基于單片機(jī)(糧倉(cāng))的溫度控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、調(diào)試文件及程序若需要，聯(lián)系qq 584367157摘 要在糧食的儲(chǔ)藏的過(guò)程中，由于糧倉(cāng)溫濕度異常而造成糧食變質(zhì)，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失是驚人的。目前我國(guó)許多糧食倉(cāng)儲(chǔ)單位采用測(cè)溫儀器與人工抄錄、管理相結(jié)合的傳統(tǒng)方法，消耗了大量的人力和財(cái)力，但是效果不佳，發(fā)霉變質(zhì)等現(xiàn)象大量存在。因此設(shè)計(jì)智能糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，是倉(cāng)儲(chǔ)單位亟待解決的重要問(wèn)題。溫濕度作為一個(gè)重要的物理量，是糧食倉(cāng)庫(kù)中最普遍、最重要的工藝參數(shù)之一。隨著時(shí)代的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷更新，溫濕度測(cè)量的準(zhǔn)確性要求不斷提高，因此溫濕度檢測(cè)也成為一個(gè)重要的研究課題。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是單片機(jī)溫濕度測(cè)量與控制系統(tǒng)

2、，通過(guò)液晶顯示器(lcd)顯示所測(cè)量的溫濕度。系統(tǒng)采用集溫濕度傳感器與a/d轉(zhuǎn)換器為一體的sht11芯片，通過(guò)單片機(jī)處理進(jìn)行顯示，其它模塊包括了實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日期產(chǎn)生電路和超限報(bào)警處理電路，對(duì)所測(cè)量的值進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警處理。本文介紹了基于atmel公司的at89c51系列單片機(jī)的溫濕度實(shí)時(shí)測(cè)量與控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括硬件結(jié)構(gòu)原理，并分析了相應(yīng)的軟件的設(shè)計(jì)及其要點(diǎn)，包括軟件設(shè)計(jì)流程及其程序?qū)崿F(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，提高了測(cè)量精度和效率。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；sht11；lcd；ds1302；溫濕度控制abstractin the process of grain storage, grain

3、deteriorates due to the abnormal of the barns temperature and humidity, and the economic losses which brought about are amazing. at present many grain storage units in our country use the traditional methods which is combined of thermometer device, artificial transcription and artificial management,

4、 consuming a lot of manpower and financial resources, and the results are poor, the phenomena of mildewing and metamorphism exists in large quantities. therefore, designing the temperature and humidity monitor system on barn, improving efficiency and achieving real-time monitoring of barns temperatu

5、re and humidity, is an important problem demanding prompt solution by storage units. the temperature and humidity is an important physical quantity, is the most common and important technical parameters in grain storages. with the progress of the times, the development of society, science and techno

6、logy unceasing renewal, the temperature and humidity measurement accuracy requirements continue to increase, so the temperature and humidity detection has become an important research topic.the design and implementation of measurement and control temperature and humidity is mcu system, through which

7、 the temperature and humidity measurement liquid crystal displays (lcd). system adopts set temperature and humidity sensor and a/d converter for sht11 chip microcontroller processing, through that other modules including real-time clock/date produce circuit and the off-gauge alarm circuit, the value

8、 of measurement for real-time display and alarm. the paper introduces the atmel company based on at89c51 single-chip series of temperature and humidity measurement and control system and real-time display system design, including the hardware structure and principle, and the corresponding software d

9、esign, including the design of the software and its key process and procedure. system structure is simple, practical, and improve the measuring precision and efficiency. key words: mcu, sht11, lcd, ds1302, temperature and humidity control目 錄摘 要iabstractii目 錄iii1 緒論11.1 問(wèn)題的提出背景及研究意義11.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀21.3 課題的

10、研究目的及內(nèi)容32 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)42.1 整體設(shè)計(jì)方案42.2 微控制器模塊42.2.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)42.2.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)52.3 傳感電路設(shè)計(jì)62.4 顯示電路設(shè)計(jì)92.5 超限處理電路設(shè)計(jì)122.6 硬件電路pcb版圖設(shè)計(jì)123 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)143.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹143.2 主程序流程設(shè)計(jì)153.3 溫濕度采集及處理流程設(shè)計(jì)163.4 lcd顯示流程設(shè)計(jì)173.5 超限處理流程設(shè)計(jì)174 仿真與調(diào)試184.1 仿真軟件介紹184.2 系統(tǒng)的調(diào)試18結(jié) 論21致 謝22參考文獻(xiàn)23附錄a 系統(tǒng)程序241 緒論1.1 問(wèn)題的提出背景及研究意義農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，糧

11、食是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)而穩(wěn)定地增產(chǎn)，農(nóng)戶生產(chǎn)糧食數(shù)量也日益增多，絕大部分農(nóng)民不僅解決了溫飽問(wèn)題，而且有了更多的糧食，糧食年產(chǎn)量和常年儲(chǔ)存量均居世界首位。中央糧食儲(chǔ)備有較為完善的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施和技術(shù)保障，在保證國(guó)家糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。但是，我國(guó)還有一半以上的糧食儲(chǔ)存在農(nóng)民手中，這些糧食的儲(chǔ)藏安全是國(guó)家糧食安全的重要組成部分。長(zhǎng)期以來(lái)由于種種原因，忽視了農(nóng)戶糧食儲(chǔ)藏技術(shù)的研究與推廣，農(nóng)戶糧食的儲(chǔ)藏技術(shù)非常落后，給國(guó)家和人民造成了巨大的損失，與此同時(shí)糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)所依賴的資源正在告急，如耕地面積進(jìn)一步減少，水土流失日益嚴(yán)重，生態(tài)平衡遭到破壞，人口仍在增長(zhǎng)的狀

