单片机构成的环境温湿度参数实时监测装置

1、沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文）PAGE - 30 - PAGE - 32 -摘 要采用单片片机对温温度、湿湿度等环环境参数数进行监监测是一一个工业业生产中中经常遇遇到的监监测问题题，采用用单片机机不仅具具有监测测方便、操操作简单单等优点点，而且且可以在在节约成成本的同同时大幅幅度的提提高监测测质量。本文设计了单片机构成的环境温度、湿度参数实时监测装置，本装置以单片机AT89C52为控制核心，采用独特的单总线数字式温度传感器DS18B20进行温度采集，采用湿敏电容HS1101对湿度参数进行采集。LCD液晶显示屏对于当前的温度值和湿度值进行实时的显示，可以方便用户直观的了解所测得

2、的温度、湿度环境参数值。用户可使用按键根据自身要求设定温湿度上下限，同时，报警装置可依据用户的设定针对温湿度超限情况进行报警。关键词：温湿度监测；超限限报警；LCDD显示AbsttracctMCU is alwwayss ussed in inddusttry meaasurremeent as temmperratuure andd huumiddityy meeasuuremmentt. WWithh MCCU, it cann bee moore connvenniennt aand simmplee too coomplletee thhe mmeassureemennt eeffii

3、cieentlly. Thee paaperr deesiggns a rreall-tiime temmperratuure andd huumiddityy meeasuuremmentt deevicce bbaseed oon MMCU. Thhe ddeviice adooptss ATT89CC52 as thee coontrrol. Thhe ddeviice alsso mmakee usse oof DDS188B200 too obbtaiin tthe diggitaal ttempperaaturre ssignnal andd HSS11001 tto ggainn

4、 thhe aanalloguue hhumiiditty ssignnal. Inn thhe ddesiign, LCCD iis uusedd too diispllay thee coonsuumerrs tthe reaal-ttimee teempeeratturee annd hhumiiditty ccleaarlyy. TThe connsummer cann usse tthe butttonns tto cchannge thee uppperr annd lloweer llimiits of thee teempeeratturee annd hhumiiditty.

5、 Andd thhe aalerrt iin tthe dessignn shhoulld wworkk baasedd onn thhe llimiits sett upp byy thhe cconssumeers. Keywwordds：temmperratuure andd huumiddityy meeasuuremmentt; aalerrt ooverr-liimitt; LLCD 前言本课题研研究的主主要目的的是设计计一个能能够提供供环境的的温度、湿湿度并具具有对温温度、湿湿度超限限报警功功能的装装置。人人类的生生存和社社会中各各项活动动的展开开与温度度、湿度度参数值值密切相相

6、关，随随着科学学技术的的发展，人人类在不不同应用用领域对对温度、湿湿度的测测量提出出了越来来越高的的要求。日日常生活活中，工工厂、商商场、银银行、医医院以及及各类科科研场所所都需要要符合操操作规定定的温、湿湿度环境境条件。居居民家庭庭中更离离不开对对温度、湿湿度的监监测，室室内湿度度一般控控制在445%至655%RH之之间，人人体感觉觉比较舒舒适。而而冬季供供暖期的的室内湿湿度通常常仅为110%15%RH，在在干燥的的环境下下呆久了了，会使使人皮肤肤紧绷，干干燥上火火，感觉觉不适，甚甚至使人人的呼吸吸系统抵抵抗力降降低，从从而引发发或者加加重呼吸吸系统的的疾病。当当空气湿湿度低于于40%RH的

7、的时候，灰灰尘、细细菌等容容易附着着在鼻部部和肺部部呼吸道道黏膜上上，刺激激喉部引引发咳嗽嗽，也容容易发生生呼吸道道的其它它疾病，由由此可见见湿度参参数测量量意义重重大。工厂中中，产品品装配过过程历来来都存在在对装配配环境中中的温、湿湿度进行行监测的的问题。温温、湿度度参数监监测报警警装置能能对特定定环境中中的温、湿湿度参数数进行监监测并能能对温、湿湿度超限限情况及及时给出出报警信信号。该该监测报报警装置置采用温温、湿度度传感器器直接测测量环境境的温度度、湿度度，将采采集到的的信号分分别送入入单片机机，由液晶晶显示屏显显示环境境的温、湿湿度，并并可以采采用键盘盘输入温温、湿度度上下限限值，由由

