溫度檢測(cè)-濕度檢測(cè)-畢業(yè)論文

淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）第33頁(yè)共33頁(yè)1引言1．1論文研究的背景和意義中國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展必須走現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)這條道路，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)的研究和應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越受到重視，特別是溫室大棚已經(jīng)成為高效農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。例如：空氣的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在農(nóng)業(yè)種植問(wèn)題中，溫室環(huán)境與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、能量交換密切相關(guān)，進(jìn)行環(huán)境測(cè)控是實(shí)現(xiàn)溫室生產(chǎn)管理自動(dòng)化、科學(xué)化的基本保證，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的栽培目的。大棚內(nèi)的溫度、濕度與二氧化碳含量等參數(shù)，直接關(guān)系到蔬菜和水果的生長(zhǎng)。國(guó)外的溫室設(shè)施己經(jīng)發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，但是價(jià)格非常昂貴，缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的測(cè)控軟件。而當(dāng)今大多數(shù)對(duì)大棚溫度、濕度、二氧化碳含量的檢測(cè)與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測(cè)控精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大及由于測(cè)控不及時(shí)等弊端，容易造成不可彌補(bǔ)的損失，結(jié)果不但大大增加了成本，浪費(fèi)了人力資源，而且很難達(dá)到預(yù)期的效果。因此，為了實(shí)現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)化并提高農(nóng)業(yè)研究的準(zhǔn)確性，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農(nóng)業(yè)設(shè)施與相應(yīng)的農(nóng)業(yè)工程，科學(xué)合理地調(diào)節(jié)大棚內(nèi)溫度、濕度以及二氧化碳的含量，使大棚內(nèi)形成有利于蔬菜、水果生長(zhǎng)的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質(zhì)高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對(duì)其性能要求也越來(lái)越高，特別是為了提高生產(chǎn)效率，對(duì)大棚的自動(dòng)化程度要求也越來(lái)越高。由于單片機(jī)及各種電子器件性價(jià)比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。?dāng)前農(nóng)業(yè)溫室大棚大多是中、小規(guī)模,要在大棚內(nèi)引人自動(dòng)化控制系統(tǒng)，改變?nèi)咳斯す芾淼姆绞?，就要考慮系統(tǒng)的成本，因此，針對(duì)這種狀況，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)一套低成本的溫室大棚環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)。溫濕度是一個(gè)非常重要的物理量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵⒒瘜W(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過(guò)程，溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問(wèn)題，因此對(duì)溫度的檢測(cè)的意義很重要。同時(shí)在一些農(nóng)業(yè)大棚中，大棚中的溫度對(duì)植物的生長(zhǎng)有些很大的影響，對(duì)大棚溫度的采集和傳輸存在的一定的重要性。但是在很多場(chǎng)合使用都是有線傳輸方式，但是有線傳輸排線復(fù)雜而且在線路損壞時(shí)修復(fù)難。隨著射頻、集成電路技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通信功能的實(shí)現(xiàn)更容易，數(shù)據(jù)傳輸速率更快，抗干擾能力更強(qiáng)。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與有線數(shù)據(jù)傳輸相比，有諸多優(yōu)點(diǎn)：一是成本低，省去大量布線；二是建網(wǎng)快捷，只需在每個(gè)終端連接無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊和架設(shè)適當(dāng)高度天線；三是適應(yīng)性好，可應(yīng)用于某些特殊環(huán)境；四是擴(kuò)展性好，只需將設(shè)備與無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊相連接，在進(jìn)行后期設(shè)備添加時(shí)不需太多的線路布置和軟件配置。無(wú)線傳輸是一種將有效數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)方的一種有效方法，所以使用無(wú)線傳輸?shù)臏y(cè)溫系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的溫度進(jìn)行無(wú)線采集并且能夠使操作員可以遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)了解被測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度變化情況。1．2研究現(xiàn)狀在現(xiàn)代的溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,往往采用DS1820新型單總線數(shù)字溫度傳感器，這種類型的溫度傳感器采用3腳(或8腳)封裝，從DS1820讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)僅需要一根I/O口線，而且測(cè)量精度達(dá)到12位，最低精確到小數(shù)點(diǎn)后4位有效數(shù)字。用這種智能化數(shù)字式傳感器的優(yōu)勝顯而易見?，F(xiàn)代濕度測(cè)量方案最主要的有兩種：干濕球測(cè)濕法，電子式濕度傳感器測(cè)濕法。干濕球測(cè)濕法采用間接測(cè)量方法，通過(guò)測(cè)量干球、濕球的溫度經(jīng)過(guò)計(jì)算得到濕度值，因此對(duì)使用溫度沒(méi)有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下測(cè)濕不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。干濕球測(cè)濕法的維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單，在實(shí)際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比，干濕球測(cè)濕法不會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降等問(wèn)題。所以干濕球測(cè)濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場(chǎng)合使用。電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷，一般說(shuō)來(lái)，電子式濕度傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)，因此對(duì)使用的環(huán)境溫度有要求，超過(guò)其規(guī)定的使用溫度將對(duì)傳感器造成損壞。所以電子式濕度傳感器測(cè)濕方法更適合于在潔凈及常溫的場(chǎng)合使用。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線數(shù)據(jù)的采集與傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大。在工業(yè)測(cè)控方面，有些測(cè)量點(diǎn)比較分散使得有線線路的鋪設(shè)及維護(hù)均需較高的代價(jià)，或者對(duì)于運(yùn)動(dòng)構(gòu)件上的傳感器信號(hào)的采集，使得有線傳輸數(shù)據(jù)不可靠、甚至不可能，因此采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳送技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信是現(xiàn)代測(cè)控?cái)?shù)傳系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。從點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)募t外技術(shù)，到短距離、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)個(gè)人局域網(wǎng)（如藍(lán)牙和ZigBee），不同種類的技術(shù)隨著需求的不同而不斷發(fā)展完善，形成了巨大的市場(chǎng)潛力。隨著無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的不斷成熟，加之其高效、快捷、準(zhǔn)確、費(fèi)用低廉、受環(huán)境影響小的特點(diǎn)，使得短消息逐漸被應(yīng)用于工業(yè)控制，尤其是分布式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)無(wú)線通信模塊，可以隨時(shí)隨地采用短消息的方式接受現(xiàn)場(chǎng)的終端設(shè)備狀態(tài)，使采集控制更具有實(shí)時(shí)性，便于集中管理和遠(yuǎn)程管理。