烟草仓库温湿度监控报警系统设计

1、 烟草仓库温湿度监控报警系统设计学生：陈辉 学院：物理与信息工程学院 专业：通信工程指导老师：李建民 学院：物理与信息工程学院 摘要烟草在批发到各个商店超市前一般都是储存在厂商的囤积仓库内，烟草虽然是包装好后放入仓库的，但是其质量也会不断发生变化的。由于温度和湿度的影响，烟草会逐渐受潮，从而会使烟草发霉，如果这些变质的烟草发货出去，不仅商家的利益与名声会受损，更严重的是如果消费者真的使用了这些烟草，其健康会受到严重危害。为了不让商家的利益和名声受损，更为了不让消费者的健康不受到影响。为此，本课题研究了一种能够精确监控烟草仓库温湿度的系统，从而能随时随刻监控烟草的温湿度，这样才能确保烟草的质量。

2、 本文就详细介绍了烟草温湿度监控的报警系统。本系统可完成温湿度监控的显示并且可以给出相应的报警。本设计由信号产生总体、信号处理总体和显示报警总体三个部分组成。由温度传感器、湿度传感器和多路开关组成信号产生总体部分；MC14433 A/D 型转换器和单片机8051实现了信号的处理总体。显示部分由矩阵键盘扫描和LED显示动态工作方式事组成。在报警部分，则采用峰鸣音报警电路。 关键词：湿度监控系统；显示；报警 Abstract Before sending to every supermarket or shop,the tobacco always stored in the warehouse.

3、Although the tobacco is packaged in the warehouse ,its quality will soon change,because the temperature and humidity damp the tobacco,and then the tobacco will be mouldy.If the mouldy tobacco is sent out,not only the shops interest and reputation will loss,but also the consumers health will be damag

4、ed too.In order to reduce the loss and damage,our subject has researched a new system about how to monitor the temperature and humidity accurately.Only observing them calfully ,we can just ensure the tobaccos quality will be great. This paper introduce the system about monitoring the temperature and

5、 humidity and alarming.This system include three parts,the first one is signal acquisition ,the second one is the analysis of the signal ,the last part is the processing of the signal. Signal acquisition in part by the temperature sensor, humidity sensors and multi-channel switch；Signal analysis and

6、 processing using the MC14433 A / D converter and single-chip 8051. Display used is a static display, the static display brightness, and very easy to show that it do not flicker. Part in the police, the design uses sound alarm circuits Ming-feng. Key Words:Temperature and humidity control system; sh

7、ow;alarm 目录第1章 绪论.11.1选题背景. 11.2部分检测参数.2第2章 系统总体方案设计 .32.1温度传感器的选择.32.2湿度传感器的选择.42.3输入通道的选择.42.4 单片机的选择.5第3章 系统硬件设计. 63.1传感器的作用. .63.1.1温度传感器. 63.1.2湿度传感器.93.2 信号的转换与处理.123.2.1多路开关.123.2.2 A/D转换.143.2.3单片机8051. 16 3.3 显示与报警. 17 3.3.1显示系统.17 3.3.2报警系统.18第4章 系统软件设计.20第5章 系统的测试.26 5.1软件测试.26 5.2硬件系统测试.

8、26 5.3系统总体调测.26总结致谢参考文献29 第1章 绪论 1 . 1 选题背景 烟草这种特殊产品极易受到环境的影响。所以烟草的存储环境是非常重要的，一个好的烟草仓库要保证温湿度在一定的区间内。这样才能保证烟草的存储质量。如温湿度异常，可能导致烟草发霉、变质。在烟草仓库内，必须对温湿度进行严格的监测，定时将监测点的温湿度数据上传、打印温湿度曲线进行分析，消除一切的隐患。烟叶必须含有一定的水分，才不会在堆储过程中发生破碎，才能避免碎烟损失。如果烟叶的含水率是在安全储存含水量的范围之内，则可以抑制霉菌的生长。但是，如果含水量较高，超过了安全储存的水分标准（15%），霉菌就能在烟叶上生长发育，

