土壤溫濕度采集器 【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　適宜的土壤溫濕度是農(nóng)作物生長的重要環(huán)境條件,它不僅直接影響農(nóng)作物根系的生長發(fā)育以及土壤微生物的活動，而且土壤溫濕度的變化還可以改變土壤中水分的運動，造成灌溉的困難。因此人們必須對土壤溫濕度進行采集并加以控制 ,使之保持在一定范圍之內(nèi)，以適應農(nóng)作物的生長。采用單片機系統(tǒng)來設計的土壤溫濕度采集器 ,不僅具有控制方便、簡單、靈活性

2、大等優(yōu)點 ,而且較之使用人工分別檢測溫度和濕度再進行分析處理的方法可以大幅度提高被控溫濕度的技術指標，減小中間過程的人為因素誤差 ,從而能夠大大提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，進而使系統(tǒng)做出正確的判斷和進一步的控制動作。本設計主要是針對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大棚溫室種植的土壤溫濕度進行采集和顯示，并有簡單的預置功能和報警功能。</p><p>　　本設計以單片機為處理核心，對土壤（也可以是周圍的環(huán)境比如是空氣）進行溫度和濕度的測量并進

3、行采集，通過數(shù)碼管顯示出來。在系統(tǒng)的硬件部分主要是采集電路和顯示電路。采集電路主要是通過溫濕度傳感器DHT11將采集到的溫濕度數(shù)值以數(shù)字信號的形式送入單片機中進行處理。顯示電路主要是將已經(jīng)數(shù)據(jù)處理的溫濕度數(shù)值利用數(shù)碼管進行顯示出來，配合系統(tǒng)的其他硬件部分如按鍵系統(tǒng)可以選擇顯示模式。軟件部分的主要工作是使溫濕度傳感器得到的溫濕度數(shù)值與單片機之間正確的進行信號的周期性采集與輸送，之后進行各種判斷來控制硬件電路的顯示模式和報警電路。</

4、p><p>　　關鍵詞：溫濕度參數(shù)；單片機；溫濕度傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The suitable temperature and humidity of soil are very important for the crop growth .the conditions of soil

5、not only effect the crop root and the microorganism in growing ,but also can effect the moisture movement in the soil. So to keep the moisture in the soil is difficult. Therefore ,people should get the soil temperature a

6、nd humidity in time to control the system. so that it remains within a certain range in order to adapt to the growth of crops. The single-chip microcomputer for controling</p><p>　　Keywords: temperature and

7、humidity parameters; scm; temperature and humidity sensors</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1 概述2</b></p><p>

8、;　　1.1 溫濕度傳感器2</p><p>　　1.2 模擬信號輸出的溫度傳感器3</p><p>　　1.3 濕度傳感器3</p><p>　　1.4 數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器4</p><p>　　1.5 系統(tǒng)元件的選擇4</p><p><b>　　2 硬件設計5</b>&

9、lt;/p><p>　　2.1 硬件設計思路5</p><p>　　2.2 AT89S51單片機的相關電路5</p><p>　　2.2.1單片機芯片簡介5</p><p>　　2.2.2 晶振電路與復位電路的連接8</p><p>　　2.3 溫濕度采集電路9</p><p>　　2.3

10、.1溫濕度傳感器介紹9</p><p>　　2.3.2溫濕度采集與單片機的連接電路10</p><p>　　2.3.3溫濕度采集數(shù)據(jù)的傳送11</p><p>　　2.4 鍵盤電路13</p><p>　　2.5 顯示和報警電路15</p><p>　　2.6 簡單的接口電路16</p>&l

11、t;p>　　3 軟件設計19</p><p>　　3.1 設計主流程圖19</p><p>　　3.2 溫濕度采集子函數(shù)21</p><p>　　3.3 顯示程序22</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)處理子函數(shù)22</p><p>　　3.5 按鍵掃描程序23</p><p>

12、;　　４. 電路制作設計過程25</p><p>　?。?1設計流程25</p><p>　　４.2 電路圖的設計25</p><p>　?。?2.1電路原理圖的設計25</p><p>　?。?2.2 PCB的設計25</p><p>　　４.3 電路板的制作25</p><p>

13、;<b>　　結論27</b></p><p><b>　　謝 辭28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　附 錄30</b></p><p><b>　　程序30</b>

14、;</p><p><b>　　原理圖44</b></p><p><b>　　PCB圖45</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　適宜的溫、濕度是人類及一切動植物生存生長所必需的兩個最基本的環(huán)境參數(shù)，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中，溫度和濕度的監(jiān)測與控制

15、有著十分重要的意義。傳統(tǒng)的測試溫度和濕度的方法是通過一定的測試儀器人工逐點進行檢測，這種方法費時費力，效率低而且誤差大。</p><p>　　隨著社會的不斷進步和科學技術、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對各種儀器功能的要求也在不斷的升高。在溫度和濕度的采集方面也出現(xiàn)了許多新的高科技產(chǎn)品，有的傳感器已經(jīng)能夠通過一個傳感器就能采集到溫度和濕度，大大提高了采集的效率，而且精度也比傳統(tǒng)的采集器有明顯的提高，本文將對這種采集器做出介

16、紹。</p><p>　　本文介紹的土壤溫濕度檢測裝置不僅具有可以自動檢測溫度和濕度的功能，而且還可以通過鍵盤選擇檢測點的溫濕度的顯示模式，另外還具有初值設定及報警等功能。相對于舊方法這種采集器不僅提高了傳統(tǒng)溫度和濕度的檢測性能，而且還可以進行軟硬件的擴展，通過擴展實現(xiàn)可以實現(xiàn)控制室內(nèi)或者生產(chǎn)環(huán)境的溫濕度處于一定范圍之內(nèi)，有利于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，因此這種采集器可以使用于各種農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程。</p><