目前，大多數(shù)現(xiàn)代溫室報(bào)警均采用工控系統(tǒng)，工控系統(tǒng)雖然能實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制功能，但價(jià)格昂貴，難以滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)對(duì)低成本的要求。同時(shí)，由于采用集中式管理，其可靠性和穩(wěn)定性的要不能得到很好的保證。近年來(lái)，單片機(jī)在我國(guó)的許多領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，而溫室的環(huán)境監(jiān)測(cè)是以經(jīng)濟(jì)實(shí)效為核心的，單片機(jī)優(yōu)良的性價(jià)比特別適合于溫室是建設(shè)要求。1．3本文研究的主要內(nèi)容1.3.1本系統(tǒng)所要完成的任務(wù)(1)人性化的設(shè)計(jì)。界限溫度值及濕度值能夠由用戶根據(jù)不同植被的各種生長(zhǎng)需求由鍵盤輸入并通過(guò)顯示器顯示。(2)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的顯示采樣溫度值與濕度值。(3)通過(guò)采集溫度及濕度值，準(zhǔn)確的判斷標(biāo)準(zhǔn)值與當(dāng)前值之間的差異，及時(shí)的啟動(dòng)報(bào)警裝置（包括警報(bào)燈的提示功能以及提示音等）進(jìn)行報(bào)警，并采取相應(yīng)的方案。(4)能夠根據(jù)植被在不同時(shí)間段內(nèi)對(duì)溫濕度的不同要求，用戶可隨機(jī)更改溫度及濕度值，以滿足用戶不同的需求。1.3.2總體方案(1)溫度監(jiān)控：對(duì)溫室溫度進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)升溫或降溫達(dá)到植被的最佳溫度。(2)濕度監(jiān)控：對(duì)溫室濕度進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)噴霧或去濕達(dá)到植被的最佳濕度。(3)控制處理：當(dāng)溫度、濕度越限時(shí)報(bào)警，并根據(jù)報(bào)警信號(hào)提示采取一定手段控制。(4)顯示：LCD就地顯示輸入值和相應(yīng)的溫濕度，數(shù)碼管擺放在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用于顯示當(dāng)前的溫濕度。1.3.3實(shí)施措施(1)實(shí)際環(huán)境溫度與給定界限比較，執(zhí)行加熱/制冷措施。(2)實(shí)際環(huán)境濕度與給定界限比較，執(zhí)行加濕/去濕措施。(3)越限報(bào)警：當(dāng)溫濕度越限時(shí)聲光報(bào)警。(4)鍵盤顯示：負(fù)責(zé)用戶的輸入及相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，其中包括LED和LCD顯示。本課題主要是進(jìn)行無(wú)線大棚報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)由無(wú)線傳輸模塊、單片機(jī)控制單元、液晶顯示模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊和上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)五部分組成。本課題將新興的無(wú)線通信技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，力圖通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線化來(lái)達(dá)到智能家居、工業(yè)控制等領(lǐng)域中布線不便時(shí)對(duì)室內(nèi)生活環(huán)境、工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)溫度等指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集。本課題提出了一種有效的數(shù)據(jù)采集分析方案，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于基于無(wú)線射頻收發(fā)模塊XL24L01跟STC89C52RC單片機(jī)為核心，以低功耗和模塊化為設(shè)計(jì)原則的溫度數(shù)據(jù)采集無(wú)線傳輸系統(tǒng)。設(shè)計(jì)出具有體積小，功耗低，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠及成本低的無(wú)線測(cè)溫測(cè)濕系統(tǒng)。(1)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，完成了溫度數(shù)據(jù)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(2)以低功耗和模塊化為選擇元器件的原則，選取了合適的單片機(jī)、無(wú)線收發(fā)模塊。(3)設(shè)計(jì)無(wú)線收發(fā)方案，并通過(guò)軟件控制nRF24L01無(wú)線傳輸模塊工作模式等方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)。(4)完成無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)收模塊調(diào)試及相關(guān)配置。主要包括無(wú)線射頻模塊的接口設(shè)計(jì)以及單片機(jī)與PC通信的接口設(shè)計(jì)。本課題旨在通過(guò)軟、硬件的有機(jī)結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，進(jìn)行各功能模塊的編寫。對(duì)系統(tǒng)硬件的工作原理進(jìn)行了分析描述，并進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。具體實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、STC89C52RC及nRF24L01等器件外接電路接口的軟、硬件調(diào)試。本系統(tǒng)是通過(guò)單片機(jī)控制無(wú)線傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的接受,利用可視化編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，是STC89C52RC單片機(jī)為控制單元，以nRF24L01無(wú)線傳輸模塊為溫度數(shù)據(jù)接受單元，實(shí)現(xiàn)溫度的接受、顯示、控制，同時(shí)用串口連接到PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控如可顯示實(shí)時(shí)溫度、歷史溫度，就是一套通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)溫度的接受顯示系統(tǒng)?；跓o(wú)線收發(fā)芯片nRF24L01的溫度測(cè)量系統(tǒng)主要由六個(gè)模塊構(gòu)成，分別為無(wú)線收發(fā)模塊、單片機(jī)控制模塊、掉電告警模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、液晶顯示模塊以及PC機(jī)監(jiān)測(cè)模塊。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)上面的總體方案和實(shí)施措施的討論后可以開始著手硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。主機(jī)與主要部件的選擇：根據(jù)總體功能和性價(jià)比及其運(yùn)行速度等因素的考慮，選用STC89C52單片機(jī)為主機(jī)，滿足上面的要求而且設(shè)計(jì)方便，不需要再存儲(chǔ)擴(kuò)展。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)片內(nèi)設(shè)有128B，外部有8279的256B，而由于存入的數(shù)據(jù)是隨時(shí)更新的且不計(jì)小數(shù)位，存入8個(gè)16進(jìn)制數(shù)字，其總共需要的容量只有16B，已經(jīng)夠用。溫室溫濕度控制系統(tǒng)是以STC89C52單片機(jī)作為中央控制裝置，風(fēng)扇，加熱設(shè)備，加濕設(shè)備，排潮設(shè)備，鍵盤顯示芯片等，其功能和原理如下：一、STC89C52單片機(jī)作為中央控制裝置，負(fù)責(zé)中心運(yùn)算和控制，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。二、四路采樣溫度信號(hào)采樣簡(jiǎn)單平均處理，溫度保存為整數(shù)。三、四路采樣濕度信號(hào)采樣簡(jiǎn)單平均處理，溫度保存為整數(shù)。四、鍵盤顯示芯片：用8729識(shí)別鍵盤，負(fù)責(zé)用戶的輸入及相關(guān)的數(shù)據(jù)的LCD顯示。五、風(fēng)扇：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的降溫工作。六、加熱設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加熱工作。七、噴霧設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的加濕工作。八、排潮設(shè)備：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的去濕工作。九、雙色燈，音效模塊：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。如果當(dāng)前的溫度超過(guò)用戶設(shè)定的界限值時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，雙色燈在74LS273的控制下有規(guī)律的閃爍，同時(shí)音效模塊發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。溫濕度報(bào)警系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、無(wú)線通信、輸出控制信號(hào)等多種功能。