9、但霉菌易于繁殖的水分与温度有一定的关系，温度愈低，霉菌繁殖需要的水分愈高。此外，烟叶的含水率还与环境温湿度有密切的关系。在空气温度恒定情况下，空气相对湿度越大烟叶的平衡含水率越大，反之，则越小；在空气相对湿度恒定情况下，空气温度越低烟叶平衡含水率越大，反之，则越小。若要控制烟叶的含水率，不仅要控制好烟叶的原始含水率，更重要的是控制环境温湿度。 相对湿度：霉菌繁殖一般需要较高的空气相对湿度。在相同温度下，相对湿度愈高，烟叶的霉变速度愈快，当相对湿度在70%以下时，危害烟叶的霉菌则不易生长繁殖。把烟和片烟相比，把烟更容易霉变。把烟在相同温度不同湿度下的霉变情况，片烟（云南2003X3F）在相同温度

10、不同湿度下的霉变情况。温度不同，适宜霉菌繁殖的相对湿度也不同。在气温较低时，霉菌在较高的相对湿度下才可以繁殖，在气温较高时，部分霉菌在一般的相对湿度下（如65%）也可以繁殖。在还没有监控系统前，比较传统的方法是直接用固定器件去检测湿度和温度，比如湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸，通过人工检测去监控温湿度，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。所以，烟草仓库的温湿度要严格控制，这样就需要一个准确廉价的监控报警系统来监控仓库的温湿度并给予相应的报警提示。本设计就是基于这些要求而作的。 1 . 2部分

11、检测参数 a温度检测范围：-10-+80 b湿度检测范围：10%-100%RH c温度测量精度：0.1 d湿度测量精度：1%RH e温湿度显示方式：温度：四位显示 湿度：四位显示 d报警方式：三极管驱动的蜂鸣音报警 这些参数对于系统设计是必须的，它们是用来与设计的监控数据作对比从而决定是否超过或者低于标准，当监控的数据不在这个范围内时就会经过一系列处理最后达到报警的实现。还有一些详细的数据下面的内容会详细介绍。第2章 系统总体方案设计 温湿度传感器虽然都是检测仓库的系统，但是贮存的物品不同决定了传感器及相应的电路的不同。如果方案的设计不对或者选择的硬件不对，就不能实现精确的监控报警从而任然会造

12、成损失。本设计是针对烟草仓库的监控，所以这个系统对于相应硬件有自己的选择。从而保证系统的精确完整性。它包括温度传感器的选择，湿度传感器的选择，输入通道的选择以及单片机的选择。 单片机LED温湿度显示 蜂鸣器报警 矩阵键盘 图2.1 温湿度监控系统功能原理图 由系统总体框图可以看出，本设计涉及到得硬件包括温度传感器，湿度传感器，输入通道相关器件以及单片和显示报警器件。下面就几个关键器件进行对应的比对与选择。 2 . 1 温度传感器的选择 在选择温度传感器之前，我们首先要了解烟草的保存过程中，那些因素会导致烟草的质量发生变化。其实导致烟草在长期放置过程中产生质量变化的主要因素就是霉变，烟叶霉变是由

13、于霉菌在烟叶上滋生繁殖，致使烟叶的一些内含物质被分解和消耗，正常的组织结构遭到破坏，外观色泽发暗，原有香气消失，发出难闻的霉腐臭气，吃味苦涩，刺激性增大，弹性和韧性丧失，失去使用价值。而其中温度对霉菌的生理作用影响很大。根据霉菌对温度的适应性，可分为高温性、中温性、低温性三大类。在50以上和10以下能够良好生长发育的霉菌数量很少，绝大部分霉菌属于中温性的，生长繁殖最适温度为20-37。因此，烟叶在高温的夏季最容易发生霉变。所以，应选包含了10到50这个范围的温度传感器。 如果选择热电阻温度传感器，根据其材料不同测量范围在-200到+650不等，范围过大且作为金属材质在腐蚀性介质中使用稳定性差。

14、 并且烟草不比其他货物，它的温湿度必须精确控制，而AN6701它的灵敏度是其他同类型IC温度传感器的10多倍。 所以，这里本系统采用AN6701，他的测量范围在-10到 +80灵敏度如果Rc=1- 100k为105-13mV/，非线性度为士05%;热时间常数在静止空气中为24S，在有风空气中为11S。25时传感器的输出电压可由外接电阻将其设定为50V，AN6701由温敏元件、温度补偿和放大器等组成，输出阻抗低。它采用微型封装形式，改善了热响应特性。相对于热电阻温度传感器，AN6701更适合本系统设计。2 . 2湿度传感器的选择 本次系统设计选择的湿度传感器是HS1100/HS1101湿度传感器