12、況，而提高糧食總產(chǎn)量的空間已很小，并且我國(guó)到2040年人口將達(dá)到16.6億，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的光、熱、水、土和氣候資源，中國(guó)科學(xué)院在我國(guó)土地的人口承載能力研究中指出：我國(guó)糧食最大可能生產(chǎn)能力為8.3億噸，按聯(lián)合國(guó)確定的最低標(biāo)準(zhǔn)人均500kg計(jì)，16.6億人口是我國(guó)國(guó)土的人口承載能力的極限。這就迫使我們必須將糧食產(chǎn)后的損失降低到最低限度，減少糧食的儲(chǔ)藏?fù)p失無(wú)疑是利國(guó)利民的好事，是保證國(guó)家糧食安全的大事。在這樣一種大形勢(shì)下，國(guó)家投資興建了大型現(xiàn)代化糧庫(kù)，最大糧庫(kù)方圓幾公里，倉(cāng)庫(kù)房數(shù)為數(shù)十個(gè)。由于大型糧庫(kù)中糧倉(cāng)的容量和糧庫(kù)的規(guī)模都是前所未有的，這些因素對(duì)原有小糧庫(kù)的正常運(yùn)行帶來(lái)了一些新問(wèn)題。主要存在問(wèn)題

13、有如何隨時(shí)掌握每個(gè)倉(cāng)內(nèi)糧食的質(zhì)量變化情況，保證入庫(kù)的糧食在較長(zhǎng)時(shí)間的保存期內(nèi)不變質(zhì)。目前我國(guó)農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效益為目標(biāo)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。環(huán)境控制工程作為農(nóng)業(yè)生物速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的手段，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。糧倉(cāng)的環(huán)境由多個(gè)因子組成，如溫度、光照、濕度及二氧化碳濃度等。因此，采用先進(jìn)的人工智能技術(shù)，科學(xué)、合理地控制影響作物的環(huán)境因子，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制設(shè)備進(jìn)行環(huán)境控制，以便給作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)最佳的環(huán)境條件，做到既提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益，又盡量降低生產(chǎn)成本，這對(duì)糧倉(cāng)環(huán)境施行自動(dòng)檢測(cè)和控制是非常必要的。糧倉(cāng)設(shè)施的關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境控制，主要是溫濕度的控制，其目

14、的是提高控制及作業(yè)精度。并且隨著城市居民生活節(jié)奏的加快以及人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)于亞健康的問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注，因此對(duì)于居住環(huán)境的要求也越來(lái)越高，舒適的環(huán)境已不僅僅限于寬敞豪華的住宅，同時(shí)也希望在自己的小家里也會(huì)有大自然的調(diào)節(jié)作用，能夠根據(jù)人類(lèi)的需要，設(shè)定相應(yīng)的溫濕度。因此研究溫濕度的控制非常有必要，它可以優(yōu)化組合社區(qū)資源，提升服務(wù)水平，推動(dòng)反房地產(chǎn)等其他行業(yè)的發(fā)展，為他們帶來(lái)新的商機(jī)。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀糧倉(cāng)測(cè)控技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代，它是科學(xué)保糧的重要技術(shù)之一，隨著國(guó)家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的不斷完善，以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣，國(guó)家糧食總產(chǎn)量不斷創(chuàng)造歷史新高。但國(guó)家的糧食儲(chǔ)備

15、狀況自建國(guó)以來(lái)卻沒(méi)有得到明顯改善，全國(guó)80左右的糧食仍采用原始的存儲(chǔ)方式。初期，以銅電阻、熱敏電阻作為傳感器件，通過(guò)檢測(cè)電阻的變化來(lái)反映糧食溫度的變化，為糧食保管提供參考依據(jù)。但此工作靠人工一點(diǎn)一點(diǎn)測(cè)量，效率低，準(zhǔn)確性差。在糧食部門(mén)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷和糧食行業(yè)科技主管部門(mén)的大力支持下，在糧食行業(yè)內(nèi)、外廣大科技工作者近30年的共同努力下，糧食檢測(cè)技術(shù)不斷完善、提高，并日趨成熟，逐步形成了樣式繁多的糧倉(cāng)檢測(cè)系統(tǒng)，為安全、科學(xué)儲(chǔ)糧起到了積極的作用。在儲(chǔ)藏過(guò)程中，糧食受溫度、濕度及其它因素的影響，可能出現(xiàn)發(fā)熱、霉變、蟲(chóng)害等情況。為了減少糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中的損失，保障糧食的品質(zhì)和質(zhì)量，首先應(yīng)該及時(shí)準(zhǔn)確地掌握糧食

