畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于gsm的溫室環(huán)境檢測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于GSM的溫室環(huán)境檢測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) The detecting System Design of the Environmental Temperature and Humidity by Using GSM</p><p>　　系（院）名稱： 電子信息與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： 08級(jí)自動(dòng)化

2、1班 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： xxx </p><p>　　指導(dǎo)教師職稱：

3、 講師 </p><p><b>　　2012年 5月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要、關(guān)鍵詞I</p><p>　　英文摘要、關(guān)鍵詞II</p><p><b>

4、;　　引 言1</b></p><p>　　第一章 方案論證2</p><p>　　1.1 課題的來(lái)源2</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路概述2</p><p>　　1.3 系統(tǒng)方案對(duì)比3</p><p>　　1.3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案一3</p><p&g

5、t;　　1.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案二3</p><p>　　1.3.3 方案對(duì)比與選擇4</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述5</p><p>　　2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)簡(jiǎn)要介紹5</p>

6、<p>　　2.2.2 單片機(jī)的工作方式5</p><p>　　2.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)6</p><p>　　2.3 溫濕度采集電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.3.1 傳感器的選用原則8</p><p>　　2.3.2 SHT10與單片機(jī)的接口電路10</p><p>　　2.4 T

7、C35I通信模塊16</p><p>　　2.5 鍵盤控制電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.5.1 鍵盤控制的主要功能18</p><p>　　2.5.2 鍵盤電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　2.6 液晶顯示電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　2.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)21</p>&

8、lt;p>　　2.8 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　2.8.1 DS1302簡(jiǎn)介21</p><p>　　2.8.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路22</p><p>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與軟件開發(fā)環(huán)境23</p><p>　　3.1.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的

9、選用23</p><p>　　3.1.2 KeilC51簡(jiǎn)介24</p><p>　　3.1.3 uVision2集成開發(fā)環(huán)境25</p><p>　　3.2 程序流程圖26</p><p>　　3.2.1 主程序流程圖26</p><p>　　3.2.2 鍵盤控制子程序流程圖27</p

10、><p>　　3.2.3 溫濕度采集子程序流程圖28</p><p>　　3.2.4 LCD1602顯示子程序流程圖29</p><p>　　3.2.5 報(bào)警電路子程序流程圖30</p><p>　　第4章 仿真結(jié)果31</p><p>　　4. 1 單片機(jī)仿真結(jié)果31</p><p&

11、gt;　　4. 2 程序仿真結(jié)果32</p><p><b>　　總 結(jié)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p>　　附件A 原理圖35</p><p&g

12、t;　　附件B 部分程序37</p><p>　　基于GSM的環(huán)境溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：溫濕度是重要的環(huán)境條件，與人們的生產(chǎn)生活活動(dòng)息息相關(guān)。因此，對(duì)于環(huán)境溫濕度的有效檢測(cè)就顯得尤為重要?；贕SM遠(yuǎn)程溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)充分利用GSM 網(wǎng)絡(luò)，配用相關(guān)的傳感器，利用單片機(jī)進(jìn)行多參數(shù)的數(shù)據(jù)采集和指令響應(yīng)，在數(shù)據(jù)采集點(diǎn)與集中監(jiān)測(cè)中心建立快捷的數(shù)據(jù)通信通道，把各數(shù)據(jù)采集終

13、端的農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，決策結(jié)果可以利用短消息方式發(fā)送到用戶手機(jī)上。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的自動(dòng)采集與無(wú)線傳輸，降低了測(cè)量的工作量、節(jié)約成本、提高效率。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)介紹遠(yuǎn)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和軟件設(shè)計(jì)，并且系統(tǒng)仿真運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：GSM 單片機(jī) 溫室環(huán)境 數(shù)據(jù)采集</p><p>　　The detecting

14、 System Design of the Environmental Temperature and Humidity by Using GSM</p><p>　　Abstract：The remote monitoring system of greenhouse environment based on GSM fully uses of GSM network with the relevant sen

15、sors，and uses single chip microcomputers to acquire data parameters and instruction responses．It establishes efficient data commu—nication channel between data collection points and centralized monitoring center，senting

16、agricultural monitoring data to the center by the data acquisition terminal and processing，the results can be used to send on the mobile phone by short mess</p><p>　　Keywords：GSM ；Singlechip；greenhouse envir

17、onment；data acquisition；</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　溫室環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)是否符合規(guī)定要求需進(jìn)行檢測(cè)得知,而科技的發(fā)展為溫室環(huán)境的監(jiān)測(cè)自動(dòng)化、高效化提供了重要條件。GSM短消息以其覆蓋區(qū)域廣、快捷、高效、準(zhǔn)確、費(fèi)用低廉、受環(huán)境影響小等特點(diǎn)，逐步應(yīng)用于工業(yè)控制、移動(dòng)作業(yè)環(huán)境、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控集中，可隨時(shí)隨地通

18、過(guò)GSM模塊以短消息方式發(fā)送和接收現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)。具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，便于數(shù)據(jù)信息的集中管理和遠(yuǎn)程控制。采用 AT89S52 單片機(jī)和 tc35i 作為核心器件，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境中溫度、濕度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并將測(cè)得數(shù)據(jù)定時(shí)以 GSM 短消息的方式發(fā)送到手機(jī)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，也可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)不符合環(huán)境要求時(shí)向手機(jī)發(fā)送警報(bào)。 因此， 該系統(tǒng)是一種低成本體積小、可移動(dòng)、方便操作的新型環(huán)境監(jiān)測(cè)儀。</p>

19、<p><b>　　第一章 方案論證</b></p><p>　　1.1 課題的來(lái)源</p><p>　　溫濕度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人們生產(chǎn)生活與環(huán)境溫濕度息息相關(guān)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫濕度，在生產(chǎn)條件要求苛刻的實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所更需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫濕度，因此，研究環(huán)境溫濕度的測(cè)量方法和測(cè)量裝置具有重要的意義。</p><p&

