毕业设计基于单片机的环境温湿度检测系统27826.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 环境温湿湿度检测系系统是日常常生活、工工业生产和和农业管理理中广泛使使用的一种种设备。该该设备具备备以下主要要功能：实实时检测出出环境中的的温度和湿湿度参数值值，并显示示出来，根根据设定的的报警限予予以报警指指示，可以以和上层控控制器通信信。随着单片机机的大规模模应用，单单片机在检检测系统中中也越来越越多的被使使用。本设设计以ATT89S552这款低低功耗、高高性能、在在系统编程程的8位单单片机为系系统控制处处理核心，由由单总线数数字温湿度度传感器DDHT111、数码管管显示屏、LLED与蜂蜂鸣器、通通信串口和和按键控制制输入等五五个部分组组成，从而

2、而实现环境境问世的监监测系统的的主要功能能。后期的的探索设计计换用红红外遥控控控制和LCCM为显示示屏、外加加时钟和存存储芯片、增增加照度检检测电路，极极大地提升升了系统的的性能，使使系统不仅仅可以检测测并显示环环境温度、湿湿度和照度度变量，而而且可以按按照时间顺顺序存储适适量的数据据。此外，系统统有降压整整流和稳压压滤波电路路，可用交交流市电（2220V）、各各种安全直直流电（5524VV）、太阳阳能电池等等为系统供供电，并且且可以存储储少量电能能（9000mAh）,因此，系系统有较宽宽的工作电电压，可满满足多种应应用场合。本设计由PProteel画出了了电路原理理图和PCCB图，并并由此完

3、成成了硬件的的制作，使使用C511语言对单单片机进行行编程控制制，并模块块化仿真，最最后通过综综合调试，符符合预期的的设计要求求。关键词：AAT89SS52单片片机 DDHT111传感器 PCBB设计 温湿度检检测AbstrractEnvirronmeent ttempeeratuure aand hhumiddity deteectioon syystemm is a kiind oofequuipmeentwhhich is wwidelly ussed iin daaily lifee, inndusttriall prooducttion and agriicultturallmena

4、agemeent.TThe eequippmentt hass folllowiing mmain funcctionn:dettectiing tthe ttempeeratuure aand hhumidditypparammeterrs inn thee envvironnmentt reaal-tiime aand ddispllay tthem,giviing aalarmm inddicattionaaccorrdingg to the set limiits, and beinng abble tto coontacct wiith uupperr conntrolller.Wi

5、th the SCM usedd larrge-sscaleely,tthe SSCM iis moore aand mmore usedd in deteectioonsysstem.Thiss dessign,usess thee 8-bbit SSCM nnamedd AT889S522,whiich hhas aa lott of advaantaggessuuch aas loow-poower disssipattion,highh-perrformmancee andd ISPP,andd madde upp of fiveepartts:siinglee-wirre diigi

6、taal teemperraturre annd huumidiity ssensoor,diigitrron ddispllay,LLED aandbuuzzerr, seeriall communiccatioons aand kkeys inpuut,thhus pperfoorm tthe ffuncttion of eenvirronmeentteemperraturre annd huumidiity ddetecctionn sysstem.The expllorattion desiign iin laatersstagee,inccludiing iinfraared rem

7、oote ccontrrol aand LLCM ddispllay,cclockk andd memmory chipps,anndillluminnatioon deetecttion circcuit,immeenselly prromottes tthe ppropeerty of tthe ssysteem,maakes itnoot onnly ddeteccte aand ddispllay tthe ttemerraturre,huumidiity aand iillumminattion,but alsoo stooresoome ddata in oorderr of ti

8、mee.In addditiion,wwith stepp-dowwn reectiffier and stabbilivvolt filtter ccircuuit,tthe ssysteem caanusee utiilityy powwer AAC2200V,diifferrent safeety DDC5224V,ssolarr battteryy to suppply ppowerr,anddstorre soome eelecttric enerrgy aaboutt 9000mAh,so tthat it hhas aa widde poower suppply vvoltaag