16、儲(chǔ)藏過(guò)程中各種物理因素的變化情況，找出其變化規(guī)律。法國(guó)儲(chǔ)糧專家jelasseran，dberhant采用溫度調(diào)節(jié)器來(lái)控制溫度。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)儲(chǔ)量500噸、高16米的中型倉(cāng)中進(jìn)行。研究表明：在低溫氣候下，從夏季到秋季經(jīng)23次通風(fēng)，每次要持續(xù)幾個(gè)晚上，每天410小時(shí)，可將溫度從300c降到sc（在英國(guó)氣候條件下）。在冬天糧溫可保持不變，并在春天有所上升，經(jīng)過(guò)一年的實(shí)踐表明：不僅衛(wèi)生狀況良好，而且糧食的品質(zhì)沒(méi)有變化。澳人利弧gib等專家最近研究了一種以pc機(jī)為基礎(chǔ)的可遙控和監(jiān)測(cè)通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)控制器，該控制器包括一臺(tái)pc機(jī)和相關(guān)的軟件、氣象預(yù)報(bào)臺(tái)和糧堆中的靈敏元件，它能靈活地、有效地控制通風(fēng)系統(tǒng)，減少通風(fēng)

17、費(fèi)用，并可以實(shí)行聯(lián)網(wǎng)，從而不必依靠倉(cāng)庫(kù)管理人員收集的情況，就能得到通風(fēng)系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運(yùn)行情況。目前，他們?cè)谶M(jìn)一步完善該通風(fēng)控制系統(tǒng)并建立通風(fēng)過(guò)程中熱量和物質(zhì)水分轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型。1987年我國(guó)吳子丹等報(bào)道了儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)在倉(cāng)房?jī)?nèi)通風(fēng)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型表示糧食平衡水分的關(guān)系，用該模型編制電算程序，觀察糧食的通風(fēng)效果，并根據(jù)物理參數(shù)的變化，確定控制通風(fēng)的有效方式；1988年王善順等報(bào)道了機(jī)械通風(fēng)儲(chǔ)糧與自動(dòng)控制，并介紹了機(jī)械通風(fēng)控制器的試驗(yàn)情況；2004年湯慶設(shè)計(jì)了糧庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)從溫度傳感器、數(shù)據(jù)傳輸方式、上位機(jī)監(jiān)控軟件三個(gè)方面入手對(duì)糧庫(kù)系統(tǒng)加以改進(jìn)

18、；2005年施偉徉研究了基于can總線的糧食監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)完成了對(duì)各倉(cāng)房的溫濕度的實(shí)時(shí)巡檢，并通過(guò)對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析來(lái)掌握糧食的儲(chǔ)存情況?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已有數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)糧情檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品，品種繁多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其基本功能無(wú)外乎糧倉(cāng)內(nèi)外溫濕度檢測(cè)、糧食內(nèi)部溫度檢測(cè)及分析、通風(fēng)機(jī)械的控制等幾項(xiàng)?，F(xiàn)代溫濕度傳感器測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)主要以數(shù)據(jù)采集為依據(jù)，主要類(lèi)型包括：虛擬儀器、智能儀器、數(shù)字式儀器等等。伴隨著電子科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也發(fā)生了日新月異的變化，其整體的性能、實(shí)用性方面都有所改進(jìn)。因此，依托于數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)而發(fā)展的溫濕度傳感器測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。目前，許

19、多外國(guó)大型企業(yè)都很重視傳感器的研發(fā)工作，例如，日本的figaro公司、芬蘭的vaisala公司等，都致力于傳感器的發(fā)展和完善，以保障其在整個(gè)銷(xiāo)售市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。在九十年代，先后出現(xiàn)了集成溫度濕度測(cè)量套件和應(yīng)用于濕度傳感器的測(cè)試系統(tǒng)，這些新技術(shù)的產(chǎn)生都大大刺激了傳感器的進(jìn)一步發(fā)展。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)許多機(jī)構(gòu)也在傳感器測(cè)試裝置的研發(fā)上不斷探索、研發(fā)。例如通過(guò)采用傳統(tǒng)電子儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)而成的多種動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)、氣體傳感器智能測(cè)試系統(tǒng)等等，這些成績(jī)都體現(xiàn)了我國(guó)在傳感器領(lǐng)域取得的成就。當(dāng)然，隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的溫濕度測(cè)試技術(shù)在穩(wěn)定性、精度等方面已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求，因此，針對(duì)新一代傳感器的探究顯得尤為重要

20、。1.3 課題的研究目的及內(nèi)容為了使得糧倉(cāng)內(nèi)糧食一直處于相對(duì)適宜的環(huán)境，我們就要隨時(shí)對(duì)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于不利情況能夠及時(shí)地做出顯示及報(bào)警，并能夠采取相應(yīng)的措施提醒用戶進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最適宜的溫濕度。首先我們必須了解溫濕度控制對(duì)于家庭和現(xiàn)在社會(huì)的重要性，其次我們才能夠?qū)Υ俗龀龈玫呐袛啵郧蟾玫貪M足用戶的需要。溫濕度的控制是我們研究的主要內(nèi)容。數(shù)字化溫濕度檢測(cè)的方法為一旦環(huán)境中的溫濕度發(fā)生變化，溫度傳感器和濕度傳感器隨著溫濕度的變化而變化，然后將變化的電阻通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)變化的電壓，然后把模擬電壓信號(hào)由a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入到單片機(jī)中，對(duì)采集到的信號(hào)單片機(jī)進(jìn)行濾波處理并通

