温湿度测控系统设计

1、 摘 要在农业生产中，温室大棚的应用越来越广泛，也能为人们创造更高的经济效益。在温室大棚中，最关键的是温湿度控制方法。传统的温湿度控制方法完全是人工的，不仅费时费力，而且效率很低。本文旨在论述一钟温室大棚温湿度控制系统的设计及工作原理。该系统主要由单片机、数字温湿度传感器DHT11、液晶显示、键盘等组成。采用温湿度传感器DHT11来测量温湿度，它的精确度高，而且DHT11直接是输出数字信号，可直接与单片机相连。显示部分使用的是液晶显示来显示温湿度。本系统还有附带键盘，能够对大棚所需要的温湿度上下限值直接设定和修改。本系统的核心是单片机SCT89C52，接收传感器所测的数据并处理，然后执行各种操

2、作，如喷水，吹风等。本系统智能度高，可靠性高，系统工作稳定，且综合性价比较高，具有较大的市场应用前景。【关键词】 单片机SCT89C52 数字温湿度传感器DHT11 大棚 温度 湿度第 1 页 共 29 页ABSTRACTIn agricultural production, more and more extensive application in greenhouse, also can create higher economic benefits for people. In the greenhouse, the key is the temperature and humidit

3、y control method. Temperature and humidity control method of traditional is entirely artificial, not only time-consuming and laborious, but also the efficiency is low. This paper discusses the design and the working principle of temperature and humidity control system of a greenhouse. The system is

4、mainly composed of single chip microcomputer, digital temperature and humidity sensor DHT11, liquid crystal display, keyboard, etc. To measure the temperature and humidity and the temperature and humidity sensor DHT11, it has a high precision, and the DHT11 is directly output digital signal, can be

5、directly connected with the single chip. The display part is the use of liquid crystal display to display the temperature and humidity. The system has keyboard, temperature and humidity in greenhouse on the need to limit on the value set and modify. The core of this system is SCT89C52 MCU, receiving

6、 sensor data and processing, and then perform various operations, such as water, air etc.The system of intelligent degree is high, the reliability is high, the system is stable, and the higher price, has great market prospects.keyword single-chip digital SCT89C52 temperature and humidity sensor DHT1

7、1 greenhouse temperature and humidity 前言 在现代的大棚种植技术中，温度、湿度是大棚蔬菜能否茁壮成长的重要因素。现在我国大棚生产规模虽然空前巨大，但是大棚的设备比较陈旧，温度采集方式落后，广大农村采用煤油温度计的温度采集方式，不仅温度采集较为老套，并且费时费力，不利于大棚生产规模的扩大，也不利于信息化程度的提高，不符合党中央提出的科技兴农的战略目标。农业是人类社会最古老的行业，是各行各业的基础，也是人类顿以生存的最重要的行业，由传统农业向现代化农业转变，由粗放经营向集约经营转变，必须要求农业科技有一个大的发展，进行一次新的农业技术革命。科技的发展促进了农业

8、的发展，温室大棚在农业中的应用越来越广泛。传统的温室大棚的自动化程度很低，基本是是粗放型的人工操作，即便对于所给定的量，在操作中无法进行有效的控制，很大程度上限制了温室大棚的经济效益。现代智能控制系统是进行温室大棚温湿度控制的有效手段和工具，它可以提高操作的准确性，有利于控制过程的科学管理，也降低了对操作者本身素质的要求和体力劳动强度。除此之外，它还能准确、定时、定量、高效的进行温湿度控制，可以节省人力、体力而提高质量和产量。智能温室大棚控制系统在我国农业中的使用为数不多，与发达国家相比，有较大的差距，有很多是基本停留在人工操作，即使有些使用的了自动控制系统，但是也是以经验来自行设定很多参数，

9、使得不能物尽其用而又造成浪费。只有提高自动控制系统的智能，使得在农业生产中更加智能和方便并采用廉价的器材使其价格能被广大农业生产者所接受，才能促进智能温室大棚温湿度控制在农业中的广泛应用和提高其经济效益。随着微型计算机和传感器技术的迅猛发展，其价格低、可靠性高，给改造农业带来了很多便利。用高新技术改造农业生产，是我国农业和国民经济持续发展的根本大事。本文旨在对温室大棚温湿度监控系统的设计，一种基于mcs-51单片机的控制系统，通过高灵敏度的温湿度传感器检测大棚内的温湿度，并通过控制系统进行温室度调节。第 29 页 共 29 页目录第一章 绪论 1.1课题来源. .5 1.2国内外发展现状、趋势