9、eannd meeets diffferennt apppliccatioon pllacess.The ddesiggn giives the circcuit desiign sschemmaticcs annd PCCB diiagraam wiith PProteel, aandcoompleetes the harddwaree parrt off thee prooducttion, andd usees C551 laanguaage ssysteem tooaccoompliish tthe ccontrrol pprogrram oof SCCM,annd siimulaat

10、es everry paart ssucceessfuully.Throough the syntthetiical debuugginng,thhe deesignn achhievees thhe reequirred ddesiggns.Key wwordss:AT889S522 SCMM,DHTT11 ssensoor,seeriall commmuniicatiion,ttempeeratuureand hhumiddity deteectioon,PCCB deesignnIII目录第一章前言言11.1 设设计的目的的意义调查查11.2 设设计的市场场现状分析析21.3 设设计的内

11、容容要求说明明31.4 设设计的实施施方案构想想4第二章硬件件的设计552.1 单单片机的选选用52.2 传传感器的选选用72.2.11 初期设设计72.2.22 最佳方方案82.2.33电路设计计92.3 数数码管驱动动电路设计计102.3.11 数码管管的选用1102.3.22 驱动电电路的设计计102.4报警警电路设计计122.4.11 蜂鸣器器驱动电路路132.4.22 LEDD驱动电路路132.5控制制输入电路路设计1442.6 串串口通信电电路设计1162.7 稳稳定电源电电路设计1172.8 系系统三大部部分的PCCB设计182.8.11 系统主主体部分PPCB设计计192.8.

12、22 串口通通讯PCBB设计202.8.33稳压电源源部分PCCB设计21第三章程序序的设计2233.1 程程序功能描描述、单片片机内部资资源分配和和程序流程程图233.1.11 程序功功能描述2233.1.22 单片机机内部资源源分配两个定时时器的分工工233.1.33 程序的的流程图2243.2 编编程语言和和工具的选选择以及程程序文件的的分配2553.2.11 编程语语言的选择择253.2.22 编程工工具的选择择263.2.33 程序文文件的分配配263.3 传传感器通信信程序设计计273.3.11 握手确确认273.3.22 数据传传送283.3.33 相关问问题解决方方案313.4

13、 数数码管扫描描程序设计计323.5 报报警及设置置程序设计计333.5.11 报警驱驱动333.5.22 报警值值调整3443.6 按按键扫描程程序设计3343.7 串串口发送数数据程序设设计363.7.11 波特率率设置3663.7.22 数据发发送格式3373.7.33 发送方方式373.8 KKeil 综合编译译和结果分分析、程序序下载3883.8.11 综合编编译情况和和结果分析析383.8.22 生成HEXX 文件下下载至单片片机中400第四章系统统后期探索索优化设计计简介4114.1 换换用红外控控制和LCCM 显示示的探索4414.1.11 红外控控制414.1.22 LCMM

14、 显示444.2 增增加实时时时钟和存储储芯片来记记录数据的的探索4884.3 增增加照度检检测电路的的探索500结束语544参考文献556附录57附1 单片片机驱动程程序57附2 硬件件制作元器器件安装图图、布线图图78iii第一章 前前 言本章主要叙叙述了温湿湿度检测系系统设计的的一些基本本情况，包包括目的意意义、市场场现状、设设计要求和和实施方案案等几个部部分。 1.1 设设计的目的的意义调查查现代社会，随随着国家的的经济不断断发展，人人们的生活活水平逐渐渐提高，在在衣食住行行基本满足足之后，追追求一种健健康长寿的的生活方式式已经成为为时代的潮潮流。家庭庭居室，工工作场所是是人们每天天较

15、长时间间生活的两两个环境，而而环境中的的温度和湿湿度变化则则和人们的的生理、心心理等身体体健康状况况息息相关关。相关研研究结果摘摘录如下；据生理学家家研究，室室内温度过过高时，会会影响人的的体温调节节功能，由由于散热不不良而引起起体温升高高、血管舒舒张、脉搏搏加快、心心率加速。冬冬季，如果果室内温度度经常保持持在25度度以上，人人就会神疲疲力乏、头头晕脑胀、思思维迟钝、记记忆力差。同同时，由于于室内外温温差悬殊，人人体难以适适应，容易易患伤风感感冒。如果果室内温度度过低，则则使人体代代谢功能下下降，脉搏搏、呼吸减减慢，皮下下血管收缩缩，皮肤过过度紧张，呼呼吸道粘膜膜的抵抗力力减弱，容容易诱发呼