17、;p>　　該采集測量系統(tǒng)以AT89S51單片機為核心，配合數(shù)字式溫濕度傳感器，以及相關的顯示以及報警電路組成。通過采集電路可以檢測所屬環(huán)境的溫度和濕度數(shù)值，這些數(shù)值可以通過動態(tài)顯示的數(shù)碼管顯示出來，實現(xiàn)實時采集并顯示所處環(huán)境或者是土壤的溫度和濕度變化情況。所有的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳送都可以通過單片機控制軟件來實現(xiàn)。由溫濕度傳感器得到的溫濕度數(shù)值，經(jīng)串行數(shù)據(jù)線輸送到單片機進行處理，經(jīng)軟件分析處理后送顯示電路，單片機根據(jù)檢測到的溫度和濕度

18、結果，判斷溫度是否在界定的范圍之內(nèi)，以此來決定是否啟動系統(tǒng)的報警，以方便工作人員能夠及時的采取相應的措施使溫度保持在一定的范圍以內(nèi)。</p><p><b>　　1 概述</b></p><p>　　在人們現(xiàn)實的生活中，溫度和濕度是一個極為重要的參數(shù)，對生活的各個方面多有著很重要的影響。正如每天的天氣預報提醒人們提前做好準備一樣，在各種農(nóng)作物的生長環(huán)境中土壤的溫濕度

19、指標亦是一組相當重要的參數(shù)，特別是為適應新世紀發(fā)展高科技現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫濕度的精確控制在促進農(nóng)作物的生長，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量尤其重要。要做到對溫濕度的精確控制，最基礎的工作首先是要對土壤的溫濕度進行采集。在傳統(tǒng)的方法當中，對土壤的溫濕度進行采集一般是采用人工檢測，先對待檢查點的溫濕度進行采集，然后用人工方法對所采集的數(shù)據(jù)進行整理分析，根據(jù)分析的情況對所控制的對象進行特定的處理。這種對溫濕度采集和處理的方法顯然與當前高科技發(fā)展的

20、要求不符。針對這一情況，研制性能優(yōu)良、效能高、可靠而實用的土壤溫濕度采集器顯得更加有必要。</p><p>　　目前市場上設計土壤溫濕度采集器，大多數(shù)都是以采用單片機作為處理核心，配合各種溫度和濕度傳感器進行采集，通過相應的報警、顯示電路和控制電路進行數(shù)據(jù)顯示和達到實時的監(jiān)控。</p><p>　　本設計也遵循了這一設計的思想。為此在設計的初始階段需要對各個功能模塊中所需要用到的元件類型進

21、行了解，之后根據(jù)實際情況選擇元件。根據(jù)其功能要求需要確定：首先是處理核心單片機的選擇；其次是溫濕度傳感器的選擇；當然還有顯示元件的選擇。在單片機的選擇當中，現(xiàn)在市面上各種型號的單片機基本上都具有相同的強大的處理功能，只是在存儲和處理速度方面有所差別，而這又不影響其功能應用。顯示元件的選擇，現(xiàn)在主要是有兩個方向的選擇，普通的數(shù)碼管的顯示，液晶LCD顯示。鑒于編程和經(jīng)濟方面的考慮選擇利用數(shù)碼管顯示是一個最優(yōu)選擇。溫濕度傳感器的選擇也是很關鍵

22、的，選擇適當?shù)臏貪穸葌鞲衅骺梢允褂布脑O計簡單。</p><p>　　1.1 溫濕度傳感器</p><p>　　溫濕度傳感器，現(xiàn)在基本上分為兩大類型：一.模擬信號輸出的傳感器；二.集成數(shù)字信號輸出的傳感器。這兩個類型的傳感器基本上是現(xiàn)今溫濕度采集系統(tǒng)的選擇。而這當中這兩個類型的傳感器又各有特點。溫濕度傳感器，有集溫度和濕度為一體的傳感器，而更多的是分別的溫度傳感器和濕度傳感器。集溫濕度為一

23、體的傳感器幾乎都是數(shù)字型的。集成的數(shù)字信號輸出的傳感器有其重要的特點，在采集溫濕度之后其輸出就是單片機能夠識別處理的數(shù)字信號，而不需要中間的信號放大，A/D轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，而且有些集成的數(shù)字溫濕度傳感器已經(jīng)對在常規(guī)環(huán)境下的輸出已經(jīng)做好校準，在一般的使用當中無需調(diào)試和重新設定。但是這種集成數(shù)字溫濕度傳感器的輸出較之用模擬信號輸出再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的溫濕度傳感器其精度就有所降低。而這些區(qū)別就是模擬輸出與數(shù)字輸出傳感器間的區(qū)別。模擬輸出的傳感器在使用

24、過程當中，因數(shù)據(jù)傳送線的關系，需要做好補償措施。并且需要放大和轉(zhuǎn)換電路的配合。</p><p>　　1.2 模擬信號輸出的溫度傳感器</p><p>　　溫度的檢測方法有多種，采用的溫度傳感器常用的有電阻式、熱電偶式、PN結型、輻射型及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù) (如電阻值 ，熱電勢等 )的變化的原理，再通過一定的函數(shù)關系式將電信號的變化轉(zhuǎn)化為溫度的變化。下面介紹幾種

25、常見的溫度傳感器。</p><p>　　電阻溫度傳感器：這種傳感器以電阻作為溫度敏感元件，根據(jù)敏感材料不同又可分成熱電阻式和熱敏電阻式。熱電阻式一般用金屬材料制成,如鉑、銅、鎳等。熱敏電阻是以半導體材料制成的陶瓷器件,如錳、鎳、鈷等金屬的氧化物與其它化合物按不同配比燒結而成。熱敏電阻具有體積小、靈敏度高、反應速度快、分辯率高等優(yōu)點,在各個領域廣泛用作測溫控溫及溫度補償?shù)拿舾性?。熱敏電阻溫度傳感器的缺點是線性度低

26、、穩(wěn)定性差。</p><p>　　熱電偶溫度傳感器：熱電偶測溫是基于“熱電動勢效應”的原理。所謂熱電動勢效應是指A,B兩種不同的導體組成閉合回路,若兩結點溫度不同則在回路中產(chǎn)生電動勢,形成熱電流.若A、B兩導體的結點(熱端)溫度為T,而另一端(冷端)溫度為T0,則熱電動勢為：</p><p>　　E(T,T0)=(T-T0)(lnNA/Nb)k/e</p><p>