8、报警装装置完成成温、湿湿度超限限报警功功能。文文中对每每个部分分功能、实实现过程程作了详详细介绍绍，完成成了课题题所有要要求。第1章 方案论论证1.1 课题的的任务与与要求该题目旨旨在设计计一个能够够提供环环境的温温度、湿湿度并具具有对温温度、湿湿度超限限报警功功能的装装置，利利用单片片机及外外围电路路构成一一个监测测系统，达达到如下下要求：能对环境境的温度度、湿度度、静电电进行实实时检测测；检测得到到的静电电及温、湿湿度数据据可以实实时显示示，静电电测量的的误差110%，温温度测量量的误差差1，湿度度测量的的误差55%RHH； 3用用户可以以自行设设定监测测中的温温、湿度度上、下下限，超超限

9、报警警。1.2 方案论论证根据本课课题的任任务与要要求，提提出两种种方案进进行论证证。1.2.1方案案一由于课题题中涉及及温度、湿湿度两个个量的监监测，由由此设计计出应对对本课题题的方案案一，即即采用一一个温度度传感器器和一个个湿度传传感器对对温、湿湿度进行行分别测测量。基基于此设设想装置置的基本本工作原原理是：温度、湿湿度传感感器分别别采集到两两路信号号送入单单片机，由由液晶显显示器实实时显示示环境的的温度、湿度度，并可可通过键键盘输入入用户需需设定的的温、湿湿度上下下限，当当温、湿湿度超限限时启动动报警装装置报警警，整个个装置的的控制核核心采用用单片机机。在功功能设计计上可将将整个装装置分

10、为为测量模块块、CPPU模块块、显示示模块、键键盘输入入模块和和报警模模块几个个部分。方案一在在元器件件的选择择上，选选取DSS18BB20数数字式温温度传感感器和HHS11101湿湿敏电容容作为温温、湿度度信号的的采集传传感器。选选取16602液液晶显示示屏显示示温、湿湿度值。DS18B20是美国DALLAS公司生产的单总线数字式温度传感器，可直接将其测得的温度值传入单片机，再通过LCD进行显示。而HS1101湿敏电容是将空气的湿度值转化为该湿敏电容的电容值，电容值随湿度值的增大而增大，将该湿敏电容置于555振荡电路中，电容值的变化可转为与之成反比的电压频率信号的变化，并可以直接送入单片机。

11、采用温度传感器DS18B20与电容式湿敏传感器HS1101的系统结构框图如图2.1所示。图2.11 采采用温度度传感器器DS118B220、湿湿度传感感器HSS11001的系系统结构构框图1.2.2方案二二本方案与与方案一一的主要要不同是是采用了SHTT71数数字温湿湿度传感感器，SHTT71是是瑞士SSenssiriion公公司推出出的基于于CMOOSenns技术术的新型型温湿度度传感器器。该传传感器将将CMOOS芯片片技术与与传感器器技术结结合起来来, 发发挥出强强大的优优势互补补作用。包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以

12、及串行接口电路实现无缝连接。SHT71数字温湿度传感器的引脚图如图2.2所示。图2.22 SSHT771数字字温湿度度传感器器引脚图图由于SHHT711数字温温湿度传传感器上上除了温温度、湿湿度敏感感元件以以外，还还包括一一个放大大器，AA/D转转换器，OOTP内内存和数数字接口口，所以以系统框框图得以以简化，采采用SHHT711数字温温湿度传传感器的的系统框框图如图图2.33所示。图2.33 采采用SHHT711数字温温湿度传传感器的的系统框框图1.3 方案比比较在上述两两种以传传感器为为主要区区别的方方案选择择中，主主要差别别在于是是否运用用数字传传感器以以及是否否考虑将将温度、湿湿度两个

13、个传感器器合二为为一。从从性价比比的角度度分析，虽虽然方案案1中要要采用两两个单独独的传感感器温度度传感器器DS118B220和湿湿敏传感感器HSS11001，看看似有些些资源浪浪费，但但方案22的SHHT711传感器器的单价价已胜过过方案11中两个个传感器器售价之之和，在在购置传传感器上上的开销销要大。因此，从性价比角度考虑，方案1更优。另一方面，电容式湿敏传感器实用化程度高，工艺成熟，性能稳定，普遍用于各种情况下湿度测量，且可以使用555振荡电路将其湿度变化对应的湿敏电容值的变化转化为脉冲频率送入单片机。而DS18B20由于具有结构简单不需要外接电路、可用一根I/O数据线既供电又传输数据、

14、体积小、分辨率高、转换快等优点，被广泛用于测量和控制温度的地方。从应用程度上来说，方案1的可操作性更强。1.4 结论通过上述述方案比比较最终终确定选选择方案案1作为为温湿度度传感器器的设计计方案。第3章 硬件系系统的设设计与实实现本系统以以单片机机AT889C552为控制制核心，以数字式温度传感器DS18B20作为温度检测元件，以湿敏电容HS1101作为湿度检测元件。本系统在功能设计上可将整个装置分为测量单元、CPU单元、显示单元、键盘输入单元和报警单元几个部分。系统框图如图3.1所示。图3.11 系系统框图图3.1 测量电电路的设设计3.1.1温度度检测单单元的设设计设计中采采用可编编程分辨