20、gt;　　隨著科技的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為各行各業(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)和減少損失采取的重要措施之一。特定場(chǎng)合下由于監(jiān)測(cè)分站比較分散、偏遠(yuǎn)，采用傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方式周期長(zhǎng)、成本高，而且測(cè)量員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，因此工作效率非常低。且不便于管理。本文提出了基于GSM的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用SHT10數(shù)字溫濕度傳感器，通過(guò)現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)結(jié)果以短信方式發(fā)送至相應(yīng)的監(jiān)控終端(如手機(jī)、PC機(jī))。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本

21、低等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于橋梁混凝土測(cè)溫、油氣井場(chǎng)、電力電纜火災(zāi)監(jiān)測(cè)、糧倉(cāng)及物資倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)測(cè)。</p><p>　　在信號(hào)測(cè)量中，我們常采用溫濕度傳感器來(lái)檢測(cè)溫度、濕度。在后續(xù)的信號(hào)處理中，多交由單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)的處理與分析。采用單片機(jī)來(lái)處理溫濕度傳感器檢測(cè)到的環(huán)境溫濕度信號(hào)，不僅具有系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單方便、可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且，還可以大幅度地提高環(huán)境溫濕度的檢測(cè)精度與準(zhǔn)確度。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇以AT89S5

22、2單片和GSM模塊為核心器件的環(huán)境溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)作為研究課題。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)以AT89S52單片和GSM模塊為核心部件，主要由溫濕度信號(hào)采集電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路、鍵盤控制電路、報(bào)警電路、LCD液晶顯示電路、GSM模塊電路組成。系統(tǒng)通過(guò)溫濕度傳感器電路對(duì)環(huán)境中的溫濕度信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確的采集，并將采集到數(shù)據(jù)交于單片

23、機(jī)進(jìn)行處理與分析。在單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析的同時(shí)，LCD液晶顯示電路對(duì)檢測(cè)到數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。若信號(hào)采集電路檢測(cè)到的檢測(cè)值超過(guò)人為的設(shè)定值時(shí)，則有單片機(jī)發(fā)送報(bào)警指令，此時(shí)，報(bào)警電路進(jìn)行警示報(bào)警，以引起相關(guān)檢測(cè)人員的注意，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度狀況的檢測(cè)、顯示、報(bào)警。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體可實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）檢測(cè)環(huán)境的溫濕度狀況； (2) 通過(guò)LCD顯示屏自動(dòng)顯示溫濕度采集電路采集到的環(huán)境溫濕度狀況；（3）通過(guò)LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示時(shí)間；（4）使用鍵

24、盤控制電路對(duì)溫濕度的上下限進(jìn)行設(shè)定及修正，對(duì)LCD顯示的時(shí)間進(jìn)行修正；（5）檢測(cè)值與設(shè)定值比較，并通過(guò)報(bào)警電路進(jìn)行警示。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)方案對(duì)比</p><p>　　在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要采用傳感器作為信號(hào)采集器件。所謂傳感器，就是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是能把被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)輸

25、出的器件或裝置稱為傳感器。信號(hào)檢測(cè)效果的好壞是檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，傳感器的選擇又決定了信號(hào)檢測(cè)的效果。為此，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)傳感器的選用設(shè)計(jì)以下兩種方案。</p><p>　　1.3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案一</p><p>　　在方案一中，采用溫度傳感器來(lái)測(cè)量環(huán)境溫度，采用濕度傳感器來(lái)測(cè)量環(huán)境濕度，然后分別將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，即將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信

26、號(hào)，然后送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與處理。在方案一種，輔助電路主要由電源電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、液晶顯示電路、鍵盤控制電路等組成。方案結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。</p><p>　　圖1.1 方案結(jié)構(gòu)圖一</p><p>　　1.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案二</p><p>　　在信號(hào)采集檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器的選用尤為重要，往往決定著檢測(cè)到的信號(hào)是否準(zhǔn)確，決定著檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成

27、?。辉僬?，眾所周知，相對(duì)濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對(duì)濕度，溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5％RH的濕度變化。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，提出過(guò)高的測(cè)濕精度是不合適的。因?yàn)闈穸入S著溫度的變化漂浮不定，所以，只談測(cè)量濕度的精度將失去實(shí)際意義。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案二中，采用集成化的溫濕度傳感器來(lái)檢測(cè)環(huán)境的溫濕度，然后送給51單片機(jī)進(jìn)行分析與處理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案二的結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。</p><p>

28、　　圖1.2 方案結(jié)構(gòu)圖二</p><p>　　1.3.3 方案對(duì)比與選擇</p><p>　　在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中 ,溫度和濕度的監(jiān)測(cè)被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)管理、智能化建筑、氣象、環(huán)保、生物制藥、食品加工等眾多領(lǐng)域。相對(duì)于溫度測(cè)量而言，濕度的測(cè)量是一個(gè)難點(diǎn)，目前的濕敏傳感器多為電容式傳感器，通過(guò)在不同濕度下介質(zhì)的介電常數(shù)變化引起電容值的變化來(lái)測(cè)量濕度。傳統(tǒng)的濕度傳感器需設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并要經(jīng)過(guò)復(fù)

29、雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過(guò)程，測(cè)量精度難以得到保證，而且在線性度、重復(fù)性、互換性等方面也往往不盡如人意。</p><p>　　隨著信息科學(xué)與微電子技術(shù)，特別是微型計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳感器逐漸與微處理器、微型計(jì)算機(jī)相結(jié)合，產(chǎn)生了智能式傳感器。智能化傳感器是借助于半導(dǎo)技術(shù)將傳感器部分與信號(hào)調(diào)節(jié)電路、接口電路和微處理器制作在同一塊芯片上，即構(gòu)成大規(guī)模集成電路的智能化傳感器。</p><p>　　

