毕业设计基于单片机的环境温湿度检测系统4311.docx

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1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要 环境温温湿度检检测系统统是日常常生活、工工业生产产和农业业管理中中广泛使使用的一一种设备备。该设设备具备备以下主主要功能能：实时时检测出出环境中中的温度度和湿度度参数值值，并显显示出来来，根据据设定的的报警限限予以报报警指示示，可以以和上层层控制器器通信。随着单片片机的大大规模应应用，单单片机在在检测系系统中也也越来越越多的被被使用。本本设计以以AT889S552这款款低功耗耗、高性性能、在在系统编编程的88位单片片机为系系统控制制处理核核心，由由单总线线数字温温湿度传传感器DDHT111、数数码管显显示屏、LLED与与蜂鸣器器、通信信串口和和按键控

2、控制输入入等五个个部分组组成，从从而实现现环境问问世的监监测系统统的主要要功能。后后期的探探索设计计换用用红外遥遥控控制制和LCCM为显显示屏、外外加时钟钟和存储储芯片、增增加照度度检测电电路，极极大地提提升了系系统的性性能，使使系统不不仅可以以检测并并显示环环境温度度、湿度度和照度度变量，而而且可以以按照时时间顺序序存储适适量的数数据。此外，系系统有降降压整流流和稳压压滤波电电路，可可用交流流市电（2220VV）、各各种安全全直流电电（524VV）、太太阳能电电池等为为系统供供电，并并且可以以存储少少量电能能（9000mAAh）,因此此，系统统有较宽宽的工作作电压，可可满足多多种应用用场合。

3、本设计由由Prootell画出了了电路原原理图和和PCBB图，并并由此完完成了硬硬件的制制作，使使用C551语言言对单片片机进行行编程控控制，并并模块化化仿真，最最后通过过综合调调试，符符合预期期的设计计要求。关键词：AT889S552单片片机 DHTT11传传感器 PCCB设计计 温温湿度检检测AbsttracctEnviironnmennt ttempperaaturre aand hummidiity dettecttionn syysteem iis aa kiind ofeequiipmeentwwhicch iis wwideely useed iin ddailly llifee

4、, iinduustrriall prroduuctiion andd aggriccultturaalmeenaggemeent.Thee eqquippmennt hhas folllowwingg maain funnctiion:dettecttingg thhe ttempperaaturre aand hummidiitypparaametterss inn thhe eenviironnmennt rreall-tiime andd diispllay theem,ggiviing alaarm inddicaatioonacccorrdinng tto tthe sett li

5、imitts, andd beeingg abble to conntacct wwithh uppperr coontrrolller.Withh thhe SSCM useed llargge-sscallelyy,thhe SSCM is morre aand morre uusedd inn deetecctioonsyysteem.TThiss deesiggn,uusess thhe 88-biit SSCM nammed AT889S552,wwhicch hhas a llot of advvanttageessuuch as loww-poowerr diissiipatti

6、onn,hiigh-perrforrmannce andd ISSP,aand madde uup oof ffiveeparrts:sinnglee-wiire diggitaal ttempperaaturre aand hummidiity sennsorr,diigittronn diispllay,LEDD anndbuuzzeer, serriall coomunnicaatioons andd keeys inpput,thuus pperfformm thhe ffuncctioon oof eenviironnmenntteempeeratturee annd hhumiid

7、itty ddeteectiion sysstemm.Thhe eexplloraatioon ddesiign in lattersstagge,iinclludiing inffrarred remmotee coontrrol andd LCCM ddispplayy,cllockk annd mmemoory chiips,anddilllumiinattionn deetecctioon ccirccuitt,immmennselly pprommotees tthe prooperrty of thee syysteem,mmakees iitnoot oonlyy deetecc

8、te andd diispllay thee teemerratuure,hummidiity andd illlumminaatioon,bbut alsso sstorresoome datta iin oordeer oof ttimee.In aaddiitioon,wwithh sttep-dowwn rrecttifiier andd sttabiilivvoltt fiilteer ccirccuitt,thhe ssysttem cannusee uttiliity powwer AC2220VV,diiffeerennt ssafeety DC55244V,ssolaar b

