单片机构成的环境温湿度参数实时监测装置

沈阳航空航天大学电子信息工程学院毕业设计（论文）30-42-摘要采用单片机对温度、湿度等环境参数进行监测是一个工业生产中经常遇到的监测问题，采用单片机不仅具有监测方便、操作简单等优点，而且可以在节约成本的同时大幅度的提高监测质量。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；超限报警；LCD显示AbstrracttMCUiisaalwaaysuseediiniinduustrrymmeassureemenntaasttempperaaturreaandhummidiitymeaasurremeent..WiithMCUU,iitccanbemorrecconvveniienttanndssimppletocommpleetetheemeeasuuremmentteffficcienntlyy.TThepapperdessignnsaareeal--timmettempperaaturreaandhummidiitymeaasurremeentdevviceebaaseddonnMCCU.TheedeevicceaadopptsAT889C552aasttheconntrool.TheedeevicceaalsoomaakeuseeoffDSS18BB20toobttainnthheddigiitallteempeerattureesiignaalaandHS111011toogaaintheeannaloogueehuumiddityysiignaal.Intheedeesiggn,LCDDissussedtodissplaayttheconnsummerssthherreall-tiimetemmperratuureanddhuumiddityycllearrly..Thhecconssumeerccanuseethhebbutttonsstoochhanggettheuppperanddloowerrliimittsooftthetemmperratuureanddhuumiddityy.AAndtheeallerttinnthheddesiignshooulddwoorkbassedontheeliimittsssetupbytheecoonsuumerrs.Keywoordss：temmperratuureanddhuumiddityymeeasuuremmentt;aalerrtooverr-liimitt;LLCD前言本课题研究究的主要要目的是是设计一一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。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章方方案论证证1.1课课题的任任务与要要求该题目旨在在设计一一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：：能对环境的的温度、湿湿度、静静电进行行实时检检测；检测得到的的静电及及温、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；33．用户户可以自自行设定定监测中中的温、湿湿度上、下下限，超超限报警警。1.2方方案论证证根据本课题题的任务务与要求求，提出出两种方方案进行行论证。1.2.11方案一一由于课题中中涉及温温度、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。方案一在元元器件的的选择上上，选取取DS118B220数字字式温度度传感器器和HSS11001湿敏敏电容作作为温、湿湿度信号号的采集集传感器器。选取取16002液晶晶显示屏屏显示温温、湿度度值。DDS188B200是美国DDALLLAS公公司生产产的单总总线数字字式温度度传感器器，可直直接将其其测得的的温度值值传入单单片机，再再通过LLCD进进行显示示。而HHS11101湿湿敏电容容是将空空气的湿湿度值转转化为该该湿敏电电容的电电容值，电电容值随随湿度值值的增大大而增大大，将该该湿敏电电容置于于5555振荡电电路中，电电容值的的变化可可转为与与之成反反比的电电压频率率信号的的变化，并并可以直直接送入入单片机机。采用用温度传传感器DDS188B200与电容容式湿敏敏传感器器HS111011的系统统结构框框图如图图2.11所示。图2.1采用用温度传传感器DDS188B200、湿度度传感器器HS111011的系统统结构框框图1.2.22方案二二本方案与方方案一的的主要不不同是采采用了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2.2SHHT711数字温温湿度传传感器引引脚图由于SHTT71数数字温湿湿度传感感器上除除了温度度、湿度度敏感元元件以外外，还包包括一个个放大器器，A//D转换换器，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2.3采用用SHTT71数数字温湿湿度传感感器的系系统框图图1.3方方案比较较在上述两种种以传感感器为主主要区别别的方案案选择中，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、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结结论通过上述方方案比较较最终确确定选择择方案11作为温温湿度传传感器的的设计方方案。第3章硬硬件系统统的设计计与实现现本系统以单单片机AAT899C522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3.1系统统框图3.1测测量电路路的设计计3.1.11温度检检测单元元的设计计设计中采用用可编程程分辨率率的单总总线数字字式温度度传感器器DS118B220。DDS188B20可以以9-122位数字字量的形形式反映映所测得得的温度度值。DDS188B20通通过一个个单线接接口发送送或接收收信息，因因此在微微处理器器和DSS18BB20之之间仅需需一条连连接线（加加上地线线）。