30、方案一中分別采用溫度傳感器、濕度傳感器進(jìn)行溫濕度采集，不僅需要各自配備相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，使電路變得復(fù)雜，而且，在后續(xù)的系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中也容易出現(xiàn)許多不必要的麻煩。而方案二中采用溫濕度一體化的傳感器，不僅簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，而且，省去了方案一中由于電路調(diào)試所帶來(lái)的不必要麻煩。因此方案二電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。采用溫濕度一體化的智能傳感器，它不僅具有信號(hào)檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和處理功能，同時(shí)還具有存貯、記憶、自補(bǔ)償、自診斷等多種功能。因而體積縮小、線路簡(jiǎn)化

31、、結(jié)構(gòu)更緊密，可靠性和抗干擾能力大大提高。通過(guò)方案之間的比較，本課題選擇第二種方案進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有兩大部分組成：環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)終端部分。環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器、AT89S52單片機(jī)和GSM無(wú)線收發(fā)

32、模塊等部件組成，其中環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器采用SHT10溫濕度一體化的數(shù)字傳感器作為環(huán)境溫濕度采集電路的主要部件，SHT10采集到的環(huán)境溫濕度信號(hào)送給AT89S52單片機(jī)進(jìn)行分析與處理。單片機(jī)主要控制環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器和GSM無(wú)線收發(fā)模塊兩者的有序工作，一方面它用來(lái)進(jìn)行用戶權(quán)限鑒定，另一方面將得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GSM短信模式，同時(shí)控制tc35i收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。GSM無(wú)線收發(fā)模塊即tc35i負(fù)責(zé)發(fā)送和接收短信，它可以向用戶監(jiān)測(cè)終端發(fā)送檢測(cè)到的

33、實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，也可以接收送到用戶監(jiān)測(cè)終端發(fā)來(lái)的命令消息。液晶顯示電路采用LCD1602就可以完成顯示需求。報(bào)警電路由三極管和蜂鳴器等組成，當(dāng)檢測(cè)值超過(guò)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警電路中的蜂鳴器響起，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。鍵盤控制電路由于所需按鍵較少，采用獨(dú)立式鍵盤方式完成鍵盤掃描等功能。</p><p>　　整個(gè)電路采用AT89S52 結(jié)合外同電路實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。系統(tǒng)循環(huán)監(jiān)控環(huán)境，若出現(xiàn)問(wèn)題，單機(jī)片立即通過(guò) AT 命 令

34、 RS232 異步串行接口與 GSM 收發(fā)模塊進(jìn)行通信， 并利用該模塊向手機(jī)終端或計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心發(fā)送短信息。 監(jiān)測(cè)者可用短信命令設(shè)置智能模塊， 或發(fā)送短消息查詢命令查詢其監(jiān)控情況，從實(shí)現(xiàn)到無(wú)線監(jiān)測(cè)。該方式無(wú)需撥號(hào)，短信收發(fā)模塊直接把傳輸?shù)膬?nèi)容和終端號(hào)碼傳送給 SMSC，再由SMSC 發(fā)送給接收終端。如果發(fā)送失敗，網(wǎng)絡(luò)保留消息重新發(fā)送。</p><p>　　2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><

35、;p>　　2.2.1 單片機(jī)簡(jiǎn)要介紹</p><p>　　單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　在我國(guó)使

36、用最多的是英特爾公司的MCS-51系列單片機(jī)。它是一種8位的單片機(jī)，具有品種全、兼容性強(qiáng)、軟硬件資源豐富以及性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，非常適合我國(guó)的國(guó)情，已為我國(guó)廣大工程技術(shù)人員所熟悉。</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)在硬件資源方面，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用8位地址，尋址范圍為256字節(jié)；4個(gè)雙向的8位并行I/O接口，可用于地址和數(shù)據(jù)的傳送；也可與8234、8155等連接，進(jìn)行外部I/O接口的擴(kuò)展；一個(gè)串行I/O

37、接口，為全雙工串行通信口，可用于數(shù)據(jù)的串行接收和發(fā)送，為構(gòu)成串行通信網(wǎng)絡(luò)提供了方便；兩個(gè)（8052為三個(gè)）16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4種工作方式；中斷系統(tǒng)設(shè)置有2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)，具有5個(gè)中斷源。</p><p>　　AT89S52系列單片機(jī)為MCS-51系列的新一代產(chǎn)品，其內(nèi)部組織基本相同，除保留了MCS-51單片機(jī)的所有特性外，還增設(shè)了空閑和掉電兩種可以用軟件進(jìn)行選擇的低功耗工作方式，主要技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電

38、路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)微控制器完善的控制功能。</p><p>　　2.2.2單片機(jī)的工作方式</p><p>　　單片機(jī)共有復(fù)位，程序執(zhí)行，低功耗和編程與加密四種工作方式，下面分別加以介紹。 </p><p><b>　　1復(fù)位方式</b></p><p><b>　　1.1為什么要復(fù)位</b></

39、p><p>　　單片機(jī)規(guī)定執(zhí)行程序時(shí)總是從地址0000H開始的，所以在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)必須對(duì)CPU進(jìn)行復(fù)位也叫初始化。另外由于程序運(yùn)行中的錯(cuò)誤或操作失誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫這種狀態(tài)也需要進(jìn)行復(fù)位，就象電腦死機(jī)了要重新啟動(dòng)一樣。</p><p><b>　　1.2 復(fù)位的原理</b></p><p>　　單片機(jī)復(fù)位的方法其實(shí)很簡(jiǎn)單只要在RST引腳

40、9腳上加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為24個(gè)振蕩周期即兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以了。</p><p>　　1.3 如何進(jìn)行復(fù)位</p><p>　　復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位、外部脈沖復(fù)位3種方法。</p><p>　　上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的看圖2.1</p><p><b>　　圖2.1</b><

41、/p><p>　　當(dāng)電源剛接通時(shí)電容C對(duì)下拉電阻開始充電，由于電容兩邊的電壓不能突變，所以RTS端維持高電平只要這個(gè)充電時(shí)間不超過(guò)1ms一般都就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化。在實(shí)際的工程應(yīng)用中如果沒(méi)有特殊要求一般都采用這種復(fù)位方式。</p><p>　　按鍵復(fù)位的電路如圖2.2所示 </p><p><b>　　圖2.

