1、 課題：基于AT89C51溫濕度設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名：李斌 指導(dǎo)老師：包軍衛(wèi)9/18/20221專業(yè)：第一章 緒論課題研究的背景溫濕度的控制對(duì)于很多都有很重要的意義，溫濕度對(duì)食品安全，藥品安全來講是一個(gè)非常重要的參數(shù)（GLP,GMP認(rèn)證），由于溫度、濕度的檢測不利，很容易導(dǎo)致食品的變質(zhì)，藥品的損壞。根據(jù)HACCP體系的要求，原材料采購接受時(shí)除了檢驗(yàn)食品的保質(zhì)期、外包裝、食品外觀等外，還必須對(duì)食品運(yùn)輸過程中的溫濕度的連續(xù)性進(jìn)行嚴(yán)格檢查。不僅在醫(yī)藥，制藥業(yè)，食品行業(yè)，其他行業(yè)也是如此一切的一切都離不開溫濕度的控制，倘若控制不當(dāng)，后果嚴(yán)重。 9/18/20222專業(yè)：總方案圖溫度是一個(gè)十分重要的物理

2、量，對(duì)它的測量、監(jiān)控及示警有著十分重要的意義。本文主要從三個(gè)方面介紹溫度檢測報(bào)警儀的硬件設(shè)計(jì)，即由AT89C51控制的主控模塊、DS18B20的溫度傳感模塊及LCD16B20的液晶顯示模塊。圖1-1總方案圖 9/18/20223專業(yè)：1.主控模塊AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory），高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器 。9/1

3、8/20224專業(yè)：2.溫度傳感器電路采用一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20來作為本課題的溫度傳感器。傳感器輸出信號(hào)進(jìn)4.7K的上拉電阻直接接到單片機(jī)的P1.0引腳上。圖3-3 溫度傳感器接口 圖3-4 DS18B20的封裝形式 9/18/20225專業(yè)：采用DS18B20, 它的測溫范圍在-55+128之間，而且精度高。電壓范圍在3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。DS18B20是一種集成數(shù)字溫度傳感器，采用單總線與單片機(jī)連接即可實(shí)現(xiàn)溫度的測量。DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配

4、微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供單片機(jī)處理，可實(shí)現(xiàn)溫度的精度測量與控制。9/18/20226專業(yè)： DS18B20 DS18B20數(shù)字溫度計(jì)采用了1-wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。DS18B20采用的是外部獨(dú)立電源供電且只接一只DS18B20。DS18B20直接與單片機(jī)P1.0口連接，將采集過來的數(shù)字信號(hào)直接處理。DS18B20是這樣測溫的：用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來得到溫度值。計(jì)數(shù)器預(yù)置到對(duì)應(yīng)于-55度的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá)0，測溫度寄存器是值增加，表明所測溫度

5、大于-55度。同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值由斜坡累加器電路確定，斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開始計(jì)數(shù)直到0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。9/18/20227專業(yè)：3.顯示輸出有字符型和點(diǎn)陣型之分，一般點(diǎn)陣型液晶顯示在這個(gè)項(xiàng)目里面使用的LCD1602液晶，可以同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。該液晶屏共有16個(gè)引腳，其中RB0RB7是數(shù)據(jù)/命令傳輸口，15、16腳BLK和BLA是背光電源和地，1、2腳分別是VSS和VCC，液晶顯示的地和電源，3腳VO是液晶的對(duì)比度調(diào)節(jié)引腳，所以接入變阻器R2后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示對(duì)比度的調(diào)節(jié)，4、5、6腳分別是RS、RW、E

6、A端口，也是控制端口，所有的對(duì)液晶的讀寫數(shù)據(jù)，寫命令等操作都需要這三個(gè)端口來控制。數(shù)據(jù)、命令選擇端口RS與單片機(jī)的P0.5腳連接，讀、寫選擇端口與單片機(jī)的P0.6腳連接，使能端EA與單片機(jī)的P0.7腳連接，數(shù)據(jù)口RB0RB7是與單片機(jī)的P2.0P2.7口相連接，數(shù)據(jù)并行傳輸9/18/20228專業(yè)：（1）系統(tǒng)的特性：測溫范圍為-55+128 ，測溫精度為士0.5；溫度轉(zhuǎn)換精度912位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼的方式串行輸出；12位精度轉(zhuǎn)換的最大時(shí)間為750ms；可以通過數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。（2）系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越

7、來越強(qiáng)大，體積越來越小，而價(jià)格也越來越低。一支DS18B20的體積與普通三極管相差無幾，價(jià)格只有十元人民幣左右。（3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于DS18B20是單總線器件，微處理器與其接口時(shí)僅需占用1個(gè)I/O端口且一條總線上可以掛接幾十個(gè)DS18B20，測溫時(shí)無需任何外部元件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。（4）系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡化，給系統(tǒng)的調(diào)試.9/18/20229專業(yè)：圖3-9LCD顯示連接圖 9/18/202210專業(yè)：4.HS1101濕度Hs1101是一個(gè)外觀像三極管的元器件，上圖該電路是典型的非穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)為5

8、55。該HS1100/HS1101，作為變量使用。電容器，連接到觸發(fā)和THRES引腳。引腳7用作短路引腳電阻R7。該HS1100/HS1101等效電容充電，通過R6和R7的閾值電壓（約0.67Vcc）和只通過R6放電觸發(fā)水平（約0.33Vcc）是縮短了7針，因?yàn)镽7的地面。由于充電和放電運(yùn)行的傳感器，通過不同的電阻，R6和R7的，占空比取決于提供一個(gè)輸出的占空比接近50，R7的應(yīng)該是非常低的比R6的但從來沒有在一個(gè)最低值。電阻R3是短路保護(hù)。 555必須是CMOS版本R9的不平衡內(nèi)部溫度補(bǔ)償計(jì)劃555為了引進(jìn)一個(gè)溫度系數(shù)相匹配的HS1100/HS1101溫度系數(shù)。在所有情況下，R9應(yīng)該是1電阻

9、與溫度系數(shù)為100ppm一個(gè)像所有最高其他R - C的計(jì)時(shí)器電阻。9/18/202211專業(yè)：圖3-10LCD接線圖9/18/202212專業(yè)：第二章軟件設(shè)計(jì)1.主程序系統(tǒng)的軟件主要是采用C語言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行變成實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。主程序?qū)δK進(jìn)行初始化，而后調(diào)用讀溫度、處理溫度、顯示等模塊。用的是循環(huán)查詢方式，來顯示溫度，主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值并負(fù)責(zé)調(diào)用各子程序。圖4-1 主流程 9/18/202213專業(yè)：2.溫度采集流程讀出溫度子程序的主要功能包括初始化,判斷DS18B20是否存在,若存在則進(jìn)行一系列的讀操作，不存在則返回。DS18B20的基本操作流程如下：復(fù)位DS18B20發(fā)SKIP ROM命令（0 xCC）發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令（0 x44）復(fù)位DS18B20發(fā)SKIP ROM命令（0 xCC）發(fā)讀取溫度命令（0 xBE）讀取溫度低字節(jié)讀取溫度高字節(jié)9/18/202214專業(yè)：3溫度計(jì)算程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。9/18/202215專業(yè)： 濕度流程圖9/18/202216專業(yè)：4.4 LCD顯示液晶顯示模塊的功能實(shí)現(xiàn)