15、辨率的单单总线数数字式温温度传感感器DSS18BB20。DS18B20可以以9-12位数字量的形式反映所测得的温度值。DS18B20通过一个单线接口发送或接收信息，因此在微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，而无需外部电源。因为每个DS18B20都有一个独特的64位序列号，所以多只DS18B20可以同时连在一根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方，从而同时采集多处温度。可编程分分辨率的的单总线线数字式式温度传传感器DDS188B200具有如如下的特特性：独特的的单线接接口仅需需一个端端口引脚脚进行通通讯 简单单的多

16、点点分布应应用 无需需外部器器件 可通通过数据据线供电电 零待待机功耗耗 测温温范围-551255 温度度以9-12位位数字量量读出 温度度数字量量转换时时间2000mss（典型型值） 用户户可定义义的非易易失性温温度报警警设置 报警警搜索命命令识别别并标志志超过程程序限定定温度（温温度报警警条件）的的器件DS188B20引脚脚排列如如图3.2所示示。图3.22DS118B220引脚脚排列图图 DS118B220的引引脚说明明表如表表3.11所示。表3.11DS118B220引脚脚说明表表GND地DQ数据I/O可选NC空脚DS188B20 有三个个主要数数字部件件：1）644 位激激光ROOM

17、;温度传感感器;非易失性性温度报报警触发发器THH和TLL。DS188B20采用如下下方式从从单线通通讯线上上汲取能能量：在在信号线线处于高高电平期期间把能能量储存存在内部部电容里里，在信信号线处处于低电电平期间间消耗电电容上的的电能工工作，直直到高电电平到来来再给寄寄生电源源（电容容）充电电。DSS18BB20也也可用外外部+5V电电源供电电。DSS18BB20的结结构图如如图3.3所示示。图3.33DS118B220结构构图当DS118B20采用用寄生电电源供电电时，所所采用电电路会在在I/OO口或引脚处处于高电电平时“偷”能量。当当有特定定的时间间和电压压需求时时，I/O口要提供供足够的

18、的能量。寄寄生电源源有两个个好处：进行远距距离测温温时，无无需本地地电源；2）可以以在没有有常规电电源的条条件下读读ROMM。 在寄生生电源模模式下，单单总线和和DS118B20内部部的电容容在大部部分操作作中能提提供充分分的满足足规定时时序和电电压的电电流给DDS188B20。然然而，当当DS118B20正在在执行温温度转换换或从高高速暂存存器向EEPPRROM传传送数据据时，工工作电流流可能高高达1.5mAA。这个个电流可可能会引引起连接接单总线线的弱上上拉电阻阻的不可可接受的的压降，这这需要更更大的电电流，而而此时DDS188B20内部部的电容容无法提提供。为为了保证证DS118B20有

19、充充足的供供电而进进行精确确的温度度转换，单总线线必须在转换期间保证供电。有两种方法能够使DS18B20在动态转换周期中获得足够的电流供应。第一种方法，当进行温度转换或拷贝数据到EEPROM操作时，给单总线线提供一个强上拉。用漏极开路把单总线直接拉到电源上就可以实现，在发出任何涉及拷贝到暂存器的指令或启动温度转换的指令之后，必须在最多10s 之内把I/O线转换到强上拉。使用寄生电源供电时，引脚必须接地。DS18B20温度转换期间的强上拉供电原理图如图3.4所示。图3.44DS118B220温度度转换期期间的强强上拉供供电原理理图另一种给给DS118B20供供电的方方法是从从引脚接接入一个个外部

20、电电源，这这样做的的好处是是单总线线上不需需要加强强上拉，而而且总线线控制器器不用在在温度转转换期间间总保持持高电平平。这样样在转换换期间可可以允许许在单线线总线上上进行其其他数据据往来。另另外，在在单线总总线上可可以挂任任意多片片DS118B20，而而且如果果它们都都使用外外部电源源的话，可可以让它它们同时时进行温温度转换换。需注意的是是当加上上外部电电源时，GGND引引脚不能能悬空。供电原理图如图3.5所示。图3.55DS118B220采用用VDDD供电原原理图DS188B20通过过一种片片上测温温技术来来测量温温度，测测温原理理如下：用一个个高温度度系数的的振荡器器确定一一个门周周期，内