42、2</b></p><p>　　它其實(shí)就是在上電復(fù)位的基礎(chǔ)上加了R1和SA。這種電路一般用在需要經(jīng)常復(fù)位的系統(tǒng)中。</p><p>　　外部脈沖復(fù)位的電路如圖2.3所示</p><p><b>　　圖2.3 </b></p><p>　　外部脈沖復(fù)位通常用于要求比較高的系統(tǒng)，比如希望系統(tǒng)死鎖后能自動(dòng)復(fù)位

43、。外部復(fù)位是由專門的集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的也就是我們通常俗稱的看門狗電路。它們不但能完成對(duì)單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位功能而且還有管理電源用作外部存儲(chǔ)器等功能。</p><p>　　1.4復(fù)位后的狀態(tài)　 </p><p>　　復(fù)位除對(duì)PC產(chǎn)生影響外，還會(huì)對(duì)其他一些寄存器產(chǎn)生影響，復(fù)位時(shí)這些特殊寄存器的狀態(tài)如表一所示。</p><p><b>　　表一</b>&l

44、t;/p><p><b>　　2 程序執(zhí)行方式</b></p><p>　　程序執(zhí)行是單片機(jī)的基本工作方式。由于復(fù)位后PC=0000，所以程序就從地址0000H開始執(zhí)行，此時(shí)單片機(jī)就根據(jù)指令的要求完成一系列的操作控制。不過(guò)在實(shí)際使用中程序并不會(huì)從0000H開始執(zhí)行而總是安排一條跳轉(zhuǎn)指令比如ajmp START。</p><p><b>　

45、　3 低功耗操作方式</b></p><p>　　在以電池供電的系統(tǒng)中有時(shí)為了降低電池的功耗，在程序不運(yùn)行時(shí)就要采用低功耗方式。低功耗方式有兩種：待機(jī)方式和掉電方式。</p><p>　　低功耗方式是由電源控制寄存器PCON來(lái)控制的。電源控制寄存器是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，其格式如下：</p><p>　　SMOD：串行通信的波特率選擇位。</p

46、><p>　　----：保留位，未定義。</p><p>　　GF1、GF0：在串行通訊時(shí)用為通用標(biāo)志位，供用戶在程序設(shè)計(jì)時(shí)使用。</p><p>　　PD：掉電保持模式控制位，PD=1進(jìn)入掉電方式。</p><p>　　IDL：空閑模式控制位，IDL=1進(jìn)入待機(jī)方式。</p><p><b>　　3.1 待機(jī)方

47、式</b></p><p><b>　　進(jìn)入待機(jī)方式</b></p><p>　　當(dāng)使用指令使PCON寄存器的IDL=1則進(jìn)入待機(jī)工作方式，此時(shí)CPU停止工作，但時(shí)鐘信號(hào)仍提供給RAM定時(shí)器、中斷系統(tǒng)和串行口。同時(shí)堆棧指針SP、程序計(jì)數(shù)器PC程序狀態(tài)字PSW、累加器ACC以及全部的通用寄存器都被凍結(jié)起來(lái)。單片機(jī)的消耗電流從24mA降為3.7mA這樣就可以節(jié)

48、省電源的消耗。</p><p><b>　　退出待機(jī)方式</b></p><p>　　退出待機(jī)方式可以采用引入中斷的方法。在中斷程序中安排一條RETI的指令就可以了。</p><p><b>　　3.2掉電方式 </b></p><p><b>　　進(jìn)入待機(jī)方式</b><

49、/p><p>　　當(dāng)使用指令使PCON寄存器的PD=1則進(jìn)入掉電工作方式此時(shí)單片機(jī)的一切工作都停止只有內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)被保持下來(lái)掉電方式下電源可以降到2V耗電僅50uA此時(shí)就相當(dāng)于把顯示器和硬盤也關(guān)閉了。</p><p><b>　　退出待機(jī)方式</b></p><p>　　退出掉電工作方式的唯一方法是復(fù)位。不過(guò)應(yīng)在電源電壓恢復(fù)到正常值后再進(jìn)行復(fù)位

50、。復(fù)位時(shí)間要大于1mS，在進(jìn)入掉電方式前電源電壓是不能降下來(lái)的。因此可靠的單片機(jī)電路最好要有電源檢測(cè)電路。顯然掉電方式和待機(jī)方式是兩種不同的低功耗工作方式，前者可以在無(wú)外部事件觸發(fā)時(shí)降低電源的消耗而后者則在程序停止運(yùn)行時(shí)才使用。</p><p><b>　　4 編程和加密方式</b></p><p>　　單片機(jī)的編程與加密是由專門的設(shè)備來(lái)完成的。這種設(shè)備稱為編程器或燒

51、錄器。單片機(jī)的加密是為了保護(hù)編程者的勞動(dòng)成果而設(shè)計(jì)的一種工作方式。</p><p>　　2.2.3 單片機(jī)最小系統(tǒng),</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。圖2.4給出51單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖.</p><p>　　圖2.4單片機(jī)最