16、呼吸道疾病病。因此，科科学家们把把人对冷耐受”的下限温温度和”冷耐热”的上限温温度，分别别定为111度和322度。然而，人的的体感并不不单纯受气气温或气湿湿两种因素素的影响，而而是两者综综合作用的的结果。通通过实验测测定，最适适宜的人的的室内温湿湿度是：冬冬天温度为为18至225度，湿湿度为300%至800%。夏天天温度为223至288度，湿度度为30%至60%。在此范范围内感到到舒适的人人占95%以上。在在装有空调调的室内，室室温为199至24度度，湿度为为40%至至50%时时，人会感感到最舒适适。如果考考虑到温湿湿度对人思思维活动的的影响，最最适宜的室室内温度应应是工作效效率最高的的值。温

17、度度应是188度，湿度度应是400%至600%，此时时，人的精精神状态最最好，思维维最敏捷。因此，随时时关注环境境的温湿度度变化而由由此采取措措施对人们们的健康生生活和高效效工作有着着重要的意意义。除此之外，工工业生产、农农业管理和和医疗护理理等环境中中的温湿度度也是两项项重要的检检测控制参参数，对安安全生产、粮粮食丰收和和病人康复复等意义重重大。部分分要求数据据如下：由此看来，研研究设计环环境温湿度度检测系统统十分有必必要。1.2设计计的市场现现状分析纵观市场，温温湿度检测测技术已经经比较成熟熟，已有的的各种温湿湿度检测产产品，五花花八门，犹犹如八仙过过海，各显显神通，如如A20000家用温

18、温湿度报警警表、YDD-8088A工业用用温湿度显显示器等产产品。从功能上分分析这些产产品可以看看出，一个个比较完整整的环境温温湿度检测测系统应该该具备以下下主要的四四个功能： （1）实实时检测出出环境中的的温度和湿湿度参数； （2）检检测的参数数值显示在在显示设备备上（如数数码管，液液晶显示器器等）； （3）根根据环境要要求，设定定温度湿度度报警的上上下限值，并并实时报警警； （4）与与上层监控控设备通信信（如PCC），实现现数据传输输（双向或或单向）；因此，本设设计也应该该具备这些些功能，并并且对每一一个部分进进行优化设设计，也可可以扩展系系统功能。除了功能上上的分析之之外，再看看这些产品

19、品的造价和和供电情况况，有以下下两个问题题：（1）价格格太高，不不符合普通通消费者的的消费水平平，如A22000家家用温湿度度报警表，淘淘宝网上售售价3000左右；（2）供电电都比较单单一，规定定在直流66V,9VV,12VV或交流2220V等等，除了购购买产品主主体之外，还还需要一个个特定的电电源适配器器；综上所述，本本设计设计计出的环境境温湿度检检测系统，除除了具备市市场上已有有产品的功功能之外，还还应尽量降降低制作价价格，确保保有较宽的的工作电压压。1.3 设设计的内容容要求说明明根据上述市市场调查情情况和毕业业设计任务务书的要求求，本设计计的研究内内容包括以以下几个方方面：1、基本要要

20、求（1）主要要检测环境境变化中的的温度和适适度参数；（2）温湿湿度参数显显示在LEED数码管管屏幕上；（3）可以以设置温湿湿度报警点点，并能按按照设置实实时报警；2、控制要要求（1）根据据需求，温温湿度数据据可以发送送给上层监监控设备，如如普通电脑脑等；（2）可以以按照时间间顺序，以以一定格式式将温湿度度数据导出出保存，以以便进行再再分析处理理；3、制作要要求（1）造价价低廉，工工作可靠；（2）工作作电压较宽宽，满足不不同的供电电测试条件件；（3）做出出产品样机机，调试通通过，可以以正常工作作；因此，本温温湿度检测测系统的设设计应以这这三方面的的要求为依依据，从而而进行各个个部分的详详细设计。

