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1、单片机课程设计报告项目名称：仓库温湿度监测系统项目组成员：（1）姓名：苏品毓学号： 102188 （2）姓名：苏萌学号： 102187 （3）姓名：李文超学号： 102181 专业班级：通信103班日期：20121020 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 30 页 - - - - - - - - - 1 目录第一章绪论 - 31.1 课题简介 - 31.2 设计目的 - 41.3 设计任务 - 41.4 设计方法 - 4第二章方案论证与比较 - 5 2.1
2、单片机型选择 -5 2.2 显示模块 -5 2.3 温湿度监测模块 -6 第三章设计内容与所用器件 - 8第四章硬件系统设计 - 144.1 温湿度采集电路 - 144.2 单片机时钟电路 - 154.3 单片机复位电路 - 154.4 报警电路 - 164.5 显示电路 - 17第五章软件设计 - 错误！未定义书签。5.1 汇编语言和 C 语言的特点及选择 - 185.2 主程序设计 - 185.3 温湿度采集子程序 - 195.4 显示子程序 - 21 5.4 报警子程序 -21第六章系统调试与存在的问题 - 226.1 硬件调试 - 226.2 软件调试 - 22总 结 - 23参考文献
3、 - 23名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 30 页 - - - - - - - - - 2 附录 -25 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 30 页 - - - - - - - - - 3 第一章绪论1.1 课题简介现代社会气候渐趋异常，随着社会的发展人们对生产生活中所需储备物资的质量保证要求越来越高，因而对储备物资的仓
4、库管理质量也更加重视，而防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容， 是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。 为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、 双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大。因此我们需要一种造价低廉、使用方便且测量准确的温湿度测量仪。由此而来的基于单片机的温湿度测量仪开始出现在了人们的生产生活中，随着其不断的发展也将被大部分人所接受。
5、伴随时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活得方方面面，几乎 “ 无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已从面向工业控制、交通、智能仪器等迅速发展的家用消费产品、仪器仪表、医疗设备、信息和通信产品、航空航天、专用设备的智能化管理、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。本课题研究的主要内容有：以单片机为核心的主控制模块的设计；温湿度采集模块的设计； 温湿度显示模块的设计；语音警报模块的设计。与传统的温湿
6、度测量仪器相比，该设计的温湿度监测系统具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。本设计中利用单片机STC89C52 对温度湿度测量并通过数码管显示。由于现有的温湿度传感器 DHT11 能够同时测量温度与湿度，采用单总线结构，体积较小，精度一般但可用，产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，尤其是其价格较低，适合大批量使用。单片机采集到传感器给出的数据进行处理与计算，得出当前的温度与湿度并送给数码管显示。程序中设置报警温度与湿度，到达超限条件时蜂鸣器报警。本系统具有可读性高，稳定性高，反应速度快，测量值准确的特点。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
7、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 30 页 - - - - - - - - - 4 1.2 设计目的通过本次课题设计，应用单片机原理及应用等所学相关知识及查阅资料，完成仓库温湿度监测系统的设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。1.3 设计任务在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务：1、简要阐述单片机技术发展的国内外现状；2、掌握 MC
8、S-51系列某种产品（例如8051）的最小电路及外围扩展电路的设计方法；3、了解单片机数据转换功能及工作过程；4、完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定: 5、用 protel软件完成原理电路图的绘制；本次课程设计，主要设计（常温库）参数如下：? 温度检测范围 20 30? 测量精度 1? 湿度检测范围 20%-75%RH ? 检测精度 5%RH ? 显示方式温度两位显示湿度两位显示? 报警方式三极管驱动的蜂鸣器报警1.4 设计方法本设计中实际采用的宏晶公司生产的STC89C52 单片机，利用温温湿度传感器DHT11 进行温湿度测量，利用动态显示原理显示在八段数码管上，并利用蜂鸣器进行
