基于单片机的环境实时测控系统设计

xx 大学

本科毕业论文（设计）

题目: 基于单片机的环境实时测控系统设计姓名:

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职称：讲师

2014年5月8日

深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明

本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《基于单片机的环境实时测控系统设计》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。

毕业论文（设计）作者签名：

日期：年月日

目录

1．引言 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2国内外发展状况 (1)

1.3本设计主要任务及内容 (2)

1.4系统的主要功能 (2)

2．系统硬件设计 (3)

2.1系统结构框图设计 (3)

2.1温湿度测量模块设计 (3)

2.1.1 SHT11结构原理[2] (3)

2.1.2 温湿度信号采集电路 (5)

2.2气压测量模块设计 (6)

2.2.1 MPX4115AP简介[4] (6)

2.2.2 ADC0832简介[5] (7)

2.2.3 气压测量模块电路设计 (9)

2.3显示模块设计 (10)

2.3.1 LCD1602简介[5] (10)

2.3.2 显示模块电路设计 (12)

2.4按键模块设计 (13)

2.5警报模块设计 (13)

2.6单片机控制系统 (14)

2.6.1 AT89C52的主要特性 (15)

2.6.2 AT89C52的引脚说明 (15)

2.6.3 单片机与外围器件设计 (17)

3．软件设计 (18)

3.1流程图设计 (18)

3.1.1 主程序流程图设 (18)

3.1.2 温湿度测量流程图设计 (19)

3.1.3 气压测量流程图设计 (19)

3.1.4 按键/显示流程图设计 (20)

3.2系统程序设计[10] (21)

3.2.1 主程序设计[11] (21)

3.2.2 按键/显示设计[12] (22)

3.2.3 警报程序设计 (28)

4．Proteus软件仿真 (30)

4.1 PROTEUS 仿真器与集成开发环境KEIL[9] (30)

4.1.1 PROTEUS 仿真器 (30)

4.1.2 集成开发环境KEIL4 (31)

4.2 绘制系统仿真电路图 (31)

4.3 实现系统的仿真 (33)

【参考文献】 (34)

致谢 (35)

The Design of Environmental Real-time Monitoring and Control System Based on MCU (36)

附录一 (37)

附录二 (39)

基于单片机的环境实时测控系统

xx学院测控技术与仪器系 xxx

学号 xxx

【摘要】本文介绍了以单片机AT89C52为核心的环境实时测控系统，本系统主要由单片机控制电路，温湿度传感器SHT11，压力传感器MPX4115AP，ADC0832，LCD1602，按键、蜂鸣器和发光二极管组成。可以实现温度、湿度和气压的实时测量和设置各参数的警报值，当测量值超出设定的警报值范围时系统会发出警报，并利用LED提示是何测量参数触发警报。此系统可用于实验室、仓库等场所的环境监控。设计首先利用软件Proteus7.10和Keil uvision4进行联合仿真。成功仿真后在万能板上搭建电路进行调试，实现系统功能。【关键词】环境实时测控；单片机；SHT11；MPX4115AP

1．引言

1.1课题背景

随着科学技术的发展，环境监测对于我们来说已经不再陌生。无论是日常生活还是学习工作都离不开环境监测。环境参数是人们工作、生活计划的重要考虑因素。比如在日常生活中我们常常会把天气状况考虑到我们的计划中，这就是对环境参数的利用。一些特殊的仓库中对于环境有较高的要求，这时就需要进行环境的实时监控，保证仓库的环境符合要求。对于科学研究环境测量则更是不可缺少，环境参数的误差往往会严重地干扰实验，给实验带来很大的误差，从而阻碍了研究的进程。51单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为检测控制系统的实例也很多。使用51单片机能够实现温湿度和气压全程的自动检测与控制，而且51单片机易于学习、掌握，性价比高。使用51型单片机设计环境检测控制系统，可以及时、精确的反映环境参数的变化。

1.2国内外发展状况

随着技术的发展和经济实力的提升，我国的环境监测水平也得到了一定的提高。硬件设备已经得到很大的改善。但是由于我国幅员辽阔，监测终端的需求量很大，并且环境监测系统的软硬件开发功能还不是很完善，数据的综合分析能力也有待提高。国内产品较之国外技

术还显得比较薄弱。

目前国外的环境监测系统已经广泛应用在各个领域，并发展的比较完善。许多国家的环境参数监控点已经分布在各个地区，技术上也很先进，能够监测温度、湿度、光线和水位等多个环境参数。部分产片还使用了卫星等技术进行环境监测。

令人可喜的是我国的环境监测技术正朝着现代化和高技术含量方向发展。目前在某些领域也把卫星技术、遥感技术和GPS等技术广泛应用于环境的监测。在网络方面利用无线传输、P宽带网络和GPRS、INTERNET等多种传输方式进行数据的传输与处理。可以在对环境指数的采集、分析、整理的基础上实现环境发展的预测[1]。

1.3本设计主要任务及内容

本设计以单片机A T89C52为核心，利用数字温湿度传感器STH11和模拟压力传感器MPX4115AP分别进行温湿度和气压的测量，把温湿度信号和经过AD转换的气压信号送入单片机，通过LCD1602显示当前温湿度和气压值，并与设定的警报值比较。如超出警报值范围，则发出警报。

本次设计的主要内容:

(1)温湿度、气压检测传感器的选择；

(2)A/D转换器与传感器及单片机的接口设计；

(3)警报提示、显示部分、按键的设计；

(4)仿真软件设计；

(5)硬件设计；

1.4系统的主要功能

环境实时测控系统具有以下功能：

(1)实时测量环境温度（测量范围：-10°C～80°C,显示精度：0.1°C，误差：±2°C）、

湿度（测量范围：0%～100%,显示精度：0.1%，误差：±4.5%）、气压(测量范

围:15Kpa~115Kpa，显示精度：0.1Kpa,误差：±0.5Kpa)，并通过LCD1602显示。

(2)可设置温度（-10°C～80°C）、湿度（0%～100%）、气压(15Kpa～115Kpa）警报范

围，并通过LCD1602显示。

(3)当测量值超过警报范围时，蜂鸣器发出警报，利用LED提示是何测量值触发警报。

(4)按键K4，依次显示当前温湿度，气压，温度警报范围，湿度警报范围，气压警报范

围。按键3，依次选定设置最高和最低警报值。按键1和2，可实现警报值的增减

功能，长按可以连续增减。

2．系统硬件设计

2.1系统结构框图设计

系统主要由单片机控制系统、温湿度测量电路、气压数据采集模块、按键电路、警报电路和显示电路等组成。本次设计选用AT89C52单片机作为核心控制器，组成环境实时测控系统。温湿度数据的采集测量采用数字传感器SHT11。气压数据的采集使用模拟传感器MPX4115AP，将检测的气压转换为0～5V的模拟电压信号，通过ADC0832转换器把电压信号转换为数字信号。再把数据送由单片机运算处理和比较，控制警报系统并通过LCD1602进行显示。系统框图如图1:

图1环境实时测控系统框图

2.1温湿度测量模块设计

对于温湿度的测量，选择合适的传感器及信号调理电路是保证采集结果可靠性的重要环节。此处，采用宽范围、高精度的数字式温湿度传感器SHT11设计了一种温湿度监控系统，实现了对现场环境温湿度进行实时的检测与控制。

2.1.1 SHT11结构原理[2]

SHT11是瑞士Sensirion公司生产的一款含有已校准数字信号输出的高度集成数字式温湿度传感器，体积微小、功耗极低，由于采用了CMOSensR技术，从而可确保器件具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，其结构原理框图如图2所示。

传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件和一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。生产过程中，每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，以镜面冷凝式湿度计为参照，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，在标定的过程中使用。SHT11传感器的湿度测量范围为0~100％，湿度测量精度为±4.5％，湿度测量分辨率为0.03％；温度测量范围为-40～+123.8℃，温度测量精度为±0.5℃（25℃时），温度测量分辨率为0.01℃。可实现宽范围的温湿度测量。SHT11默认的测量分辨率分别是温度14位、湿度12位，也可以通过修改传感器的8位状态寄存器的最低位为“1”将分辨率分别降至12位和8位，通常在高速或超低功耗的应用中采用低分辨率。

单片机对SHT11存储的温湿度数据的读取有其严格的时序，与传统的I2C总线通信方式不同，下面以湿度测量数据的读取时序来进行分析，时序图如图3所示。图中的粗实线表示

图3 湿度测量时序图

采集数据时，单片机先发出“启动命令”，然后发出地址“000”和“湿度测量命令”，在等待传感器收到命令及拉低数据线电平后即开始进行两个字节的测量结果和一个字节的CRC-8校验码的读取操作。每个字节传送结束的确认是通过单片机拉低数据线电平来实现，一次数据采集结束后传感器自动转入睡眠状态，等待下次的数据采集。

CRC-8校验可根据实际情况进行选择，如果通信中采用CRC校验，则任何错误数据将被检测到并清除，且用CRC数据的确认位表明通讯结束。如果不使用CRC校验，则控制器可以在测量数据的最低位后，通过保持确认位ack数据线为高电平来中止通信。

采集到的湿度信号可用以下公式进行转换，公式中参数如表1：

表1 湿度转换参数

由于实际温度与测试参考温度25℃ (～77℉)的显著不同，湿度信号需要温度补偿，补偿公式如下，温度补偿系数如表2：

表2 温度补偿参数

采集的温度信号则由下式进行转换，参数如表3：

表3 温度转换参数

2.1.2 温湿度信号采集电路

温湿度传感器SHT11与单片机AT89C52的接口电路如图4所示：

图4 温湿度采集电路

SCK 用于单片机与SHT11之间的通讯同步，DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK 时钟信号高电平时，要求DATA 必须保持稳定。为避免信号冲突，单片机应驱动DATA 在低电平，且需要

一个外部上拉电阻将信号上拉至高电平[3]

。

P1.1 P1.0 SHT11

2.2气压测量模块设计

气压传感器对于系统至关重要，需要综合实际的需求和各类气压传感器的性能参数加以选择。一般要选用有温度补偿作用的气压传感器，因为温度补偿特性可以克服半导体压力传感器件存在的温度漂移问题。

本设计要利用的气压参数是绝对气压值，同时为了简化电路，提高稳定性和抗干扰能力，要求使用具有温度补偿能力的气压传感器。经过综合考虑，本设计选用美国摩托罗拉公司的集成压力传感器。MPX4115AP可以产生与所加气压呈线性关系的高精度模拟输出电压。再把些模拟输出经过ADC0832处理，转换为数字信号后送入单片机，经单片机处理运算，通过LCD显示出当前气压值。

2.2.1 MPX4115AP简介[4]

MPX4115系列压电电阻传感器是一个硅压力传感器。这个传感器结合了高级的微电机技术，薄膜镀金属。还能为高水准模拟输出信号提供一个均衡压力。在0℃-85℃的温度下误差不超过1.5%，温度补偿是-40℃-125℃。其实物图如图5，原理图如图6：

图5 MPX4115AP实物图图6 MPX4115AP原理图

气压传感器MPX4115AP引脚说明如表4，其中4,5和6引脚为内部装置连接，无需连接外部电路和接地。引脚1在管脚处有凹槽。

表4 MPX4115AP引脚说明

MPX4115AP的特性参数如表5，

表5 MPX4115特性参数

MPX4115AP

电路设计如图7所示：

2.2.2 ADC0832简介[5]

ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率双通道A/D 转换芯片，具有体积小、兼容性强、性价比高等优点。其外观及引脚定义如图8

图8 ADC0832的外观及引脚定义

ADC0832的性能特点: 8位分辨率，串行输出。 双通道A/D 转换。 电源和参考电压复用。

5V 电源供电时输入电压在0～5V 之间。

图7 MPX4115AP 电路设计

具有单独的片选引脚。

外部提供时钟源，工作频率为10～400kHz.