27、　　其中 k為波爾茲曼常數(shù),e為電子電荷,NA, Nb為與材料有關的常數(shù)。測量E(T,T0)的大小便能確定被測溫度T。</p><p>　　PN結型及集成電路式溫度傳感器：半導體PN結測溫是近幾年來發(fā)展起來的一種新型測溫手段。集成電路溫度傳感器具有體積小、重量輕、精度高等特點,測溫范圍在-50～150℃,也正好是最常見的溫度范圍。文獻報導的一種電流輸出型溫度傳感器在0～20℃內(nèi)靈敏度可達1.06μA/℃,線性誤差

28、不超過±0.2℃,穩(wěn)定性為0.02℃/4h。</p><p><b>　　1.3 濕度傳感器</b></p><p>　　濕度傳感器,基本上可分為電阻式和電容式兩種：電容式濕敏元件的優(yōu)點在于響應速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定,國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多為國外名牌,價格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產(chǎn)品 ,往往達不

29、到上述水平,線性度、一致性和重復性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產(chǎn)品采用單片機補償修正,使?jié)穸瘸霈F(xiàn)“階躍”性的跳躍 ,使精度降低,出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件,長期穩(wěn)定性都不理想,多數(shù)長期使用漂移嚴重,濕敏電容容值變化為pF級,1%RH的變化不足0.5pF,容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差,大多數(shù)電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能,往往失效和損壞。電容式

30、濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺,往往對環(huán)境的潔凈度要求較高,有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現(xiàn)象,金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻,具有濕敏電容相同的優(yōu)點,但塵埃環(huán)境下,陶瓷細孔被封堵元件就會失效,往往采用通電除塵的方法來處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環(huán)境下不能使用,氧化鋁感濕材料無法克服其表面結構“天然老化”的弱點,阻抗不穩(wěn)</p><p>　　電阻型的濕敏溫度傳感器重要的一種是氯化鋰濕敏電阻,具有最突出的優(yōu)點是長期

31、穩(wěn)定性極強,因此通過嚴格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達到較高的精度,穩(wěn)定性強是產(chǎn)品具備良好的線性度、精密度及一致性,是長期使用壽命的可靠保證。</p><p>　　以上所述的溫度傳感器和濕度傳感器都有一個共同的特點，那就是它們的數(shù)據(jù)信號的輸出都是微弱的模擬信號電流或者電壓，即是電流型的或者是電壓型的。一般情況下溫度和濕度的變化都是很微小的，因此需要進行發(fā)大和進行模數(shù)轉(zhuǎn)換才能與單片機系統(tǒng)進行必要的數(shù)據(jù)交換

32、。</p><p>　　1.4 數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器</p><p>　　現(xiàn)在市場上使用較多的單一的集成的數(shù)字式溫度傳感器以DS18B20居多。這是一種集成的數(shù)字式溫度傳感器。DS18B20是美國達拉斯(DALLAS)半導體公司推出的應用單總線技術的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上。使用這種溫度傳感器可以對系統(tǒng)的硬件設計帶來許

33、多方便，使系統(tǒng)的硬件部分大大的。</p><p>　　單一的數(shù)字式的濕度傳感器在市面上還是很少，數(shù)字型的濕度傳感器多為是與溫度一起的，即檢測為溫度與濕度一起進行檢測的，因此這樣的才是切合實際中的需要的。數(shù)字式溫濕度傳感器有SHTⅹⅹ系列，以及DHT系列。</p><p>　　這些集成型的溫濕度傳感器都有很好的線性效果，在一般的環(huán)境下無需進行校正就可以輸出單片機能夠處理和接收的數(shù)字式信號，在

34、精度允許的范圍內(nèi)，省卻了許多復雜的放大和轉(zhuǎn)換電路，因此可以很方便的進行應用。</p><p>　　1.5 系統(tǒng)元件的選擇</p><p>　　綜上進行考慮，智能的土壤溫濕度采集系統(tǒng)的設計處理核心單片機有多種選擇，在此選擇了具有閃存的，而且運算處理速度很好的AT89S51單片機，這種單片機的穩(wěn)定性以及性價比都很高。 </p><p>　　而對于溫濕度傳感器的選擇，為了

35、使整個系統(tǒng)更加的簡單和便于調(diào)試，在此選擇了集成的數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11傳感器。這種傳感器有著一般的數(shù)字溫濕度傳感器的特點，而且其線性度更好。</p><p>　　對于顯示電路的設計，基于整個系統(tǒng)的考慮，只需要用到了一般的數(shù)字顯示即可，可以選擇普通的數(shù)碼管就能滿足設計顯示的要求。</p><p>　　因此本設計以AT89S51單片機為處理核心，簡單的可分為以下幾個模塊溫濕度采集模塊；單

36、片機工作模塊；按鍵控制模塊，狀態(tài)顯示燈模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊，報警模塊。系統(tǒng)中主要的器件有核心處理器單片機AT89S52,集成溫濕度傳感器DHT11,MAX232芯片，4LED共陰數(shù)碼管。</p><p><b>　　2 硬件設計</b></p><p>　　根據(jù)所選的各個元件的型號,確定硬件設計的主體部分。硬件系統(tǒng)以單片機為核心，集成的溫濕度傳感器DHT11作為系統(tǒng)的

37、數(shù)據(jù)信號輸入，為了很好的為單片機的程序下載和系統(tǒng)數(shù)據(jù)與外部計算機的通信，還需要設計一個相應的串口電路。整個系統(tǒng)中溫濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)以串行的方式輸送到單片機進行數(shù)據(jù)處理，單片機通過掃描鍵盤電路以確定顯示模式，可以用掃描電路進行溫度的初值設定，這是作為報警電路的一個基準，當其溫度超過這個設定值時可以驅(qū)動報警電路。在實際的應用當中可以將其改為控制電路，通過外界的設備來實施相應的控制，從而使控制對象的溫度能夠保持到適當?shù)姆秶畠?nèi)。<