9、battteryy too suupplly ppoweer,aandsstorre ssomee ellecttricc ennerggy aabouut 9900mmAh,so thaat iit hhas a wwidee poowerr suupplly vvolttageeandd meeetss diiffeerennt aappllicaatioon pplacces.The dessignn giivess thhe ccirccuitt deesiggn sscheematticss annd PPCB diaagraam wwithh Prroteel, anddcommp

10、leetess thhe hharddwarre ppartt off thhe pprodducttionn, aand usees CC51 lannguaage sysstemm tooacccompplissh tthe conntrool pproggramm off SCCM,aand simmulaatess evveryy paart succcesssfuullyy.Thhrouugh thee syynthhetiicall deebuggginng,tthe dessignn acchieevess thhe rrequuireed ddesiignss.Key worr

11、ds:AT889S552 SSCM,DHTT11 sennsorr,seeriaal ccommmuniicattionn,teempeerattureeand hummidiity dettecttionn,PCCB ddesiignIII目录第一章前前言11.1 设计的的目的意意义调查查11.2 设计的的市场现现状分析析21.3 设计的的内容要要求说明明31.4 设计的的实施方方案构想想4第二章硬硬件的设设计52.1 单片机机的选用用52.2 传感器器的选用用72.2.1 初初期设计计72.2.2 最最佳方案案82.2.3电路路设计992.3 数码管管驱动电电路设计计102.3.1 数数码

12、管的的选用1102.3.2 驱驱动电路路的设计计102.4报报警电路路设计1122.4.1 蜂蜂鸣器驱驱动电路路132.4.2 LLED驱驱动电路路132.5控控制输入入电路设设计1442.6 串口通通信电路路设计1162.7 稳定电电源电路路设计1172.8 系统三三大部分分的PCCB设计计182.8.1 系系统主体体部分PPCB设设计1992.8.2 串串口通讯讯PCBB设计2002.8.3稳压压电源部部分PCCB设计计21第三章程程序的设设计2333.1 程序功功能描述述、单片片机内部部资源分分配和程程序流程程图2333.1.1 程程序功能能描述2233.1.2 单单片机内内部资源源分配

13、两个个定时器器的分工工233.1.3 程程序的流流程图2243.2 编程语语言和工工具的选选择以及及程序文文件的分分配2553.2.1 编编程语言言的选择择253.2.2 编编程工具具的选择择263.2.3 程程序文件件的分配配263.3 传感器器通信程程序设计计273.3.1 握握手确认认273.3.2 数数据传送送283.3.3 相相关问题题解决方方案3113.4 数码管管扫描程程序设计计323.5 报警及及设置程程序设计计333.5.1 报报警驱动动333.5.2 报报警值调调整3443.6 按键扫扫描程序序设计3343.7 串口发发送数据据程序设设计3663.7.1 波波特率设设置36

14、63.7.2 数数据发送送格式3373.7.3 发发送方式式373.8 Keiil 综综合编译译和结果果分析、程程序下载载383.8.1 综综合编译译情况和和结果分分析3883.8.2 生生成HEEX 文文件下载载至单片片机中440第四章系系统后期期探索优优化设计计简介4414.1 换用红红外控制制和LCCM 显显示的探探索4114.1.1 红红外控制制414.1.2 LLCM 显示4444.2 增加实实时时钟钟和存储储芯片来来记录数数据的探探索4884.3 增加照照度检测测电路的的探索550结束语554参考文献献56附录577附1 单单片机驱驱动程序序57附2 硬硬件制作作元器件件安装图图、

15、布线线图788iii第一章 前 言本章主要要叙述了了温湿度度检测系系统设计计的一些些基本情情况，包包括目的的意义、市市场现状状、设计计要求和和实施方方案等几几个部分分。 1.1 设计的的目的意意义调查查现代社会会，随着着国家的的经济不不断发展展，人们们的生活活水平逐逐渐提高高，在衣衣食住行行基本满满足之后后，追求求一种健健康长寿寿的生活活方式已已经成为为时代的的潮流。家家庭居室室，工作作场所是是人们每每天较长长时间生生活的两两个环境境，而环环境中的的温度和和湿度变变化则和和人们的的生理、心心理等身身体健康康状况息息息相关关。相关关研究结结果摘录录如下；据生理学学家研究究，室内内温度过过高时，会