用用于读写写和温度度转换的的电源可可以从数数据线本本身获得得，而无需外外部电源源。因为为每个DDS188B20都都有一个个独特的的64位位序列号号，所以以多只DDS188B20可可以同时时连在一一根单线线总线上上，这样样就可以以把温度度传感器器放在许许多不同同的地方方，从而而同时采采集多处处温度。可编程分辨辨率的单单总线数数字式温温度传感感器DSS18BB20具具有如下下的特性性：•独特的单单线接口口仅需一一个端口口引脚进进行通讯讯•简单的的多点分分布应用用•无需外外部器件件•可通过过数据线线供电•零待机机功耗•测温范范围-555℃—1255℃•温度以以9-112位数数字量读读出•温度数数字量转转换时间间2000ms（典典型值）•用户可可定义的的非易失失性温度度报警设设置•报警搜搜索命令令识别并并标志超超过程序序限定温温度（温温度报警警条件）的的器件DS18BB20引脚脚排列如如图3..2所示示。图3.2DDS188B200引脚排排列图DDS188B200的引脚脚说明表表如表33.1所所示。表3.1DDS188B200引脚说说明表GND地DQ数据I/OO可选NC空脚DS18BB20有三个个主要数数字部件件：1）64位激光光ROMM;温度传感器器;非易失性温温度报警警触发器器TH和和TL。DS18BB20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3.3DDS188B200结构图图当DS188B20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口要提供供足够的的能量。寄寄生电源源有两个个好处：：进行远距离离测温时时，无需需本地电电源；2）可以在在没有常常规电源源的条件件下读RROM。在在寄生电电源模式式下，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10µs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3.4DDS188B200温度转转换期间间的强上上拉供电电原理图图另一种给DDS188B20供供电的方方法是从从引脚接接入一个个外部电电源，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3.5DDS188B200采用VVDD供供电原理理图DS18BB20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3.6DDS188B200测温原原理图DS18BB20电路路图如图图3.77所示。图3.7DDS188B200电路图图3.1.22湿度检检测单元元的设计计测量空气湿湿度的方方式很多多，其原原理是根根据某种种物质从从其周围围的空气气吸收水水分后引引起的物物理或化化学性质质的变化化，间接接地获得得该物质质的吸水水量及周周围空气气的湿度度。电容容式、电电阻式和和湿涨式式湿敏元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。课题中采用用的湿度度传感器器HS111011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=1\*GB2⑴不需校准准的完全全互换性性；=2\*GB2⑵高可靠性性和长期期稳定性性；=3\*GB2⑶快速响应应时间；；=4\*GB2⑷专利设计计的固态态聚合物物结构；；=5\*GB2⑸有顶端接接触（HHS11100）和和侧面接接触（HHS11101）两两种封装装产品；；=6\*GB2⑹适用于线线性电压压输出和和频率输输出两种种电路；；=7\*GB2⑺适宜于制制造流水水线上的的自动插插件和自自动装配配过程。湿敏电容是是值随空空气湿度度变化，同同时湿敏敏电容的的工作条条件也受受温、湿湿度的限限制。图图3.88为湿敏敏电容HHS11101工工作的温温、湿度度范围，图3.99为湿度度-电容响响应曲线线。图3.8湿湿敏电容容HS111011工作的的温、湿湿度范围围图3.9湿湿度-电电容响应应曲线相对湿度在在1%RRH—1000%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..04pF//℃。由此可见见，HS111011湿度传传感器的的精度较较高。二、湿度测测量电路路HS11000/HHS11101电电容式湿湿敏传感感器，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。湿度测量电电路如图图3.110所示示。集成成定时器器5555芯片外外接电阻阻R4、RR2与湿湿敏电容容C，构构成了对对C的充充电回路路。7端端通过芯芯片内部部的晶体体管对地地短路又又构成了了对C的的放电回回路，并并将引脚脚2、66端相连连引入到到片内比比较器，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3.100湿湿度测量量电路该振荡电路路两个暂暂稳态的的交替过过程如下下：首先先电源VVCC通过过R4、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，输出出的方波波频率如如（3..3）所所示。f=1/((+)=11/[㏑2]（3.33）可见，空气气湿度通通过5555测量量电路就就转变为为与之呈呈反比的的频率信信号，表表3.22给出了了其中的的一组典典型对应应值。表3.2空气气相对湿度度与电压压频率的的对应值湿度/%RRH0102030405060708090100频率/Hzz735172247100697668536728660064686330616860333.2CPUU单元的的设计单片机是整整个系统统的核心心，在此此装置中中选择88位微处处理器AAT899C522，该微微处理器器是一种种CMOOS工艺艺的低功功耗、高高性能88位嵌入入式微控控制器。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3.111CCPU单单元电路路图3.2.11时钟信信号设计计时钟引脚为为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。