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)調(diào)理、單片機(jī)、控制等4個(gè)大的部分組成。該測(cè)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集（檢測(cè)溫室大棚內(nèi)的溫濕度）、實(shí)時(shí)處理（對(duì)監(jiān)測(cè)到的溫濕度值進(jìn)行比較分析，決定下一步控制進(jìn)程）、實(shí)時(shí)控制（根據(jù)處理的結(jié)果發(fā)出控制指令，指揮被控對(duì)象動(dòng)作）的功能。主要硬件包括溫度傳感器，濕度傳感器，STC89C52單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集電路、LCD液晶顯示器、A/D轉(zhuǎn)換器、無(wú)線通信模塊等。其原理框圖如圖1-1所示。無(wú)線通信模塊無(wú)線通信模塊無(wú)線通信模塊無(wú)線通信模塊單片機(jī)溫濕度采集模塊上位機(jī)報(bào)警電路溫濕度控制模塊-溫濕度控制模塊復(fù)位電路復(fù)位電路顯示模塊顯示模塊圖1-1硬件電路原理框圖首先充分考慮氣候、環(huán)境因素對(duì)植物的影響，并根據(jù)溫室大棚內(nèi)植物保持正常狀態(tài)所需的溫度和濕度，設(shè)計(jì)出溫濕度參考值預(yù)先存儲(chǔ)于單片機(jī)中。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分是將溫濕度傳感器置于溫室內(nèi)部，測(cè)出室內(nèi)的溫濕度值，經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后送入STC89C52單片機(jī)中，然后LCD顯示出溫濕度測(cè)量值。單片機(jī)將預(yù)設(shè)的參考值與測(cè)量值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果做出判斷。上位機(jī)對(duì)溫濕度的上下限值和預(yù)置值進(jìn)行輸入，在無(wú)線通信模塊中構(gòu)成多點(diǎn)無(wú)線溫濕度采集模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和分析。該系統(tǒng)具有快速展開、穩(wěn)定可靠、可維護(hù)性好等特點(diǎn)。從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)大棚內(nèi)作物生長(zhǎng)的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)在種植植物的大棚內(nèi)，下位機(jī)中的溫濕度傳感器可以將環(huán)境中的溫濕度非電量參數(shù)轉(zhuǎn)化成電量信號(hào)，再將這些信號(hào)進(jìn)行處理后送至下位機(jī)中的單片機(jī)，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)內(nèi)，通過(guò)LCD液晶顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)與原先內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)值進(jìn)行比較處理，如果環(huán)境的實(shí)時(shí)參數(shù)超越上下限值，溫濕度報(bào)警模塊將進(jìn)行報(bào)警，直到溫濕度狀態(tài)處于上下限值以內(nèi)為止。如果有預(yù)置初值，且與當(dāng)前狀預(yù)設(shè)值相等為止。本課題設(shè)計(jì)分為上位機(jī)和下位機(jī)，均采用單片機(jī)STC89C52，系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)在種植植物的大棚內(nèi)，下位機(jī)中的溫濕度傳感器DHT11對(duì)大棚內(nèi)的溫濕度進(jìn)行采集處理后送至下位機(jī)中的單片機(jī)，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)無(wú)線通信模塊將數(shù)據(jù)送到上位機(jī)，此時(shí)，上位機(jī)接收到溫濕度數(shù)據(jù)，如果溫濕度在誤差氛圍內(nèi)超過(guò)了預(yù)設(shè)的值，則蜂鳴報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲。之后，經(jīng)過(guò)溫濕度控制系統(tǒng)使溫濕度保態(tài)不相等時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)溫濕度狀態(tài)，直到所處的平衡狀態(tài)與持在最適宜的氛圍內(nèi)。3系統(tǒng)單元模塊硬件設(shè)計(jì)對(duì)于本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)而言，主要由溫濕度采集模塊、無(wú)線通信模塊、單片機(jī)主控模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、控制單元和電源模塊六部分組成。接收模塊nRF24L01接收溫濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)SPI接口將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，進(jìn)行LCD液晶顯示，在溫濕度數(shù)據(jù)超過(guò)一定值時(shí)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。3．1溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)溫濕度采集模塊的設(shè)計(jì)有以下幾種方案。方案一：采用AD590是美國(guó)ANALOGDEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源。AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。但其需要用到差分放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換，需要原件多。方案二：采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。經(jīng)濟(jì)，方便。采用HS1101用作濕度的采集，濕度傳感器HS1101是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，具有長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕、可以自動(dòng)化焊接，包括波峰或水浸、高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性、專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。方案三：采用溫濕度一體化的傳感器DHT11采集溫濕度數(shù)據(jù)，DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(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)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)?？紤]到電路的設(shè)計(jì)，成本，還有多點(diǎn)通信，我們選擇方案三，即用DHT11作為本系統(tǒng)的溫濕度采集模塊。3.1.1DHT11數(shù)據(jù)傳送格式DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時(shí)間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說(shuō)明，當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展，現(xiàn)讀出為零。操作流程如下: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(yàn)和。數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“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)”所得結(jié)果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號(hào)后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào),送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù).從模式下，DHT11接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)，DHT11不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。總線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后,等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào)。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待20-40us后,讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào),主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可,總線由上拉電阻拉高。數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程如圖3-1所示。圖3-1數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程總線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。DHT11接收到主機(jī)的開始信號(hào)后，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào)。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待20-40us后，讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào)，主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后,可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可,總線由上拉電阻拉高。