转换时间约32цs。

低功耗，约15mW。

商用级芯片温宽为0～+70°C，工业级芯片温宽为-40～+85°C。

ADC0832引脚定义：

CS（Chip Select）：片选使能引脚，低电平有有效。

CH0(Channel0)：模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。

CH1(Channel1)：模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。

DI(Data In)：数据信号输入，用来选择模拟输入通道。

DO(Data In)：数据信号输出，用于转换数据的输出。

CLK(Clock)：芯片时钟输入。

GND：接地引脚，也是芯片的参考零电位。

VCC(VREF)：电源输入引脚，也是芯片的参考电压输入引脚。

CS引脚是ADC0832的片选使能引脚，该引脚低电平有效。CS为高电平时芯片禁用，如果要进行A/D转换，必须先将CS引脚拉低，并且在整个转换过程中一直保持低电平，直到转换完成，将转换数据输出。CLK,DO,DI是ADC0832与单片机串行通信的数据口，其中由CLK 提供时钟信号，DI用做数据输入选择通道，DO用做转换数据的输出。这种串行通信模式有些类似于我们前面介绍的SPI总线的通信方式。ADC0832的具体工作时序如图9所示：

图9 ADC0832工作时序图[6]

在第1个时钟脉冲下沉之前DI引脚必须是高电平，表示起始信号。在第2个脉冲下降沿之前应对DI引脚输入数据位SGL/DIF，在第3个脉冲下降沿之前DI引脚输入数据位ODD/SIGN，这两个数据位用于选择通道CH0、CH1的功能，其功能项见表6。

表6 选择通道拉功能表

到第3个脉冲下降沿之后DI引脚就失去了输入功能，也就是说第3个脉冲下降沿之后DI引脚上的电平将不影响ADC0832。此后DO引脚开始输出转换数据。从第4个脉冲下降沿开始由DO引脚输出转换数据的最高位D7，随后每一个脉冲的下降没DO引脚就输出下一位数据。直到第11个脉冲时输出的数据的最低位D0，1字节的数据输出完成。也正是从这个脉冲开始输出下一个相反字节的数据。

从第11个脉冲的下降沿输出D0，到第19个脉冲输出数据的最高位D7，这时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。这种将转换结果通过正反两种方式输出也是为了保证串行通信的稳定。

最后将CS置高电平禁用芯片，然后就可以处理转换后的数据了。

从上面的分析可以发现，DI引脚与DO引脚在通信时并没有同时工作，而且它们与单片机的接口是双向的，所以在设计电路时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。

另外，作为单通道模拟信号输入、输入电压是0～+5V且为8位分辨率时，ADC0832的电压精度为19.53mV。如果CH0、CH1作为IN+、IN-输入，可将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。要注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压，则转换后的数据结果始终都是00H。

ADC0832与单片机接口电路设计如图10：

图10 ADC0832与单片机接口电路

2.2.3 气压测量模块电路设计

气压测量模块由气压传感器MPX4115AP测量，输出模拟电压信号，由ADC0832进行模数转换后把数字信号送入单片机。其电路设计如图11所示[7]：

图11 气压测量模块电路

2.3显示模块设计

本系统显示模块采用的是液晶显示器LCD1602。显示是内容有当前温湿度，当前气压，警报温度范围，警报湿度范围，警报气压范围，分五页显示。

2.3.1 LCD1602简介[5]

1602字符型LCD，是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD。1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符；芯片工作电压:4.5～5.5V；工作电流:2.0mA(5.0V)；模块最佳工作电压:5.0V；字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。其实物图如图12：

图12 LCD1602实物图

各引脚功能如表7所示：

表7 LCD1602引脚功能

VSS为地电源。

VDD接5V正电源。

VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

D0～D7为8位双向数据线。

BLA为背光源正极。

BLK为背光源负极。

LCD1602读写时序图如图13、14[8]：

图13 读操作时序

图14 写操作时序

读操作时序图中要注意的是，读操作时R/W引脚是高电平，数据在E引脚为高电平时输出，其中PWEN的最小值是230ns，tcycE的最小值是500ns。

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图15是1602的内部显示地址。

图15 LCD1602内部显示地址

例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。

在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。

2.3.2 显示模块电路设计

LCD1602与单片机接口电路设计如图16：

图16 显示模块电路

2.4按键模块设计

本系统的按键模块由四个轻触开关组成，分别为K1,K2,K3,K4。其功能如下:

K1：设定警报值范围时，实现“+”的功能，每短按一下值“+1”，长按可实现连加。

K2：设定警报值范围时，实现“-”的功能，每短按一下值“-1”，长按可实现连减。

K3：在警报值范围显示界面，选择设定最大值或最小值。

K4：切换显示器的显示界面，以显示不同的内容。

按键电路设计如图17：

图17 按键电路

2.5警报模块设计

警报模块的功能：当测量参数超过预设的警报范围时，发出报警和指示是何参数超出警报范围。此模块由1个蜂鸣器和6个LED组成。6个LED分别表示:温度过高，温度过低，湿度过高，湿度过低，气压过高和气压过低。其电路设计如图18：