16、会影响人人的体温温调节功功能，由由于散热热不良而而引起体体温升高高、血管管舒张、脉脉搏加快快、心率率加速。冬冬季，如如果室内内温度经经常保持持在255度以上上，人就就会神疲疲力乏、头头晕脑胀胀、思维维迟钝、记记忆力差差。同时时，由于于室内外外温差悬悬殊，人人体难以以适应，容容易患伤伤风感冒冒。如果果室内温温度过低低，则使使人体代代谢功能能下降，脉脉搏、呼呼吸减慢慢，皮下下血管收收缩，皮皮肤过度度紧张，呼呼吸道粘粘膜的抵抵抗力减减弱，容容易诱发发呼吸道道疾病。因因此，科科学家们们把人对对冷耐受受”的下限限温度和和”冷耐热热”的上限限温度，分分别定为为11度度和322度。然而，人人的体感感并不单单

17、纯受气气温或气气湿两种种因素的的影响，而而是两者者综合作作用的结结果。通通过实验验测定，最最适宜的的人的室室内温湿湿度是：冬天温温度为118至225度，湿湿度为330%至至80%。夏天天温度为为23至至28度度，湿度度为300%至660%。在在此范围围内感到到舒适的的人占995%以以上。在在装有空空调的室室内，室室温为119至224度，湿湿度为440%至至50%时，人人会感到到最舒适适。如果果考虑到到温湿度度对人思思维活动动的影响响，最适适宜的室室内温度度应是工工作效率率最高的的值。温温度应是是18度度，湿度度应是440%至至60%，此时时，人的的精神状状态最好好，思维维最敏捷捷。因此，随随时

18、关注注环境的的温湿度度变化而而由此采采取措施施对人们们的健康康生活和和高效工工作有着着重要的的意义。除此之外外，工业业生产、农农业管理理和医疗疗护理等等环境中中的温湿湿度也是是两项重重要的检检测控制制参数，对对安全生生产、粮粮食丰收收和病人人康复等等意义重重大。部部分要求求数据如如下：由此看来来，研究究设计环环境温湿湿度检测测系统十十分有必必要。1.2设设计的市市场现状状分析纵观市场场，温湿湿度检测测技术已已经比较较成熟，已已有的各各种温湿湿度检测测产品，五五花八门门，犹如如八仙过过海，各各显神通通，如AA20000家用用温湿度度报警表表、YDD-8008A工工业用温温湿度显显示器等等产品。从

19、功能上上分析这这些产品品可以看看出，一一个比较较完整的的环境温温湿度检检测系统统应该具具备以下下主要的的四个功功能： （11）实时时检测出出环境中中的温度度和湿度度参数； （22）检测测的参数数值显示示在显示示设备上上（如数数码管，液液晶显示示器等）； （33）根据据环境要要求，设设定温度度湿度报报警的上上下限值值，并实实时报警警； （44）与上上层监控控设备通通信（如如PC），实实现数据据传输（双双向或单单向）；因此，本本设计也也应该具具备这些些功能，并并且对每每一个部部分进行行优化设设计，也也可以扩扩展系统统功能。除了功能能上的分分析之外外，再看看这些产产品的造造价和供供电情况况，有以以下

20、两个个问题：（1）价价格太高高，不符符合普通通消费者者的消费费水平，如如A20000家家用温湿湿度报警警表，淘淘宝网上上售价3300左左右；（2）供供电都比比较单一一，规定定在直流流6V,9V,12VV或交流流2200V等，除除了购买买产品主主体之外外，还需需要一个个特定的的电源适适配器；综上所述述，本设设计设计计出的环环境温湿湿度检测测系统，除除了具备备市场上上已有产产品的功功能之外外，还应应尽量降降低制作作价格，确确保有较较宽的工工作电压压。1.3 设计的的内容要要求说明明根据上述述市场调调查情况况和毕业业设计任任务书的的要求，本本设计的的研究内内容包括括以下几几个方面面：1、基本本要求（