15、。 HS1100/HS1101湿度传感器，也可以说是电容传感器，它是一种常见的湿度传感器，市面上基本都有卖的。HS1101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0.04 pF/。可见精度是较高的。 之所以选择HS1

16、100/HS1101湿度传感器，一是它比较容易得到，而是因为它的线性特性不受所需求的温度范围的影响，这样便可以有效的利用其线性特性了。 2.3输入通道的选择 在本设计系统中，温度输入信号为8路的模拟信号，这里就需要多输入通道结构。方案一.运用多路并行模拟量输入通道。这种结构的模拟量通道优点为：（1） 可以根据各输入量测量的饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低。（2） 硬件复杂，故障率高。（3） 软件简单，各通道可以独立编程。方案二.运用多路分时的模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道优点为：（1） 对ADC、S/H要求高。（2） 处理速度慢。（3） 硬件简单，成本低。（4） 软件

17、比较复杂。将方案一与方案二进行比较，很明显二方案更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。 1.多路并行模拟量输入通道图信号调整电路采样保持器A/D转换器 接口 CPU 接口A/D转换器采样保持器信号调整电路 接口信号调整电路 ： ： ： ：A/D转换器采样保持器 图2.2 多路并行模拟量输入通道图 2.多路分时模拟量输入通道图CPU多路切换器信号调整电路 接口A/D转换器采样保持器信号调整电路 :信号调整电路 : 图2.3多路分时模拟量输入通道图 2.4 单片机的选择 由于本设计系统对信号的处理要求并不是特别高，并

18、且最好做到材料费尽量不要太高，经过深思熟虑，我决定还是选择比较早期的单片机8051,8051是我们看见最多的，并且也就MCS-51系列学习的也最多，同时也是比较简单易懂的单片机。有关8051的具体信息下文会逐一介绍。 第3章 系统硬件设计单片机8051串行口LED显示A/D转换器多路开关CD4051温度检测AN6701 多路开关CD4051报警电路湿度检测HS1101 图3.1 系统总体框图 如上3.1图本设计是基于单片机位系统核心的一个检测系统，其中包括了温度检测，湿度检测，多路开关，A/D转换，LED显示，报警电路等部分，这些部分大致上分为了三个总体：第一个是由传感器AN6701，传感器H

19、S1101组成的信号产生总体;第二个事由多路开关，A/D转换器和单片机组成的信号处理总体；第三个是有串行口LED显示器和报警系统组成的显示报警总体。些总体组合在一起就成为了一个系统，也就是烟草仓库监控报警系统，下面就这些总体进行详细的介绍。 3. 1传感器的作用 传感器是借检测元件（敏感元件）将被测对象的一种信息按一定的规律转换成另一种信息的器件或装置。通常所指的信息采集或获取主要依靠各类传感器。传感器所获取的信息通常有物理量，化学量和生物量等，而经传感器转换后的信息多数为电学量，如电阻，电容，电感，电压，电流及频率与相位的变化等。转换后的电信号送给测量电路，目的是把电信号转变成便于显示，记录

20、，控制和处理的有用的电信号。下面是对本设计所用传感器的具体介绍。 3. 1.1温度传感器本设计选的温度传感器为AN6701，是一种比较常见实用的集成温度传感器。其内部电路图如下： 图3.2 AN6701内部电路框图1）AN7601的主要特性集成温度传感器AN6701是一种高灵敏度、线性度好、精度高、反应速度比较快的集成温度传感器。灵敏度与一般集成温度传感器相比约高l0倍，电压输出型。AN6701由温度敏感部分、偏置调整部分和有运放组成的输出缓冲部分组成。在一l0 +80范围内非线性误差为05， Vcc可在+5 V+l5 V范围内选取，若 Vcc=+5 V，只可测量一l0 +20范围内温度，只有

21、 Vccl2 V时才可测量整个一l0 +80范围内温度，本设计选择供电电压为l5 V。可以通过Rc对偏置温度进行调整，可近似认为Vout 与lgRc 呈线性关系。Rc对灵敏度有影响，Rc越大，灵敏度也越高。本设计选Rc=100K，灵敏度约为109mV .AN6701应用实例中，图3.3是温度转换电路;图3.4是温度控制电路.AN6701除了外接温度特性校正电阻Rc以外，不必外接其他元件，就能进行高灵敏度的温度测量。它体积小，容易获得0l的分辨率，因此，主要用于温度控制电路，也可以用做体温计等。温度转换电路： 图3.3 温度转换电路图温度控制电路： 图3.4 温度控制电路图 2）传感器AN670