21、1.4 设设计的实施施方案构想想基于单片机机的环境温温湿度检测测系统实施施方案构想想如下：1、由温度度和湿度传传感器对环环境中的温温度和湿度度变量进行行采样；2、单片机机和传感器器通信，获获得采样数数据并暂存存；3、单片机机对数据进进行预处理理（如校验验等），对对有效数据据再进行以以下四种处处理：（1） 驱动显示电电路，把数数据显示在在数码管上上；（2） 扫描输入的的控制信号号，设定报报警限值；（3） 根据设定的的报警，驱驱动报警电电路工作，予予以报警指指示；（4） 扫描输入的的控制信号号，根据需需要发送数数据给上层层设备，在在设备上进进行数据再再处理或保保存；4、 在系统供电电端有稳压压滤波

22、电路路或电能存存储器件，保保证系统正正常工作；5、 选用价格低低廉的器件件或设计电电路，减少少花费；6、 在以上方案案都实施的的情况下，对对系统进行行优化创新新设计，强强化功能；因此，本系系统的设计计应按照这这个思路进进行具体设设计，把每每一步的构构想转化为为现实的设设计。系统的结构构图如下：第二章 硬硬件的设计计根据绪论中中的分析说说明，可以以明确温湿湿度检测系系统的硬件件电路分为为电源稳压压、传感器器检测、数数码管显示示驱动、报报警驱动、输输入控制、数数据发送等等六大部分分，其中后后五个部分分都以单片片机为核心心，由单片片机来进行行控制处理理，因此单单片机的选选用至关重重要。2.1 单单片

23、机的选选用自从20世世纪70年年代，因特特尔公司推推出第一代代单片机以以来，单片片机的发展展如雨后春春笋。各大大电气商、半半导体商根根据不同的的控制需求求，尤其在在嵌入式系系统控制方方面，以因因特尔公司司的51单单片机的框框架结构为为基础，研研发了各种种各样的、功功能强大的的单片机。而今，我们们已经进入入了一个单单片机可广广泛选择的的、百花齐齐放的时代代。因此，选选用一款价价格低廉，性性能优良的的单片机已已不再困难难。在MCS-51单片片机80551的基础础上，ATTMEL公公司开发的的AT899系列的单单片机自问问世以来，以以其较低廉廉的价格和和独特的程程序存储器器快速闪闪存器为用用户所亲莱

24、莱，尤其是是AT899S52这这款单片机机，它有以以下几个特特点：1、与MCCS-511单片机产产品兼容，完完全可采用用51指令令系统用汇汇编或C551编程；2、8K字字节在系统统可编程FFLASHH存储器，并并且有10000次擦擦写周期，这这使得。调试程序序和下载程程序十分方方便；3、全静态态操作，工工作频率范范围为0HHz333MHz，频频率范围宽宽，便于系系统功耗控控制；4、三级加加密程序存存储器，使使程序和系系统更加难难以仿制，确确保了产品品的知识产产权；5、32个个可编程II/O口线线，每个II/O都可可以独立或或联合使用用，实现不不同的数据据操作，而而且PI端端口的高三三位第二功功

25、能为ISSP编程，实实现在系统统调试；6、三个116位定时时器/计数数器，其中中定时器22也可以作作为串口波波特率的产产生；7、八个中中断源，分分为两个优优先级，可可软件设置置；8、一个全全双工通用用异步接收收发送数据据借口，以以便与外设设进行串行行数据通信信；9、有低功功耗空闲和和掉电模式式，掉点后后可由中断断唤醒，可可设置掉电电标识符；10、宽工工作电压范范围，VCCC为2.75.5V，与与TTL电电平和CMMOS电平平兼容；总之，ATT89系列列单片机与与MCS-51系列列单片机相相比，前者者和后者有有兼容性，但但前者的性性能价格比比等指标更更为优越。因此，选用用AT899S52单单片机