9、报警。实现了以下功能：( 1) 仓库的温度、 湿度实时测量功能；( 2) 将测量到的温湿度分别显示在两个两位数码管上；( 3) 利用程序设置温度、湿度的报警值；( 4) 实现温度、湿度超限报警功能4。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 30 页 - - - - - - - - - 5 第二章方案论证与比较2.1 单片机机型选择在多数电子设计当中，基于性价比的考虑，8 位单片机仍是首选。目前， 8 位单片机在国内外仍占有重要地位。在8 位单片机中又以MCS51
10、系列单片机及其兼容机所占的份额最大。MCS51 的硬件结构决定了其指令系统不会发生变化，设计人员可以很容易的对不同公司的单片机产品进行选型，他们只需将重点放在芯片内部资源的比较上。方案一：采用 AT89C51 芯片作为硬件核心， AT89C51 采用 Flash ROM ， 内部具有4KB ROM存储空间， 可以在 3V 的超低压下工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP 在线编程技术 , 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏2。方案二： 采用 AT89S52，片内 ROM
11、 全都采用 Flash ROM ，能以 3V 的超低压工作； 同时也与 MCS-51 系列单片机完全兼容，该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。方案三： STC89C52 是一种低功耗、 高性能 CMOS8 位微控制器， 具有 8KB 在线系统可编程 Flash 存储器。 使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在线系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯
12、片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在线系统可编程Flash， 使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。方案一是多年前的的产品，因自身设计缺陷，已经很少被人使用。方案二和方案三使用差别不大，但方案二需要专有下载线，方案三使用串口下载即可。因此选择方案三。2.2 显示模块在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、LED 数码管、液晶显示器。考虑到实用程度及仓库实际环境，使用 LED 数码管显示， 即使在黑暗环境中也能够看到其发亮。在单片机系统中应用LED 数码管作为输出器件有以下几个优点：数字显示清楚稳定、使用名师资料总结 - - -精品资
13、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 30 页 - - - - - - - - - 6 条件要求低、安全性高、价格相对便宜、使用广泛。2.3 温湿度监测模块2.3. 1 温度传感器的选择方案一：采用模拟集成温度传感器AD590，它的测温范围在-55+150之间，而且精度高。 M 档在测温范围内非线性误差为3.0。AD590 可以承受 44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需线性校正，所以使用也非常方便，接口也简单。作为电流输出型
14、传感器和电压输出型相比，它有很强的抗外接干扰能力。 AD590 的测量信号可远传百余米。方案二： 采用数字化温度传感器。DS18B20 是 Dallas 半导体公司研制的一款数字化温度传感器，支持“一线总线”接口，即可通过一根信号线完成数据、地址和控制信心的传输。该器件只有三个引脚( 即电源 VDD 、地线 GND、数据线DQ) ，且不需要外部元件，内部刻有64 位光刻 ROM，64 位器件序列号出厂前就被光刻于ROM 中，可作为器件地址序列码，便于实现多点测量。全部传感元件及转换电路集成在一只三极管的集成电路内；现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环
15、境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。该电路的检测温度范围为-55+125，精度为5.0(在-10+85范围 ) ;可以分别在 93.75ms 和 750ms 内完成 9 位和 12 位的数字温度值读入。2.3.2湿度监测模块2.3.2.1湿度及其表示方法在自然界中，凡是有水和生物的地方，在其周围的大气里总是含有或多或少的水汽。大气中含有水汽的多少，表示大气中的干湿程度，用湿度来表示，也就是说，湿度表示大气干湿程度的物理量。大气湿度有两种表示方法：绝对湿度与相对湿度。绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的质量。相对湿度是气体的绝对湿度与同一温度下，水蒸汽已达到饱和
16、的气体的绝对湿度之比，常用%RH 来表示。2.3.2.2湿度传感器的选择测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 30 页 - - - - - - - - - 7 湿敏元件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。方案一：采用HS11000/HS1101 湿度传感器。H
17、S1100/HS1101 电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触( HS1100) 和侧面接触 (HS1101)两种封装产品。适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在 1%100%RH 范围内；电容量由 16pF 变到 200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04pF/。可见精度是比较高的。方案二：采用数字湿度传感器( 如 SHT11) 。数字式湿度传感器将传感器、信号放大调理、