21、1）主主要检测测环境变变化中的的温度和和适度参参数；（2）温温湿度参参数显示示在LEED数码码管屏幕幕上；（3）可可以设置置温湿度度报警点点，并能能按照设设置实时时报警；2、控制制要求（1）根根据需求求，温湿湿度数据据可以发发送给上上层监控控设备，如如普通电电脑等；（2）可可以按照照时间顺顺序，以以一定格格式将温温湿度数数据导出出保存，以以便进行行再分析析处理；3、制作作要求（1）造造价低廉廉，工作作可靠；（2）工工作电压压较宽，满满足不同同的供电电测试条条件；（3）做做出产品品样机，调调试通过过，可以以正常工工作；因此，本本温湿度度检测系系统的设设计应以以这三方方面的要要求为依依据，从从而进

22、行行各个部部分的详详细设计计。1.4 设计的的实施方方案构想想基于单片片机的环环境温湿湿度检测测系统实实施方案案构想如如下：1、由温温度和湿湿度传感感器对环环境中的的温度和和湿度变变量进行行采样；2、单片片机和传传感器通通信，获获得采样样数据并并暂存；3、单片片机对数数据进行行预处理理（如校校验等），对对有效数数据再进进行以下下四种处处理：（1） 驱动显示示电路，把把数据显显示在数数码管上上；（2） 扫描输入入的控制制信号，设设定报警警限值；（3） 根据设定定的报警警，驱动动报警电电路工作作，予以以报警指指示；（4） 扫描输入入的控制制信号，根根据需要要发送数数据给上上层设备备，在设设备上进进

23、行数据据再处理理或保存存；4、 在系统供供电端有有稳压滤滤波电路路或电能能存储器器件，保保证系统统正常工工作；5、 选用价格格低廉的的器件或或设计电电路，减减少花费费；6、 在以上方方案都实实施的情情况下，对对系统进进行优化化创新设设计，强强化功能能；因此，本本系统的的设计应应按照这这个思路路进行具具体设计计，把每每一步的的构想转转化为现现实的设设计。系统的结结构图如如下：第二章 硬件的的设计根据绪论论中的分分析说明明，可以以明确温温湿度检检测系统统的硬件件电路分分为电源源稳压、传传感器检检测、数数码管显显示驱动动、报警警驱动、输输入控制制、数据据发送等等六大部部分，其其中后五五个部分分都以单

24、单片机为为核心，由由单片机机来进行行控制处处理，因因此单片片机的选选用至关关重要。2.1 单片机机的选用用自从200世纪770年代代，因特特尔公司司推出第第一代单单片机以以来，单单片机的的发展如如雨后春春笋。各各大电气气商、半半导体商商根据不不同的控控制需求求，尤其其在嵌入入式系统统控制方方面，以以因特尔尔公司的的51单单片机的的框架结结构为基基础，研研发了各各种各样样的、功功能强大大的单片片机。而今，我我们已经经进入了了一个单单片机可可广泛选选择的、百百花齐放放的时代代。因此此，选用用一款价价格低廉廉，性能能优良的的单片机机已不再再困难。在MCSS-511单片机机80551的基基础上，AAT

25、MEEL公司司开发的的AT889系列列的单片片机自问问世以来来，以其其较低廉廉的价格格和独特特的程序序存储器器快速速闪存器器为用户户所亲莱莱，尤其其是ATT89SS52这这款单片片机，它它有以下下几个特特点：1、与MMCS-51单单片机产产品兼容容，完全全可采用用51指指令系统统用汇编编或C551编程程；2、8KK字节在在系统可可编程FFLASSH存储储器，并并且有110000次擦写写周期，这这使得。调试程程序和下下载程序序十分方方便；3、全静静态操作作，工作作频率范范围为00Hz33MMHz，频频率范围围宽，便便于系统统功耗控控制；4、三级级加密程程序存储储器，使使程序和和系统更更加难以以仿