图18 警报模块电路

2.6单片机控制系统

单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。第一阶段：SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。第二阶段：MCU即微型控制器（Micro Controller Unit）阶段，不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。Intel 逐渐变弱，Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势成为最著名的厂家。将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。第三阶段：单片机是嵌入式系统的独立发展之路，寻求应用系统在芯片上的最大化是MCU阶段发展的重要因素。因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。单片机的发展单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。

我们将8位单片机的推出作为起点，那单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：第一阶段（1976-1978）：单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。开始探索工控领域，Motorola 、Zilog等公司也参与了探索，都取得了满意的效果。第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48 基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它有完善的外部总线、CPU外围功能单元集中的管理模式、具有工控特性的位地址空间及位操作方式、指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令，这些都奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS-51系列的广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征。第四阶段（1990-至今）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。

在选择单片机时也应充分考虑其便利和实用，8031单片机最大缺点是需要外接EPROM，电路复杂，而且EPROM还是用紫外线进行擦除的，使用起来很不方便。在经过广泛的比较之后，确定采用ATMEL 公司的AT89C52 FLASH单片机。它不仅具有8031单片机的一切功能，还有许多功能是8031所没有的。其内部带有8KB可多次擦写的FLASH内部程序存储器，可用电擦除，十分方便。

2.6.1 AT89C52的主要特性

AT89C52单片机主要有以下一些特点：

与MCS-51产品兼容；

具有8KB可改写的FLASH内部程序存储器，可进行1000次擦/写操作；

全静态操作：0Hz到24MHz；

三级程序存储器加密；

256字节内部RAM；

32条可编程I/O线；

3个16位定时/计数器；

8个中断源；

可编程串行口；

低功耗空闲和掉电方式。

2.6.2 AT89C52的引脚说明

AT89C52包括40个引脚，其引脚结构如图19所示：

图19 AT89C52外部管脚排列图

VCC：电源。

GND：接地。

P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，

P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2 EX），具体如表2-3所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

表7 P1口部分引脚的第二功能表

P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表8所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

基于物联网的室内环境甲醛监控系统设计与实现

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目录 第一章绪论 0 1.1 选题背景 0 1.2小结 0 第二章作品方案设计 (1) 2.1 作品方案 (1) 2.1.1 作品概述 (1) 2.1.2 上位机软件设计及WEB服务器设计 (2) 2.1.3 网关设计 (3) 2.1.4 ZigBee无线传感器网络的设计 (4) 2.2 预期目标 (5) 2.3 小结 (5) 第三章上位机与WEB服务器设计 (6) 3.1上位机软件设计 (6) 3.1.1功能模块 (7) 3.2 小结 (12) 第四章网关数据收发软件设计 (12) 4.1硬件系统 (13) 4.1.1 SIM900A 开发板 (13) 4.1.2 协调器 (14) 4.2 软件系统 (15) 4.2.1 GPRS模块程序设计 (15)

4.2.3 ZigBee协调器程序设计 (17) 4.3小结 (18) 第五章底层ZigBee节点软硬件设计 (19) 5.1硬件系统 (19) 5.1.1 ZigBee节点底板电路设计 (19) 5.1.2 甲醛检测传感器MS1100-P111 (20) 5.2软件设计 (21) 5.3小结 (22) 第六章测试和结果分析 (23) 6.1测试目的与方案 (23) 6.2 上位机软件测试 (24) 6.3 网关测试 (25) 6.4 底层ZigBee网络测试 (26) 参考文献 (27) 附件 (28)

第一章绪论 1.1 选题背景 甲醛具有比较高的毒性并且被我国列入在有毒化学品优先控制名单上。甲醛己经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。它是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物质之一。甲醛问题己成为全球公共卫生关注的焦点。 近年来，家庭装修成为人们时尚的追求，但在美化了居室环境的同时，也因很多装饰材料中含有毒物质，造成室内空气污染，特别是室内甲醛污染更为严重，对人体的健康造成了极大的危害。 因此加强对甲醛污染的监测和控制，对于保护人类日常生活的健康具有要的理论意义和实践意义。除采用常规方法将其去除外，对存在甲醛的环境及时通风是关键。本项目针对甲醛检测、开风扇或其他排气装置进行通风、报警展开设计，稀释甲醛浓度，使其达到允许浓度，同时报警，提醒人们注意健康。当然，本系统不仅仅只是适用于家庭室内，也适用于生产装演材料、家具厂等场合。 1.2小结 结合以上所述，研究一套低成本，高效率的甲醛监控系统，对于解决家庭室内环境甲醛浓度监测难、不好控制、保障人们日常生活安全具有重要意义，同时也具有很大的市场前景和现实意义。

基于单片机的电机转速测量系统

兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名：韦宝芸 学号：201203563 班级：机设1202班

摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机、转速、测量精度 Abstract This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51

基于51单片机系统设计

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。

基于单片机的无线通信环境检测系统

基于单片机的无线通信环境检测系统 本文设计了一个基于单片机的无线通信的综合环境监控系统。系统以STC89C52单片机为控制核心，采用DSl8820数字温度计芯片来检测温度，以DHT11数字湿度传感器来检测环境湿度。系统与上位机系统采用无线通信模块NRF905构建系统的通信模块。经过实践检验，以上方案设计的环境监控系统运行稳定、检测准确。 标签：环境检测；STC89C51单片机；远程通信 一、硬件系统设计 （一）温度检测模块设计 DSl820是Dallas半导体公司的数字化温度传感器。它采用一线总线接口。DSl8820的测温原理采用如下方法，低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器l的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 （二）湿度检测模块设计 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。2002年Sensiron公司在世界上率先研制成功DHT11、DHT15型智能化温度/温度传感器，其体积非常小。测量相对温度的范围是0～100%，分辨力达0.03%RH，最高精度为±2%RH。测量温度的范围是-40℃～123.8℃，分辨力为0.01℃。控制电路连接也简单，只占用控制器的一个I/O口即可完成数据的通信。 （三）无线通信模块设计 nRF905模块是由Nordic公司开发而成，nRF905单片无线收发器工作在433/868/915 MHz的ISM频段由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器一个功率放大器一个晶体震荡器和一个调节器组成。nRF905可以有四种工作模式，两种活动的模式：ShockBurst RX和ShoekBurst TX；两种节电模式：掉电SPI模式和STANDY SPI模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三个引脚决定。ShockBurst TM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速发射，这样可以尽量节能，因此，使用低