52、小系統(tǒng)</p><p>　　復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合"電容電壓不能突變"的性質(zhì)，可以知道當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般推薦C 取10u。當(dāng)然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的

53、高電平復(fù)位電路。單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。</p><p>　　時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生AT89S52單片機(jī)工作時(shí)所必須的控制信號(hào)。AT89S52單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地工作的。因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速

54、度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式，本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，將XTAL1與XTAL2兩引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。</p><p>　　2.3 溫濕度采集電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在溫濕度采集電路中，傳感器的選用是關(guān)鍵。在實(shí)際的應(yīng)用電路中，對(duì)傳感器的基本要求主要有：反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確

55、；工作可靠、穩(wěn)定；能量轉(zhuǎn)換效率要高；抗干擾能力要強(qiáng)等?，F(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。</p><p>　　2.3.1 傳感器的選用原則</p><p>　　1)根據(jù)

56、測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型</p><p>　　要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大??；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源

57、，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。</p><p>　　在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。</p><p><b>　　2)靈敏度的選擇</b></p><p>　　通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信

58、號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲母蓴_信號(hào)。傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。</p><p><b>　　3)頻率響應(yīng)特性</b>&

59、lt;/p><p>　　傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。</p><p>　　在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。

60、</p><p><b>　　4)線性范圍</b></p><p>　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)

61、，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。</p><p><b>　　5)穩(wěn)定性</b></p><p>　　傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)

62、對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。</p><p>　　傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。</p><p><b>　　6)精度</b&g

63、t;</p><p>　　精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)

64、能滿足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。</p><p>　　2.3.2 溫濕度傳感器SHT10簡(jiǎn)介</p><p>　　SHTxx 系列產(chǎn)品是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片,提供全量程標(biāo)定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens技術(shù),確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感

65、元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件, 這兩個(gè)敏感元件與一個(gè)14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)串行接口電路設(shè)計(jì)在同一個(gè)芯片上面。該傳感器品質(zhì)卓越,響應(yīng)超快,抗干擾能力強(qiáng),極高的性價(jià)比。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的恒溫室中進(jìn)行標(biāo)定, 以鏡面冷凝式露點(diǎn)儀為參照。通過(guò)標(biāo)定得到的校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式儲(chǔ)存在芯片本身OTP 內(nèi)存中. 通過(guò)兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整,使外圍系統(tǒng)集成變得快速而 簡(jiǎn)單微小體積,極低功耗等優(yōu)點(diǎn)使其成為各類應(yīng)用中的首選

66、。</p><p>　　SHTxx 系列產(chǎn)品的特點(diǎn)：露點(diǎn)測(cè)量、全標(biāo)定輸出,無(wú)需標(biāo)定即可互換使用。卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、兩線制數(shù)字接口,無(wú)需額外電路，基于請(qǐng)求式測(cè)量,低能耗 、4針引腳安裝、超小尺寸、自動(dòng)休眠、超快響應(yīng)時(shí)間等。 應(yīng)用領(lǐng)域 ：暖通空調(diào) 、HVAC 汽車、 消費(fèi)電子、 家用氣象站、 濕度調(diào)節(jié)器 、 測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備 、數(shù)據(jù)記錄儀、 自動(dòng)控制 、家電產(chǎn)品 、醫(yī)療儀器等。</p><p&

67、gt;　　基本型號(hào)見表二 </p><p><b>　　表二</b></p><p><b>　　接口說(shuō)明 </b></p><p>　　電源引腳 SHTxx 的供電電壓為 2.4~5.5V。傳感器上電后,要等待 11m 來(lái)完成"休眠"狀態(tài)。在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令

68、。電源引腳(VDD,GND)之間可增加一個(gè) 100nF 的濾波電容.。串行接口 (兩線雙向) SHTxx 應(yīng)用的的串行接口技術(shù),在傳感器信號(hào)讀取及電源損耗方面都做了優(yōu)化處理；但與 I2C 接口不兼容。SHTxx 溫濕度傳感器注意事項(xiàng)</p><p>　　1）按引腳說(shuō)明圖連接電路。區(qū)分使用引腳和非使用引腳,并注意 VCC,GND,DATA,SCK 四個(gè)引腳的具體位。</p><p>　　2

69、)SHTxx 焊接溫度要求使用標(biāo)準(zhǔn)的波動(dòng)焊爐,在最高 250℃的溫度條件下不超過(guò) 30 秒。手動(dòng)焊接,在最高 350℃的溫度條件下接觸時(shí)間須少于 5 秒。</p><p>　　3）傳感器焊接后的恢復(fù)處理 ：由于焊接時(shí)傳感器局部受熱過(guò)高,可能導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確(溫度偏高, 濕度偏低) , 因此, 傳感器焊接以后, 必需在 20-30℃ (70-90℉) 和>74%RH 的濕度條件下保持 48 小時(shí)。</

70、p><p>　　4） 傳感器的應(yīng)用環(huán)境要求:如果一些大分子與傳感器內(nèi)部的濕敏元件接觸,很難再揮發(fā)到空氣中,會(huì)阻塞空氣中水分子的滲入,導(dǎo)致傳感器反應(yīng)不靈敏,測(cè)量濕度偏高.因此,在使用過(guò)程中,傳感器要遠(yuǎn)離塑料,硅膠,香水等大分子材料和物質(zhì)。 </p><p>　　5)注意上拉電阻的連接.由于不加上拉電阻或者阻值選用不當(dāng),給應(yīng)用帶來(lái)麻煩。通常情況,在數(shù)據(jù)線 DATA 上加 10K-20K 的上拉電阻

