工廠倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負(fù)極。 LM016L電路 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的工作原理依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體要求以及對(duì)上述原理的分析，本次工程選擇如下的設(shè)計(jì)方案：整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)由控制芯片AT89C5溫濕度傳感器、液晶顯示器、蜂鳴器、溫濕度超限處理系統(tǒng)以及其他組件構(gòu)成。溫度、濕度報(bào)警值作為系統(tǒng)閾值由使用人員預(yù)先設(shè)定；溫、濕度傳感器將采集到的信號(hào)傳輸給單片機(jī)，然后單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，當(dāng)判斷出數(shù)據(jù)異常時(shí),立即驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警,提醒工作人員倉(cāng)庫(kù)溫濕度發(fā)生異常，然后系統(tǒng)超限處理模塊接收到信號(hào)，做出自我調(diào)整處理,這樣就達(dá)到了智能化的目的。倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)整體框圖如下圖所示： 系統(tǒng)整體框圖時(shí)鐘電路復(fù)位電路DS18B20溫度傳感器HS1101濕度傳感器外部電源超限處理模塊LCD顯示模塊
AT89C51
單片機(jī)第3章 系統(tǒng)硬件電路及原理圖設(shè)計(jì)以下將介紹整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路的原理以及設(shè)計(jì)中所用的器件,。 電路原理圖溫度采集報(bào)警顯示
單片機(jī)復(fù)位電路濕度采集時(shí)鐘電路 中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位功能是十分重要的，復(fù)位就是將單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)寄存器的值重新回到初始狀態(tài)的操作。單片機(jī)復(fù)位首先將中央處理器以及其他的作用組件都置于一種明確的原始形態(tài)，然后再?gòu)倪@種情況下開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。51系列單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作之后，在RST端接連不斷地給兩個(gè)個(gè)機(jī)器周期的高電平便能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)位了（一般情況下此時(shí)的正脈沖的寬度比10ms大）。單片機(jī)復(fù)位分為上電復(fù)位和外部復(fù)位2種類(lèi)型。(a)的電位就是上電復(fù)位，它的實(shí)現(xiàn)方式為電容充電。在接上電的那刻，RESET引腳和VCC兩者的電位相同，RESET電位隨著充電電流的減少而下降。只需要保證RESET是高電平的時(shí)間不小于兩個(gè)機(jī)器周期，就可以正常的復(fù)位了。 單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路 (b)所示：電路不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上電復(fù)位功能，只需要按下RESET鍵即可完成這個(gè)功能。這個(gè)時(shí)候，因?yàn)殡娫碫CC在通過(guò)電阻R1和R2的分壓，所以RESET端就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)復(fù)位高電平。在上電的那一瞬間，電源VCC端和復(fù)位端有著相同的電壓，同時(shí)RST端的電位會(huì)因?yàn)殡娙萆想妷旱臐u漸上升而慢慢降低。振蕩器振蕩建立時(shí)間加2個(gè)機(jī)器周期是上電復(fù)位需要的最短時(shí)間。復(fù)位電路的電阻和電容一般情況下是可以做實(shí)驗(yàn)而得出來(lái)的。單片機(jī)里面的每個(gè)組件與組件之間有條有理的相互協(xié)作運(yùn)行，它在一種基本的節(jié)奏下按一定的時(shí)間規(guī)律順序會(huì)發(fā)出信號(hào)，這些控制信號(hào)在時(shí)間上面的互相關(guān)系即中央處理器時(shí)序。