18、A/D 转换、CI2总线接口全部集成于一个芯片中。应用该方案不需外接A/D 转换芯片， 可以大大简化硬件电路，并能提高电路的可靠性。2.3.3 温湿度传感器DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC 测温元件， 并与一个高性能8 位单片机相连接。 每个 DHT11 传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。单线制串行接口， 使系统集成变得简易快捷。 超小的体积、 极低的功耗， 信号传输距离可达20 米以上， 使其成为给类应用甚至最为
19、苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4 针单排引脚封装，连接方便。综合上述方案， DHT11 温湿度传感器方式可以有效实现设计要求，相对湿度和温度一体测量的方式节省了分别选取温度及湿度测量模块的时间，其数字信号输出也大大节省了A/D 转换的花费。而且它较高的可靠性和卓越的长期稳定性，及其低功耗，抗干扰能力强、超长的信号传输距离等优点也较其他方案更适用于普通仓库。另外，DHT11 模块价格较低，国内厂家生产的性能也可以保证。所以选取此方案作为最终方案。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
20、 - 第 8 页，共 30 页 - - - - - - - - - 8 第三章设计内容与所用器件基本功能：利用 89C51 作为主控器组成仓库温湿度监测系统。可选器件：51系列单片机、 5K 电阻、七段共阴数码管、温湿度传感器DHT11、蜂鸣器等附：DHT11 技术手册型号测量范围测湿精度测温精度分辨力封装DHT11 2090RH 0505RH 21 4 针单排直插1、传感器性能说明参数条件Min Typ Max 单位湿度分辨率1 1 1 %RH 8 Bit 重复性1 %RH 精度254 %RH 0505 %RH 互换性可完全互换量程范围030 90 %RH 2520 90 %RH 5020
21、80 %RH 响应时间1/e(63%)25 ，1m/s 空气6 10 15 S 迟滞1 %RH 长期稳定性典型值1 %RH/yr 温度分辨率1 1 1 8 8 8 Bit 重复性1 精度1 2 量程范围0 50 响应时间1/e(63%) 6 30 S 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 30 页 - - - - - - - - - 9 2、接口说明建议连接线长度短于20米时用 5K上拉电阻 , 大于 20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻3、电源引脚DHT11
22、 的供电电压为35.5V 。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD ，GND ）之间可增加一个100nF 的电容，用以去耦滤波。4、串行接口 (单线双向 ) DATA 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步, 采用单总线数据格式, 一次通讯时间4ms左右, 数据分小数部分和整数部分, 具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展, 现读出为零 .操作流程如下 : 一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式 :8bit湿度整数数据 +8bit 湿度小数数据+8bi 温度整数数据 +8bit 温度小数数据 +8bit校验和数据传送正确时校
23、验和数据等于“8bit 湿度整数数据+8bit 湿度小数数据 +8bi 温度整数数据+8bit 温度小数数据”所得结果的末 8位。用户 MCU 发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式, 等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号 , 送出 40bit 的数据 , 并触发一次信号采集, 用户可选择读取部分数据. 从模式下 ,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集, 如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集. 采集数据后转换到低速模式。1. 通讯过程如图1所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
24、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 30 页 - - - - - - - - - 10 图1总线空闲状态为高电平, 主机把总线拉低等待DHT11 响应, 主机把总线拉低必须大于18毫秒 ,保证DHT11 能检测到起始信号。DHT11 接收到主机的开始信号后, 等待主机开始信号结束, 然后发送80us低电平响应信号. 主机发送开始信号结束后, 延时等待 20-40us 后, 读取 DHT11 的响应信号 ,主机发送开始信号后, 可以切换到输入模式, 或者输出高电平均可, 总线由上拉电阻拉高。图2总线为低电平, 说明 DHT11 发送响应信号 ,DH
25、T11发送响应信号后, 再把总线拉高80us, 准备发送数据 , 每一 bit 数据都以 50us低电平时隙开始, 高电平的长短定了数据位是0还是 1. 格式见下面图示. 如果读取响应信号为高电平, 则DHT11 没有响应 , 请检查线路是否连接正常. 当最后一 bit 数据传送完毕后，DHT11 拉低总线 50us, 随后总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。数字0信号表示方法如图4所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 30 页 - - - - - - - -