21、過(guò)查表得到實(shí)際測(cè)量的溫濕度值，之后通過(guò)單片機(jī)的各外部接口電路顯示該溫濕度值。本設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)的范圍10-50，測(cè)溫精度：2；濕度檢測(cè)范圍20%-80%rh，測(cè)濕精度：5rh。如果溫濕度超過(guò)預(yù)設(shè)值的話，蜂鳴器和發(fā)光二級(jí)管都會(huì)給出相應(yīng)報(bào)警提醒，用戶即可做出調(diào)整。2 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)2.1 整體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)核心部件為at89c51，信號(hào)采集及處理部分由sht11構(gòu)成，進(jìn)入單片機(jī)并且經(jīng)處理后通過(guò)lcd1604顯示溫濕度，信號(hào)顯示采用的液晶屏為57點(diǎn)陣，一行可顯示16字，四行。其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生同現(xiàn)在相同的時(shí)間和具體日期，通過(guò)lcd1604液晶模塊顯示。 在軟件設(shè)計(jì)部分有對(duì)測(cè)量的

22、溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定，當(dāng)測(cè)量超過(guò)限定值時(shí)，通過(guò)超限報(bào)警處理電路對(duì)其進(jìn)行處理后分別控制不同的二極管燈亮，蜂鳴器產(chǎn)生長(zhǎng)鳴。硬件中包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，為復(fù)位開(kāi)關(guān)。開(kāi)機(jī)后，所有器件初始化，ds1302 產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間和日期，溫濕度傳感器sht11開(kāi)始進(jìn)行溫濕度測(cè)量和計(jì)算，最后通過(guò)兩個(gè)lcd液晶顯示器顯示結(jié)果。在測(cè)量結(jié)果中有超過(guò)設(shè)定的溫濕度上下限的，通過(guò)超限模塊作出反應(yīng)。整體電路框圖如圖2.1。圖2.1 整體電路框圖89c51是一種帶4k字節(jié)可編程可擦除的低電壓高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。89c2051是一種帶2k字節(jié)只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用at

23、mel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活且價(jià)廉的方案1。2.2 微控制器模塊2.2.1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)這種復(fù)位電路的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，電容是沒(méi)有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5v 的電通過(guò)電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會(huì)由0v慢慢的升到4v左右（此時(shí)間很短，一般小于0.3秒），rc構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期，89c51將復(fù)位。正因?yàn)檫@樣，復(fù)位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)

24、位工作，rst端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作（這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位）；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到0v了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作（這是手動(dòng)復(fù)位原理）2。其電路圖如圖2.2所示。圖2.2 手動(dòng)復(fù)位及晶振電路2.2.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)此模塊是為系統(tǒng)時(shí)間的實(shí)時(shí)顯示而設(shè)計(jì)的，主要由芯片ds1302構(gòu)成，其中引腳rst、clk、i/o分別接單片機(jī)p3.0、p3.1、p3.2口，屬于控制引腳，如圖2.33所示。圖2.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路此模塊產(chǎn)生實(shí)時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間和日歷，能對(duì)某個(gè)確定環(huán)境的實(shí)時(shí)溫濕度控制起到一定的作用。芯片連接電路簡(jiǎn)單，時(shí)間日期準(zhǔn)確。d

25、s1302是dallas公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)ram，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒分時(shí)日、日期月年的信息。每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)am/pm指示決定采用24或12小時(shí)格式。ds1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線：res復(fù)位、i/o數(shù)據(jù)線、sclk串行時(shí)鐘。時(shí)鐘ram的讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信，ds1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1毫瓦4。 ds1302是由ds1202改進(jìn)而來(lái)，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電

26、源和備份電源供應(yīng)；vcc1為可編程涓流充電電源；附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器；它廣泛應(yīng)用于電話傳真便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。2.3 傳感電路設(shè)計(jì)此模塊是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的信號(hào)采集及初步處理的模塊，由溫濕度傳感器芯片sht11構(gòu)成，如圖2.4所示。(1) sht11 簡(jiǎn)介 sht11 是瑞士scnsirion 公司推出的一款集數(shù)字溫濕度傳感器于一體的傳感器芯片。溫濕度傳感器sht11集溫度傳感器和濕度傳感器于一體，因此采用sht11 進(jìn)行溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)具有精度高、成本低、體積小、接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；另外sht11 芯片內(nèi)部集成了14位a/d 轉(zhuǎn)換器，且采用數(shù)字信號(hào)輸出，因此抗干擾能力也比同

27、類(lèi)芯片高。該芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車(chē)、消費(fèi)電子、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。其主要特點(diǎn)如下： 高度集成，將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、a/d轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上； 提供二線數(shù)字串行接口sck和data，接口簡(jiǎn)單，支持crc傳輸校驗(yàn)，傳輸可靠性高； 測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，內(nèi)置a/d轉(zhuǎn)換器（分辨率為812位，可以通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部寄存器編程選擇）； 測(cè)量精確度高，由于同時(shí)集成溫濕度傳感器，可以提供溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葴y(cè)量值和高質(zhì)量的露點(diǎn)計(jì)算功能； 封裝尺寸超小(7.62 mm5.08mm2.5 mm)，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式； 高可靠性，采用cmosens工藝，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸

