基于arm单片机的温湿度监测系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于arm单片机的温湿度监测系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

,电源打开时 POF 置“ 1” ,它可由软件设置睡眠状态并不为复位所影响。 存储器结构： MCS51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有 64KB 外部程序和数据的寻址空间。 程序存储器：如果 EA 引脚接地（ GND），全部程序均执行外部存储器。 在AT89S51,假如接至 Vcc（电源＋），程序首先执行从地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）内部程序存储器，再执行地址为 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存储器。 数据存储器：在 AT89S51 的具有 128 字节的内部 RAM，这 128 字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行， 128 字节均可设置为堆栈区空间。 看门狗定时器（ WDT）： WDT 是为了解决 CPU 程序运行时可能进入混乱或死循环而设置，它由一个 14bit 计数器和看狗复位 SFR（ WDTRST）构成。 外部复位时， WDT 默认为关闭状态，要打开 WDT，必按顺序将 01H 和 0E1H 写到 WDTRST寄存器，当启动了 WDT，它会随晶体振荡器在每个机器周期计数，除 硬件复位或 WDT 溢出复位外没有其它方法关闭 WDT，当 WDT 溢出，将使 RST 引脚输出高电平的复位脉冲。 引脚图详见图 24 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 9 图 24 AT89S51 单片机引脚图 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 10 第三章 各单元的设计 键盘单元 单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路 ,以及专一的复位功能外 ,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制 功能或输入数据。 键开关状态的可靠输入 ：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个 10ms 的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响 在这种行列式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。 当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。 对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。 对照图示的 4*4 键盘，说明线反转法工作原理。 首先辨别 键盘中有无键按下，有单片机 I/O 口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。 方法是：向行线输出全扫描字 00H，把全部列线置为低电平，然后将列线的电平状态读入累加器 A 中。 如果有按键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为 1。 判断键盘中哪一个键被按下是通过将列线逐列置低电平后，检查行输入状态来实现的。 方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为 1，则所按下的键不在此列；如果不全为 1，则所按下的键必在此列，而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。 键盘共有 16 个按键，用于方便设定温度。 „ ， 数字按键，输入数字 09； ， 设置的确认，修改设置温度时进行确认； 设置的清除，修改设置温度时进行删除； 开启电源 关闭电源 确认 清除 0 9 关闭 开启 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 11 显示及设置转换到温度点 1，按此按键后，显示预设置温度的数码管 闪烁； 显示及设置转换到温度点 2，按此按键后，显示预设置温度的数码管 闪烁； 表 31 键盘的按键分布 温度控制及超温和超温警报单元 当采集的温度经处理后超过规定温度上限时，单片机通过 输出控制信号驱动三极管 D1 ，使继电器 K1 开启降温设备 ( 压缩制冷设备 ) ：当采集的温度经处理后低于设定温度下限时，单片机通过 输出控制信号驱动三极管 D2 ，使继电器 K2 开启升温设备 ( 加热器 1)。 当由于环境温度变化太剧烈或 由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。 具体电路连接如图 31 所示。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 F1 F2 清除 开启 关闭 确定 F1 F2 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 12 图 31 具体电路连接 图 温度测试单元 采用温度芯片 DS18B20。 使用集成芯片，能够有效的减小 外界的干扰，提高测量的精度，简化电路的结构。 温度控制器件电路 单片机通过三极管控制继电器的通断，最后达到控制电热器的目的。 当温度未达到要求时，单片机发送高电平信号使三极管饱和导通，继电器使电源与电热器接通，电热器加热。 温度慢慢升高。 当温度上升到预定温度时，单片机发送低电平信号三极管进入截止状态，继电器的弹片打到另一侧，使电热器与电源断开，电热器停止加热。 继电器电路中有一个三极管 8050 的保护电路，即将一个二极管反向接到三机管的两端。 连接方法如图 32 所示。 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 13 图 32 单片机控制信号 其原 理是：当继电器突然断电时，继电器产生很大的反向电流。 