38、;/p><p>　　2.1 硬件設計思路</p><p>　　圖2-1 硬件系統(tǒng)總體設計 </p><p>　　對于硬件部分的設計，按照簡單可靠的設計原則，盡量使得系統(tǒng)調(diào)試簡單和軟件編程簡單。本次設計的對象是一個簡單的智能應用系統(tǒng)，即對土壤溫度和濕度的采集和控制，其總的系統(tǒng)構圖如圖1示。系統(tǒng)中的電路主要用有：AT89S51單片機的晶振電路，復位電路

39、，溫濕度傳感器DHT11采集電路，串口電路部分，顯示及報警電路。采集電路通過檢測采集到數(shù)值并將已經(jīng)校準的數(shù)字化的溫濕度數(shù)據(jù)輸送到單片機進行處理，單片機通過掃描鍵盤電路選擇顯示的模式：溫度和濕度同時顯示；單獨顯示溫度；單獨顯示濕度；溫度初始值設置。當傳送到單片機的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)進行處理與初始值進行比較，當超過設定值后發(fā)出一個低電平驅(qū)動報警電路工作，使蜂鳴器發(fā)聲報警。</p><p>　　2.2 AT89S51單片機的相

40、關電路</p><p>　　2.2.1單片機芯片簡介</p><p>　　AT89S51是一種低功耗、高性能的CMOS八位微控制器，具有8K的系統(tǒng)可編程Flash存儲器，使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許ROM在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使其為眾多嵌入式控制

41、應用系統(tǒng)提供靈活的解決方案。其主要特性為：</p><p>　　●與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容；</p><p>　　●8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；</p><p>　　●1000次擦寫周期；</p><p>　　●全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz；</p><p>　　●三級加密程序存儲器；</p>

42、<p>　　●32個可編程I/O口線；</p><p>　　●三個16位定時器/計數(shù)器；</p><p><b>　　●八個中斷源；</b></p><p>　　●全雙工UART串行通道；</p><p>　　●低功耗空閑和掉電模式；</p><p>　　●掉電后中斷可喚醒；<

43、/p><p><b>　　●看門狗定時器；</b></p><p><b>　　●雙數(shù)據(jù)指針；</b></p><p><b>　　●掉電標識符。</b></p><p>　　AT89S51芯片的引腳圖見下圖</p><p>　　圖2-2 AT89S51的

44、引腳圖</p><p>　　其中VCC電源為的接入腳，20引腳Vss為接地腳，和其他的單片機一樣，其供電電壓為3.3-5V的DC供電，其范圍更廣，使系統(tǒng)的穩(wěn)定運行性能更好。</p><p>　　其本身具有4個并行的I/O端口，作為系統(tǒng)與外界進行數(shù)據(jù)交換和電路擴展的端口操作，其各自的功能如下：</p><p>　　P0口：8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能

45、驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏

46、輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在Flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。</p><p>　　表2-1 P1口引腳的第二功能</p

47、><p>　　P2口：具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動四個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在方位外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存

48、器的內(nèi)容。</p><p>　　在Flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。</p><p>　　P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動四個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><

49、;p>　　P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在Flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。</p><p>　　表2-2 P3口引腳的第二功能</p><p>　　RST：復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以

50、使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。</p><p>　　ALE/：控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。</p><p>　　在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過

51、將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。</p><p>　?。和獠砍绦虼鎯ζ鬟x通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當89S51從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激

52、活。</p><p>　　/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接地。</p><p>　　為執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應該接VCC。</p><p>　　在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。</p

53、><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　2.2.2晶振電路與復位電路連接</p><p>　　AT89S51單片機有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構成自激振蕩器。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2可以不接，而從XTAL1接入。在本設計系統(tǒng)中采用的

54、是外部振蕩電路連接法，其電路接法如下圖所示：</p><p>　　2-3 晶振電路連接圖與復位電路</p><p>　?。ㄊ⒕д?C1,C2=30PF±10PF ）</p><p>　　2.3 溫濕度采集電路</p><p>　　2.3.1溫濕度傳感器簡介</p><p>　　在本設計當中參數(shù)采集部分采

55、用了集成度較高的數(shù)字化的溫濕度傳感器DHT11,在精度允許的范圍內(nèi)省卻了信號放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換的諸多外圍電路，整個系統(tǒng)就顯得更加的簡單，因此可以方便的進行電路的調(diào)試，而且簡單的硬件電路可以使軟件編程變得更加方便。</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感

56、濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封

57、裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。</p><p><b>　　DHT11的特點：</b></p><p>　　●相對濕度和溫度測量 </p><p>　　●全部校準，數(shù)字輸出 </p><p>　　●卓越的長期穩(wěn)定性 </p><p><b>　　●無需額外部件 <

58、/b></p><p>　　●超長的信號傳輸距離 </p><p><b>　　●超低能耗 </b></p><p><b>　　●4引腳安裝 </b></p><p><b>　　●完全互換</b></p><p>　　圖2-4 DHT11的實際

59、封裝</p><p>　　表2-3 DHT11參數(shù)：</p><p><b>　　封裝信息：</b></p><p>　　表2-4 DHT11引腳說明：</p><p>　　DHT11的供電電壓為 3－5.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)，此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個

60、100nF 的電容，用以去耦濾波。</p><p>　　2.3.2溫濕度采集與單片機的連接電路：</p><p>　　圖2-5 溫濕度采集電路</p><p>　　這是采集部分的電路，此時的溫濕度傳感器1腳連接到電源，4腳為接地。在數(shù)據(jù)端的2腳需要有個上拉電阻，2腳直接與單片機的I/O口相連作為數(shù)據(jù)的傳送端口。而3腳可以懸空。采集部分是一個很簡單的連接電路，但是作為

61、檢測部分需要將其置于被測的壞境中才能保證其準確性，但是系統(tǒng)的核心部分單片機不可以置于外部的變化環(huán)境當中，會影響到系統(tǒng)的工作性能和工作壽命，因此需要將其與系統(tǒng)核心分開，需要使用比較長的數(shù)據(jù)線將其分離。此時的上拉電阻則需根據(jù)數(shù)據(jù)端線的長度有所不同。</p><p>　　在數(shù)據(jù)端的上拉電阻的選擇中建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。這個簡單的采集電路直接與單片機連接通過