基于单片机的室内环境智能化监测系统设计说明

2016届毕业生毕业设计说明书 (原创保证能用) 题目: 基于单片机的室环境智能监测系统设计 院系名称：专业班级： 学生：学号： 指导教师：教师职称：

2016 年05月25日

摘要 随着社会的发展，科学技术的提升，生产生活的不断优化，人们的生活水平也在随之不断提高，因此人们也开始越来越重视室环境发舒适程度。住宅不仅是家庭团聚和生活的场所，而且还是人们生活的重要物质保障，但随着装修材料的肆意使用和生活用品的日益广泛，居住环境的隐患大幅度提高，室环境污染已成为严重影响现代人类健康的杀手之一，严重影响着人们的生产生活。因此尤为重要的便是室环境的监测，不仅要灵敏的检测出各种有害气体的浓度大小，也要具有报警功能，可以时刻提醒危险。当下市面上也有很多监测室环境的装置仪器，但其大部分价格偏高而且功能相对单一局限，因此非常需要能够综合监测室温湿度和有害气体的智能系统。 本设计主要运用了如下几方面的功能： 1．将单片机和温湿度、气体传感器相连接，实现实时采集和读取室温湿度值以及监测气体浓度，达到预期效果。 2．利用LCD完成了显示电路的设计。 3．利用蜂鸣器报警功能，当气体浓度值和温湿度值超过设定的标准值时，实现自动报警功能。 4．当温湿度超限时，LCD显示器可以立即提示并结合发光二极管报警，当气体浓度超限时采用发光二极管报警。

关键词：单片机；声光报警；LCD显示电路；室环境监测 Title The design of indoor environmental intelligent monitoring system based on the Single Chip Microcomputer Abstract With the development of society, the improvement of science and technology, the continuous optimization of production and life, people's living standards have been improved, so people have begun to pay more attention to the indoor environment. Residence is not only the place of family party and life, but also an important material guarantee of people's lives. But with the wanton use of decoration materials and daily necessities, the hidden danger of the living environment is greatly improved. Indoor environment pollution has become one of the serious killer on the modern

基于单片机AT89C51下蔬菜大棚温湿度测控系统毕业设计

蔬菜大棚温湿度测控系统设计 摘要 温室大棚是设施农业的重要组成部分，大棚测控系统是实现大棚自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。计算机应用技术的发展，也使得用计算机控制的方面也涉及到各个领域，其中在大棚内用单片机控制温度、湿度是应用于实践的主要方面之一。 对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温度和湿度等控制。本设计是一个专门为温室大棚温湿度测量控制而设计的系统。通过对系统的硬件部分和软件部分设计来达到监控要求。硬件部分实现了对温湿度传感器模块、显示模块、控制模块的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过程序实现。在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过实践证明，系统具有性能好、操作方便等优点，能实现对温湿度等的显示、调节和控制。系统在其它领域还具有一定的推广价值。 关键词：大棚，温度，湿度，传感器

The Design of Greenhouse Temperature and Humidity Control System ABSTRACT Greenhouse is an important component of protected agriculture. Measuring and controlling systen is the basis of the management automation in the greenhouse. With the growth rules analyzing measurement data and controlling circumstance condition. It makes greenhouse better, and more productive and high quality. With the development of computer application technology, the computer-controlled areas are also involved, the plastic temperature using SCM and humidity is one of the main aspects used in practice. For vegetable shed speaking, one of the most important management factor is the temperature and humidity control. The thesis is about an intelligent system designed for controlling the temperature and humidity of a greenhouse. It can meet the demand of monitoring through the design of hardware and that of software in details. The former is more important in this dissertation, including the introduction of sensor of measuring temperature and humidity, demonstrating mode of data, the mode of control and the connecting part of the changing column. And according to the design thoughts the latter shows the flow chart of the main program and the subprogram, realized by program. This thesis choose the decices as full consideration of the ration between prformance and cost as possible. The system adopts quite a new integrated circuit, which makes it function better and run more conveniently when put into practice. Furthermore, not only can it achieve the goals of manifesting and regulating the temperature, but also it can be controlled. And it has much of value to apply and popularize in other fields. KEY WORDS:Vegetable, Temperature, Humidity, Sensor

单片机创新实验测控

创新实验报告 课程名称：单片机开发与应用创新实验 设计题目：七彩炫丽心形彩灯 专业班级：测控13-2 学生姓名：王硕唐晓华 指导教师：刘霞段志伟 开课院系：电气信息工程学院测控技术与仪器系实验中心名称：测控创新实验中心 2015年5月10日

一、实验目的 1、掌握 C软件的使用方法； 2、掌握程序下载及调试方法； 3、掌握口控制发光二极管亮灭的方法； 4、熟悉C51口控制程序、延时程序、函数等的编写方法。 二、设计任务 设计一款心形流水灯，可按照不同顺序点亮和闪烁。 三、设计要求 1、基本要求 （1）点亮P0.0、P1.0、P2.0、P3.0发光管. （2）让P1.0发光管闪烁 （3）设计P1口流水灯效果 （4）设计心形流水灯效果 2、扩展要求 （1）顺时针依次点亮； （2）逆时针依次点亮； （3）从中心依次左右点亮。 四、设计方案 图4-1 系统硬件方框图 五、硬件电路设计 1、电源电路