21、内部计数数器在这这个门周周期内对对一个低低温度系系数的振振荡器的的脉冲进进行计数数来得到到温度值值。计数数器被预预置到对对应于-55的一个个值。如如果计数数器在门门周期结结束前到到达0，则则温度寄寄存器（同同样被预预置到-55）的值值增加，表表明所测测温度大大于-555。同时时，计数数器被复复位到一一个值，这这个值由由斜坡式式累加器器电路确确定，斜斜坡式累累加器电电路用来来补偿感感温振荡荡器的抛抛物线特特性。然然后计数数器又开开始计数数直到00，如果果门周期期仍未结结束，将将重复这这一过程程。斜坡坡式累加加器用来来补偿感感温振荡荡器的非非线性，以以期在测测温时获获得比较较高的分分辨力。这这是通

22、过过改变计计数器对对温度每每增加一一度所需需计数的的值来实实现的。因因此，要要想获得得所需的的分辨力力，必须须同时知知道在给给定温度度下计数数器的值值和每一一度的计计数值。DDS188B20的测测温原理理图如图图3.66所示。图3.66DS118B220测温温原理图图DS188B20电路路图如图图3.77所示。图3.77DS118B220电路路图3.1.2湿度度检测单单元的设设计测量空气气湿度的的方式很很多，其其原理是是根据某某种物质质从其周周围的空空气吸收收水分后后引起的的物理或或化学性性质的变变化，间间接地获获得该物物质的吸吸水量及及周围空空气的湿湿度。电电容式、电电阻式和和湿涨式式湿敏元

23、元件分别别是根据据其高分分子材料料吸湿后后的介电电常数、电电阻率和和体积随随之发生生变化而而进行湿湿度测量量的。课题中采采用的湿湿度传感感器HSS11001是基于独独特工艺艺设计的的电容元元件，该该相对湿湿度传感感器可以以应用于于办公自自动化，车车厢内空空气质量量检测，家家电，工工业控制制系统等等场合。在在需要湿湿度补偿偿的场合合该湿度度传感器器也可以以得到很很大的应应用。下下面介绍绍HS111000/HSS11001湿度度传感器器及其特特点。一、特点点 = 1 * GB2 * MERGEFORMAT 不需校校准的完完全互换换性； = 2 * GB2 * MERGEFORMAT 高可靠靠性和长

24、长期稳定定性； = 3 * GB2 * MERGEFORMAT 快速响响应时间间； = 4 * GB2 * MERGEFORMAT 专利设设计的固固态聚合合物结构构； = 5 * GB2 * MERGEFORMAT 有顶端端接触（HHS11100）和和侧面接接触（HHS11101）两两种封装装产品； = 6 * GB2 * MERGEFORMAT 适用于于线性电电压输出出和频率率输出两两种电路路； = 7 * GB2 * MERGEFORMAT 适宜于于制造流流水线上上的自动动插件和和自动装装配过程程。湿敏电容容是值随随空气湿湿度变化化，同时时湿敏电电容的工工作条件件也受温温、湿度度的限制制。

25、图33.8为湿湿敏电容容HS111011工作的的温、湿湿度范围围，图3.99为湿度度-电容响响应曲线线。图3.88湿敏电电容HSS11001工作作的温、湿湿度范围围图3.99湿度-电容响响应曲线线相对湿度度在1%RH1000%RHH范围内内；电容容量由1160pF变变到2000pFF，其误误差不大大于2%RRH；响响应时间间小于55S；温温度系数数为0.04 pF/。由此可见见，HS111011湿度传传感器的的精度较较高。二、湿度度测量电电路HS11100/HS111011电容式式湿敏传传感器，在在电路构构成中等等效于一一个电容容元件，其其电容量量随着所所测空气气湿度的的增大而而增大。将将电容

26、的的变化量量准确地地转变为为计算机机易于接接收的信号号，常有有两种方方法：一一种是将该该湿敏电电容置于于运放与阻容组成成的桥式式振荡电电路中，再将产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、A/D转换后变为可以被单片机接收的为数字信号；另一种方法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的变化，可直接被计算机计数。湿度测量量电路如如图3.10所所示。集集成定时时器5555芯片片外接电电阻R44、R22与湿敏敏电容CC，构成成了对CC的充电电回路。77端通过过芯片内内部的晶晶体管对对地短路路又构成成了对CC的放电电回路，并并将引脚脚2、66端相连连引入到到片内比比较

27、器，便便成为一一个典型型的多谐谐振荡器器，生成成矩形脉脉冲。另另外，RR3 是是防止输输出短路路的保护护电阻，RR1 用用于平衡衡温度系系数。图3.110 湿度测测量电路路该振荡电电路两个个暂稳态态的交替替过程如如下：首首先电源源VCCC通过RR4、RR2 向向C充电电，经时时间后，达到芯片内比较器的高触发电平，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，经时间后，下降到比较器的低触发电平。此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平，如此周而复始，形成矩形脉冲输出。其中，充放电时间如（3.1）、（3.2）所示。=2 （3.11）=2 （3.22）因而，输输出的方方波频率率如（3.3）所

