毕业设计基于单片机的环境温湿度检测系统hwd.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 环境温湿度检测系统是日常生活、工业生产和农业管理中广泛使用的一种设备。该设备具备以下主要功能：实时检测出环境中的温度和湿度参数值，并显示出来，根据设定的报警限予以报警指示，可以和上层控制器通信。随着单片机的大规模应用，单片机在检测系统中也越来越多的被使用。本设计以AT89S52这款低功耗、高性能、在系统编程的8位单片机为系统控制处理核心，由单总线数字温湿度传感器DHT11、数码管显示屏、LED与蜂鸣器、通信串口和按键控制输入等五个部分组成，从而实现环境问世的监测系统的主要功能。后期的探索设计换用红外遥控控制和LCM为显示屏、外加时钟和存储芯片、增加照

2、度检测电路，极大地提升了系统的性能，使系统不仅可以检测并显示环境温度、湿度和照度变量，而且可以按照时间顺序存储适量的数据。此外，系统统有降压压整流和和稳压滤滤波电路路，可用用交流市市电（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。本设计由PProttel画画出了电电路原理理图和PPCB图图，并由由此完成成了硬件件的制作作，使用用C511语言对对单片机机进行编编程控制制，并模模块化仿仿真，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：

3、AAT899S522单片机机 DDHT111传感感器 PCBB设计 温湿湿度检测测AbstrracttEnvirronmmentt teempeeratturee annd hhumiiditty ddeteectiion sysstemm iss a kinnd oofeqquippmenntwhhichh iss wiidelly uusedd inn daailyy liife, inndusstriial prooducctioon aand agrricuultuurallmennageemennt.TThe equuipmmentt haas ffolllowiing maiin

4、ffuncctioon:ddeteectiing thee teempeeratturee annd hhumiidittypaarammeteers in thee ennvirronmmentt reeal-timme aand dissplaay tthemm,giivinng aalarrm iindiicattionnacccorddingg too thhe sset limmitss, aand beiing ablle tto cconttactt wiith uppper conntroolleer.With thee SCCM uusedd laargee-sccaleel

5、y,thee SCCM iis mmoree annd mmoree ussed in dettecttionnsysstemm.Thhis dessignn,usses thee 8-bitt SCCM nnameed AAT899S522,whhichh haas aa loot oof aadvaantaagesssucch aas llow-powwer disssippatiion,higgh-pperfformmancce aand ISPP,annd mmadee upp off fiiveppartts:ssinggle-wirre ddigiitall teempeeratt

6、uree annd hhumiiditty ssenssor,diggitrron dissplaay,LLED anddbuzzzerr, sseriial communiicattionns aand keyys iinpuut,tthuss peerfoorm thee fuuncttionn off ennvirronmmentttemmperratuure andd huumiddityy deetecctioon ssysttem.Thee exxploorattionn deesiggn iin llateersttagee,inncluudinng iinfrrareed rr

7、emoote conntrool aand LCMM diispllay,cloock andd meemorry cchipps,aandiilluuminnatiion dettecttionn ciircuuit,immmensselyy prromootess thhe pproppertty oof tthe sysstemm,maakess ittnott onnly dettectte aand dissplaay tthe temmeraaturre,hhumiiditty aand illlumiinattionn,buut aalsoo sttoreesomme ddata

8、a inn orrderr off tiime.In adddittionn,wiith steep-ddownn reectiifieer aand staabillivoolt fillterr ciircuuit,thee syysteem ccanuuse utiilitty ppoweer AAC2220V,diffferrentt saafetty DDC524VV,soolarr baatteery to suppplyy poowerr,anndsttoree soome eleectrric eneergyy abboutt 9000mAAh,sso tthatt itt h

9、aas aa wiide powwer suppplyy vooltaageaand meeets diffferrentt apppliicattionn pllacees.The ddesiign givves thee ciircuuit dessignn scchemmatiics andd PCCB ddiaggramm wiith Prootell, aandccompplettes thee haardwwaree paart of thee prroduuctiion, annd uusess C551 llangguagge ssysttem toaaccoompllishh