10、以及面临的挑战 . .5 1.3研究的目的、意义及主要内容. .5第二章 系统总体方案设计.7第三章 硬件的选型. .9 3.1 STC89C52单片机. .9 3.1.1单片机概述. .9 3.1.2 STC89C52单片机的引脚说明.10 3.1.3复位电路.13 3.1.4晶振电路.13 3.2温湿度传感器.14 3.2.1 DHT11产品概述.14 3.2.2 DHT11传感器电路引脚接线.14 3.2.3 DHT11传感器工作原理.14 3.2.4 串行接口（单线双向）.15第四章 硬件电路设计.18 4.1按键电路.18 4.1.1键盘模块设计.18 4.2显示电路.19 4.3

11、温湿度传感器.20 4.4 系统电源设计.21 4.5 信号采集变换部分.21 4.6 信号处理部分.22 4.7 串口通信电路.24 4.8 报警电路.25第五章 结论.26第六章 附录.28第一章 绪论1.1课题来源 来源于生产/社会实践1.2国内外发展现状、趋势以及面临的挑战 美国是将计算机应用于大棚和管理最早，最多的国家之一。美国开发的大棚计算机控制与管理系统可以根据作物的特点和生长所需要的条件，对大棚内的光照，温度，湿度等诸多因素进行自动控制。这种自动控制系统需要种植者输入温室作物生长所需的环境的目标参数，计算编机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标进行比较，以决定大棚温湿度的控制

12、过程，按照相应的机构进行加热，降温或者是浇水，通风等。目前，我国绝大部分自主开发的大棚温湿度控制或者进口的国外设备都属于这种系统。虽然这种自动控制系统实现了自动化，适合规模化生产，提高了劳动生产率，通过改变大棚温室度的设定目标，可以自动的对大棚内温湿度进行调节，但是这种调节对作物的生长来说还是相对滞后的，难以介入作物生长的内在规律。所以在这种自动控制系统和实践的基础上，温湿度自动控制向着适合不同作物生长的智能化控制发展。国外大棚业正致力于高科技发展，遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用于大棚的管理和控制中，近几年各国温度控制技术提出建立大棚行业标准，朝着网络化，大众化，大规模，无人化的方向

13、发展的思路。1.3研究的目的、意义及主要内容 本系统的设计的硬件主要包括：主要是单片机AT89C51，检测系统，显示电路，A|D电路，报警电路等。利用传感器测量大棚内的温湿度经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统（STC89C51），与预设的农作物最适合生长的温湿度值的上下限进行对比，并通过显示电路将测得的温湿度进行实时显示。如果不同作物的适合生长的温度不一样，可以通过键盘电路修改预设值。控制系统根据比较的结果对调节系统发出相应的指令，启动相应的调节设备如喷水机，吹风机，加热器，降温等，调节大棚内的温湿度状态。如果测得的数据超过了预设值的上下限，则报警电路会报警。这样就实现了对大棚温湿度

14、的自动控制。 本文主要研究内容如下：1.进行温湿度控制系统的整体研究与设计。2.利用键盘设置温湿度的上下限值。3.利用数字温湿度传感器DHT11测量大棚内的温湿度。4.利用LCD对温湿度进行实时显示。5.利用315M无线传输系统进行农田与监控室之间的数据传输。5.当大棚温湿度值超出设定范围值时，系统可自动报警，并输出驱动信号控制继电器对大棚温湿度进行调节。 第二章 系统总体方案设计由于该系统在配电房内运行及设计上的要求，硬件部分选用STC89C52单片机作为控制器，硬件系统由温湿度采集部分、模数转换与处理部分、动态显示部分、系统电源部分、RS232串行总线通信、继电器输出部分、报警部分及自动手