26、 - 11 图4 数字1信号表示方法. 如图 5所示图5 5、 测量分辨率测量分辨率分别为 8bit（温度）、 8bit （湿度）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 30 页 - - - - - - - - - 12 6、电气特性VDD=5V ，T = 25，除非特殊标注参数条件min typ max 单位供电DC 3 5 5.5 V 供电电流测量0.5 2.5 mA 平均0.2 1 mA 待机100 150 uA 采样周期秒1 次注: 采样周期间隔不得低
27、于 1秒钟。7、应用信息7.1 工作与贮存条件超出建议的工作范围可能导致高达3%RH 的临时性漂移信号。返回正常工作条后，传感器会缓慢地向校准状态恢复。要加速恢复进程/ 可参阅 7.3 小节的“恢复处理”。在非正常工作条件下长时间使用会加速产品的老化过程。7.2 暴露在化学物质中电阻式湿度传感器的感应层会受到化学蒸汽的干扰，化学物质在感应层中的扩散可能导致测量值漂移和灵敏度下降。在一个纯净的环境中，污染物质会缓慢地释放出去。下文所述的恢复处理将加速实现这一过程。高浓度的化学污染会导致传感器感应层的彻底损坏。7.3 恢复处理置于极限工作条件下或化学蒸汽中的传感器，通过如下处理程序，可使其恢复到校
28、准时的状态。在 50-60和70%RH 的湿度条件下保持 5 小时以上。7.4 温度影响气体的相对湿度，在很大程度上依赖于温度。因此在测量湿度时，应尽可能保证湿度传感器在同一温度下工作。如果与释放热量的电子元件共用一个印刷线路板，在安装时应尽可能将DHT11 远离电子元件，并安装在热源下方，同时保持外壳的良好通风。为降低热传导，DHT11 与印刷电路板其它部分的铜镀层应尽可能最小，并在两者之间留出一道缝隙。7.5 光线长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中，会使性能降低。7.6 配线注意事项DATA 信号线材质量会影响通讯距离和通讯质量, 推荐使用高质量屏蔽线。名师资料总结 - - -精品资
29、料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 30 页 - - - - - - - - - 13 8、封装信息9、 DHT11引脚说明Pin 名称注释1 VDD 供电 3 5.5VDC 2 DATA 串行数据，单总线3 NC 空脚，请悬空4 GND 接地，电源负极10、 焊接信息手动焊接，在最高260的温度条件下接触时间须少于10秒。11、注意事项(1) 避免结露情况下使用。(2) 长期保存条件：温度1040，湿度 60以下。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
30、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 30 页 - - - - - - - - - 14 第四章硬件系统设计本方案以STC89C52 单片机系统为核心来对温度、湿度进行实时控制和巡检。各检测单元能独立完成各自功能，并根据主控机的指令对温湿度进行实时采集。主控机负责控制指令的发送，并控制各个检测单元进行温度采集，收集测量数据，同时对测量结果进行整理和显示。其中包括单片机、复位电路、温湿度检测、显示电路、报警电路等部分的设计。系统原理框图4.1 温湿度采集电路温湿度采集电路是本设计中最重要的一个模块，用于外部环境的参数读取，是单片机系
31、统的输入模块，是与单片机联系最为密切的部分。DHT11引脚一接电源，用于供电；引脚二为串行数据线，单总线结构，与单片机P1.0 相连；引脚三为空，需悬空；引脚四接地。应用电路如下：DHT11温 湿 度检 测 模块单 片 机数码管显示模块报警模块GND VCC 5K 2 4 1 DATA MCU DHT11 VCC 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 30 页 - - - - - - - - - 15 4.2 单片机时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时
32、钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。在 MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚X1，输出端为引脚 X2，在芯片的外部跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路， 就构成了一个稳定的自激振荡器。此电路采用 12MHz 的石英晶体。时钟电路如下图2-2：图 2.2 时钟电路4.3 单片机复位电路复位是单片机的初始化操作， 其主要功能是把 PC初始化为 0000H ，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境
33、，也需要按复位键以重新启动。RST引脚是单片机复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期（即 2 个机器周期）以上，若使用频率为12MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过4s 才能完成复位操作。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的。 在本设计中采用了按键电平复位方式，其复位电路如下图2-3。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