10、 thhe cconttroll prrogrram of SCMM,annd ssimuulattes eveery parrt ssucccesssfullly.Thrrouggh tthe synntheeticcal debbugggingg,thhe ddesiign achhievves thee reequiiredd deesiggns.Key wwordds:AAT899S522 SCCM,DDHT111 ssenssor,serriall coommuuniccatiion,temmperratuureand hhumiiditty ddeteectiion,PCBB de

11、esiggnIV目录第一章前言言11.1 设设计的目目的意义义调查111.2 设设计的市市场现状状分析221.3 设设计的内内容要求求说明331.4 设设计的实实施方案案构想44第二章硬件件的设计计52.1 单单片机的的选用552.2 传传感器的的选用772.2.11 初期期设计772.2.22 最佳佳方案882.2.33电路设设计92.3 数数码管驱驱动电路路设计1102.3.11 数码码管的选选用1002.3.22 驱动动电路的的设计1102.4报警警电路设设计1222.4.11 蜂鸣鸣器驱动动电路1132.4.22 LEED驱动动电路1132.5控制制输入电电路设计计142.6 串串口通

12、信信电路设设计1662.7 稳稳定电源源电路设设计1772.8 系系统三大大部分的的PCBB设计1882.8.11 系统统主体部部分PCCB设计计192.8.22 串口口通讯PPCB设设计2002.8.33稳压电电源部分分PCBB设计211第三章程序序的设计计233.1 程程序功能能描述、单单片机内内部资源源分配和和程序流流程图2233.1.11 程序序功能描描述2333.1.22 单片片机内部部资源分分配两个定定时器的的分工2233.1.33 程序序的流程程图2443.2 编编程语言言和工具具的选择择以及程程序文件件的分配配253.2.11 编程程语言的的选择2253.2.22 编程程工具的

13、的选择2263.2.33 程序序文件的的分配2263.3 传传感器通通信程序序设计2273.3.11 握手手确认2273.3.22 数据据传送2283.3.33 相关关问题解解决方案案313.4 数数码管扫扫描程序序设计3323.5 报报警及设设置程序序设计3333.5.11 报警警驱动3333.5.22 报警警值调整整343.6 按按键扫描描程序设设计3443.7 串串口发送送数据程程序设计计363.7.11 波特特率设置置363.7.22 数据据发送格格式3773.7.33 发送送方式3373.8 KKeill 综合合编译和和结果分分析、程程序下载载383.8.11 综合合编译情情况和结结

14、果分析析383.8.22 生成成HEXX 文件件下载至至单片机机中400第四章系统统后期探探索优化化设计简简介4114.1 换换用红外外控制和和LCMM 显示示的探索索414.1.11 红外外控制4414.1.22 LCCM 显显示4444.2 增增加实时时时钟和和存储芯芯片来记记录数据据的探索索484.3 增增加照度度检测电电路的探探索500结束语544参考文献556附录57附1 单片片机驱动动程序557附2 硬件件制作元元器件安安装图、布线图78iv第一章 前前 言本章主要叙叙述了温温湿度检检测系统统设计的的一些基基本情况况，包括括目的意意义、市市场现状状、设计计要求和和实施方方案等几几个

15、部分分。 1.1 设设计的目目的意义义调查现代社会，随随着国家家的经济济不断发发展，人人们的生生活水平平逐渐提提高，在在衣食住住行基本本满足之之后，追追求一种种健康长长寿的生生活方式式已经成成为时代代的潮流流。家庭庭居室，工工作场所所是人们们每天较较长时间间生活的的两个环环境，而而环境中中的温度度和湿度度变化则则和人们们的生理理、心理理等身体体健康状状况息息息相关。相相关研究究结果摘摘录如下下；据生理学家家研究，室室内温度度过高时时，会影影响人的的体温调调节功能能，由于于散热不不良而引引起体温温升高、血血管舒张张、脉搏搏加快、心心率加速速。冬季季，如果果室内温温度经常常保持在在25度度以上，人