62、單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由軟件控制其采集的頻率和數(shù)據(jù)的傳送。高集成的溫濕度傳感器如何順利的向處理中心單片機輸送數(shù)據(jù)，需要根據(jù)其特定的傳送方式對采集部分進行編程。這就需要了解它的工作方式。</p><p>　　2.3.3溫濕度采集數(shù)據(jù)的傳送</p><p>　　DHT11的工作方式和數(shù)據(jù)傳送：</p><p>　　DATA 腳用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用

63、單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間最大3ms,,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下: </p><p>　　一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出,數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗和 </p><p>　　校驗和數(shù)據(jù)為為前四個字節(jié)相加。 </p&g

64、t;<p>　　用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發(fā)送響應信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù).從模式下,DHT接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)采集和傳送：<

65、;/b></p><p>　　單片機發(fā)送起始信號如下圖：</p><p>　　圖2-6 信號起始圖</p><p>　　DATA線空閑狀態(tài)為高電平,主機把DATA線拉低等待DHT響應,主機把DATA線拉低必須大于18毫秒,保證DHT能檢測到起始信號。</p><p>　　DHT11發(fā)送響應信號如下圖：</p><p&

66、gt;　　圖2-7 響應信號過程圖</p><p>　　DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,然后發(fā)送低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT的回應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可,DATA線由上拉電阻拉高。</p><p>　　DHT11開始發(fā)送數(shù)據(jù)如下圖：</p><p>　

67、　圖2-8 數(shù)據(jù)發(fā)送圖</p><p>　　主機發(fā)送開始信號后,延時等待20us—40us后讀取DHT的回應信號,.讀取DATA線為低電平,說明DHT發(fā)送響應信號,DHT發(fā)送響應信號后,再把DATA線拉高,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以低電平開始,格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平,則DHT沒有響應,則檢查線路連接是否通暢。</p><p>　　數(shù)字1信號表示方法：</p&g

68、t;<p>　　圖2-9 數(shù)字信號1的表示方法</p><p>　　數(shù)字0信號的表示方法:</p><p>　　圖2-10 數(shù)字信號0的表示方法</p><p>　　本系統(tǒng)中采用DHT-11作為溫濕度的采集芯片，有著很好的數(shù)字輸出無需外加放大和轉(zhuǎn)換模塊，與單片機進行的是單總線的串行數(shù)據(jù)傳輸。硬件電路簡單，方便進行調(diào)試和更換。</p>&l

69、t;p><b>　　2.4 鍵盤電路</b></p><p>　　本系統(tǒng)的鍵盤控制按鍵很少，只有四個按鍵因此不需要選用專門的鍵盤控制擴展芯片8279.電路圖如下</p><p>　　圖2-11 按鍵電路</p><p>　　本設計共有4個按鍵分別為 復位鍵 模式選擇鍵,加鍵,減鍵。在左邊的圖中與P1.0相連鍵作為模式選擇按鍵,通過對其按鍵

70、可以在幾個模式當中循環(huán)的改變,連接P1.2和P1.3的鍵是加減鍵.當模式鍵位于設定模式時，此時顯示電路會顯示出設定的初始值，這時可以通過加減鍵來進行重新的設定其中的模式鍵和加減鍵直接與單片機的I/O口相連接，對此I/O口進行掃描就可判斷所需進行的模式顯示或者是初值的設定和改變。.</p><p>　　工作模式有如下幾種：</p><p>　　(1)開機后,開始顯示溫度,</p>

71、<p>　　(2)當按下模式鍵一次，顯示濕度</p><p>　　(3)按下第二次后，顯示溫度的設定值</p><p>　　(4)按下第二次后，可通過加減鍵調(diào)節(jié)設定值。</p><p>　　相應按下按鍵后除了顯示部分中的4個數(shù)碼管有相應的變化，還有相應的指示燈進行顯示。電路如下圖：</p><p>　　圖2-12 模式顯示電路

72、</p><p>　　其中LED-GREEN和LED-RED分別接到相應的I/O口。當在開機后首先顯示模式為溫度，這時LED-RED亮了，顯示濕度，爾后，當我們第一次按下模式鍵的時候，LED-GREEN亮，這個時候顯示濕度，按下第二次后，進入調(diào)整模式，此時LED-GREEN和LED-RED兩個燈均亮，這時利用加減鍵可進行設置。</p><p>　　復位電路是單片機應用的一種常見的掉電保護電

73、路，在突然斷電或其他的情況下可以有很好的保護作用。</p><p>　　2.5 顯示和報警電路</p><p>　　在單片機系統(tǒng)中，發(fā)光二極管(LED)常常作為重要的顯示手段，它既可以顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，又可以顯示數(shù)字和字符。由于LED顯示器的驅(qū)動電路簡單，易于實現(xiàn)且價格低廉，因此是工業(yè)儀表和實驗室儀器常用的一種輸出顯示設備。LED顯示器是LED顯示器的一種，它是將多個發(fā)光二極管集中在一塊，構

74、成阿拉伯數(shù)字筆畫的形狀。這些發(fā)光二極管共用一個或兩個公共極，為數(shù)字信息的顯示提供了方便。LED顯示器的驅(qū)動方法分靜態(tài)和動態(tài)兩種。所謂動態(tài)是指LED顯示器上的信息是通過不斷地刷新(即周期性的驅(qū)動)維持的。由于人的視覺的延時，此時看到各個數(shù)碼管均是點亮的。動態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是連線比靜態(tài)方式大為減少，它是數(shù)碼顯示器常用的一種方式。靜態(tài)驅(qū)動編程簡單，但占用I/O口較多。本設計采用I/O口軟件控制4位LED的動態(tài)顯示溫濕度。其電路如下圖：</p