28、所示。f=1/(+)=11/ 2（3.33）可见，空空气湿度度通过5555测测量电路路就转变变为与之之呈反比比的频率率信号，表表3.22给出了了其中的的一组典典型对应应值。表3.22 空空气相对对湿度与与电压频频率的对对应值湿度/%RH0102030405060708090100频率/HHz73511722447100069766685336728866000646886330061688603333.2 CPPU单元元的设计计单片机是是整个系系统的核核心，在在此装置置中选择择8位微微处理器器AT889C552，该该微处理理器是一一种CMMOS工工艺的低低功耗、高高性能88位嵌入入式微控控制器

29、。该该器件与与MCSS-511系列的的同类产产品（如如80CC52等等）在指指令系统统及引脚脚上完全全兼容。微微处理器器具有88K可写写/擦110000次的FFlassh内部部程序存存储器，对对系统开开发过程程中的程程序编写写和调试试可以提提供极大大的方便便。另外外，微处处理器内内部还有有2566字节的的RAMM、3个个16位位定时器器/计数数器、88个中断断源和可可编程串串行口。在在该系统统的单片片机模块块中，还还有一路路由111.05592MMHz晶晶振和电电容组成成的振荡荡电路用用于构成成系统时时钟。本本设计的的CPUU单元电电路图如如图3.11所所示。图3.111 CPUU单元电电路图

30、3.2.1时钟钟信号设设计时钟引脚脚为XTAAL1、XXTALL2。时钟引引脚外接接晶体与与片内的的反向放放大器构构成了一一个振荡荡器，它它提供单单片机的的时钟控控制信号号。时钟钟引脚也也可外接接晶体振振荡器。XTALL1（119脚）：接外部部晶体的的一个引引脚。在在单片机机内部，它它是一个个反向放放大器的的输入端端。这个个放大器器构成了了片内振振荡器。当当采用外外接晶体体振荡器器时，此此引脚应应接地。XTALL2（118脚）：接外部部晶体的的另一端端，在单单片机内内部接至至内部反反向放大大器的输输出端。若若采用外外部振荡荡器时，该该引脚接接收振荡荡器的信信号，即即把此信信号直接接接到内内部时

31、钟钟发生器器的输入入端。本系统采采用晶振振时钟电电路。外外部晶振振以及电电容C22和C33构成并并联谐振振电路，接接在放大大器的反反馈回路路中。对对外接电电容的值值虽然没没有严格格要求，但但电容的的大小多多少会影影响振荡荡器频率率的高低低，振荡荡器的稳稳定性，起起振的快快速性和和稳定性性。外接接晶振时时，C11和C22通常选选择300pf,晶振采采用122MHzz。时钟钟电路如如下图33.12所示示。图3.112时钟电电路图3.2.2复位位电路设设计本系统采采用的复复位电路路如图33.13所示。3.133 复位位电路图图本复位电电路必须须确保系系统上电电时能够够自动复复位。上上电自动动复位电电

32、路的基基本功能能是：系系统上电电时提供供复位信信号，直直至系统统电源稳稳定后，撤撤销复位位信号。为为了可靠靠起见电电源稳定定后，还还要经一一定的延延时才撤撤销复位位信号以以防电源源开关或或电源插插头分-合过程程中引起起的抖动动而影响响复位。为为了实现现这种功功能，本本设计采采用了一一种RCC定时电电路。其其时间常常数=RCC，系统统上电时时，C两两端的电电压为零零，单片片机的复复位端的的电平为为高电平平，单片片机复位位，经过过45个后，CC两端的的电压约约等于电电源电压压，单片片机的复复位端的的电平为为低电平平，单片片机退出出复位状状态。3.3 LCCD液晶晶显示单单元的设设计LCD液液晶显示

33、示单元电电路图如如图3.14所所示。 本本系统利利用LCCD液晶晶显示屏屏显示温温度、湿湿度参数数。液晶晶显示屏屏的第一一行显示示用户可可能需要要调节的的温湿度上下限限值，第第二行显显示当前前测得的的温度、湿湿度值。硬硬件电路路中LCCD16602的的8个数数据端接接到单片片机P11口。图3.114 LLCD液液晶显示示单元电电路图本系统的的液晶显显示单元元采用的的是长沙沙太阳人人电子有有限公司司生产的116022字符型型液晶显显示器，可可显示字字符、汉汉字、图图形，显显示屏结结构为1160*1288点阵。主要功能能：1.400通道点点阵LCCD 驱驱动；2.可选选择当作作行驱动动或列驱驱动；

