻率幅值是不穩定的，會隨機發生變化；如果單單只是當定時器使用時，這個時候傳輸穩定的頻率和幅值的脈沖信號。（5）串行口串行通信的數據會按照順序依次發出和接收。單片機內部設置了UATR串行接口，是一個可編程的端口，不僅僅可以同步移位，異步接收和發送，還可以設置各種波特率，多機通信，使用靈活方便。（6）中斷系統AT89C51的中斷既和硬件有關，也和軟件有關。在程序正常運行時，單片機有內部，外部原因需要CPU立即響應并處理時，則可以終止當前程序，待處理結束后，可以返回接著執行原程序。2.2.2 溫度傳感器科技在不斷的發

22、展和進步著，新型的溫度傳感器種類也在不斷增加著，當然應用也慢慢廣泛多樣化，總的方向上是由模擬式類型向各個類型方向上發展的，比如數字式等類型。在這一類的相關傳感器里面，DS18B20溫度式傳感器是比較有代表性。它的接口能夠和控制核心直接相連，操作起來靈活方便。圖2.3 DS18B20電路2.2.3 濕度傳感器測量空氣濕度有多種方式，殊途同歸，不管用何種方式去測量濕度，它們的原理都是通過物質去吸收其周圍空氣中的水分，然后導致物質本身的物理或化學性質產生了一些變化，我們根據這些變化間接的可以推導出這種物質的吸水量以及我們需要的空氣濕度數值。這次設計我選擇了HS 1101這一種濕度傳感器。HS1101

23、是一種電容傳感器，它具有以下幾種特點：運行可靠，響應速度很快，穩定性高。HS1101適用于兩種電路，分別是頻率輸出電路和線性電壓輸出電路。HS1101測量范圍：相對濕度100%RH以下，誤差不高于±2%RH，溫度系數則是0.04pF/。圖2.4 HS1101電路2.2.4 顯示模塊液晶顯示器具有許多其它顯示器不具備的優點，比如重量輕，所占空間小，耗功低等。這些年來，以單片機為核心的各種智能儀表和儀器等產品中都使用到了液晶顯示器。顯示模塊選用LM016L，也就是1602LCD。1602LCD主要技術參數： 顯示容量:16×2個字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.

24、0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm1602LCD的各引腳接口說明如下： 第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：VL，調節顯示器的對比度，接地的時候對比度最高。 第4腳：RS，寄存器選擇。 第5腳：R/W，讀寫信號線。高，低電平時分別進行讀，寫操作。 第6腳：E端，使能端。 第714腳：D0D7為8位雙向數據線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負極。圖2.5 LM016L電路2.3 系統設計方案的工作原理依據系統設計總體要求以及對上述原理的分析，本次工程選擇如下的設計方案：整個設計系統

25、由控制芯片AT89C51、溫濕度傳感器、液晶顯示器、蜂鳴器、溫濕度超限處理系統以及其他組件構成。溫度、濕度報警值作為系統閾值由使用人員預先設定；溫、濕度傳感器將采集到的信號傳輸給單片機，然后單片機進行信號處理，當判斷出數據異常時,立即驅動蜂鳴器報警,提醒工作人員倉庫溫濕度發生異常，然后系統超限處理模塊接收到信號，做出自我調整處理,這樣就達到了智能化的目的。倉庫溫濕度監測系統的系統整體框圖如下圖所示：圖2.6 系統整體框圖時鐘電路復位電路DS18B20溫度傳感器HS1101濕度傳感器外部電源超限處理模塊LCD顯示模塊AT89C51 單片機第3章 系統硬件電路及原理圖設計以下將介紹整個系統設計電路

26、的原理以及設計中所用的器件,本章將圍繞圖3.1對于各部分電路的具體設計進行詮釋。圖3.1 電路原理圖溫度采集報警顯示單片機復位電路濕度采集時鐘電路3.1 中心系統設計3.1.1復位電路單片機的復位功能是十分重要的，復位就是將單片機內部的各個寄存器的值重新回到初始狀態的操作。單片機復位首先將中央處理器以及其他的作用組件都置于一種明確的原始形態，然后再從這種情況下開始運轉。51系列單片機在時鐘電路工作之后，在RST端接連不斷地給兩個個機器周期的高電平便能夠實現復位了（一般情況下此時的正脈沖的寬度比10ms大）。單片機復位分為上電復位和外部復位2種類型。如圖3.2(a)的電位就是上電復位，它的實現方