22、1工作原理AN6701的原理图如下： 图3.5 温度传感器AN6701原理图作为电压型IC温度传感器，将AN6701温度传感器基准电压、缓冲放大器集成在同一芯片上,制成一四端器件。因器件有放大器；故输出电压高、线性输出为10mV；另外,由于其具有输出阻抗低的特性；抗干扰能力强。它由温度检测电路，温度补偿电路以及缓冲放大器三部分组成。集成电路温度传感器检测电路是利用晶体管对两个发射极的电流密度差产生基极-发射极的电压差（VbC）的原理而工作。下图3.6所示为温度检测及温度补偿电路图。图3.5中，T1-T5为检测电路，T8-T11及RC组成的电路产生正比其绝对温度的电流， 图3.6 温度补偿电路图

23、该电流通过T12和T13注入T7，即可获得对应于注入电流的补偿温度。RC为外接电阻，是传感器的校准比较方便。 3.1.2湿度传感器HS1101 下图为HS1100/HS1101湿度传感器的产品大概图样 图3.7 湿度传感器对空气湿度测量的方式很多，相关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、电阻式和湿涨式湿敏原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。下面 介绍HS1100/HS1101湿度传感器及其应用。 1)湿度传感器特性不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速

24、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。图3.8为湿敏电容工作的温湿度范围。图3.9为湿度-电容响应曲线。 图3.8 湿敏电容工作的温、湿度范围 图3.9 温湿度-电容相应曲线。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0.04 pF/。可见精度是较高的。 2)湿度传感器工作电路HS1100/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

25、大而增大。如何将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏电容置于运方与租蓉组成的桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再A/D转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集频率输出的555测量振荡电路如下图3.10所示。集成定时器555芯片外接电阻R4、R2与湿敏电容C，构成了对C的充电回路。7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C的放电回路，并将引脚2、6端相连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，R3 是防止输出短路的保护电阻，R1

26、用于平衡温度系数。 图3.10 频率输出的555振荡电路该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下：首先电源Vs通过R4、R2 向C充电，经t充电时间后，Uc达到芯片内比较器的高触发电平，约0.67Vs，此时输出引脚3端由高电平突降为低电平，然后通过R2放电，经t放电时间后，Uc下降到比较器的低触发电平，约0.33Vs此时输出，此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平，如此翻来覆去，形成方波输出。其中，充放电时间为 t充电=C（R4+R2）Ln2 t放电=CR2 Ln2 。因而，输出的方波频率为f=1/(t放电+t充电)=1/ C（R4+R2）Ln2可见，空气湿度通过555测量电路就转变为与之呈反比的频

27、率信号，表3.1给出了其中的一组典型测试值。表3.1 空气湿度与电压频率的典型值 3.2 信号的转换与处理 3.2.1多路开关CD4051 由于从温度传感器和湿度传感器来的两种不同信号，在信号的采集方面就必须要选择多路开关，这里之所以选择CD4051是因为大家比较熟悉它。 这里对CD4051的功能和作用进行详细说明：表3.2 CD4051功能引脚引脚号符号功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT输入/输出端9 10 11 A B C地址端3OUT/IN公共输出/输入端6INH禁止端7VEE模拟信号接地端8VSS数字信号接地端16VDD电源 多路检测信号的实现 1）温度信号的实现：

28、本设计为八路的温度信号采集，而MC14433仅为一路输入，故采用CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路，其硬件接口如下图3.11所示图3.11八路分时的模拟量信号采集电路硬件接口 2）湿度信号的实现： 本设计为八路的湿度信号采集，故采用CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路，其硬件接口如下图所示图3.12 八路分时的模拟量信号采集电路硬件接口 CD4051工作方式：CD4051 系列模拟开关是用数字信号控制的多路调制/选择模拟开关，具有低导通电阻和很低的关态漏电流。通过模拟开关的模拟量幅度可高达15V，与CD系列数字电路的3V15V 工作范围正好相对应。例如，选VDD5V，VSS0

29、V，VEE-5V，那么幅度-5V+5V 的模拟信号就可用0V5V 的数字信号来控制传输。CD4051 系列模拟开关的静态功耗极小。表3.3 CD4051工作方式INHCBA接通通道0000“0”0001“1”0010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”0111“7”1无无无均不接通 CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。其真值表见上表3.3。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的