34、3.输入入/输出出信号:输出,能能产生2202个LLCD驱驱动波形形；输入,接接受控制制器送出出的串行行数据和和控制信信号,偏偏压(VV1V6)；4.通过过单片机机控制将将所测的的频率信信号读数数显示出出来 。引脚功能能如表33.3所示。表3.33LCDD16002引脚脚功能编号符号引脚说明明1VSS电源地2VDD电源正极极3VL液晶显示示偏压4RS数据/命命令选择择5R/W读/写选选择6E使能信号号7D0数据8D1数据9D2数据10D3数据11D4数据12D5数据13D6数据14D7数据15BLA背光源正正极16BLK背光源负负极3.4 按键单元元的设计计 本设计计采用66个独立立按键完完成

35、对温温、湿度度上下限限的设定定。六个个按键的的功能分分别是： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 选择温温度进行行设限； = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 选择湿湿度进行行设限； = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 选择温温度或湿湿度上限限进行改改变； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 选择温温度或湿湿度下限限进行改改变； = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 加1； = 6 * GB3 * MERGEFORMAT 减1。 按键电电路图如如图3.15所所示。图3.115 按键键电路图图3.5 报警单元元的设计计在监测系系统中，对对于

36、重要要的参数数一般都设设有紧急急状态报报警系统统，以便便提醒操操作人员员注意，或或采取紧紧急措施施。其方方法就是是把计算算机采集集的数据据或记过过计算机机进行数数据处理理、数字字滤波，标标度变换换之后，与与该参数数上下限限设定值进进行比较较，如果果高于上上限值（或或低于下下限值）则则进行报报警，否否则就作作为采样样的正常常值，进进行显示示。本设计采采用峰鸣鸣音报警警电路。峰峰鸣音报报警接口口电路的的设计只只需购买买市售的的压电式式蜂鸣器器，然后后通过单单片机的的1根口口线经驱驱动器驱驱动蜂鸣鸣音发声声。压电电式蜂鸣鸣器约需需10mmA的驱驱动电流流，可以以使用TTTL系系列集成成电路77406

37、6或74407低低电平驱驱动，也也可以用用一个晶晶体三极极管驱动动。在图图中，PP3.22接晶体体管基极极输入端端。当PP3.22输出高高电平“1”时，晶晶体管导导通，压压电蜂鸣鸣器两端端获得约约+5VV电压而而鸣叫；当P33.2输输出低电电平“0”时，三三极管截截止，蜂蜂鸣器停停止发声声。 图3.166是运用三极极管驱动动的峰鸣鸣音报警警电路。图3.116 三三极管驱驱动的峰峰鸣音报报警电路路第4章 软件系系统的设设计与实实现4.1 系统软软件设计计思想为了方便便于编写写、调试试，将整个系系统程序序分为主主程序、DS18B20温度子程序、键盘子程序几个主要部分。4.1.1 主主程序设设计 主

38、程序序流程图图如图44.1所所示。开始初始化显示当前温湿度值按键扫描否是键值处理更改湿度上下限更改温度上下限确认并退出温湿度上下限修改图4.11 主程程序流程程图4.1.2 DDS188B200温度传传感器子子程序设设计DS188B200温度子子程序流流程图如如图4.2所示示。图4.22 DSS18BB20温温度子程程序设计计流程图图 = 1 * GB2 * MERGEFORMAT 初始化化：单片机使使用时间间隙(ttimee sllotss)来读读写DSSl8BB20的的数据位位和写命命令字的的位。 DS118B220的初初始化时时序如图图4.33所示。总线在t0时刻发送一复位脉冲(最短为4

39、80s的低电平信号) 接着在t1时刻释放总线并进入接收状态DSl8B20在检测到总线的上升沿之后等待15-60s 接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60-240s)，如图中虚线所示。图4.33 DSS18BB20初初始化时时序图DS188B200初始化化程序相相关代码码：voidd Innit_DS118B220(vvoidd) unssignned chaar xx=0; DQ = 11; dellay_18BB20(8); DQ = 00; dellay_18BB20(80); DQ = 11; dellay_18BB20(14); x=DDQ; dellay_18BB20

40、(20); = 2 * GB2 * MERGEFORMAT 写时间间隙：当主机总总线t00时刻从从高拉至至低电平平时，就产生生写时间间隙，见图4.4、图图4.55，从tto时刻刻开始115s 之之内应将将所需写写的位送送到总线线上,DSll8B20在在t0后155-600s间对对总线采采样。若低电电平，写入的的位是00，见图4.4，若若高电平平写入的的位是11，见图44.5,连续写写2位间间的间隙隙应大于于1s。图4.44 DSS18BB20写写0时序序图图4.55 DDS188B200写1时时序图(3)读读时间隙隙：主机总线线t0时刻从从高拉至至低电平平时，总线只只须保持持低电平平l 77s