數(shù)據(jù)接受過(guò)程如圖3-2所示。圖3-2數(shù)據(jù)接受過(guò)程總線為低電平，說(shuō)明DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。如果讀取響應(yīng)信號(hào)為高電平，則DHT11沒(méi)有響應(yīng)，請(qǐng)檢查線路是否連接正常。當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。 3.1.2DHT11引腳說(shuō)明DHT11引腳說(shuō)明如表3-1所示表3-1DHT11引腳說(shuō)明Pin名稱注釋1VDD供電3－5.5VDC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極3.1.3溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)DHT11的硬件設(shè)計(jì)也極其簡(jiǎn)單，就只有4個(gè)引腳，其中還有一個(gè)空腳懸空的，引腳2與單片機(jī)的P3.2口相接。實(shí)際上其設(shè)計(jì)與DS18B20是一樣的。DHT11的工作電流是0.2—1mA之間，漏極開路，內(nèi)部沒(méi)有拉高電路，當(dāng)輸出0是就是低電平，但輸出1時(shí)實(shí)際上是懸空的，所以要接上拉電阻，滿足電流需要，故選擇上拉電阻為5K，電流為1mA,具體的設(shè)計(jì)圖，如圖3-3所示。圖3-3溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)3．2主控模塊設(shè)計(jì)主控模塊的設(shè)計(jì)有以下幾種方案。方案一：采用傳統(tǒng)的AT89S52單片機(jī)作為主控芯片。此芯片價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便，低功耗，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。方案二：采用TI公司生產(chǎn)的MSP430F149系列單片機(jī)作為主控芯片。此單片機(jī)是一款高性能的低功耗的16位單片機(jī)，具有非常強(qiáng)大的功能，且內(nèi)置高速12位ADC。但其價(jià)格比較昂貴，而且是TPFQ貼片封裝，不利于焊接，需要PCB制板，大大增加了成本和開發(fā)周期。方案三：采用宏晶科技有限公司的STC89C52增強(qiáng)型51單片機(jī)作為主控芯片。此芯片內(nèi)置ADC和SPI總線接口，且內(nèi)部時(shí)鐘不分頻，可達(dá)到1MPS。而且價(jià)格適中?？紤]到此系統(tǒng)需要用到ADC，從性能和價(jià)格上綜合考慮我們選擇方案三，即用STC89S52作為本系統(tǒng)的主控芯片。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。該器件采用ATMEL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。單片機(jī)最小模塊包括兩部分：時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。3.2.1STC89C52單片機(jī)與外部電路的連接VCC：STC89C52電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)皆可以工作了，此外可以在兩個(gè)引腳與地之間加入一30PF的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESET：STC89C52的重置引腳，高電平工作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳點(diǎn)評(píng)提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，STC89C52便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/Vpp：“EA”為英文“ExternalAccess”的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)引腳為低電平后，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果使用8751內(nèi)部程序空間時(shí)，引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。PORT0（P0.0―P0.7）：端口0是一個(gè)8位寬的開路電極（OpenDrain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個(gè)I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），P0就以多工方式提供地址總線（A0―A7）及數(shù)據(jù)總線（D0―D7）。送出的A8―A15合成一個(gè)完整的16位地址總線，而定位地址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。PORT1(P1.0―P1.7)：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載，若將端口1的輸出設(shè)為高電平，使是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)作定時(shí)器2的外部緩沖輸入腳，而P。1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。PORT2(P2.0―P2.7)：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，同樣地，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8―A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來(lái)使用了。PORT3（P3.0―P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：P3.0：RXD,串行通信輸入。P3.1：TXD,串行通信輸出。P3.2：INT0,外部中斷0輸入。P3.3：INT1,外部中斷1輸入。P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。P3.6：WR,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。P3.7：RD,外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。3.2.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過(guò)提高時(shí)鐘頻率來(lái)提高CPU的速度。目前51系列單片機(jī)都采用CMOS工藝，允許的最高頻率是隨型號(hào)而變化的，本系統(tǒng)采用12MHz的晶振，則其一個(gè)機(jī)器周期為1us。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)需要I/O口來(lái)模擬SPI時(shí)序，以及DS18B20和DHT11都需要嚴(yán)格的時(shí)間控制，所以取整數(shù)周期，有利于時(shí)間的計(jì)算。STC89C52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別為該放大器的輸入端和輸出端，在XTAL1、XTAL2上外接晶振和電容組成振蕩器。外接石英晶體及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性，所以本設(shè)計(jì)采用12MHz的晶體振蕩器和30pF的電容。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，如圖3-4所示。圖3-4時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)3.3.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)，此時(shí)ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平，RST上輸入返回低電平以后，退出復(fù)位，單片機(jī)從初始狀態(tài)開始工作。人工復(fù)位就是將一個(gè)按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電復(fù)位電路，按一下開關(guān)，就在RST端就出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，即使器件復(fù)位。由于單片機(jī)復(fù)位端有內(nèi)接電阻，所以復(fù)位電路設(shè)計(jì)，如圖3-5所示。按下開關(guān)后，電容充電，到達(dá)穩(wěn)定后，電容相當(dāng)于開路，其兩端電壓為5V，電路的時(shí)間常數(shù)為R*C，本設(shè)計(jì)取R=200?、C=10uF,經(jīng)計(jì)算時(shí)間常數(shù)為2ms，而兩個(gè)機(jī)器周期只有2us，所以該設(shè)計(jì)完全滿足要求。圖3-5復(fù)位電路設(shè)計(jì)3.2.4單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)P1口直接和無(wú)線模塊XL24L01相連；P1.0與TX_EN相連，為接收使能，主要決定無(wú)線接收模塊是否進(jìn)行數(shù)據(jù)接收；；P1.1與PWR_UP相連，為模塊上電使能；；P1.2與CD相連，為載波監(jiān)聽，監(jiān)聽是否有數(shù)據(jù)傳到無(wú)線模塊上；P1.3與CSN相連，為SPI使能，無(wú)線模塊與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖鼓芏?；P1.4與AM相連，為地址匹配信號(hào)；P1.5與MOSI相連，P1.6與MISO相連，為單片機(jī)與無(wú)線模塊進(jìn)行SPI數(shù)據(jù)傳輸端口；P1.7與SCK相連，提供給無(wú)線模塊時(shí)鐘信號(hào)；P3.3和P3.2分別和nRF905的DR及TRX_CE相連，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與nRF905的數(shù)據(jù)通信；P2.7口與蜂鳴器相連。