30、数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰峰值达15V的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源VDD=5V，VSS=0V，当VEE=5V时，只要对此模拟开关施加05V的数字控制信号，就可控制幅度范围为5V5V的模拟信号。这样就由CD4501得到了从外界环境转化过来的可处理模拟信号。 3.2.2 A/D转换因为CPU只能处理数字信号，而由多路开关来的信号是模拟信号，这样就需要将模拟信号转换成数字信号，这样我们就需要一个A/D转换器。目前最常用的转换器是双积分式和逐次逼近式。双积分式A/D转换器主要优点是转换精度高，抗干扰性能好，价格便宜；缺点是转换速度比较慢。本设计系统因为对温度要求

31、非常严格，所以应该选用精度高的双积分式A/D转换器，常用的有ICL7106系列，MC1443以及ICL7135等。这里就选用MC1443。 图3.13 转换器MC1443MC14433是单片CMOSA/D转换器,它采用双积分原理实现A/D转换。因为转换后的数字量有三位十进制数，而最高位只能输出或，故称为又1/2位A/D转换器该电路需要外接积分电阻和电容，外接失调补偿电容C。该电路具有自动调零、自动极性转换功能，它精度高、功耗低、使用方便并能与微机或其他数字电路兼容.转换器与单片机接口设计： 由于MC14433的A/D转换结果是动态分时输出的BCD码，Q0-Q3和DS1-DS4都不是总线式的。因

32、此，MCS-51单片机只能通过并行I/O接口或扩展I/O接口与其相连。对于8051或者8031应用系统来说，MC14433可以直接和其P1口或扩展I/O口8155/8255相连。图3.14 MC14433与8051单片机P1口直接相连的硬件接口 3.2.3 单片机8051 单片机复位电路包括片内、片外两部分。外部复位电路就是为内部复位电路提供两个机器周期以上的高电平设计的。8051单片机通常采用上电自动复位和按键手动复位两种方式如下图。单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新运行。 图3.15 复位电路 时钟电路中晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。而时钟频率范围一般在1.2MHz-

33、12MHz之间。上图中两电容为微调电容，可以起频率稳定，微调作用，一般取值5-30pf之间。电容越大，振荡频率越快越稳定，所以本实验选择NPO电容，晶振频率为12MHz。 3.3显示与报警 3.3.1显示系统在单片机应用系统设计中，一般都是把键盘和显示器放在一起考虑。本设计是利用8051实现键盘/显示器接口连接。 键盘硬件接口如图3.16所示： 图3.16矩阵键盘与单片机接口 对于矩阵键盘的工作过程可分两步：第一步CPU检测键盘上是否有键按下；第二步是再识别哪一个键按下，得建位编码。其工作方式有查询工作方式，定式扫描工作方式，中断处理工作方式。用键盘可以实现时间的设定和手动复位。 显示器硬件接

34、口电路如图3.17所示： 图3.17 显示器与8051的硬件接口 这种LED显示数码管是动态工作方式，从P0口送段代码，从P1口送位选信号。断码虽同时到达6个LED，但是一次仅一个LED被选中。利用“视觉暂留”，每送一个字符并选中相应位线，延时一会儿，再送选下一个.循环扫描即可。 这种显示方式最大的优点就是精确度高。 3.3.2报警系统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

35、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MCS-51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。在图中，P3.2接晶体管基极输入端。当P3.2输出高电平“1”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P3.2输出低电平“0”时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。图3.17是一个简单的使用三极管驱动的蜂鸣音报警电路： 图3.17 三极管驱动的峰鸣音报警电路当仓库温湿度中的任意一

36、项或者两项出现异常，超过或者低于本设计所要求的温湿度范围时，报警系统会收到由传感器传来的异常数据信号，经过处理的信号就会触发报警电路，从而产生蜂鸣音发出来，这样就会引起监测人员的注意，然后对仓库进行温度，湿度的处理，最后运用复位电路将系统恢复到初始状态便可以继续实现监控，这样就实现了监控报警。第4章 软件的设计温度控制主程序的设计应考虑以下问题：（1）键盘扫描、键码识别和温度显示；（2）温湿度采样，数字滤波；（3）越限报警和处理；（4）温度标度转换。通常，符合上述功能的温度控制程序由主程序和T0中断服务程序两部分组成。下面简单的介绍一下标度变换：目的是要把实际采样的二进制值转换成BCD形式的温