34、 16 页，共 30 页 - - - - - - - - - 16 图 2-3、复位电路4.5 、报警电路在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。其方法就是把计算机采集的数据或记过计算机进行数据处理、数字滤波，标度变换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值) 则进行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示和控制。本设计采用蜂鸣音报警电路。蜂鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过单片机的1 根口线经驱动蜂鸣器发声。压电式蜂鸣器约需10mA 的驱动电流，可以用一个晶
35、体三极管驱动，在具体设计过程中，P1.2 接晶体管基极输入端。当 P1.2 输出高电平“ 1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约5V 电压而发声；当P1.2 输出低电平“ 0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。三极管驱动的蜂鸣器报警蜂鸣器电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 30 页 - - - - - - - - - 17 4.5 、显示电路在本系统中显示部分使用LED 。此处需补充（如可以，图也要画，另外原理图我修改了一部分）下面这个图不知怎么画，你们
36、两个想想办法, 其他部分基本完成名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 30 页 - - - - - - - - - 18 第五章软件设计5.1 汇编语言和 C语言的特点及选择本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案，选择合适的编程语言是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时，常用的是汇编语言和C语言。机硬件，程序可读性和可移植性比较差。而C语言虽然执行效率没有汇编语言高，但语言简洁，使用方便，灵活，运算丰富，表达化类型多样化，数据结构类型丰富，具有结构
37、化的控制语句，程序设计自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特点。在本设计中采用C语言编写软件程序。主程序的设计详见附录三。5.2 主程序设计该系统控制核心是单片机STC89C52，其工作过程是：系统通电后，单片机STC89C52进入监控状态，同时完成对各扩展端口的初始化工作。在没有外部控制信息输入的情况下，系统自动采集温湿度传感器数据，最后产生的数据在七段数码管上显示。主程序中模块中包括了温湿度采集程序，温度和湿度的显示程序分别作为单独的程序模块来进行设计，以便在程序编写过程中可以分别加以修改。主程序流程如图4.1 所示名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
38、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 30 页 - - - - - - - - - 19 图 5.1 主程序流程5.3 温湿度采集子程序程序中用到的DHT11 是集成的温湿度的传感器，单总线结构一次通讯时间4ms左右 , 数据分小数部分和整数部分。报警子程一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式 :8bit湿度整数数据 +8bit 湿度小数数据+8bi 温度整数数据 +8bit 温度小数数据 +8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据 +8bit湿度小数数据+8bi 温度整数数据+8bit温度小数
39、数据”所得结果的末8 位序流程开始初始化温湿度采集温湿度显示Y 判段是否超限测结束蜂鸣器报警N 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 30 页 - - - - - - - - - 20 N 从机 80us 低电平是否结束N Y N Y Y 开 始P1.0输出低电平延时 18ms P1.0 输出高定平延时 40us 读 P2.0 引脚判断是否低电平从机 80us高电平是否结束接受数据处理并输出数据结束名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
40、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 30 页 - - - - - - - - - 21 5.5 显示子程序显示使用七段数码管，首先进行P0进行段选，然后P2口进行位选利用动态扫描来显示温湿度。5.6 报警子程序本设计中包含有蜂鸣器报警模块，在温湿度超过设定值时可发出声音报警，报警时间设定为5s。报警子程序流程图如图5.6 所示。错误！未找到引用源。图 5.6 报警子程序开始P0 口送出段选数据P2 口送出位选数据延时结束名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
41、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 30 页 - - - - - - - - - 22 第六章系统调试与存在的问题6.1 硬件调试硬件调试在宿舍中进行，一次成功、完整显示了温度与湿度，但蜂鸣器发声不符，后经过改变蜂鸣器驱动电路使其能够发出尖锐叫声。6.2 软件调试软件调试一般分为以下四个阶段：1、 编写程序并查错； 2、在 C 语言的编译系统中编译源程序3、对程序进行编译连接，并及时发现程序中存在的错误；4、改正错误。在软件调试过程中， 对出现的错误进行了认真的分析和修改，多次调试成功后，能够很好的达到既定的设计效果。而且随着一步步完整设计思路，更加深了对