二极管的作用是将反向电流分流，使流过三级管 8050 的电流比较小，达到保护三极管8050 的作用。 七段数码管显示单元 本部分电路主要使用七段数码管和移位寄存器芯片 74LS164。 单片机通过I2C 总线将要显示的数据信号传送到移位寄存器芯片 74LS164 寄存，再由移位寄存器控制数码管的显示，从而实现移位寄存点亮数码管显示。 由于单片机的时钟频率达到 12M，移位寄存器的移位速度相当快，所以我们根本看不到数据是一位一位传输的。 从人类视觉的角度上看，就仿佛是全部 数码管同时显示的一样。 具体见实际连线图如图 53。 当清除端（ CLEAR）为低电平时，输出端（ QA－ QH）均为低电平。 串行数据输入端（ A， B）可控制数据。 当 A、 B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（ CLOCK）脉冲上升沿作用下 Q0 为低电平。 当 A、 B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在 CLOCK 上升沿作用下决定 Q0 的状态，逻辑封装图如图 43： 图 33 逻辑封装图 引出端符号： CLOCK 时钟输入端； CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）；天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 14 A， B 串行数据输入端； QA－ QH 输出端。 真值表：表 32 表 32 真值表 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 2 S e p 2 0 0 4 S h e e t o f F i l e : E : \ D o c u m e n t s a n d S e t ti n g s \公用 \桌面 \复件 8 9 s 5 1 综合实验板原理图 .d d bD r a w n B y :abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 6abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 7abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 8abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 9abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 1 3abfcgdeV C C1234567abcdefg8dpdp9D S 1 6A1B2QA3QB4QC5QD6C L K8C L R9QE10QF11QG12QH13U 1 67 4 L S 1 6 4A1B2QA3QB4QC5QD6C L K8C L R9QE10QF11QG12QH13U 1 37 4 L S 1 6 4A1B2QA3QB4QC5QD6C L K8C L R9QE10QF11QG12QH13U 1 27 4 L S 1 6 4A1B2QA3QB4QC5QD6C L K8C L R9QE10QF11QG12QH13U 1 47 4 L S 1 6 4A1B2QA3QB4QC5QD6C L K8C L R9QE10QF11QG12QH13U 1 57 4 L S 1 6 4A1B2QA3QB4QC5QD6C L K8C L R9QE10QF11QG12QH13U97 4 L S 1 6 4+ 5 V + 5 V + 5 V + 5 V + 5 V+ 5 VR1 R2 R3 R4 R5 R6+ 5 V + 5 V + 5 V + 5 V + 5 V + 5 VS D AS C L 图 34 实际连线图 接口通信单元 max232 资料简介 ： 该产品是由德州仪器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 标准的芯片。 由于电脑串口 rs232 电平是 10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是 ttl电平 0 +5v,max232 就是用来进行电平转换的 ,该器件包含 2驱动器、 2接收器和一个电压发生器电路提供 TIA/EIA232F电平。 该器件符合 TIA/EIA232F标准，每一个接收器将 TIA/EIA232F电平转换 成 5V TTL/CMOS电平。 每一个发送器将 TTL/CMOS电平转换成 TIA/EIA232F电平。 主要特点 ： 单 5V 电源工作 LinBiCMOSTM 工艺技术 两个驱动器及两个接收器 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 15 177。 30V 输入电平 低电源电流：典型值是 8mA 符合甚至优于 ANSI 标准 EIA/TIA232E及 ITU 推荐标准 ESD 保护大于 MILSTD883（方 法 3015）标准的 20xxV 5 1 单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。 进行串行 通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是 RS232电平的，而单片机的串口是 TTL 电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我采用了专用芯片 MAX232 进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。 在本设计中 采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的 9 针串口只连接其中的 3 根线：第 5 脚的 GND、第 2 脚的 RXD、第 3 脚的 TXD。 这是最简单的连接方法，但是对我来说已经足够使用了，电路如下图所示， MAX232 的第 10脚和单片机的 11 脚连接，第 9脚和单片机的 10 脚连接，第 15 脚和单片机的 20脚 连接 ，串口通讯具体如图 45 图 35 通讯接口连线图 天津大学网络教育学院本科生毕业设计（论文） 16 第四章 电源输入部分。