26、可实实现温湿度度检测系统统的功能，下下图为该单单片机的DDIP400封装外观观和引脚功功能：图2-1 单片机的的引脚图根据单片机机的推荐外外围电路，复复位（100K电阻，110uf电电容）、晶晶振（122MHZ，电电容22ppf）电路路设计如上上图所示：图2-2 单片机复复位电路图2-3 单片机晶晶振电路2.2 传传感器的选选用2.2.11初期设计计本设计的初初期构想是是用一个温温度传感器器和一个湿湿度传感器器来检测环环境中的温温度和湿度度参数，其其中温度传传感器选用用单总线数数字温度传传感器DSS18B220，湿度度传感器选选用数字式式湿度传感感器SHTT11，则则检测部分分功能框图图如下：

27、图2-4 传感器初初期设计方方案比较DS118B200和SHTT11,这这两个传感感器的通信信都比较复复杂，具体体过程为：主机发起起通信、传传感器确认认通信、主主机给传感感器写命令令字、传感感器给主机机发送检测测数据，且且SHT111还要求求外部输入入串行时钟钟信号。这种通信的的复杂，不不仅体现在在硬件电路路的设计上上，而且体体现在程序序的设计上上，并且串串行通信对对时序要求求比较严格格，这样对对单片机来来说将是一一个巨大的的挑战，何何况单片机机还要进行行其他的后后续控制处处理。除此之外，这这两大传感感器的价格格都不菲，DDS18BB20在88元左右，而而SHT111则在550元左右右，这对支

28、支付能力也也是一个巨巨大的考验验。因此，这种种方案不可可取，必须须寻求其他他的传感器器解决方案案，从而简简化硬件电电路和程序序设计，让让单片机有有更多的内内外部资源源来处理后后续操作。2.2.22最佳方案案后期采用单单总线数字字温湿度传传感器DHHT11。这这款传感器器由广州奥奥松电子科科技有限公公司研发，与与单片机的的通信十分分简洁方便便，无需外外接时钟信信号，通信信如下：图2-5 单总线数数字温湿度度传感器DDHT111与单片机机通信除此之外，它它还有很多多突出的优优点:（1）温湿湿度传感器器的一体化化结构能同同时对相对对湿度和温温度进行测测量，并以以数字信号号输出，从从而减少用用户对信号

29、号的预处理理负担；（2）独特特的单总线线数据传输输线协议使使得读取传传感器更加加便捷，而而且还有全全部校准数数据字节，编编码方式为为8位二进进制数；（3）400位二进制制数据输出出，高位先先出，格式式为：湿度度整数部分分8位，小小数部分88位；温度度整数部分分8位，小小数部分88位，最后后8位为校校验字节，为为前32位位数据的和和。（4）宽工工作电压，几几乎与ATT89S552的电压压相同，为为35.5V，而而且功耗较较低，通信信最大电流流为2.55mA。其简要的性性能参数如如下表所示示；表2-1 温湿度传传感器DHHT11性性能参数从表中可以以看出，它它的测量范范围较小，但但对实验或或民用已

30、经经足够了，如如果要工业业使用的话话，可选用用该公司的的同类工业业级产品AAM3233，测量范范围为-555.0+1255.0度，测测量范围为为0.0100.0%RHH,并且可可以和DHHT11完完全互换。2.2.33电路设计计 按照说说明书的要要求，DHHT11与与单片机的的连接距离离小于200米时，需需要在VCCC和DAATA引脚脚之间接一一个5K左左右的电阻阻，因此电电路设计如如下：图2-6 温湿度传传感器DHHT11与与单片机连连接电路 至此此，传感器器的硬件电电路设计完完成，另一一部分的工工作就是编编程问题，在在下一章节节介绍。2.3 数数码管驱动动电路设计计2.3.11数码管的的选

31、用由于温湿度度传感器DDHT111 测温范范围为050，测湿范范围为20090%RRH，温度度和湿度都都是两位数数据，因此此可以用两两个两位一一体的数码码管来显示示温湿度数数据，共阴阴极或共阳阳极都可以以，本设计计中选用两两个型号为为FJS55202FFH 型共共阳极红色色两位一体体的数码管管。2.3.22驱动电路路的设计数码管驱动动软件设计计有两种方方案，一种种是静态驱驱动，即四四位数码管管的段选信信号和位选选信号，分分别接入控控制器的端端口，需要要84+4=36 个个端口；另另一种是动动态驱动，段段选信号线线公用，而而位选信号号分开控制制，需要88+4=112 个端端口。考虑虑到单片机机可