28、于水中。圖2.4 sht11傳感器電路 (2) sht11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 溫濕度傳感器sht11將溫度感測(cè)、濕度感測(cè)、信號(hào)變換、a/d轉(zhuǎn)換和加熱器等功能集成到一個(gè)芯片上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.5所示。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大，然后進(jìn)入一個(gè)14位的a/d 轉(zhuǎn)換器，最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。sht11在出廠前，都會(huì)在恒濕或恒溫環(huán)境中進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)存儲(chǔ)在校準(zhǔn)寄存器中，在測(cè)量過(guò)程中，校準(zhǔn)系數(shù)會(huì)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)自傳感器的信號(hào)。此外，sht11內(nèi)部還集成了一個(gè)加熱

29、元件，加熱元件接通后可以將sht11 的溫度升高5左右，同時(shí)功耗也會(huì)有所增加。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。在高濕(95rh)環(huán)境中，加熱傳感器可預(yù)防傳感器結(jié)露，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，提高精度。加熱后sht11溫度升高、相對(duì)濕度降低，較加熱前，測(cè)量值會(huì)略有差異5。圖2.5 sht11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表2.1 sht11控制指令代碼命令代碼含 義00011測(cè)量溫度00101測(cè)量濕度00111讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器00110寫(xiě)內(nèi)部狀態(tài)寄存器11110復(fù)位命令，使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復(fù)默認(rèn)值。下一次命令前至少等待11ms其他保留微處理器是通過(guò)二線串行數(shù)字接口與sht11進(jìn)行

30、通信的。通信協(xié)議與通用的i2c總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器i/o口模擬該通信時(shí)序。微處理器對(duì)sht11的控制是通過(guò)5個(gè)5位命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表2.1所示。(3) sht11 應(yīng)用設(shè)計(jì) 濕度線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償 sht11可通過(guò)data數(shù)據(jù)總線直接輸出數(shù)字量濕度值。該濕度值稱為“相對(duì)濕度”，需要進(jìn)行線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后才能得到較為準(zhǔn)確的濕度值。由于相對(duì)濕度數(shù)字輸出特性呈一定的非線性，因此為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性，要對(duì)濕度值加以修正，修正式如式2.1所示： (2.1)式中：rhlinear為經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償后的濕度值，sorh為相對(duì)濕度測(cè)量值，c1、c2、c3 為線性補(bǔ)償

31、系數(shù)。 由于溫度對(duì)濕度的影響十分明顯，而實(shí)際溫度和測(cè)試參考溫度25有所不同，所以對(duì)線性補(bǔ)償后的濕度值進(jìn)行溫度補(bǔ)償很有必要。補(bǔ)償公式如式2.2所示： (2.2)式中：rhtrue為經(jīng)過(guò)線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償后的濕度值，t為測(cè)試濕度值時(shí)的溫度()，t1和t2為溫度補(bǔ)償系數(shù)。 溫度值輸出 由于sht11是采用ptat能隙材料制成的溫度敏感元件，因而具有很好的線性輸出。實(shí)際溫度值可由式2.3算得。 (2.3)式中：d1和d2為特定系數(shù)，d1的取值與sht11工作電壓有關(guān)，d2的取值則與sht11內(nèi)部a/d轉(zhuǎn)換器采用的分辨率有關(guān)。 露點(diǎn)計(jì)算 露點(diǎn)是一個(gè)特殊的溫度值，是空氣保持某一定濕度必須達(dá)到的最低溫度。當(dāng)

32、空氣的溫度低于露點(diǎn)時(shí)，空氣容納不了過(guò)多的水分，這些水分會(huì)變成霧、露水或霜。露點(diǎn)可以根據(jù)當(dāng)前相對(duì)濕度值和溫度值計(jì)算得出，具體的計(jì)算公式如式2.4與式2.5所示： (2.4) (2.5)式中：t為當(dāng)前溫度值，sorh為相對(duì)濕度值，dp為露點(diǎn)。2.4 顯示電路設(shè)計(jì)此模塊分為兩個(gè)顯示部分，一個(gè)部分是由lcd1604芯片組成的日期時(shí)間和實(shí)時(shí)溫濕度顯示的電路部分，如圖2.6所示。另一部分是由lcd12864液晶顯示模塊組成的電路部分，如圖2.7所示。lcd1604是一個(gè)四行每行16字的液晶顯示屏，d0-d7接p0口，rs、rw、e接p3.5、p3.6、p3.7起控制作用。lcd12864組成部分用來(lái)顯示“

33、溫度和濕度的控制與測(cè)量”及“溫度：，濕度：%”，其作用是讓人了解此實(shí)驗(yàn)的目的，作用不明顯，這里不做重點(diǎn)介紹。圖2.6 lcd1604顯示及其連接電路1604采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 第1腳：vss為地電源。 第2腳：vdd接5v正電源。 第3腳：v0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：rw為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)rs和rw共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電