2、单片机晶振与复位电路 （1）单片机简介 8k字节，512字节， 32 位口线，看门狗定时器，内置4 ，810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 89C52 可降至0 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，停止工作，允许、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35，612T 可选。 （2）电路连接 3、程序下载电路

5、发光二极管驱动电路 六、软件设计 1、主程序设计

基于单片机的温度检测与控制系统的设计(论文)开题报告

河南中医学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 题目：基于单片机温度检测与控制系统设计 院系：信息技术学院 专业：计算机科学与技术 班级：2010级计科班 学号：2010180042 学生姓名：郭文珠 指导教师：谢志豪 2013年11月13日 一、立题依据（包括研究的目的与意义及国内外现状）： 研究的目的与意义 这次毕业设计选题的目的主要是让我们将所学的知识应用与生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制系统的设计、制作、控制、测试的全过程，提高对单片机的认识和实际操作的能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求，培养自己的研发能力，提高自己的查阅资料，语言表达和理论联系实际的能力。 温度控制无论在日常生活还是工业生产中都有分厂重要的作用，随着社会经济的高速发展，更多方面对温度控制的可靠性和稳定性有了更高的要求，而单片机进行温度的调节就具备很高的可靠性[1]。 国内外现状 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并行指进示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统[2]。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展[3]。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展[4]。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享可靠性差等缺点[5]。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。 二、研究主要内容（包括计划解决的具体问题或实现的基本功能，研究中的重难点分析、实用性及创新性分析，预期达到的成果等。不得低于800字）： 计划实现的基本功能 温度控制系统主要是完成温度信号采集、处理、显示等功能[6]。设 计叙述了基于单片机的温度检测与控制系统的设计，包括硬件的设计以 及软件的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行 采集，把温度转成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过转化器

基于51单片机的温湿度测控系统方案设计

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/d315154169.html, 基于51单片机的温湿度测控系统方案设计作者：吴迪卫泽辉江鹏 来源：《中国科技博览》2018年第14期 [摘要]温湿度检测在工业生产和生活中得到广泛应用。本文提出了基于AT89C51单片机和SHT11芯片为温湿度传感器的温湿度测试系统，以实时存储相关温湿度数据。系统硬件设计主要包括基础电路、按键电路、显示电路和温湿度控制电路，软件设计包括按键控制、温湿度读取、温湿度计算、数据存储等。系统具备结构简单，成本小、功耗低等优点。 [关键词]单片机；温度；湿度；测控 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0061-01 引言 温度和湿度是物理学中的两个基本物理量，对这两个量的精确检测和控制，随着科学的发展越发重要。近年，温湿度检测系统发展迅猛，由最初的复杂系统结构，需要耗费大量的人力物力到现在的智能化、简单化、高集成化。由于数字化、智能化等仪器的出现，加速了智能化温湿度检测的发展，以数据采集为基础结构发展的温湿度传感器检测报警器在各类应用中也发挥着举足轻重的作用。本文提出了一套温湿度监测系统解决方案，该方案结构简单、功耗低、运行可靠，是一种低成本温湿度检测解决方案。 1 系统硬件设计 分析温湿度监测系统在实验室环境与现实应用中的区别，系统设计侧重于实验室环境下温湿度测试系统的设计。通过单片机与外部设备之间的命令发出与回收，以SHT11温湿度传感器采集温湿度信息，利用软件对温湿度信号进行分析处理，并解决相应问题。具体电路结构如图1所示，包括常用的晶振电路、复位电路、51单片机、温湿度传感器、按键电路、显示电路、工作状态指示系统等。 1.1 SHT11芯片与接口 SHT11的内部结构如图2所示，其中包括一个高分子电阻型湿敏元件和一个VTC测温元件、一个14位的A/D转换器，并与一个高性能8位单片机相连接并能够CRC传输校验。其具有品质好、超快响应、抗干扰能力强、性价比高、精确校准等优点。 1.2其它硬件说明

测控技术与仪器学习.

一、计算机学习： 大一： 1、Visual Basic：最适合入门的计算机语言，可功能很强，而且用起来无比方便。对我们测控专业的学生来说也很实用，可以在以后的各种与计算机相连的项目中用来设计界面。但不宜过于深入，掌握基本的东西，能做基本的界面即可。还应注意其在数据库程序设计方面的用法。 2、C语言：这个基本不用介绍了，可以说它之于我们测控就如嗓子之于歌唱家。你说你能不好好学学吗？强烈建议精通！ 3、业余适当学习一些业余软件，费时不多，受益多多，比如：Photoshop、Flash等等。这些东西对以后的工作和生活都有很大帮助，但请记住我们的方向，不要沉迷，不要过于深入。 大二： 1、MATLAB：理工科学生不可不知的软件，功能实在是无比强大，因此也就很难掌握。但需注意与自己专业相连，因此我们重点学习其在数值计算、信号处理、控制系统设计等方面的应用。（配套课程：《高等数学》、《线性代数》、《信号与系统》、《自动控制原理》等） 2、Multisim：主要用于电路仿真，当我们学习数电、模电时如果能用其模拟一下课本或作业中的电路，绝对会对我们的学习有不小的帮助。而且操作简单，结果直观，实乃精品。（配套课程：《电工学》、《数字电子技术基础》、《模拟电子技术基础》等） 3、LabVIEW：又一款测控专业所不可不知、不可不学的经典软件，很多电子工程师都在用它来帮助提高自己的工作效率。相信每一个用过该软件的人都能真正体会到软件编程的快乐。（配套课程：《数据采集》、《自动检测系统》等） 4、Protel：制作电路板的最经典和最为普及的软件。为了我们以后的发展，为了以后设计系统以及做各种项目的需要，此软件我们必不可少。（配套课程：《电路CAD》）