單片機(jī)在上電初始化后，將P1.1和P3.2輸出為高電平，P1.7輸出給無(wú)線模塊時(shí)鐘信號(hào)；P1.0為低電平，當(dāng)P1.3和P1.5為高電平時(shí)，輸入SPI指令，通過(guò)SPI口P1.5和P1.6讀取無(wú)線模塊傳輸給單片的溫度數(shù)據(jù)。3．3無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)無(wú)線通信模塊的設(shè)計(jì)有以下幾種方案。方案一：采用GSM模塊進(jìn)行通信，GSM模塊需要借助移動(dòng)衛(wèi)星或者手機(jī)卡，雖說(shuō)能夠遠(yuǎn)距離傳輸，但是其成本較大、且需要內(nèi)置SIM卡，通信過(guò)程中需要收費(fèi)，后期成本較高。方案二：采用TI公司CC2430無(wú)線通信模塊，此模塊采用Zigbee總線模式，傳輸速率可達(dá)250kbps，且內(nèi)部集成高性能8051內(nèi)核。但是此模塊價(jià)格較貴，且Zigbee協(xié)議相對(duì)較為復(fù)雜。方案二：采用XL24L01無(wú)線射頻模塊進(jìn)行通信，NRF24L01是一款高速低功耗的無(wú)線通信模塊。他能傳輸上千米的距離（加PA），而且價(jià)格較便宜、，采用SPI總線通信模式電路簡(jiǎn)單，操作方便?？紤]到系統(tǒng)的復(fù)雜性和程序的復(fù)雜度，我們采用方案三作為本系統(tǒng)的通信模塊。XL24L01-D01X是采用挪威NORDIC公司的nrf24L01p2.4G無(wú)線收發(fā)IC設(shè)計(jì)的一款高性能2.4G無(wú)線收發(fā)模塊，采用GFSK調(diào)制，工作在2400‐2483MHz的國(guó)際通用ISM頻段，最高調(diào)制速率可達(dá)2MBPS。XL24L01P-D01X集成了所有與RF協(xié)議相關(guān)的高速信號(hào)處理部分，如：自動(dòng)重發(fā)丟失數(shù)據(jù)包和自動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)等，模塊的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI口連接或用單片機(jī)的I/O口進(jìn)行模擬，內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口，便于使用低成本單片機(jī)。XL24L01的實(shí)物圖如圖3-6所示。圖3-6XL24L01的實(shí)物圖3.3.1無(wú)線模塊工作原理發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將XL24L01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR和有效數(shù)據(jù)TX_PLD按照時(shí)序由SPI口寫入nRF24L01緩存區(qū)，TX_PLD必須在CSN為低時(shí)連續(xù)寫入，而TX_ADDR在發(fā)射時(shí)寫入一次即可，然后CE置為高電平并保持至少10μs，延遲130μs后發(fā)射數(shù)據(jù);若自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么nRF24L01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進(jìn)入接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（自動(dòng)應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點(diǎn)地址TX_ADDR一致）。如果收到應(yīng)答，則認(rèn)為此次通信成功，TX_DS置高，同時(shí)TX_PLD從TXFIFO中清除；若未收到應(yīng)答，則自動(dòng)重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動(dòng)重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(ARC)達(dá)到上限，MAX_RT置高，TXFIFO中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā)；MAX_RT或TX_DS置高時(shí)，使IRQ變低，產(chǎn)生中斷，通知MCU。最后發(fā)射成功時(shí),若CE為低則nRF24L01進(jìn)入空閑模式1；若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入下一次發(fā)射；若發(fā)送堆棧中無(wú)數(shù)據(jù)且CE為高，則進(jìn)入空閑模式2。接收數(shù)據(jù)時(shí),首先將nRF24L01配置為接收模式，接著延遲130μs進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來(lái)。若此時(shí)自動(dòng)應(yīng)答開啟，接收方則同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號(hào)。SPI口為同步串行通信接口，最大傳輸速率為10Mb/s，傳輸時(shí)先傳送低位字節(jié)，再傳送高位字節(jié)。但針對(duì)單個(gè)字節(jié)而言，要先送高位再送低位。與SPI相關(guān)的指令共有8個(gè)，使用時(shí)這些控制指令由nRF24L01的MOSI輸入。相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息是從MISO輸出給MCU。3.3.2無(wú)線傳輸模塊性能(1)433Mhz開放ISM頻段免許可證使用；(2)最高工作速率50kbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè) 控制場(chǎng)合；(3)125頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要；(4)內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制；(5)低功耗1.9-3.6V工作，待機(jī)模式下狀態(tài)僅為2.5uA；(6)收發(fā)模式切換時(shí)間<650us；(7)模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)，可直接接各種單 片機(jī)使用，軟件編程非常方便；(8)TXMode：在+10dBm情況下，電流為30mA；RXMode：12.2mA；(9)標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，便于嵌入式應(yīng)用。3.3.3無(wú)線模塊與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)XL24L01各個(gè)管腳說(shuō)明如表3-2所示表3-2XL24L01管腳說(shuō)明管腳名稱管腳功能1GND電源地（方形焊盤）2VIN輸入電源（3.0—3.3V）3CE工作模式RX或TX模式選擇4CSNSPI使能,低有效5SCKSPI時(shí)鐘6MOSISPI輸入7MISOSPI輸出8IRQ中斷輸出引腳1接地；引腳2輸入電源（3.0—3.3V）；引腳3接單片機(jī)的P3.4，用作選擇無(wú)線模塊的工作方式為接受RX還是發(fā)送TX；引腳4為SPI使能端，接單片機(jī)的P1.2，低電平有效；引腳5為SPI時(shí)鐘端，接單片機(jī)的P1.4；引腳6和引腳7分別為SPI的輸入端和輸出端，接單片機(jī)的P1.3和P3.3；引腳8為中斷輸出端，接單片機(jī)P3.2。圖3-7無(wú)線模塊的硬件設(shè)計(jì)3．4顯示電路設(shè)計(jì)顯示模塊的設(shè)計(jì)有以下幾種方案。方案一：選擇主控為ST7920的帶字庫(kù)的LCD12864來(lái)顯示信息。12864是一款通用的液晶顯示屏，能夠顯示多數(shù)常用的漢字及ASCII碼，而且能夠繪制圖片，描點(diǎn)畫線，設(shè)計(jì)成比較理想的結(jié)果。方案二：采用字符液晶LCD1602顯示信息，1602是一款比較通用的字符液晶模塊，能顯示字符和數(shù)字等信息，且價(jià)格便宜，容易控制。方案三：采用LED7段數(shù)碼顯示管顯示，其成本低，容易顯示控制，但不能顯示字符。綜合以上方案，我們選擇了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的字符液晶LCD1602來(lái)作為接收端的顯示。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片，HD44780是帶西文字庫(kù)的液晶顯示控制器，用戶只需要向HD44780送ASCII的字符碼，HD44780就按照內(nèi)置的ROM點(diǎn)陣發(fā)生器自動(dòng)在LCD液晶顯示器上顯示出來(lái)。所以，HD44780主要適用于顯示西文ASCII字符內(nèi)容的液晶顯示。1602字符型LCD能夠同時(shí)顯示16*2即32個(gè)字符(16列2行)。其內(nèi)置192種字符(160個(gè)5*7點(diǎn)陣字符和32個(gè)5*10點(diǎn)陣字符)，具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM，可自定義8個(gè)5*8點(diǎn)陣字符或4個(gè)5*11點(diǎn)陣字符。1602通常有14條引腳線或16條引腳線兩種，多出來(lái)的2條線是背光電源線和地線，帶背光的比不帶背光的略厚，控制原理與14腳的LCD完全一樣，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別。本設(shè)計(jì)中采用帶背光16引腳線的。其主要技術(shù)參數(shù)為：顯示容量：16×2個(gè)字符。芯片工作電壓：4.5-5.5V。工作電流：2.0mA(5.0V)。模塊最佳工作電壓：5.0V。字符尺寸：2.95×4.35(W×H)mm。LCD1602的16個(gè)引腳功能分別為：VSS：電源地(GND)。VCC：電源電壓(5V)。V0：LCD驅(qū)動(dòng)電壓，液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端。使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高。RS：寄存器選擇輸入端，選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號(hào)。RS=0，進(jìn)行寫模塊操作時(shí)指向指令寄存器，進(jìn)行讀模塊操作時(shí)指向地址計(jì)數(shù)器。RS=1，無(wú)論進(jìn)行讀操作還是寫操作均指向數(shù)據(jù)寄存器。