15、动控制部分组成。系统硬件结构框图如图2.1所示： 图2.1 系统硬件结构框图系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程实现各项功能。本软件为了实现温度、湿度显示，报警，A/D转换和对温湿度的控制等功能，采用主程序调用各个子程序来实现相应的功能的方法。系统上电复位后，将调用初始化程序对单片机的端口初始化，将需要使用的内存单元进行清零，然后自动采样后调用A/D转换子程序并显示当前温湿度值，当有键按下时，进入中断，运行中断程序，将温、湿度上下限的初值写入内存单元，并且显示在动态显示部分上。然后系统调用A/D转换子程序，将DHT11温湿度传感器电路输出的模拟信号转换为数字信号，将数字信号读入单片机，

16、每次将读入的数据与上、下限进行判断，以决定是否调用报警和调温、调湿子程序，并且在此过程中实时显示当前温湿度值。如果高于温度上限，系统启动报警功能及排风扇，加快室内外的空气对流，达到迅速降温的目的；如果高于湿度上限，系统也启动报警功能予以报警，并启动加热丝，使室内温度迅速上升，当温度上升一定值时，启动排风扇，将室内的高湿度空气排到室外，达到降低湿度的目的。第三章 硬件的选型3.1 STC89C52单片机3.1.1单片机概述单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，嵌入式微控制器等，属于第四代电子计算机。它把中央处理器、存储器、输入/输出接口电路以及定时器叶数器集成在一块芯片上，从而具有体积小、功耗

17、低、价格低廉、抗干扰能力强且可靠性高等特点，因此，适合应用于工业过程控制、智能仪器仪表和测控系统的前端装置。正是由于这一原因，国际上逐渐采用微控制器(MCU)代替单片微型计算机(SCM)这一名称。“微控制器”更能反映单片机的本质，但是由于单片机这个名称已经为国内大多数人所接受，所以仍沿用“单片机”这一名称。1、单片机的主要特点有:(1) 具有优异的性能价格比。(2) 集成度高、体积小、可靠性高。(3) 控制功能强。(4) 低电压，低功耗。2、单片机的主要应用领域:(1) 工业控制(2) 仪器仪表(3) 电信技术(4) 办公自动化和计算机外部设备(5) 汽车和节能(6) 制导和导航(7) 商用产

18、品(8) 家用电器因此，在本课题设计的温湿度测控系统中，采用单片机来实现。在单片机选用方面，由于STC89系列单片机与MCS-51系列单片机兼容，所以，本系统中选用STC89C52单片机。3.1.2 STC89C52单片机的引脚说明图3-1 STC89C52单片机引脚图芯片引脚如图3-1所示：VCC : 电源。GND: 地。P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令

19、字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表1所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL

20、逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电

21、阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如上表2-1所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚

22、（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当STC89C52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，

23、而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。程序存储器：如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89S52，如果EA 接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000HFFFFH。数据存储器：STC89C52 有256 字节片内数

24、据存储器。高128 字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7FH 的地址时，寻址方式决定CPU 访问高128 字节RAM 还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR）定时器2：定时器2是一个16位定时/计数器，它既可以做定时器，又可以做事件计数器。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位选择（如表2所示）。定时器2有三种工作模式：捕捉方式、自动重载（向下或向上计数）和波特率发生器。工作模式由T2CON中的相关位选择。定时器2 有2 个8位寄存器：TH2和TL2。在定时工作方式中，每个机器周期，T

25、L2 寄存器都会加1。由于一个机器周期由12 个晶振周期构成，因此，计数频率就是晶振频率的1/12。中断：STC89C52 有6个中断源如表3-1所示：两个外部中断（INT0 和INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2 或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清01。表3-1 中

26、断控制寄存器符号位地址功能EAIE.7中断总允许控制位。EA=0,中断总禁止；EA=1，各中断由各自的控制位设定-IE.6预留ET2IE.5定时器2中断允许控制位ESIE.4串行口中断允许控制位ET1IE.3定时器1中断允许控制位EX1IE.2外部中断1允许控制位ET0IE.1定时器0中断允许控制位EX0IE.0外部中断1允许控制位3.1.3复位电路RST引脚是单片机复位端，高电频有效。在引脚端输入至少连续两个单片机周期的高电频，单片机复位。使用时，在引脚与VSS引脚之间接一个10K的下拉电阻，与VCC引脚之间接一个约22F的电解电容，即可保证上电复位。本设计中复位电路如图3-2所示：图3-2