71、. 具體情況由用戶根據(jù)自己的單片機(jī)類型進(jìn)行實(shí)際調(diào)整。</p><p>　　6） 注意 SCK 的頻率選擇。建議 SCK 的頻率范圍為 4-6MHz , 最高頻率不得超過(guò) 10MHz。如果用戶選用晶振頻率較高,要在軟件上加一些延時(shí)和空操作指令,以調(diào)整時(shí)序。</p><p>　　7）注意單片機(jī)的 I/O 設(shè)置。注意選用不同單片機(jī)編程時(shí)對(duì) SCK,DATA 的 I/O 方向設(shè)置與轉(zhuǎn)換。 <

72、/p><p>　　8）注意避免冷凝現(xiàn)象的發(fā)生。SHT 系列溫濕度傳感器在結(jié)露和浸水情況下,其本身的性能和質(zhì)量不會(huì)受到任何損壞, 但是, 由于水滴對(duì)敏感元件的影響, 會(huì)導(dǎo)致傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確, 此時(shí)讀出的數(shù)據(jù)不具有實(shí)際意義.如果傳感器工作在 95%RH 以上高濕環(huán)境,要避免發(fā)生冷凝現(xiàn)象。方法:通過(guò)軟件驅(qū)動(dòng)傳感器內(nèi)部的加熱器,打破冷凝條件。數(shù)據(jù)讀取正常后,即可關(guān)掉加熱器。</p><p>　　本

73、設(shè)計(jì)主要用SHT10 數(shù)字式溫濕度傳感器，其接口電路圖如圖2.5</p><p><b>　　圖2.5</b></p><p>　　SHT10傳感器由相對(duì)濕度傳感器, 溫度傳感器, 校準(zhǔn)存儲(chǔ)器, 14 位 A/D 轉(zhuǎn)換器, 信號(hào)放大器 和 I2C 總線接口構(gòu)成。SHT10 具備卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性, 露點(diǎn)值計(jì)算輸出功能, 全較準(zhǔn), 數(shù)字輸出功能, 免外圍電路, 完全低功耗

74、, 采用表面貼片封裝或四腳互換封裝, 體積微小, 全自動(dòng)降能功能。</p><p>　　單片機(jī)和 SHT10 接口電路 </p><p>　　由于AT89S51 不具備 I2C 總線接口, 故使用單片機(jī)通用 I/O 口線來(lái)虛擬 I2C 總線, 利用 P1.1來(lái)虛擬時(shí)鐘線, 利用 P1.2 口線來(lái)虛擬數(shù)據(jù)線 DATA, AT89S51 單片機(jī)與 SHT10 的接口電路如圖 2.6所示.

75、 </p><p><b>　　圖2.6</b></p><p>　　當(dāng)單片機(jī)發(fā)出了傳輸開始命令, 且 SHT10 正確接收到溫濕度測(cè)量命令后, 單片機(jī)就要等到測(cè)量完成。使用 8/12/14 位的分辨率測(cè)量分別需要大約 11/55/210 毫秒。為表明測(cè)量完成, SHT10 會(huì)使數(shù)據(jù)線為低, 此時(shí)單片機(jī)必須重新啟動(dòng) SCK。然后傳送兩字節(jié)測(cè)量數(shù)據(jù)與 1 字節(jié) CRC

76、校驗(yàn)和。在傳輸過(guò)程中控制器必須通過(guò)使 DATA 為低來(lái)確認(rèn)每一字節(jié), 所有的測(cè) 量值從右算 MSB 列于第一位。通訊在確認(rèn)CRC 數(shù)據(jù)位后停止。如果沒(méi)有用 CRC- 8 校驗(yàn) 和, 則單片機(jī)需要在測(cè)量數(shù)據(jù) LSB 后, 保持 ACK 為高來(lái)停止通訊, SHT10 在測(cè)量和通訊完成 之后會(huì)自動(dòng)返回睡眠模式。需要注意的是, 為使 SHT10 溫升低于 0.1℃, 則此時(shí)工作頻率不能大于15% 。</p><p>　　

77、2.4 TC35i通信模塊</p><p>　　TC35i是西門子最新推出的無(wú)線通信模塊，功能與TC35兼容，設(shè)計(jì)緊湊。TC35i與GSM 2／2+兼容，雙頻(GSM900/GSMl800)工作，帶有RS232數(shù)據(jù)口。符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級(jí)為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開

78、發(fā)及設(shè)計(jì)[4，5]。TC35i有40個(gè)引腳，通過(guò)ZIF連接器引出。這些引腳可劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM卡、音頻接口和控制。因?yàn)榇舜尾恍枰?5到40引腳且?guī)熘袩o(wú)TC35i元件模型，因此用34引腳模型代替。外圍電路圖如圖2.7所示。</p><p><b>　　圖2.7</b></p><p>　　1～14引腳為電源部分，其中l(wèi)～5引腳為電源電壓輸入端V

79、BATT+，6～10引腳為電源地GND，ll～12引腳為充電端，13引腳為對(duì)外輸出電壓(供外部電路使用)，14引腳ACCU／TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻；24～29引腳為SIM卡連接端；33～40引腳為語(yǔ)音接口用來(lái)接電話手柄。15、30、31和32引腳為控制部分，15引腳為啟動(dòng)線IGT(Ignition)。當(dāng)TC35i通電后必須給IGT一個(gè)大于100 mV的低電平，模塊才能啟動(dòng)。30引腳為RTC backup；31引腳為掉電控制；32

80、引腳為SYNC，16～23引腳為數(shù)據(jù)輸入／輸出端。</p><p>　　電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分。充電電池為整個(gè)系統(tǒng)提供3.6 V 工作電壓。同時(shí)產(chǎn)生MAX232所需要的高電平：三端電源模塊LM7806將外部12 V直流電源轉(zhuǎn)換為6 v。連接至ZIF連接器的11、12引腳。在充電模式下可為TC35i提供6V／500。mA的充電電源。</p><p>　　啟動(dòng)電路由漏極開路三