R/W：讀寫控制輸入端，選擇讀/寫模塊操作信號(hào)。R/W=0，讀操作；R/W=1，寫操作。E：使能信號(hào)輸入端。讀操作時(shí)，高電平有效；寫操作時(shí)，下降沿有效DB0~DB7：數(shù)據(jù)輸入/輸出口，單片機(jī)與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道。選擇4位方式通訊時(shí)，不使用DB0~DB3。BLA：背光的正端+5V。BLK：背光的負(fù)端0V。1602模塊內(nèi)部主要由LCD顯示屏、控制器、列驅(qū)動(dòng)器和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成?？刂破鹘邮軄?lái)自MPU的指令和數(shù)據(jù)，控制著整個(gè)模塊的工作。主要由顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DDRAM，字符發(fā)生器CGROM，字符發(fā)生器CGRAM，指令寄存器IR，地址寄存器DR，忙標(biāo)志BF，地址計(jì)數(shù)器AC以及時(shí)序發(fā)生電路組成。模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線DB0~DB7和E、R/W、RS三個(gè)輸入控制端與MPU接口。這三根控制線按照規(guī)定的時(shí)序相互協(xié)調(diào)作用，使控制器通過(guò)數(shù)據(jù)總線接受MPU發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)和指令，從CGROM中找到欲顯示字符的字符碼，送入DDRAM，在LCD顯示屏上與DDRAM存儲(chǔ)單元對(duì)應(yīng)的規(guī)定位置顯示出該字符?？刂破鬟€可以根據(jù)MPU的指令，實(shí)現(xiàn)字符的顯示，閃爍和移位等顯示效果。CGROM內(nèi)提供的是內(nèi)置字符碼，CGRAM則是供用戶存儲(chǔ)自定義的點(diǎn)陣圖形字符。模塊字符在LCD顯示屏上的顯示位置與該字符的字符代碼在顯示緩沖區(qū)DDRAM內(nèi)的存儲(chǔ)地址一一對(duì)應(yīng)。3.4.1指令設(shè)置一、清屏指令Cleardisplay清顯示指令將空位字符碼20H送入全部DDRAM地址中，時(shí)DDRAM中的內(nèi)容全部清除，顯示消失，地址計(jì)數(shù)器AC=0，自動(dòng)增一模式。顯示歸位，光標(biāo)閃爍回到原點(diǎn)(顯示屏左上角)，但不改變移位設(shè)置模式。清屏指令碼見表3-3。表3-3清屏指令碼RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000000001二、進(jìn)入模式設(shè)置指令Entrymodeset見表3-4，進(jìn)入模式設(shè)置指令用于設(shè)定光標(biāo)移動(dòng)方向和整體顯示是否移動(dòng)。表3-4模式設(shè)置指令碼RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000000001I/DSI/D：字符碼寫入或者讀出DDRAM后DDRAM地址指針AC變化方向標(biāo)志。I/D=1，完成一個(gè)字符碼傳送后，AC自動(dòng)加1。I/D=0，完成一個(gè)字符碼傳送后，AC自動(dòng)減1。S：顯示移位標(biāo)志。S=1，完成一個(gè)字符碼傳送后顯示屏整體向右(I/D=0)或向左(I/D=1)移位。S=0，完成一個(gè)字符碼傳送后顯示屏不移動(dòng)。三、顯示開關(guān)控制指令Displayon/offcontrol指令碼見表3-5，該指令功能為控制整體顯示開關(guān)，光標(biāo)顯示開關(guān)和光標(biāo)閃爍開關(guān)。表3-5顯示開關(guān)控制指令碼RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001DCBD：顯示開/關(guān)標(biāo)志。D=1，開顯示；D=0，關(guān)顯示。關(guān)顯示后，顯示數(shù)據(jù)仍保持在DDRAM中，開顯示即可再現(xiàn)。C：光標(biāo)顯示控制標(biāo)志。C=1，光標(biāo)顯示；C=0，光標(biāo)不顯示。不顯示光標(biāo)并不影響模塊其他顯示功能。顯示5*8點(diǎn)陣字體時(shí)，光標(biāo)在第八行顯示；顯示5*10點(diǎn)陣字符時(shí)，光標(biāo)在第11行顯示。B：閃爍顯示控制標(biāo)志。B=1，光標(biāo)所在位置會(huì)交替顯示全黑點(diǎn)陣和顯示字符，產(chǎn)生閃爍效果；B=0，光標(biāo)不閃爍。四、功能設(shè)置指令Functionset功能設(shè)置指令用于設(shè)置接口數(shù)據(jù)位數(shù)，顯示行數(shù)以及字形。指令碼見表3-6。表3-6功能設(shè)置指令碼RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001DLNF**DL：數(shù)據(jù)接口寬度標(biāo)志。DL=1，8位數(shù)據(jù)總線DB7~DB0；DL=0，4位數(shù)據(jù)總線DB7~DB4，DB3~DB0不使用，此方式傳送數(shù)據(jù)需分兩次進(jìn)行。N：顯示行數(shù)標(biāo)志。N=0，顯示一行；N=1，顯示兩行。F：顯示字符點(diǎn)陣字體標(biāo)志。F=0，顯示5*7點(diǎn)陣字符；F=1，顯示5*10點(diǎn)陣字符。1602模塊內(nèi)部設(shè)有上電自動(dòng)復(fù)位電路，當(dāng)外加電源電壓超過(guò)+4.5V時(shí)，自動(dòng)對(duì)模塊進(jìn)行初始化操作，將模塊設(shè)置為默認(rèn)的顯示工作狀態(tài)。初始化大約持續(xù)10ms左右。但是需要特別注意的是，倘若供電電源達(dá)不到要求，模塊內(nèi)部復(fù)位電路無(wú)法正常工作，上電復(fù)位初始化就會(huì)失敗。因此，最好在系統(tǒng)初始化時(shí)通過(guò)指令設(shè)置對(duì)模塊進(jìn)行手動(dòng)初始化。3.4.2LCD1602硬件電路設(shè)計(jì)如圖3-8，STC89C52的P2口接1602的8位數(shù)據(jù)線，通過(guò)輸出數(shù)據(jù)控制1602顯示不同的提示字符。1602本身內(nèi)置各種字符，還可以自定義顯示字符。本設(shè)計(jì)中根據(jù)不同場(chǎng)合1602會(huì)顯示各種提示字符。P0.0~P0.2接1602控制端，其中P0.0接使能端E，寫操作時(shí)，使能端下降沿有效。P0.1接讀寫控制端R/W，R/W=0，讀操作；R/W=1，寫操作。P0.2接寄存器選擇端RS，RS=0，寫操作時(shí)指向指令寄存器，讀操作時(shí)指向地址寄存器；RS=1，無(wú)論讀操作還是寫操作都指向數(shù)據(jù)寄存器。LCD1602的VSS為電源地，需接地；VDD為電源電壓；V0為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)電壓，接電位器，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器控制顯示的亮度，使LCD顯示清晰而無(wú)黑影。背光電源線LCD正負(fù)兩端分別接電源和地即可。圖3-8液晶顯示電路3．5報(bào)警電路設(shè)計(jì)當(dāng)外界溫濕度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度上下限時(shí)，為更加有效的引起用戶的注意，及時(shí)關(guān)注溫濕度的變化，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了聲報(bào)警電路。該電路由蜂鳴器和NPN三極管組成發(fā)光二極管根據(jù)型號(hào)的不同，其工作電壓少有不同，工作電流也不一樣，本系統(tǒng)確定其工作電流為10mA,工作電壓為1.5V，據(jù)此計(jì)算限流電阻值。計(jì)算公式為：R=(U-UF)/IF(3-1)式中UF為發(fā)光二極管的工作電壓，IF為工作電流。經(jīng)過(guò)計(jì)算的：R=（5-1.5）/10=0.35K?=350?。三極管發(fā)射極電流IE=IB+IC(3-2)IC/IB(3-3)其中IB為基極電流，IC為集電極電流，IB較小，變化也較小，但會(huì)引起IC的較大變化，這就是三極管的放大原理，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)也正是利用此原理。其工作情況是，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)不在范圍內(nèi)時(shí)，給控制口低電平，則發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，蜂鳴器響起。為了區(qū)分溫度超值還是濕度超值，所以需要兩個(gè)發(fā)光二極管來(lái)區(qū)分，若紅燈亮則溫度超值，綠燈亮濕度超值。根據(jù)以上情況，選擇三個(gè)I/O口作為控制口，用三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。報(bào)警模塊的具體設(shè)計(jì)圖，如圖3-9所示。圖3-9報(bào)警電路設(shè)計(jì)圖3-9中，9012是電子電路中常用到的小功率PNP型普通硅晶體三極管。很多放大電路中都要用到它，它具有低電壓、大電流、小信號(hào)是它的特點(diǎn)，如圖3-10所示：圖3-109012三極管圖3-10中的引腳中，1是發(fā)射極，2是基極，3是集電極。9012的參數(shù)如下：集電極-基極電壓Vcbo:-40V；工作溫度：-55度to+150度；和8050（NPN）相對(duì)；Pcm=1W；Icm=1.5A；集電極反向擊穿電壓100V；集電極電流：1A。主要用途：開關(guān)應(yīng)用；射頻放大。3．6控制模塊硬件設(shè)計(jì)空氣的減濕方法很多，可以將室內(nèi)空氣溫度升高，則空氣的相對(duì)濕度便能降低，可見單純的加熱空氣也可以起到降低相對(duì)濕度的作用，然而這種方法并不能減少空氣的含濕量，并不是一種根本的減濕方法。結(jié)合高壓風(fēng)柜的組成特點(diǎn)，我們采取了冷卻減濕法，用表冷器處理空氣，當(dāng)表冷器的表面溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度，空氣中的水蒸氣將凝結(jié)為水，從而降低空氣中的絕對(duì)濕度，使空氣減濕。當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)表冷器后，盡管達(dá)到了除濕的目的。但是送風(fēng)溫度也相應(yīng)的降低，需要經(jīng)過(guò)電加熱加熱后，才能夠達(dá)到要求的送風(fēng)溫濕度。