一般發(fā)出這樣的電路就是時(shí)鐘電路。AT89C51單片機(jī)里面有一個(gè)單級(jí)反相放大器，作用就是組成振蕩器。 AT89C51內(nèi)部振蕩器電路圖下圖中，反相器的輸入端跟輸出端即是XTAL1，XTAL2。如果我們?cè)诜糯笃鲀蓚€(gè)引腳上連接一個(gè)晶體和電容一起構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路，然后作為反饋組件的時(shí)候，就成為了一個(gè)自激振蕩器。 內(nèi)部振蕩器等效電路圖單片機(jī)也能利用外部振蕩器然后向內(nèi)部時(shí)鐘電路輸入一個(gè)頻率固定的時(shí)鐘源數(shù)據(jù)信號(hào)。這個(gè)時(shí)候，外部信號(hào)被接到了XTAL1端口，然后輸入給了內(nèi)部時(shí)鐘電路，那么XTAL2端懸空就行了。 內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘 在平時(shí)的生活里，液晶顯示器對(duì)大家來(lái)說(shuō)都是十分熟悉普遍的，作為眾多電子物品的顯示部件，被普遍用在電腦、電視機(jī)、空調(diào)以及許多其他的電子產(chǎn)品里面，主要顯示是各種數(shù)字、英文字母、數(shù)學(xué)符號(hào)等一些專(zhuān)用特殊符號(hào)和圖形。這次設(shè)計(jì)中我們采用的顯示電路可以同時(shí)顯示溫度和濕度，使用此系統(tǒng)的相關(guān)人員都可以直接在液晶屏上觀察到溫度、濕度數(shù)值。 液晶顯示電路，用作單獨(dú)一數(shù)據(jù)線(xiàn)。此次測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)即使只用了一個(gè)傳感器DS18B20，但是因?yàn)椴挥每紤]溫度測(cè)量和子單片機(jī)兩者之間相隔距離的問(wèn)題，為了節(jié)省成本一切從簡(jiǎn)，選擇從外面供電的方式。 DS18B20電路HS1101型電容傳感器，在電路里面相當(dāng)于一個(gè)電容元件，它的電容會(huì)跟著測(cè)量區(qū)域里空氣的濕度的變化一起變化。對(duì)于怎樣把電容的變化量然后準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)信號(hào)，一般經(jīng)常使用的方法有2個(gè):一種是把HS1101傳感器放在運(yùn) 放與阻 容組成的橋 式振 蕩電路中，然后把由此產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)整流、直流放大，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。除此之外，還有一個(gè)方法是把HS1101傳感器放在555振蕩電路里面，把電容轉(zhuǎn)化成和它成反相的電壓頻率變化信號(hào)，然后變化的周期在示波器上面顯示出來(lái)，最后通過(guò)公式可以算出濕度值。本設(shè)計(jì)采用后一種方案。NE555電路的功能為:當(dāng)6端和2端同時(shí)為“1”時(shí),3端輸出為“0”；當(dāng)6端和2端同時(shí)為“0”時(shí),3端輸出為“1”。在這個(gè)電路里面,555定時(shí)器就是因?yàn)檫@一點(diǎn)可以把頻率數(shù)據(jù)輸出來(lái)的。接上電源的時(shí)候,因?yàn)?和2兩端的輸入都是“O”,那么定時(shí) 器3的輸出就是“1”；又因?yàn)镃1兩邊是0電壓,所以C1被CCV經(jīng)過(guò)R2以及R3進(jìn)行充電,當(dāng)C1的兩端電壓達(dá)到2CCV/3時(shí),定時(shí)電路翻轉(zhuǎn)，6和2兩端的輸入為“1”, 3端輸出變?yōu)椤癘”。這個(gè)時(shí)候555定時(shí)器的內(nèi)部放 電，雙極結(jié)型晶體管的基極電壓為“1”,放電雙極結(jié)型晶體管導(dǎo)通,這樣讓C1經(jīng)過(guò)R3和內(nèi)部放電雙極結(jié)型晶體管進(jìn)行放電,當(dāng)C1兩邊的電壓下降到CCV/3的時(shí)候,定時(shí)器就會(huì)翻轉(zhuǎn),讓3端的輸出又變成了“1”,內(nèi)部放電雙極結(jié)型晶體管截止,VCC又會(huì)經(jīng)過(guò)R2和R3對(duì)C1充電,反復(fù)循環(huán),這樣實(shí)現(xiàn)振蕩。為讓輸出脈沖的占空比例差不多在二分之一左右,那樣R3就應(yīng)該要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R2。