单片机系统的设计

单片机系统的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

第4章 单片机系统的设计 引言 用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。 本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。 当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。 主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 8031 cite-feet figure

单片机应用系统设计工程实践报告

2016-2017学年第1学期 单片机应用系统设计/工程实践 (课号:103G06B/D/E) 实验报告 项目名称：基于AT89C51单片机温度报警系统 学号 姓名 班级 学院信息科学与工程学院 完成时间

目录 一、项目功能及要求 (3) 1.1、课程设计的性质和目的 (3) 1.3、项目设计要求 (3) 二、系统方案设计及原理 (3) 2.1、设计主要内容 (3) 2.2 、AT89C51单片机简介 (3) 2.3 、DS18B20简介 (4) 2.4 、数码管显示 (5) 2.5、报警电路 (6) 三、系统结构及硬件实现 (7) 3.1、总电路图 (7) 3.2、单片机控制流程图 (8) 四、软件设计过程 (8) 五、实验结果及分析 (8) 5.1 、Proteus仿真 (8) 5.2 、C程序调试 (9) 六、收获及自我评价 (14) 七、参考文献 (15)

一、项目功能及要求 1.1、课程设计的性质和目的 本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度，结合7段LED以及驱动LED的74LS245组合而成。当被测量值超出预设范围则发出警报，且精度高。 利用现代虚拟仿真技术可对设计进行仿真实验，与单片机仿真联系紧密的为proteus仿真，利用keil软件设计单片机控制系统，然后与proteus进行联合调试，可对设计的正确性进行检验。 1.2、课程设计的要求 1、遵循硬件设计模块化。 2、要求程序设计结构化。 3、程序简明易懂，多运用输入输出提示，有出错信息及必要的注释。 4、要求程序结构合理，语句使用得当。 5、适当追求编程技巧和程序运行效率。 1.3、项目设计要求 1、基于AT89C51单片机温度报警系统； 2、设计3个按键分别为：设置按钮、温度加、温度减； 3、DS18B20温度传感器采集温度，并在数码管上显示按键的区别； 二、系统方案设计及原理 2.1、设计主要内容 本设计以AT89C51单片机为核心，从而建立一个控制系统，实现通过3个按键控制温度，以达到设置温度上下限的功能，并在数码管上显示三个数字当前的温度上下限设置值和DS18B20温度采集值的显示（精确到小数点后一位），当温度高于上限或者低于下限蜂鸣器报警。 2.2 、AT89C51单片机简介 AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用A TMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。 此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C51单片机的基本结构和外部引脚如下图所示。

基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告

基于单片机的室内空气质量检测的设计开题报告 1研究课题的目的和意义，以及国内外现状 经济持续快速的发展，人们生活水平不断改善，但空气质量却急剧下降。人们对各种室内环境的要求也越来越高0。传统的室内环境监测设施实时性差、精度低、体积大、功能不齐全等，难以适应人们的要求。基于以上背景，本文设计了基于单片机的室内环境监控系统，它能实时自动地采集室内的所需数据，并分析数据传输到我们需要的界面。减轻室外空气污染最早为14世纪，以英国伦敦的烟雾法 为代表。随着社会的进步，经济不断发展，我们对环境也造成了很大的危害。最近随着空气质量的不断恶化，人们最多提及的就是保护环境，为我们创造一片蓝天。生活环境的PM2.5值的上升，让近几年涌现出一大批的空气净化系统，可见空气质量现在对人们的重要性。随着不断的研究，人们对空气质量污染的成因和影响因素有了深刻的认识，解决空气污染的措施也不断完善。人们对不同环境下，不同污染物在室内和室外的相互关系有了一定的认识，也有了检测系统。国外对环境改善处理技术研究较早，正向自动化方向发展。我国对于环境监控技术的起步较晚，目前仍有局限性。国内市场室内环境的监测仪器主要是有害气体检测，功能单一且价格较贵，所以非常必要设计一种多功能且经济的室内环境监测系统。 2系统设计方案 2.1.主要设计内容 本系统是实现一个具备温湿度、烟雾、甲醛、一氧化碳为一体的多功能监测系统，要求其精度合适，适用于家庭、综合办公楼等室内环境监测，与硬件设计部分配合完成室内环境监测系统的总体方案设计。完成系统软件设计部分包括：各个模块软件设计、系统总体软件设计，以及对应的软件代码调试。各个模块包括：传感器数据采集与处理模块、报警、显示、输出驱动模块、与上位机监控中心的RS-485 通讯模块及上位机的人机交互模块等。主要完成的内容如下:

基于单片机的电压测量系统的设计【开题报告】

毕业设计（论文）开题报告 题目：基于单片机的电压测量系统的设计 专业：电子信息工程 1选题的背景、意义 电子测量是泛指以电子技术为基础手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。电子测量除具体运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，这种测量方法往往更加方便、快捷、准确，有时是用用其他测量方法不可替代的[1]。近几十年来计算机技术和微电子技术的迅猛发展为电子测量和测量仪器增添了巨大活力。电子计算机尤其是尤其是微型计算机与电子测量仪器相结合，构成了一代崭新的仪器和测试系统，即人们通常所说的“智能仪器”和“自动测试系统”，它们能够对若干电参数进行自动测量，自动量程选择，数据记录和处理，数据传输，误差修正，自检自校，故障诊断及在线测试等，不仅改变了若干传统测量的概念，更对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大的推动作用。现在，电子测量技术（包括测量理论、测量方法、测量仪器装置等）已成为电子科学领域重要且发展迅速的分支学科[2]。 电压是属于电子测量中一个重要的组成部分。了解，测出各种电压的值，有助于让我们更加安全、方便的使用电压。因此研究电压的测量值具有重要价值[4]。 电压，也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。电压的基本概念电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称