27、式為電容充電。在接上電的那刻，RESET引腳和VCC兩者的電位相同，RESET電位隨著充電電流的減少而下降。只需要保證RESET是高電平的時間不小于兩個機器周期，就可以正常的復位了。圖3.2 單片機常見的復位電路 按鍵復位電路如圖3.2(b)所示：電路不僅能夠實現上電復位功能，只需要按下RESET鍵即可完成這個功能。這個時候，因為電源VCC在通過電阻R1和R2的分壓，所以RESET端就會出現一個復位高電平。在上電的那一瞬間，電源VCC端和復位端有著相同的電壓，同時RST端的電位會因為電容上電壓的漸漸上升而慢慢降低。振蕩器振蕩建立時間加2個機器周期是上電復位需要的最短時間。復位電路的電阻和電容一

28、般情況下是可以做實驗而得出來的。3.1.2時鐘電路單片機里面的每個組件與組件之間有條有理的相互協作運行，它在一種基本的節奏下按一定的時間規律順序會發出信號，這些控制信號在時間上面的互相關系即中央處理器時序。一般發出這樣的電路就是時鐘電路。AT89C51單片機里面有一個單級反相放大器，作用就是組成振蕩器，如圖3.3所示。圖3.3 AT89C51內部振蕩器電路圖下圖中，反相器的輸入端跟輸出端即是XTAL1，XTAL2。如果我們在放大器兩個引腳上連接一個晶體和電容一起構成的并聯諧振電路，然后作為反饋組件的時候，就成為了一個自激振蕩器，如圖3.4所示。圖3.4 內部振蕩器等效電路圖單片機也能利用外部振

29、蕩器然后向內部時鐘電路輸入一個頻率固定的時鐘源數據信號。這個時候，外部信號被接到了XTAL1端口，然后輸入給了內部時鐘電路，那么XTAL2端懸空就行了，如圖3.5所示。圖3.5 內部時鐘和外部時鐘 3.2液晶顯示電路設計在平時的生活里，液晶顯示器對大家來說都是十分熟悉普遍的，作為眾多電子物品的顯示部件，被普遍用在電腦、電視機、空調以及許多其他的電子產品里面，主要顯示是各種數字、英文字母、數學符號等一些專用特殊符號和圖形。這次設計中我們采用的顯示電路可以同時顯示溫度和濕度，使用此系統的相關人員都可以直接在液晶屏上觀察到溫度、濕度數值。液晶顯示電路系統如圖3.6所示。圖3.6 液晶顯示電路3.3溫

30、濕度監測系統的電路設計3.3.1溫度測控系統電路設計將單片機的P3.4接口和DS18B20的DQ端兩者連接，用作單獨一數據線。此次測控系統的設計即使只用了一個傳感器DS18B20，但是因為不用考慮溫度測量和子單片機兩者之間相隔距離的問題，為了節省成本一切從簡，選擇從外面供電的方式，圖示如下圖3.7。圖3.7 DS18B20電路3.3.2濕度測控系統電路設計HS1101型電容傳感器，在電路里面相當于一個電容元件，它的電容會跟著測量區域里空氣的濕度的變化一起變化。對于怎樣把電容的變化量然后準確的轉化為計算機信號，一般經常使用的方法有2個:一種是把HS1101傳感器放在運 放與阻 容組成的橋 式振

31、蕩電路中，然后把由此產生的正弦波電壓信號經過整流、直流放大，再通過A/D轉換成數字信號;除此之外，還有一個方法是把HS1101傳感器放在555振蕩電路里面，把電容轉化成和它成反相的電壓頻率變化信號，然后變化的周期在示波器上面顯示出來，最后通過公式可以算出濕度值。本設計采用后一種方案。NE555電路的功能為:當6端和2端同時為“1”時,3端輸出為“0”；當6端和2端同時為“0”時,3端輸出為“1”。在這個電路里面,555定時器就是因為這一點可以把頻率數據輸出來的。 接上電源的時候,因為6和2兩端的輸入都是“O”,那么定時 器3的輸出就是“1”；又因為C1兩邊是0電壓,所以C1被CCV經