42、单片机运行方式的理解。此系统可以改进为增加小数点和负数以及一种科学计算功能，这是一个比较难的挑战。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 30 页 - - - - - - - - - 23 总 结这次单片机课程设计不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到过的知识，掌握了一种系统的研究方法，可以进行一些简单的编程。通过这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结
43、论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，例如对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，学习了单片机C语言。经过一周的努力， 顺利的完成了单片机课设。 这是一个磨练意志的过程。 从课题的选择开始，计算器的设计、硬件和软件系统的设计，这其中经历了很多困难，但是更重要的是在这个过程中我们得到了很大的锻炼。一方面通过 C51单片机等一些器件的设计让我们学习和掌握了单片机技术的基础知识和技术要点，也使以前学的很多知识都得到了运用； 另一方面在用 Protel软件画电路图时， 用到了两位数码管的元件，需要自己设计。当然，这是一个需要不断的尝试，不断的
44、校核，不断的修改，最后完成一个合理的设计的过程。 需要的是细心和耐心。 在很大程度上培养了我们拼搏的工作精神。使我们受益匪浅，更加明确了自己专业的方向。值得一提的是，在设计之前，已了解到DS18B20 和 HS1101的特性，同时想要在设计中分别设计温度与湿度传感模块，网上的模板也较多， 但是在网络选择模块的过程中，突然发现了 DHT11 元件，使我们眼前一亮， 继而选择用它。 在选择显示模块时，也犹豫了好久， 1602 液晶显示好用，但是考虑到LED的红色亮度及价格问题，最终选择用它。通过本次课设， 我们不仅学到了关于单片机技术方面的许多专业知识，同时也让我们感觉到团队合作的重要性。 其实如
45、何有效和快速的找到资料也是课设给我们的启发，利用好图书馆和网络， 是资源的到最好的利用。 与他人交流思想是取得成功的关键，在交流中，不仅强化了自己原有的知识体系，也扩展了自己的思维。课设是一个通过思考、发问、自己解惑并动手、提高的过程。我们会在以后的学习中不断学习，积累经验，完善自己。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 30 页 - - - - - - - - - 24 参考文献1 郭 天 祥 新 概 念51单 片 机C语 言 教 程 电 子 工 业 出 版
46、 社 2009 2胡 汉 才 单 片 机 原 理 及 其 接 口 技 术 清 华 大 学 出 版 社 2010,8 3 老虎工作室 protel99se 入门与提高人民邮电出版社2008,8 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 30 页 - - - - - - - - - 25 附 录附录一：温湿度监测系统硬件连线图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
47、- - - 第 26 页，共 30 页 - - - - - - - - - 26 附录二：源程序源程序：#include /the main only needs to call getDHT11(),then the temperature and huminity was geted in F16T,F16RH as float sbit bit11=P10; sbit alarm=P11; /接蜂鸣器；unsigned char U8T_data_H,U8T_data_L,U8RH_data_H,U8RH_data_L,U8checkdata; unsigned char UH=30,U
48、L=20,RHH=75,RHL=20; /设定温湿度上下限U 代表温度RH 代表湿度float F16T,F16RH; / 用于最终读取的温湿度数据unsigned char code table16 = 0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f, 0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07, 0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c, 0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71; / 数码管译码void Delay_ms(unsigned int n)/n 毫秒延时 unsigned char j; while(n-) for(j=0;j125;j+); void Del
49、ay_us(unsigned char n) /N us 延时函数精度4us n=n/2; while(-n); char COM(void) / read 8 bits onice char i,U8temp,U8comdata; for(i=0;i8;i+) while(!bit11); / 表示读取的高电位延时大于20 多 us 则读取的是1 否则读取的是0 Delay_us(35); / 通过 U8FLAG 可判断 bit11 显示数据的脉长U8temp=0; if(bit11)U8temp=1; while(bit11); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 30 页 - - - - - - - - - 27 U8comdataUH)|(U8T_data_HRHH)|(U8RH_data_HRHL) /判断是否超限 alarm_f(); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 30 页 - - - - - - - - -