26、制，确确保了产产品的知知识产权权；5、322个可编编程I/O口线线，每个个I/OO都可以以独立或或联合使使用，实实现不同同的数据据操作，而而且PII端口的的高三位位第二功功能为IISP编编程，实实现在系系统调试试；6、三个个16位位定时器器/计数数器，其其中定时时器2也也可以作作为串口口波特率率的产生生；7、八个个中断源源，分为为两个优优先级，可可软件设设置；8、一个个全双工工通用异异步接收收发送数数据借口口，以便便与外设设进行串串行数据据通信；9、有低低功耗空空闲和掉掉电模式式，掉点点后可由由中断唤唤醒，可可设置掉掉电标识识符；10、宽宽工作电电压范围围，VCCC为22.75.55V，与与T

27、TLL电平和和CMOOS电平平兼容；总之，AAT899系列单单片机与与MCSS-511系列单单片机相相比，前前者和后后者有兼兼容性，但但前者的的性能价价格比等等指标更更为优越越。因此，选选用ATT89SS52单单片机可可实现温温湿度检检测系统统的功能能，下图图为该单单片机的的DIPP40封封装外观观和引脚脚功能：图2-11 单片片机的引引脚图根据单片片机的推推荐外围围电路，复复位（110K电电阻，110uff电容）、晶晶振（112MHHZ，电电容222pf）电电路设计计如上图图所示：图2-22 单片片机复位位电路图2-33 单片片机晶振振电路2.2 传感器器的选用用2.2.1初期期设计本设计的

28、的初期构构想是用用一个温温度传感感器和一一个湿度度传感器器来检测测环境中中的温度度和湿度度参数，其其中温度度传感器器选用单单总线数数字温度度传感器器DS118B220，湿湿度传感感器选用用数字式式湿度传传感器SSHT111，则则检测部部分功能能框图如如下：图2-44 传感感器初期期设计方方案比较DSS18BB20和和SHTT11,这两个个传感器器的通信信都比较较复杂，具具体过程程为：主主机发起起通信、传传感器确确认通信信、主机机给传感感器写命命令字、传传感器给给主机发发送检测测数据，且且SHTT11还还要求外外部输入入串行时时钟信号号。这种通信信的复杂杂，不仅仅体现在在硬件电电路的设设计上，而

29、而且体现现在程序序的设计计上，并并且串行行通信对对时序要要求比较较严格，这这样对单单片机来来说将是是一个巨巨大的挑挑战，何何况单片片机还要要进行其其他的后后续控制制处理。除此之外外，这两两大传感感器的价价格都不不菲，DDS188B200在8元元左右，而而SHTT11则则在500元左右右，这对对支付能能力也是是一个巨巨大的考考验。因此，这这种方案案不可取取，必须须寻求其其他的传传感器解解决方案案，从而而简化硬硬件电路路和程序序设计，让让单片机机有更多多的内外外部资源源来处理理后续操操作。2.2.2最佳方方案后期采用用单总线线数字温温湿度传传感器DDHT111。这这款传感感器由广广州奥松松电子科科

30、技有限限公司研研发，与与单片机机的通信信十分简简洁方便便，无需需外接时时钟信号号，通信信如下：图2-55 单总总线数字字温湿度度传感器器DHTT11与与单片机机通信除此之外外，它还还有很多多突出的的优点:（1）温温湿度传传感器的的一体化化结构能能同时对对相对湿湿度和温温度进行行测量，并并以数字字信号输输出，从从而减少少用户对对信号的的预处理理负担；（2）独独特的单单总线数数据传输输线协议议使得读读取传感感器更加加便捷，而而且还有有全部校校准数据据字节，编编码方式式为8位位二进制制数；（3）440位二二进制数数据输出出，高位位先出，格格式为：湿度整整数部分分8位，小小数部分分8位；温度整整数部分

31、分8位，小小数部分分8位，最最后8位位为校验验字节，为为前322位数据据的和。（4）宽宽工作电电压，几几乎与AAT899S522的电压压相同，为为355.5VV，而且且功耗较较低，通通信最大大电流为为2.55mA。其简要的的性能参参数如下下表所示示；表2-11 温湿湿度传感感器DHHT111性能参参数从表中可可以看出出，它的的测量范范围较小小，但对对实验或或民用已已经足够够了，如如果要工工业使用用的话，可可选用该该公司的的同类工工业级产产品AMM3233，测量量范围为为-555.0+1225.00度，测测量范围围为0.01100.0%RRH,并并且可以以和DHHT111完全互互换。2.2.3电