27、 复位电路3.1.4晶振电路在单片机电路中晶振的作用非常大，结合单片机内部的电路，产生单片机所必需的时钟频率，单片机一切指令的执行都是建立在晶振的基础上。晶振是利用一种特殊的晶体，在电能和机械能之间相互转化产生共振，提供稳定精确的单频震荡，为系统提供基本的时钟信号。XTAL1和XTAL2是外接时钟电路的接入端，C1、C2为负载电容，Y1为12MHz的晶振。本设计的时钟电路如图3-3所示：图3-3 晶振电路3.2温湿度传感器3.2.1 DHT11产品概述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

28、与卓越的长期稳定性。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。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。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，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。3.2.2 DHT11传感器电路引脚接线 如图3-4所示图3-4 连接

29、线路DHT11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。2Pin用于数据发送和接收状态。3.2.3 DHT11传感器工作原理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

30、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温度小数数据”所得结果的末8位。3.2.4 串行接口（单线双向）1.单总线传送数据位定义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验和数据等于“8bit湿度整数数据

31、+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。2.数据时序图用户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。 图3-5 数据时序图 外设读取 （1）DHT11上电后，测试环境温湿度数据，并记录数据，同时DHT11的DATA数据线由上拉电阻拉高一直保持高电平；此时DHT11的DATA

32、引脚处于输入状态，时刻检测外部信号。 （2）微处理器的I/O设置为输出同时输出低电平，且低电平保持时间不能小于18ms，然后微处理器的I/O设置位输入状态，由于上拉电阻，微处理器的I/O即DHT11的DATA数据线也随之变高，等待DHT11作出回答信号， 图3-6 主机发送起始信号 （3）DHT11的DATA引脚检测到外部信号有低电平时，等待外部信号低电平结束，延迟后DHT11的DATA 引脚处于输出状态，输出80us的低电平作为应答信号，紧接着输出80us的高电平通知外设准备接受数据，微处理器的I/O此时处于输入状态，检测到I/O有低电平（DHT11回应信号）后 ，等待80us 的高电平后的

33、数据接收。 图3-7 发送信号 （4）由DHT11的DATA引脚输出40位数据，微处理器根据I/O电平的变化接收40位数据，位数据“0”的格式为：50us的低电平和26-28us的高电平；位数据“1”的格式为：50us的低电平加70us的高电平。 图3-8 位数据“0”的格式 图3-9 位数据“1”的格式 第四章 硬件电路设计本电路的控制系统为单片机最小系统（STC89C52、时钟电路、复位电路）。以单片机芯片STC89C52作为CPU，时钟电路由一个频率为12MHz的晶振和两个33pF的电容组成，复位电路由一个22uF的电容和一个10k的电阻组成。4.1按键电路 4.1.1键盘模块设计键盘是

34、数据输入、参数设定和手动控制的输入设备，它的作用是进行十六进制字符的输入。本文采用2X8式键盘阵列通过8各I/O口线识别16各按键。该按键需要两组信号线，一组作为输出信号线（称为行线），另一组作为输入信号线（称为列线）。如图4-1所示图4-1 2x8键盘接线电路4.2显示电路1. 液晶显示器简介本设计显示部分采用字符型液晶显示器显示所测温湿度值。液晶显示容量为16x2个字符，工作电压4.55.5v,工作电流2.0mA.本设计的液晶显示器连接线路图如图4-2所示：图4-2液晶显示器连接线路4.3 温湿度传感器1.DHT11传感器电路引脚接线 如图43所示图4-3 传感器连接线路2、引脚说明 引脚

35、号 引脚名称 类型 引脚说明 1 VDD 电源 正电源输入，3V-5.5V DC 2 DATA 输出 单总线，数据输入/输出引脚 3 NC 空 空脚，扩展未用 4 GND 地 电源地 4.4 系统电源设计电源是整个控制系统最重要的能源供应部分，电源的好坏直接影响整个系统能否正常稳定运行，系统电源如图3.1所示，由于T295温湿度感器要求的供电电源24VDC15%，故220VAC经过变压后产生24VAC，经过整流滤波后引出A、B两端用来给T295温湿度传感器供电，同时经过三端稳压管7805实现稳压，稳压后成为+5V的电源输出，+5V为89C51等单电源芯片供电。 图4-4 系统电源图4.5 信号