XTAL11（199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。XTAL22（188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钟钟发生器器的输入入端。本系统采用用晶振时时钟电路路。外部部晶振以以及电容容C2和和C3构构成并联联谐振电电路，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3.122时钟电电路图3.2.22复位电电路设计计本系统采用用的复位位电路如如图3.13所示。3.13复位电电路图本复位电路路必须确确保系统统上电时时能够自自动复位位。上电电自动复复位电路路的基本本功能是是：系统统上电时时提供复复位信号号，直至至系统电电源稳定定后，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τ=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4—5个τ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。3.3LCDD液晶显显示单元元的设计计LCD液晶晶显示单单元电路路图如图图3.144所示。本系系统利用用LCDD液晶显显示屏显显示温度度、湿度度参数。液液晶显示示屏的第第一行显显示用户户可能需需要调节节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3.144LCCD液晶晶显示单单元电路路图本系统的液液晶显示示单元采采用的是是长沙太太阳人电电子有限限公司生生产的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：：1.40通通道点阵阵LCDD驱动动；2.可选择择当作行行驱动或或列驱动动；3.输入//输出信信号:输出,能产产生200×2个LLCD驱驱动波形形；输入,接受受控制器器送出的的串行数数据和控控制信号号,偏压压(V11∽V6))；4.通过单单片机控控制将所所测的频频率信号号读数显显示出来来。引脚功能如如表3..3所示。表3.3LLCD116022引脚功功能编号符号引脚说明1VSS电源地2VDD电源正极3VL液晶显示偏偏压4RS数据/命令令选择5R/W读/写选择择6E使能信号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背光源正极极16BLK背光源负极极3.4按按键单元元的设计计本本设计采采用6个个独立按按键完成成对温、湿湿度上下下限的设设定。六六个按键键的功能能分别是是：=1\*GB3①选择温度度进行设设限；=2\*GB3②选择湿度度进行设设限；=3\*GB3③选择温度度或湿度度上限进进行改变变；=4\*GB3④选择温度度或湿度度下限进进行改变变；=5\*GB3⑤加1；=6\*GB3⑥减1。按按键电路路图如图图3.115所示示。图3.155按键键电路图图3.5报报警单元元的设计计在监测系统统中，对对于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。本设计采用用峰鸣音音报警电电路。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774066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3.166三极极管驱动动的峰鸣鸣音报警警电路第4章软软件系统统的设计计与实现现4.1系系统软件件设计思思想为了方便于于编写、调调试，将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。4.1.11主程序设设计主主程序流流程图如如图4..1所示示。开始开始初始化初始化显示当前温湿度值显示当前温湿度值按键扫描否按键扫描是键值处理键值处理更改湿度上下限更改温度上下限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确认并退出温湿度上下限修改图4.1主程序序流程图图4.1.22DSS18BB20温温度传感感器子程程序设计计DS18BB20温温度子程程序流程程图如图图4.22所示。图4.2DS118B220温度度子程序序设计流程程图=1\*GB2⑴初始化：：单片机使用用时间隙隙(tiimesloots))来读写写DSll8B20的的数据位位和写命命令字的的位。DDS188B200的初始始化时序序如图44.3所所示。总总线在t0时刻刻发送一一复位脉脉冲(最最短为4480µµs的低低电平信信号)接着在在t1时刻释释放总线线并进入入接收状状态DSSl8BB20在在检测到到总线的的上升沿沿之后等等待155-600µs接接着DSS18220在tt2时刻刻发出存存在脉冲冲(低电电平持续续60--2400µs)，如图中中虚线所所示。图4.3DS118B220初始始化时序序图DS18BB20初初始化程程序相关关代码：：voidIniit_DDS188B200(vooid)){unsiigneedccharrx==0;DQ==1;;delaay_118B220(88);DQ==0;;delaay_118B220(880);;DQ==1;;delaay_118B220(114);;x=DQQ;delaay_118B220(220);;}=2\*GB2⑵写时间隙隙：当主机总线线t0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115µs之之内应将将所需写写的位送送到总线线上,DSll8B20在在t0后155-600µs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1µs。图4.4DS118B220写00时序图图图4.55DDS188B200写1时时序图(3)读时时间隙：：主机总线tt0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l77µs。