16、人就会神神疲力乏乏、头晕晕脑胀、思思维迟钝钝、记忆忆力差。同同时，由由于室内内外温差差悬殊，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，人的的体感并并不单纯纯受气温温或气湿湿两种因因素的影影响，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3

17、30%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，随时时关注环环境的温温湿度变变化而由由此采取取措施对对人们的的健康生生活和高高效工作作有着重重要的意意义。除此之外，工工业生产产、农业业管理和和医疗护护理等环环境中的的

18、温湿度度也是两两项重要要的检测测控制参参数，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，研研究设计计环境温温湿度检检测系统统十分有有必要。1.2设计计的市场场现状分分析纵观市场，温温湿度检检测技术术已经比比较成熟熟，已有有的各种种温湿度度检测产产品，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。从功能上分分析这些些产品可可以看出出，一个个比较完完整的环环境温湿湿度检测测系统应应该具备备以下主主要的四四个功能能： （1）实实时检测测出环境境中的温温度和湿湿度参

19、数数； （2）检检测的参参数值显显示在显显示设备备上（如如数码管管，液晶晶显示器器等）； （3）根根据环境境要求，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； （4）与与上层监监控设备备通信（如如PC），实实现数据据传输（双双向或单单向）；因此，本设设计也应应该具备备这些功功能，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。除了功能上上的分析析之外，再再看这些些产品的的造价和和供电情情况，有有以下两两个问题题：（1）价格格太高，不不符合普普通消费费者的消消费水平平，如AA20000家用用温湿度度报警表表，淘宝宝网上售售价3000左右右；（2）供电电都比较较单一，规

20、规定在直直流6VV,9VV,122V或交交流2220V等等，除了了购买产产品主体体之外，还还需要一一个特定定的电源源适配器器；综上所述，本本设计设设计出的的环境温温湿度检检测系统统，除了了具备市市场上已已有产品品的功能能之外，还还应尽量量降低制制作价格格，确保保有较宽宽的工作作电压。1.3 设设计的内内容要求求说明根据上述市市场调查查情况和和毕业设设计任务务书的要要求，本本设计的的研究内内容包括括以下几几个方面面：1、基本要要求（1）主要要检测环环境变化化中的温温度和适适度参数数；（2）温湿湿度参数数显示在在LEDD数码管管屏幕上上；（3）可以以设置温温湿度报报警点，并并能按照照设置实实时报警

21、警；2、控制要要求（1）根据据需求，温温湿度数数据可以以发送给给上层监监控设备备，如普普通电脑脑等；（2）可以以按照时时间顺序序，以一一定格式式将温湿湿度数据据导出保保存，以以便进行行再分析析处理；3、制作要要求（1）造价价低廉，工工作可靠靠；（2）工作作电压较较宽，满满足不同同的供电电测试条条件；（3）做出出产品样样机，调调试通过过，可以以正常工工作；因此，本温温湿度检检测系统统的设计计应以这这三方面面的要求求为依据据，从而而进行各各个部分分的详细细设计。1.4 设设计的实实施方案案构想基于单片机机的环境境温湿度度检测系系统实施施方案构构想如下下：1、由温度度和湿度度传感器器对环境境中的温温

22、度和湿湿度变量量进行采采样；2、单片机机和传感感器通信信，获得得采样数数据并暂暂存；3、单片机机对数据据进行预预处理（如如校验等等），对对有效数数据再进进行以下下四种处处理：（1） 驱动显示电电路，把把数据显显示在数数码管上上；（2） 扫描输入的的控制信信号，设设定报警警限值；（3） 根据设定的的报警，驱驱动报警警电路工工作，予予以报警警指示；（4） 扫描输入的的控制信信号，根根据需要要发送数数据给上上层设备备，在设设备上进进行数据据再处理理或保存存；4、 在系统供电电端有稳稳压滤波波电路或或电能存存储器件件，保证证系统正正常工作作；5、 选用价格低低廉的器器件或设设计电路路，减少少花费；6、