81、極管和上電復(fù)位電路組成。模塊上電10ms后(電池電壓須大于3 V)，為使之正常工作，必須在15引腳(IGT)施加低電平信號(hào)，至少保持100 ms且該號(hào)下降沿時(shí)間小于1ms，啟動(dòng)后15引腳應(yīng)保持高電平。</p><p>　　數(shù)據(jù)通信電路主要實(shí)現(xiàn)短消息收發(fā)、與PC機(jī)通信、軟件控制等功能。TC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合RS-232接口電路標(biāo)準(zhǔn)。工作在CMOS電平(2.65 V)。數(shù)據(jù)通信電路以MAX232為

82、核心實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信。</p><p>　　2.5 鍵盤控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.5.1 鍵盤控制的主要功能</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤用于輸入數(shù)據(jù)、代碼和命令；顯示器用來(lái)顯示單片機(jī)的輸入值、控制過(guò)程中間信息及運(yùn)算結(jié)果等。鍵盤和顯示器是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，是兩個(gè)必不可少的硬件配置。</p><p>　　在本系統(tǒng)

83、中，鍵盤控制電路的主要功能是用于溫濕度初值的設(shè)定和檢測(cè)時(shí)間實(shí)時(shí)顯示值的修改。</p><p>　　2.5.2 鍵盤電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在鍵盤接口技術(shù)中，鍵盤分獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。</p><p><b>　　1、獨(dú)立式鍵盤</b></p><p>　　獨(dú)立式鍵盤是最簡(jiǎn)單的鍵盤電路，每個(gè)鍵獨(dú)立的連接一根

84、輸入線。這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，目前這種結(jié)構(gòu)的鍵盤應(yīng)用還相當(dāng)普通，這種鍵盤的缺點(diǎn)是每個(gè)鍵占用一根I/O口線，這樣隨著鍵盤數(shù)量的增加I/O端口會(huì)不足。因此獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤只適應(yīng)于鍵盤數(shù)量較少的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、矩陣式鍵盤</b></p><p>　　矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤。在系統(tǒng)所需按鍵數(shù)較多時(shí)，采用此種結(jié)構(gòu)式鍵盤。</

85、p><p>　　行列式鍵盤由鍵盤開關(guān)矩陣、輸出（行線）鎖存器、輸入（列線）緩沖器三部分組成。在行列式鍵盤有以下幾種結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　第一種是直接使用I/O口構(gòu)成的行形式鍵盤電路。MCU的I/O口輸出具有鎖存器，輸入具有緩沖器，因此應(yīng)用I/O口直接與行線、列線相連就可以組成行列式鍵盤。</p><p>　　第二種是利用I/O口和譯碼器構(gòu)成的行列式鍵盤電路。&

86、lt;/p><p>　　第三種是利用串行口和移位寄存器構(gòu)成的行列式鍵盤電路。</p><p>　　盡管構(gòu)成的行列式鍵盤結(jié)構(gòu)形式不一樣，但它們的工作原理是相同的。按鍵掃描方式有以下3種：</p><p>　　第一種程控掃描方式。CPU從執(zhí)行程序就開始了鍵盤的掃描，等待來(lái)自鍵盤的命令。這種程控掃描方式，適用單任務(wù)多分支結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第二

87、種定時(shí)掃描方式。在多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中，既要執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)，又要及時(shí)接受鍵盤命令，定時(shí)掃描方式適應(yīng)這種需要。具體做法是：在程序初始化時(shí)，先對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行設(shè)置，使其每10ms中斷一次，每次中斷，CPU將去掃描一次鍵盤，若掃描到有鍵按下，CPU將對(duì)鍵盤輸入作相應(yīng)的處理。</p><p>　　第三種中斷掃描方式。當(dāng)有鍵按下時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)程序掃描鍵盤后做相應(yīng)處理。這是多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)常用的一種方

88、式。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中，鍵盤控制電路主要用于設(shè)定溫濕度的上下限和對(duì)時(shí)鐘電路所需顯示的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行修正等，所用按鍵數(shù)較少，所以使用獨(dú)立式鍵盤，足以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。所需的五個(gè)按鍵分別連接單片機(jī)端口中的五個(gè)引腳相連接即可。其電路結(jié)構(gòu)如圖7所示。</p><p>　　圖2.8 獨(dú)立式鍵盤連接圖</p><p>　　2.6 液晶顯示電路設(shè)計(jì)</p&g

89、t;<p>　　本次設(shè)計(jì)中，所需要顯示的數(shù)據(jù)主要有溫度值、濕度值以及時(shí)間，也即所需顯示的數(shù)據(jù)不多，而LCD1602可以總共顯示32個(gè)字符，因此，采用LCD1602完全能夠滿足顯示要求，這也是液晶顯示電路設(shè)計(jì)中采用LCD1602的緣故。</p><p>　　液晶顯示模塊以其功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、模塊化、接口電路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，在電器設(shè)備、儀器、儀表中得到廣泛應(yīng)用。液晶顯示模塊分字符型和點(diǎn)陣型兩種

90、，前者字符型顯示模塊只能顯示常用的字符，后者點(diǎn)陣型液晶顯示模塊除顯示字符外還能顯示各種圖形和漢字。目前，盡管液晶顯示模塊種類繁多，但是其結(jié)構(gòu)及控制方法是一樣的。</p><p>　　LCD1602液晶顯示模塊表示橫向有128點(diǎn)，縱向有16點(diǎn)，可顯示16×2中文字2行，每行16個(gè)字。芯片工作電壓為4.5V—5.5V，最佳工作電壓為5V。1602液晶顯示芯片的引腳分布如圖8所示。</p>&l