75、><p>　　圖2-13 顯示電路圖</p><p>　　單片機將溫濕度傳感器傳送過來的溫濕度數(shù)據(jù)進行處理:溫濕度傳感器傳送過來的是溫度和濕度的40bit的數(shù)據(jù)，單片機將其轉(zhuǎn)為十進制的數(shù)據(jù)并判斷其大小以確定是否將其顯示，例如如果十位數(shù)字是0則可以將其不顯示。判斷后將其送到P0口顯示出來，4位的LED數(shù)碼管采用共陰型，并利用三極管進行驅(qū)動，其動態(tài)顯示由P2口控制輸出。顯示的各種模式則由鍵盤電路中

76、的按鍵進行選擇，通過輸送到P0口不同的參數(shù)配合P2口的動態(tài)選擇則可實現(xiàn)不同的顯示。</p><p>　　在本設計選用的數(shù)碼管的型號是4個數(shù)碼管的共陽型BT-A5461BH。數(shù)碼管分為共陰和共陰的兩種型號，一般的在同一種類型的即是共陽的或者是共陰的數(shù)碼管中是可以互相替代的，因此這對一般的替代或者修補來說是很方便的。作為7段的數(shù)碼管的驅(qū)動，在一般的情況下需要使用上拉電阻，而作為動態(tài)顯示功能實現(xiàn)的一個重要的條件是4個數(shù)

77、碼管的輪流顯示。即在4個使能端的控制信號需要安排其頻率符合人的視覺效果，而這則要在系統(tǒng)的軟件設計當中使用恰當?shù)难訒r。</p><p>　　在硬件設計方面，三極管的選用決定了通過蜂鳴器電流或者電壓的大小。在此使用了三極管進行數(shù)碼管的驅(qū)動。選用的三極管型號是PNP型的8550.其引腳圖如下：</p><p>　　圖2-14 三極管8550引腳</p><p>　　當溫濕

78、度傳感器將測量數(shù)值送到單片機，系統(tǒng)將其與設定值進行比較，若超過初始值則向P3.7口輸送驅(qū)動信號以使蜂鳴器發(fā)聲。</p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。</p><p>　　電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈

79、、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。</p><p>　　其發(fā)聲的頻率則由驅(qū)動信號的頻率決定。這是一個簡單的驅(qū)動電路，在實際的應用當中可以外接繼電器，作為控制電路啟動專門的如水閘或者是加熱降溫裝置的啟動。</p><p>　　2.6 簡單的接口電路</p>

80、<p>　　系統(tǒng)中所用到的是具有很強的處理能力的AT89S51單片機，可以很好的與外界進行數(shù)據(jù)交換，可以進行進一步的分析和控制，亦可以對軟件的部分重新進行編輯，實現(xiàn)新的功能。因此需要一個接口電路與外界進行連接?，F(xiàn)在流行的單片機與外部進行接口交換的是RS232的串口通信，本設計即選擇了這種接口方式。其中用到了MAX232芯片，這是專門為RS232標準串口設計的接口電路芯片。MAX232是一種雙組驅(qū)動器/接收器，片內(nèi)含有一個電容性

81、電壓發(fā)生器以便在單5V電源供電時提供EIA/TIA-232-E電平。每個接收器將EIA/TIA-232-E電平輸入轉(zhuǎn)換為5V TTL/CMOS電平。這些接收器具有1.3V的典型門限值及0.5V的典型遲滯，而且可以接收±30V的輸入。每個驅(qū)動器將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為TMEIA/TIA-232-E電平。</p><p>　　MAX芯片的引腳圖如下：</p><p>　　圖2

82、-15 MAX引腳圖</p><p>　　MAX232芯片使用+5v單電源供電。其內(nèi)部結構基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT

83、）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳DNG、16腳VCC（+5v）。接口電路圖如下：</p><p>

84、;　　圖2-16 接口電路圖</p><p>　　其中T2IN和R2OUT相應的與單片機的端口相連接。</p><p><b>　　3 軟件程序設計</b></p><p>　　在單片機系統(tǒng)中，硬件與軟件緊密結合，由于硬件電路的設計不具有通用性，所以必須根據(jù)具體的硬件電路來設計對應的軟件，硬件設計的優(yōu)劣直接影響到軟件設計的難易，軟件設計的優(yōu)劣

85、又直接影響到硬件的發(fā)揮。</p><p>　　軟件程序的設計是根據(jù)硬件電路圖的連接和各個元器件的功能進行設計。在編寫軟件時，可以按各個程序的功能將軟件細分為各個功能模塊，再通過主程序的調(diào)用來實現(xiàn)整個軟件系統(tǒng)。單片機的編程語言常用的有二種，一種是匯編語言，一種是C語言。匯編語言的機器代碼生成效率很高但可讀性卻并不強，復雜一點的程序就更是難讀懂，而C語言在大多數(shù)情況下其機器代碼生成效率和匯編語言相當，但可讀性和可移植

86、性卻遠遠超過匯編語言，而且C語言還可以嵌入?yún)R編來解決高時效性的代碼編寫問題。對于開發(fā)周期來說，中大型的軟件編寫用C語言的開發(fā)周期通常要小于匯編語言很多。相比較而言，在本設計中C語言應用起來更得心應手。</p><p>　　在研制單片機應用系統(tǒng)時，匯編語言是一種常用的軟件工具。它能直接操作硬件，指令的執(zhí)行速度快。但其指令系統(tǒng)的固有格式受硬件結構的限制很大，且難于編寫與調(diào)試，可移植性也差。隨著單片機硬件性能的提高，其

87、工作速度越來越快，因此在編寫單片機應用系統(tǒng)程序時，更著重于程序本身的編寫效率。</p><p>　　C語言是一種高級程序設計語言，它提供了十分完備的規(guī)范化流程控制結構。因此采用C語言設計單片機應用系統(tǒng)程序時，首先要盡可能地采用結構化的程序設計方法，這樣可使整個應用系統(tǒng)程序結構清晰，易于調(diào)試和維護。對于一個較大的程序，可將整個程序按功能分成若干個模塊，不同的模塊完成不同的功能。對于不同的功能模塊，分別指定相應的入口