32、路设设计 按照照说明书书的要求求，DHHT111与单片片机的连连接距离离小于220米时时，需要要在VCCC和DDATAA引脚之之间接一一个5KK左右的的电阻，因因此电路路设计如如下：图2-66 温湿湿度传感感器DHHT111与单片片机连接接电路 至至此，传传感器的的硬件电电路设计计完成，另另一部分分的工作作就是编编程问题题，在下下一章节节介绍。2.3 数码管管驱动电电路设计计2.3.1数码管管的选用用由于温湿湿度传感感器DHHT111 测温温范围为为050，测湿湿范围为为2090%RH，温温度和湿湿度都是是两位数数据，因因此可以以用两个个两位一一体的数数码管来来显示温温湿度数数据，共共阴极或或

33、共阳极极都可以以，本设设计中选选用两个个型号为为FJSS52002FHH 型共共阳极红红色两位位一体的的数码管管。2.3.2驱动电电路的设设计数码管驱驱动软件件设计有有两种方方案，一一种是静静态驱动动，即四四位数码码管的段段选信号号和位选选信号，分分别接入入控制器器的端口口，需要要84+44=366 个端端口；另另一种是是动态驱驱动，段段选信号号线公用用，而位位选信号号分开控控制，需需要8+4=112 个个端口。考考虑到单单片机可可用的II/O 引脚只只有322 个，为为不扩展展引脚而而外加芯芯片，因因此采用用动态驱驱动方式式较合理理。数码码管驱动动电路一一般也有有两种设设计方案案，一种种是使

34、用用八D 锁存芯芯片744HC3373或或74LLS3773 锁锁存驱动动，另一一种是用用三极管管放大驱驱动。市市场上774HCC3733 芯片片较744LS3373 芯片价价格便宜宜也为22 元左左右一块块，而三三极管只只有0.2 元元左右，四四个三极极管共88 角钱钱，相对对来说比比较经济济实惠，因因此选用用后一种种方案。而而相关器器件电气气参数为为：（1）红红色共阳阳极数码码管（实实际上是是八个并并联的红红色LEED）的的电压范范围1.52.00V，最最大工作作电流为为20mmA8=1160mmA;（2）单单片机每每个引脚脚灌电流流（外部部电流流流入单片片机）大大约为224mAA，拉电电

35、流（单单片机电电流流入入外设）小小于1mmA。根据这两两项参数数，初步步确定三三极管选选用900 系列列PNPP 型，用用集电极极接数码码管位选选引脚，基基极用电电阻限流流后接单单片机引引脚予以以位选控控制。再再考虑数数码管电电流的限限定，符符合要求求的三极极管只有有85550 和和90112，其其简要参参数见下下表：表2.22可选三三极管参参数由表可以以看出，885500的电流流和功率率都很大大，既浪浪费资源源又不利利于降低低系统功功耗，因因此选用用90112较为为合适。因此，这这部分的的电路设设计如下下：图2.77数码管管段选信信号与单单片机连连接电路路图2.88数码管管位选信信号与单单片

36、机连连接电路路用单片机机P0 端口作作为数码码管段选选信号，P2 端口的高四位作为位选信号，四个电阻的粗略大小为：R=(VCC-VEB)/Ib=（5.5V-0.7V）/1mA=4.8K，可选用E24 系列的电阻4.7K 或5.1K。2.4报报警电路路设计本设计需需要指示示一种温温湿度正正常状态态、一种种数据发发送状态态和四种种超限报报警状态态，即温温度超下下限，温温度超上上限，湿湿度超下下限，湿湿度超上上限，可可采用简简单的声声（蜂鸣鸣器）光光（LEED）报报警电路路。LEED 颜颜色和状状态及蜂蜂鸣器状状态分配配如下表表所示：表2.33报警指指示状态态分配注：“”表表示LEED 熄熄灭或蜂蜂