基于测控技术对单片机电子时钟的应用

基于测控技术对单片机电子时钟的应用 随着电子技术的飞速发展，现代电子产品渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。随着科技的发展和社会的进步，人们对钟表的要求也越来越高，传统的钟表已不能满足人们生活及工作的需要，导致了单片机在多功能电子钟中的普遍应用，本文主要对测控技术中单片机电子时钟的应用进行了分析与研究，以供读者参考。 标签：测控技术，单片机，电子时钟，设计应用 一、单片机电子时钟的产生背景 随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。根据这种实际情况，设计了一个单片机多功能电子钟系统，他可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进行控制，同时又可以进行时钟校准，它可以任意设置时间。电子时钟是采用数字电路实现对时间、日期数字显示的计时装置，是人们日常生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、航站、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。这种具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人们的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。 如今，单片机出现在我们生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各个仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以至于我们生活中广泛使用的各种智能IC卡等，这些都离不开单片机。如果不利用单片机操作，我们只能使用复杂的模拟电路、然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，导致元件不断老化，控制精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们利用测控技术使产品变得智能化，在单片机外围接一点简单的接口电路，人为写入核心部分程序来完成整个设计。利用单片机设计出来的产品不仅体积小，而且成本也会有所降低。 二、单片机的基本研究现状 我们先来简单了解一下单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括地讲，一块芯片就成了一台计算机。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/0口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。 单片机应用系统因其优异的性能、高可靠性以及成本低廉被广泛应用于航空

室内空气质量检测仪设计毕业设计论文

目录 概述 (1) 1本课题的主要研究内容、方法及总体设计 (3) 1.1 课题设计的内容 (3) 1.2课题设计的方法 (3) 1.3总体方案设计 (3) 1.3.1系统框图 (3) 1.3.2功能设定 (3) 2 空气质量检测仪的硬件设计 (5) 2.1 空气质量检测仪系统简介 (5) 2.1.1 系统硬件结构及原理 (5) 2.2 STC89C52单片机简介 (5) 2.2.1STC89C52主要性能参数： (6) 2.2.2时钟电路模块 (7) 2.2.3复位电路模块 (8) 2.3传感器的选用 (8) 2.3.1气体传感器 (8) 2.3.2温度传感器 (11) 2.4模数转换电路设计 (14) 2.5声光报警电路设计 (16) 2.6液晶显示电路设计 (16) 2.6.1LCD1602的基本参数及引脚功能 (16) 2.6.2LCD1602的指令说明及时序 (18) 2.6.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (19) 2.6.4LCD1602的一般初始化过程 (19) 2.7按键电路设计 (20) 2.8电路电源设计 (20) 2.9本章小结 (20) 3空气质量检测仪的软件设计 (22) 3.1 系统软件设计思路 (22)

3.1.1 编程语言的选择 (22) 3.1.2 软件功能需求 (23) 3.2软件模块设计 (24) 3.2.1主程序模块 (24) 3.2.2AD转换模块 (25) 3.2.3液晶显示模块 (26) 3.2.4声光报警模块 (26) 3.2.5按键模块 (26) 3.3本章小结 (26) 4系统调试 (27) 4.1系统硬件调试 (27) 4.1.1 常见的硬件故障 (27) 4.1.2硬件调试方法 (27) 4.2 系统软件调试 (27) 4.3本章小结 (28) 结论 (29) 1主要结论 (29) 2展望 (29) 参考文献 (30) 致谢 (31) 附录 (32) 附录一 (32) 附录二 (33)

单片机控制技术

单片机控制技术 单片机控制技术随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。如CPU的运算位数从4位、8位…到32位机的发展，运算速度从8 MHz、32 MHz…到1.6GHz。可以说是日新月异的发展着。其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控对象的数学模型。 单片机系统设计主要包括以下几个方面的内容：控制系统总体方案设计，包括系统的要求、控制方案的选择，以及工艺参数的测量范围等；选择各参数检测元件及变送器；建立数学模型及确定控制算法；选择单片机，并决定是自行设计还是购买成套设备；系统硬件设计〔1〕，包括接口电路，逻辑电路及操作面板；系统软件设计，包括管理、监控程序以及应用程序的设计，应用系统设计包含有硬件设计与软件设计两部分〔2〕；系统的调试与试验。 1单片机控制系统总体方案的设计 确定单片机控制系统总体方案，是进行系统设计最重要、最关键的一步。总体方案的好坏，直接影响整个控制系统的性能及实施细则。总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的。设计方法大致如下：根据系统的要求，首先确定出系统是采用开环系统还是闭环系统，或者是数据处理系统。选择检测元件，在确定总体方案时，必须首先选择好被测参数的测量元件，它是影响控制系统精度的重要因素之一。选择执行机构，执行机构是微型机控制系统的重要组成部件之一。执行机构的选择一方面要与控制算法匹配，另一方面要根据被控对象的实际情况确定。选择输入/输出通道及外围设备。选择时应考虑以下几个问题：被控对象参数的数量；各输入/输出通道是串行操作还是并行操作；各通道数据的传递速率；各通道数据的字长及选择位数；对显示、打印有何要求；画出整个系统原理图。 单片机控制系统中控制算法的选用一般有： (1) 直接数字控制 当被控对象的数学模型能够确定时，可采用直接数字控制。所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式，它表示系统输入输出及其内部状态之间的关系。一般多用实验的方法测出系统的特性曲线，然后再由此曲线确定出其数学模型。现在经常采用的方法是计算机仿真及计算机辅助设计，由计算机确定出系统的数学模型，因而加快了系统模型的建立。当系统模型建立后，即可选定上述某一种算法，设计数字控制器，并求出差分方程。计算机的主要任务就是按此差分方程计算并输出控制量，进而实现控制。