可以看出，溫度和濕度的控制采取的是兩種相對(duì)立的控制方式。因此需要針對(duì)不同的溫濕度環(huán)境，采取不同的空氣處理方式。送風(fēng)溫濕度控制主要有以下三種控制方式：(1)通過(guò)電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥控制表冷器冷卻水的進(jìn)回水比例，從而對(duì)送風(fēng)溫濕度的粗調(diào)。(2)通過(guò)I組電加熱和II組電加熱的控制，進(jìn)行送風(fēng)溫度的粗調(diào)。(3)通過(guò)可調(diào)電加熱的控制，進(jìn)行送風(fēng)溫度的細(xì)調(diào)。常規(guī)的控制流程和存在的問(wèn)題在高壓風(fēng)柜的送風(fēng)溫濕度的控制中，經(jīng)常采取的控制思路是：為了解決除濕問(wèn)題，首先采取濕度優(yōu)先的方法，通過(guò)溫濕度傳感器檢測(cè)送風(fēng)濕度，當(dāng)濕度過(guò)高時(shí)，控制電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的開度,增大進(jìn)入表冷器的冷卻水,此時(shí)送風(fēng)溫濕度都會(huì)同時(shí)降低,然后通過(guò)固定電加熱進(jìn)行加熱，使溫濕度能夠達(dá)到所要求的值。這樣的做法雖然能夠滿足設(shè)計(jì)的要求,但是在相當(dāng)多的時(shí)候電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥與固定電加熱會(huì)使產(chǎn)生的能量相互抵消，造成能源的浪費(fèi)。高壓風(fēng)柜的溫濕度控制是一個(gè)多變量的控制對(duì)象，溫度控制與濕度控制相互影響，且受外界干擾影響較大，溫度與濕度的關(guān)聯(lián)性比較強(qiáng),要想達(dá)到穩(wěn)定的溫濕度精度難度比較高。我們采用了串級(jí)控制與分程控制相結(jié)合的方法，盡量讓溫濕度達(dá)到比較滿意的精度，同時(shí)避免能源的浪費(fèi)。串級(jí)控制系統(tǒng)的引入能夠給整個(gè)控制系統(tǒng)帶來(lái)5個(gè)方面的改善：(1)迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)。(2)改善了主控制器的廣義對(duì)象的特性。(3)容許副回路內(nèi)各環(huán)節(jié)的特性在一定范圍內(nèi)變動(dòng)而不影響整個(gè)系統(tǒng)的控制品質(zhì)，也可以減少控制閥流量特性不合適帶來(lái)的效應(yīng)。(4)得以更精確的控制操作變量的流量。(5)得以實(shí)現(xiàn)更靈活的控制方式，主控制器在必要時(shí)可以切除。與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)增加了一個(gè)檢測(cè)元件、一個(gè)變送器和一個(gè)控制器，對(duì)于高壓風(fēng)柜而言，在原來(lái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)回風(fēng)溫度檢測(cè)點(diǎn)、一個(gè)溫度傳感器、一個(gè)PID控制器，從而構(gòu)成了以送風(fēng)溫度和回風(fēng)溫度為控制對(duì)象的溫度串級(jí)控制系統(tǒng),當(dāng)電子設(shè)備的發(fā)熱量發(fā)生變化時(shí)，回風(fēng)溫度傳感器可比送風(fēng)溫濕度傳感器更快的覺(jué)察到這一變化，結(jié)果是使送風(fēng)溫濕度能減少進(jìn)入副回路的擾動(dòng)的影響。進(jìn)入副回路的2次擾動(dòng)，會(huì)使回風(fēng)溫度的輸出有所變化，它推動(dòng)了副PID控制器動(dòng)作，這樣可以減少回風(fēng)溫度輸出的波動(dòng)，也就可以使送風(fēng)溫度的輸出更加的平穩(wěn)，副回路起迅速的粗調(diào)作主回路起進(jìn)一步的細(xì)調(diào)作用。對(duì)高壓風(fēng)柜的串級(jí)控制方案出了優(yōu)越性，控制作用比簡(jiǎn)單控系統(tǒng)更為及時(shí)，輸出更為平穩(wěn)。慮到節(jié)能的需求，避免電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥的制冷與電加熱的加熱過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，造成能源的浪費(fèi)，因此對(duì)三通閥與電加熱的控制采用分程控制的方法。分程控制系統(tǒng)的引入使控制手段更加的豐富，針對(duì)不同的工況可以采取不同的控制手段，并且擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，使得在小流量時(shí)有更精確的控制。我們把高壓風(fēng)柜的溫濕度控制的特點(diǎn)與分程控制系統(tǒng)的原理相結(jié)合，形成了高壓風(fēng)柜的溫濕度分程控制系系統(tǒng)。3．7電源模塊設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用的LM317芯片構(gòu)成穩(wěn)壓可調(diào)電源模塊。LM317是可調(diào)節(jié)的3端正電壓穩(wěn)壓器，此穩(wěn)壓器非常易于使用，此芯片具有內(nèi)部限流、熱關(guān)斷和安全工作區(qū)補(bǔ)償?shù)墓δ埽怪灸芊乐篃龜啾ｋU(xiǎn)絲，對(duì)電路起到了很好的保護(hù)作用。LM317的基準(zhǔn)電壓為1.25V，據(jù)此設(shè)計(jì)電源模塊，如圖3-11所示。圖3-11電源模塊設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)節(jié)R2電位器，改變R2/R1的值，從而改變輸出電壓。設(shè)計(jì)中取R1=220?，R2=10K。使得輸出電壓的范圍為1.25V-15V。此系統(tǒng)需要兩個(gè)這樣的模塊，分別調(diào)至輸出電壓+5V和+3.5V。4硬件電路的制作和調(diào)試4.1電路原理圖的設(shè)計(jì)

電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是protel99se的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)（AdvancedSchematic）來(lái)繪制一張電路原理圖。在這一過(guò)程中，要充分利用protel99se所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。

網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)（SCH）與印制電路板設(shè)計(jì)（PCB）之間的一座橋梁，它是電路板自動(dòng)的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，也可從印制電路板中提取出來(lái)。

印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)protel99se的另外一個(gè)重要的部分PCB而言的，在這個(gè)過(guò)程中，我們借助protel99se提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì)，完成高難度的等工作。

原理圖設(shè)計(jì)過(guò)程：一、設(shè)計(jì)圖紙大小

首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計(jì)好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，設(shè)置合適的圖紙大小是設(shè)計(jì)好原理圖的第一步。二、設(shè)置protel99se/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境

包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值。三、旋轉(zhuǎn)零件

用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫(kù)里取出放置到圖紙上，并對(duì)放置零件的序號(hào)、零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等工作。四、原理圖布線

利用protel99se/Schematic提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖。五、調(diào)整線路

將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，使得原理圖更加美觀。六、報(bào)表輸出通過(guò)protel99se/Schematic提供的各種報(bào)表工具生成各種報(bào)表，其中最重要的報(bào)表是網(wǎng)絡(luò)表，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表為后續(xù)的電路板設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。