41、。之后在在t1时时刻将总总线拉高高，产生读读时间隙隙，读时间间隙在tt1时刻刻后t22时刻前前有效。t2距tt0为155s 也也就是说说，t2时刻前前主机必必须完成成读位，并在tt0后的660s1200s内释释放总线线。读时时间隙时时序如图图4.66所示。图4.66 读读时间隙隙时序图图4.1.3 按按键子程程序设计计根据课题题要求，用用户可以以自行设设定温、湿湿度上下下限。由由此，设设计7个个按键以以完成该该功能。77个按键键的功能能如下：按键1：进入温温度上下下限设定定；按键2：进入湿湿度上下下限设定定；按键3：进入上上限设定定；按键4：进入下下限设定定；按键5：温度或或湿度的的上限或或下

42、限值值加1；按键6：温度或或湿度的的上限或或下限值值减1；按键7：退出温温、湿度度上下限限设定。通过按键键设定温温、湿度度上下限限的按键键流程图图如图44.7所所示。开始按键1或者按键2是否按下否是确定键值按键3或者按键4是否按下 否是确定键值按键5或按键6或按键7是否按下 否 是按下6键减1按下7确定键值按下5键加1返回图4.77 按按键设定定温、湿湿度上下下限流程程图第5章 实验及及结果分分析5.1 软件仿仿真结果果分析本设计在在仿真时时采用PProtteuss软件，在Proteus中的系统仿真图如图5.1所示。图5.11 系系统仿真真图5.1.1 温温、湿度度传感器器仿真结结果分析析温、

43、湿度度传感器器仿真图图如图55.2所所示。本系统采采用DSS18BB20数数字式温温度传感感器对温温度进行行实时监监测，在仿真真中可通通过更改改DS118B220上的的温度加加减按钮钮来仿真真外界温温度的变变化情况况，图中中的仿真真温度为为41。湿度度监测采采用HSS11001湿敏敏传感器器，在仿仿真图中中以电容容C4代代替，在在电容值值从1662pFF变化到到1833pF的的过程中中，仿真真得到的的湿度值值从0%变化到到1000%，图图中仿真真得到的的湿度值值为500%，此此时电容容值为1172ppF。图5.22 DSS18BB20温温度传感感器仿真真图仿真测得得的湿敏敏电容与与湿度值值的对

44、应应关系，如如表5.1所示示。表5.11 湿敏敏电容值值与湿度度值对应应关系表表电容/ppF162163164165166167168169170171172湿度/%RH026918222435374050电容/ppF173174175176177178179180181182湿度/%RH536064697380848791985.1.2按键键功能仿真真结果分分析在本设计计中，采采用7个个单独的的按键来来完成温温、湿度度上下限限的设定定，7个个按键的的功能如如表5.2所示示。表5.22 按键键功能表表按键数功能按键1进入温度度上下限限设定按键2进入湿度度上下限限设定按键3进入上限限设定按键4进

45、入下限限设定按键5温度或湿湿度的上上限或下下限值加加1按键6温度或湿湿度的上上限或下下限值减减1按键7确定并退退出温、湿湿度上下下限设定定当按键11（温度度上下限限设定按按键）按按下后，再再按下按按键3（温温度或湿湿度上限限调节按按键），可可进入温温度上限限的调节节，如图图5.33所示。图图中，正正在按下下按键55（温度度或湿度度加1按按键），此此时设定定的温度度上限为为85。图5.33 按键键设定温温度上限限仿真图图当按键22（湿度度上下限限设定按按键）按按下后，再再按下按按键4（温温度或湿湿度下限限调节按按键），可可进入湿湿度下限限的调节节，如图图5.44所示。图图中，正正在按下下按键66

46、（温度度或湿度度减1按按键），此此时设定定的湿度度下限为为16%RH。图5.44 按键键设定湿湿度下限限仿真图图5.2 硬件调调试结果果分析 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 为了让让湿度传传感器正正常工作作，在设设计程序序时编写写了jiisuaan子程程序。在在jissuann子程序序的最后后需要写写出让LLCD显显示出湿湿度值的的代码，几几经修改改都无法法在LCCD上模模拟显示示出对应应的湿度度值。后后来发现现，是因因为LCCD显示示时是运运用了一一套编码码将可能能显示在在LCDD上的字字符进行行表示的的，所以以不能直直接将数数字给如如让LCCD显示示的语句句，而是是要将湿湿