37、度值，然后存放到显示缓冲区34H-3BH。对一般线性仪表来说，标度变换公式为： 式中：A0为一次测量仪表的下限；Am为一次测量仪表的上限；AX为实际测量值；N0为仪表下限所对应的数字量；Nm为仪表上限所对应的数字量；NX为测量所得数字量。以下说明所有相关程序的软件流程图：其中包含主程序图，TO中断流程图，温度采样子程序流程图，键盘扫描程序流程图，报警子程序流程图。这这些相关的流程图概括了所有程序的内容和执行。具体的流程图内容如下：首先来说一下主程序，当流程开始，先设置所需的堆栈，然后清堆栈，清标志，清显示，确保程序还原，再然后T0和串行口的初始化以及CPU开中断，最后把采集的数据显示出来。 主

38、程序图： 开始 设堆栈 清标志 清暂存 清显示 TO初始化 串行口初始化 CPU开中断 扫描键盘 温度采样 显示 图4.1 主程序图 TO中断流程图：TO中断 保 护 现 场 设定1S时间计数是否到1S？ N 温度数据采样 Y 标度变换是否越限？ 报警程序 Y N 显示 重装时间常数 恢复现场 返回 图4.2 TO中断流程图 T0中断后，在保护现场的前提下，先设定1S的时间计数，到达1S则继续温度的数据采样，然后进行标度的变换，如果未到达1S则跳过阶段直接重装时间常数再回复现场然后返回。在进行标度变换的时候检查是否越限，如果越限，直接触发报警程序进行报警，然后回复现场并返回，如果没有越限则显示

39、出数据并重装时间常数，最后恢复现场并返回。 温度采样子程序流程图： 图 4.3 温度采样子程序流程图 通过采样程序采集的数据，送出通道后进行A/D转换并进行读取，这里每个通道都采样一次后返回，如果有通道没有采样到，则把未采样的通道初值送出，直到每个通道都采样一次，最后返回。 键盘扫描程序流程图： 开始 扫描键盘判断是否有 键按下 N Y 延时20mS判断是否有键按下 N Y 启动系统工作 开始键？ N 结束键 图 4.4 键盘扫描程序流程图 键盘扫描程序是主程序的一个子程序，键盘的扫描开始后，首先判断键盘是否有键按下，有键按下就延时20mS，没有键按下则重新扫描，延时20mS后，再判断是否有键

40、按下，有则启动开始键从而启动系统进行工作，若无键按下则重新返回扫描键盘，当然，若开始键没有启动则直接按下结束键。 报警子程序流程图： 报警 置位报警标志 报警持续计数器初值 启动报警 返回 图4.5 报警子程序流程图 报警程序是主程序的一个子程序，如果报警程序启动，则须置位报警标志，然后报警持续计数器初值，这样就启动报警装置也就是蜂鸣音报警电路，最后返回。第5章 系统的测试 5.1软件测试本设计的软件调试比较复杂，程序也比较复杂。系统的程序分为五个部分，分别是：主程序、TO中断程序、温度采样子程序、键盘扫描程序、报警子程序。对每个部分的程序进行调试，然后再通过单片机结合起来调试。在软件调试过程

41、中，主要是修改语法错误和逻辑结构，然后再看调试结果。 5.2硬件电路测试 温湿度传感器灵敏度的测试，利用8051的串行口实现键盘/显示器接口的调试以及报警系统的调测。因为本设计对温度要求和湿度要求的比较严格，所以温湿度的掌控必须非常精确，所以必须把相关传感器的灵敏度调测到要求范围内。显示电路中LED显示数码管是动态工作方式，从P0口送段代码，从P1口送位选信号。断码虽同时到达6个LED，但是一次仅一个LED被选中。利用“视觉暂留”，每送一个字符并选中相应位线，延时一会儿，再送选下一个.循环扫描即可。这种显示方式最大的优点就是精确度高。键盘扫描则采用矩阵键盘，矩阵键盘的工作过程可分两步：第一步CPU检测键盘上是否有键按下；第二步是再识别哪一个键按下，得建位编码。其工作方式有查询工作方式，定式扫描工作方式，中断处理工作方式。用键盘可以实现时间的设定和手动复位。报警系统采用采用蜂鸣音报警电路，使用