23、 在以上方案案都实施施的情况况下，对对系统进进行优化化创新设设计，强强化功能能；因此，本系系统的设设计应按按照这个个思路进进行具体体设计，把把每一步步的构想想转化为为现实的的设计。系统的结构构图如下下：第二章 硬硬件的设设计根据绪论中中的分析析说明，可可以明确确温湿度度检测系系统的硬硬件电路路分为电电源稳压压、传感感器检测测、数码码管显示示驱动、报报警驱动动、输入入控制、数数据发送送等六大大部分，其其中后五五个部分分都以单单片机为为核心，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 单单片机的的选用自从20世世纪700年代，因因特尔公公司推出出第一代代单片机机以来，

24、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，我们们已经进进入了一一个单片片机可广广泛选择择的、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MCS-51单单片机880511的基础础上，AATMEEL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

25、片机，它它有以下下几个特特点：1、与MCCS-551单片片机产品品兼容，完完全可采采用511指令系系统用汇汇编或CC51编编程；2、8K字字节在系系统可编编程FLLASHH存储器器，并且且有10000次次擦写周周期，这这使得。调试程程序和下下载程序序十分方方便；3、全静态态操作，工工作频率率范围为为0Hzz333MHzz，频率率范围宽宽，便于于系统功功耗控制制；4、三级加加密程序序存储器器，使程程序和系系统更加加难以仿仿制，确确保了产产品的知知识产权权；5、32个个可编程程I/OO口线，每每个I/O都可可以独立立或联合合使用，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I

26、ISP编编程，实实现在系系统调试试；6、三个116位定定时器/计数器器，其中中定时器器2也可可以作为为串口波波特率的的产生；7、八个中中断源，分分为两个个优先级级，可软软件设置置；8、一个全全双工通通用异步步接收发发送数据据借口，以以便与外外设进行行串行数数据通信信；9、有低功功耗空闲闲和掉电电模式，掉掉点后可可由中断断唤醒，可可设置掉掉电标识识符；10、宽工工作电压压范围，VVCC为为2.775.5V，与与TTLL电平和和CMOOS电平平兼容；总之，ATT89系系列单片片机与MMCS-51系系列单片片机相比比，前者者和后者者有兼容容性，但但前者的的性能价价格比等等指标更更为优越越。因此，选用

27、用AT889S552单片片机可实实现温湿湿度检测测系统的的功能，下下图为该该单片机机的DIIP400封装外外观和引引脚功能能：图2-1 单片机机的引脚脚图根据单片机机的推荐荐外围电电路，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2-2 单片机机复位电电路图2-3 单片机机晶振电电路2.2 传传感器的的选用2.2.11初期设设计本设计的初初期构想想是用一一个温度度传感器器和一个个湿度传传感器来来检测环环境中的的温度和和湿度参参数，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

28、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2-4 传感器器初期设设计方案案比较DS118B220和SSHT111,这这两个传传感器的的通信都都比较复复杂，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。这种通信的的复杂，不不仅体现现在硬件件电路的的设计上上，而且且体现在在程序的的设计上上，并且且串行通通信对时时序要求求比较严严格，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，这这两大传传

29、感器的的价格都都不菲，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，这种种方案不不可取，必必须寻求求其他的的传感器器解决方方案，从从而简化化硬件电电路和程程序设计计，让单单片机有有更多的的内外部部资源来来处理后后续操作作。2.2.22最佳方方案后期采用单单总线数数字温湿湿度传感感器DHHT111。这款款传感器器由广州州奥松电电子科技技有限公公司研发发，与单单片机的的通信十十分简洁洁方便，无无需外接接时钟信信号，通通信如下下：图2-5 单总线线数字温温湿度传传感器DDHT111与单单片机通通信除此之外，它它还有很很多突出出