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155µs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660µs—1200µs内释释放总线线。读时时间隙时时序如图图4.66所示。图4.6读时时间隙时时序图4.1.33按键键子程序序设计根据课题要要求，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：进进入温度度上下限限设定；；按键2：进进入湿度度上下限限设定；；按键3：进进入上限限设定；；按键4：进进入下限限设定；；按键5：温温度或湿湿度的上上限或下下限值加加1；按键6：温温度或湿湿度的上上限或下下限值减减1；按键7：退退出温、湿湿度上下下限设定定。通过按键设设定温、湿湿度上下下限的按按键流程程图如图图4.77所示。开始开始按键按键1或者按键2是否按下否是确定键值确定键值按键按键3或者按键4是否按下否否是确定键值确定键值按键按键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6键减1按下7确定键值按下按下5键加1返回返回图4.7按键键设定温温、湿度度上下限限流程图图第5章实实验及结结果分析析5.1软软件仿真真结果分分析本设计在仿仿真时采采用Prroteeus软软件，在在Prooteuus中的的系统仿仿真图如如图5..1所示示。图5.1系统统仿真图图5.1.11温、湿湿度传感感器仿真真结果分分析温、湿度传传感器仿仿真图如如图5..2所示示。本系统采用用DS118B220数字字式温度度传感器器对温度度进行实实时监测测，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5.2DS118B220温度度传感器器仿真图图仿真测得的的湿敏电电容与湿湿度值的的对应关关系，如如表5..1所示示。表5.1湿敏电电容值与与湿度值值对应关关系表电容/pFF162163164165166167168169170171172湿度/%RRH026918222435374050电容/pFF173174175176177178179180181182湿度/%RRH536064697380848791985.1.22按键功能能仿真结果果分析在本设计中中，采用用7个单单独的按按键来完完成温、湿湿度上下下限的设设定，77个按键键的功能能如表55.2所所示。表5.2按键功功能表按键数功能按键1进入温度上上下限设设定按键2进入湿度上上下限设设定按键3进入上限设设定按键4进入下限设设定按键5温度或湿度度的上限限或下限限值加11按键6温度或湿度度的上限限或下限限值减11按键7确定并退出出温、湿湿度上下下限设定定当按键1（温温度上下下限设定定按键）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5.3按键设设定温度度上限仿仿真图当按键2（湿湿度上下下限设定定按键）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（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5.4按键设设定湿度度下限仿仿真图5.2硬硬件调试试结果分分析=1\*GB3①为了让湿湿度传感感器正常常工作，在在设计程程序时编编写了jjisuuan子子程序。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，而是是要将湿湿度值数数据改换换成对编编码，再再送入LLCD。=2\*GB3②致谢本论文是在在指导教教师李秀秀人教授授的悉心心指导下下完成的的，这几几个月来来，李老老师一直直对我严严格要求求、热情情鼓励，使使我得到到了不少少学习和和研究的的机会。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！感谢我的母母校沈阳阳航空航航天大学学，它是是一片培培育桃李李、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！感谢在我遇遇到困难难时帮助助过我的的同学和和朋友们们，尤其其感谢班班长姚澍澍，是他他在我无无助时给给予了我我莫大的的支持和和鼓励，在在他的帮帮助下我我解决了了许多难难题，使使得我的的毕业设设计能够够顺利完完成。在在这里我我再一次次对那些些帮助过过我的人人表示深深深的感感谢。最应该感谢谢的是我我的父母母，谢谢谢你们含含辛茹苦苦的把我我培育成成人，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[1]张永永瑞.电电子测量量技术基基础[MM].西西安:西西安电子子科技大大学出版版社，220044.122[2]孙肖肖子等.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..1[3]张张毅刚..新编MMCS--51单单片机应应用设计计[M]].哈尔尔滨:哈哈尔滨工工业大学学出版，220033.7[4]杨杨文龙..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，220066.6[5]付家家才.单片机机控制工工程实践践技术[[M]..北京：：化学工工业出版版社，220044年3月..[6]张义义和等.例说880511[M]].北京京：人民民邮电出出版社，220066年1月月.[7]徐玮玮等.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]潭浩浩强.语语言设计计（第二二版）[[M]..北京：：清华大大学出版版社，119999.[9]何立立民.单单片机应应用技术术选编[[M]..北京：：北京航航空航天天大学出出版社，220044.[10]李华..MCSS51系系列单片片机实用用接口技技术[MM]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