88、參數(shù)和出口參數(shù)，而經(jīng)常使用的一些程序最好編成函數(shù)，這樣既不會引起整個程序管理的混亂，還可增強可讀性，移植性也好。本設計就采用了c語言來進行設計。</p><p>　　3.1 設計主流程圖</p><p>　　本系統(tǒng)是土壤溫濕度的采集，主要有溫濕度的采集，溫濕度的顯示，按鍵處理，報警處理等相關模塊。系統(tǒng)每隔0.5秒對溫濕度進行實時的采集，并將其送到單片機中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并放到相應的存儲單元，將

89、數(shù)據(jù)與設定值進行比較來確定是否發(fā)出報警的驅(qū)動信號，此時單片機亦對與按鍵相連的I/O口進行掃描，判斷顯示模式。在這當中亦有一些延時程序，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理程序等子程序，在主程序當中進行調(diào)用。</p><p><b>　　主流程圖如下：</b></p><p>　　圖3-1 主程序流程圖 </p><

90、p>　　3.2 溫濕度采集子函數(shù)</p><p>　　在程序設計中溫濕度作為一個子程序可以方便的進行調(diào)用和數(shù)據(jù)的處理判斷。其中由采集子程序開始，并在當中調(diào)用了讀取的存儲程序。其流程如下：</p><p>　　圖3-2 溫濕度參數(shù)傳送子函數(shù)</p><p>　　溫濕度采集電路中，溫濕度傳感器DHT11是數(shù)字信號輸出可以與單片機直接由數(shù)據(jù)口進行串行的數(shù)據(jù)輸送。在傳

91、輸過程中需要單片機先向溫濕度的輸入口發(fā)送一個大于18毫秒的低電平的信號作為數(shù)據(jù)接受的起始信號，發(fā)送的低電平信號必須維持到一定的時間以保證DHT11能夠檢測到起始信號。當DHT11接收到單片機數(shù)據(jù)接收的開始信號后，并等這個低電平信號結束，然后發(fā)送低電平響應信號。單片機輸送起始信號之后，延時等待20-40us后，讀取DHT11的回應信號，當讀取到的為低電平信號時，表明DHT11已經(jīng)做好輸送數(shù)據(jù)的準備，此時溫濕度傳感器的DATA線是高電平。準

92、備發(fā)送數(shù)據(jù)后每一位bit數(shù)據(jù)都是以低電平開始。每一次傳送數(shù)據(jù)傳送40bit的數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)分別為8bit的濕度整數(shù)數(shù)據(jù)，8bit的濕度小數(shù)數(shù)據(jù)。溫度的整數(shù)小數(shù)的16bit的數(shù)據(jù) 以及8bit的校驗和。這個校驗和是前四個字節(jié)的相加，可作為檢測一次傳送準確與否和是否結束的判斷。</p><p>　　在這個子函數(shù)當中，其中調(diào)用了讀取函數(shù)，傳送函數(shù)的實際是設置了系統(tǒng)的正確的采集頻率，即系統(tǒng)是多長時間開始采集一次當前溫濕度的

93、值，采集的頻數(shù)過低，則不能很好的體現(xiàn)土壤溫濕度的變化趨勢，若是采集頻率過快，這時的采集頻率的最高值要受到系統(tǒng)整體的處理的快慢和一次完整的采集過程所需要的時間的影響。過高的采集頻率是不必要的，而且影響整個系統(tǒng)的運行性能，造成數(shù)據(jù)的繁冗。</p><p>　　在希這個程序當中，一個重要的任務是完整的準確無誤的將采集到的數(shù)據(jù)輸送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理，這就需要嚴格的按照溫濕度傳感器數(shù)據(jù)傳送的方式進行數(shù)據(jù)采集，正確的安排

94、每一采集步驟的時間，以免使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判。</p><p><b>　　3.3 顯示程序</b></p><p>　　本設計系統(tǒng)采用共陰型的4個LED數(shù)碼管進行動態(tài)的顯示所采集到的土壤的溫濕度值，其各自使能端的控制端口分別是P2.3,P2.4,P2.5,P2.6,而且模式由兩個發(fā)光二極管的亮滅來表示不同的顯示模式。數(shù)碼管的顯示采用動態(tài)顯示模式。在此程序過程當中將調(diào)用了數(shù)

95、據(jù)處理子程序產(chǎn)生的結果作為P0口的輸出。數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)就由P0口輸出。</p><p><b>　　其流程圖如下： </b></p><p>　　圖3-3 顯示程序流程圖</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)處理子函數(shù)</p><p>　　數(shù)據(jù)處理子程序主要是將溫濕度采集的程序采集到的數(shù)據(jù)進行進一步的判斷和轉(zhuǎn)變。流程如下：

96、 </p><p>　　圖3-4 數(shù)據(jù)處理程序流程圖</p><p>　　在這個程序當中，將溫濕度傳感器傳送過來的數(shù)值進一步的處理，將其轉(zhuǎn)變?yōu)?0進制數(shù)值，作為數(shù)顯管的顯示數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.5 按鍵掃描程序</p><p>　　本系統(tǒng)中按鍵的作用主要是進行顯示模式的選擇和初值的設定。因此準確的進行按鍵的掃描對系統(tǒng)的顯示有著確定的

97、作用。單片機首先對按鍵連接的I/O口進行掃描并給予模式的確定以確定顯示模塊中swich的選擇。流程圖如下：</p><p>　　圖3-5 按鍵處理程序</p><p>　　另外整個軟件程序當中還有其他的延時程序。在顯示和數(shù)據(jù)接收當中均用到這些延時程序。</p><p>　　４. 電路制作設計過程</p><p>　　對于該電路的制作設計，使

98、用的EDA工具為PROTEL99SE。Protel 99 SE的主要功能模塊如下：</p><p>　?。?）電路原理圖（Schematic）設計模塊：該模塊主要包括設計原理圖的原理圖編輯器，用于修改、生成元件符合的元件庫編輯器以及各種報表的生成器；</p><p>　?。?）印刷電路板（PCB）設計模塊：該模塊主要包括用于設計電路板的PCB編輯器，用于PCB自動布線的Route模塊，用于

99、修改、生成元件封裝的元件封裝庫編輯器以及各種報表的生成器。</p><p><b>　?。?1設計流程</b></p><p>　　使用Protel 99 SE設計電路流程圖如下：</p><p>　　圖4-1 電路板的設計步驟圖</p><p>　　４.2 電路圖的設計</p><p>　?。?