47、度值数数据改换换成对编编码，再再送入LLCD。 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 致谢本论文是是在指导导教师李李秀人教教授的悉悉心指导导下完成成的，这这几个月月来，李李老师一一直对我我严格要要求、热热情鼓励励，使我我得到了了不少学学习和研研究的机机会。从从课题的的选择到到项目的的最终完完成，李李老师都都始终给给予我细细心的指指导和不不懈的支支持；从从开题报报告到毕毕设论文文，李老老师对每每一次批批改都严严格把关关，指出出了文章章中出现现的问题题，多次次修改之之后我的的论文达达到了规规定标准准。李老老师认真真负责的的工作态态度、对对事业的的执着追追求、诲诲人不倦倦的教师师风范和和对

48、问题题的敏锐锐观察力力，都将将使我毕毕生受益益。在此此我谨向向我的指指导老师师以及在在毕业设设计过程程中给予予我帮助助的老师师们致以以最诚挚挚的谢意意！感谢我的的母校沈沈阳航空空航天大大学，它它是一片片培育桃桃李、播撒知知识的芬芬芳的热热土。学学校雄厚厚的师资资力量使使我学到到了丰富富的知识识；学校校严格的的基础培培训使我我掌握了了基本的的技能；学校淳淳厚的学学风使我我意识到到知识可可以改变变命运。感感谢电子子信息工工程学院院，在这这个大家家庭里我我学到了了许多专专业方面面的知识识和技能能，在多多样化的的实验室室里我实实际动手手操作了了许多实实验，亲亲手完成成了许多多实习项项目，这这使得我我的

49、动手手能力有有了显著著提高，于于此同时时我对专专业知识识的掌握握更加牢牢固与灵灵活。感感谢电信信学院所所有的老老师，谢谢谢你们们对我的的辛勤培培育！感谢在我我遇到困困难时帮帮助过我我的同学学和朋友友们，尤尤其感谢谢班长姚姚澍，是是他在我我无助时时给予了了我莫大大的支持持和鼓励励，在他他的帮助助下我解解决了许许多难题题，使得得我的毕毕业设计计能够顺顺利完成成。在这这里我再再一次对对那些帮帮助过我我的人表表示深深深的感谢谢。最应该感感谢的是是我的父父母，谢谢谢你们们含辛茹茹苦的把把我培育育成人，谢谢谢你们们对我细细心的呵呵护与照照顾，所所有的感感谢只幻幻化成我我前进的的动力，我我会始终终如一的的为

50、理想想拼搏奋奋斗，以以此报答答父母二二十多年年来对我我的养育育之恩。参考文献献1张张永瑞.电子测测量技术术基础M.西安:西安电电子科技技大学出出版社，220044.1222孙孙肖子等等.模拟拟电子技技术基础础M.西安安:西安安电子科科技大学学出版社社，20001.13 张毅刚刚.新编编MCSS-511单片机机应用设设计MM.哈哈尔滨:哈尔滨滨工业大大学出版版，20003.74 杨文龙龙.单片机机原理及及应用M.西安:西安电电子科技技大学出出版社，220066.65付付家才. 单片片机控制制工程实实践技术术M.北京京：化学学工业出出版社，220044年3月.6张张义和等等.例说880511M.北

51、京京：人民民邮电出出版社，220066年1月月.7徐徐玮等.C511单片机机高效入入门MM.北北京：机机械工业业出版社社，20006年年10月月. 8潭潭浩强.语言设设计（第第二版）M.北京：清华大大学出版版社，119999.9何何立民.单片机机应用技技术选编编M.北京京：北京京航空航航天大学学出版社社，20004.10 李华华.MCCS511系列单单片机实实用接口口技术M.北京：北京航航空航天天大学出出版社，119933.11 徐亦亦朱.DDS188B200中文手手册.美美国DAALLAAS半导导体公司司,19992.12 郭强强.液晶晶显示应应用技术术M.北京京：电子子工业出出版社，220

52、000.13 模拟拟转换器器ADCC08009的测测试及应应用JJ.集集成电路路应用，119988年第22期.14 杨建建等.湿湿度测量量体制历历史和现现状分析析及建议议J.白城城：中国国白城兵兵器试验验中心，220099.6.15 ATT89CC51单单片机与与ADCC08009模数数转换器器的三种种典型连连接JJ.长长沙大学学学报，220055年第55期.16 单片片机外部部电路的的设计J.商丘师师范学院院学报，220033年第119卷第第5期.17 吴道道悌.非非电量电电测技术术M.西安安：西安安交通大大学出版版社，220011年1月月.18 孙江江宏等.Prootell电路设设计与应应用MM.北北京：机机械工业业出版社社，20002.19 赵丽丽娟.基基于单片片机的温温度监测测系统的的设计与与实现.北京：机械制制造出版版社，220066.20 温度度检测系系统模型型J.中