32、用的II/O 引引脚只有332 个，为为不扩展引引脚而外加加芯片，因因此采用动动态驱动方方式较合理理。数码管管驱动电路路一般也有有两种设计计方案，一一种是使用用八D 锁存芯芯片74HHC3733或74LSS373 锁存驱动动，另一种种是用三极极管放大驱驱动。市场场上74HHC3733 芯片较较74LSS373 芯片价格格便宜也为为2 元左右右一块，而而三极管只只有0.22 元左右右，四个三三极管共88 角钱，相相对来说比比较经济实实惠，因此此选用后一一种方案。而而相关器件件电气参数数为：（1）红色色共阳极数数码管（实实际上是八八个并联的的红色LEED）的电电压范围11.52.0VV，最大工工作

33、电流为为20mAA8=1660mA;（2）单片片机每个引引脚灌电流流（外部电电流流入单单片机）大大约为244mA，拉拉电流（单单片机电流流流入外设设）小于11mA。根据这两项项参数，初初步确定三三极管选用用90 系列列PNP 型，用集集电极接数数码管位选选引脚，基基极用电阻阻限流后接接单片机引引脚予以位位选控制。再再考虑数码码管电流的的限定，符符合要求的的三极管只只有85550 和90122，其简要要参数见下下表：表2.2可可选三极管管参数由表可以看看出，85550的电电流和功率率都很大，既既浪费资源源又不利于于降低系统统功耗，因因此选用99012较较为合适。因此，这部部分的电路路设计如下下：

34、图2.7数数码管段选选信号与单单片机连接接电路图2.8数数码管位选选信号与单单片机连接接电路用单片机PP0 端口口作为数码码管段选信信号，P22 端口的的高四位作作为位选信信号，四个个电阻的粗粗略大小为为：R=(VCC-VEB)/Ib=（5.5VV-0.77V）/1mAA=4.88K，可选选用E244 系列的的电阻4.7K 或或5.1KK。2.4报警警电路设计计本设计需要要指示一种种温湿度正正常状态、一一种数据发发送状态和和四种超限限报警状态态，即温度度超下限，温温度超上限限，湿度超超下限，湿湿度超上限限，可采用用简单的声声（蜂鸣器器）光（LLED）报报警电路。LED 颜色和状态及蜂鸣器状态分

35、配如下表所示：表2.3报报警指示状状态分配注：“”表示LEDD 熄灭或或蜂鸣器无无声。2.4.11蜂鸣器驱驱动电路根据蜂鸣器器的参数：电压1.31.5VV，电流20080mAA，电阻68知，可用用选用集成成放大芯片片LM3886 驱动动，但更经经济的是用用一个三极极管90112 或85500 驱动即即可，电路路如图所示示：图2.9蜂蜂鸣器报警警驱动电路路2.4.22LED驱动动电路根据LEDD 的参数数：电压11.52.5VV，电流10020mAA，则可用用一电阻对对电源进行行下拉，限限流分压后后，LEDD 阴极接接入单片机机予以控制制，电阻阻阻值大约为为：R=(VCCC-VLLED)/I=(

36、55.5V-2V)/10mAA=3500，选用3300或360的电阻即即可，具体体电路如下下图所示：图2.100 报警LLED驱动动电路2.5控制制输入电路路设计本设计的控控制输入部部分为简单单的三个按按键，由于于单片机默默认状态下下端口引脚脚为高电平平，可以接接上按键与与地相连，单单片机检测测按键端口口的电平情情况来决定定是否有按按键按下和和哪个按键键被按下，抖抖动问题采采用软件延延时方式，减减少硬件电电路设计，电电路如图所所示：图2.111 控制输输入按键连连接电路经过上述对对各个模块块的分布设设计，现在在可给出系系统主体部部分的原理理总图。图2.122 系统主主体部分原原理总图考虑到 P