37、鸣器无无声。2.4.1蜂鸣鸣器驱动动电路根据蜂鸣鸣器的参参数：电电压1.31.55V，电电流20080mmA，电电阻68知，可可用选用用集成放放大芯片片LM3386 驱动，但但更经济济的是用用一个三三极管990122 或85550 驱驱动即可可，电路路如图所所示：图2.99蜂鸣器器报警驱驱动电路路2.4.2LEDD驱动电电路根据LEED 的的参数：电压11.52.55V，电电流10020mmA，则则可用一一电阻对对电源进进行下拉拉，限流流分压后后，LEED 阴阴极接入入单片机机予以控控制，电电阻阻值值大约为为：R=(VVCC-VLEED)/I=(5.55V-22V)/10mmA=3350，选用

38、3330或3600的电阻阻即可，具具体电路路如下图图所示：图2.110 报报警LEED驱动动电路2.5控控制输入入电路设设计本设计的的控制输输入部分分为简单单的三个个按键，由由于单片片机默认认状态下下端口引引脚为高高电平，可可以接上上按键与与地相连连，单片片机检测测按键端端口的电电平情况况来决定定是否有有按键按按下和哪哪个按键键被按下下，抖动动问题采采用软件件延时方方式，减减少硬件件电路设设计，电电路如图图所示：图2.111 控控制输入入按键连连接电路路经过上述述对各个个模块的的分布设设计，现现在可给给出系统统主体部部分的原原理总图图。图2.112 系系统主体体部分原原理总图图考虑到 PCBB

39、 设计计单面板板布线的的可行性性，单片片机的外外部资源源（端口口引脚）分分配按下下进行：传感器DDHT111 数数据线P111；蜂鸣器HHXD 驱动三三极管基基极P100；程序调试试ISPP 插座座P115、P166、P177；按键KEEY1、2、3P332、P333、P355;串口RXXD、TXDDP330、P311；数码管段段选信号号、位选选信号P00、P233、P244、P255、P266；LED 绿、黄黄、红P222、P211、P200。2.6 串口通通信电路路设计单片机AAT899S522 有一一个全双双工的UUARTT 接口口，即RRXD(P3.0)和和TXDD (PP3.11)，

40、因因此可以以用来和和上层设设备如PPC 通通信，但但是由于于PC 的串口口使用RRS2332 电电平通信信协议，而而单片机机使用TTTL 电平通通信协议议，这两两种电平平的特点点见下表表：表2.44 RSS2322和TTTL电平平标准比比较比较两表表，可以以看出RRS2332 电电平和TTTL 电平并并不兼容容，为使使单片机机和PCC 通信信，必须须先转换换电平，可可采用新新型集成成芯片MMAX2232 实现数数据发送送转换和和接收转转换的双双重功能能，依据据芯片手手册上的的推荐电电路，经经合理简简化后设设计的串串口发送送数据部部分电路路为：图2.113 通通信串口口电路其中J11 与单单片机

41、串串口相连连，J22 经针针脚到插插孔的RRS2332 数数据线与与电脑相相连，即即可实现现电脑和和单片机机的全双双工通信信。2.7 稳定电电源电路路设计按照设计计要求，系系统供电电要求多多样化，除除了交流流2200V 的的市电是是必用的的外，还还应该具具备其他他供电要要求，如如太阳能能电池，各各种安全全直流电电压源等等，而且且还应该该有一定定的蓄电电能力。考虑到市市电电压压太高且且为正弦弦变化，而而太阳能能电池输输出电压压不稳定定等问题题，必须须要对市市电进行行降压，对对变动的的电压进进行稳压压，而单单片机系系统的电电压要求求在5VV 左右右，因此此，可考考虑用集集成稳压压模块LLM7880

42、5 进行终终端稳压压。LM78805 是三端端正5VV 电源源稳压器器件，输输入电压压为直流流524VV，输出出电压为为4.885.22V，最最大允许许电流为为1.55A，有有电流限限制、热热过载保保护和短短路保护护功能，确确保输出出电压正正常稳定定。具体电路路设计如如下：图2.114 稳稳压电源源电路该电路有有四个电电源插座座，其中中J1 为市电电AC2220VV 供电电输入，J2 为太阳能电池或其他输出直流为524V 的电压源的输入，J3 为充电输出接口，可为充电电池（1.2V4 只）恒流充电，J4 为系统供电+5V 电压输出端口，由此接到系统的电源端。当用市电电供电时时，先经经过2220