36、采集变换部分 信号采集变换部分的硬件电路如图3.2所示，T295温湿度传感器产生的模拟量信号05VDC经过滤波后送入ADC0809的IN0口进行模数转换，本系统的干扰信号主要是50Hz的交流电源，采用常用的RC滤波电路即可将50Hz的工频信号滤除掉，由频率f=1/(2RC),通过计算可得R=510，C=10F。IN1IN7口接地，对于ADC0809部分，利用ADC0809转换器三态输出锁存功能，直接与8255的总线相连接。把ADC0809转换器当作外部RAM单元对待，系统中ADC0809转换器的片选信号由PB0线选控制。当89C51产生WR写信号时，由一个或非门产生转换器的启动START和地址

37、锁存信号ALE(高电平有效)，同时将地址总线送出的通道地址A、B、C锁存，模拟量通过被选中的通道进入A/D转换器，并在START下降沿时开始逐位转换，当转换结束时，转换结束信号EOC变为高电平。当89C51产生RD读信号时，由一个或非门产生OE输出允许信号(高电平有效)，使A/D转换结果通过8255读入89C51单片机。设89C51的晶振为12MHz，分频后ALE为2MHz，再经过D触发器分频为1MHz作为转换器的时钟信号1。 图4-5 信号采集变换部分4.6 信号处理部分如图4-6所示，AT89C51的P20P23口与5045相连，X5045是在单片机系统中广泛应用的一种看门狗芯片，当单片机

38、受到外界干扰或其它原因使程序跑飞时看门狗芯片发出复位信号使单片机复位,防止控制系统控制失效而导致意外事故发生。同时为进一步提高性能，又增加了手动复位按钮以起到彻底保护的作用。AT89C51的时钟信号由外部的晶振电路提供，采用12MHz晶振，外加两只30PF的独石电容起微调作用,使时钟脉冲频率更加准确，从而使系统按时钟节拍有条不紊地运行。为使所有的芯片都能正常工作而不受外界高频噪声干扰的影响，所有的需外加电源才能工作的芯片的电源和地之间都加0.1F的去藕电容。AT89C51属于低功耗，高性能的八位单片机，它采用COMS工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和MCS51兼容；

39、片内的FLASH ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器来编程，是一种功能强，灵活性高，价格便宜合理的单片机2。由于本系统功能强，接口较多，只靠89C51自身的接口很难完成所有的接口电路，所以采用了并行接口芯片8255实现扩展，89C51与8255直接通过74LS573实现典型接法，将89C51的P0口扩展成三个接口，PA口用于连接ADC0809的数据传输口，PB0、PB1用于控制ADC0809的片选信号端EOC和ADDA，PC口连入J1端，J1另一端接入动态显示部分，可轮流显示温度与湿度信息。而对于AT89C51，选定P1口为键盘接口，用于温湿度控制的设置和各种工作模式的设定，I

40、NT1实现键盘的中断控制，P25、P26实现报警功能，这些连入J2端子板，而TXD、RXD连入上位机，实现串行通信的功能。图4-6 信号处理部分4.7 串口通信电路 上位机部分采用RS-232通讯，RS-232C规定的逻辑电平与一般微处理器、单片机的逻辑电平是不一致的。因此，在实际应用时，必须把微处理器的信号电平(TTL电平)转换为RS-232电平，或者对两者进行逆转换。这两种转换是由专用电平转换芯片实现的。在本控制系统中采用了MAX232芯片，该芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232输出电平所需的+10/-10V电压。所以，采用此芯片接口的串行通信系统只

41、需单一的+5V电源就可以，其适应性更强，加之其价格适中，硬件接口简单，所以被广泛采用。如图4-7所示，为了提高串行总线节点的抗干扰能力，保证各节点在电气上完全隔离和独立，AT89C51的TXD和RXD分别通过高速光耦器6N137与串口芯片MAX202的T2IN和R2OUT相连。电平转换芯片MAX202采用典型接法，其T2OUT与R2IN分别连接两个5的电阻起限流作用，用于保护串口芯片MAX202,通过限流电阻与上位机相连。为防止总线的电压突变，尤其是防止浪涌电压的产生，T2OUT和R2IN脚分别并联一个TVS管(D1和D2)。同时在在MAX202的T2OUT和R2IN脚两端并联PHILIPS公司的PRTR5VOU2X静电保护器件，此ESD保护器使得输入信号与地之间有极小的分布电容(1pF)，防止静电干扰，避免信