环境温湿度实时测控装置设计

摘要单片机成了无处不在的商品，同时带来了社会的发展，使我们的生活越来越美好，在自动控制和电子测量中，单片机是它们发展的核心，而单靠单片机的理论远远是不够的，它要硬件和相关的软件相结合，才能做出完美的产品。温湿度指标是许多工作场合的重要参数，不论是仓库管理、图书保存还是工业测量与计量检定，都需要符合操作规定的温湿度环境条件。而温湿度也是最不易保障的指标，针对这一情况，研制可靠且实用的温湿度控制器显得非常重要。本文介绍的温湿度实时控制装置可在0～50℃和20%～98%rh（相对湿度）的范围内任意设定温湿度值，其附加的通信接口可方便地实现与计算机的实时通信，而且便于功能的扩展，可保证温度、湿度满足设计指标。此外，该装置还可自动控制多个设备的多点时间控制电路，因而具有更广泛的应用前景。【关键字】：AT89c51、DS18B20、湿度传感器目录摘要···········································1第一章概况······································21.1设计的依据···········································21.2功能及应用···········································2第二章硬件·······································32.151系列单片机的概述·····························32.280c51系列单片机·········································52.3DS18B20的用法········································62.4检测电路············································10第三章软件······································113.1定时及控制电路·······································113.2主程序设计·····································123.3子程序设计·····································18结束语·········································27附录·········································28单片机构成的环境温湿度实时测控装置设计前言1970年微处理器研制成功之后，随着就出现了单片机（即单片的微型计算机）。1971年美国Intel公司生产的4位单片机4004和1972年生产的雏型8位单片机8008，特别是1976年9月Intel公司的MCS-48单片机问世以来，在短短的十几年间，经历了多次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之广已达到了惊人的地步。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化且功能比采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统，数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统与计算机联网构成二级控制系统。3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。第一章方案1.1开发的依据本课程开发的意义在于它的硬件成本低，他们之间的相互转换功能相当的简单，通信接口可方便地实现与计算机的实时通信，而且便于功能的扩展，可保证温度、湿度满足设计指标。此外，该装置还可自动控制多个设备的多点时间控制电路，对于我们来说它值得我们去开发。1.2功能及应用本文介绍的温湿度实时控制装置可在０～５０℃和２０％～９８％ｒｈ（相对湿度）的范围内任意设定温湿度值。它的应用十分的广泛：仓库管理、图书保存还是工业测量与计量检定，都需要符合操作规定的温湿度环境条件。●可以实时监测环境温湿度的变化情况，并记录、存储相关数据；●对环境温湿度的控制可满足设计指标；●具有多点定时设备控制电路，便于功能扩展；●设有语音提示功能，可方便地实现仪器操作和工作管理提示；●配有通信接口，可方便地与计算机进行通信；●温湿度控制的精度分别为：温度（０～５０℃）±０．５℃；湿度（２０％～９８％ｒｈ）±２％～３％ｒｈ。第二章硬件2.1单片机概述自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域为前提，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机长寿命，这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年；另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展，MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁，产量仍是上升的。这一方面是由于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能模块的新单片机系列层出不穷。可以预见，一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。新的CPU类型的加盟,使单片机队伍不断壮大,给用户带来了更多的选择余地。8位、16位、32位单片机共同发展。这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola68K为CPU的32位单片机97年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位机越来越便宜，使16位单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅度的增长。单片机速度越来越快MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051（如图1）。单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9M外部振荡器而内部时钟达32M，而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率内部时钟可达16MHz以上。低电压与低功耗自80年代中期以来，NMOS工艺单片机逐渐被CMOS工艺代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3μm工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35近而实现0.2μm工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降。Motorola最近推出任选的M.CORE可在1.8V电压下以50M/48MIPS全速工作，功率约为20mW。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片机已经问世。图（1）低噪声与高可靠性技术为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。如美国国家半导体NS的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了“看门狗”的性能。Motorola也推出了低噪声的LN系列单片机。OTP与掩膜OTP是一次性写入的单片机。过去认为一个单片机产品的成熟是以投产掩膜型单片机为标志的。由于掩膜需要一定的生产周期，而OTP型单片机价格不断下降，使得近年来直接使用OTP完成最终产品制造更为流行。它较之掩膜具有生产周期短、风险小的特点。近年来，OTP型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片编程技术(InSystemProgramming)。未编程的OTP芯片可采用裸片Bonding技术或表面贴技术，先焊在印刷板上，然后通过单片机上引出的编程线、串行数据、时钟线等对单片机编程。解决了批量写OTP芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题。使OTP的裸片得以广泛使用，降低了产品的成本。编程线与I/O线共用，不增加单片机的额外引脚。而一些生产厂商推出的单片机不再有掩膜型，全部为有ISP功能的OTP。MTP向OTP挑战MTP是可多次编程的意思。一些单片机厂商以MTP的性能、OTP的价位推出他们的单片机，如ATMELAVR单片机，片内采用FLASH，可多次编程。华邦公司生产的与8051兼容的单片机也采用了MTP性能，OTP的价位。这些单片机都使用了ISP技术，等安装。2.251系列单片机单片机分为：51单片机，ARM单片机，PIC单片机，AVR单片机。下面要讲的是51系列的单片机，MCS-51的原生产商是Intel公司。最早推出80C51芯片的。作为MCS-51的一部分,按原MCS-51芯片的规则命名。例如80C31、80C51、87C51和89C51，这样我们就可以很容易地认出80C51的系列芯片了。最小系统：2.3DS18B20的用法这是关于DS18B20的读写程序,数据脚P2.2,晶振11.0592mhz；温度传感器18B20汇编程序，采用器件默认的12位转化，最大转化时间750微秒；可以将检测到的温度直接显示到AT89C51的两个数码管上；显示温度00到99度，很准确无需校正！ORG0000H；单片机内存分配申明!TEMPER_LEQU29H；用于保存读出温度的低8位TEMPER_HEQU28H；用于保存读出温度的高8位FLAG1EQU38H；是否检测到DS18B20标志位a_bitequ20h；数码管个位数存放内存位置b_bitequ21h；数码管十位数存放内存位置MAIN：LCALLGET_TEMPER；调用读温度子程序；进行温度显示,这里我们考虑用网站提供的两位数码管来显示温度；显示范围00到99度,显示精度为1度；因为12位转化时每一位的精度为0.0625度,我们不要求显示小数所以可以抛弃29H的低4位；将28H中的低4位移入29H中的高4位,这样获得一个新字节,这个字节就是实际测量获得的温度；这个转化温度的方法可是我想出来的哦~~非常简洁无需乘于0.0625系数MOVA，29HMOVC，40H；将28H中的最低位移入CRRCAMOVC，41HRRCAMOVC，4