37、PCB 设设计单面板板布线的可可行性，单单片机的外外部资源（端端口引脚）分分配按下进进行：传感器DHHT11 数据线P11；蜂鸣器HXXD 驱动动三极管基基极P100；程序调试IISP 插插座P155、P16、P17；按键KEYY1、2、3P322、P33、P35;串口RXDD、TXDP30、P31；数码管段选选信号、位位选信号P0、P23、P24、P25、P26；LED 绿绿、黄、红红P222、P21、P20。2.6 串串口通信电电路设计单片机ATT89S552 有一一个全双工工的UARRT 接口口，即RXXD(P33.0)和和TXD (P3.1)，因因此可以用用来和上层层设备如PPC 通信

38、信，但是由由于PC 的串口使使用RS2232 电电平通信协协议，而单单片机使用用TTL 电平通信信协议，这这两种电平平的特点见见下表：表2.4 RS2332和TTTL电平标标准比较比较两表，可可以看出RRS2322 电平和和TTL 电平并不不兼容，为为使单片机机和PC 通信，必必须先转换换电平，可可采用新型型集成芯片片MAX2232 实实现数据发发送转换和和接收转换换的双重功功能，依据据芯片手册册上的推荐荐电路，经经合理简化化后设计的的串口发送送数据部分分电路为：图2.133 通信串串口电路其中J1 与单片机机串口相连连，J2 经针脚到到插孔的RRS2322 数据线线与电脑相相连，即可可实现电

39、脑脑和单片机机的全双工工通信。2.7 稳稳定电源电电路设计按照设计要要求，系统统供电要求求多样化，除除了交流2220V 的市电是是必用的外外，还应该该具备其他他供电要求求，如太阳阳能电池，各各种安全直直流电压源源等，而且且还应该有有一定的蓄蓄电能力。考虑到市电电电压太高高且为正弦弦变化，而而太阳能电电池输出电电压不稳定定等问题，必必须要对市市电进行降降压，对变变动的电压压进行稳压压，而单片片机系统的的电压要求求在5V 左右，因因此，可考考虑用集成成稳压模块块LM78805 进进行终端稳稳压。LM78005 是三三端正5VV 电源稳稳压器件，输输入电压为为直流524V，输输出电压为为4.85.2

40、VV，最大允允许电流为为1.5AA，有电流流限制、热热过载保护护和短路保保护功能，确确保输出电电压正常稳稳定。具体电路设设计如下：图2.144 稳压电电源电路该电路有四四个电源插插座，其中中J1 为市市电AC2220V 供电输入入，J2 为太阳能能电池或其其他输出直直流为524V 的电压源源的输入，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。当用市电供供电时，先先经过2220V/112V 的的变压器TT1 把电电压降低至至有效值为为12V的交交流电，再再用电桥BBR1 进进行全波整整流为有效效值12VV（峰值大大约为

41、177.0V）的的脉动电压压，然后前前置电容EEC1 和和C1 滤波波，经LMM78055 稳压并并后置电容容C2 滤波波，输出大大约为稳定定的+5VV 直流电电，一部分分为系统供供电，另一一部分为电电池充电，通通过调节电电位器CRR1 可调调整充电电电流，给不不同的电池池充电。 LED11 为电源源指示灯。当用太阳能能电池等输输出为直流流电的电源源设备时，直直接接入JJ2 端口口，亦可为为系统供电电。使用这种设设计，可以以确保系统统有较宽的的工作电压压，并且可可以存储少少量电能，从从而达到在在不同场合合供电的目目的。2.8 系系统三大部部分的PCCB设计在Prottel999 中新建建设计文

42、档档，根据以以上分析，画画出系统主主体部分、串串口通信部部分和电源源部分的原原理图，并并选择合适适的封装外外形，设计计相应的PPCB 图图。三部分分的PCBB 图及设设计时应注注意的问题题简要介绍绍如下：2.8.11系统主体体部分PCCB设计图2.155 系统主主体PCBB图设计要求：（1）传感感器的安装装位置传感器必须须安置在PPCB 的的边缘位置置，不仅应应确保没有有发热吸湿湿的器件在在其附近，而而且传感器器的感温感感湿栅窗应应朝向外部部，否则可可能会影响响传感器对对外部环境境中温湿度度的测量，如如图2.115 左下下角的插座座J2 即为为传感器的的安装位置置。（2）数码码管的布线线不仅数