30、的优点点:（1）温湿湿度传感感器的一一体化结结构能同同时对相相对湿度度和温度度进行测测量，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）独特特的单总总线数据据传输线线协议使使得读取取传感器器更加便便捷，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）400位二进进制数据据输出，高高位先出出，格式式为：湿湿度整数数部分88位，小小数部分分8位；温度整整数部分分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）宽工工作电压压，几乎乎与ATT89SS52的的电压相相同，为为355.5VV，而且且功耗较较低，通通信最大大

31、电流为为2.55mA。其简要的性性能参数数如下表表所示；表2-1 温湿度度传感器器DHTT11性性能参数数从表中可以以看出，它它的测量量范围较较小，但但对实验验或民用用已经足足够了，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。2.2.33电路设设计 按照说说明书的的要求，DDHT111与单单片机的的连接距距离小于于20米米时，需需要在VVCC和和DATTA引脚脚之间接接一个55K左右右的电阻阻，因此此电路设设计如下下：图2-6 温湿

32、度度传感器器DHTT11与与单片机机连接电电路 至此此，传感感器的硬硬件电路路设计完完成，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 数数码管驱驱动电路路设计2.3.11数码管管的选用用由于温湿度度传感器器DHTT11 测温范范围为0050，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。2.3.22驱动电电路的设设计数码管驱动动软件设设计有两两种方案案，一种种是静态态驱

33、动，即即四位数数码管的的段选信信号和位位选信号号，分别别接入控控制器的的端口，需需要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

34、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）红色色共阳极极数码管管（实际际上是八八个并联联的红色色LEDD）的电电压范围围1.552.00V，最最大工作作电流为为20mmA8=1160mmA;（2）单片片机每个个引脚灌灌电流（外外部电流流流入单单片机）大大约为224mAA，拉电电流（单单片机电电流流入入外设）小小于1mmA。根据这两项项参数，初初步确定定三极管管选用990 系系列PNNP 型型，用集集电极接接数码管管位选引引脚，基基极用电电阻限流流后接单单片机引引脚予以以位

35、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2.2可可选三极极管参数数由表可以看看出，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，这部部分的电电路设计计如下：图2.7数数码管段段选信号号与单片片机连接接电路图2.8数数码管位位选信号号与单片片机连接接电路用单片机PP0 端端口作为为数码管管段选信信号，PP2 端端口的高高四位作作为位选选信号，四四个电阻阻的粗略略大小为为：R=(VCCC-VVEB)/Ibb=（5.55V-00.7VV）/1m

36、mA=44.8KK，可选选用E224 系系列的电电阻4.7K 或5.11K。2.4报警警电路设设计本设计需要要指示一一种温湿湿度正常常状态、一一种数据据发送状状态和四四种超限限报警状状态，即即温度超超下限，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2.3报报警指示示状态分分配注：“”表示示LEDD 熄灭灭或蜂鸣鸣器无声声。2.4.11蜂鸣器器驱动电电路根据蜂鸣器器的参数数：电压压1.331.55V，电电流20080mmA，电电阻68知，可可用选用用集成放放大芯片片L

37、M3386 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2.9蜂蜂鸣器报报警驱动动电路2.4.22LEDD驱动电电路根据LEDD 的参参数：电电压1.52.55V，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=(VCCC-VVLEDD)/II=(55.5VV-2VV)/110mAA=3550，选用3300或3600的电阻阻即可，具具体电路路如下图图所示：图2.100 报警警LEDD驱动电电路2.5控制制输入电电路设计计本设计的控控制输入入部

38、分为为简单的的三个按按键，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 控制制输入按按键连接接电路经过上述对对各个模模块的分分布设计计，现在在可给出出系统主主体部分分的原理理总图。图2.122 系统统主体部部分原理理总图考虑到 PPCB 设计单单面板布布线的可可行性，单单片机的的外部资资源（端端口引脚脚）分配配按下进进行：传感器DHHT111 数据据线P111；蜂鸣器HXXD 驱驱动三