如果受監(jiān)測(cè)區(qū)域環(huán)境的濕度產(chǎn)生變化了,HS1101兩邊的電容會(huì)由此也產(chǎn)生一定的變化,所以定時(shí)電路的輸出頻率也由此產(chǎn)生了一定變化。那么，也就是只要把555的輸出頻率測(cè)量出來(lái),然后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出頻率和濕度會(huì)有一定的關(guān)系,根據(jù)這種關(guān)系我們就能間接的推出濕度的數(shù)值了。 HS1101電路 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)這次系統(tǒng)里面的鍵盤(pán)電路的設(shè)計(jì)我們采取的設(shè)計(jì)方式是獨(dú)立式查詢(xún)接口方式，使用這個(gè)設(shè)計(jì)方案是因?yàn)榇朔N電路相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很復(fù)雜，其中查詢(xún)的程序也是較簡(jiǎn)單易懂的，在穩(wěn)定性這一方面上很好，容易控制。這次設(shè)計(jì)，我們可以先設(shè)置出溫度的上下閥值，然后在液晶屏上顯示出來(lái)，這樣對(duì)于溫度報(bào)警的功能就實(shí)現(xiàn)出來(lái)了。這樣可以使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)適應(yīng)更多的場(chǎng)合。此次鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)里面有三個(gè)按鍵，即K1，K2，K3。其中K1按鍵是溫度參數(shù)設(shè)置按鍵，而 KK3則是溫度參數(shù)大小調(diào)節(jié)按鍵。開(kāi)關(guān)KK2 、。在程序的查詢(xún)模式下，經(jīng)過(guò)I/O端讀入按鍵的狀態(tài)，如果按鍵被按下的話(huà)，和按鍵對(duì)應(yīng)的I/O端口的電平就會(huì)從高變低。這樣通過(guò)KK3按鍵就能調(diào)節(jié)溫度的預(yù)設(shè)值大小了,同時(shí)也能液晶屏上顯示出調(diào)節(jié)過(guò)的預(yù)設(shè)值。 按鍵電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中報(bào)警電路的報(bào)警方式是聲光報(bào)警，首先設(shè)置好溫度參數(shù)的上下閥值，然后通過(guò)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)將接收到信號(hào)數(shù)據(jù)信息并經(jīng)過(guò)一定的處理，再與之前設(shè)置的限值相互比較，一旦測(cè)量到的溫度參數(shù)數(shù)值比上限值高或者比下限值低，那么系統(tǒng)就會(huì)立刻啟動(dòng)報(bào)警程序，報(bào)警由此而實(shí)現(xiàn)。此報(bào)警電路設(shè)計(jì)是由PNP型三極管和蜂鳴器兩部分組成的，系統(tǒng)會(huì)在用戶(hù)設(shè)定好溫度的限值之后對(duì)于被測(cè)區(qū)域環(huán)境的溫度進(jìn)行測(cè)量，并且判斷出檢測(cè)的和設(shè)定的兩種溫度限值之間的關(guān)系，如果檢測(cè)出來(lái)的溫度參數(shù)比設(shè)定的溫度上限值高或者比下限值低，這種時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)報(bào)警的程序，然后蜂鳴器就會(huì)叫起來(lái)。 報(bào)警電路 系統(tǒng)總電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)使用了Proteus和Keil c51兩種軟件，兩種軟件相互搭配的使用，便可以仿真出實(shí)物運(yùn)行效果，在一定程度上保證了之后的實(shí)物制作的效果，節(jié)省了一些物力人力。 Proteus Proteus是來(lái)自于Labcenter electronics公司的一種軟件，擁有很強(qiáng)大的仿真功能，可以仿真出單片機(jī)以及其他的一些部件，是有史以來(lái)為止最好的一款仿真軟件。只要往Proteus繪制的電路里面寫(xiě)入程序，便可以控制模擬電路、數(shù)字電路開(kāi)始、暫停、結(jié)束等等，模擬出單片機(jī)與外圍設(shè)備的工作原理。可以說(shuō)Proteus對(duì)于單片機(jī)、電路的仿真功能十分厲害。Proteus具有許多革命性的優(yōu)點(diǎn)，例如：十分齊全的元件庫(kù)，很強(qiáng)大的電路仿真等功能。但是Pr