32、過R2以及R3進行充電,當C1的兩端電壓達到2CCV/3時,定時電路翻轉，6和2兩端的輸入為“1”, 3端輸出變為“O”。這個時候555定時器的內部放 電，雙極結型晶體管的基極電壓為“1”,放電雙極結型晶體管導通,這樣讓C1經過R3和內部放電雙極結型晶體管進行放電,當C1兩邊的電壓下降到CCV/3的時候,定時器就會翻轉,讓3端的輸出又變成了“1”,內部放電雙極結型晶體管截止,VCC又會經過R2和R3對C1充電,反復循環,這樣實現振蕩。為讓輸出脈沖的占空比例差不多在二分之一左右,那樣R3就應該要遠遠大于R2。如果受監測區域環境的濕度產生變化了,HS1101兩邊的電容會由此也產生一定的變化,所以定

33、時電路的輸出頻率也由此產生了一定變化。那么，也就是只要把555的輸出頻率測量出來,然后我們會發現輸出頻率和濕度會有一定的關系,根據這種關系我們就能間接的推出濕度的數值了。圖3.8 HS1101電路3.4 鍵盤電路設計這次系統里面的鍵盤電路的設計我們采取的設計方式是獨立式查詢接口方式，使用這個設計方案是因為此種電路相對來說不是很復雜，其中查詢的程序也是較簡單易懂的，在穩定性這一方面上很好，容易控制。這次設計，我們可以先設置出溫度的上下閥值，然后在液晶屏上顯示出來，這樣對于溫度報警的功能就實現出來了。這樣可以使所設計的系統適應更多的場合。此次鍵盤電路設計里面有三個按鍵，即K1，K2，K3。其中K1

34、按鍵是溫度參數設置按鍵，而 K2、K3則是溫度參數大小調節按鍵。開關K1、K2 、K3分別與單片機的P2.4、P2.5、P2.6口相連。在程序的查詢模式下，經過I/O端讀入按鍵的狀態，如果按鍵被按下的話，和按鍵對應的I/O端口的電平就會從高變低。這樣通過K2、K3按鍵就能調節溫度的預設值大小了,同時也能液晶屏上顯示出調節過的預設值。鍵盤電路設計如圖3.9所示。圖3.9 按鍵電路3.5 報警電路設計在此次設計中報警電路的報警方式是聲光報警，首先設置好溫度參數的上下閥值，然后通過單片機的中斷系統將接收到信號數據信息并經過一定的處理，再與之前設置的限值相互比較，一旦測量到的溫度參數數值比上限值高或者

35、比下限值低，那么系統就會立刻啟動報警程序，報警由此而實現。此報警電路設計是由PNP型三極管和蜂鳴器兩部分組成的，系統會在用戶設定好溫度的限值之后對于被測區域環境的溫度進行測量，并且判斷出檢測的和設定的兩種溫度限值之間的關系，如果檢測出來的溫度參數比設定的溫度上限值高或者比下限值低，這種時候，系統會啟動報警的程序，然后蜂鳴器就會叫起來。報警電路如圖3.10所示。圖3.10 報警電路3.6系統總電路圖3.11 系統總電路第4章 系統軟件設計4.1使用的開發工具此次設計使用了Proteus和Keil c51兩種軟件，兩種軟件相互搭配的使用，便可以仿真出實物運行效果，在一定程度上保證了之后的實物制作的

36、效果，節省了一些物力人力。4.1.1 Proteus Proteus是來自于Labcenter electronics公司的一種軟件，擁有很強大的仿真功能，可以仿真出單片機以及其他的一些部件，是有史以來為止最好的一款仿真軟件。只要往Proteus繪制的電路里面寫入程序，便可以控制模擬電路、數字電路開始、暫停、結束等等，模擬出單片機與外圍設備的工作原理?？梢哉fProteus對于單片機、電路的仿真功能十分厲害。Proteus具有許多革命性的優點，例如：十分齊全的元件庫，很強大的電路仿真等功能。但是Proteus只是一個軟件，仿真模擬也會忽略一些實際因素，在設計的實際制作中，需要考慮到這些才能達到軟