43、码管管的引脚较较多，与单单片机的连连线也较多多，而且制制作实验硬硬件使用的的是单面板板，只能在在底面布线线，因此，在在布线的时时候应该综综合考虑三三方（单片片机、数码码管和单面面实验板）的的特点，选选择合理的的布线方案案。为保证证多在底面面布线，本本设计对数数码管采用用变码布线线，即数码码管aDp 段并并没有和单单片机P000P07 一一一对应，而而且位选信信号线和部部分段选信信号线在顶顶面布线，详详细情况如如图2.115 所示示，其中DDG1 和和DG2 为数码管管。（3）电源源开关、插插头插座和和按键的位位置电源开关、插插头插座和和按键是经经常使用的的器件，为为方便操作作，需要安安装在边缘

44、缘位置，和和其他元件件的距离不不应过小。如如图2.115 中的的SW1、J1、J3、KEY-R、KEY11KEY33 以及ISPP1 等。（4）单片片机的位置置单片机是系系统的核心心，为了便便于安装和和更换，单单片机的周周围不应放放置过多元元件，留有有余地。（5）布线线要求布线不应过过密，特别别是DIPP 封装的的元件，引引脚之间禁禁止布线，否否则可能导导致连线短短路或信号号相互干扰扰。2.8.22串口通讯讯PCB设设计图2.166 串口通通信部分PPCB图设计要求：（1）芯片片安装位置置芯片U1 的凹槽朝朝向J2，便于于和J2 连线。（2）电容容封装选择择由于电容CC4 引脚脚间有布线线，封

45、装应应选用中间间可布一线线的外形，或或把引脚间间距较小的的间距拉大大，确保可可布一线。（3）J22 的焊盘盘尺寸J2 的两两端的固定定焊盘应适适当加大，以以增强焊接接力。因为为串口插头头较大，而而且会有频频繁的插拔拔，若固定定焊盘过小小，可能出出现松动。2.8.33稳压电源源部分PCCB设计图2.177 电源部部分PCBB图设计要求：（1）高压压部分J1 为AAC2200V 的插插头，T11 为AC2220V/112V 的的变压器，这这两个器件件在设计时时应考虑安安全问题。J1 的引脚间距应加大，T1 的输入输出线应适当加粗，确保高压隔离和大电流散热良好。（2）稳压压器件的位位置当LM7880

46、5 工工作电压高高于5V 时，会有有较大热量量产生，因因此在设计计时应放在在PCB 边缘通风风散热良好好的地方，并并且散热片片朝向外部部。根据上述三三部分的PPCB 图图，用万用用板和相应应元器件焊焊接制作实实验硬件，依依据设计用用细裸导线线布线，完完成三部分分硬件的制制作。第三章 程程序的设计计本章依据已已经设计好好的的硬件件，选用合合适的语言言给每一个个模块设计计驱动程序序，最后综综合编译，生生成下载文文件。程序序文档由传传感器通信信、数码管管动态扫描描、LEDD和蜂鸣器器报警、按按键输入检检测和串口口发送数据据五个部分分组成。3.1 程程序功能描描述、单片片机内部资资源分配和和程序流程程

47、图3.1.11程序功能能描述程序设计的的目的是控控制单片机机引脚的电电平变化，从从而控制相相应外围电电路按照要要求工作，这这些控制包包括单总线线温湿度传传感器的数数据获取、数数码管的动动态扫描显显示、LEED 和蜂蜂鸣器的联联合驱动报报警、按键键信号检测测和串口数数据发送，并并且这些控控制必须保保持协调统统一、可靠靠稳定地实实现系统的的要求功能能。3.1.22单片机内内部资源分分配两个定定时器的分分工数码管的显显示在本系系统中为关关键部分，它它的显示有有连续性（扫扫描两位之之间时间差差不能过大大，否则会会断续显示示）和暂留留性（每一一位显示的的停留时间间不能过短短，否则亮亮度不高），因因此采用默默认中断优优先级较高高的定时器器0 进行中中断动态扫扫描，扫