34、平rw為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平rw為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳。圖2.7 lcd12864顯示及其連接電路表2.2 字符發(fā)生存儲(chǔ)器中的部分字符代碼低位高位00000010001101000101011001111010101111001101111011110000(1)（1）0pp三p0000(2)！1aqaqq0000(3)2brbr川0000(4)#3cscs0000(5)$4dtdt0000(6)%5eueub00000(7)&6fvfvp0000

35、(8)7gwgwg0000(1)(8hxhx0000(2)9iyiy1y0000(3)*：jzjzj千0000(4)+：kkx萬(wàn)0000(5)l￥l0000(6)=mm+0000(7)nn0000(8)/？oo1604 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(cgrom)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表2.26所示，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定代碼，比如大寫(xiě)的英文字母“a”的代碼是 01000001b(41h)，顯示時(shí)模塊把地址41h中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“a”。表2.3 1604液晶模塊內(nèi)部控制指令指 令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d0清顯示0000000001光標(biāo)返

36、回000000001*置輸入模式00000001i/ds顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001dcb光標(biāo)或字符移位000001s/cr/l*置功能00001dlnf*置字符發(fā)生存貯器地址0001置數(shù)據(jù)存貯器地址001 讀忙標(biāo)志或地址01bf 寫(xiě)數(shù)到cgram或ddram10 從cgram或ddram讀數(shù)11 其模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表2.37所示。它的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼01h，光標(biāo)復(fù)位到地址00h位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00h。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式，設(shè)置i/d：光標(biāo)移動(dòng)方向

37、，高電平右移，低電平左移；s：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制，d：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示；c：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)；b：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位，s/c：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令 6：功能設(shè)置命令，dl：低電平時(shí)為4 位總線，高電平時(shí)為8位總線；n：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示；f：低電平時(shí)顯示57的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示510的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器ram 地址設(shè)置。 指令 8：ddra

38、m 地址設(shè)置。指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址，bf：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。2.5 超限處理電路設(shè)計(jì)此部分電路是由5個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)蜂鳴報(bào)警器構(gòu)成，分別是d0、d1、d2、d4和d5，蜂鳴器接單片機(jī)的p1.0口，發(fā)光二極管與單片機(jī)的連接部分如圖2.8所示。d0、d1、d2、d4、d5 分別代表著發(fā)光、降溫、加熱、干燥和加濕，一旦傳感器測(cè)定的溫濕度超過(guò)設(shè)定的限額，就會(huì)產(chǎn)生不同的發(fā)光反應(yīng)，起警示作用，同時(shí)蜂鳴報(bào)警器連續(xù)發(fā)出“滴”的聲音，蜂鳴器電路如圖2.9所示。 圖2.8 超限處理警示電路部分圖2.9

39、 蜂鳴器電路部分2.6 硬件電路pcb版圖設(shè)計(jì)pcb(printed circuit board)，中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于手工焊接的電路板在布線和布局各方面有很大的缺陷，電路的抗干擾能力以及穩(wěn)定性相對(duì)較差。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，通過(guò)protel軟件設(shè)計(jì)硬件pcb板圖，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)布線規(guī)則進(jìn)行修改，使得電源線和接地線寬度相對(duì)較寬，同時(shí)將電源線的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高，這樣可以有效提高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小電路之間的相互干擾。印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。印

40、刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì)，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。pcb布線是制作電路很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，當(dāng)原理圖確保無(wú)誤而各個(gè)元器件布局布線不當(dāng)時(shí)，pcb上形成的干擾信號(hào)可能串入電路，從而導(dǎo)致電路工作不穩(wěn)定，甚至可能無(wú)法正常工作。在設(shè)計(jì)pcb布線時(shí)，需要注意如下基本事項(xiàng)：(1) pcb上的接地連接如要考慮走線時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量加寬電源，尤其是大電流流經(jīng)回路。地線、電源線、信號(hào)線之間的寬度關(guān)系是：地線電源線信號(hào)線。(2) 應(yīng)避免地環(huán)路，在pcb上不能形成地環(huán)路。(3) 應(yīng)避免大電流和小電流在電路上互串。本次設(shè)計(jì)的pcb板圖采用兩層板，

41、兩液晶顯示器分別留有外部接口，其他元器件對(duì)應(yīng)封裝尺寸分別留有焊接式接口，如圖2.10所示。圖2.10 糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)pcb板3 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹編程軟件采用的是keil uvision4軟件，其主界面如圖3.1所示。程序采用c語(yǔ)言編程。keil c51標(biāo)準(zhǔn)c編譯器為8051微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了c語(yǔ)言環(huán)境，同時(shí)保留了匯編代碼高效、快速的特點(diǎn)。c51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近c(diǎn)pu本身及其它的衍生產(chǎn)品。c51已被完全集成到uvision4的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uvision4可為它們提

42、供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。圖3.1 keil uvision4主界面keil c51編譯器在遵循ansi標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，為8051微控制器系列特別設(shè)計(jì)。語(yǔ)言上的擴(kuò)展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。(1) 存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器的存取 c51 編譯器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)8051系列所有資源的操作。sfr的存取由sfr和sbit兩個(gè)關(guān)鍵字來(lái)提供。變量可旋轉(zhuǎn)到任一個(gè)地址空間。用關(guān)鍵字at還能把變量放入固定的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)模式。連接定位器支持的代碼區(qū)可達(dá)32個(gè)，這就允許用戶在原有64k rom 的8015基礎(chǔ)上擴(kuò)展程序。在v2的編譯器和許多高性能仿真器中，可以支持應(yīng)用程序的調(diào)試8。 (2) 中斷功能 c51允許用戶使用c語(yǔ)