七、文件保存及打印輸出4.2PCB的設(shè)計(jì)流程一、繪制原理圖這是思電路板設(shè)計(jì)的前期工作，主要是完成原理圖的繪制，包括生成網(wǎng)絡(luò)表。雖然沒(méi)有原理圖也可以設(shè)計(jì)PCB，但很難保證不出邏輯錯(cuò)誤；而利用原理圖的網(wǎng)絡(luò)表來(lái)設(shè)計(jì)PCB，只要原理圖繪制正確，那么PCB設(shè)計(jì)是絕對(duì)不會(huì)發(fā)生邏輯錯(cuò)誤的。二、啟動(dòng)PCB編輯器并設(shè)置參數(shù)啟動(dòng)PCB編輯器后要設(shè)置參數(shù)，包括個(gè)點(diǎn)大小和類型、光標(biāo)類型。工作層、設(shè)計(jì)參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)則等。有些參數(shù)可以使用默認(rèn)值，有些參數(shù)一經(jīng)設(shè)置，以后就無(wú)須修改。三、定義板框定義板框的母的是把原件放置和走線限制在一個(gè)許可范圍內(nèi)，保證設(shè)計(jì)完成后的PCB實(shí)用，符合整機(jī)裝配要求。四、裝入網(wǎng)絡(luò)表和遠(yuǎn)見封裝庫(kù)網(wǎng)絡(luò)表是原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)與PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口。只有裝入網(wǎng)絡(luò)表，才能進(jìn)行自動(dòng)布局和手動(dòng)布線；而手工布局和布線也需要裝入網(wǎng)絡(luò)表，通過(guò)顯示的“飛線”來(lái)表示電路各元件間的連接關(guān)系，使設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。與設(shè)計(jì)原理圖前必須先在原理圖編輯器里裝入原理圖庫(kù)一樣，PCB在設(shè)計(jì)前也要在PCB編輯器里裝入PCB元件封裝庫(kù)，否則PCB設(shè)計(jì)工作無(wú)法進(jìn)行。五、元件布局定義了板框、裝入網(wǎng)絡(luò)表和遠(yuǎn)見封裝庫(kù)后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)向PCB編輯器調(diào)入元件封裝并以隊(duì)列方式排在板框外。把元件封裝排布、移動(dòng)到指定位置的過(guò)程稱為布局。PCB編輯器具有自動(dòng)布局功能，但建議使用手工布局，因?yàn)樽詣?dòng)布局后依然需要手工調(diào)整。六、自動(dòng)布線進(jìn)行自動(dòng)布線前，應(yīng)先設(shè)置布線的有關(guān)參數(shù)。只要布局合理，布線有關(guān)參數(shù)設(shè)置適當(dāng)，自動(dòng)布線的布通率幾乎是100%。七、手工調(diào)整自動(dòng)布線的布通率幾乎為100%并不是說(shuō)布線就合理，往往還需要進(jìn)行手工調(diào)整才能達(dá)到滿意的效果，因此，簡(jiǎn)單電路的PCB設(shè)計(jì)還是最好采用手工布線。八、DRC檢查DRC（DesignRuleCheck）是指設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，即PCB編輯器根據(jù)事先設(shè)置的設(shè)計(jì)規(guī)則來(lái)檢查電路板上的內(nèi)容是否符合要求。根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行修正后再次進(jìn)行DRC檢查，如此反復(fù)進(jìn)行，直至沒(méi)有錯(cuò)誤為止。九、編輯絲印層經(jīng)過(guò)以上8個(gè)步驟，PCB上電路的邏輯關(guān)系和物理關(guān)系均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而這一步是要調(diào)整絲印層上字符（包括元件標(biāo)號(hào)、釋義等）大小和位置，添加一些說(shuō)明電路板安裝和使用時(shí)的一些文字說(shuō)明、圖形標(biāo)記等。十、文件保存與輸出完成PCB設(shè)計(jì)后，除了要把設(shè)計(jì)文件保存在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)外，還要把設(shè)計(jì)文件導(dǎo)出設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，以提供給生產(chǎn)廠家制作；有時(shí)還要利用各種輸出設(shè)備將設(shè)計(jì)完成的PCB圖輸出。4.3系統(tǒng)的焊接和調(diào)試第一步，制作電源模塊；第二步，制作三個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)和顯示電路；第三步，將其中兩個(gè)單片機(jī)作為下位機(jī)，接上溫度測(cè)量電路；第四步，連上無(wú)線模塊XL24L01,先讓兩個(gè)單片機(jī)間能夠單向傳輸，再雙向傳輸；第五步，接上按鍵選擇模塊，能夠讓上位機(jī)選擇某一個(gè)下位機(jī)將溫度信息傳輸過(guò)來(lái)并顯示；第六步，接上DHT11測(cè)濕度電路和報(bào)警電路，使功能完善。4.4硬件電路的制作和調(diào)試步驟一、第一步的制作和調(diào)試第一步制作電源模塊，根據(jù)之前設(shè)計(jì)的電路圖，焊接兩個(gè)這樣的模塊，因?yàn)樵撓到y(tǒng)需要兩種電壓。接好線路以后，首先不要上電，檢查焊接情況，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，再給此模塊上電，連接+15V電源，調(diào)節(jié)電位器R2，測(cè)量輸出電壓，使之分別是+5V和+3.5V。二、第二步的制作和調(diào)試第二步是要焊接單片機(jī)最小系統(tǒng)和顯示電路，做完了以后，首先不上電，用萬(wàn)用表檢查是否有短接、斷接和搭錯(cuò)線路等問(wèn)題，然后上電檢測(cè)。檢測(cè)的方法是讓數(shù)碼管顯示1234，如果能夠顯示說(shuō)明這部分沒(méi)有問(wèn)題，如果不能顯示，具體的檢查是哪一部分的問(wèn)題。三、第三步的制作和調(diào)試第三步要完成的功能是能夠測(cè)量溫度。第一步制作完了，在其中選擇兩個(gè)作為下位機(jī)，分別接上DHT11測(cè)溫濕度電路。根據(jù)DHT11的工作時(shí)序編寫它的測(cè)溫程序，并加載進(jìn)單片機(jī)，判斷測(cè)溫工作是否能進(jìn)行，并且測(cè)量是否正確。四、第四步的制作和調(diào)試本系統(tǒng)溫濕度測(cè)量為無(wú)線傳輸，所以關(guān)鍵就是要打通上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊，采用的方法是：第一，上位機(jī)每隔2分鐘發(fā)送一次信息，就是發(fā)送數(shù)據(jù)1234，1號(hào)下位機(jī)就設(shè)置為接收狀態(tài)，一接收到信息就顯示接收數(shù)據(jù)；第二步，上位機(jī)先發(fā)送數(shù)據(jù)給1號(hào)下位機(jī)，然后上位機(jī)轉(zhuǎn)換成接收狀態(tài)，1號(hào)下位機(jī)接收到信息后就顯示出來(lái)，并把接收到的信息返發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)接到信息后再顯示接收到的信息。五、第五步的制作和調(diào)試第五步要分成兩個(gè)小步驟進(jìn)行。第一，兩個(gè)單片機(jī)之間能夠雙向傳輸了，接上按鍵選擇電路，讓上位機(jī)選擇將信息傳輸給哪個(gè)下位機(jī)。若按下KEY1鍵就將信息發(fā)送給1號(hào)下位機(jī)，1號(hào)下位機(jī)接收到信息后再將信息返回給上位機(jī)；若按下KEY2鍵就將信息發(fā)送給2號(hào)下位機(jī)，2號(hào)下位機(jī)接收到信息后再將信息返回給上位機(jī)。完成這一步，三個(gè)單片機(jī)之間就都能通訊了。第二，將三個(gè)單片機(jī)之間的通訊打通以后，下位機(jī)加入測(cè)溫程序，當(dāng)上位機(jī)將命令發(fā)送給下位機(jī)后，下位機(jī)將當(dāng)前的測(cè)溫結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)。六、第六步的制作和調(diào)試第六步也要分成三個(gè)小步驟進(jìn)行。第一，將測(cè)濕度的電路也加進(jìn)下位機(jī)，首先加載測(cè)濕程序，觀察測(cè)濕功能是否能實(shí)現(xiàn)以及測(cè)濕的精度。第二，將測(cè)濕程序加入下位機(jī)程序中，當(dāng)上位機(jī)需要溫濕度信息值時(shí)，下位機(jī)能夠?qū)⑿畔鬏斀o上位機(jī)。第三，在上位機(jī)中接入報(bào)警電路，當(dāng)上位機(jī)收到下位機(jī)傳送過(guò)來(lái)的信息值時(shí)，將此與限定值比較，根據(jù)情況發(fā)出警報(bào)。至此，本系統(tǒng)的軟硬件制作就都完成了。結(jié)論經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)基本完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題最終實(shí)現(xiàn)了一套比較完整的無(wú)線大棚環(huán)境報(bào)警系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)采集與無(wú)線傳輸方案的功能基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，然后描述了系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)顯示的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)是通過(guò)單片機(jī)控制無(wú)線芯片XL24L01模塊實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，通過(guò)液晶顯示屏進(jìn)行顯示，并在上位機(jī)利用可視化編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)報(bào)警控制。它是以STC89C52單片機(jī)為控制單元，以無(wú)線收發(fā)模塊XL24L01完成溫度數(shù)據(jù)的無(wú)線接收，通過(guò)液晶顯示屏進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)溫濕度的無(wú)線接收、顯示和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警控制。本系統(tǒng)仍存在很多細(xì)節(jié)方面的不完善及可改善之處有待完善。參考文獻(xiàn)李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2005李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，19933劉明.基于DS18B20多點(diǎn)溫度采集[J].電子元件與材料，2005年2月第2期4王曉東.用軟硬件的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)PT的解碼[J].山西電子技術(shù)，2008年第5期5周月霞，孫傳友.DS18B20硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001年12月6明德剛.DS18B20在單片機(jī)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006年2月第23卷第1期7張開生，郭國(guó)法.MCS-51單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息（嵌入式 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