100、2.1電路原理圖的設計</p><p>　　安裝軟件PROTEL99SE，新建工程設計文件LG.ddb保存在my-Design文件夾中，便于今后的文件管理。</p><p>　　在工程設計文件LG.ddb中新建原理圖文件xiao_G.sch和xiao_G2.sch。按照設計的電路找到所需要的元器件，接著連接線路，對所有元件進行統(tǒng)一更改名稱、參數(shù)值和注釋等，由于最終目的是得到PCB印刷電路圖

101、，所以元件阻值有必要的可以設置參數(shù)值。然后對每個元器件進行元件封裝填寫。在封裝過程中,根據(jù)實際情況對有必要修改元件封裝的作一定修改，以方便使用。電路原理圖見附錄中原理圖。</p><p>　?。?2.2PCB的設計</p><p>　　經(jīng)過對原理圖的仔細檢查和生成網(wǎng)絡表之后，進入到PCB電路編輯階段。LG.ddb中新建xiao_G.pcb印刷電路圖文件。導入網(wǎng)絡表11.net，若沒有發(fā)現(xiàn)錯

102、誤，此時所有的元件被導入到PCB編輯窗口中，按電路板尺寸在禁止布線層（Keep Out Layer）畫出電路板輪廓，全選元件并拖放到電路板輪廓內(nèi)。接著對元器件進行布局，在頂層（Bottom Layer）中合理放置好元件，盡量不使飛線交叉，元件排列均勻，然后進入下一個布線階段。在規(guī)則（Rule）中，設置線寬為2mm，焊盤大小為2mm，過孔大小為默認0.8mm。一切設置完畢后，接下來就開始布線。首先可以讓其自動布線，布線完畢后對其中不滿意的

103、地方進行修改，即手工布線。修改滿意后就完成布線工作，之后應對照原理圖檢查布線，最終完成PCB電路圖設計，并保存文件。PCB圖見附錄中的PCB圖。</p><p>　　４.3 電路板的制作</p><p>　　制作電路板的過程相對簡單，具體過程如下：</p><p>　　把設計好的PCB電路圖打印出來。</p><p>　　選擇一塊合適的銅板，

104、用砂紙把銅板刷洗干凈。小心地把電路圖緊貼在銅板上，把其固定好后用熨斗在銅板上熨刷，使電路圖印刷到銅板上，冷卻后撕開PCB底紙，此時電路圖已被印刷到銅板上。檢查是否已全印到銅板上，把漏印的地方用油性筆補畫。此過程必需仔細，最好能把電路全部印刷到銅板上，如果由于操作不當或失誤造成大面積漏印，最好把銅板上的線路擦干凈再重新熨刷。不然會對腐蝕、整個電路的成功與否造成嚴重影響。</p><p>　　腐蝕電路板。配好腐蝕液（

105、濃鹽酸+雙氧水+水，比例為：1：2：3），小心地把銅板浸入到腐蝕液中。均勻搖晃盆子，這樣可加快銅板的腐蝕速度。銅板腐蝕好后拿出并用水沖洗，沖洗中用砂紙把貼在銅板上的墨跡擦去，此時露出了嶄新而清晰的電路銅線。此過程需要把不該有的銅全部腐蝕掉，不然有可能會造成短路或其它不明錯誤。</p><p>　　上松香。等待電路板干燥后，均勻涂上松香，這是為了在焊接銅線能吸上焊錫。</p><p>　　鉆

106、孔。利用座鉆，鉆頭為0.8mm，對二極管的孔改用鉆頭為1mm。此過程必需鉆得準確，不然會對后來的焊錫造成影響。</p><p>　　焊接元件。準備好所有元件、焊錫、電焊鐵預熱。一切準備后接下來就進行焊接。先錫接小且低的元件，再焊接大且高的元件。在焊接過程中，對某些元件的極性要仔細分析清楚再進行焊接，特別是元件的極性和擺放方向，不要弄錯亂了，而影響電路的正常工作，最好是對照電路原理圖和PCB圖進行焊接。焊接完畢后把

107、長的管腳剪斷。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月奮戰(zhàn)，本次畢業(yè)設計總算完成了。通過這次畢業(yè)設計，我掌握了一些實踐性質(zhì)的設計的基本步驟：首先，明確設計任務，并且要對市場上溫濕度采集器要有初步了解，還要知道前人做了哪些工作，本設計方案的可利用程度等等，這樣有的放矢，才能提高做事的效率。其次，要對整個設計系統(tǒng)結合現(xiàn)有實際條件，確立對應

108、的設計方案，然后，就是對自己設計案進行硬件設計，所用原器件選擇，控制部分整個單片機系統(tǒng)的硬件選型與設計，并用Protel繪制出整個系統(tǒng)總體電路圖。</p><p>　　接下來的工作就是就進入到軟件編程設計了，要畫出各部分的大體流程圖，弄清楚各個部分實現(xiàn)的功能，最后對整個系統(tǒng)進行軟件編程實現(xiàn)。到此為止，這個系統(tǒng)的設計基本上已經(jīng)完成了。</p><p>　　本系統(tǒng)采用的單片機控制，實現(xiàn)對室內(nèi)溫

109、濕度的智能控制，單片機可完成室內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、傳送預處理和控制任務。用單片機匯編語言編程，采用模塊化的結構設計，提高了可靠性和可擴展性。把單片機控制理論與技術應用在監(jiān)控中，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的控制要求。</p><p>　　整個設計過程同時也是一個很好的學習機會，以前自己沒有熟練的運用過protues和Protel等軟件繪圖，經(jīng)過這次設計后自己在這方面有很大地進步； 在查找資料方面，認識到：圖書資料、網(wǎng)絡資料和期刊等都