43、言編寫(xiě)中斷服務(wù)程序，快速進(jìn)、出代碼和寄存器區(qū)的轉(zhuǎn)換功能使 c 語(yǔ)言中斷功能更加高效。(3) 靈活的指針 c51提供了靈活高效的指針。通用指針用3個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器類(lèi)型及目標(biāo)地址，可在8051的任意存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)存取任何變量。特殊指針在聲明的同時(shí)已指定了存儲(chǔ)器類(lèi)型，指向某一特定的存儲(chǔ)區(qū)域。由于地址的存儲(chǔ)只需12字節(jié)，因此指針存取非常迅速。軟件設(shè)計(jì)是糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，只有對(duì)硬件進(jìn)行合理有效的編程，才能實(shí)現(xiàn)溫濕度的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。軟件編制的好壞對(duì)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性等性能也有很大的影響。本設(shè)計(jì)使用模塊化編程，各部分相對(duì)獨(dú)立，為日后的軟件更新提供了便利。軟件部分經(jīng)調(diào)試可以運(yùn)行，能夠正確顯示

44、結(jié)果。具體模塊由一個(gè)c(kellen.c)主函數(shù)文件和9個(gè)h文件構(gòu)成。 h文件如下所示： reg51.h；（8051的相關(guān)參數(shù)初始化）absacc.h；（使用其中定義的宏來(lái)訪問(wèn)絕對(duì)地址）intrins.h；（偽本征函數(shù)） math.h；（數(shù)學(xué)公式函數(shù)） 12864.h；（12864液晶顯示函數(shù)） lcd1604.h；（1604液晶顯示函數(shù)） ds1302.h；（實(shí)時(shí)時(shí)間/日期產(chǎn)生函數(shù)） sht11.h；（溫濕度采集計(jì)算函數(shù)） set_key.h；（限額報(bào)警函數(shù)）3.2 主程序流程設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主程序流程由單片機(jī)開(kāi)機(jī)初始化，lcd初始化，ds1302初始化，sht11初始化，ds1302運(yùn)行確定時(shí)間

45、/周期，sht11運(yùn)行進(jìn)行溫度濕度采集與測(cè)量，lcd顯示實(shí)時(shí)溫度濕度，檢測(cè)溫度濕度是否改變幾部分組成。當(dāng)sht11采集到的溫度不變時(shí)，lcd保持顯示當(dāng)前溫度；當(dāng)sht11采集的溫度發(fā)生變化時(shí)，其值返回給lcd顯示程序，lcd屏幕顯示也相應(yīng)改變。其流程圖如圖3.2所示。圖3.2 主程序流程圖3.3 溫濕度采集及處理流程設(shè)計(jì)溫度采集及處理流程主要由sht11初始化，啟動(dòng)sht11，等待主機(jī)發(fā)送指令測(cè)量溫度濕度，溫度濕度計(jì)算，浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送至主機(jī)幾部分組成，其流程圖如圖3.3所示。圖3.3 溫濕度采集及處理流程圖3.4 lcd顯示流程設(shè)計(jì)lcd顯示流程主要包括初始化lcd，設(shè)置顯示位置，顯示字符三

46、部分，其流程圖如圖3.4所示。圖3.4 lcd顯示流程圖3.5 超限處理流程設(shè)計(jì)溫濕度值的判斷及相應(yīng)的報(bào)警是超限處理流程的核心。當(dāng)溫度大于50時(shí)，蜂鳴器響起，發(fā)光二級(jí)管d2亮燈，溫度小于10時(shí)，蜂鳴器響起，d3亮燈；當(dāng)濕度大于80%時(shí)，蜂鳴器響起，d4亮燈，濕度小于20%時(shí)，蜂鳴器響起，d5亮燈。如圖3.5所示。圖3.5 超限處理流程圖4 仿真與調(diào)試4.1 仿真軟件介紹proteus軟件是來(lái)自英國(guó)labcenter electronics公司的eda工具軟件。proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它eda工具一樣的原理布圖、pcb自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革

47、命性的功能是，它的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境！尤其重要的是proteus lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊(cè)達(dá)到更好的效果；功能最強(qiáng)的proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對(duì)高校還有更多優(yōu)惠。 proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式spice仿真，pcb設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來(lái)的持續(xù)開(kāi)發(fā)，被電子世界

48、在其對(duì)pcb設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品：“the route to pcb cad”。proteus產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的vsm技術(shù)，用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周?chē)娮悠骷黄鸱抡妗Ｓ脩羯踔量梢詫?shí)時(shí)采用諸如led/lcd、鍵盤(pán)、rs232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。 其功能模塊包含個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的isis原理布圖工具；prospice混合模型spice仿真；ares pcb設(shè)計(jì)。prospice仿真器的一個(gè)擴(kuò)展proteus vsm：便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤(pán)，開(kāi)關(guān)，按鈕，leds甚至l