39、极极管基极极P110；程序调试IISP 插座P155、P166、P177；按键KEYY1、2、3P332、P333、P355;串口RXDD、TXDDP330、P311；数码管段选选信号、位位选信号号P00、P233、P244、P255、P266；LED 绿绿、黄、红红P222、P211、P200。2.6 串串口通信信电路设设计单片机ATT89SS52 有一个个全双工工的UAART 接口，即即RXDD(P33.0)和TXDD (PP3.11)，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

40、，这两两种电平平的特点点见下表表：表2.4 RS2232和和TTLL电平标标准比较较比较两表，可可以看出出RS2232 电平和和TTLL 电平平并不兼兼容，为为使单片片机和PPC 通通信，必必须先转转换电平平，可采采用新型型集成芯芯片MAAX2332 实实现数据据发送转转换和接接收转换换的双重重功能，依依据芯片片手册上上的推荐荐电路，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2.133 通信信串口电电路其中J1 与单片片机串口口相连，J2 经针脚到插孔的RS232 数据线与电脑相连，即可实现电脑和单片机的全双工通信。2.7 稳稳定电源源电路设设计按照设计要要求，系系统供电电要求

41、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。考虑到市电电电压太太高且为为正弦变变化，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LLM78805 进行终终端稳压压。LM78005 是是三端正正5V 电源稳稳压器件件，输入入电压为为直流5524VV，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

42、、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。具体电路设设计如下下：图2.144 稳压压电源电电路该电路有四四个电源源插座，其其中J11 为市市电ACC2200V 供供电输入入，J22 为太太阳能电电池或其其他输出出直流为为524VV 的电电压源的的输入，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2220VV/122V 的的变压器器T1 把电压压降低至至有效值值为122V的交交流电，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）

43、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。当用太阳能能电池等等输出为为直流电电的电源源设备时时，直接接接入JJ2 端端口，亦亦可为系系统供电电。使用这种设设计，可可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 系系统三大大部分的的PCBB设计在Prottel99

44、9 中中新建设设计文档档，根据据以上分分析，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：2.8.11系统主主体部分分PCBB设计图2.155 系统统主体PPCB图图设计要求：（1）传感感器的安安装位置置传感器必须须安置在在PCBB 的边边缘位置置，不仅仅应确保保没有发发热吸湿湿的器件件在其附附近，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

45、即即为传感感器的安安装位置置。（2）数码码管的布布线不仅数码管管的引脚脚较多，与与单片机机的连线线也较多多，而且且制作实实验硬件件使用的的是单面面板，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）电源源开关、插插头插座座和按键键的位

46、置置电源开关、插插头插座座和按键键是经常常使用的的器件，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）单片片机的位位置单片机是系系统的核核心，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）布线线要求布线不应过过密，特特别是DDIP 封装的的元件，引引脚之间间禁止布布线，否否则可能能导致连连线短路路或信号号相互干干扰。2.8.22串口通通讯PCCB设计计图2.166 串口口通信部部分PCCB图设计要求：（1）芯片片安装位位

47、置芯片U1 的凹槽槽朝向JJ2，便便于和JJ2 连连线。（2）电容容封装选选择由于电容CC4 引引脚间有有布线，封封装应选选用中间间可布一一线的外外形，或或把引脚脚间距较较小的间间距拉大大，确保保可布一一线。（3）J22 的焊焊盘尺寸寸J2 的两两端的固固定焊盘盘应适当当加大，以以增强焊焊接力。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。2.8.33稳压电电源部分分PCBB设计图2.177 电源源部分PPCB图图设计要求：（1）高压压部分J1 为AAC2220V 的插头头，T11 为AC2220VV/122V 的的变压器器，这两两个器件件在设计计时应考考虑安全全问题。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）稳压压器件的的位置当LM78805