37、件效果。Proteus在國內外都被各方面廣泛的應用，不僅被眾多單片機學習者所喜愛，也深受從事單片機開發應用的相關研究人員所喜愛。在此次設計中，我們可以先用Proteus軟件選繪制出我所設計的系統硬件電路圖，Proteus里面可以方便的在元件庫里面選擇出我們所選擇的硬件類型。這樣節省了我們在設計初期就去購買實物硬件的人力物力財力。軟件界面如下圖4.1所示圖4.1 Proteus軟件界面圖3.11 系統總電路4.1.2 Keil C51 編譯器簡介 1、8051開發工具 Keil C51標準C編譯器可以提供C語言環境，用來8051微控制器的軟件開發。Keil C51是一款C語言編程系統，在某種程度

38、上直接避免了匯編語言的紛繁復雜。Keil C51通過建立工程，實現了C語言程序編輯，調試，下載等一套完整功能。2、C51編譯器 對于8O51微控制器系列上一些特別的設計是可以通過Keil C51編譯器來完成的。由于在語言方面上的擴展，所以所有的資源差不多可以讓使用的人都可以運用到。(1)存儲器和特殊功能寄存器的存取 8051里面所有的東西都可以由C51編譯器來完成運行。sfr和sbit這2個關鍵字是用來存取SFR。(2)中斷功能 用戶在使用C51的時候，一般中斷服務程序都是用C語言來完成編寫的。 關鍵字其中一個作用就是實現可再入功能，在多任務，中斷或者非中斷的代碼里面是非常重要必不可少的。(3

39、)靈活的指針 C51提供了靈活方便，效率高的指針。 存儲器的種類和目標地址只需要3個字節就可以由通用指針來存儲，所有的變量在8O51的所有存儲區里面都能夠存儲取出。 Proteus可以和Keil C51聯合調試，在Keil C51中編譯的程序可以生成.HEX文件，之后只要直接寫入到Proteus中，這樣便可以完成單片機及外圍部件的仿真了。4.2軟件程序單片機在復位之后便開始讀取程序，首先對LCD和溫濕度傳感器初始化，調用測量溫度和測量濕度的程序，然后調用液晶顯示程序，在液晶屏中實時顯示當前的溫度和相對濕度值，緊接著判斷是否出現超限情況，如果存在超限情況則啟動超限處理。整個系統流程圖如下圖4.2

40、所示。LCD初始化DS18B20初始化HS1101初始化 開 始讀溫濕度控制參數DS18B20進行溫度采集測量HS1101進行濕度采集測量LCD顯示溫濕度溫度超限？運行超限模塊YN結束圖4.2 系統流程圖圖3.9 系統總電路圖3.9 系統總電路4.3 系統仿真圖經過proteus的仿真設計以及keil的軟件調試，整個設計系統經過仿真成功，可以成功的測量出溫度濕度值，并且可以超限報警。系統仿真圖如下圖4.3所示。圖4.3 系統仿真圖小 結通過這一學期的努力，我的畢業設計在我的導師汪珺老師的耐心教導下終于順利完成。在整個設計過程中，從一開始的選題一直到最后完成，每一步都耗費了老師和我大量的汗水。在

41、老師的耐心的指導幫助下，我查閱了大量的課題相關資料，并對單片機、溫度傳感器、濕度傳感器、proteus、Keil C、等理論知識重新進行了系統的梳理與學習，在設計中所接觸的知識讓我受益匪淺。至此，我的畢業設計在我自己的努力和汪珺老師的幫助下順利完成了！參考文獻1 蔡美琴等.MCS-51系列單片機系統及其應用M .北京：高等教育出版社， 2004.2 譚浩強.C程序設計（第四版）M .北京：清華大學出版社，2003.3 肖洪兵. 跟我學用單片機M.北京：北京航空航天大學出版社，2002. 4 胡漢才. 單片機原理及其接口技術（第二版）. 清華大學出版社,2004.5 沈紅衛. 基于單片機的智能系