91、t;p>　　圖2.9 1602液晶顯示芯片引腳分布圖</p><p>　　LCD1602芯片各引腳接口說(shuō)明如表三所示。</p><p>　　表三 1602液晶顯示模塊引腳功能</p><p>　　1602LCD顯示電路連接圖如圖2.10所示。</p><p>　　圖2.10 1602LCD顯示電路連接圖</p><

92、p>　　2.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)傳感器的測(cè)定值超出系統(tǒng)預(yù)設(shè)值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，提示監(jiān)測(cè)人員注意，以便做出相應(yīng)調(diào)整。報(bào)警電路是通過(guò)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲來(lái)起到報(bào)警作用的。報(bào)警電路與單片機(jī)的接口電路如圖2.11所示。</p><p>　　圖2.11 報(bào)警系統(tǒng)與單片機(jī)接口圖</p><p>　　2.8 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p>&l

93、t;p>　　2.8.1 DS1302簡(jiǎn)介</p><p>　　DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。D

94、S1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。</p><p>　　DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS

95、1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在

96、Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK為時(shí)鐘輸入端。下圖為DS1302的引腳功能圖：</p><p>　　圖2.12 DS1302的引腳功能圖</p><p>　　2.8.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路</p><p>　　DS1302中的引腳5、引腳6、引腳7分別與51單

97、片機(jī)端口P3中的引腳5、引腳6、引腳7三個(gè)相連接，DS1302中的引腳2和引腳3連接一個(gè)晶振，即構(gòu)成了實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路如圖2.13所示。</p><p>　　圖2.13 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路</p><p><b>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與軟件開發(fā)環(huán)境</p><p&

98、gt;　　3.1.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選用</p><p>　　在單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，C語(yǔ)言就是其中的一種。對(duì)于用慣了匯編語(yǔ)言的人來(lái)說(shuō)，高級(jí)語(yǔ)言的可控性不好，不如匯編語(yǔ)言那樣能夠隨心所欲。但是使用匯編語(yǔ)言會(huì)遇到很多問(wèn)題，首先它的可讀性和可維護(hù)性不強(qiáng)，特別是當(dāng)程序沒(méi)有很好標(biāo)注的時(shí)候；其次就是代碼的可重用性也比較的低。C語(yǔ)言卻沒(méi)有這些問(wèn)題。</p><p>　　C語(yǔ)言具有模

99、塊化，容易閱讀和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。由于模塊化，用C語(yǔ)言編寫的程序有很好的可移植性，功能化的代碼能夠很方便地從一個(gè)工程移植到另一個(gè)工程，從而減少了開發(fā)的時(shí)間。</p><p>　　用C語(yǔ)言編寫程序比用匯編語(yǔ)言更符合人們的思考習(xí)慣，開發(fā)者可以更專心地考慮算法而不用費(fèi)很大力氣考慮一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，這樣就減少了開發(fā)和調(diào)試的時(shí)間。使用C語(yǔ)言，程序員不必十分熟悉處理器的運(yùn)算過(guò)程，這是因?yàn)楹芏嗵幚砥髦С諧編譯器，這也使得用C語(yǔ)言編寫的程

100、序有很好的可移植性。</p><p>　　所有這些并不說(shuō)明匯編語(yǔ)言就沒(méi)有了立足之地，很多系統(tǒng)特別是實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)都是用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言聯(lián)合編寫的。對(duì)時(shí)鐘要求嚴(yán)格時(shí)，使用匯編語(yǔ)言是唯一的方法。C語(yǔ)言的特點(diǎn)就是可以使程序員盡量少地對(duì)硬件進(jìn)行操作，它是一種功能性和結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的語(yǔ)言。</p><p>　　對(duì)于大多數(shù)51系列單片機(jī)，使用C語(yǔ)言有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1

101、、不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2、寄存器分配和尋址方式由編譯器進(jìn)行管理，編程時(shí)不需要考慮存儲(chǔ)器的尋址和數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)。</p><p>　　3、指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。</p><p>　　4、可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)。</p><p>　　5、與使用匯編語(yǔ)言編程相比

102、，C語(yǔ)言的程序的開發(fā)和調(diào)試時(shí)間大大縮短。</p><p>　　6、C語(yǔ)言中的庫(kù)文件提供許多標(biāo)準(zhǔn)的例程，例如格式化輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和浮點(diǎn)運(yùn)算等。</p><p>　　7、可實(shí)現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將已編制好的程序加入到新程序中。</p><p>　　8、C語(yǔ)言可移植性好且非常普及，C語(yǔ)言編譯器幾乎適用于所有的目標(biāo)系統(tǒng)，已完成的軟件項(xiàng)目可以很容易地轉(zhuǎn)換到其他的處理器或環(huán)

103、境中。</p><p>　　綜上所述，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，使用C語(yǔ)言來(lái)編寫程序。</p><p>　　3.1.2 KeilC51簡(jiǎn)介</p><p>　　單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼

104、，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行的開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟

105、件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。</p><p><b>　　1、系統(tǒng)概述</b></p><p>　　Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明

106、顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　2、Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)</p&g

107、t;<p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由

108、OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用，進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試；也可由仿真器使用，直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試；也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　3.1.3 uVision2集成開發(fā)環(huán)境</p><p><b>　　1、項(xiàng)目管理</b></p><p>　　工程(project)是由源

109、文件、開發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說(shuō)明三部分組成的。 </p><p>　　一個(gè)單一的uVision2工程能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)程序。產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文件構(gòu)成“組”。開發(fā)工具選項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)文件。</p><p>　　uVision2包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫(kù)(device database)，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，用來(lái)滿足用戶的特定需求。</p&g