49、cd顯示cpu模型。 (1) 支持許多通用的微控制器，如pic，avr，hc11以及8051。 (2) 交互的裝置模型包括：led和lcd顯示，rs232終端，通用鍵盤(pán)。 (3) 強(qiáng)大的調(diào)試工具包括：寄存器和存儲(chǔ)器，斷點(diǎn)和單步模式。 (4) iar c-spy和keil uvision4等開(kāi)發(fā)工具的源層調(diào)試。 (5) 應(yīng)用特殊模型的dll界面，提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件。最新版支持非常豐富仿真元件共7000多種，還有很多第三方模型。如mmc卡，以太網(wǎng)卡，ata 硬盤(pán)，麥克風(fēng)，等等。4.2 系統(tǒng)的調(diào)試先在keil c51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下將編好的程序進(jìn)行編譯、調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后會(huì)生成.hex文件，具體過(guò)

50、程如下： 建一個(gè)項(xiàng)目文件，然后新建一個(gè)c語(yǔ)言程序，并把新建的c語(yǔ)言程序加到項(xiàng)目中，然后編譯項(xiàng)目，編譯的目的就是把我們能看懂的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為上面的機(jī)器語(yǔ)言，即.hex文件。 第一步：建立第一個(gè)c項(xiàng)目 (1) 點(diǎn)擊 project 菜單，選擇彈出的下拉式菜單中的new uvision project，項(xiàng)目名稱用“糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控”，“保存”后的文件擴(kuò)展名為.uvproj，這是keil uvision4 項(xiàng)目文件擴(kuò)展名，以后我們可以直接點(diǎn)擊此文件以打開(kāi)此項(xiàng)目。 (2) 選擇所要的單片機(jī)，這里采用 ateml 公司的 at89c51。 (3) 創(chuàng)建新的程序文件，點(diǎn)擊file-new 或用快捷鍵 ct

51、rl+n ，輸入“糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控”的主函數(shù)程序。 (4) 點(diǎn)擊file-save 或快捷鍵 ctrl+s 進(jìn)行保存。我們把第一個(gè)程序命名為“糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控.c”，保存在項(xiàng)目所在的目錄中（目錄中包含主函數(shù)即將調(diào)用的.h文件，詳見(jiàn)附錄b），這時(shí)您會(huì)發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色，說(shuō)明keil的語(yǔ)法檢查生效了。鼠標(biāo)在屏幕左側(cè)的 source group1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，在這里可以進(jìn)行在項(xiàng)目中增加減少文件等操作。我們選“add file to group source group 1”彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按add按鈕，關(guān)閉文件窗，程序文件已加到項(xiàng)目中了。這時(shí)在 source gro

52、up1 文件夾圖標(biāo)左邊出現(xiàn)了小+號(hào)說(shuō)明，文件組中有了文件，點(diǎn)擊它可以展開(kāi)查看。 (5) c程序主函數(shù)已被我們加到了項(xiàng)目中，然后將主函數(shù)要調(diào)用的各個(gè).h文件移動(dòng)至項(xiàng)目所在的文件夾中，下面就開(kāi)始編譯運(yùn)行了，默認(rèn)情況下，還不能產(chǎn)生我們需要的“糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控.hex”，我們還需要修改一下相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊“options for target target1”，在“output”欄目下的“create hex file”前打勾后點(diǎn)擊“ok”就可以了。接著點(diǎn)擊project-build target，如果最后出現(xiàn)“creating hex file from糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控.0 error(s)，0 warn

53、ing(s)”，表示編譯已經(jīng)順利通過(guò)，在項(xiàng)目所在的目錄中，已經(jīng)生成了“糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控.hex”文件。在proteus軟件中測(cè)試一下，運(yùn)行proteus模擬仿真軟件，打開(kāi)已繪制好的仿真電路原理圖，選中單片機(jī)at89c51，雙擊at89c51，出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的對(duì)話框，在項(xiàng)目文件夾中找到編譯好的“*.hex”文件，然后點(diǎn)擊“ok”就可以進(jìn)行仿真了，仿真結(jié)果如圖4.1所示，lcd液晶顯示四行分別顯示“date：*”、“time：*”、“temper：*”、“humidi：*”，其中“*”為測(cè)定的數(shù)據(jù)。lcd12864分為兩頁(yè)，第一頁(yè)顯示“溫度和濕度的控制和測(cè)量”，第二頁(yè)顯示“溫度：和濕度：%”。圖4.1 糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)仿真圖結(jié) 論本文首先介紹了糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控的背景和意義，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，以及課題研究的目的和內(nèi)容，然后對(duì)硬件部分各個(gè)模塊分別進(jìn)行了介紹，比如控制器模塊，傳感器模塊等。接下來(lái)對(duì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)加以介紹，內(nèi)容包括軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹，主程序流程設(shè)計(jì)，溫濕度采集及處理流程設(shè)計(jì)，lcd顯示流程設(shè)計(jì)和超限處理流程設(shè)計(jì)。最后又對(duì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真調(diào)試，這樣一來(lái)，系統(tǒng)的檢測(cè)過(guò)程及結(jié)果就很直觀的展現(xiàn)在我們面前了。在本設(shè)計(jì)中由于采用的是高效單片機(jī)at89c