42、統設計與實現. 電子工業出版社,2005.6 張娟,萬隆,曾實現. Protel電路設計教程. 清華大學出版社,2010. 7 付少波. 傳感器及其應用電路. 化學工業出版社,2011.8 陳善久. 單片機微型計算機原理及應用M. 西安電子科技大學出版社, 1997.9 紀宗南. 單片機外圍器件實用手冊輸入通道器件分冊M. 北京航空航天大學出版社, 1998.10 涂時亮, 張友德. 單片微機控制技術M. 復旦大學出版社, 1994.致 謝回首自己走過的這大學四年生活，心里不禁感慨不已，但是當我完成這次畢業設計論文后，心中松了一口氣，卻又有些許失落。在本次畢業設計階段中，得到了許多老師，朋友，

43、同學的關心，指導與幫助。老師從畢業設計的選題開始一直到最后的各個環節都給予了耐心的指引和輔導,使我最終得以完成畢業設計。在學習過程中,老師豐富的專業知識、一絲不茍的工作態度給了我許多啟發，讓我在綜合素質、專業知識學習和工作實踐能力等方面受益頗多。同時，感謝那大學四年生活里與我朝夕共處同學們，我們一起度過了緊張的學習與悠閑的娛樂并存的四年生活。這段時間里，我們都在努力奮斗，相互幫助，然后都在進步著，走向成功。這次畢業設計即將圓滿完成，整個過程雖然遇到一些問題，但總體上還算順利的完成了任務，在老師的指導下也學習到了許多。在這次畢業設計的最后，我衷心的在此感謝幫助過我的老師和同學們！ 附 件#inc

44、lude<reg51.h>#include <absacc.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit rs=P20;sbit rw=P21;sbit en=P22;sbit DQ=P34;/ 18b20總線unsigned char dat9=0;/溫度unsigned char shuju19=0; /濕度uchar code table117=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x54,0x45,0x4d,0x50,0x2d,

45、0x2e,0x20;/溫度調用uchar code table216=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x53,0x48,0x49,0x25,0x2e,0x20; /濕度調用/*1602d調用函數*/void write_com(uchar com);void write_shuju(uchar shuju);void init();void delay(uchar z);/*18b20調用函數*/unsigned char reset(void); /18b20初始化/void write(uchar dat); /18b2

46、0寫時序unsigned char read(void); /18b20讀時序 void readtemperature(void); /18b20讀二進制16位溫度void yanshi(unsigned int us);/*hs1101調用函數*/void readfrequency(void);/讀頻率函數/bit minrange=0;/溫度下限標志位/bit maxrange=0;/濕度上限標志位/bit T0Over=0;/定時器結束標記unsigned char w,x,y;/*主函數*/void main() init();while(1)readtemperature();w

47、rite_com(0x80);write_shuju(table1dat0);write_com(0x81);write_shuju(table1dat1);write_com(0x82);write_shuju(table1dat2);write_com(0x83);write_shuju(table1dat3);write_com(0x84);write_shuju(table1dat4);write_com(0x85);write_shuju(table1dat5);write_com(0x86);write_shuju(table1dat6);write_com(0x87);write

48、_shuju(table1dat7);write_com(0x88);write_shuju(table1dat8);readfrequency(); /*1602延時程序*/void delay(uchar z)uint a,b;for(a=0;a<z;a+)for(b=0;b<110;b+);/*1602初始化*/void init()en=0;write_com(0x38);/設置為8位并行，顯示2行，5*7點陣顯示write_com(0x0c);/設置顯示開 無光標 光標不閃爍write_com(0x01); /清屏指令write_com(0x80); /*1602寫指令*

49、/void write_com(uchar com)rs=0;rw=0;P1=com;delay(5);en=1;en=0;/*1602寫數據*/void write_shuju(uchar shuju)rs=1;rw=0;P1=shuju;delay(5);en=1;en=0;/*18b20微秒延時*/void yanshi(unsigned int us)int s;for(s=0;s<us;s+);/*18b20初始化*/unsigned char reset(void) unsigned char presence;DQ=0;yanshi(60); /大概480微秒DQ=1;yanshi(8); /延時大概50微妙presence=DQ;yanshi(14);return(presenc