43、V/12VV 的变变压器TT1 把把电压降降低至有有效值为为12VV的交流流电，再再用电桥桥BR11 进行行全波整整流为有有效值112V（峰峰值大约约为177.0VV）的脉脉动电压压，然后后前置电电容ECC1 和和C1 滤波，经经LM778055 稳压压并后置置电容CC2 滤滤波，输输出大约约为稳定定的+55V 直直流电，一一部分为为系统供供电，另另一部分分为电池池充电，通通过调节节电位器器CR11 可调调整充电电电流，给给不同的的电池充充电。 LEDD1 为为电源指指示灯。当用太阳阳能电池池等输出出为直流流电的电电源设备备时，直直接接入入J2 端口，亦亦可为系系统供电电。使用这种种设计，可可

44、以确保保系统有有较宽的的工作电电压，并并且可以以存储少少量电能能，从而而达到在在不同场场合供电电的目的的。2.8 系统三三大部分分的PCCB设计计在Prootell99 中新建建设计文文档，根根据以上上分析，画画出系统统主体部部分、串串口通信信部分和和电源部部分的原原理图，并并选择合合适的封封装外形形，设计计相应的的PCBB 图。三三部分的的PCBB 图及及设计时时应注意意的问题题简要介介绍如下下：2.8.1系统统主体部部分PCCB设计计图2.115 系系统主体体PCBB图设计要求求：（1）传传感器的的安装位位置传感器必必须安置置在PCCB 的的边缘位位置，不不仅应确确保没有有发热吸吸湿的器器

45、件在其其附近，而而且传感感器的感感温感湿湿栅窗应应朝向外外部，否否则可能能会影响响传感器器对外部部环境中中温湿度度的测量量，如图图2.115 左左下角的的插座JJ2 即即为传感感器的安安装位置置。（2）数数码管的的布线不仅数码码管的引引脚较多多，与单单片机的的连线也也较多，而而且制作作实验硬硬件使用用的是单单面板，只只能在底底面布线线，因此此，在布布线的时时候应该该综合考考虑三方方（单片片机、数数码管和和单面实实验板）的的特点，选选择合理理的布线线方案。为为保证多多在底面面布线，本本设计对对数码管管采用变变码布线线，即数数码管aaDp 段并没没有和单单片机PP00P07 一一对对应，而而且位选

46、选信号线线和部分分段选信信号线在在顶面布布线，详详细情况况如图22.155 所示示，其中中DG11 和DG22 为数数码管。（3）电电源开关关、插头头插座和和按键的的位置电源开关关、插头头插座和和按键是是经常使使用的器器件，为为方便操操作，需需要安装装在边缘缘位置，和和其他元元件的距距离不应应过小。如如图2.15 中的SWW1、J1、J3、KEYY-R、KEYY1KEYY3 以以及ISSP1 等。（4）单单片机的的位置单片机是是系统的的核心，为为了便于于安装和和更换，单单片机的的周围不不应放置置过多元元件，留留有余地地。（5）布布线要求求布线不应应过密，特特别是DDIP 封装的的元件，引引脚之

47、间间禁止布布线，否否则可能能导致连连线短路路或信号号相互干干扰。2.8.2串口通通讯PCCB设计计图2.116 串串口通信信部分PPCB图图设计要求求：（1）芯芯片安装装位置芯片U11 的凹凹槽朝向向J2，便便于和JJ2 连连线。（2）电电容封装装选择由于电容容C4 引脚间间有布线线，封装装应选用用中间可可布一线线的外形形，或把把引脚间间距较小小的间距距拉大，确确保可布布一线。（3）JJ2 的的焊盘尺尺寸J2 的的两端的的固定焊焊盘应适适当加大大，以增增强焊接接力。因因为串口口插头较较大，而而且会有有频繁的的插拔，若若固定焊焊盘过小小，可能能出现松松动。2.8.3稳压电电源部分分PCBB设计图2.1